• 2021年第29卷第1期文章目次
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    • >综述与评论
    • 无人机故障预测与健康管理研究现状及发展

      2021, 29(1):1-5.

      摘要 (6314) HTML (0) PDF 1.30 M (7315) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了无人机故障预测与健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)技术的基本概念和重要性,分析了无人机PHM的体系架构和关键技术,论述了国内外无人机PHM技术最新研究进展,展望了无人机PHM技术的发展趋势。

    • >测试与故障诊断
    • C波段基站式多目标遥测网络构建技术

      2021, 29(1):6-9.

      摘要 (4938) HTML (0) PDF 1.84 M (5847) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着航空工业的不断,现行航空测试使用的IRIG-106标准的S波段单向点对点的PCM数据传输体制已不能满足新技术、新测发展试的需求,需要突破现有传输体制,探索数据传输新模式。文中结合美国iNET标准,选定C波段作为遥测传输频段,在成熟的网络通信技术的基础上,开展C波段基站多目标遥测网络构建技术研究,主要从架构设计、接入体制、系统研制等方面进行了研究。最后通过构建C波段基站式多目标遥测网络飞行试验演示验证系统进行了验证。验证结果表明文中设计的系统能够实现遥测数据的传输。通过C波段基站式多目标遥测网络构建技术的研究,突破了传统遥测体制,实现了基于C波段的基站式遥测数据传输,为实现高速、双向、多目标空地数据传输提供基础。

    • 水电厂励磁系统故障分析及改进措施研究

      2021, 29(1):10-13.

      摘要 (4799) HTML (0) PDF 1.13 M (5636) 评论 (0) 收藏

      摘要:励磁系统直接关系着水电厂电力生产工作进度和任务完成质量,为此,提出水电厂励磁系统故障分析及改进措施研究。在故障分析阶段,通过压力传感器进行磁系统故障录波,并放大、滤波及隔离处理,以此作为样本,输入到人工神经网络当中,实现励磁系统故障识别分析。在故障改进阶段,针对故障分析结果,对常见的几种故障,即功率柜故障、调节器故障、失磁故障、整流电源故障、熔断器爆裂故障、逆变灭磁失败故障等,进行改进研究,提出改进措施。实验结果表明:利用基于神经网络算法的方法分析水电厂励磁系统故障,证明分析的准确性,为后续改进措施的提出提供了可靠依据。

    • S/X/Ka频段卫星地面站无人机测试标校设计

      2021, 29(1):14-19.

      摘要 (4580) HTML (0) PDF 1.87 M (5485) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用测试标校设备对卫星地面站系统进行校准维护,是卫星地面站建设和运行过程中的重要环节。标校设备能够消除地面站在使用过程中产生的系统误差,但是传统固定标校塔不能满足Ka频段的远场使用条件,因此采用无人机平台取代固定标校塔能够同时满足S/X/Ka三频段地面站使用需求,提高了标校设备使用的机动性和灵活性,降低了建设成本。通过对无人机使用的法律法规研究,对系统重要性能指标论证,设计了三频段测控数传一体地面站无人机测试标校系统,采用Ⅱ类无人机平台,搭载有效载荷标校源、天线、远控模块,通过地面与机载通信链路进行信号通断、极化切换等控制,经实际应用满足了S/X/Ka频段卫星地面站建设工程上的应用。

    • 轨道交通供电系统电缆故障在线定位技术研究

      2021, 29(1):20-23.

      摘要 (4729) HTML (0) PDF 1.18 M (5625) 评论 (0) 收藏

      摘要:在轨道交通供电系统故障中,电缆故障是比较常见的故障,而在传统的电力系统中,电缆故障定位技术主要是通过离线定位来完成故障定位工作,导致电缆故障定位误报率较高。在轨道交通供电系统故障中,电缆故障是比较常见的故障,而在传统的电力系统中,电缆故障定位技术主要是通过离线定位来完成故障定位工作,导致电缆故障定位误报率较高。为此设计新型轨道交通供电系统电缆故障在线定位技术。使用傅里叶变换公式,采集供电系统电压脉冲,并对异常脉冲进行记录。通过异常脉冲分析结果与供电系统导体数据变化,完成电缆故障类别判定。根据电缆故障类别判定结果,采用行波计算法对故障点到电缆端点的距离展开计算,完成电缆故障定位。设定电缆故障定位误差最大值与故障定位技术实现平台,完成高精度电缆故障定位。实验结构表明,通过与传统定位技术以及采用其他方式设计的定位技术相比,此故障定位技术误报率较低。由此可知,此方法的定位能力更佳,使用效果更好。

    • 基于多元状态感知监测技术的快速灭弧开关故障在线监测

      2021, 29(1):24-28.

      摘要 (4510) HTML (0) PDF 1.29 M (5569) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有快速灭弧开关故障在线监测方法缺乏足够的数据积累,在大数量快速灭弧开关情况下存在着故障监测实时性差的缺陷,为此提出基于多元状态感知监测技术的快速灭弧开关故障在线监测方法研究。通过多元状态感知监测技术合理布置振动传感器,获取快速灭弧开关多元振动信号,利用小波变换方法降噪处理开关多元振动信号,以此为基础,提取灭弧开关多元振动信号特征因子。求取多元特征因子权重,得到灭弧开关融合特征向量,构建故障诊断模型,通过灭弧开关故障诊断实现了快速灭弧开关故障的在线监测。通过测试结果显示:与现有代表方法相比较,提出方法在大数量快速灭弧开关情况下,快速灭弧开关故障监测时间较短,具备更好的实时性,适合大力推广使用。

    • 基于Zoom-FFT技术的铁路移频信号检测系统设计

      2021, 29(1):29-33.

