• 2022年第30卷第8期文章目次
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    • >设计与应用
    • 基于FPGA的IEEE488接口协议实现及驱动程序开发

      2022, 30(8).

      摘要 (984) HTML (0) PDF 3.24 M (628) 评论 (0) 收藏

      摘要:IEEE488作为一种通用的并行总线,凭借其低延时、可靠传输等优势,广泛应用于仪器控制与测试系统中;目前,符合IEEE488接口协议的专用GPIB芯片如NAT9914、uPD7210、MC68488等都已停产,在售GPIB控制器产品类型少且价格十分昂贵,难以满足国内市场需求;因此提出了一种基于FPGA技术来实现IEEE488接口协议的方案,以典型的GPIB接口芯片NAT9914为蓝本,使用Verilog语言描述GPIB接口功能,调用VISA虚拟仪器函数库开发驱动程序与设备通信,组建完整的自动测试系统,并通过SCPI指令对仪器进行程控、数据采集等操作;经测试,产品性能稳定,能满足实际应用需求,且成本较低,有一定的市场价值。

    • 应用前馈神经网络的大柔性机翼阵风响应分析

      2022, 30(8).

      摘要 (787) HTML (0) PDF 3.64 M (602) 评论 (0) 收藏

      摘要:大柔性飞行器因结构重量低、柔性大使得机翼等部件在受载时产生较大的弹性变形,呈现显著的几何非线性效应,因此准确的结构大变形建模方法对于几何非线性气动弹性分析至关重要,而神经网络对非线性系统具有强大的拟合能力,可通过将神经网络应用于非线性结构建模,构造适用于结构大变形的前馈神经网络预测模型,在样本特征和数据结构相对较优的条件下结合曲面涡格法,搭建非线性气动弹性分析框架,对某机翼模型进行阵风响应计算;结果表明神经网络模型能准确预测大柔性机翼结构大变形,应用到气动弹性分析后能进行准确的阵风响应计算,验证了将神经网络应用到结构大变形预测的可行性,为以后机器学习技术与气动弹性分析结合的研究提供思路和方法。

    • >综述与评论
    • 大推力氢氧发动机全寿命周期健康管理研究进展

      2022, 30(8):1-6.

      摘要 (792) HTML (0) PDF 1.61 M (723) 评论 (0) 收藏

      摘要:液体火箭发动机是一种包含复杂物理过程和化学过程的大型机械动力装置,健康管理系统不仅能够保证发动机飞行过程中安全性、可靠性,同时也可以充分发挥发动机性能。发动机健康管理主要包括:状态监视系统、故障诊断系统、寿命预测系统。本文介绍了国内外发动机健康管理发展状况,综述了发动机健康管理关键技术和常见故障诊断算法。

    • >测试与故障诊断
    • 一种新型车载控制及诊断系统部件设计

      2022, 30(8):7-13.

      摘要 (792) HTML (0) PDF 3.22 M (625) 评论 (0) 收藏

      摘要:新型车载控制及诊断系统部件是高速磁浮窄车体车载控制及诊断系统中的重要单元设备,其功能是将来自车载安全计算机的与安全相关的控制指令发送给车辆子系统,并将子系统发送的状态监视信号反馈给车载安全计算机。为保障控制及诊断系统的安全可靠运行,新型车载控制及诊断系统部件采用冗余架构及模块化设计,形成双重冗余的架构,使设备达到了高度稳定,并且简化了电路设计,还可通过编程及诊断软件进行逻辑功能调试和故障诊断。

    • 基于遗传算法的大推力氢氧补燃发动机故障检测

      2022, 30(8):14-18.

      摘要 (985) HTML (0) PDF 1.95 M (648) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过优化故障检测的方法,可以提高大推力氢氧补燃发动机故障检测的精确性能。BP神经网络是基于梯度的方法确定权值与阈值,遗传算法是一种多点搜索的优化方式,具有良好的全局寻优能力,可以优化BP网络的不足。基于发动机试车过程中测得到的流量、温度、压力等信号,应用GA-BP神经络构建发动机工作过程的非线性辨识模型,对大推力氢氧补燃发动机可能的运行故障进行检测,由试车数据的仿真结果可知,该算法达到了较好的故障检测效果。

    • 基于批量匹配算法模型的配电网故障诊断方法

      2022, 30(8):19-24.

      摘要 (873) HTML (0) PDF 2.08 M (630) 评论 (0) 收藏

      摘要:配电网发生故障后线路电流增加、电压迅速下降,对配电网的电能质量和供电可靠性产生影响,本研究建立配电网故障诊断系统,利用采集到的线路故障信息迅速发现并定位故障位置。采集断路器跳闸前两个周波的变压器低压侧相电压波形,并进行傅里叶加窗变换计算基波的有效值,分析发生故障后低压侧相电压的变化规律。系统应用基于多语义交互的批量匹配算法,利用改善后的编码器进行故障文本信息的编码。实验结果显示本研究系统的故障诊断模型的训练速度较快,故障诊断准确率最高达到100%,语言推送任务测试中,SNL数据集的准确率为100%。

    • 基于智能识别技术的铁路安检辅助分析装置研究

      2022, 30(8):25-30.

