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2024,43(5):1-8, DOI:
Abstract:
深度学习技术凭借其强大的特征提取能力，在信号认知方面取得广泛应用，这对有保密需求的无线通信系统的保密 性安全带来极大威胁。针对上述问题，提出一种基于对抗生成网络(generating adversarial examples with adversarial net- works,AdvGAN) 的无线通信信号反侦察方法。首先实现两种不同的调制信号识别模型；再使用3种对抗样本生成方法构造 伪装信号；最后叠加在原始信号上并在调制信号识别模型上进行测试。实验结果表明，所提方法能够使侦收方的智能调制识 别模型的识别准确率大幅下降，在信噪比10 dB 条件下，使侦收方未知模型识别准确率下降约66%,从而有效反制侦收方的 智能识别模型。
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2024,43(5):9-17, DOI:
Abstract:
针对编码点的定位存在误检率高和精准度差的问题，提出了一种融合改进 YOLOv7 与 UNet 的圆形编码点定位方 法。第1阶段使用改进的 YOLOv7 检测编码点的位置，改进的 YOLOv7 首先将DCN-v2 可变形卷积引入 ELAN 模块，提升 特征提取能力；其次把卷积块注意力模块(CBAM) 机制嵌入骨干网络使网络更关注目标特征；然后使用Focal-EloU Loss 提高 收敛速度；最后构建 OD-Cat 模块替换 ConCat 模块以提升网络检测精度。提取出每个圆形编码点的 ROI 后，第2阶段通过 UNet 分割出编码点的中心轮廓后，使用最小二乘法拟合出编码点的中心。实验结果表明，改进后的模型比原 YOLOv7 的精 确率提高了6.33%,平均精度均值(mAP) 提升了5.76%;提出的定位方法验证了在噪声、亮度不足或曝光等复杂环境下可以 准确定位出编码点的中心椭圆轮廓，在实际工业视觉测量中具备鲁棒性。
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2024,43(5):18-25, DOI:
Abstract:
随着大规模芯片的块存储器(block random access memory,BRAM)数量不断增多，常见的存储器内建自测试(memo- ry build-in-self test,Mbist)方法存在故障覆盖率低、灵活性差等问题。为此，提出了一种新的基于可编程有限状态机的 Mbist 方法，通过3个计数器驱动的可编程 Mbist 控制模块和算法模块集成8种测试算法，提高故障覆盖率和灵活性。采用 Verilog 语言设计了所提出的 Mbist电路，通过 Modelsim 对 1 Kbit×36 的 BRAM进行仿真并在自动化测试系统上进行了实际测试。 实验结果表明，该方法对 BRAM 进行测试能够准确定位故障位置，故障的检测率提高了15.625%,测试效率提高了26.1%, 灵活性差的问题也得到了很大改善。
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2024,43(5):26-35, DOI:
Abstract:
无人机辅助无线供电物联网是一种创新的网络架构，利用无人机作为能量传输中介，能够解决物联网设备电力供应 的限制和局限性。针对无人机辅助无线供电物联网网络中多目标控制策略学习的问题，提出了一种基于深度强化学习的多 目标双延迟深度确定性策略梯度(MOTD3) 算法，旨在满足偏航角、飞行速度以及发射功率约束条件下，实现总数据速率、总 收获能量最大化以及能耗和悬停时间最小化的多目标联合优化，同时因需求动态变化无人机进行在线路径规划。仿真结果 表明，该算法在保证良好的收敛情况和稳定性前提下，较其他算法在总数据速率、总收获能量、能耗与悬停时间方面分别提高 14.7%、10.6%、6.1%和10.3%,且具有较强泛化能力，可适用于实际中不同通信场景。
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2024,43(5):36-41, DOI:
Abstract:
在自动视频监控应用中，准确地识别出人类的异常行为是非常困难的任务。为了解决监测系统中异常人类活动的高 效识别问题，提出了一种加强局部以及全局特征信息融合的异常行为识别模型 ICBAM-ResNet50 。在 UTI 和 CASIA 两个数 据集上进行实验，结果表明该研究比ResNet50 模型准确率分别提高了7%和8%。ICBAM 模块引入一维卷积替换了原始 CBAM 中通道注意力的 MLP 操作，将局部的时间特征整合到通道描述符中，缓解了通道维度由于全局处理产生的忽略信息 交互的问题；其次引入时空注意力机制替换 CBAM 中的单一空间注意力机制，来提高模型的时空表征能力。最后，将优化的 CBAM 模块嵌入到 ResNet50 中，通过在 ImageNet 上对其进行预训练，在两个基准数据集上该模型分别达到了98.8%和97.9%的准确率。使用相同的数据集，将实验结果与原始识别方法进行了比较，结果表明该模型优于所比较的其他方法。
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2024,43(5):42-51, DOI:
Abstract:
电动汽车(electric vehicles,EV)的随机充电会导致峰值负荷突变，进而增加了电网运行波动的风险。为此，提出了一 种基于微电网的电动汽车协调充电调度策略，算例表明该策略可以降低负荷的峰值，减弱了随机充电行为对于电网波动的风 险。首先，考虑充电紧急性指标(charging urgency index,CUI)来反映不同的充电需求，以及利用蒙特卡洛法模拟电动汽车充 电时间行为的随机性，进一步保证电动汽车的协调充电。其次，以整体峰谷负荷差最小为目标，建立协调充电调度的优化模 型，考虑了电动汽车慢速和快速充电以及微电网运行各种限制。仿真结果表明，在两种充电模式下，该方法较不协调充电方 法在500辆电动汽车的情况下能够将峰值负荷分别降低54.71%、46.38%,能有效地解决电动汽车车主的充电选择模式以及 降低微电网运行的风险，为微电网削峰填谷提供策略。
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2024,43(5):52-59, DOI:
Abstract:
针对未知家电负荷背景下基于智能电表采样数据进行异常负荷识别问题，以电动车入户充电负荷为出发点，提出了 一种基于边缘计算的用户异常负荷识别方法。首先通过 Boruta-SHAP 算法对非侵入式负荷数据的14种特征进行排序筛选， 得到在秒级负荷数据下的辨识效果最佳的特征子集；然后采用改进的非平行支持向量机(v-non parallel support vector ma- chine,v-NPSVM) 模型进行异常负荷识别模型的训练；最后结合边缘计算技术将算法部署到边缘计算平台上，实现对典型电 动车充电负荷的识别。实验基于低压台区中智能电表获取的真实负荷数据进行验证，并进一步对数据进行降频处理以验证 更低频数据源下方法的有效性，实验结果表明针对降频后的异常负荷识别的正确辨识率仍在90%以上，证明了在未知家电负 荷背景下方法具有较好的适用性和准确性。
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2024,43(5):60-69, DOI:
Abstract:
