摘要:针对现有信道模拟器通道规模受限、扩展性差等缺陷,设计实现了一种可扩展的多输入多输出(multiply-input multiplyoutput, MIMO)信道高效模拟器。 该模拟器采用改进的坐标旋转数字计算(coordinate rotation digital computer, CORDIC)算法,只 需较少硬件资源便可实现大规模多支路的随机信道衰落精确模拟。 基于 MIMO 信道离散化模型提出了一种可扩展的硬件模拟 架构,并结合现场可编程门阵列(field-programmable gate array, FPGA)的并行处理优势,进行硬件实现及实测验证。 针对 3GPP 标准扩展车载 A 信道模型(extended vehicular A model, EVA)静态场景和时变场景的实测结果表明,所研制的 MIMO 信道模拟 器输出时延功率谱和多普勒功率谱等统计特性均与理论值吻合,可用于无线通信设备的方案验证、算法优化和性能分析。

摘要:在航空航天相机的研制过程中,为了测试与评估其整机系统的成像性能,针对相机高分辨率、高量化位数和高帧频的特 点,研究开发了一套基于千兆以太网的航空航天相机成像性能的测试系统。 在测试系统中应用 FPGA 完成千兆以太网协议实 现图像数据的高速传输,通过上位机实时显示图像并进行图像处理与计算,经过对调制传递函数的理论分析,确定采用对比度 法计算获得相机的调制传递函数(MTF)。 实验验证了图像数据实时显示的可行性与图像数据传输的正确性,同时使用 3 种不 同型号的相机获取了不同分辨率 2 048×2 049、2 564×2 162、2 045×256 的测试图像的 MTF 值,通过获取 3 组数据的标准差,并 与传统人工测试方法的对比分析,实验表明,该测试装置大幅提高了测试效率和测试精度,实现了整体系统成像性能的实时 评价。

摘要:由于存在测量误差,测量结果就带有不确定性,测量不确定度是评估测量结果质量高低的重要指标。 将采样长度与信 号周期比值分为整数和小数部分,推导出离散傅里叶变换(DFT)算法频率和相位差的测量误差;运用 B 类不确定度评估方法, 分别分析由频谱泄漏、加窗和栅栏效应造成的频率测量不确定度,得到频率测量合成不确定度表达式;通过相位差测量误差与 频率测量误差的关系,推导出相位差不确定度表达式;最后通过计算分析,验证了频率和相位差测量误差、测量不确定度与采样 长度的关系,分析结果表明了评估过程的可行性和有效性。

摘要:针对移动机器人运行场景中出现运动物体时,视觉同时定位与地图构建( SLAM)算法位姿估计误差大且构建地图不一 致的问题,提出了一种基于特征点运动矢量的改进视觉 SLAM 算法。 首先,引入基于特征点运动矢量的运动点检测算法。 通过 结合初始相机位姿,计算图像特征点的运动矢量,并使用期望最大化方法求解运动矢量角度的高斯混合模型参数,通过结合前 一帧的运动点检测结果,从而区分当前图像中的运动特征点;其次,基于运动点检测结果,对当前帧相机位姿进行优化;再次,通 过设置图像预处理环节,剔除运动点占比较大和与前一帧相似性较高的图像,提高闭环检测算法的计算效率;最后,使用剔除动 态点后的图像特征点对场景进行描述,并改进单个节点处图像间相似性得分计算函数,经过闭环确认后,得到正确闭环。 数据 集实验表明,所提算法具有较高的位姿估计精度和较好的鲁棒性,同时能有效检测场景中闭环的存在,且建图效果较好。

摘要:针对传统机器学习出现“伪回归”问题,忽视非平稳序列间的长期依赖关系,提出协整理论和向量误差修正模型预测滚 动轴承的性能退化趋势,进而预测其剩余使用寿命(RUL)。 首先从振动信号中提取峭度值、峰峰值和均方根值,并分析其平稳 性。 然后检验 3 种时域特征的协整关系,根据检验结果来建立向量误差修正模型,并对模型进行残差分析,分析结果接近于高 斯白噪声分布,表明模型良好。 最后利用该模型预测轴承性能退化趋势和 RUL,并使用均方根误差(RMSE)、平均百分比误差 (MPE)、平均绝对百分比误差(MAPE)和 Theil 不等系数来定量评估预测结果。 实验结果表明,提出的向量误差修正模型相比 于差分平均移动自回归-卡尔曼滤波模型,具有更高的预测精度,并简化了建模过程。