      摘要 (834) HTML (0) PDF 1.66 M (711) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对铁路安检X光图像判图高度依赖人工,时有发生漏检的问题,提出一种基于智能识别技术的铁路安检辅助分析装置。通过采用视频图像接口的硬件设计,解决与安检仪的适配问题。通过采用跟踪进程、分析进程、推送进程的多进程思路设计,解决60Hz刷新率下的高精度分析显示问题。跟踪进程采用关键点差分算法实现安检X光图像跟踪,分析进程采用改进的残差网络(ResNet)实现特征提取,采用CenterNet算法实现禁限物品检测,推送进程通过检测键盘中断实现报警图像推送。经实验测试,该装置禁限物品识别准确率达92%,显示帧率达60帧/秒,可适配主流品牌安检仪,满足铁路车站安检辅助分析需求。

    • 一种标准化的软件性能测试流程设计与研究

      2022, 30(8):31-37.

      摘要 (782) HTML (0) PDF 2.37 M (691) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决软件性能测试过程中测试效率低、测试过程复杂度高、性能瓶颈定位难等问题。论文借助常用的性能测试工具LoadRunner,提出了一种基于LoadRunner的标准化软件性能测试流程,并对其中关键难点分析研究,确定并发用户数、吞吐量等常用性能指标的计算方法。同时,将该流程应用到实际的项目案例中,应用结果表明,该流程不仅将测试过程进一步简易化、标准化,还解决了过去在软件性能测试过程中存在较多冗余步骤、测试不规范的问题,有效地降低了测试难度,提高了测试效率。

    • 民用飞机结构健康监测系统的设计方法

      2022, 30(8):38-43.

      摘要 (856) HTML (0) PDF 1.89 M (739) 评论 (0) 收藏

      摘要:结构健康监测技术是确定飞机结构完整性的革命性创新技术,其在减少飞机运营成本、提高飞行安全等方面具有非常突出的潜力和优势,将使民用飞机结构的维护策略发生变革:从定期计划维修向基于结构实时状态的视情维护转变。首先介绍了民用飞机结构健康监测技术国际研究现状及其国产民机应用SHM的必要性,论述了民机结构健康监测系统需要监测的金属结构和复合材料结构损伤、载荷、部位、损伤类型,以及理想SHM系统的要求。民机结构健康监测的主要参数包括载荷/环境谱、关键部位应变场、关键部位损伤三大类。给出了民用飞机结构健康监测系统设计方法,阐述了SHM主要监测参数及适用的传感器,介绍了民用飞机结构健康监测系统的总体架构设计和功能架构设计。

    • 基于智能技术的配电柜接线快速检测方法

      2022, 30(8):44-49.

      摘要 (887) HTML (0) PDF 1.93 M (704) 评论 (0) 收藏

      摘要:配电柜是电气系统中不可或缺的设备之一;在配电柜制作过程中,线路接线的正确性检测是一个繁琐、耗时、易出错的工作,难以实现自动化;目前配电柜接线的检测工作主要由人工完成,由专业技术人员根据电路接线图查找器件、接线端子进行检测;为降低接线检测人员的工作强度,提高检测工作效率,设计并实现了一种智能接线检测辅助系统;提出了一种用虚实结合的分层面板接线布局图来引导检测人员快速定位检测点的方法,减少了检测点查找时间,提高了工作效率;针对系统中面板接线布局图绘制问题,设计并实现了一个人机交互绘制界面,并结合计算机视觉领域技术,提出一种基于YOLOX的电子器件检测方法,通过对配电柜上的常用电子器件进行识别和定位,实现了面板接线布局图的快速生成,提高了配线质量检测工作的效率。

    • 基于改进萤火虫算法优化的电力光纤线路状态预测模型研究

      2022, 30(8):50-55.

      摘要 (664) HTML (0) PDF 1.78 M (617) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提升电力通信系统光纤线路状态预测的准确率,提出一种基于改进萤火虫(Firefly Algorithm, FA)算法优化的电力光纤线路状态预测模型(FA-ARIMA-GRU)。首先,针对FA寻优过早收敛和寻优精度低等问题,对整体距离进行指数加权平均,设计了迭代衰减步长因子,并且对偏差修正进行考虑,从而改善上述FA所存在的问题;其次,将改进的FA用于ARIMA-GRU光功率预测模型输入参数的优化,从而在一定程度提升ARIMA-GRU预测模型输入参数的准确性;最终,通过仿真试验对FA-ARIMA-GRU预测模型的效果进行验证,结果表明FA-ARIMA-GRU预测模型具有较优的预测效果,精准预测光功率值,提前掌握电力光纤的线路状态,预知光纤线路故障、有效规避故障和保障电力通信传输通畅不间断。

    • 双翻斗式雨量传感器自动调节检定系统设计

      2022, 30(8):56-61.

      摘要 (680) HTML (0) PDF 2.29 M (692) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决超差双翻斗式雨量传感器在检定校准时精细定量调测问题,尤其针对:在大小雨强(4mm/min和1mm/min)测试时超差值为一正一负,目前只能通过目测观察法并依靠经验对容量调节螺母和定位螺母进行调节,这存在着一定的盲目性并且成功率低。提出了一套检定流程并利用红外光电传感器和步进电机模块,实现了上翻斗和计量翻斗的左右斗的翻动数据的定量测量以及定位螺母和容量调节螺母的自动调节,并且可自动记录和上传检定数据到上位机。结果表明:本系统能有效地判定和解决翻斗翻动平衡和协调性问题,并可为业务人员积累检定数据以便后续分析处理。

    • 基于光惯组合的风洞尾旋试验位姿参数测量方法

      2022, 30(8):62-67.

