摘要:为实现低失真高动态范围的模数转换，提出了一种新型高精度Sigma_Delta调制器系统。首先，设计了一种新型的二阶单环一位量化结构，结构中增加两支前馈路径，并调整了核心积分器和信号加算模块的逻辑关系。同时，为实现量化噪声的二阶整形以及输入信号的无延迟传输，进一步适配和改进了积分器的传输函数。最终，所提出的调制器实现了更高的信噪比和更宽的动态输出范围。基于Matlab 的系统级仿真结果表明，在信号带宽1KHz、采样信号频率1024KHz的条件下，所提出调制器的信噪比为106.6dB，有效位数为17.41bit，二次谐波失真为-82.7dB，动态范围为104.76dB，整体指标性能良好，为高阶MASH结构Sigma Delta调制器的研发提供了新方向。

摘要:油中溶解气体浓度预测对变压器早期故障检测至关重要。为了提高预测精度，本文提出了奇异谱分析(SSA)结合长短期记忆网络(LSTM)的预测模型。首先针对传统序列分解做法中的数据泄露问题，提出一种基于SSA逐步分解的采样策略，然后基于该策略将特征复杂的原始油中溶解气体浓度序列分解为特征相对单一的趋势分量与波动分量，最后利用LSTM网络对各个分量分别进行单步和多步预测。累加各分量的预测值，得到原气体浓度的预测结果。算例表明，相较于单一LSTM，本文所提模型在实验天数内整体的预测精度更高。

摘要:为了减少因海生物附着形成污底对船舶航行造成的阻力，提高船舶的运输效率，研究设计了一种基于六推进器的船舶清洗ROV；首先对该机器人进行了相应软硬件方案设计，且依据实际应用需求选择了机器人驱动与测量元件，进而使用Solidworks三维机械制图软件完成了ROV结构外形设计，同时对ROV样机进行了结构组装与系统测试；同时在此基础上，为了提高船舶清洗ROV姿态控制过程的性能指标，提出一种改进型变积分PID控制算法，根据偏差量的变化将整个姿态控制过程规划为不同阶段，通过调节积分项的开关量系数以满足不同阶段的需求；最后通过MATLAB仿真软件对改进型ROV姿态控制系统进行仿真并完成实际水池实验，通过设定不同目标角度测试控制系统的性能，结果表明，该算法比传统单闭环与双闭环PID控制算法具有更短的过渡时间及更加优良的稳定性，是一种稳定高效的ROV姿态控制方式。

摘要:超声检测缺陷是一种主流的缺陷识别手段，二维卷积神经网络一直是该领域的主要技术，一般从二维C扫、D扫等图像中提取属性特征来进行识别分类，这些研究主要采用二维卷积层，会产生较大的资源消耗。在所有类型的缺陷识别方法中，超声回波信号分析是最主要和有用的工具之一，本研究从原始时域超声信号中提取特征，首先使用来自实验室的JPR-600C空气耦合超声波无损检测系统采集数据；然后通过使用不同的超参数进行实验、t-sne可视化等手段构建并优化一维CNN网络模型；最后实现超声信号缺陷识别分类。实验结果表明，所提出的CNN模型的性能令人满意，缺陷识别准确率为97.57%，高于其他机器学习方法，为实现缺陷识别自动化的需要提供辅助。

摘要:水涝灾害的发生会严重影响河道周边人民生命安全和财产安全，及时准确掌握河道的水位变化十分重要。针对目前传统水位测量与监测方式的时效性、安全性等不足，设计了一种基于脉冲激光和云平台的水位远程监测系统。该测量装置以STM32单片机为核心，发射脉冲激光到测量桶内漂浮板，探测装置到水面漂浮板的距离，最终计算得出待监测的河道水位深度。实验室模拟实验结果表明:将测量装置固定在1m高度处，当水位深度在200mm~800mm时，相对误差小于1.7% ，变异系数小于1.2% 。经过无线传输模块可以实现对水位数据的实时上传，云平台能够准确显示水位及测量时间，表明该远程水位监测系统可行，能够实现对河道水位的远程实时监测，有一定的应用价值。