      摘要 (4680) HTML (0) PDF 1.66 M (5593) 评论 (0) 收藏

      摘要:为精准检测轨道移频信号的特征参数值,实现列车通信数据的实时稳定传输,设计基于Zoom-FFT技术的铁路移频信号检测系统。以AD转换电路作为核心电子输出装置,借助DSP移频芯片、信号传感单元对于列车通信数据的聚拢调节作用,在LCD屏幕内生成即时性铁路移频信号显示文件,再联合微处理接收元件,实现对信号特征参量的精准获取,完成检测系统的硬件结构设计。在此基础上根据信号数据的瞬时输出频率,确定标准的模态移频函数,完成基于Zoom-FFT技术的铁路移频信号频率分析。设置数据采集、移频滤波、WIFI通信三类程序型算法,建立信号数据库与核心检测主机间的物理连接,实现系统检测软件及应用主程序建立,结合以上所有软、硬件执行结构,完成基于Zoom-FFT技术的铁路移频信号检测系统设计。对比实验结果显示,应用新型检测系统后,低频、高频轨道移频信号的检测精度均出现明显提升,解决了原有检测系统支持下,列车通信数据实时传输稳定性较差的问题。

    • 基于FPGA的便携式VI曲线航空电路板测试装置

      2021, 29(1):34-38.

      摘要 (4629) HTML (0) PDF 2.45 M (5681) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前对便携式VI曲线航空设备电路板测试装置的研究较少,不能满足外场环境下的应急测试需求。针对这一问题,提出了一种放置于手提式机箱中的便携式VI曲线电路板测试装置的设计方案,以FPGA为主控器件设计测试板件,以给定程序可调的激励信号、采集在各种激励信号下的电流信号、并把电压电流数据通过USB接口传送给上位机,上位机采用迷你工控机进行设计,在接收到电压电流数据后,进行数据处理并在显示屏上实时绘制相应的以电压电流为横纵坐标的图像信息。试验结果表明,针对不同类型的阻抗元件,装置可以绘制出相应类型的VI曲线,从而识别出元器件的不同状态。装置小巧轻便,操作简单,可以运用于外场机载电路板件的测试诊断。

    • 基于数字孪生的智能车间系统仿真加速测试方法

      2021, 29(1):39-44.

      摘要 (4786) HTML (0) PDF 2.59 M (5731) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决当前制造系统软件可靠性仿真测试时间长、测试环境难以搭建等问题,提出采用数字孪生技术与智能车间系统仿真加速测试相结合的方法。建立智能车间高保真数字孪生模型替代现实生产车间系统用于制造系统软件的可靠性仿真测试,首先要构建包含产品、设备资源、工艺流程等系统级仿真模型。同时,为仿真车间生产事件流程,在模型中,还需结合生产实际情况,设置设备间通信协议、通信数据以及生产线事件及队列顺序,真实模拟系统运行环境。通过构建步进电机产线数字孪生模型,仿真加工装配流程,运行智能车间系统软件,采用仿真时钟推进机制开展加速测试,验证了该方法的有效性和实用性,对开展工业系统软件高保真快速测试评估具有一定的借鉴意义。

    • 基于三点重合算法的飞机活动面转角测量研究

      2021, 29(1):45-49.

      摘要 (4600) HTML (0) PDF 1.34 M (5610) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对在飞机活动面转角的拍摄方法或激光跟踪仪方法中,对其样点数据处理算法进行研究,提出了一种可得到较高精度算法,即选取三点建立刚性平面,通过将平面在前后运动的位置进行分步重合,从这个重合过程中的旋转矩阵可计算出转动角度。通过对选取点与误差关系进行分析,提出了一种选取最优三点的方法以降低误差。最后,设计精度验证实验。实验结果表明,三点重合算法的误差在0.05度内,误差满足飞机活动面的转角测量要求。

    • 数据驱动的飞行器智能故障诊断系统研究

      2021, 29(1):50-53.

      摘要 (4716) HTML (0) PDF 1.78 M (5866) 评论 (0) 收藏

      摘要:飞行器装备及试验技术的快速发展带来试验数据的指数级增长,传统的试验数据管理与分析手段已经无法满足装备研制与优化设计的需求。提出一种数据驱动的飞行器智能故障诊断技术,通过将人工智能技术与故障诊断技术相融合,能够从飞行器历史测控试验数据库中,自动获取参数的阀值、数据链特征与关联关系,形成准确的飞行器参数知识模型库。通过构建数据驱动的飞行器智能故障诊断系统,将知识模型库中的知识与实时试验数据进行比对分析,实现实时数据的自动化、智能化判读,进而发现航天飞行器可能存在的潜在故障,提前预测,将风险降低到最小。

    • 基于ARM和WIFI技术的心电信号实时检测系统设计与研究

      2021, 29(1):54-58.

      摘要 (4817) HTML (0) PDF 2.30 M (5628) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前心脏疾病是引发我国人民死亡的头号杀手,而传统的心电信号采集系统及终端存在检测数据遗漏、成本高以及适用人群范围窄等问题。本文依据模块化、低能耗、高性能的原则,设计了一种基于ARM和WIFI技术的心电信号实时采集系统。本文给出了心电信号实时检测系统各功能模块的介绍以及功能实现流程,上位机使用TCP Client作为客户端,MCU作为下位机端,并通过WIFI技术作为通信媒介,设计了主控模块、心电心率采集模块、LCD显示模块以及通信模块,实现了对心电信号的实时采集与传输。系统测试结果验证了该心电信号实时检测系统的实用性、合理性及有效性,实验结果达到预期目标,能够有效提高检测结果准确性,为发现和防治心脏疾病提供一种实时、可靠的检测平台。

    • 基于GMR传感器的金属表面缺陷检测系统设计

      2021, 29(1):59-65.