针对肺实质分割任务中不同尺度特征的全局上下文信息利用率低、分割精度低、分割细节模糊等问题，提出一种多尺 度级联注意网络(multiscale cascaded attention networks,MCANet)。该网络主要由多尺度特征提取网络(multi-scale feature extraction network,MSFENet)、多尺度注意力引导模块(multi-scale attention guidance module,MSAG)、解码特征整合器 (decoding feature integrator,DFI)组成。首先，设计MSFENet 以提高特征信息在不同通道维度上的空间交互能力，在采样过 程中最大限度地保留图像的关键特征，丰富全局上下文信息。然后，设计MSAG 提高模型在解码过程中对多尺度特征信息的 利用率，并最大限度地融合两种注意力机制的优势。最后设计DFI,重新整合解码器生成的解码特征，以提高模型对边缘信息 的分割性能。在 LUNA16 数据集上对模型性能进行实验验证，得到了0.993的Dice 和3.864的 HD, 实验结果证明了 MCA- Net 与其他主流医学分割模型相比有更优异的分割性能，能更准确地分割肺实质。
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2024,43(5):70-77, DOI:
Abstract:
为进一步降低矢量水听器信号采集处理系统对水下滑翔机平台的续航影响，设计了一种以 ARM和 DSP 为核心控制 器的低功耗信号采集处理系统。利用ARM 控制器实现系统的多种工作模式，以达到不同状态下的最佳功耗控制。此外，在 控制软件中加入必要的优先级设计和流水线设计，以提高系统硬件控制效率，最后利用功率测试仪对系统不同工作模式进行 测试。结果表明，低功耗模式下平均功耗约为1.27 W, 实时处理模式下平均功耗约为4.29 W。 在长时间连续工作情况下，可 大幅度降低实时处理模式的工作时间占比，功耗控制效果显著,有效证明了该方案的有效性和优越性。
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2024,43(5):78-83, DOI:
Abstract:
在人员毁伤效能评估中，体感冲击波值为重要的毁伤判据之一。为提高人员体表冲击波测试的准确性，同时保证传 感器阻抗匹配的优势，提出了一种柔性膜片阻抗匹配下的冲击波测试技术，并对不同硬度的贴合材料对冲击波超压测量的影 响展开了实验研究。首先在刚性表面对聚偏二氟乙烯薄膜(PVDF) 传感器进行了冲击波标定实验，得到了PVDF 传感器力电 响应关系；在此基础上，对4种硬度的聚氨酯橡胶作为贴合材料的PVDF 传感器加载不同强度冲击波，实验结果表明，与 PVDF直接贴合在类生物组织上相比，硬度为50A的贴合材料能够改善横向效应的影响使得传感器灵敏度系数基本保持为 常数，但贴合材料硬度增加为70A 和90A 时测量非线性度分别增加了22.6%与30.2%。
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2024,43(5):84-91, DOI:
Abstract:
针对现有红外与可见光图像融合算法中存在融合图像的纹理细节不清晰，红外信息和纹理细节的显示不平衡等问 题，提出了一种基于注意力密集网络的伪彩色红外与可见光图像融合方法。首先对灰度的红外图像进行伪彩色处理再与彩 色的可见光图像组成多通道数据输入融合网络。其次，设计了一种由卷积层和带有注意力模块的密集连接块组成的生成器 网络结构，关注源图像的关键信息，增强网络提取源图像信息的能力。最后，利用红外像素、可见光像素、可见光梯度和红外 梯度构建内容损失函数，以保持融合图像中红外目标和纹理细节的平衡。与5种具有代表性的融合方法进行定性和定量比 较。结果表明，该方法所获得融合图像的峰值信噪比、信息熵、平均梯度和互信息取得最优值，分别为31.6841、6.5581、 6.0096、3.0960。定量以及定性结果证明所提融合方法使融合图像具有更为丰富的纹理细节以及良好的视觉效果。
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2024,43(5):92-98, DOI:
Abstract:
针对目前视频拼接技术存在动态视频数据速度慢、分辨率较低的问题，设计了一种能够将两路摄像头和两路高清晰 度多媒体接口(high definition multimedia interface,HDMI)输入的动态视频数据进行拼接处理的系统。系统以紫光同创公司 Pango logos系列现场可编程门阵列(field programmable gate array,FPGA)器件为核心，由时钟控制、寄存器配置、数据采集、 先进先出(first in first out,FIFO)数据存储控制、第3代双倍速率同步动态随机存储(double-data-rate 3 synchronous dynamic RAM,DDR3 SDRAM)等逻辑功能模块组成。设计实现了DDR3IP 核的读写控制、图像缩放及视频拼接算法，使用Inserter 和 Debugger 对主要功能模块进行了仿真测试，并进行了视频采集实验，结果表明，系统能够完成4路动态视频的拼接显示，分 辨率达到1920×1080,刷新速率为60 fps,占用的查找表(look up table,LUT)资源为18%。支持多种动态数据输入方式，具 有便携性好、帧率分辨率高、片上资源占用率低等特点，可用于动态视频拼接的应用场景。
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2024,43(5):99-105, DOI:
Abstract:
为提升永磁同步电机(PMSM) 的动态性能并抑制抖振问题，提出一种结合全局快速终端和扰动补偿观测器的矢量控 制方法，该方法在速度环设计全局快速终端滑模控制器(GFTSMC) 并结合改进型指数趋近律(IERL), 进一步缩短了系统的响 应时间，削弱了运动点在滑模面的抖振现象。为了对永磁同步电机运行过程中存在的扰动问题进行补偿，设计了改进型扩张 状态观测器(ESO) 对未知扰动进行观测并进行前馈补偿。同时设计了滑模位置观测器，实现了对位置信号的检测。仿真结果 表明，该控制策略进一步提高了调速系统的响应速度，降低了稳态误差，增强了抗扰性能，同时能更准确检测转子位置，转速 响应时间提升了0.043 s, 转速最大误差从69.9下降至11.75 r/min。
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2024,43(5):106-115, DOI:
Abstract:
在磁浮管轨运输系统中，采用悬浮电磁铁与直线感应电机(linear induction motor,LIM)同平面安装方案，可有效减小 盾构面积，降低建设成本；同时，LIM 法向力能够提供辅助悬浮力，提高系统综合能效。围绕牵引力与法向力协同优化中建模 求解误差大、优化复杂等问题，提出一种基于响应面法的一体化 LIM 优化设计方法。首先，确立牵引力及法向力设计目标，完 成电机初始设计。其次，结合Box-Behnken试验设计法和方差分析法，分析电机参数对牵引力和法向力的影响规律，确定敏感 参数集。再次，利用响应面法建立关于敏感参数的二阶代理模型，并通过了模型拟合度检验。在加工精度与电机饱和等约束 下，通过二代非支配排序遗传算法对代理模型进行多目标寻优。最后，利用Maxwell 软件对优化前后的电机进行时步有限元 仿真。结果表明，在工频、额定电流15A 的工况下，初始电机的牵引力和法向力分别为305.9和-60.5N, 优化后为309.4和 一309.3 N, 优化后性能指标显著提升，设计误差分别为3.13%和3.10%,表明了协同优化设计方法切实有效。
