• 2023年第31卷第7期文章目次
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    • >测试与故障诊断
    • 集成电路综合自动测试系统软硬件接口设计

      2023, 31(7):1-7.

      摘要 (1465) HTML (0) PDF 3.53 M (468) 评论 (0) 收藏

      摘要:为满足日益增长的集成电路测试需求,研制了集成电路综合自动测试系统。该系统对外包含软件平台接口和硬件平台接口。软件平台接口主要针对在被测集成电路规模越来越庞大的背景下,测试程序开发成本高、但软件测试平台之间不能互相兼容的问题,设计了一种基于自动测试模型的集成电路测试程序开发方法,并采用典型集成电路进行了测试验证,可满足测试程序开发的需要。硬件平台接口主要满足高速信号等的传递需求,设计了基于弹性对接技术的硬件平台接口,并进行了结构尺寸、信号传递特性等指标的测试,测试数据表明,可实现测试接口板与测试头之间的稳定连接,满足最高1.6Gbps、最大2048通道数字信号等的传递需求。

    • 基于改进灰狼优化算法的支持向量回归预测

      2023, 31(7):8-14.

      摘要 (864) HTML (0) PDF 1.66 M (385) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高支持向量回归(SVR, Support Vector Regression)进行数据驱动预测的精度,针对SVR存在的参数优化问题,通过引入Tent混沌映射进行种群初始化、改进收敛方式、并结合模拟退火算法,改进了传统的灰狼优化算法(GWO, Grey Wolf Optimization)来优化SVR超参数,并基于改进后的GWO算法提出了一种IGWO-SVR预测模型。将提出的IGWO-SVR模型应用于NASA锂电池数据集仿真SOH预测以及实际生产中的车灯电流预测实验后,实验结果表明IGWO-SVR预测模型在NASA锂电池数据集上进行预测的误差相较GWO-SVR模型降低了23%,相较粒子群算法和遗传算法优化的SVR模型均存在明显优势,误差分别降低了39%和51%;在实际工作中使用IGWO-SVR模型进行车灯电流预测也取得良好效果,与实测值之间的相对误差达到2.67%,相较GWO-SVR模型误差降低了近7个百分点,证明了模型在实际应用中的具有良好的价值。

    • 基于局部对比度和全卷积网络的小空间碎片检测

      2023, 31(7):15-20.

      摘要 (846) HTML (0) PDF 1.89 M (354) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来环绕地球轨道的空间碎片数量急剧增加,对在轨运行的航天器构成严重威胁。基于天基监视平台的空间碎片小目标快速检测对于航天器远距离规避具有重要意义,然而由于空间碎片小目标的快速相对运动和宇宙射线产生的噪声,空间碎片小目标快速检测极具挑战。提出了一种基于深度卷积神经网络的天基空间碎片小目标显著性检测方法,首先,使用局部对比度方法获得输入图像的空间对比度图;然后,通过全卷积网络结合上述对比度图捕获时空显著性信息;最后,基于仿真视频序列图像开展实验验证,可实现对最远距离为30km,最小为16像素的目标准确检测。通过设置不同的高斯白噪声方差参数模拟空间环境噪声,证明了在噪声背景条件下对空间碎片小目标检测的有效性和鲁棒性。

    • 基于像素分配的文本检测方法研究

      2023, 31(7):21-27.

      摘要 (532) HTML (0) PDF 1.68 M (269) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有方法在场景文本检测上的不足,提出一种基于像素分配方的场景文本检测方法,并采用了交叉注意力模块和多尺度特征自适应模块来分别在空间和和通道上优化特征提取。为了丰富不同尺度的特征表示,采用多尺度特征自适应模块进行自动分配不同尺度特征的权重。为了有效获取上下文信息,将特征网络提取到的特征送入交叉注意力模块。对每个像素,在其所在的水平路径和垂直路径上收集上下文信息。再通过循环操作,每一个像素便可以在全图范围内获取上下文信息。通过全卷积网络方法,使用多任务学习框架学习文本实例的几何特征,结合多任务学习的结果完成像素到文本框的分配,经过简单处理后重建文本实例的多边形边界框。在任意形状公开数据集Total-text上进行测试,本文方法的召回率、精确率、F值分别为75.71%、89.15%、81.89%,在多方向公开数据集ICDAR2015上也表现良好,经实验得召回率、精确率、F值分别为79.06%、89.24%、83.84%,证明了本文方法的有效性。

    • 边缘计算环境下基于深度学习的DDos检测

      2023, 31(7):28-34.