摘要:针对存在时变时延与随机丢包的变采样周期网络控制系统，提出了一种鲁棒控制与采样周期调度协同设计方法。运用模糊控制中的最大隶属度解模糊方法，依据系统误差大小使得采样周期在几个固定值之间切换。根据采样周期计算出满足性能指标的状态反馈矩阵K，并按照当前的采样周期选择相对应的K来计算控制量。可以避免由同时考虑时变采样周期与时变时延所带来的强保守性。设计鲁棒控制器时采用Markov 链描述系统随机丢包，使得建模更贴近实际情况，运用标称点法确定由时延组成的系统不确定项的范数界，可以进一步减小保守性。最后，数值仿真结果验证了该协同设计方法的可行性与有效性。

摘要:为克服复杂环境下，遥控器、地面站等传统控制设备无法灵活便捷控制无人机的问题，提出一种基于数据手套的无人机端侧控制系统，该系统能够实现通过手势对无人机的控制。首先采用集成柔性传感器和惯性传感器，基于STM32的无线数据手套，用于收集训练和测试数据。根据从数据手套中获得的数据，采用部署到STM32嵌入式处理器的BP神经网络进行端侧手势识别，最后将手势转换成标定的无人机控制指令，并发送到无人机端，实现对无人机的控制。对8种手势进行共400次识别验证，手势识别率为97%。通过Airsim仿真平台进行无人机仿真实验，8种手势对应的无人机基本控制指令识别 准确率为100%，表明该系统手势识别效果理想。最终在真实场景下进行试飞，多名参与者可在1分钟内完成提前规定的总路线长度为35m的复杂飞行，实验表明无人机可对手势做出迅速反应，且该系统提供的手势控制方法简单便捷，可以在端侧实现对无人机的实时稳定地控制。

摘要:为了电动汽车直流充电桩的安全稳定运行，本文提出一种基于改进支持向量机的充电桩故障预测算法。该算法首先针对充电桩的运行参数进行缺失值填充、归一化等预处理；然后将预处理后的数据输入支持向量机模型训练，之后引入萤火虫算法改进麻雀算法对支持向量机模型进行参数寻优，得到最优模型；最后利用得到的最优模型预测诊断充电桩运行状态，来判断充电桩是否发生故障。实验结果表明，本文的预测算法预测精度可达94.68%，远高于传统的支持向量机模型的72.34%，能较准确地预测充电桩运行状态，为其预知维修、保障安全运行提供有力保障。

摘要:为获取闪电产生雷声源的相对位置信息，利用空间几何方位估计算法，建立由七个传声器组成的立体十字阵，提出一种闪电定位方法，实现基于阵列的全方位闪电探测。首先，根据雷声源到各传声器的距离，推导得出雷声源的坐标计算公式。其中，Z轴的一对传声器用以确定坐标z向参数的正负。然后，基于间接测量误差理论，对阵元间距、雷声源的角度及距离，与定位精度的关系进行研究与分析。仿真结果表明，本文方法测得雷声源的坐标误差率约为0.01%，角度误差率约为0.005%。这在取得较好定位效果的同时，有效解决现有工作运算量偏大、定位精度偏低的问题。

摘要:释放源定位技术在防治有害气体泄漏与扩散中具有极其重要的意义。传统的定位算法依靠气味浓度梯度或风向进行搜索，在应对气味稀疏的湍流环境时则容易丢失目标而导致搜索失败,而信息趋向算法以搜索过程中获得的信息作为线索，在方向选择时追求熵降最大，搜索性能更好。首先，研究分析了常用气体扩散模型，后依其特点选择以气体湍流扩散模型为基础对信息趋向定位算法进行了仿真实现，验证了算法可行性。之后，通过对比实验研究了搜索距离长度对算法的影响，证明了信息趋向算法的鲁棒性。为进一步提升算法性能，分析了基本四边形路径单元、六边形路径单元及八点路径单元下的搜索特性，提出了改进型的四边形搜索路径单元，并通过大量对比实验验证其增强了算法的适应性，减小了搜索时间，提升了搜索效率。