      摘要 (4608) HTML (0) PDF 3.72 M (5690) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘 要: 随着经济的发展汽车越来越普及,有些关键部位的零件如制动盘和转向节,在制造和使用的过程中容易产生一些细小的裂纹,需要在不给被测物体造成负面影响的前提下对关键零器件进行检测。针对传统的涡流传感器进行有限元仿真,分析了激励线圈和被测金属耦合时的传感特性。设计了一种基于GMR芯片检测微裂纹的探针,并开发了相应的测试系统。分析了GMR芯片敏感轴对检测结果的影响,采用小波分析的方法对数据进行处理,提高了信号的信噪比。实验结果表明,该探头灵敏度高,通过调整激励频率可以检测金属表面以下5mm处的缺陷。

    • >控制技术
    • 引射式跨声速风洞流场控制软件设计

      2021, 29(1):66-70.

      摘要 (4715) HTML (0) PDF 1.80 M (5493) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前提出的引射式跨声速风洞流场控制软件抽气端压力过大,导致排气阀气流排气速度变化过于剧烈。设计了一种新的引射式跨声速风洞流场控制软件,在风洞的控制程序中引入了马赫数和雷诺数,对控制质量进行试验检测,以实现风洞系统能够达到更精准快速的控制水平;在风洞流场控制系统中引入了解耦系统,对风洞测试各部分参数进行解耦筛选,提高各参数的准确度,有利于控制系统实现精准控制。实验结果表明,设计的引射式跨声速风洞流场控制软件能有效降低引射式跨声速风洞流场控制软件抽气端压力,使排气阀气流排气速度处于稳定状态。

    • 4WD-4WS型床椅一体化机器人室内定位与点镇定控制研究

      2021, 29(1):71-76.

      摘要 (4545) HTML (0) PDF 3.02 M (5694) 评论 (0) 收藏

      摘要:以床椅一体化机器人为研究对象,通过设计相应的运动控制器,并结合所搭建的组合导航定位测控系统,实现了室内环境下的点镇定控制。首先,设计了一种四轮转向-四轮驱动模式的全向床椅机器人样机,并对其运动学进行分析;其次,通过不连续坐标变换,用极坐标形式表示当前位姿与目标位姿间的全局控制误差,并选取合适的位姿误差变量对系统模型进行描述,设计出一种基于位置闭环的全局反馈控制器;继而,根据控制器的需要,设计搭建基于卡尔曼滤波的IMU/UWB组合导航定位系统,实现床椅一体化机器人的全局实时精确定位;最后,采用Lyapunov函数法,对所设计控制器中的控制律进行稳定性分析。MATLAB仿真实验与现场实验均表明所设计的点镇定方法控制效果良好。

    • 基于矢量控制的永磁同步电机控制方法研究

      2021, 29(1):77-81.

      摘要 (5121) HTML (0) PDF 1.86 M (5661) 评论 (0) 收藏

      摘要:永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)是一个多变量、强耦合的控制对象,为了提高PMSM的控制精度,采用矢量控制对其进行解耦控制。首先,在三相静止坐标系下建立PMSM的数学模型,并根据幅值相等和总磁动势不变原则进行Clark、Park坐标变换,得到两相旋转坐标系下电机的数学模型;其次,深入研究电压空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation, SVPWM)技术,采用7段式调制方式进行脉宽调制,输出作用于逆变器的PWM波形实现PMSM高精度闭环控制;最后,基于MATLAB/Simulink建立PMSM控制系统的仿真模型,对矢量控制性能进行验证。仿真结果表明:矢量控制技术可以实现PMSM的高精度控制。

    • 航天器在轨基线控制系统设计与实现

      2021, 29(1):82-86.

      摘要 (4591) HTML (0) PDF 2.12 M (5653) 评论 (0) 收藏

      摘要:航天器在轨状态管控是保证其在轨稳定运行的重要支撑。对设计师提出的单机工作状态、软件版本状态、运行模式状态、自主功能状态的管控需求进行研究,设计研制了航天器在轨基线控制系统,通过数据库逻辑分离、分布式部署、数据订阅发布等设计保证了系统的实时性能,实现了航天器飞行状态与基线状态的实时比对,能够帮助设计师快速发现航天器飞行状态异常;同时记录航天器在轨基线变更历史,形成航天器基线变更履历,实现航天器基线状态变更有记录、可追溯。飞行状态的实时监控是对传统遥测监视的有益补充,也为后续遥测监控系统的研制提供了新的思路和参考。

    • 基于模糊RBF神经网络算法的灌溉控制系统设计

      2021, 29(1):87-92.

      摘要 (4426) HTML (0) PDF 2.15 M (5614) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于一个农田占地面积大,灌溉用水量少的农业国而言,高效用水影响着农业的稳步发展。针对这一现象,提出一种基于模糊RBF神经网络的灌溉策略,将隐层的输出函数构成一组基来逼近目标函数,预测出灌溉的需水量,并用模糊控制计算出具体的灌溉时间。以山西省忻州地区种植的玉米利合328号为例,对气象条件、土壤条件以及作物特性进行分析,可以根据不同环境计算出灌溉时间。对大田采取高效、实时的灌溉策略,不仅可以提高灌溉用水的利用率,还可以为大田灌溉的发展奠定基础,增加了作物的产量。

    • 面向工业4.0的多维视频监控系统设计

      2021, 29(1):93-96.

      摘要 (4609) HTML (0) PDF 1.26 M (5537) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对多维视频监控受到图像噪声的影响,导致多维视频的质量变差,以提高多维视频图像的质量为目的,提出了面向工业4.0的多维视频监控系统设计。在第四次工业革命的背景下,利用多维视频采集器设计和监控网络传输接口设计,完成了系统的硬件设计。确定多维视频背景中的图片像素点,提取多维视频背景,通过低通滤波来阻止视频更新的影响,根据帧多维视频的检测结果来更新多维视频的背景,提出多维视频跟踪算法,完成了系统的软件设计,实现了多维视频的监控。测试结果表明,与其他两个多维视频监控系统相比,面向工业4.0的多维视频监控系统可以获得较高质量的多维视频图像。

    • 基于FDRE的节水灌溉智能控制系统的研究与设计

      2021, 29(1):97-101.

