摘要:针对传统轨迹相似性计算方法度量效果不佳，且当时间序列数据过度扭曲时相似性度量难以取得好的效果。鉴此基于诸多实际应用之精度和实时性需求，文章基于动态时间规整算法，结合轨迹平移的思路及全局变量约束的思想，通过算法优化和参数分析给出了一种改进动态时间规整算法。数值实验结果表明改进算法在轨迹相似性度量上的识别率为90%，与经典算法相比提高了41.25%，度量精度明显提升。进而作为轨迹相似性度量函数结合谱聚类算法应用于轨迹数据聚类分析中，仿真轨迹数据实验结果表明基于改进算法的聚类分析能够清晰区分轨迹簇、聚类效果较为理想。

摘要:为减少现场扰流元件对超声流量计在线校准的干扰，采用大涡模拟方法研究超声流量计上游存在90弯头时其沿流向和周向安装位置对计量准确性的影响，获得超声流量计的最佳安装位置。结果表明，弯头导致下游发生流态畸变，超声流量计距弯头越远，其对周向安装位置的敏感度越低，修正系数最大误差由0.11降至0.03；修正系数随周向安装角的变化而波动，且管内流速越高，修正系数波动幅值越小，波动幅值最大减少了20.5%。此外，周向安装角为0和180时流量计对安装位置的敏感度较低，修正系数更接近于1.0且其最大误差均在0.04以内。研究结果有助于提高弯头扰流条件下超声流量计在线校准的准确性。

摘要:针对当前垃圾分拣算法对废旧塑料瓶检测效率低、环境受限和仅限于颜色识别等问题，本文提出了一种有效的垃圾塑料瓶识别与定位方法，以采集高像素图像为基础提取原始图片，通过YOLOv3算法的浅层增强特征将图片中目标进行一系列卷积获得不同的特征，并输入各检测分支进行检测，将不同尺度特征图经过k-means聚类算法做锚框处理，利用位置预测实现最终的识别与定位检测结果。通过模型测试，YOLOv3算法在识别速度和算法的繁琐性上都优于其他的一些算法，平均识别准确率达到90%、检测时间约0.4s以内、定位精度约±5cm。证明了此算法对于复杂环境下废旧塑料瓶目标检测的有效性和实用性。

摘要:针对石墨基柔性接地材料在配电系统接地中的应用问题，构建了有限元仿真模型对一组10kV配电网石墨基柔性接地装置的接地电阻进行计算，并结合石墨基柔性接地材料的固有特性和常用降阻方式，结果发现在城市配电网应优先采用矩形框式的结构以减小接地电阻；对短路故障下和雷击故障下石墨基柔性接地装置在的温升情况进行了仿真计算，结果表明测试装置可在短路故障工况下正常运行，而在三十年一遇雷击故障下局部温升过高。研究结果对10kV城市配电网中石墨基柔性接地装置的设计、选型和应用具有重要参考价值。

摘要:针对传统风机叶片无损检测存在一定局限性的问题，提出一种电磁超声检测技术，其具有非接触、无需耦合剂、较强环境适应性等优点。该方法根据电磁超声检测原理，以13mm厚度的无损叶片模型及脱胶、夹杂、气泡三种缺陷叶片模型为研究对象，首先利用有限元仿真软件COMSOL建立方形永磁体和跑道型线圈的电磁超声换能器，再通过换能器对各类叶片模型进行电磁超声检测得到应力云图及波形图，最后将缺陷叶片波形与无损叶片波形对比分析出叶片缺陷情况。研究结果表明，电磁超声仿真模型可以检测出叶片内部的三种缺陷，证明了缺陷回波与缺陷半径基本呈线性关系及底波与缺陷半径呈负相关，验证了对风机叶片缺陷进行电磁超声有限元模拟分析的可行性。

摘要:心电图对诊断心律失常具有重要意义，但心电信号易受各种噪声的干扰，噪声会改变心电信号的形态，影响心律失常的准确诊断。本文提出了一种改进经验小波变换的心电信号去噪算法，根据心电信号的频域特点，改进了经验小波变换中频谱的划分方法，并通过计算过零率和相关系数去除噪声相关的经验模态函数，使用小波阈值法去除剩余分量的残留噪声。实验结果显示，基线漂移和肌电干扰得到有效滤除，降噪后信号的信噪比为17.7382dB，均方根误差为0.0203，优于其他常用方法。改进的经验小波变换算法降噪效果明显，能够有效还原原始心电信号特征。