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2024,43(5):116-126, DOI:
Abstract:
无线电信号的模拟调制参数测量在无线电检测定位、通信发射机测试校准，民用船舶的导航通信等领域都有广泛应 用。设计实现了一种基于超外差结构的无线电信号模拟调制参数的测量系统，以STM32F4 系列单片机作为控制核心，包括 的主要硬件电路模块有本振信号源、混频器、LC无源滤波器、锁相环、低噪声放大器、包络检波电路、鉴频电路等。系统可自 动识别普通调幅波、调频波、未调制的单频载波等模拟调制类型，完成无线电信号解调输出的同时自动测量出载波频率、调制 信号频率、调幅指数、调频指数等主要调制参数。实测结果表明，系统对调制类型识别正确，调幅或调频信号的解调波形信噪 比高、无明显失真，载波频率测量的相对误差小于10-5,主要调制参数测量的相对误差均小于5%。
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2024,43(5):127-135, DOI:
Abstract:
针对无人机自组网携带重要信息却容易受到各种攻击的问题,提出了一种分层检测响应的方案。首先采用端节点误 用检测方法,监测无人机行为并报告规则验证的结果。接着,地面站利用深度神经网络分类算法进一步优化验证结果。为抵 御如干扰、黑洞、灰洞等不同类型网络攻击提供了新的解决方案。最后,与 BRUIDS方案和分布式检测方案进行模拟分析和 实验对比。结果表明,相较于另外两种方案,方法在检测率方面的下降率均保持在10%以内,检测率高达93%以上。误报率 提升了1.2%,在检测攻击延迟方面与分布式方案相差无几,通信开销减少了约53.5KBps,且对未知攻击检测问题有显著 改善。
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2024,43(5):136-143, DOI:
Abstract:
高校运行数据在采集、传输、存储过程中往往会产生数据缺失。对此，提出一种基于改进长短期记忆神经网络一链式 方程多重插补法的缺失数据修复方法。采用链式方程多重插补法，通过迭代对每个缺失的属性值产生多个填补值，从而产生 多个完整数据集，并进行分析优化得到一个最终的完整数据集。为提高缺失值修复精度，在长短期记忆神经网络的预测任务 中，采用麻雀搜索算法进行超参数寻优，并结合均值匹配模型对缺失数据进行修复。使用北方某高校2019年数据进行验证， 通过无自然缺失算例和自然缺失算例对提出方法进行评估，结果表明，在无自然缺失算例中，整体归因误差为0.106,较其他 模型至少降低29.3%,验证了方法的有效性；对11.8%自然缺失率下的数据进行填补，经提出的方法填补之后的数据有效提 高了高校后续运行数据的预测精度，间接验证了缺失数据填补的有效性。
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2024,43(5):144-153, DOI:
Abstract:
为了提高复杂场景及不同火灾场景火焰识别的准确性，提出一种基于图像处理的复杂场景火焰识别与火灾判定方 法。结合应用高斯低通滤波、基于 HSI 的分块同态滤波增强与基于Lab 的 K-means 彩色图像分割算法实现火焰识别，并通过 计算评估火焰的面积变化率和质心分散来判定是否发生火灾。结果表明，高斯低通滤波避免了“振铃”现象的产生，且峰值信 噪比(PSNR) 较巴特沃兹和理想低通滤波方法更高；基于 HSI 的分块同态滤波增强算法抑制了背景光亮度的影响，并与对比 度受限的自适应直方图均衡化(CLAHE) 和色彩恢复的多尺度视网膜(MSRCR) 算法比较，达到了更高的对比度；基于Lab 的 K-means 分割算法降低了光线及设备对分割结果的影响，与Otsu 和区域生长方法相比，能够更准确提取不同场景火灾图像 的火焰。通过对30张不同场景的火灾图像进行火焰识别测试，其平均识别准确率达96.66%,处理1张图像用时0.96 s 。最 后，以某餐厅和室内蔓延火灾火焰及蜡烛稳定燃烧火焰为例，判定当火焰面积变化率不低于0.22且质心分散不低于17.02 时 发生火灾，应及时触发火灾报警器，降低火灾事故的损失。
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2024,43(5):154-160, DOI:
Abstract:
针对电力设施遥感图像云层遮挡问题，提出了基于生成对抗网络(GAN) 的遥感图像去云算法。以条件生成对抗网络 (cGAN) 为主体结构，在编码器自适应填充卷积，设计了基于 Soft Attention的递归神经网络模块，通过对所有特征节点增加 全局依赖关系来解决网络局部最优问题，通过空间信息转换提取关键信息，提高去云与重建效果。实验结果表明，方法对遥 感图像中云层遮挡去除效果较好，重建图像的结构相似性(SSIM) 与峰值信噪比(PSNR) 分别达到0.983与32.899,分别提高 了23.93%与8.86%,均优于其他改进型GAN 网络。研究的方法不仅为基于遥感图像电力设施识别提供了基础，深度学习 遥感图像处理应用提供了参考。
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2024,43(5):161-170, DOI:
Abstract:
针对狭窄空间内矩形导体电流测量，提出了一种基于霍尔元件椭圆阵列的电流测量装置，通过理论计算和有限元仿 真分析确定了相对最优的阵列分布，搭建实验平台并通过实验验证了该方法的可行性，以及导体偏心状态下电流测量的有效 性，同时分析了导体偏心状态下的电流测量偏心误差。仿真和实验结果表明，椭圆阵列电流测量装置在行业允许的±1%误 差限内，允许导线 X 轴偏心-4.1～4.1 mm,Y 轴无限制；且与传统电流测量装置相比，重量减轻82.9%,安装占用面积减小 72.4%,对狭窄空间的适用性更强，为新能源产品轻量化、小型化、持续降本提供了技术支持。
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2024,43(5):171-178, DOI:
Abstract:
为了降低机械轴系摩擦力扰动对于伺服控制器在低速运动控制精度的影响，进一步提高传统伺服控制器对于稳定平 台的控制能力，提出了一种基于广义 Maxwell 滑动(generalized Maxwell-slip,GMS) 摩擦力模型前馈和干扰观测器的高精度 摩擦力补偿方案。首先在传统控制基础上引入GMS 摩擦模型前馈补偿对摩擦扰动进行初步的补偿；然后，通过加入干扰观 测器，对残余扰动及其他扰动进行第2次的抑制。利用实物平台对控制方法的低速运动性能进行了测试，对比设计的控制算 法和传统 PI 控制器的控制结果，验证提出的控制策略抑制摩擦扰动的效果。结果表明，基于 GMS 摩擦力前馈和干扰观测器 的控制方案有效的补偿了摩擦非线性、模型不确定性等因素对于控制系统的影响。新方法可将稳定平台低速运动时的控制 误差降低到0.015°/s, 在实际工程中具有较高的应用价值。
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2024,43(5):179-189, DOI:
Abstract:
针对目前的道路交通标志模型有着检测速度慢、模型大和参数多的缺点，提出了一种基于YOLOv5s 算法的轻量化交 通标志识别算法。首先引入轻量化 FasterNet 网络，利用该网络中的 FasterNet Block结构与原主干网络的C3 融合，形成一种 全新的 C3Faster 结构；接着将原网络的损失函数修改为基于最小点距离(MPDIoU) 的损失函数，来提高边界框回归的准确性 和效率；最后结合高效且轻量的置换注意力机制(shuffle attention,SA),提高模型的泛化能力和稳定性。在 CCTSDB 2021 数 据集上的实验结果表明，与原网络相比，改进后模型的参数量、模型大小、GFLOPs 分别减少了17.5%、17.5%和20%;同时 mAP@0.5 、mAP@0.75 、mAP@0.5:0.95 分别提升了2.3%、3.4%和2.4%。而且与 YOLOv3-tiny 等其他算法对比，所提 出的算法有明显的优越性，能满足各种场景下移动端实时性的需求。
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2024,43(5):190-200, DOI:
Abstract:
准确预测空气质量对人们的日常生活具有重要意义，提出了一种二次分解和改进沙猫群算法(improved sand cat swarm optimization,ISCSO)优化长短期记忆网络(long short-term memory,LSTM)相结合的预测模型。首先，利用完全自 适应噪声集合经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)算法将PM₂s 数据分解为多个子序列，对预测效果不满意的重构序列使用变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)方法进行 二次分解；其次，引入Cubic 混沌、螺旋搜索策略和麻雀警戒机制改进沙猫群算法，有效提高了算法的全局搜索性能和收敛速 度；最后，采用改进的沙猫群算法对 LSTM 模型参数进行优化，将各个子序列导入ISCSO-LSTM 模型预测并叠加得到最终预 测结果。实验结果表明，CEEMDAN-VMD-ISCSO-LSTM 组合模型具有较低的预测误差，相比 CEEMDAN-VMD-LSTM 和 CEEMDAN-VMD-SCSO-LSTM 模型，该模型在均方根误差方面分别降低了2.21和1.04μg/m³, 在拟合度方面分别提高了 4 .9%和2 . 1%。
2024年第43卷第5期
理论与方法
研究与开发
应用天地
2024年第43卷第5期
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一种面向机械通气患者呼吸监测的无线传感器与系统设计
Abstract:
为了对机械通气患者实现精准的呼吸治疗,需要对患者吸、呼气体的状态参数进行实时监测。目前,患者吸、呼气体的状态参数主要通过呼吸机来测定,存在参数不足、回路漏气等问题,还会受到距离和障碍物的限制。针对上述问题,本文设计了一种可以同时监测吸呼气体温度、湿度、二氧化碳浓度、压力及流量这五类参数的无线传感器和系统,具有低功耗、体型小等特点,并可以实时把测量到的数据通过蓝牙进行低功耗无线传输到数据接收端,实现对机械通气患者呼吸状态的全面监测和远程监控评估,提高医疗设备的治疗效果。同时传感器无需外部供电,可以持续工作约60天,覆盖绝大部分机械通气患者在ICU病房的全部时间并全程实施实时无线监测。
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基于WebGL的室内外智能感知可视化系统设计
Abstract:
当前传统园区的二维平面技术表现形式单一、交互功能匮乏，难以满足多样化的用户需求。为适应智慧园区的发展模式，本文利用新一代 Web三维绘图标准 WebGL的优势, 采用GPU 硬件加速的3D图形库Three.js框架，设计了基于WebGL的室内外智能感知可视化交互系统。该系统架构于B/S模式下，借助Three.js技术实现场景的3D模型加载，融合最小包围球算法与基于四叉树分割的LOD算法，使三维场景的渲染速率提高了2.2倍；融合FFmpeg、JSMpeg.js及Node.js技术对视频流实时传输进行优化，使视频流延迟降低了3.2倍。本文对该系统三维模型的渲染速率、旋转、缩放及视频流帧率进行了验证,证明了基于WebGL的智能感知三维可视化方法的可行性与有效性。
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永磁直驱风电系统MPPT无模型固定时间滑模控制
Abstract:
针对永磁直驱风力发电系统在最大功率跟踪过程中因内部参数变化和外部扰动导致跟踪性能下降的问题,提出一种无模型固定时间积分滑模控制(model free fixed-time integral sliding mode control,MFFTISMC)方法。首先,构建了永磁同步电机转速环的新型超局部模型。基于该模型,结合固定时间理论设计了无模型固定时间积分滑模控制器,确保系统状态固定时间内收敛,利用Lyapunov函数证明了该控制器的收敛性。同时,为提高系统的抗干扰能力和跟踪性能,设计扩张扰动观测器(extended disturbance observer,EDO)对新型超局部模型中的未知扰动在线估计并以前馈补偿的方式补偿给控制器。最后,通过仿真对比,验证了该方法具有响应速度快、抗扰能力强的特点,能够在风速突变情况下快速实现最大功率跟踪。
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基于分数阶模型的储能用锂离子电池荷电状态估计
马 昕, 丁兴科, 田崇翼, 田长彬, 孔维政, 冯媛媛, 刘 强, 闫 安
Abstract:
锂电池荷电状态(State of Charge, SOC)的准确估计对于新型储能系统的高效运行至关重要,为此本文提出了一种考虑分数阶微积分的方法来估计锂电池的SOC。首先,提出了基于分数阶微积分理论的二阶RC模型来对锂电池特性进行建模。然后进行脉冲表征测试,获得电池的端电压,并基于带自适应遗忘因子的递推最小二乘法(Adaptive Forgetting Factor Recursive Least Squares, AFFRLS)完成参数辨识。此外,所提出的基于分数阶无迹卡尔曼滤波器(Fractional Unscented Kalman Filter, FUKF)算法应用于电池放电实验中进行SOC估计。最后,从最大绝对误差(MAE)、平均绝对误差(AAE)和均方根误差(RMSE)三项预测指标与传统的无迹卡尔曼滤波(UKF)算法进行比较,本文所提方法的准确度更高。结果表明,FUKF算法对SOC的估计最大绝对误差小于0.02,与UKF算法相比,具有更高的精度。
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基于多维特征与优化SVM在高压断路器故障分类中的应用
杨帅, 张岩, 梁永春, 王昭雷, 符鑫哲, 王子昕, 任泽瑄
Abstract:
针对利用电流信号进行高压断路器故障分类过程中，采集电流信号原始特征提取种类单一，故障识别率低和分类性能退化的问题，本文提出一种基于多维特征与支持向量机（support vector machine，SVM）相结合的故障分类方法。首先，提取分闸电流信号关键时间、电流幅值作为局部特征，提取电流信号的全局特征组成多维特征向量，构建断路器操作过程的电流联合原始特征集；其次，为消除冗余特征信息，使用主成分分析法（principal component analysis，PCA）降维后构建最终特征向量集合；最后，使用粒子群算法（particle swarm algorithm，PSO）优化支持向量机参数设置问题，对断路器进行故障分类。试验结果表明采用本文提出的方法识别准确率较高，具有实际工程应用价值。