      摘要 (4679) HTML (0) PDF 2.06 M (5585) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前节水灌溉智能控制系统灌溉效率低,灌溉后土壤湿度差的问题,提出了基于FDRE的节水灌溉智能控制系统。硬件由中央处理器模块、无线通信模块、传感器模块、电池模块、上位机模块以及下位机模块组成,中央处理器通过选用STM24865V5848的单机片增强信息处理能力,无线通信模块负责传递灌溉信息,利用AMS753电路增强供电稳定性,通过无线通信程序、上位机下位机调控程序实现软件操作。实验结果表明,基于FDRE的节水灌溉智能控制系统的灌溉后土壤湿度较高,能够有效提高系统灌溉效率。

    • 基于MOS管的箭载时序控制器设计与实现

      2021, 29(1):102-105.

      摘要 (4555) HTML (0) PDF 1.80 M (5498) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对新一代运载火箭对箭载关键电子产品智能化、小型化、通用化的要求,设计了一种基于MOS管的时序控制器。介绍了硬件及软件设计方案,在硬件电路设计中采用了安全性设计措施。阐述了时序控制器在不同状态下,通过自定义高速串行总线接收飞控计算机指令,控制火工品引爆、电磁阀通断,以及实现电磁阀的节能使用。在测试及飞行过程中,可以进行时序状态的回采测试,通过串行总线反馈给飞控计算机进行健康管理;在回路阻值测试中,能够确保火工品在绝对安全环境下,进行火工品回路的电阻值测试。该时序控制器参加了单机的环境试验、系统综合试验及运载火箭的飞行试验,时序回采参数满足火箭飞行时序的要求,产品工作正常,确保了运载火箭飞行试验的圆满成功。

    • 星地测控链路中的功率控制策略研究

      2021, 29(1):106-110.

      摘要 (4495) HTML (0) PDF 1.60 M (5591) 评论 (0) 收藏

      摘要:对于卫星来说,能源是极其重要的资源,为有效节约星上能源、延长卫星寿命,研究了星地测控链路的功率控制策略。首先,分析了造成星地测控链路信号衰减的因素,在此基础上,建立了卫星下行链路信噪比计算模型,然后,在保证地面设备能够正确解调星上遥测数据的前提下,在星地测控链路中,提出了基于信噪比平衡准则的闭环功率控制策略,最后,利用构建的计算模型,仿真分析了所提功率控制策略对卫星功耗的影响和对雨衰的抑制作用。研究结果表明,所提的功率控制策略能大幅降低卫星功耗,且复杂度低,具有工程实践性,同时,对雨衰有较强的抑制作用,能有效提高设备跟踪时长,保证卫星下行信号接收。

    • 基于力阻抗模型的上肢康复机器人交互控制系统设计

      2021, 29(1):111-114.

      摘要 (4819) HTML (0) PDF 1.48 M (5516) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统上肢康复机器人交互控制系统受到奇异位形影响,导致系统控制精准度较低,为此提出基于力阻抗模型的上肢康复机器人交互控制系统。设计上肢康复机器人交互控制系统结构,选取双串口12CSA60S2系列单片机作为下位机控制核心模块,利用椎齿轮改变驱动力方向,设计机械臂肘部结构,通过同步带传动,将器件隐藏于空手柄中。设计机械臂腕部结构,满足临床康复时上肢患者站姿与坐姿训练需求。选择箔式应变片BF350力传感器,设计电阻应变片桥接电路,处理传输信号。构建机器人目标阻抗模型,设计基于力阻抗控制策略,调节位置、速度和关节。为改善奇异位形情况,在奇异位形附近关节角速度指令直接由各个关节力矩阻尼控制得到,实现角速度精准输出,完成系统控制。由实验结果可知,该系统直线运动位置、旋转关节位置和伸缩关节位置跟踪结果与标准值基本一致,满足系统设计需求。

    • 面向同步发电机励磁控制交流采集系统的设计

      2021, 29(1):115-119.

      摘要 (4455) HTML (0) PDF 1.64 M (5391) 评论 (0) 收藏

      摘要:励磁控制系统对同步发电机的稳定运行起着至关重要的作用,既能保证电网运行的稳定,又保证输出更高质量的电能。交流采集是励磁控制的输入,是整个环节中不可缺少的一部分。基于此,对面向STM32F103RCT6的励磁控制系统的交流采集系统进行了研究。采用分模块化的思想,使用C语言编程。首先介绍了励磁控制系统的总体结构,然后进行系统整体设计,再通过硬软件设计和调试分析完成整个课题。经试验测试得出,以STM32F103RCT6单片机为核心设计的同步发电机励磁控制系统交流采集系统总体结构易于理解,交流采样模块和有效值计算模块用软件也易于实现,运行过程中准确性高,较为安全可靠。

    • 高速列车多目标约束横向半主动控制算法研究

      2021, 29(1):120-125.

      摘要 (4534) HTML (0) PDF 2.05 M (5479) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的高速列车横向半主动控制研究,主要以改善列车车体横向运行平稳性为目的。但在其横向运行平稳性提升后,由于其与各部件之间的相互耦合作用,往往导致构架横向振动和轮轨横向作用加剧,从而使得脱轨系数增大,列车运行安全性能变差。针对这一问题,提出在虚拟惯性阻尼半主动控制算法和脱轨安全半主动控制算法的基础上,设计两个控制回路的多目标约束混合半主动控制算法,在实现列车横向半主动控制的同时,避免脱轨系数加大,从而同时提高列车平稳性和安全性。并利用Simpack建立了某型高速列车多刚体动力学模型,联合Matlab/Simulink建立了联合仿真分析系统对车体横向半主动控制进行研究。结果表明:相较于虚拟惯性阻尼天棚半主动控制算法,采用多目标约束半主动控制算法,不仅能够有效抑制车体横向振动,改善车体横向运行平稳性,提高列车平稳性等级。而且能够有效减小列车脱轨系数,提高列车运行安全性。

    • >军事装备测控技术
    • 基于流向图的不完备信息下导弹故障诊断知识获取

      2021, 29(1):126-129.