      摘要 (913) HTML (0) PDF 2.03 M (291) 评论 (0) 收藏

      摘要:边缘计算作为一种用于降低中心节点计算压力,更靠近终端设备和数据源头的新计算范式,满足了计算业务下沉的需求,也带来了安全问题;其中,对边缘计算安全威胁最大、造成过巨大经济损失和安全事故的当属分布式拒绝服务攻击(DDos);边缘计算环境下由于算力受限、存储空间有限等原因,传统的防御手段难以应用;因此,提出了一种适用于边缘计算环境下的基于深度学习的轻量级DDos检测框架;采用CIC-DDos-2019数据集来模拟边缘计算环境下的遭受DDos攻击的网络流量,针对数据集进行了适应性强的预处理技术和相似性标签融合,运用SMOTE算法解决了数据集类别不平衡问题,采用一维卷积技术和BiLSTM技术搭建了模型并进行了模型剪枝,构建了一个轻量级模型。结果表明,其针对DDos攻击类别的八分类实验准确率达到了96.8%,二分类实验准确率达到了99.8%。

    • 基于移动端的非接触心率检测系统研究与设计

      2023, 31(7):35-41.

      摘要 (566) HTML (0) PDF 1.58 M (300) 评论 (0) 收藏

      摘要:心率的检测对人体健康监护有重要的意义,目前主流心率检测设备需与皮肤直接接触,容易引起传染性疾病的传播风险并给用户带来负担;为了解决这些问题,开发了一款基于安卓移动端设备的心率检测应用,可实现非接触式的心率检测并将检测结果展示在主界面上,完成用户自主的心率检测功能;根据远程光电容积描记法,可从人体皮肤的图像数据中提取出心率信息,因此应用中封装了欧拉视频放大算法来实现非接触式心率信号检测,可通过采集面部图像数据来进行人体心率的估计;该应用操作简便,使用场景也不受限制,在真实环境中的实验结果表明,其检测结果与真实心率间的均方根误差为2.93,误差较小且与真实心率具有较高一致性,其检测精度能够满足用户使用需求。

    • 基于多注意力和变分编码时序网络的发动机剩余使用寿命预测方法

      2023, 31(7):42-48.

      摘要 (446) HTML (0) PDF 2.88 M (282) 评论 (0) 收藏

      摘要:准确可靠的剩余使用寿命(RUL)预测结果可为决策者提供有价值的信息,以采取适当的维护策略,最大限度地利用设备,避免昂贵的故障维修费用。为了从高噪声的真实工况中对发动机故障进行有效诊断,提出了一种融合多注意力机制和变分编码的时序预测模型(MA-VBLSTM),首先通过嵌入多注意力机制获得所有特征在空间维度和通道维度的不同权重,以提高退化特征的提取能力;然后,采用变分编码器进行退化信息编码并学习数据间深度隐藏的信息;最后,利用双向长短时记忆网络的长短期时序数据双向处理能力实现发动机RUL的预测。实验结果表明,该模型在发动机CMAPSS数据集的FD001、FD002、FD003、FD004子数据集上RMSE 和Score值相比现有方法分别平均降低5.27%和10.70%、1.37%和1.68%、6.37%和26.94%、3.02%和2.06%。

    • 基于STM32的靶机安控器自动检测系统研究

      2023, 31(7):49-56.

      摘要 (639) HTML (0) PDF 2.35 M (269) 评论 (0) 收藏

      摘要:为保障靶场飞行试验的安全性,安控系统在多个重要靶机项目中得到了成功应用。安控器是安控系统的核心部件,目前其地面检测以人工方式为主,费时费力、效率不高,且检测结果容易受到人为因素影响。本文基于信号门限技术设计了一键式、全自动安控器检测系统方案,硬件以STM32F767ZIT6为主控芯片,通过扩展ADAS3022模数转换芯片、串口转换芯片、信号调理等外围电路,设计了主机板、串口板和电源板,研制了安控器自动检测设备;软件设计了硬件底层驱动、供电控制、接口信息模拟、功能检测与故障告警等模块,实现了安控器的全自动检测;通过对某型安控器检测和认为故障注入测试,结果表明:该系统工作状态稳定,能够实现一键式全自动检测,检测结果可信,可以代替繁琐的人工检测方法,具有一定的工程应用前景。

    • 基于轮廓重心法的蜂窝陶瓷堵塞检测及疏通系统研究

      2023, 31(7):57-63.