摘要:在导弹、火箭等武器装备的研发试验过程中，需要对试验过程中产生的数据进行采集、存储与事后回读分析，针对传统技术无法对速率差较大的两种数据源的数据同时进行高速数据存储的问题，设计了一种基于FPGA的双FLASH数据记录器。采用两块8GB NAND FLASH并行存储方案同时存储400Mbp速率的千兆以太网数据和10Mbps的PCM数据，FLASH采用Multi-Plane方法进行数据读写，由于FLASH固有特性会使存储数据产生误码，设计汉明码校验码纠错方案对误码进行纠错。试验测试与数据分析结果表明，综合数据写数据速率可达410Mbps，回读数据速率可达310Mbps，数据记录器的读写测试误码率为0，满足武器装备的数据存储测试要求，可稳定保存武器装备在高温、高冲击等恶劣环境下试验过程中产生的数据。

摘要:压电执行器具有响应快、质量比大、刚度高等特点，在纳米技术领域得到了广泛的应用。迟滞特性作为一种固有的非线性特性，极大地影响了迟滞控制的性能。本文提出了一种非线性模型预测控制(NMPC)方法来解决压电执行器的位移跟踪问题。首先，利用RBF神经网络实现了压电执行器的“外源输入非线性自回归移动平均” (NARMAX)模型；其次，利用NMPC原理将跟踪控制问题转化为优化问题，然后采用梯度下降算法求解。为验证所提出的建模和控制方法的有效性，并进行了MATLAB与COMSOL仿真实验。结果表明，所提出的RBF预测模型具有令人满意的精度，NMPC方法跟踪所得期望位移与实际位移绝对误差值最大达到0.016um，平均绝对误差达到0.0121um，具有较高的精度。

摘要:针对传统RRT算法在复杂环境下的移动机械臂避障规划中效率较低，不能满足当前工作需求问题，提出了一种改进RRT避障路径算法。通过引入障碍物因子，减少了采样次数；通过对新节点生成方式进行约束，使其生长方向始终朝向目标点，加快了搜索速度；采用变步长策略，有效避免了在目标点附近出现震荡现象；通过简化路径并结合局部三次B样条曲线对其规划路径进行平滑处理，缩短了路径长度，提高了机械臂的平稳性。matlab仿真结果表明：改进RRT算法的平均路径长度缩短了20%，平均采样点数减少了62%，且转折点数减少了96%，收敛速度快，时间最优，能够满足特殊环境下移动机械臂的避障路径规划，具有较好的可行性和有效性。

摘要:针对传统K-means聚类算法难以适应海外欠发达城市配电网规划混乱和负荷点分布不均的问题，提出了一种基于改进K-means聚类算法的海外欠发达城市配电网分区规划技术。首先，考虑容量裕度对分区的影响，引入加权因子改进欧氏距离；其次，根据变电站的分布特点考虑供电单元的选择，并进行聚类中心点到变电站的距离计算；最终，构建出以站间供电单元最多，以及考虑电源分布的总欧式距离最小为目标函数的配电网分区规划模型。以孟加拉首都达卡的Dhanmondi地区配电网改造为实际工程应用算例，结果表明，采用改进K-means聚类算法获得的负荷分区平均差值与传统方法相比减少了34.35%。

摘要:为了提高卷积神经网络对于水表指针读数识别的准确率，同时实现将卷积神经网络移植到STM32单片机中运行，使用了包含2913张水表指针图片的数据集对GoogLeNet和ResNet-18进行迁移学习和测试，其中GoogLeNet的测试集准确率为89.37%，ResNet-18的测试集准确率为93.24%。借鉴于ResNet-18模型的跳跃连接思想，使用了高低层特征融合的方法，在保证感受野大小不变的前提下将7×7大卷积核替换为3个3×3小卷积核的串接以减少网络的参数量，同时减低网络的深度，加快了训练时网络的收敛，之后设计了一个对于水表指针读数识别准确率更高和收敛更快的卷积神经网络模型，此模型的测试集准确率为95.11%。为克服STM32单片机存储资源极其有限的困难，在保证较高准确率的前提下进一步减小网络规模从而降低网络参数量，设计出模型的测试集准确率为91.51%，训练过程在PC端使用MATLAB深度学习工具箱完成，生成的onnx模型仅有948KB大小，运行占用RAM大小为437.14KB。