      摘要 (863) HTML (0) PDF 2.41 M (626) 评论 (0) 收藏

      摘要:尾旋是飞机在失速时的一种复杂而危险的非正常飞行状态。研究飞机尾旋及改出特性的常用方法是开展立式风洞尾旋试验,其中测量方法是试验中的关键技术。在十几年的发展历程中,先后经历了双目立体视觉、编码标记图像识别和惯性航姿测量的技术改进,在不断提升的过程中对测量能力和数据质量也提出了更高要求,因此发展了一种基于光惯组合技术的尾旋6自由度数据测量方法,通过惯性系统测量三维姿态,光学系统测量空间位置信息。经过试验验证,该方法成功获取了尾旋模型6自由度数据,测量效率高,数据无缺失,根据模型运动轨迹在试验段截面投影可获得尾旋半径,增加了对于尾旋现象的认知维度。

    • 锂电池健康状态快速测量及系统实现

      2022, 30(8):68-75.

      摘要 (880) HTML (0) PDF 2.54 M (642) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现大规模退役锂电池的梯次利用,需要快速测量锂电池的健康状态。基于EIS的低频阻抗测量不仅耗时长,而且针对电池等效电路的还需要做复杂的参数估计,因此,建立了锂电池扩散过程健康因子与低频阻抗的关系,结合扩散过程健康因子和锂电池直流内阻以快速评估锂电池健康状态。其次,设计和构建快速测量系统以测量低频阻抗和直流内阻。实验结果表明,可通过测量扩散过程健康因子和直流内阻判断锂电池健康状态,测量过程仅需花费三分钟的时间,而且准确性较高,快速测量系统可应用于各个实际的工业现场,实现了集快速性、准确性、经济性于一体的目标。

    • 基于CNN-LSTM-PSO的私有云故障检测

      2022, 30(8):76-82.

      摘要 (796) HTML (0) PDF 2.27 M (624) 评论 (0) 收藏

      摘要:有效对私有云系统进行故障检测对于保障IT系统稳定性及开展可靠性信息活动具有重要的实际意义。为此从私有云系统的历史趋势数据出发,将卷积网络(CNN)和长短期记忆(LSTM)循环神经网络结合,提出了基于粒子群优化算法(PSO)的CNN-LSTM-PSO的混合模型,实现对私有云的故障检测。采用X11算法等技术对数据进行预处理,使用CNN网络提取监控指标时序数据的相关特征信息,并通过训练LSTM网络参数建立CNN-LSTM预测模型,设计了PSO算法对预测模型进行参数选优,减小预测误差,并以高斯正态分布确定阈值范围,实现故障的精准检测。通过和传统单一预测模型以及现有的一些组合预测模型的对比,CNN-LSTM-PSO模型预测后结果的均方根误差、平均绝对误差和平均百分比误差都低于其余模型。实验结果验证了模型在预测效果上具备更高的精度和更快的预测速度,在私有云的故障检测中精确性和实时性都具有良好效果。

    • 国产智能气压测量仪实验室校准方法研究

      2022, 30(8):83-89.

      摘要 (834) HTML (0) PDF 1.85 M (667) 评论 (0) 收藏

      摘要:以国产智能气压测量仪为研究对象,选取国产DYG4和国外PTB系列气压传感器为实验样本,对国产智能气压测量仪的实验室校准方法展开研究;校准方法对校准所用仪器设备、校准项目、校准数据处理原则展开分析,在校准方法研究基础上设计了DYG4自动化校准系统;校准案例中对样本仪器示值误差、回程误差、测量结果重复性进行了测试,并评定了示值误差测量结果的不确定度,DYG4在各校准点不确定度为0.14 hPa,PTB系列为0.12 hPa;实验室比对结果表明,各校准点归一化偏差绝对值均未超过1,证明校准方法合理。

    • >控制技术
    • 基于聚合等级的5G通信下行信道传输控制系统设计

      2022, 30(8):90-95.

      摘要 (691) HTML (0) PDF 1.80 M (645) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高5G通信下行信道的传输稳定性,提升传输控制系统存在的控制效果,设计并开发了基于聚合等级的5G通信下行信道传输控制系统。改装DSP协处理器、通信数据采集器以及信道传输控制器,完成硬件系统的优化。根据信道的空间结构和工作原理,构建通信下行信道模型,判定通信下行信道实时状态。在该模型下,采集通信下行信道的实时传输数据,根据信道的聚合等级,分配信道传输资源。最终从信道增强、发送/接收端、传输干扰、传输速度等方面,实现系统的传输控制功能。通过系统测试实验得出结论,设计系统的传输速率控制误差、信道传输丢包量和信道拥塞概率均有所降低,即设计系统在传输控制功能方面更具优势。

    • 基于大数据聚类分析的爬壁机器人位姿定位控制系统设计

      2022, 30(8):96-102.

      摘要 (962) HTML (0) PDF 1.81 M (668) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高爬壁机器人运动位姿精准度与稳定性,解决现有位姿定位控制系统存在的控制效果不佳的问题,利用大数据聚类分析技术,通过软、硬件结构的设计,实现爬壁机器人位姿定位控制系统的优化。改装爬壁机器人位姿传感器、爬壁机器人驱动元件、爬壁机器人位姿定位控制器的内部连接结构及工作方式,扩大系统存储器的存储空间,通过系统电路的连接完成硬件系统的设计。根据爬壁机器人的组成结构和工作机理,建立机械结构与运动模型。在构建模型下,采集爬壁机器人实时运行数据,利用大数据聚类分析技术处理初始采集数据,判定爬壁机器人的当前位姿。规划爬壁机器人位姿及关节轨迹,结合当前爬壁机器人的运行数据,计算爬壁机器人位姿定位控制量,在控制器的约束下,实现爬壁机器人位姿定位控制功能。通过系统测试实验得出结论:通过设计位姿定位控制系统的应用,爬壁机器人样机的足端轨迹控制误差、关节角度控制误差和占空比控制误差均低于预设值,即设计系统具有良好的位姿定位控制效果。

    • 超混沌Lü系统同步控制与应用

      2022, 30(8):103-110.