摘要:随着用电需求增大，电能计量装置的可靠性与安全性备受关注。针对电能计量装置的故障诊断正确率低的难题，研究设计了一种改进海鸥算法优化支持向量机（ISOA-SVM）模型。为弥补海鸥优化算法（SOA）的不足，提出了寻优性能较好的改进海鸥优化算法（ISOA）。采用ISOA优化SVM的内部参数，构建了基于ISOA-SVM算法的电能计量装置的故障诊断模型。实验结果为在相同评价指标下，ISOA-SVM模型的50次故障诊断的平均值高达96.575%，较PSO-SVM、SOA-SVM、SVM及ELM模型的故障诊断正确率提高了6.681%、5.63%、11.95%和12.79%，表明研究所设计的ISOA-SVM算法鲁棒性强，故障诊断性能良好。

摘要:当飞行器在航行途中遇到突发情况需要临时更改路径时，这就对航迹规划算法的效率和可靠性提出了很高的要求。针对这一问题，本文提出了一种加入预搜索的Dijkstra算法改进方案。该算法使用归一化熵权法建立了较为客观的航迹评价函数，简化了多目标航迹优化模型。通过加入深度为一的预搜索过程实现D算法的回溯功能，解决了经典D算法因松弛性不足，在复杂约束条件下路径搜索失败率高的问题。此外，为了进一步减少运算时间，在预搜索遍历过程中加入跳出机制。算法仿真结果表明，本文所提算法的运行时间相较于普通回溯D算法减少了46%，且在复杂约束条件下的航迹搜索成功率与航迹质量均接近智能算法，能够满足复杂条件下快速航迹规划的需求。

摘要:针对现代无线通信系统中平坦带通滤波器的需求，提出了一种并联负载的发夹型谐振器，并利用提出的谐振器构建了四阶平坦带通滤波器。首先，通过在发夹型谐振器磁场最强的位置（中心位置）设置电阻，设计了一种新的并联型谐振器，从而可以通过改变电阻值来灵活地调整固有品质因数；其次，采用具有高、低固有品质因数的耦合拓扑来构建四阶平坦带通滤波器。最后，在印刷电路板上制备了一个具有传输零点和平坦带通的四阶带通滤波器。实验结果表明，该四阶带通滤波器的实测结果与仿真结果吻合较好，与其他多阶带通滤波器相比，该四阶带通滤波器具有可灵活控制的固有品质因数和小于0.2dB通带平坦度。

摘要:岸空双基地高频/甚高频雷达系统岸发空收，收发两站对时间、频率和相位同步精度要求高，实现难度大，且接收站对同步控制器体积和质量都有较高的要求。本文基于数字信号处理和可编程逻辑门阵列以及GPS(DSP + FPGA+GPS)设计了岸空双基地高频/甚高频雷达系统的同步控制器，通过GPS信号中的UTC信息和PPS信号来保证双站时间同步，使用FPGA结合PPS信号对独立的高稳晶振进行校准，保证双站频率和相位同步；简化了硬件结构，便于整个接收系统的集成，并且同步控制参数可灵活选择，启动时间灵活可控。在收发两站各设一套相同的同步控制器进行性能测试，结果表明设计的同步控制器实现了收发两站的时间、频率和相位同步，产生的时序控制信号精准，双站同步精度控制在5ns以内，时序上能保证双基地雷达系统的相干性，并且体积小、质量轻、使用方便，完全满足岸空双基地高频/甚高频雷达系统的要求。

摘要:为了降低密贴检查器维护和检修中的高运营成本，提高安全保障能力，提出了一种改进YoloX-s的密贴检查器故障检测方法。通过改进YoloX-s中的PANet路径融合网络，进一步地增加了与浅层特征层的融合；此外，增加了CA（Coordinate Attention）注意力机制，将注意力集中在目标区域内，以获取细节信息；选用CIoU损失函数以聚焦目标框与检测框之间的重叠面积、中心点距离和长宽比，提高模型的定位精度。实验结果表明，相较于YoloX-s模型，所提模型有着更好的综合表现，动接点环平均精度为97.73%，静接点片平均精度为98.83%，平均精度均值为98.28%。