      摘要 (4473) HTML (0) PDF 1.20 M (5407) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对导弹故障诊断过程中出现信息缺失、数据不完备的问题,提出一种基于流向图的导弹故障诊断知识的获取方法。首先,提取故障特征信息,并利用特征关系对故障诊断知识进行分类处理,得到同一特征关系下的故障诊断实例集合;然后,建立不完备故障诊断流向图,并表述出各个节点之间的置信度和覆盖度,作为衡量完整路径的指标,构建导弹故障诊断知识获取框架;最后,结合实例分析,验证该故障诊断知识获取方法具有较好的直观性,为导弹故障诊断工作提供有效参考。

    • 某型舰载雷达气象通道检测系统设计

      2021, 29(1):130-134.

      摘要 (4579) HTML (0) PDF 1.79 M (5382) 评论 (0) 收藏

      摘要:对某型舰用多功能相控阵雷达的气象探测功能的研究,设计并研制出一套检测设备,包括主控计算机、测试软件以及配套的转接电缆,可用于气象处理机柜和气象显示终端之间气象基数据流的检测和模拟,实现通道故障分析、隔离以及用于装备技术状态检查。

    • >测试软件工程
    • 基于NI-VISA的晶圆测试探针台远程控制软件的设计与实现

      2021, 29(1):135-139.

      摘要 (4583) HTML (0) PDF 1.84 M (5501) 评论 (0) 收藏

      摘要:在晶圆级芯片测试过程中,晶圆探针台是测试正确进行的关键实施设备,探针台的使用与输出的map图等数据将直接反应晶圆(wafer)测试情况;目前探针台(prober)设备存在型号多、指令类型繁杂和必须现场操作的实际,增加了测试人员对测试方案开发以及量产测试监测的难度;为此提出了一种基于NI-VISA与网络地址转换(Network Address Translation NAT)内外网穿透的软件设计,通过将NI底层动态链接库嵌入到软件函数中,并集成为人机交互界面,实现测站终端与探针台快速连接控制,并通过快速反向代理(fast reverse proxy FRP)技术实现内外网NAT穿透,实现远程控制监控探针台;该软件设计在解决芯片测试方案远程调试困难的同时大幅缩短了测试方案开发周期;在提高了工作效率的基础上,减少了不必要的人力成本,有助于晶圆级芯片测试方案开发以及探针台设备监控的工作。

    • >设计与应用
    • 基于BIM+Cesium三维可视化校园系统的设计与实现

      2021, 29(1):140-145.

      摘要 (4907) HTML (0) PDF 2.95 M (5605) 评论 (0) 收藏

      摘要:构建具备“三维可视化”、“信息化”、“数字化”特征的校园平台是智慧校园建设的基础点,现有校园平台大多使用传统建模工具融合C/S架构的GIS平台搭建,缺乏模型信息统一整合、趋于平面化且可视化水平较低、不具备跨平台等问题。BIM技术因其数据整合模式有效提高了建筑业信息化水平,文章结合BIM技术二三维信息整合及WebGIS-Cesium框架免插件、可跨平台的优点,以本校作为建模原型借助Revit软件建模及二次开发、文件流等技术,基于B/S架构开发兼备可视化、信息化及跨平台能力的校园平台,实现了地图显示模块、建筑物信息查询模块、空间GIS模块、地物对应查询模块及其子功能。通过测试,设计的系统工作可靠可行,满足校园平台需求。

    • 一种融合模拟退火和单亲遗传的优化求解算法

      2021, 29(1):146-149.

      摘要 (4792) HTML (0) PDF 1.26 M (5604) 评论 (0) 收藏

      摘要:度约束最小生成树是一个经典的组合优化NP难题,其在网络设计和优化中有广泛的应用。现有求解方法往往不能很好地兼顾求解效率和求解精度。为了在缩短求解时间的同时,更好地获得最优解,提出了一种结合模拟退火算法和单亲遗传算法的改进求解算法。首先,改进遗传算法中变异因子的生成方式,避免不可行解个体的产生,并且设计自适应变异率,以提高算法的求解效率。其次,针对单亲遗传算法仅有变异操作可能导致最优解个体跳跃的问题,结合模拟退火的思想,来保证解的全局最优性。最后,在具体的度约束最小生成树问题中进行了三组实验,从运行时间和最优解的情况等方面与传统单亲遗传算法进行对比,实验表明该算法在求解效率和获得最优解方面都有较好的改进效果。

    • 基于DNN与规则学习的机器翻译算法研究

      2021, 29(1):150-153.

      摘要 (4586) HTML (0) PDF 1.10 M (5414) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过以目标信息为指导的卷积体系总结相关源信息,提出了一种系统的处理语言方法。利用在解码过程中使用不同的引导信号,经过特殊设计的卷积+门控体系结构可以查明与预测目标单词相关的源句子部分,并将其与整个源句子的上下文融合在一起形成统一表示形式。研究结果表明,模型将表示形式与目标语言单词一起馈入深度神经网络(DNN),形成更强大的神经网络联合模型(NNJM)。通过两个NIST汉英翻译任务的实验验证,在相同设置下,tagCNN和inCNN在Dep2Str基线上的改善幅度分别为+1.28,+1.75 BLEU,所提出的模型分别优于NIST MT04和MT05的平均值+0.36,+0.83 BLEU,比传统DNN机器翻译平均提高了+1.08 BLEU点。模型为统计机器翻译研究提供了新思路。

    • 基于GIS的短时交通客流智能协调控制系统设计

      2021, 29(1):154-158.