      摘要 (415) HTML (0) PDF 2.61 M (280) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对蜂窝陶瓷堵塞点人工检测难问题,提出了一种基于轮廓重心法的堵塞检测方法,并设计了一套自动疏通装置。该系统采用面阵式工业相机获取蜂窝陶瓷横截面图像,通过图像预处理、Canny边缘检测,结合轮廓重心法确定堵塞点,最终使用UART串口通讯实现上下位机数据交互,完成都测点自动定位疏通。经实验测试,该系统能够准确完成蜂窝陶瓷堵塞点检测和自动疏通工作。

    • 离散信号事件驱动的自动测试系统仿真验证方法与实现

      2023, 31(7):64-70.

      摘要 (436) HTML (0) PDF 1.85 M (236) 评论 (0) 收藏

      摘要:为在设计早期对复杂自动测试系统进行充分验证从而加速其成熟并降低研发成本,对离散事件系统规范进行扩展和改进,在原子模型中引入了端口和故障模式,通过端口间的连接构成耦合模型,提出一种离散信号事件驱动的仿真调度算法,并给出一个C/S架构的支持远程交互的仿真验证实现方案;基于自研的SCATS自动测试系统软件平台,分别针对一个示例系统和真实系统开展了实验,结果表明所提模型和方法支持复杂系统多分辨率层次化建模,仿真具有较高的一致性和执行效率,满足自动测试系统仿真验证工程应用需求。

    • 基于卫星遥感及数据库同步的气象灾害监测预警系统设计

      2023, 31(7):71-76.

      摘要 (416) HTML (0) PDF 1.89 M (407) 评论 (0) 收藏

      摘要:为缩小预警监测指标与测试指标之间的数值差,实现对气象灾害现象的准确监测,设计基于卫星遥感及数据库同步的气象灾害监测预警系统。在中心站体系内建立自动监测站局域网络,按照实际响应需求,连接影像显示模块与预警、响应模块,完成监测预警系统主站部分的设计。求解遥感影像数据集,根据卫星信息堆叠系数求解结果,定义核函数任务映射表达式,实现基于卫星遥感技术的气象灾害监测信息处理。建立数据库模型,通过分析中间件性能需求的方式,确定监测数据的XML同步处理结果,完成数据库同步中间件的搭建,结合相关设备元件,实现基于卫星遥感及数据库同步的气象灾害监测预警系统设计。实验结果表明,卫星遥感及数据库同步处理技术可以有效控制预警监测指标与测试指标之间的数值差,其最大取值结果不超过0.26,符合精准监测气象灾害现象的应用需求。

    • 集成电路综合自动测试系统硬件平台设计

      2023, 31(7):77-84.

      摘要 (712) HTML (0) PDF 3.65 M (415) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前国内集成电路产业快速发展的现状,通过分析集成电路测试需求,研制了国产超大规模集成电路综合自动测试系统硬件平台。首先设计了基于PXIe总线的硬件平台总体架构方案,其次研制了包含数字测试模块等高性能PXIe测试仪器,进一步构建了测试头等分系统并完成系统集成。采用高性能外部仪器和自检校准分系统,对硬件平台进行了指标测试。基于BM3110MPB开展了测试验证。验证结果表明,硬件平台数字测试单通道最高测试速率为1600Mbps、DPS可实现最大输出电压12V、最大输出电流800mA,具备连接性测试、功能测试、直流参数与交流参数测试等功能。该硬件平台未来可有效满足国产超大规模集成电路测试需要。

    • 面向液体运载火箭的测发训练系统设计

      2023, 31(7):85-90.

      摘要 (411) HTML (0) PDF 2.39 M (290) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对运载火箭测发训练手段落后、单一的现状和运载火箭测发控系统装备化使用需求,突破火箭全真等效技术、交互式电子手册技术(IETM)、测发控故障注入技术等关键技术,基于某型号液体运载火箭构建实战化、实物化测发训练系统,通过岗位人员快速高效的培训考核,达到测发控岗位技术要求,具备运载火箭测发控参试能力,使参试人员由操作型向试验工程型转变,加快人才培养,提高发射场综合试验能力和发射成功率。

    • 基于YOLOv5和生成对抗网络的塑料标签缺陷检测

      2023, 31(7):91-98.