摘要:针对防御导弹拦截攻击导弹的空战场景,提出了一种二对一主动防御的最优协同制导算法,该算法在传统一对一最优 制导算法的基础上,加入了第二枚防御导弹对高价值目标飞行器进行保护,并对二对一作战模式下最优协同制导律进行推导。 仿真结果表明,与比例导引(PN)制导律相比,通过引入最小化相对末端截距角偏离量优化指标,将两枚防御导弹相对距离保持 在一个很小的范围,达到了很好的协同拦截效果,并使防御导弹控制能量消耗减小,从而验证了最优协同制导律的有效性和优 越性。

摘要:针对滚动轴承振动信号具有非线性、非平稳性和非高斯性,并且故障特征往往淹没于系统噪声之中而难于识别的问题, 提出了以多种群差分进化(multiple population differential evolution, MPDE) 算法来改进集合经验模式分解( ensemble empirical mode decomposition, EEMD) 的 MPDE-EEMD 消噪方法,并与自适应共振解调技术( adaptive resonance demodulation technique, ARDT)相结合实现故障特征提取。 首先,为了解决 EEMD 中加入参数依靠人工选择且难以准确获取的问题,建立极值点分布 特性评价函数,利用 MPDE 来寻优获取最佳白噪声幅值,实现 EEMD 自适应分解。 然后,采用峭度与相关性相结合的准则对分 解后的 IMF 分量进行自动筛选,将满足条件的有效信号进行重构,实现对原始振动信号的降噪处理。 最后,采用 ARDT 自动确 定对消噪信号进行带通滤波的带宽和中心频率,再通过包络解调提取出滤波信号的特征频率。 将轴承仿真故障信号与实际故 障信号用于算法的验证,结果表明 MPDE-EEMD+ARDT 能有效提取出轴承故障特征。

摘要:为了实现对电梯曳引轮绳槽磨损的非接触式精确测量,研制了基于单目视觉技术的曳引轮绳槽磨损检测系统。 通过专 用的卡具将工业相机固定在钢丝绳内侧,对准各绳槽采集图像。 利用 OpenCV 进行图像预处理和绳槽边缘检测,采用最小二乘 法进行绳槽边缘数值拟合,再根据物理模型结构对计算值给予遮挡补偿,实现钢丝绳触底距离实时精确测量。 实验结果表明, 系统测量均方根误差小于 0. 07 mm,较传统的塞尺测量拥有高精度和简易性,能够准确测量绳槽磨损下沉量。

摘要:传统的交叉口信号配时大多只从提高车辆的通行效率这一角度出发,未考虑交叉口处的行人因素以及车辆尾气排放, 容易造成交通事故,加剧环境污染。 从车辆和行人的交通效益以及环保角度出发,在改进的 Webster 延误模型基础上提出了以 车辆延误、行人延误、停车率、通行能力、尾气排放为优化指标的多目标函数,利用改进的粒子群优化算法(PSO)对所建立的多 目标函数求出最佳信号周期;再利用流量比计算公式求出各个相位的红绿灯时间。 使用这种配时方案,在交通流量高峰期,可 以使车辆的延误降低 18. 7%,停车率降低 15. 9%,行人延误降低 17. 8%,尾气排放降低 38%;在交通流量低峰期时,可以使车辆 的延误降低 11. 6%,停车率降低 6. 9%,通行能力提高 8%,行人延误降低 28. 6%,尾气排放降低 5. 6%。 使用这种配时方案在一 定程度上可以提高道路通行能力、减少交通事故、减少尾气排放、降低道路拥堵。

摘要:针对无人机自组网节点能量有限、移动快、数据多造成网络 QoS 下降的问题,提出将改进的萤火虫算法融入到多径路由 中形成萤火虫多径路由算法(AOMDV-FMRA)。 首先为减小速度对路径稳定度的影响,在路由发现过程中引入边界评价因子以 适应拓扑变化,再根据路径上节点的负载信息,对反向路由进行选择。 最后将能量评价参数映射到萤火虫算法中对收集到的路 径能量信息进行处理,作为流量分配的依据。 实验结果表明,与 AODV、AOMDV 相比,在节点速度高、网络流量大的环境中,算 法在端到端时延、网络生存时间、投递成功率、路由开销方面,均有良好性能。