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基于度量学习的多模态谣言检测
Abstract:
目前主流的多模态谣言检测模型，主要侧重于建模过程中模态的特征提取与拼接方法研究，而各模态局部特征关系、模态内与模态间的信息交互往往被忽略，这在一定程度上影响到了谣言检测的效果。针对该问题，本文提出了一种基于度量学习的多模态谣言检测方法。考虑到各模态局部特征关系对模态整体特征表示的影响，采用了句法分析和注意力机制技术分别挖掘文本和图片的局部特征关系；同时，将度量学习应用到谣言检测中，通过三元组学习和对比学习找出模态内与模态间的关联信息。在Twitter和Weibo两个公开的数据集上进行了性能测试实验，准确率分别达到92.8%和85.2%，结果表明将各模态局部特征关系、模态内与模态间的信息交互加入谣言检测模型中能够进一步提升谣言检测的精准度。
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基于改进YOLOv8s的无人机目标检测算法
Abstract:
针对目前无人机航拍图像目标尺寸较小，图像背景复杂，导致现有的无人机目标检测算法检测精度较低的问题，本文提出一种改进YOLOv8s的无人机目标检测算法。首先使用可变形卷积替换标准卷积，以增强网络对不规则形状目标的特征提取能力；然后使用可分离大核注意力机制LSKA改进SPPF模块，改善因目标尺度差异较大导致检测精度较低的问题。在网络颈部结合双向特征金字塔网络Bi-FPN实现多尺度特征融合，改善网络对小目标的漏检和错检问题。在网络头部，使用自注意力机制动态检测头DyHead替换原检测头，增强对遮挡物体和小目标的检测能力。最后，针对数据集中存在大量低质量样本对训练过程产生负面影响的问题，使用Wise-IOU损失函数，提升模型收敛速度和检测精度。实验结果表明，改进后的方法在VisDrone2019数据集上获得了41.7%的mAP,与原YOLOv8s算法相比，mAP50提升了3.0%，mAP50:95提升了1.9%，参数量下降了17.5%，计算量下降了12.63%。实现了模型轻量化和检测精度双重提升。
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基于有效值滑窗差分算子和采样序列重构的电压暂降测量方法
Abstract:
电压暂降是电力系统中最令用户困扰的电能质量问题，对其特征参数进行准确测量是电压暂降评估和治理的首要前提。然而，当前电压暂降检测算法存在参数检测准确度低、实时性差以及缺乏相位跳变信息等不足。为此，文中提出一种基于有效值滑窗差分算子和采样序列重构的电压暂降测量方法，以实现其特征参数的快速、准确检测。该方法首先利用有效值滑窗差分算子准确获取电压暂降的起止时刻。接下来，依据暂降起止时刻对原始信号分区，并对不同分区的信号进行加窗插值FFT运算。而后，对采样序列重构并进行相位校正。最后，得到电压暂降的持续时间、暂降深度和相位跳变等特征参数信息。在暂降幅值和相位同时变化、不同谐波分量、不同信噪比噪声等情况下的仿真实验结果表明，文中所提方法具有准确度高、实时性好和鲁棒性强等优点。实际构建硬件测试平台的测试结果满足GB/T 30137-2013中电压幅值误差≤0.2%、相位跳变误差≤1°以及暂降持续时间误差不超过一个周期的要求，验证了算法的有效性和可行性。
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基于BiLSTM-CNN的地基SAR永久散射体选取
Abstract:
针对地基合成孔径雷达（SAR）形变测量中，常规永久散射体（PS）选取方法在时间欠相干复杂场景下，PS选取数量、质量难以满足形变测量需求的问题。文章提出了一种基于双向长短期记忆-卷积神经网络（BiLSTM-CNN）的PS选取方法，该方法采用幅度离差与幅度联合选取正、负样本构建训练数据集，并把干涉相位、幅度差分与相关系数作为数据集的时序特征，然后利用BiLSTM和多尺度CNN分别学习PS全局时序特征及局部时序特征，再通过多头自注意力机制（MHSA）对全局和局部时序特征进行加权融合学习，最后进行特征概率映射以构建PS分类模型。利用重庆市万州区九道拐雷达监测数据对文章所提选取方法性能进行实验分析，结果表明该方法改善了网络准确度、 分数、召回率、精确度等指标，提高了雷达图像PS选取数量及质量。
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基于改进Cao算法的SSA与误差修正的超短期风电功率预测
Abstract:
针对风电历史信息运用不充分和未充分挖掘机器学习模型潜力的问题，提出一种特征奇异谱分析和模型误差修正的超短期功率预测。首先，利用随机森林分析不同特征对输出功率的影响程度，并利用累积贡献率进行特征提取。其次，通过改进的Cao算法确定奇异谱分析最佳嵌入维数，对提取的特征实现降噪处理，从而构建风电功率预测模型。最后，利用预测值与真实值的误差构建误差预测模型，通过预测的误差来修正功率预测的结果。以国内某小型风电场算例结果表明，所提方法较CNN-LSTM预测模型RSME和MSE分别降低45%和53%。验证了所提模型的有效性。
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基于YOLOv7-tiny改进的遥感小目标检测算法
Abstract:
为了解决遥感图像中小目标的漏检、误检问题，本研究提出了一种改进的YOLOv7-tiny算法。首先，引入多尺度注意力（Efficient Multi-Scale Attention Module, EMA），基于此设计了多尺度特征提取模块ELAN-EMA，这大大增强了骨干网络对于多尺度特征的提取能力；其次，在特征金字塔网络（(Feature Pyramid Network, FPN）中引入内容感知特征重组（Content-Aware ReAssembly of Features, CARAFE）优化最近邻上采样方法，设计了FPN-CARAFE结构，扩大了感受野，从而能够获取小目标更多的细节信息和丰富的语义信息；最后，采用归一化距离损失函数（Normalized Wasserstein Distance, NWD）优化CIoU（Complete Intersection over Union）损失函数，设计了NWD-CIoU损失函数，降低了CIoU对小目标位置偏移的敏感性，能够更好地提升小目标的检测效果。在公开的遥感数据集RSOD和NWPU VHR-10上进行的实验表明，与基准模型相比，在计算量和参数量略增长的情况下，改进的模型在mAP50上分别提升了3.6%和1.8%，有效地提高了遥感图像中小目标的检测精度，综合性能优于其他算法，满足部署在遥感检测系统上的要求。
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多策略融合的改进麻雀搜索算法及其AGV路径规划应用
Abstract:
针对麻雀搜索算法(sparrow search algorithm，SSA)存在依赖初始种群分布，易于陷入局部最优解，以及迭代后期种群多样性减少等问题，本文提出一种多策略融合的改进麻雀搜索算法(improved sparrow search algorithm with multi strategy fusion，ISSA)。首先，采用Sobol序列初始化种群，保证初始种群的多样性；其次，分别引入随机反向学习策略和螺旋觅食策略改进发现者位置更新公式和加入者位置更新公式，以增强算法的全局搜索能力和跳出局部最优解的能力；最后，引入柯西变异对可能陷入局部最优解的麻雀进行扰动。实验选取9个标准测试函数进行性能测试，实验结果表明改进后的算法性能有较大提升。将ISSA应用于AGV(Automated Guided Vehicle)路径规划，在三种地图环境下分别可以达到最优值13.1356、28.8345和44.3649，寻优能力和稳定性较原算法有较大提升。