      摘要 (824) HTML (0) PDF 3.42 M (585) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高混沌系统在加密算法的不可预测性和同步性能,采用状态反馈控制方法构造了一个新的超混沌Lü系统,通过分析该系统的平衡点性质、李亚普诺夫指数、功率谱和耗散性等指标证明了混沌吸引子的存在性,验证了所提超混沌系统具有更复杂的动力学行为;根据李亚普诺夫稳定原理,从理论上讨论了状态反馈控制方法实现超混沌同步的充分必要条件,并根据其条件进一步构造了超混沌Lü系统状态反馈同步控制器,仿真结果表明所提同步方案具有良好的噪声鲁棒性,并利用硬件电路实验验证了同步结果的正确性;将所提的超混沌Lü系统和对应的同步方案应用于保密通信方案中,展现出了所提方案的工程应用潜力。

    • 基于载波频率的高频电流传感器均流控制系统设计

      2022, 30(8):111-115.

      摘要 (809) HTML (0) PDF 1.45 M (574) 评论 (0) 收藏

      摘要:为使支路电流与总电流之间的数值配比关系始终低于额定极值标准,从而避免高频传感器元件出现电流占空输出的表现情况,设计基于载波频率的高频电流传感器均流控制系统。在IGBT驱动电路的支持下,按需连接电容变压器、均流电感元件、滤波电流传感器三类硬件应用设备,再根据DSP控制单元中支路电流的输出水平,确定电量变换器设备所处的实时连接位置,完成高频电流传感器均流控制系统的开发与实现。根据电流循环谱的特征条件,计算一阶载波指标、二阶载波指标的计算数值,联合已知的载波系数参量,确定当前情况下的电流频率协方差标准,实现基于载波频率的电流传输行为估计,匹配各级软、硬件执行条件,完成高频电流传感器均流控制系统的设计。实验结果表明,随着基于载波频率的均流控制系统的应用,支路电流与总电流之间的配比系数极大值始终不会超过额定极值条件,能够较好抑制高频传感器元件出现电流占空输出的情况,符合实际应用需求。

    • >军事装备测控技术
    • 集成学习在装备小样本试验缺失数据插补上的应用

      2022, 30(8):116-121.

      摘要 (717) HTML (0) PDF 1.41 M (631) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对装备试验数据量有限和装备测试数据易缺失的现状,提出了一种基于集成学习的回归插补方法。以随机森林和XGBoost算法为回归器,通过设定快速填充基准和特征重要性评估策略的方法,改进数据子集重建和训练集与测试集的迭代划分策略,使用Optuna框架实现回归器超参数的自动优化,在某型导弹发射试验上进行实例验证。结果表明,使用集成学习算法的回归插补效果明显优于传统的统计量插补法以及KNN和BP神经网络,在不同缺失比例下的回归确定系数结果均保持在0.95以上,能有效解决装备小样本试验数据缺失的问题,并利用KEEL公测数据集验证了该方法的推广价值和通用性。

    • 基于数传电台的靶弹微波源辅助控制系统设计

      2022, 30(8):122-128.

      摘要 (710) HTML (0) PDF 4.16 M (591) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高靶弹微波源工作可靠性和天线指向控制精度,设计了一型靶弹微波源辅助控制系统,实现了靶弹微波源工作异常时的天线指向控制。该系统用卫星导航接收机获取靶弹和目标舰位置信息,用数传电台上传目标舰位置信息,用靶弹和目标舰位置信息在发

    • 天基信息支持导弹对海打击应用优化仿真分析

      2022, 30(8):129-133.

      摘要 (688) HTML (0) PDF 1.42 M (584) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,海上远程精确打击主要依靠舰载预警机、无人机和微波超视距雷达等舰上自有手段为反舰导弹提供目标指示信息,存在探测距离有限、留空时间短、信息要素不完整等问题,在远海作战中不能为导弹提供持续、远距离目标指示信息,制约了导弹武器的作战效能。近年来,随着卫星遥感技术的快速发展,天基信息凭借其“站得高、看得远”的特点在支持导弹对海精确打击应用方面的能力逐步提升。通过分析构建影响天基信息支持导弹对海精确打击的关键影响因素模型,开展目标定位精度、时延等影响因素对导弹捕获概率仿真分析,仿真结果表明提高目标定位精度、缩短目标指示信息时延可有效提升天基信息支持导弹武器捕获目标概率,据此提出了天基信息支撑导弹对海远程精确打击在工程设计和应用方面的优化思路和建议,为天基信息支持导弹对海远程精确打击研究提供借鉴。

    • >设计与应用
    • 基于深度学习算法的风电机组叶片开裂缺陷分析

      2022, 30(8):142-146.