摘要:超辐射发光二极管(SLD)作为一个重要的特殊光源,针对 SLD 可靠度和寿命的预测精度要求高的问题,提出了基于图 形法的 SLD 性能退化可靠性评估方法。 首先采用加速应力的方式获得 SLD 的短时间内的无失效数据;其次根据退化轨迹采用 最小二乘法进行拟合得到适合于退化轨迹的曲线方程,并根据失效阈值计算出超辐射发光二极管的伪失效寿命;最后采用 Minitab 对伪失效寿命进行个体分布标识,选用接受度高的对数正态分布,得出常温下失效前的平均工作时间。 实验结果表明, 该方法可以精准预测 SLD 的可靠度和寿命,相对于其他方法其精度提高了 9. 09%。

摘要:针对如何确保现场安装超声测流装置测量准确度的问题,提出了基于关节臂的现场安装探头几何参数精测方法。 首 先,对超声测流装置的流量计算模型进行分析,结果表明,其测量准确度建立在探头几何参数的准确测量基础上。 在此基础上, 通过探头的特殊设计及内外测比对试验,验证了使用关节臂外测探头三维坐标推算探头实际几何参数的可行性。 最后,在南水 北调中线工程的 3 个试点,使用关节臂精确测量插入式四声道超声测流装置探头三维坐标,分析得到探头几何参数的精确量值 和修正权重系数。 通过分析不同权重系数对超声测流装置平均流速的影响,结果表明,该方法能提高现场安装的超声测流装置 测量准确度 0. 02% ~ 0. 58%,对现场划线定位的准确度水平做出评价,验证了方法的合理性和有效性。

摘要:芯片测试是防止缺陷或故障芯片流入市场的有效手段。 在测试应用中,将大规模测试向量通过芯片引脚传输到片上系 统。 在有限芯片引脚下,测试应用时间主要取决于测试向量传输时间。 编码压缩在不提供被测电路信息条件下减少测试向量 传输时间,同时节约测试向量存储空间,因而被广泛应用于压缩由测试向量组成的测试集,然而编码压缩未能充分挖掘测试集 特征,导致编码压缩效果不佳。 针对该问题,提出一种基于测试集主成分的变换-拆分方法,使主流编码压缩效果显著。 该方法 首先提取能代表测试集特征的主成分,然后利用这些主成分作为向量构造出一个矩阵。 该矩阵与位流经过数学中的矩阵变换 即可将测试集拆分成主分量集和残差集。 相比原测试集,残差集有更好的可压缩性,而主分量集可片上压缩,不占用传输时间。 对 ISCAS’89 部分标准电路的实验结果表明,该方法下的最高平均压缩率达到 80. 53%,与最先进的变换-拆分法相比,不同编 码下的平均压缩率都有提高,且最大提高幅度为 5. 27%。

摘要:针对由环境复杂性而造成的北斗多路径误差不能有效削弱的问题, 提出了一种基于新的误差模型下的自适应无迹卡 尔曼滤波(UKF)方法。 该方法首先利用量测状态扩增法来解决量测噪声为有色噪声的问题,再用改进的 Sage-Husa 自适应 UKF 来动态估计系统噪声和量测噪声,从而解决噪声统计特性未定造成的误差削弱效果不明显的情况。 实验结果表明在有色 观测噪声下的改进 Sage-Husa 自适应 UKF 算法相比于传统 UKF,能够将多路径误差削弱近 60%,该方法在针对北斗定位中由于 多路径误差产生的噪声不可知的情况具有很强的适用性。

摘要:雷达目标航迹的识别有助于指挥员判断对方作战意图和作战任务,从而为战场决策提供协助作用,但目前少有文献研 究目标航迹识别问题。 根据雷达检测到的目标物体的时间、距离和方位等时空数据,研究目标航迹识别问题,并提出了一种基 于雷达点迹数据时空关系的目标航迹识别算法(TRST)。 该算法首先对雷达点迹数据进行属性选择,然后挖掘点迹数据在空间 关系上的间距值特征,最后构建递归神经网络进一步捕捉点迹数据的时空关系特征,实现对目标航迹的分类识别。 实验结果表 明,TRST 算法能够有效提高目标航迹识的准确率、精确率、召回率和 F1-Score 性能。