      摘要 (728) HTML (0) PDF 3.05 M (355) 评论 (0) 收藏

      摘要:塑料标签物的缺陷检测与识别是工业过程控制和质量控制的关键;为了克服现有塑料标签缺陷检测方法的局限性,使用了单阶段目标检测模型YOLOv5对其瑕疵进行实时检测与分类;此外,为解决由于样本缺陷数量不足造成的模型识别准确率低等问题,采用了一种基于Defect-GAN的生成对抗网络对小样本进行数据增强和扩增;该方法通过模拟缺陷生成和缺陷图像重建的过程,可以高效合成大量具有高保真度和多样性的缺陷样本,尤其适用于形状不规则、分布随机且尺寸不同的瑕疵生成;实验结果表明,通过使用扩增数据集训练目标检测器,并对网络的超参数进行优化,可以显著提高目标检测器的准确率和精度,其平均精度mAP可达99.5%;此外,为了模拟该方法在实际生产中的应用场景,设计并定制了一台半自动的图像采集机械平台用于采集圆柱样品表面的印刷标签,以及一个自主开发的图像处理和统计分析软件用于样本采集、图像处理及统计分析;该方法和平台可以很容易地推广并应用到其他工业质量控制和缺陷检测系统中。

    • 基于PU-Faster R-CNN的手机屏幕缺陷检测算法研究

      2023, 31(7):99-106.

      摘要 (382) HTML (0) PDF 2.19 M (246) 评论 (0) 收藏

      摘要:手机屏幕缺陷检测是手机生产的重要环节,实现准确而高效的屏幕缺陷检测对于提高手机工业产能具有重要意义。在实际生产过程中,手机屏幕图像缺陷特征隐晦、缺陷尺寸差异大等问题,加大了手机屏幕缺陷检测的难度。为解决上述问题,提出了一种基于Preprocessing operations are combined with U-Net-Faster R-CNN(PU-Faster R-CNN)的手机屏幕缺陷检测模型。针对手机屏幕图像的特征信息隐晦的问题,提出多层特征增强模块,有效的对目标缺陷特征信息进行增强。构建多尺度特征提取网络,有效提取多尺度的缺陷特征信息。为了生成拟合性更好的Anchor box,提出了自适应区域建议网络,通过自迭代聚类算法生成尺寸更准确的Anchor box模板。实验结果表明,基于PU-Faster R-CNN的手机屏幕检测框架在手机屏幕数据集上优于主流的手机屏幕缺陷检测框架。

    • 一种脆弱线路缺陷的图像智能检测算法设计

      2023, 31(7):107-111.

      摘要 (393) HTML (0) PDF 1.16 M (240) 评论 (0) 收藏

      摘要:配电线路稳定运行可以有效提升电力系统有序性,脆弱线路缺陷是引起配电网连锁故障停电的主要原因。以人工为主的识别方法存在明显缺陷,在无人机的辅助下,设计了一种脆弱线路缺陷图像自动检测方法。通过构建脆弱线路数据集,以输电线路的脆弱性综合指标为依据,辨识配电网脆弱线路。建立配电网脆弱线路缺陷特征分类标准,利用图像增强技术提升脆弱线路缺陷图像成像效果。采用对比度受限自适应直方图均衡方法均衡脆弱线路缺陷图像的色彩和反差,结合小波变换对均衡后的脆弱线路缺陷图像进行降噪处理。运用卷积神经网络将降噪后的脆弱线路缺陷图像输入至卷积层完成脆弱线路缺陷自动检测。通过实验测试发现:提出方法的召回率最高为89.32%,精确率最高为98.20%,错检率最低为0.98%,能够最小范围识别脆弱线路缺陷,充分证实了提出算法检测效率较高。

    • >控制技术
    • 具有执行器饱和的切换2-D系统事件触发控制

      2023, 31(7):112-121.

      摘要 (344) HTML (0) PDF 1.84 M (242) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对具有执行器饱和的切换2-D连续离散系统,提出了一种基于多Lyapunov函数法的事件触发控制方案。为了减少通信资源浪费和执行器的损耗,提出了一种事件触发机制。该触发机制考虑了执行器饱和特性,只有当执行器未饱和,且满足事件触发条件时,控制器才会更新。利用凸组合技术和多Lyapunov函数法,提出了一种状态依赖的切换信号与状态反馈控制器的设计方法,并对闭环系统的指数稳定性进行了分析,利用线性矩阵不等式技术导出了控制器增益矩阵存在的充分条件。利用Darboux方程的仿真算例验证了所提出的事件触发控制方案的有效性,仿真结果表明了在所设计的控制方案下,闭环系统的状态是指数收敛的,同时还能减少通信资源的浪费。

    • 基于PLC技术的焊接机器人主从协调运动控制系统研究

      2023, 31(7):122-127.