      摘要 (4515) HTML (0) PDF 1.79 M (5480) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的短时交通客流智能协调控制系统对于系统初始收集数据的处理效果较差,对于系统需求不够明确,因此操作时间过长,系统工作效率低。为了解决上述问题,提出基于GIS的短时交通客流智能协调控制系统。系统设计分为系统硬件设计与系统应用程序设计两个方面,在整合系统硬件元件数据信息的基础上完善系统硬件操作,提升系统数据处理能力,将硬件操作划分为三个不同方面的模块设计,缩减不必要的操作浪费,提升整体操作效率。在应用程序设计中集合相应的数据处理算法,研究GIS收集的内部信息,实现对短时交通客流智能协调控制系统的整体设计。实验结果表明,基于GIS的短时交通客流智能协调控制系统设计能够在较高程度上调整系统操作结构,优化内部协调控制性能,具有高调配性。在客流量为60辆汽车时,其操作时间为20s,控制有效率平均值为83%,满足系统需求,具备更为广阔的发展前景。

    • 基于IETM的运载火箭电气试验信息管理系统设计

      2021, 29(1):159-162.

      摘要 (4446) HTML (0) PDF 1.75 M (5470) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高运载火箭电气试验管理信息化水平,实现试验综合信息的安全共享,设计了一种基于IETM(交互式电子技术手册)的运载火箭电气试验信息管理系统;构建了系统的总体架构,介绍了系统工作原理和网络拓扑结构;重点对系统的软件平台进行了详细设计;最后,对系统的可靠性设计、接口设计、安全保密设计等关键技术问题进行了讨论,提出了解决办法;实践表明,该系统的应用,可以提升运载火箭电气试验管理的信息化水平和综合试验能力,信息查找效率提高了4倍以上。

    • 风洞动力资源系统集成化保障研究

      2021, 29(1):163-167.

      摘要 (4746) HTML (0) PDF 2.31 M (5511) 评论 (0) 收藏

      摘要:风洞试验任务的有效遂行依赖于水、电、气等动力资源的保障。为提高风洞动力资源系统的管理水平和维修保障效能,以第五代IETM集成思想为基础,研究提出基于IETM/PMA的一体化风洞动力资源综合保障方案,并就系统实现涉及的系统功能架构设计、数据顶层规划、数据模块需求列表快速生成、综合故障诊断实现、3D虚拟手册研发等关键技术问题进行了深入研究。应用表明:该系统在提供传统“交互式数字专家”功能的基础上,实现了IETM数据与装备履历、维修信息、库管信息的贯通和各项业务的联动,能够有效提高风洞动力资源综合保障能力。

    • 容器云中基于改进遗传算法的资源分配策略

      2021, 29(1):168-173.

      摘要 (4604) HTML (0) PDF 1.69 M (5487) 评论 (0) 收藏

      摘要:容器很容易针对Web应用程序提供包装、迁移和配置等服务近年来已成为研究热点。提出了容器云中基于改进遗传算法的资源分配策略Double-GA。Double-GA是一种包括两个层次的资源分配策略:容器到虚拟机的资源分配和虚拟机到物理主机的资源分配。设计了容器云的两层资源分配的数学模型,以容器云中的整体物理主机能量消耗作为Double-GA策略的目标函数。Double-GA以遗传算法为基础,设计了双染色体的表达方式并处理好了遗传算法的初始化、进化、交叉、变异等操作。真实的实验实例数据结果表明:Double-GA双染色体算法明显优于普通遗传算法GA和递减最好适用算法Decreased Best Fit Algorithm。

    • 基于模型的四旋翼无人机半实物仿真平台研究

      2021, 29(1):174-178.

      摘要 (4435) HTML (0) PDF 1.78 M (5433) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了降低在真实飞行器上测试新的控制策略时所存在的设备损坏风险,对四旋翼无人机的控制器和半实物仿真实验平台进行了开发和介绍。首先,分析了四旋翼无人机基本结构和飞行原理,并对其进行了动力学建模。其次,设计了对应的常规PID控制器和滑模控制器,并进行了Matlab仿真对比和分析;最后,展示了采用先进的基于模型的设计方法和代码自动等技术的半实物仿真实验平台,并详细介绍了其硬件和软件的总体架构和不同模块的配置。仿真结果表明所设计滑模控制器相比于PID控制器有更好的控制效果,并给出了其在半实物仿真平台上用来研究四旋翼无人机姿态控制的可行性。

    • 基于图像分割的无人机遥感影像目标提取技术

      2021, 29(1):179-183.

      摘要 (4621) HTML (0) PDF 1.68 M (5437) 评论 (0) 收藏

      摘要:为全面增强遥感影像上地物波谱的反射特性能力,实现对无人机目标的无误提取,提出基于图像分割的无人机遥感影像目标提取技术。在类哈尔滤波器结构的支持下,按照区域环境中地物目标的颜色特征,完成低层影像特征的量化处理,实现基于图像分割技术的无人机遥感深度图获取。定义与无人机遥感影像相关的基本名词,通过原始特征选择的方式,判定地物波谱的平均反射特性水平,得到准确的特征元素相关性测度数值,完成无人机遥感影像的目标融合处理。在此基础上,分割多分辨率条件下的影像目标,在定义图像纹理与尺度条件的同时,得到最终的地物提取结果,实现基于图像分割无人机遥感影像目标提取技术的应用。对比实验结果表明,在初始采集相位条件及亚像素条件下,目标地物的波谱宽度均超过7.0μm,遥感影像的反射特性能力大幅提升,满足对无人机目标无误提取的实用需求。

    • 基于元胞遗传算法的机器人路径规划研究

      2021, 29(1):184-188.

      摘要 (4500) HTML (0) PDF 1.59 M (5400) 评论 (0) 收藏

      摘要:使用基本遗传算法进行移动机器人路径规划时,面临路径进行插入修复无法保证解的可行性,且算法易陷入局部收敛的问题。针对上述问题,通过使用元胞遗传算法增强了路径规划环境建模的通用性,并在算法适应度函数中加入路径平滑因素改善了元胞遗传算法的路径。仿真实验表明,该算法和基本遗传算法相比,机器人行驶路径的长度减少,转角绝对值之和减小,得到了距离短且平滑的路径,提高了移动机器人的行驶效率和平稳性。由于算法良好的隐性迁移机制,因此在局部优化时保持了群体的多样性,一定程度克服了算法的早熟现象,有效解决了移动机器人路径规划问题。

    • 基于遗传算法和非线性规划求解信息交互的光伏阵列模型鲁棒参数辨识方法

      2021, 29(1):189-193.