摘要:为了解决传统的铂电阻式、金属等温度传感器灵敏度不高及性能不稳定的问题，本文选用新型纳米材料还原氧化石墨烯为温敏材料，利用mems工艺工艺制备了叉指电极热敏电阻，通过滴涂法将还原氧化石墨烯与叉指电极有效组装起来，制备了一种硅基还原氧化石墨烯热电阻温度传感器，对还原氧化石墨烯形貌进行了扫描电子显微镜（SEM）表征，并搭建了测试系统对性能进行了测试。结果表明，从30℃到210℃范围内，传感器的电阻随温度的上升而下降，传感器的灵敏度约为85.97Ω/℃，线性度高达0.98049，同时具有极小的迟滞性和良好的稳定性。

摘要:针对传统大气边界层探空系统存在的探测性能不足、数据精度不高、作业成本昂贵、威胁航空安全等不足，设计了一种基于GNSS（全球导航卫星系统）的新型大气边界层探空仪。该仪器采用卫星导航测风技术实现对高空风速、风向的反演，采用多传感器融合技术实现对温度、湿度、气压等气象要素测量，同时可以通过外接模组实现对PM2.5等大气污染物的监测。测试结果表明，探空仪在温度、湿度、风速和风向平均偏差分别为0.19℃、0.62%，0.25m/s、0.62°，均满足高空气象探测的精度要求，可广泛应用于气象探测、城市规划以及环境评价等领域的大气边界层特性研究。

摘要:单目图像深度估计是计算机视觉领域中的一个基本问题，卷积空间传播网络（CSPN）是现阶段最先进的单目图像深度估计方法之一。针对CSPN在预测密集深度图时存在部分物体结构变形和物体间边缘模糊不清的边界混合问题，分别从网络结构与损失函数两部分进行了改进。对输入稀疏深度图进行了三次不同尺寸下采样，并将其加入到U-Net模块相应的编码过程和跳跃连接部分，以使其能够更精确地捕捉不同尺度的物体结构。并使用深度误差对数、深度信息梯度及表面法线这三种损失函数加权组合形成的改进损失函数来替换原始损失函数。在NYU-Depth-v2数据集上的实验结果表明，本文的改进卷积空间传播网络（ICSPN）与CSPN相比，其均方根误差RMSE降低了17.23%，平均相对误差REL降低了28.07%。本文的ICSPN充分利用了输入稀疏深度图，减小了预测密集深度图中物体结构的变形，同时采用带有梯度损失的损失函数对训练过程进行监督，降低了物体边缘位置误差，减少了边界混合问题的产生。

摘要:鉴于保护屏柜柜门的镜面反射，导致通过图像识别压板状态准确率较低的问题。提出一种基于改进稀疏表示的变电站保护压板状态辨识方法，在消除高光干扰的基础上，实现压板状态辨识。针对高光干扰问题，首先利用二维最大类间方差法检测图像中的高光区域，然后改进稀疏表示修复算法，实现对图像中高光干扰的消除。对于修复后图像，再根据最小外接矩形法对保护压板进行状态辨识。最后，通过有无高光干扰的两组对照仿真分析检验了所提方法的有效性和准确性。其中，其中对无高光干扰的200个不同型号的压板样本进行状态辨识，最小外接矩形法的准确率为98.0%，优于倾角辨识法的83.5%，对存在高光干扰的240个图像样本采用改进稀疏表示算法进行状态辨识，其准确率可以达到97.92%。

摘要:本文设计了一种基于树莓派嵌入式平台的多道路场景车道线检测算法。在图像预处理阶段，设计了一种车道线的自适应二值化提取算法，通过将待测像素点与其所在菱形空间的顶点进行比较，完整地提取了二值化后的车道线信息；同时与最大类间方差法（OTSU）结合，以图像融合的方式有效滤除了干扰信息。在车道线拟合阶段，对概率霍夫变换进行了斜率约束与限定距离的改进，进行二次滤除干扰信息后准确计算出车道线边缘点。最后使用最小二乘法拟合出车道线。测试结果表明，算法抗干扰能力较强，对多种道路场景的检测准确率可达90.24%，并且在树莓派平台上运行速度为25fps，满足实时的要求。