摘要:球阀门是一种使用球体作为关闭件的阀门，以其易操作性，易维修性和多功能性广泛用于工业领域。为了解决球阀门在运行过程中安全性难以检测的问题，本文设计了一种扭矩测量平台，旨在通过对球阀门撬杆弯矩的采集、处理与分析，对球阀门的安全状态进行监测和识别。球阀门撬杆扭矩测量平台针对撬杆转动球阀门时产生的弯曲变形进行测量，由信号放大、有源低通滤波、数据采集板卡等模块组成。基于MATLAB设计并开发了测量平台软件，实现球阀门撬杆扭矩数据的处理、存储与数据图的绘制。实验表明：使用支持向量机算法对扭矩测量平台采集球阀门的8种状态数据进行分类，正确率为91.67%。对球阀门故障的自动识别与预警提供了强大的数据支撑。

摘要:针对现有的PatchMatch（3D标签优化）立体匹配算法存在对图像中弱纹理、视差不连续区域匹配精度低的问题，提出了一种结合超像素分割和跨尺度PatchMatch的立体匹配算法。首先，通过高斯下采样获得多尺度图像并对各尺度图像超像素分割。其次，基于四色定理腐蚀超像素边界使3D标签在超像素上迭代传播具有子模性和独立性，生成的子模能量用图割（Graph Cut，GC）算法得到最优解。最后，提出跨尺度能量函数模型，约束不同尺度下同名像素3D标签能量一致，使3D标签迭代传播可在不同尺度进行GC优化，获得最优视差图。在Middlebury数据集上的实验结果表明，本文算法对21组弱纹理、复杂纹理图像的平均误匹配率为2.20%，相比其他改进的PatchMatch立体匹配算法误匹配率降低了10.1%，且视差图误匹配可视化显示，弱纹理、视差不连续区域匹配效果优于其他改进的PatchMatch立体匹配算法。

摘要:不同相机间的风格变化是行人再识别领域的一个重要挑战，为了平滑相机风格差异，丰富行人样本的多样性，本文通过风格转换方法显式学习相机间的不变特征。具体来说，利用循环一致性生成对抗网络为每个行人生成具有其他相机风格的转换图像，并与原始样本一起组成增强数据集进行训练；另外，本文使用注意力机制对特征通道进行重新加权以提取更具判别力的行人外观特征，最后使用多任务损失对再识别网络进行监督训练。实验结果表明，本文方法在公开数据集Market1501和DukeMTMC-reID上的mAP和top-1指标分别达到了86.5%，95.1%以及77.1%，87.2%，优于现有算法。相机风格转换作为一种数据增强方法，有效扩充了数据集并降低了人工标注成本，同时提升了在多摄像机场景下的识别准确性。

摘要:云检测是遥感图像预处理的重要步骤，云检测精度直接影响后续遥感图像应用的准确性，针对现有云与云阴影分割任务中，泛化能力差，误检漏检现象严重的问题，本文提出了一种改进型U-Net网络模型，该模型以U-Net为主干网络，加入高效通道注意力机制，修改激活函数。将遥感图像作为输入，放入基于高效通道注意力的U型云图分割模型中进行训练，在获得最优权重后，输出包含云区域、云阴影区域和背景区域的遥感图像分割结果。实验结果表明，相比于现有分割模型，本模型在云和云阴影的分割任务中参数量最低，准确率最高，泛化效果最好。

摘要:针对常用破片速度及飞散特性测量方法存在的问题，开展了破片速度及飞散特性一体化测量方法的研究，设计了一种阵列式破片速度及飞散特性一体化测量系统。测量系统以断通式梳状靶为阵列单元组建测量靶，基于多路同步计时方法，得到破片飞行时间与着靶位置，结合相关测量原理，获得破片速度与飞散特性。开展了验证试验，结果表明：该系统能实现破片速度及飞散特性的一体化测量，在破片飞散特性测量上，与人工统计的结果相比，破片捕获率及分布密度测量精度都至少提高了3%，飞散角测量误差低于5%，验证了测量系统可行及测量结果可信，为破片速度及飞散特性的一体化测量提供了一种有效的测量手段。

摘要:局部放电是造成高压电气设备最终发生绝缘击穿的重要原因，也是绝缘劣化的重要标征，针对目前开关柜局部放电常规检测手段存在检测信息量少，时效性性差，诊断准确率低等问题，本文提出了一种可集成在移动端设备的卷积神经网络检测方法，并针对实际情况中存在放电类别样本不均匀的问题，提出了一种故障样本生成方法。将采集到的超声波信号经过去噪和预处理后通过短时傅里叶变换转化为二维时频谱图，输入卷积神经网络中进行局部放电模式识别，针对实际场景中出现故障样本不均匀问题，使用AE-DCGAN生成对抗网络生成故障样本。实例实验表明，本文所提出方法在移动端t710算力条件下，其准确率达到97%以上，算力达到0.27秒，生成数据样本MSE误差均低于0.067。