      摘要 (664) HTML (0) PDF 1.76 M (571) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现对风电机组叶片表面缺陷检测的智能化,本研究应用无人机技术、图像视觉技术和深度学习算法,建立风电机组叶片缺陷检测系统,提高了对叶片上开裂缺陷的检测精度。系统使用 算子计算图像横向和纵向的梯度,并对图像进行阈值分割和去噪处理。构建深度学习模型提取图像缺陷的特征信息,加入了SPP-Net网络进行卷积操作,增加了模型的输入数据尺度,得到特征图后在利用PRN网络筛选特征图。实验结果显示本研究系统能够去除大量无用的背景信息,开裂缺陷部位的特征信息保留完整,对验证集中的图像进行测试后,本研究系统识别出的开裂缺陷数最高可达到50个。

    • 基于改进YOLOv5算法的管道漏磁信号识别方法

      2022, 30(8):147-154.

      摘要 (860) HTML (0) PDF 3.54 M (652) 评论 (0) 收藏

      摘要:长输油气管道作为能源运输的主要方式,安全问题至关重要。管道漏磁内检测技术作为管道缺陷检测的重要方法之一,在管道安全保障中发挥着重要作用。人工智能技术可实现管道内检测数据的自动识别,对于减少人力工作量,减少人为误差,提升数据判读准确性具有重要意义。通过引入损失函数Distance-IoU对目标检测算法YOLOv5进行改进,利用改进YOLOv5算法对管道漏磁数据进行训练,使之具有对漏磁缺陷信号自动识别的能力。通过实验,对实际漏磁内检测数据进行识别。结果表明,改进的YOLOv5算法实现了管道缺陷漏磁信号的自动检测识别。并且在相同的训练条件下,改进的YOLOv5算法相较于原始算法准确率有明显的提升,在识别缺陷数量上其精度达到92.8%,比原算法提升了3.22%,改进后的模型损失函数平均损失率为3.6%,比原始YOLOv5模型降低了2.2%,表明该方法在管道缺陷漏磁数据自动识别检测方面具有较好的可行性。

    • 基站备用电源用燃料电池能量管理单元设计

      2022, 30(8):155-160.

      摘要 (575) HTML (0) PDF 2.30 M (608) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对基站备用电源系统在使用过程中存在的短板及燃料电池良好的应用前景,提出一种燃料电池能量管理单元的设计方法,完成基站备用电源在市电、铅酸电池和燃料电池之间的能量变换管理,实现负载的无污染可靠不间断供电。能量管理单元由功率主电路、控制电路、霍尔传感器和软件等组成,从硬件设计角度分别对各主要功能电路及关键器件的设计进行了分析,并对能量管理策略及软件实现过程进行详细说明。研制的试验样机性能稳定,输出电压误差小于0.15 V,功率误差小于0.05 kW,各项指标满足通信电源标准要求。燃料电池作为一种绿色、高效、节能的发电设备,随着技术的发展,该管理单元在基站备用电源领域有着很好的应用前景。

    • 融合多维注意力机制CNN皮肤肿瘤图像分割提取

      2022, 30(8):161-168.

      摘要 (679) HTML (0) PDF 2.72 M (593) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对卷积神经网络(CNN)在医学图像分割时,受皮肤病损图像多样性、分割目标位置、形状及尺度变化等因素影响,提出了一种基于传统卷积神经网络综合注意力模块图像分割算法。首先利用U-Net主干网络的优势,其目的让图像特征提取更完善;其次,由空间、通道、尺度构成的综合注意力机制对目标病灶区域进行检测识别,利用通道级联把来自编码器中低级图像特征和解码器中高级图像特征注意力结合起来进行权值自适应融合,提升了网络对样本病灶区的关注度和辨识力,突出强调最相关的特征通道和多尺度间最显著的特征图。通过对ISIC2018数据集及医院整形外科提供患者不同类型的皮肤肿瘤图像进行分割测试,并将注意力模块随机组合形成的不同算法进行指标评价比对,所提出算法的平均分割精度可达92.89%。实验结果表明,所提出算法是有效可行的,在多维度下分割处理带复杂背景的皮肤病灶图像时有更高的鲁棒性。

    • 基于IGA-SVR随机Hough变换的预制构件螺栓孔节点定位

      2022, 30(8):169-175.

      摘要 (537) HTML (0) PDF 1.83 M (588) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对预制构件螺栓孔节点定位时由于工业环境下光照不均匀且螺栓孔并非规则平滑圆形,导致定位精度不高的问题;提出一种引入改进遗传算法优化支持向量回归分析(IGA-SVR)的随机Hough变换圆形定位算法;对遗传算法引入收缩包围与螺旋更新机制,提升算法局部搜索能力;同时改进交叉变异算子,引入收敛因子克服遗传算法后期收敛速度慢的问题。利用改进的遗传算法对支持向量回归模型进行参数寻优,通过圆形训练样本训练出逼近螺栓孔的超平面方程;采用此模型上的三点进行随机Hough变换定位圆,并利用双目视觉算法得到圆形三维坐标;通过四个标准测试函数及混凝土预制构件模型螺栓孔节点定位实验验证所提算法的有效性,结果表明,改进的算法优化性能更佳,在结合随机Hough变换定位圆时,明显提高了定位精度,满足工程测量要求。

    • 融合空间信息的改进FCM图像分割算法

      2022, 30(8):176-182.