      摘要 (4415) HTML (0) PDF 1.36 M (5354) 评论 (0) 收藏

      摘要:对光伏阵列进行建模不仅可以研究温度、光照等因素对V-I特性曲线的影响,还可以用模型代替实际光伏阵列进行各种光伏实验,降低实验成本,节省实验时间。参数辨识可以使光伏阵列模型的参数值设置更精确,使其与实际值相一致。针对基于非线性规划的光伏阵列模型鲁棒参数辨识方法容易陷入局部搜索的问题,提出了遗传算法与非线性规划求解信息交互的鲁棒参数辨识方法。将遗传算法与非线性规划求解信息交互,既可以进行全局搜索,又可以进行局部搜索,以得到问题的全局最优解。通过仿真测试,使用该方法得到的结果均方误差降低了8倍,均方误差量级达到了1.0E-3,表明了该方法在光伏阵列模型参数辨识方面具有较高的精确度。

    • 基于句子级上下文内容的神经机器翻译方法

      2021, 29(1):194-199.

      摘要 (4731) HTML (0) PDF 1.79 M (5492) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的神经机器翻译方法在忽略句子层面语境的情况下,利用词层面语境来预测目标语的翻译,这有利于统计机器翻译中的翻译预测。但由于词的主题往往是根据句意和上下文动态变化的,存在一词多义等复杂情况。这会导致翻译的不准确。因此,利用卷积神经网络将句子级上下文表示为潜在的主题表示,并设计了一个主题关注度模型,将源句子级主题上下文信息集成到基于Attention和基于Transformer的神经机器翻译方法中。实验结果表明,提出的方法的BELU评分最高大约等于30。

    • 基于语义分割和空间上下文信息的防震锤识别

      2021, 29(1):200-205.

      摘要 (4605) HTML (0) PDF 2.22 M (5566) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前输电线路中防震锤部件识别精确率低,缺陷无法诊断,未充分利用其空间上下文信息的问题,提出结合DeepLabV3+语义分割网络与防震锤的空间上下文关系对其进行识别与缺陷诊断。利用图像分块和数据集预处理提高DeepLabV3+网络分割精度,将防震锤与其周围部件分割出来后,建立其空间上下文关系缩小防震锤的识别范围,提高其识别精确率。实验结果表明,图像分块与预处理能够将DeepLabV3+网络的分割精度提升到93.4%以上,DeepLabV3+网络可以有效的识别正常防震锤与缺陷防震锤,识别召回率可以达到87%以上,建立防震锤与周围部件的空间上下文关系能够提高其识别精确率到90%以上。

    • 一种全自动除雪机器人设计

      2021, 29(1):206-209.

      摘要 (4834) HTML (0) PDF 1.61 M (5529) 评论 (0) 收藏

      摘要:市场上现有的小型除雪机械智能化、自动化程度低,工作效率慢,结构复杂,综合性能较差,为了更好的优化除雪机械的结构设计,提升工作效率,提高智能化程度,设计了一种新型全自动除雪机器人装置,采用计算机控制、网络RTK实时差分定位等技术实现除雪机器人的全自动导航路线规划,并通过UG三维建模、3D打印技术等技术对硬件机构进行了系统的运动仿真模拟设计和优化,制造出实物模型,给出了主要的性能参数。经实验测试,一种全自动除雪机器人能够实现全自动路线规划和导航除雪,定位精度可以控制在5厘米以内,自动化程度高,操作灵活,对地形的适应能力强。对除雪机器人的工作效率进行了模拟计算得出,相对于市场上现有的小型除雪机械,其工作效率提高了55.52%。由此可得出以下结论:一种全自动除雪机器人设计综合性能较优,智能化的设计能够使除雪机械精准定位,自动规划路线,提高作业效率。

    • 机器学习在卫星遥测分析建模中的应用

      2021, 29(1):210-214.

      摘要 (4751) HTML (0) PDF 1.74 M (5493) 评论 (0) 收藏

      摘要:卫星在研制和应用的各个环节产生了庞大的、特征和相关性复杂的遥测数据,人工判读或使用专家策略进行分析均无法充分梳理出这些数据的相关性并进一步挖掘和应用它们的价值。利用Python强大的机器学习生态环境和算法,能够实现对卫星遥测数据的分析和建模。以星载铷钟遥测数据为样本,提出了对卫星遥测数据进行算法分析和建立模型的方法,为实现对铷钟的健康状态进行实时评估、预报、精准控制奠定了基础。除遥测数据外,该方法亦可用于分析卫星其它数据,为卫星研制和应用过程中利用机器学习技术提高智化能水平提供了参考。

    • 基于嵌入式的空间光通信系统前馈补偿系统设计

      2021, 29(1):215-219.

      摘要 (4552) HTML (0) PDF 1.65 M (5433) 评论 (0) 收藏

      摘要:为满足光通信系统对于目标数据的快速捕获需求,缩小各级通信设备间的动态跟踪误差,设计基于嵌入式技术的空间光通信系统的前馈补偿系统。以并串转换电路作为唯一的电能输出装置,在光通信信号发射模块、波分复用器件、嵌入式光放大器三个通信设备元件的共同调节作用下,确定PWM功率放大器的实时执行能力,达到对前馈型角编码器的调度与应用,实现空间光通信系统前馈补偿结构的搭建。配置Linux嵌入内核的移植协议,多次创建空间光环境下的通信数据根文件,以此为存储标准,计算补偿调制的基础传信率,实现对前馈脉冲波的调制与处理,完成嵌入式通信系统的前馈补偿原理研究。实验结果表明,应用前馈补偿系统后,在光通信参量等于5.0×1011T、7.0×1011T、9.0×1011T的情况下,目标数据的捕获速率均超过7.0T/mm,满足缩小通信设备间动态跟踪误差的实际应用需求。

    • 探索功能性脑网络差异的可视分析系统设计与实现

      2021, 29(1):220-226.