摘要:针对视频描述过程中视觉特征和词特征关联度不足、训练效率低、生成的自然语言出现错误和指标分数不高的问题，提出了一种基于扩张卷积的注意力机制视频描述模型。在模型的编码阶段，采用Inception-v4对视频特征进行编码，然后将编码后的视觉特征和词特征输入到基于扩张卷积的注意力机制中，最后通过长短期记忆网络进行解码，生成视频的自然描述语句。在视频描述公共数据集MSVD上进行对比实验，通过评价指标(BLEU、ROUGE_L、CIDEr、METEOR)对模型进行验证，实验结果表明，基于扩张卷积的注意力机制视频描述模型在各个指标上都有明显提升，对比基线模型SA-LSTM (Inception-V4)，在BLEU_4、ROUGE_L、CIDEr和METEOR指标下分别提升了4.23%、4.73%、2.11%和2.45%。

摘要:当前疫情防控形势严峻，在人群密集场所进行实时快速的口罩佩戴检测可以有效降低病毒传播的风险。针对目前人工检测效率低的问题，提出一种基于YOLOv3的轻量化口罩佩戴检测算法。使用ShuffleNetv2替换原来的主干特征提取网络，降低网络参数量，减少计算功耗。提出将SKNet注意力机制引入到特征融合网络部分，增强不同尺度的特征提取能力；使用CIoU作为边界框回归损失函数，进一步提高检测精度。在构建的人脸口罩检测数据集上实验表明，与原YOLOv3相比，本文所提算法在保持较高检测精度的情况下，检测速度提高了34FPS，有效地实现了准确快速的口罩佩戴检测，与其他主流目标检测算法相比，该算法也具有更好的检测效果。

摘要:卫星导航地基增强系统是一种旨在代替传统仪表着陆系统的终端区进近引导设施，安装一套设备即可为机场的多条跑道提供进近引导服务。对于一些大型机场，通常会在地面安装两个VDB发射台以增大其覆盖范围，但是传统的飞行校验不能区分信号是哪个台站发出的，因此在多个台站的情况下无法评估各台站的覆盖性能。针对这一问题，本文提出了一种基于EVSF1000设备的多时隙数据分析方法，通过对VDB信号的8个时隙数据进行解析和数据处理，从而实现在一次飞行中完成对两个地面台站VDB信号和数据的评估，从而满足了双VDB台站配置系统的飞行校验需求。本文所提出的方法在天津滨海机场的GBAS校验飞行测试中得到验证，可成功实现对双VDB台站的检查评估。

摘要:针对星载AIS时延和频偏大引发的信号同步问题，提出了一种新的基于差分相位波形匹配的帧头检测算法。理论分析了AIS帧中训练序列和开始标志部分信号的相位特征，使用专门的匹配算法对帧头进行检测。进行了仿真验证并在FPGA上进行了实现。该算法抗频偏性能极佳，且在低信噪比下仍有较高的检测率以及较低的误帧率和极低的虚警率。仿真结果表明，在13dB比特信噪比下的检测率大于95%，虚警率小于，相对于其它方案，本文提出的运算复杂度很低，硬件资源消耗很少。

摘要:为了满足长线高速信号传输，零误码率的性能需求，利用LVDS接口技术和光电转换方式设计了一种长距离数据传输系统。硬件设计采用MLH系列串行电缆均衡器和驱动器配合使用，增强了同轴电缆差分信号的驱动能力，并进行自适应性补偿；通过光电信号相结合的传输方式，延伸了长线传输距离；逻辑设计通过优化有效和无效数的判断标志，解决了高速数据传输失锁现象。在各种实验环境下，经过多次大容量数据接收测试，表明LVDS信号以300Mbits/s的速度在百米双绞线和2km光纤传输链路上可以实现无误码传输，并且已经投入工程应用。