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基于双生成器生成对抗网络的壁画图像虚拟修复方法
Abstract:
针对现有的基于生成对抗网络的壁画修复方法在进行训练时，生成样本缺乏多样性，容易发生模式崩溃，且对壁画进行特征提取时容易造成大量特征丢失，导致壁画修复后的结构与细节较差等问题。提出一种基于双生成器生成对抗网络（BGGAN）的壁画图像虚拟修复算法。首先，双生成器模型分别进行训练，从两个不同的特征方向进行样本生成，在保证生成样本多样性的同时，缩短训练时间。其次，生成器模型通过修改下采样阶段的膨胀卷积扩张率，以及避免使用池化操作，以逐步连接远距离特征，减少特征提取阶段造成的结构与细节丢失，从而改进了Dilate U-Net Kares生成器模型的特征提取部分。最后，设计双生成器损失函数，将MSE损失与对抗损失相结合，通过λG约束双生成器生成样本的特征梯度，对模型进行反复改进，完成对大规模破损壁画的修复。在所收集壁画数据集上进行随机缺损区域的修复测试，测试结果与多尺度Patch合成、FPN、基于双判别器的壁画图像修复进行对比，结果显示，所提算法获得的图像修复结果结构更明确，细节更清晰，大大提升了壁画图片的修复质量。在客观质量评价方面，所提算法修复后的峰值信噪比（PSNR）相较对比模型提高了约1.12dB，结构相似度（SSIM）提高了约0.047。
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基于YOLOv8-NFMC的带钢表面缺陷检测算法
Abstract:
针对YOLOv8算法在应用于带钢表面缺陷检测时存在漏检和错检等问题，提出了一种改进 YOLOv8 算法。针对数据集中的小目标的标签，在原损失 CIOU 的基础上面加入标准化高斯瓦瑟斯坦距离（Normalized Gaussian Wasserstein Distance，NWD），提升模型对小目标缺陷的检测能力；采用聚焦调制（Focal Modulation）替换 YOLOv8模型的空间池化金字塔（spatial pyramid pooling-fast，SPPF)，在轻量化的同时，提高多尺度特征的表达能力；采用移动翻转瓶颈卷积（Mobile Inverted Bottleneck Conv，MBConv）替换 C2f中的 Conv 构建新模块C2f-MB，同时使用C2f-MB替换原有的 C2f 模块，增强特征表达能力和多尺度特征融合能力；在主干部分加入卷积块注意力机制（Convolutional Block Attention Module，CBAM）来抑制背景干扰，能更好捕获全局信息，提升了主干部分的特征提取能力。实验表明：改进后的 YOLOv8 算法在计算量下降的同时，mAP@50 提升了3个百分点,对漏检和错检等问题有明显改善。
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基于Fast-Openpose的仰卧起坐姿态估计研究
Abstract:
当前，许多学校体质测试项目中的仰卧起坐测试仍需通过手动计数，这不仅耗费人力，而且效率较低。为了促进体质健身的智能化发展，本文提出了一种基于人体姿态估计模型Fast-Openpose和支持向量机(Support Vector Machine, SVM)融合实现的仰卧起坐行为计数方法。通过Openpose检测出仰卧起坐连续视频流中人体关键点的位置信息，再用SVM对获取到的每一帧人体关键点的坐标数据进行动作特征分类。鉴于原Openpose网络复杂度高、模型参数量大、检测耗时长的缺陷，这里用FasterNet对其主干特征提取部分进行轻量化改进，并在预测分支中优化更为高效的单分支网络结构和卷积类型，最后引入空间注意力(Spatial Group-wise Enhance, SGE)来弥补精度损失。在CoCo2017数据集的基础上，额外扩充1000张仰卧起坐场景的图片数据进行模型训练，实验结果表明：改进后的Fast-Openpose在损失部分精度但不影响仰卧起坐姿态估计的情况下，模型参数量缩减近80%，关键点检测速度提升110%。与同系列其他改进模型相比，在保持相近mAP值的同时，更具有轻量化与速度优势。
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电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响分析
Abstract:
为了探究振荡电路中电容对石英晶体微天平质量灵敏度的影响，提出了振荡电路的等效电路模型阻抗分析方法。首先，建立了等效电路模型，分析了其阻抗与频率的关系，揭示了电容容值与其质量灵敏度对应关系；其次，进行了多物理场耦合仿真实验，探究了电容容值对石英晶体微天平质量灵敏度的影响规律；最后，搭建实验系统平台，进行了石英晶体微天平质量灵敏度实验。结果表明，并联电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响较小；串联1.01pF电容时质量灵敏度提升8.01×10-2 Hz/ng，串联15.84pF电容时质量灵敏度提升1.49×10-2Hz/ng。该结论有助于更好地理解电容对石英晶体微天平质量灵敏度影响，为该传感器便携化、微型化设计提供了有力支持。
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基于多段SIR的微带交指滤波器小型化设计
Abstract:
微带交指滤波器作为一种常见的二维滤波器，在工程上有着广泛应用，但由于其尺寸较大，从而限制了应用场景的扩展。本文基于阶跃阻抗谐振器（stepped impedance resona-tor,SIR）理论，设计了一款新型微带交指滤波器，完成了对传统微带交指滤波器的尺寸优化。该滤波器使用三段式SIR结构，与传统结构滤波器的谐振器相比，长度缩减了23.2%。利用CST仿真了相同设计指标下SIR滤波器和传统滤波器的性能，结果表明二者都能够满足设计指标要求，且SIR滤波器在通带内性能更佳，说明使用该方法实现小型化具有较强实用意义。为验证滤波器的可用性，进行了实物加工和测试，电路板尺寸为24mm×18mm×0.508mm，实测结果与仿真结果在通带内最大差异小于1.5dB。该滤波器的最终指标为：中心频率2.5GHz，带宽150MHz，带内损耗≤4dB，阻带抑制≥23dB（频率≤2.2GHz、≥2.72GHz）。
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交错并联Boost型开关电源模块设计
Abstract:
交错并联Boost变换器结合电流模控制方式不仅能够实现相位间电流均流,而且还可以减少器件的电流应力。本文章系统地介绍了Boost在交错并联结构下的工作原理,采用了基于谷值电流模式的COT控制技术,并采用II型补偿加快了系统的响应时间。基于Simplis搭建模型并仿真,通过软件仿真证明了该控制方式是可行的；设计并做出了一款微型电源模块,内部包含两路Boost电路,每路可单独运行亦或两路工作在交错并联模态。该电源模块因其控制策略和开关管集成在芯片内部,所以模块小、质量轻,输出端电压波动范围小,峰值转换效率可达90%。
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对称约束的类间方差阈值方法
Abstract:
为了提高现有OTSU阈值法的阈值化精度和适应性,提出了一种对称约束的类间方差阈值方法。该方法首先对输入图像使用Prewitt算子构建梯度幅值图像,并根据对称性原则提取对称采样区；然后,基于构建的对称约束类间方差目标函数最大化准则选取阈值,并判断在此阈值下对称采样区是否满足对称条件；当无法满足对称条件时,基于对称采样区对输入图像进行对称修正处理,并应用对称约束的类间方差目标函数对修正后的对称采样区选取阈值；最后,使用最终选取的阈值对输入图像阈值化。在28幅合成图像和70幅真实世界图像集上比较了提出的方法与OTSU法及4种OTSU的改进方法的阈值化性能。实验结果表明：提出方法的误分类率在合成图像和真实世界图像上分别为0.0106和0.016,相较于阈值化精度第2的方法在误分类方面分别降低了91.4%和86.1%。提出的方法虽然在计算效率方面不占有优势,但它对不同模态的测试图像具有更稳健的阈值化适应性和更高的阈值化精度。
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2017,36(7):9-13, DOI:
Abstract:
承印物输送是数码喷墨印花机的主要组成部分，为了提高数码喷墨印花机的稳定运行，对承印物运动控制系统进行MATLAB/Simulink仿真。首先阐述了印花机承印物运动控制系统的基本原理，对伺服电机和步进电机的特点做出了对比分析；然后介绍了永磁同步电机伺服控制原理；最后对数码喷墨印花承印物运动控制系统进行了建模并对永磁同步电机驱动采用SVPWM控制系统运行进行了仿真分析，从而实现了承印物运动系统速度响应快、转速、转矩控制性能好。实验结果表明，该方法在一定程度上提高了数码喷墨印花承印物运动伺服系统印花的精度和稳定性。
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2017,36(7):14-17, DOI:
Abstract:
针对变压器因绕组变形而产生故障问题，分析了现有短路阻抗法和频响法检测绕组变形手段的特点和不足，研究了扫频短路阻抗法的基本原理和测试接线方式，在模型变压器上进行了绕组层间短路、绕组匝间短路等不同情况的试验测试，初步验证了该方法的有效性。以某220 kV变压器为测试对象，采用扫频短路阻抗法进行了变电站现场测试工作。该方法测试结果能够提供更多的测量参量，为绕组变形的研判提供了更多的参考依据，是一种很有价值的变压器绕组变形测试方法。
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2017,36(7):18-22, DOI:
Abstract:
对心电信号进行数字滤波时，因其幅频特性和过渡带的影响很容易造成心电波形失真,为了使原始含噪心电信号与降噪后的心电信号具有同等光滑性和最小方差估计特性，去噪连续性效果更好，分析研究了几种常用的去噪算法，并分别采用MIT BIH数据库中的数据及实测心电数据进行仿真分析，仿真结果表明采用小波阈值去噪算法可以更好的对心电信号进行去噪处理，得到清晰不失真的原始心电信号，信噪比(SNR)达到30以上，均方误差（MSE）在0.1以下，设计方法简单、计算量小，具有很好的应用前景和广泛地使用价值。
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2017,36(7):48-51, DOI:
Abstract:
地震动信号检测识别在边防预警、军事战争、石油管道监护、安全监控等领域有广泛应用，对此，设计了地震动信号检测识别系统。系统主要有以下4部分：地震检波器检测震动信号；STM32处理器进行A/D转换、识别算法的实现；GPS北斗定位模块实现目标的定位；无线传输模块进行数据无线传输。通过大量实验验证，该系统使用方便、性能可靠，能够准确识别人员和车辆目标。
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2017,36(7):31-33, DOI:
Abstract:
针对雷达制导射频半实物仿真试验系统目标回波模拟逼真度问题，分析了传统做法中未考虑雷达天线方向图的目标回波模拟方法的弊端。采取利用雷达天线方向图调制目标回波功率的方法，对仿真试验系统的回波功率控制算法进行改进，实现了更为真实的目标回波功率变化模拟。仿真结果证明，该方法有效解决了末制导雷达半实物仿真试验过程中，特别是在多目标的环境下频繁出现的副瓣跟踪问题，大大提高了射频半实物仿真系统仿真结果的可信度。
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2017,36(7):52-54, DOI:
Abstract:
汽车动态称重系统的算法研究是动态称重系统研究中的难点。为了提高动态称重系统的测量精度，对传感器在车辆非停车状态下所得短历程信号进行分析，利用巴特沃斯低通滤波器滤除噪声信号中的高频分量后；采用Levenberg Marquardt优化算法进行最小二乘法拟合，有效的抑制了低频周期随机干扰，实现了载荷的分离；通过载荷分离计算出车辆重量。实验表明，该算法能够提高动态称重系统的测量精度。
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2017,36(7):23-26, DOI:
Abstract:
针对目标导向矢量与波束指向失配导致自适应波束形成输出信干噪比下降问题，研究了一种基于导向矢量失配估计的鲁棒波束域自适应波束形成算法。该算法首先在信号与噪声子空间内，基于阵列主瓣宽度自适应迭代估计待检测目标导向矢量的失配误差，进而基于目标估计导向矢量计算波束域ADBF权值。仿真实验表明，算法在较低信干噪比条件下即能准确估计目标真实导向矢量，进而避免ADBF由于导向矢量失配引起的输出信干噪比损失。鲁棒波束域ADBF算法收敛速度快，易于工程实施。
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2017,36(7):27-30, DOI:
Abstract:
随着船载双通道雷达天线频率的不断提高，天线角度标校所需要的远场距离条件越来越无法满足。通过对双通道雷达天线自跟踪系统的深入分析，给出了交叉耦合产生的机理，并以此为基础阐述了近场效应对校相和角度标校的影响。给出了当前解决近场效应的4类常用的应对方法，经实际工程验证和对比分析，在近场距离条件下，近场阵列天线法是解决雷达天线角度标校最适宜的方法。最后，以X频段天线为例进行了实际测试，结果证明该方法操作简便、数据稳定可用,并已在多次卫星测控任务中得到了验证。
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2017,36(7):34-37, DOI:
Abstract:
根据圆柱螺纹量规在工业生产中测量的需求，实验验证了三坐标测量机测量圆柱螺纹量规中径测量系统的可行性。首先对圆柱螺纹量规的中径进行了实际测量，其测量结果与螺纹测量仪和卧式测长机两种方法的测量结果进行比对实验，比对结果证明三坐标测量机测量螺纹量规中径的测量结果达到预定的技术要求，得出结论三坐标测量机的测量系统适用于圆柱螺纹量规的中径测量。
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2017,36(7):38-42, DOI:
Abstract:
为了克服传统串级调速功率因数低及能量损耗大等固有缺点，提出了一种基于逆系统解耦附加变结构控制的电流型PWM串级调速系统。为增强系统的鲁棒性，PWM逆变器选用逆系统解耦附加变结构控制策略，并对该控制策略进行详细推导，加之斩波电路选用转速电流双闭环PI控制，最终获得了系统的控制图。最后利用MATLAB对该控制策略的有效性进行了仿真验证。仿真结果证实系统不仅具有良好动态特性，而且提高了功率因数，减少了谐波，节约了能源。