      摘要 (578) HTML (0) PDF 2.34 M (619) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对FCM(Fuzzy C-Means)算法在图像分割时存在选取初始聚类中心不佳与算法抗噪性差的问题,提出一种融合空间信息的改进FCM图像分割算法;首先采用了直方图算法和LOF(Local Outlier Factor)算法自适应地选取初始聚类中心,之后使用马尔科夫随机场得到先验概率改进目标函数,使用修正隶属度矩阵的方法改进算法流程,最后使用改进算法进行图像分割;为验证该算法性能,使用Berkeley图像数据集作为实验数据,选取Dice系数、JS系数、SA系数、PSNR指数、运行时间及迭代次数作为评价标准;实验结果表明,该算法能够获取更优初始聚类中心,在处理不同噪声图像上有更好的鲁棒性。

    • 基于NSGA-II的渣土车调度系统的研究与设计

      2022, 30(8):183-188.

      摘要 (696) HTML (0) PDF 2.02 M (588) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着城市化建设的加快,渣土运输业兴起,这个过程中形成了众多规模不一的运输企业和车队,但远距离调度、成本不可控等问题仍未得到有效解决。为集约化管理各运输企业和车队的渣土车,研究实现了基于二代非支配排序遗传算法(NSGA-II,Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II)的渣土车调度系统,其主要功能如下:(1)对工地、消纳场位置和调度成本等信息进行录入和管理;(2)使用北斗终端实时获取车辆定位数据;(3)使用当前系统内任务、定位、成本等数据,实现渣土车用车最少、完成任务最多、收益最高的多目标优化调度方案设计。系统研究为渣土运输节省了成本,并对城市渣土运输管理起着重要作用。

    • 改进Xception模型的乳腺钼靶图像识别研究

      2022, 30(8):189-196.

      摘要 (966) HTML (0) PDF 2.39 M (736) 评论 (0) 收藏

      摘要:乳腺X线摄影技术是早期发现乳腺癌的主要方法,但其结果很大程度上受放射科医师临床诊断经验的限制;基于卷积神经网络对乳腺钼靶图像自动分类的研究可以为放射科医师临床诊断提供意见,然而乳腺癌肿块边缘模糊且良恶性肿块特征差异较小,分类任务面临重重挑战;为了提高乳腺钼靶图像分类的准确率,提出一种基于Xception模型的改进优化算法,改进模型中的残差连接模块,并嵌入Squeeze-and-excitation(SE)注意力机制对模型进行优化;采用优化后的Xception模型并结合迁移学习算法进行乳腺钼靶图像特征提取,并优化全连接层网络进行图像分类,使用公开的乳腺癌图像数据库CBIS-DDSM进行实验,将乳腺钼靶图像自动分为良性和恶性;实验结果表明该方法可以有效提高模型的分类效果,准确率和AUC分别达到了97.46%和99.12%。

    • 基于最大熵卡尔曼滤波的机载SINS星敏感器辅助空中标定技术

      2022, 30(8):197-203.

      摘要 (915) HTML (0) PDF 2.21 M (618) 评论 (0) 收藏

      摘要:为增强机载捷联惯导系统(SINS)在自标定过程中的可观测性,提升陀螺仪漂移和加速度计零偏估计的速度和精度,引入星敏感器姿态信息和GPS速度信息,辅助完成捷联惯导系统的空中标定。同时,考虑在实际空中飞行条件下,受气流、电磁干扰等影响,姿态和速度的量测噪声呈非高斯分布且噪声统计特性不精确,导致经典卡尔曼滤波性能降低。为有效利用量测信号中的高阶矩信息,在卡尔曼滤波中采用最大熵准则代替最小均方误差准则,对星敏感器辅助下的机载捷联惯导系统的误差进行标定。仿真结果表明,经最大熵卡尔曼滤波后,惯性器件误差的标定精度明显提升;在采用星敏感器后,对陀螺仪漂移的标定速度和精度都得到了提升。

    • 基于锂电池SOC的运载火箭供电能源冗余管理研究

      2022, 30(8):204-210.

      摘要 (782) HTML (0) PDF 2.23 M (626) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,在运载火箭领域,给箭上控制系统、测量系统和电磁阀火工品负载各提供一块电池供电,电池故障会导致箭上电气系统工作异常,严重时甚至导致任务失败等灾难性后果; 锂电池具有高能储存密度、使用寿命长等优点,正在取代传统锌银电池应用于运载领域;针对运载火箭领域电池电源无冗余的问题,对锂电池故障诊断进行研究;根据锂离子单体电池SOC估算结果作为电池故障诊断的依据;采用EKF算法提高锂离子单体电池SOC估算的精度;根据故障诊断结果通过电池组拓扑重构完成故障单体电池智能切换,建立了运载火箭供电能源冗余管理系统;经仿真测试满足工程应用要求,提高了运载火箭领域电池的可靠性、安全性与容错能力,对提高运载火箭可靠性安全性有重大意义。

    • 基于ARM及机器视觉的智能药品运送机器人系统设计与研究

      2022, 30(8):211-217.

      摘要 (786) HTML (0) PDF 2.59 M (616) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前新冠疫情下人力资源紧缺,医疗人员工作风险高,医疗配送服务系统自动化的需求。设计出了一种基于嵌入式的医疗智能送药机器人系统。工作人员可在初始药房位置给定机器人应配送的门牌号房间,药品货物装载自动检测后,机器人将完成包括送药病房门牌号识别、路径规划、停车卸货等一系列配送任务。该系统以STM32F407IGT6高性能ARM芯片为控制核心,搭载具有KPU神经网络运算器的K210嵌入式平台进行门牌号识别,通过OPENMV4Plus开源硬件进行机器视觉寻迹,能够在复杂的医疗环境下准确无误的完成自身的配送药物任务。通过系统的实验测试,该机器人运行高效稳定,具有一定的推广价值。

    • 微重力空间下微纳遥感卫星太阳翼构型仿真分析

      2022, 30(8):218-223.