摘要:无人驾驶技术改变人类生活方式,带车道线属性的高精地图,是无人驾驶领域的重要一环。 针对现有算法在车道线检 测时存在准确率低、效率低等问题提出基于 MultiRes+UNet 检测方法。 该方法通过空洞卷积扩大卷积感受野,从而对全局信息 统筹,运用 MultiRes block 和 Res path 结构减轻编码器-解码器特征之间的差异,大大降低了内存的需求。 实验结果表明,此算 法在保证检测准确率的同时, 提高了算法的稳定性和运行速率,在纯车道、复合车道、阴影污损车道等多情况下,调和平均值分 数分别为 0. 959、0. 942、0. 891,该算法存在高效性、高鲁棒性。

摘要:增大信噪比是提高非接触式超声波流量计测量精度的有效措施。 但通过提高发射电压来增大信噪比,会损坏超声波传 感器与接收电路,也会加剧收发电路的相互干扰。 设计了一种针对复合管道流量测量用的超声波收发电路:在发射电路中以中 轴变压器替代阻尼电阻,在接收电路中采用限幅桥电路来保护接收电路,并基于匹配电阻法来平衡收发电路。 实验结果表明, 设计的发射电路能够提高发射电压、减小放电时间,空载时对输出电压可放大 13. 85 倍,带载时对输出电压可放大 4. 5 倍,同 时,接收电路能够有效抑制收发电路的相互干扰,并提高接收支路功率,接收电路对 5 V 以下信号的传输效率超过了 90%。 把 该电路应该到非接触式超声波流量计中,对难于穿透的复合管道中的流体进行多次重复测量,测试结果表明,该流量计的线性 度和重复性都满足实际流量测量要求。

摘要:任务调度问题是多核处理器相关技术的一个重要组成部分。 基于列表的调度算法因其低复杂度和高效率得到广泛关 注,但确定任务优先级列表方法的单一性使得算法对解空间搜索不够,易陷入局部最优。 为此,提出一种基于任务扰动的迭代 型列表调度算法(task perturbation iteration algorithm, TPIA)。 该算法通过选取任务扰动因子按照一定扰动策略进行调度列表迭 代,对迭代后的列表进行贪心选择,生成更优的调度列表序列以得到更好的调度结果。 通过实例和随机有向无环图(DAG)有 限集对算法进行验证,结果表明算法能有效改善调度解,调度性能提升平均可达 16. 51%,适宜处理大规模、高出入度的复杂 DAG 图;针对 TPIA 算法在低任务总数高通讯开销情况下性能有所下降的问题,对平均任务节点数 130 以下的任务图进行分组 测试,获得了对应的 CCR 上界值及其变化趋势。

摘要:研究了一种基于分段线性系统的宽频振动能量收集器,主要由抗磁稳定悬浮结构、弹性膜及感应线圈组成。 在静止状 态下,悬浮磁铁不需要任何外界能量稳定地悬浮在热解石墨板之间。 当振动能量采集器受到水平振动激励时,悬浮磁铁在两热 解石墨板之间摆动;当摆动幅度比较大时,悬浮磁铁将与弹性膜发生碰撞使系统刚度呈阶段性变化;随着悬浮磁铁运动,感应线 圈中的磁通量发生变化产生感应电动势,从而使外界振动能转化为电能。 当水平激励振幅为 5 mm 时,系统的工作带宽达到 3. 2 Hz,最大输出电压达到 78 mV,最大输出功率为 56. 3 μW;当水平振动激励的加速度为 3 m/ s 2 时,系统的工作带宽达到 2 Hz,最大输出电压为 44 mV,最大输出功率为 18 μW。

摘要:针对宫颈图像病灶分割时的初始轮廓敏感问题和图像灰度不明显问题,提出一种新的改进的水平集算法。 首先利用各 向异性滤波算法等进行图像的去噪;然后在二值图像上使用区域生长算法,提取出粗糙的宫颈病灶区域;最后建立一种基于新 的符号压力函数的水平集模型,对初始分割进行细化。 该算法可以将局部信息与全局信息结合起来并自动分配局部信息与全 局信息的比例。 以 3 种统计指标为标准对该方法进行了评估,该方法在准确性、敏感性和特异性上可分别达到 81. 11%、 63. 97%和 78. 64%,分别比传统水平集算法高 30. 69%、15. 15%和 4. 37%。 因而,这种改进的水平集算法在实际应用中有一定 的价值和意义。