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2017,36(7):43-47, DOI:
Abstract:
方位多通道SAR系统能够克服最小天线面积的限制，从而满足了高分辨率和宽测绘带的性能要求，是星载SAR研究的热点。对于方位多通道SAR系统，通道间的幅相误差对系统成像性能有很大影响，必须对其进行标定。针对幅相误差具有空变性和估计精度易受噪声影响的特点，利用子空间投影算法，提出了一种基于地面发射机的定标方法，通过合理的地面发射机布设策略，解决幅相误差空变特性估计的问题，通过地面发射机容易实现高信噪比的特点，抑制噪声对估计精度的影响。最后通过仿真实验，对提出方法的有效性和精度进行了仿真验证，实验表明，该方法可以通过布设少量地面接收机即可解决幅相误差估计中空变特性和噪声影响的问题，同时还降低了算法的运算量，在仿真中达到了良好的估计精度，实现了成像的校正。
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2017,36(7):55-57, DOI:
Abstract:
为实时无线监测人体心率，提出了一套基于低功耗蓝牙技术的无线心率计设计方案。该心率计主要由主控芯片CC2541芯片通过IIC接口连接传感器Max30100，控制采集并读取人体腕部脉搏波数据；CC2541作为一款支持低功耗蓝牙协议的单片机芯片，能将脉搏波数据传送至蓝牙主机设备。提出了一种改进的R波检测方法,该方法通过加入对心率基频及其谐频的分析，有效减少R波误判。多次实测表明，该心率计可稳定实现心率测量与无线传输，具有功耗低、精度高、快速测量、实时监测等特点。
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2017,36(7):62-67, DOI:
Abstract:
核相关滤波算法在目标旋转、部分遮挡等情况下具有很强的鲁棒性，但是其在实际工程上无法满足实时性跟踪的要求。借助DSP嵌入式平台，提出一种实时目标跟踪系统实现方案。首先，基于TMS32C6678处理器的硬件平台，对二维快速傅里叶变换(FFT2D)进行算法优化；其次，对KCF算法进行C语言级代码优化，包括循环展开、使用内联函数、使用关键字const等。实测结果表明，对640×480像素的图像，跟踪目标为32×64像素时，波门大小为64×128。在满足跟踪效果的同时，其跟踪速度最高达到25 ms/帧，符合实时性要求。
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2017,36(7):58-61, DOI:
Abstract:
针对井下复杂的特殊环境以及对外网络的封闭性，基于Zigbee技术及Ethernet技术设计了矿井控制监控系统。通过GIS方式利用AutoCad对虚拟地图的转换，实现了对井下虚拟地图信息实时显示与连接操作。最后该系统通过网页虚拟地图方式能在PC上加以显示而且能够实现地图的连接操作，从而实现远程的监控功能。
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2017,36(7):68-70, DOI:
Abstract:
在暗室中，搭建雷达导引头抗干扰性能测试所需的复杂电磁环境具有一定难度，其中目标雷达发射信号的产生尤其困难；对此提出了一种具有天线扫描特性的雷达发射信号产生算法。首先，分析了雷达天线方向图类型和天线扫描方式，并建立了对应数学模型；其次，将建立的数学模型与雷达方程结合，提出了雷达发射信号功率计算法；最后，以该算法为基础开发雷达信号模拟软件，并借助于矢量信号发生器生成具有天线扫描特性的雷达发射信号。测试结果表明，该算法产生的雷达信号具有天线扫描的特性，为暗室环境下导引头抗干扰性能的测试提供了信号保障。
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2017,36(7):103-106, DOI:
Abstract:
设计一种以STC89C51单片机为控制核心，具备避障、循迹和遥控功能的智能小车。使用光电开关检测障碍，通过控制电机转向来进行壁障；使用红外传感器寻找线路，控制智能小车自行循迹；使用红外遥控器实现前进、后退、向右、向左、停止和发动功能。小车由底盘、传感器和车载电路组成，车载电路包括电源、单片机最小系统和驱动。系统采用了模块化设计方法，结构简单，可靠性高。
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2017,36(7):107-109, DOI:
Abstract:
随着生产技术的飞速发展和市场竞争的日益激烈，为了保证产品的低成本和高质量，在线实时检定技术在生产生活中得到了广泛的应用。简要介绍了离线检定的局限性和在线检定的必要性。介绍了几种用于支持在线检定的技术手段：传感器技术、高速摄像技术、激光多普勒技术以及电荷耦合器（CCD）技术，并用接触式在线检定计米器和非接触式在线检定计米器的应用举例。最后提出了作为检定机构要与时俱进，用在线检定支持新型生产模式的努力方向。
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2017,36(7):71-76, DOI:
Abstract:
随着无人机技术的迅速发展，利用无人机代替人工进行电力线巡线是行业内发展的新趋势。尽管无人机电力巡线相对于人工巡检效率更高，更加安全，但无人机巡检仍然面临一些问题，无人机的避障技术亟待完善，在巡检过程中无人机会出现与周边障碍物相撞的情况，尤其是细小的电线对无人机安全造成巨大的威胁。这些线状物往往目标不明显，雷达，超声波等技术得到的回波较少，造成避障困难。基于双目视觉系统的无人机避障技术在无人机避障领域得到了广泛的研究和关注。针对双目视觉实时无人机电力巡检避障应用，提出了基于TCensus（形态学Tophat变换和MiniCensus）变换的匹配代价测量方法来对原始图像中的弱目标进行增强，同时采用基于十字结构的支持区域来提高匹配的准确度。实验证明，本文设计的双目视觉系统可以有效检测无人机到电力线之间的距离，检测误差达到5%，提出的TCensus立体匹配算法与其它方法相比除了能够获得同样准确的背景深度图之外，还能对电线区域具有更精细的成像效果。
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2015,34(9):67-71, DOI:
Abstract:
在深水隔水管监测系统上，为了接收水下节点发射的信号，研究设计了一款低噪声低功耗水下接收机。在海洋环境下，由于发射机发射功率，传播损失以及传播过程中噪声干扰等影响，造成接收信号畸变、衰减、动态范围增大等问题，不利于后端数字处理。本系统选择低噪声芯片，优化电路结构、降低系统噪声，通过六阶椭圆滤波器，选择所需频带信号通过，采用AGC实现大动态范围的压缩。海试结果显示，该系统具有高灵敏度、低噪声、低功耗、接收动态范围大等优点。
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2017,36(7):77-81, DOI:
Abstract:
基于数字信号采集处理以及数字示波器存储显示原理，提出了一种简易逻辑分析仪制作方案。该系统主要由C8051F020与FPGA最小系统模块、ADC采集模块、信号衰减模块及TFT触摸显示模块组成。该设计采用单级、三级触发方式判断，可同时对8路信号进行采集、触发、存储及显示。经实验验证，该系统具有较高的测试速率、能实现多通道输入、可进行多级触发等优点。