      摘要 (682) HTML (0) PDF 1.85 M (387) 评论 (0) 收藏

      摘要:焊接机器人运动控制系统的控制功能直接决定了焊接工作质量,利用PLC技术优化设计焊接机器人主从协调运动控制系统。在系统硬件设计方面,装设位置、速度、旋转电弧等传感器设备,利用传感数据检测焊接机器人实时位姿。在考虑焊接机器人组成结构、工作原理以及动力驱动方式的情况下,构建焊接机器人的数学模型。结合当前位姿和控制目标之间的位置关系,规划焊接机器人主从协调运动轨迹,在约束条件的作用下,利用PLC控制器生成控制指令,作用在改装的焊接机器人驱动器上,实现系统的焊接机器人主从协调运动控制功能。通过系统测试实验得出结论:与传统控制系统相比,优化设计系统的速度控制误差、姿态角控制误差分别降低了0.075mm/s和0.38°,在优化系统控制下,主从焊接机器人的运动轨迹与规划轨迹之间无明显差异。

    • 基于树莓派的无接触智慧电梯设计

      2023, 31(7):128-135.

      摘要 (463) HTML (0) PDF 2.16 M (236) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的电梯产品单一,人梯交互方式亘古不变,新冠疫情肆虐以来,人们在电梯里按键时易病毒感染。而智能化、免接触的电梯可有效阻止病毒传染。选用以Linux作为核心架构的树莓派,通过人工智能、大数据、物联网等领域的运用,开发了一套“免接触式”电梯控制系统。将传统需要手动点击的物理按键替换为具备语音控制、人脸检索、语音合成、NFC近场通信,创建了多种新型的电梯控制方案。并将必要信息通过OLED进行实时显示,继而可在桌面或移动终端进行监控或指令下发。拥有网页、iOS和安卓端操作软件。测试表明,无接触智慧电梯系统功能完善、运行稳定,为社区、公共场所、医院等的民众构建起生命安全防线。

    • 无人机天钩回收纵向控制系统设计与实现

      2023, 31(7):136-142.

      摘要 (426) HTML (0) PDF 2.50 M (384) 评论 (0) 收藏

      摘要:相比滑跑与伞降型无人机,天钩回收无人机在回收时对于高度、速度等的控制精度要求更加苛刻。文中提出了一种无人机天钩回收过程纵向控制的新方法,设计了无人机天钩回收纵向控制策略与流程,给出了控制系统组成,基于某型无人机风洞试验数据,构建了天钩回收无人机的线性化和非线性模型,利用总能量思想设计了纵向轨迹控制律,并在实际飞行试验中得到了应用与验证,最终的飞行试验结果表明了所设计的控制系统是正确的,设计结果满足天钩回收的要求。

    • 带状态约束的事件触发积分强化学习控制

      2023, 31(7):143-149.

      摘要 (420) HTML (0) PDF 1.29 M (250) 评论 (0) 收藏

      摘要:为克服全状态对称约束以及控制策略频繁更新的局限,同时使得无限时间的代价函数最优,针对一类具有部分动力学未知的仿射非线性连续系统,提出一种带状态约束的事件触发积分强化学习的控制器设计方法。该方法是一种基于数据的在线策略迭代方法。引入系统转换将带有全状态约束的系统转化为不含约束的系统。基于事件触发机制以及积分强化学习算法,通过交替执行系统转换、策略评估、策略改进,最终系统在满足全状态约束的情况下,代价函数以及控制策略将分别收敛于最优值,并能降低控制策略的更新频率。此外,通过构建李亚普诺夫函数对系统以及评论神经网络权重误差的稳定性进行严格的分析。单连杆机械臂的仿真实验也进一步说明算法的可行性。

    • 基于微分观测器的飞行模拟转台伺服系统非线性控制

      2023, 31(7):150-155.

      摘要 (439) HTML (0) PDF 1.28 M (245) 评论 (0) 收藏

      摘要:飞行模拟器转台伺服系统是导弹飞行的重要模拟设备,用于获取实验数据。针对飞行模拟转台伺服系统在跟踪控制过程中存在参数不确定性、非线性摩擦等不确定性问题,提出了一种基于微分观测器的飞行模拟转台伺服系统非线性控制方法;考虑系统在跟踪控制过程中存在不确定性问题,设计了微分观测器来估计复合不确定扰动;设计非线性控制器来控制飞行模拟转台伺服系统,使得系统可以收敛到期望位置转角信号;通过李雅普洛夫稳定性证明控制器作用在系统条件下的鲁棒性;通过MATLAB/Simulink仿真试验平台验证了文中提出的控制策略能够使系统有效跟踪期望位置转角,具有一定工程应用价值;

    • >设计与应用
    • 基于涡旋电磁波的大容量通信系统设计

      2023, 31(7):156-162.