摘要:为优化不完全信道状态下的双跳放大转发协作多中继网络的能效，提出了一种将基于该网络模型的中继选择方案和传输速率、传输总功率联合优化方案结合的策略。具体来说，在不完全信道状态下的双跳放大转发协作多中继网络中，首先设计一种基于中继位置的中继选择方法以选择最优中继。接着在进行传输速率与传输总功率联合优化时，结合经典的0-1分数规划问题求解算法——丁克尔巴赫方法（Dinkelbach Method），设计了不完全信道状态下以最小功率传输数据时的速率选择算法。仿真结果表明，本文提出的方案使得该网络存在最优中继以最小传输总功率和最优传输速率进行数据传输。此外，与随机中继等功率分配方法相比，该策略能够获提高近22%的能量效率。

摘要:汽车开放系统架构（AUTOSAR）是作为包括汽车制造商、供应商和工具开发商在内的开发合作伙伴成立的，旨在创建一个开放和标准化的汽车架构，解决汽车控制器软件的诸如开发周期长、可重用性差等问题。AUTOSAR CAN通信栈是AUTOSAR的重要协议栈，其是为了解决汽车CAN网络通信层软件质量良莠不齐、复用性差等问题。本文旨在依据AUTOSAR4.0.3标准在NXP MPC5748G平台设计实现AUTOSAR CAN通信协议栈底层模块，包括CAN控制器状态控制、通道通信控制、发送缓冲机制、发送取消机制、软件接收滤波机制。在实验中对比传统CAN通信软件和本文实现的CAN通信软件的周期发送延迟，结果显示AUTOSAR CAN通信软件能够降低高优先级报文周期发送的90%左右的平均延时，证明本文实现的AUTOSAR CAN通信栈有效地提升了CAN通信软件性能。

摘要:为改善扭矩间接测量过程中因物理量间的线性关系导致单个物理量变化对最终结果影响过大的问题，本文提出了一种基于加权K-means聚类与LSSVM融合的非线性多模型软测量方法。该方法首先选择多个易测变量作为辅助参数，利用主客观综合加权理论对数据预处理。其次利用K-means聚类算法将物理特性相似的数据构成集群，最后基于最小二乘支持向量机算法对数据集群建立多模型并进行测量。基于实际采集数据对所提出方法进行了验证，结果表明，相同实验条件下本文所提出的模型较传统LSSVM软测量模型和K-means-LSSVM模型的测量均方根误差分别降低了0.484和0.263，平均绝对百分误差分别下降了1.003和0.292，有效提升了测量的精度与稳定性。

摘要:针对强噪声下滚动轴承故障微弱，特征频率难以提取致使无法精准诊断故障的问题，提出了基于三分法经验模态分解融合Autogram阈值算法的故障诊断方法，在采用EMD对信号初步降噪时，提出一种基于M指标的三分法EMD将所有固有模态函数重构成三个分量（记M1，M2，M3），M2即为所需的故障分量；选用Autogram算法处理M2分量确定共振频带，对共振信号做阈值包络谱处理，得到3种阈值频谱，根据阈值谱中故障特征频率诊断滚动轴承故障类型。本文采用了仿真信号结合滚动轴承的内、外圈实测数据试验方法证明了该方法的有效性，实验结果证明该方法故障诊断率可达95%以上。

摘要:针对自动气象站故障快速检测的需求，研制了一种基于嵌入式的便携式自动气象站故障检测仪。它集成了低功耗微控制器、高精度电子元器件和高速数据通信模块，通过四通道数字隔离器将微控制器数据总线和气象要素处理电路总线隔离提升信号间的抗干扰性，实现风向、风速、雨量、温湿度、气压信号的模拟和采集，实现对自动气象站的故障检测。试验表明该仪器能快速定位自动气象站传感器、采集器、电源模块、通讯模块的故障点，输出模拟气象信号误差最大不超过0.3，信号采集平均误差稳定在0.2上下。

摘要:高压断路器操动机构的振动信号包含了断路器运行状态的重要信息，对操动机构工作状态的诊断辨识十分重要。针对振动信号随机、非平稳的复杂特性，提出了一种基于双谱分析和双通道流浅层卷积神经网络的断路器故障诊断方法。对振动信号进行双谱分析和小波分析，分别提取2D双谱矩阵以及1D小波频带能量作为双流卷积神经网络的双通道特征；对断路器模拟实验采集到的五种工况下的振动信号进行有监督训练。结果表明，双谱分析能够抑制高斯噪声、保留操动机构不同工况下主要峰值形态特征并融合小波频带能量特征，所提模型训练迭代5次即可达到98.33%的高识别精度，实现断路器操动机构的故障诊断辨识。