      摘要 (4566) HTML (0) PDF 2.65 M (5513) 评论 (0) 收藏

      摘要:在神经科学和计算机科学等领域,研究人员通过统计模型和深度学习等方法探索不同状态间功能性脑网络工作机制的差别。但现有的功能性脑网络研究工具多用于寻找支持某种假设的证据或传达科学发现,存在功能单一的缺点。针对上述问题,文章设计并实现了一个用于功能性核磁共振数据的交互式可视分析系统BrainDVis,帮助研究人员寻找不同状态间功能性脑网络的多方面差异。BrainDVis将功能性脑网络差异分析功能、网络特征参数分析功能、模块化结构分析功能、功能性连接分析功能相关联,提供多视图协同交互的方法帮助研究人员自主探索,寻找差异。最后使用公开数据集进行实验,验证了系统的可行性和有效性。

    • 基于无线宽带的林业监控网络架构设计

      2021, 29(1):227-230.

      摘要 (4466) HTML (0) PDF 1.72 M (5465) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对林业监控网络信息化、智能化的发展要求以及当前已有网络应用业务单一、接入重组能力低等不足,开展了一种无线宽带网络架构设计。本文基于近些年快速发展并广泛应用的SPTN有线传输网络,以满足林业监控未来多样化的应用需求为基础,从监控网的功能应用和系统组成出发,构建由自组网和接入网组成的双层无线宽带网络架构,开展了组网规划和组网架构设计,并对无线宽带网络应用中涉及的抗干扰、安全保密、防雷等使用性问题进行了分析说明。通过对双层网络各节点的通信性能进行计算和评估,对网络方案部署应用的可行性进行了验证,满足林业监控网络大范围部署、高数据传输、快网络重组的应用需求,对后续林业监控信息化网络建设提供了有益参考。

    • 基于小波变换的抑制复位噪声技术研究

      2021, 29(1):231-235.

      摘要 (4622) HTML (0) PDF 2.90 M (5656) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了用于光纤陀螺的Y波导相位调制器在复位时,调制相位漂移对光纤陀螺系统特性的影响。紧接着测试了高精度光纤陀螺的毫秒输出,有一个和阶梯波复位同频的噪声,该噪声由Y波导的复位引起。为了实现对复位噪声的抑制,设计了一种基于FPGA的小波滤波方法。选取合适的小波基和分解层数。使用Verilog HDL编程语言实现小波滤波器在光纤陀螺闭环程序中的嵌套。通过实验比较,小波滤波具有明显的抑制复位噪声的效果,证明了小波滤波方案的有效性。

    • >试验与评价技术
    • 基于代理的航天器自主运行仿真系统设计与验证系统设计

      2021, 29(1):236-239.

      摘要 (4587) HTML (0) PDF 1.42 M (5397) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前航天器自主健康管理功能测试过程中,由于故障模拟手段不足造成测试覆盖率低,测试项目不完备,测试效率低等问题,提出一种基于代理的航天器自主健康故障仿真验证系统设计方案。基于该方案实现的故障仿真系统支持根据通用化航天器自主健康故障检测模型,严格按逻辑和时序,无延迟、持续的向全实物或半实物测试系统自动注入故障状态表征参数,模拟航天器整器或任意分系统、单机、软件的故障状态,拟弥补了长期以来在实物测试环境下,整器故障模式测试覆盖率低,测试用例复用性差的问题。实践证明,此方法能将测试覆盖率提升至95%以上,并将测试时间缩短至传统方式的1/6,有效提升被测航天器产品可靠性。

    • 基于图像分析的粘接质量评价系统设计

      2021, 29(1):240-245.

      摘要 (4481) HTML (0) PDF 2.25 M (5480) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前对发动机防热结构件的粘接质量的判断采用电磁超声波进行无损检测,检测人员只能通过超声波返回的A波波形进行粘接缺陷的评估。这种检测方法效率低,准确度低,对人员要求高且无法实现在线检测,严重影响产品量产。针对此类情况,采用数据可视化、智能图像分析的方法,建立一套粘接质量评价系统。系统包含了对测量结果数据进行过滤处理;根据工件尺寸按照法线函数展开成二维模型;为二维模型填充缺陷信息从而实现粘接效果可视化;采用二值法建立缺陷矩阵;通过粒子法求解缺陷的面积;采用缺陷矩阵扩张的方法,解决相邻缺陷的识别问题;再通过特征值数组的方法解决从3D展开至2D时展开边界切割缺陷区域的问题,从而完整地描述发动机防热结构件粘接质量的全面特征,为粘接质量评价提供了直接依据。

    • >智能仪器与传感技术
    • 基于MAX10的多通道小型化记录仪设计

      2021, 29(1):246-250.

      摘要 (4643) HTML (0) PDF 2.15 M (5538) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对记录仪小型化的要求,设计了一种基于MAX10的多通道小型化记录仪。MAX10是一块内部集成了多通道AD采集功能FPGA控制芯片,所以相比传统的数据记录仪少了单独的AD转换芯片以及众多模拟开关,与普通搭载了外部AD的记录仪相比,体积缩小了接近四分之一。并且实现八路采集,采样频率为1MHz,分辨率为4096。为了应用在一些恶劣环境下,选择用SD卡作为存储设备,存储容量为32GB。若系统被撞击损毁,只需要取出SD卡,依然能方便回收采集的数据。经过测试,记录仪的八个通道均能正常采集数据,而且在系统采集数据期间,猛烈撞击装置破坏了电路板后,将SD卡取出,依然能有效回收采集的数据。

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