      摘要 (609) HTML (0) PDF 1.69 M (627) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对微纳遥感卫星从技术试验阶段到业务化应用的转型发展,如何缓解其能量来源的受限条件,获取更高的太阳能充电效能,对微纳遥感卫星未来星座构建的发展需求有重要作为。通过设计不同构型的微纳卫星太阳翼,构造太阳电池阵列的仿真模型,根据太阳能电池阵列在微重力空间下的工作特性,仿真分析微重力空间下不同构型太阳翼的充电性能和充电效率,并对不同构型的使用性能进行了分析比较,结果表明,选择最优太阳翼构型能够为微纳遥感卫星提供更好的能源和动力支撑,为后续微纳遥感卫星开展更多商业应用提供有效参考。

    • 一种全向圆极化天线设计

      2022, 30(8):224-229.

      摘要 (723) HTML (0) PDF 2.09 M (662) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于四臂螺旋结构的新型全向圆极化天线设计方法。通过调整螺旋结构的螺距和直径实现天线的全向圆极化辐射,应用具有移相功能的微带功分器实现螺旋线馈电。对天线的各设计参数进行了分析和优化设计,加工了天线样机,实测结果与计算结果基本一致,在2.05GHz~2.2GHz频率范围内具有良好的全向圆极化辐射特性。

    • 自适应容错算法在基站数据交互中的研究

      2022, 30(8):230-235.

      摘要 (601) HTML (0) PDF 1.29 M (608) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某战术通信基站和移动端在进行数据业务交互时,受到如无线信道不稳定、内部执行器故障和信道堵塞等影响,从而造成传输时延较大和数据包丢失的问题,这就要求基站有较强的自适应容错能力,才能保证数据业务的高效完成。本文提出的实时自适应容错算法,首先采用轮询机制来动态分配与调度任务,减少了数据业务的分配计算时间,其次引入缓存队列暂时缓存传输数据,还具有多种安全数据传输路径,提高数据传输过程中的鲁棒性和容错能力,最后采用反馈状态机标记数据是否交互成功,保证任务的正常运行。实验结果证明,在交互等量的数据业务时,这种算法的引进能够将数据传输平均时延降低33%~42%左右,丢包率降低至0%~0.3%,确保基站数据业务交互的实时性、容错性和高效性。

    • 基于改进粒子群算法的多机器多任务3D打印智能调度方法

      2022, 30(8):245-250.

      摘要 (663) HTML (0) PDF 1.35 M (642) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对批量3D打印成本高,多机器多任务的3D打印批次调度复杂的问题,建立以最小单位体积平均成本为目标的优化模型,并提出一种基于改进粒子群算法的智能调度方法求解该模型;首先,分析打印工场、生产流程,构建3D打印单位体积平均成本模型;之后基于改进粒子群算法,以单位体积平均成本为适应度,以调度序列为粒子的位置信息,采用十进制顺序二维编码方式表示问题的解,并在更新策略上应用线性递减权值的动态惯性因子来调整全局与局部的搜索能力;算法迭代后,得到目标函数最优值及对应解集;经实验算例结果表明,该方法较单独打印加工的单位体积平均成本降低了0.101 3GBP/cm3,有效地降低工厂生产的总成本,提高了3D打印机的利用效率。

    • >试验与评价技术
    • 基于典型集成电路的自动测试演示验证研究

      2022, 30(8):251-255.

      摘要 (791) HTML (0) PDF 1.98 M (591) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前国产超大规模集成电路测试设备由于技术指标、工作可靠性、制造成本等诸多因素,在国内尚未得到大规模的市场应用;从集成电路的测试需求出发,给出了自研超大规模集成电路测试系统的总体架构组成,重点开展了基于典型集成电路的自动测试演示验证方法研究,并以国产某型超大规模静态存储器芯片作为演示验证的对象,利用自研测试系统完成了基于静态存储器芯片的自动测试演示验证试验;试验结果表明基于典型集成电路的自动测试演示验证方法和过程合理可行,能够为国产新研超大规模集成电路测试系统推广前的自动测试演示验证提供参考,同时可结合不同类型集成电路的测试需求深入应用到各类集成电路的测试过程。

    • 基于PHM的自动气象站健康评价与故障预判方法研究

      2022, 30(8):256-263.

      摘要 (718) HTML (0) PDF 2.81 M (617) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对自动气象站建设和应用规模大、运行监控手段单一、维护保障成本较高的现状,首次将PHM技术理念应用于自动气象站的运维管理之中;采用层次分析法通过构造判断矩阵、专家打分、确定权重从而以“健康值”的形式对自动气象站综合健康状态进行评价;通过对状态信息与历史极值、故障信息进行判断,提出了一种对自动气象站供电和通信故障“两级告警”的预判方法;通过开发软件系统实现了健康评价和故障预判方法的应用,能够较为合理地量化自动气象站健康状态、对疑似故障发出及时告警;该方法丰富了自动气象站运行监控方法,减少了故障的排除诊断与修复时间,同时也为PHM技术在气象探测设备中的应用提供了思路。

    • 软件生命周期质量评价方法研究

      2022, 30(8):264-268.