摘要:在网络通信和图像处理等系统中存在多个子系统同时访问外部存储器的情况，多通道存储控制器则可以有效地解决这个问题。然而随着数据量的激增和处理单元性能的提升，传统的多通道控制器带宽利用率低，难以满足系统对存储器高速存取的要求。因此，针对上述问题，本文设计了基于FPGA的DDR4多通道控制器。该控制器定义了简化的用户接口并支持网络通信中的循环缓冲区设置，降低了使用的复杂度，同时提高了设计的通用性。设计采用基于循环优先级仲裁器的系统转换结构，高效地解决多通道访问冲突问题，提升了系统的带宽利用率。此外，系统采用分片机制实现循环缓冲区内的访问回绕。基于Xilinx KCU116 FPGA的板级测试表明，本文所设计的多通道访问结构的测试结果与仿真一致。在访问长度为4069字节时，系统最高有效带宽为78.3Gbps，带宽利用率达到94.0%。

摘要:噪声环境下的电缆局部放电信号的高完备提取是电缆绝缘在线监测研究的关键。本文提出一种基于改进EEMD的局部放电信号降噪方法。首先对原始局部放电信号进行EEMD分解，对分解得到的每一阶模态分量（IMF）进行傅里叶变换，计算其对应的幅值方差作为阈值，结合局部加权回归散点平滑算法对筛选出的噪声与有效信号混合的IMF分量进行滤波，最后与纯净PD信号IMF分量进行叠加重构，得到滤波后的局部放电信号。通过仿真、实验室数据分析，降噪处理后的局部放电信号的信噪比和波形相似系数均有所提高，证明本文所提降噪方法的有效性。

摘要:针对降雨对风云四号静止气象卫星Ka频段数传链路造成的影响和数据路径分集接收情况，对主站和分集站的数据进行择优合成，以减少降雨衰减对数据造成的损失，为用户分发“最佳”数据。本文采用国际电信联盟无线电通信部门（ITU-R）提供的雨天衰减预算模型对降雨衰减情况进行了充分计算，设计了数据择优合成系统，通过高级在轨系统（AOS）帧数据的填充及误码等情况对数据质量进行判别、并逐帧选取高质量数据进行合成，分发给用户。由于降雨对不同频段的信号衰减效果不同，在业务环境中利用Ka频段和X频段数据对本系统进行了模拟测试。经测试，数据择优合成系统能够对输入数据的质量进行有效判断并生成符合业务需求的分发数据，有效减少了降雨对Ka频段数据造成的影响。结果表明，数据择优合成系统能够在路径分集中充分发挥作用，保障气象卫星数据的高质量接收和Ka频率资源的使用。

摘要:声波测井资料在层位标定和储层反演等工作中发挥着重要作用。然而受仪器设备、地质环境等条件的限制，实际得到的声波测井曲线常有失真现象。为了向油气藏勘探提供可靠的数据支持，提高储层预测的准确性，提出一种参数优选残差网络下的井震联合反演方法，对失真的声波测井曲线予以重构。考虑到传统人工神经网络无法表达出井震间的强非线性关系，该方法以深度学习中的残差网络(Residual Network, ResNet)构建智能反演模型，通过网络设计、参数选择以及模型训练，找到井震间更好的映射表达。同时综合考虑测井曲线的特点与均方损失的不足，设计了一种代价敏感损失函数Fusion，进一步提高模型整体的反演精度。在真实地震数据和测井资料上展开实验，并与全连接神经网络(Fully Connected Neural Network, FCNN)和多元回归分析(Multiple Linear Regression, MLR)的反演结果对比分析，表明所提方法反演的声波测井曲线精度更高，相关系数达到0.912，均方根误差减小到13.399。将所提Fusion损失用于反演声波测井曲线，相关系数增加了2.5%，均方根误差减小了17.4%。