摘要:针对分布式光纤振动传感系统在实际应用中需对各个类别的传感事件进行快速准确的识别分类,提出了一种基于时频 混合特征提取算法的识别分类方案。 该方案采用具有时域特性的过零率和具有频域特性的小波包能量共同作为光纤传感事件 的特征表述,而后利用基于径向基神经网络的分类器进行识别分类。 经试验测试,该识别方案可以有效的从普通环境噪声中识 别出光纤振动传感事件。 其中,光纤振动传感事件的平均识别率为 94. 5%,识别响应时间小于 0. 3 s。

摘要:传统的人员行为识别中,通过人工特征对人员行为进行分类。 这些方法仅能够利用较浅层次的特征,其识别准确率有 限。 提出通过卷积长短时深度神经网络(convolutional long short-term deep neural networks, CLDNN)进行人员行为识别,并用新 的 GRU 门控单元代替传统的 LSTM 门控单元提高网络效率。 利用该网络结构,既可提取惯性数据中多层次特征,也可充分利 用时间序列相关性。 通过开源数据集的实验证明,该方法相比于传统的卷积网络和基于 LSTM 门控循环神经网络的识别准确 率分别提高了约 3%和 7%;用 GRU 门控单元代替 LSTM 单元后,所需的训练时间和前向的识别时间分别下降了 14%和 10%。

摘要:在正交频分复用(OFDM)系统中,基于遗传算法的部分传输序列(GA-PTS)技术有效地降低了 PTS 的计算复杂度,但在 改进峰值-平均功率比(PAPR)性能方面却并不理想。 为此,提出在遗传算法中嵌入模拟退火(SA)算子从而构造一种混合的遗 传模拟退火(GSA)算法,并把它应用于对 PTS 的最优相位因子进行搜索。 首先,通过对 PTS 相位因子编码形成染色体,采用随 机元素组成的染色体作为遗传算法的初始群体,并评估每个染色体的适应度值。 然后,根据适应度值选择染色体,建立染色体 的变异规则和交叉规则,对群体进行迭代进化。 最后,群体中的染色体利用退火温度进行更新,从而产生出新的下一代种群。 仿真结果说明,与 GA-PTS 方案相比,该方法不仅能降低计算负担,而且能够有效地降低 OFDM 系统 PAPR 值。

摘要:超声波测距是一种非接触测量方式,在工业、交通等行业应用广泛。 为提高超声波的测距量程,解决多通道在通道间距 离较近时的串扰噪声问题,在不改变电声转换器与发射接收硬件电路前提下,将“双向单程伪距测量技术”应用到超声波测距 系统中,利用双向单程测量替代了传统的反射式双程测距,通过无线串口通信进行测距主端与测距从端的时钟同步,提高测距 量程,该技术还可消除系统自身的时钟同步误差。 同时应用“时分多路复用”技术,通过无线电信号广播进行时隙分配,使任意 时刻测距信道中只有单路处于工作状态,实现多通道近距离通道间隔下无串扰测量。 实验结果表明,双向单程测量可以将反射 测距量程提升 1 倍以上,探测精度优于 1%。 时分多路复用技术的引用,可以实现超声多通道近距离通道间隔下测量无串扰。

摘要:提出基于单演信号决策层随机加权融合的合成孔径雷达(SAR)图像目标识别方法。 采用稀疏表示分类( SRC)分别对 SAR 图像分解得到的多层次、多成分单演信号表示实施决策。 对于误差矢量,通过随机权值矩阵的方式进行融合。 该矩阵中包 含大量随机权值,根据融合后的结果可以获得不同类别误差统计结果,定义决策变量反映不同类别相关性。 最后,按照最小误 差进行类别决策。 在 MSTAR 数据集上进行广泛实验并与多类现有方法进行对比,结果表明提出方法可有效提升 SAR 目标识 别整体性能。

摘要:为了降低加工水平对微小音速喷嘴性能的限制,提出了收缩喷嘴、扩散喷嘴和圆锥形文丘里喷嘴 3 种非标准音速喷嘴 结构,并分析形状结构对 3 种喷嘴流动特性的影响。 选取喷嘴喉径为 0. 03~ 0. 12 mm,分别对其内部流场进行数值仿真,并分析 收缩段、喉部和扩散段的几何结构对喷嘴流动特性的影响,最后对比了喷嘴的流动特性。 研究发现,扩散喷嘴的流出系数和临 界背压比较优,且该类喷嘴加工难度最小。 此外,喉径和喉部长度对喷嘴流动特性的影响最大,喉径越大,喉部长度越小,喷嘴 流动特性越好。 这为后续微小喷嘴的研制提供一定的借鉴。