      摘要 (622) HTML (0) PDF 1.07 M (640) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对软件质量现存评估标准一方面笼统抽象、主观性强,另外一方面缺乏对软件某个特定阶段质量评估模型的问题,通过对软件生命周期进行研究,对需求分析、软件设计、软件编码和软件测试四个阶段,从bug引入阶段、bug发现阶段、bug缺陷等级、bug数量、bug产生原因、bug修正代价六个方面进行分析,采用了改进加权模糊熵权法确定度量元权重系数,建立软件生命周期不同阶段质量评价模型及软件总体质量评价模型;通过工程实践结果证明,该生命周期质量评价模型能够有效地对软件不同阶段进行评价,为量化软件生命周期不同阶段质量水平提供了一种新方法,减少了软件质量评价中的主观性。

    • 基于多态共因失效的助航灯光供电系统可靠性分析

      2022, 30(8):269-276.

      摘要 (537) HTML (0) PDF 2.60 M (586) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着我国机场规模和航班运行时长的快速提升,对助航灯光供电系统的可靠性要求越来越高,文中针对助航灯光供电系统提出了一种基于多态共因失效的可靠性分析模型;首先根据系统中多重串联元件间故障传递关系建立元件的多态模型,其次针对传统共因失效β因子的单一赋值问题,引入结构修正因子C,建立助航灯光冗余供电系统的改进β因子共因失效分析模型;并以国内典型机场灯光供电系统为例,通过建立共因失效前后的传统、多态贝叶斯模型和计算可靠度,证明多态共因失效贝叶斯模型可正确描述灯光供电系统,且模型复杂度更低,更接近系统实际情况;最后利用贝叶斯的反向推理找到助航灯光供电系统薄弱环节。

    • 国产超大规模集成电路测试系统综合试验验证方法

      2022, 30(8):277-282.

      摘要 (684) HTML (0) PDF 3.05 M (799) 评论 (0) 收藏

      摘要:为全面验证国产超大规模集成电路测试系统的工作指标和性能,提出测试系统的一种综合试验验证方法,根据测试系统不同的验证阶段,分别从系统仪器技术指标测试试验验证、系统软硬件功能测试试验验证和系统集成电路测试能力试验验证三个阶段开展综合试验,并针对各阶段的验证方法开展测试系统的试验验证实例分析,验证实例结果表明该综合试验验证方法能够全方位验证国产超大规模集成电路测试系统的工作指标、功能性能以及测试能力,进一步验证所述方法的可行性;该验证方法能够有效解决集成电路测试系统投入测试应用前的试验验证问题,也为新研集成电路测试系统的指标与功能性能验证提供一种有效的综合验证思路。

    • >智能仪器与传感技术
    • 内外源注意的无人系统智能感知应用研究

      2022, 30(8):283-288.

      摘要 (632) HTML (0) PDF 1.82 M (706) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对未来无人系统智能化以及多无人系统协同感知与认知发展需求,亟需解决信息过载以及跨平台多源感知信息融合的科学问题,本文提出通过研究仿生内源性和外源性注意力的调节作用机理, 探索多源注意机制对无人系统智能感知系统调节作用机制,对其映射异构多源感知器与行为决策控制的作用机理进行研究;结合采用脑认知能够联合来自不同感官通道的线索对外部世界中的物体和事件实现快速高效信息过滤和异构多源认知,并采用不同的参照系来表征物体的特征和位置,构建一种基于仿生多源注意机制的智能感知与信息处理框架,对工程化实现无人系统智能感知与认知系统具有一定的设计参考价值。

    • 基于MEMS传感器的室内外多源融合导航系统设计

      2022, 30(8):289-295.

      摘要 (652) HTML (0) PDF 2.17 M (620) 评论 (0) 收藏

      摘要:为纠正磁力计的过度偏转行为,使得导航坐标结果更贴合理想预设坐标值,设计基于MEMS传感器的室内外多源融合导航系统。整合多源外接模块电路输出的电量信号,将其分别反馈至MEMS磁力计与微处理器导航元件之中,再根据地图空间定义模块中导航信息数据的传输行为,确定融合信息单元的剩余存储能力,实现多源融合导航系统的硬件结构设计。在此基础上,定义MEMS传感器的实时坐标,通过计算位姿角数值的方式,处理导航点与传感器信息之间的多源融合关系,完成基于MEMS传感器的坐标转换。根据已知的路径节点平移变换原则,得到节点坐标的旋转与缩放结果,完成对导航路径的可视化处理,再结合相关硬件设备结构,实现基于MEMS传感器的室内外多源融合导航系统设计。实验结果显示,与基于降维对偶四元数的导航系统相比,在MEMS传感器作用下,实测角与理想角之间的最大差值只能达到3.7°,能够使得真实导航坐标结果更加贴合理想预设坐标值,符合精准导航的实际应用需求。

    • 高值无线电干扰测量仪使用性能扩展

      2022, 30(8):296-302.

      摘要 (611) HTML (0) PDF 2.62 M (593) 评论 (0) 收藏

      摘要:特高压线路区域内的无线电干扰测量具有时间长、范围大、测点多等特点,针对现有测量模式设备投入成本高、利用率低、自动化程度低和操作繁琐的不足,本论文提出了一种扩展高值无线电干扰测量仪使用性能的思路和方法。即利用Zigbee无线网络技术设计数据传输终端,构建测量网络,实现数据的无线传输;使用.Net相关技术开发对应上位机软件,实现测量控制、数据展示和存储过程自动化。外场试验表明测量仪器性能扩展后,使用更加灵活、可满足更为特殊的测试需求,并且具有自动化程度高、可靠性好、稳定性高和设备利用率高的优点。

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