      摘要 (331) HTML (0) PDF 2.72 M (259) 评论 (0) 收藏

      摘要:鉴于涡旋电磁波所体现出的独特空间电磁场分布特征,以及其携带的轨道角动量在理论上所具有的无穷维度模态正交特性,涡旋电磁波在无线通信领域和雷达探测与成像领域均表现出重要的研究价值和应用潜力;通过涡旋电磁波空间电磁场的分布和原理入手,采用在C波段设计阵元交替排布的双圆环均分天线阵列,并基于带状线屏蔽性能强的优势设计4路1分8的叠层馈电网络,从而产生4种混合模态(+1,-1,+2,-2)的涡旋天馈系统;通过搭建混合模态涡旋电磁波大容量通信系统测试收发天馈之间模态隔离度大于15dB,在此基础上加入软件无线电平台验证通信系统多路涡旋波信号传输特性,测试验证4个端口均可正确接收、解调电磁信号,实现频谱效率4倍的提升。

    • 基于边缘检测及RBF神经网络的遥感图像帧特征动态识别技术

      2023, 31(7):163-168.

      摘要 (362) HTML (0) PDF 1.60 M (288) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决分辨率超限问题,实现对遥感图像帧特征对象的精准识别,提出基于边缘检测及RBF神经网络的遥感图像帧特征动态识别技术。求解微分算子与OTSU阈值,并以此为基础,确定边缘节点追踪参数的取值范围,实现对遥感图像边缘检测。根据RBF神经网络机制的构建标准,推导神经性激活函数,完成RBF神经网络识别模型的设计。在所选遥感图像中,实施帧特征分割处理,再联合动态合并条件,计算超像素指标与并行识别参量,完成基于边缘检测及RBF神经网络的遥感图像帧特征动态识别方法的设计。实验结果表明,在边缘检测与RBF神经网络模型的作用下,主机元件在长、宽、高三个方向上对于遥感图像帧特征对象的识别精度都达到了100%,分辨率超限问题得到较好解决,符合精准识别遥感图像特征的实际应用需求。

    • 基于IWOA算法求解并联冷机负荷分配问题

      2023, 31(7):169-176.

      摘要 (324) HTML (0) PDF 2.12 M (263) 评论 (0) 收藏

      摘要:中央空调系统并联冷水机组系统能耗非常大,如果操作不当,能耗会大大增加。针对OCL问题提出了一种求解连续非线性优化问题的改进鲸群优化算法,首先,为使后续迭代寻优的搜索空间更精确,运用混沌映射初始化种群,使初始解均匀遍布解空间。其次引入变异指数对收敛因子进行改进,平衡了局部勘探和全局勘探的关系。之后引入正弦和余弦使算法收敛到全局最优解,防止了算法过早收敛,提高了算法的收敛精度。最后,通过两个典型的案例来评估IWOA算法的性能,并将其与应用于OCL问题的其他优化算法进行了比较。结果表明,IWOA算法是解决OCL问题的有效方法。此外,算法性能的比较显示,IWOA算法在收敛速度和电能消耗方面相比于其他应用于OCL问题的优化方法提供了更好的解决方案。

    • 改进SegNet+CRF高分辨率遥感影像建筑物提取方法

      2023, 31(7):177-183.

      摘要 (346) HTML (0) PDF 1.99 M (247) 评论 (0) 收藏

      摘要:将传统的语义分割SegNet网络用于高分辨率遥感影像的建筑物提取时,分割的建筑物存在边界模糊、精度较低、错检漏检等问题。为了解决上述问题,提出一种改进SegNet网络+CRF语义分割方法。编码阶段的最低分辨率层引入空洞金字塔池化模型,通过并行的空洞卷积操作扩大特征提取的感受野;解码阶段构建特征金字塔实现特征多尺度融合,弥补上采样过程中丢失的特征信息;最后,预测图像送入全连接条件随机场模型进行后处理,优化提取的建筑物边缘。实验表明,相较于原SegNet网络,改进方法的建筑物提取像素精度、召回率、平均交并比分别提高了0.48%、1.29%、2.36%。

    • 基于Ca-GAN增强的机坪管制指令识别方法研究

      2023, 31(7):184-191.

      摘要 (308) HTML (0) PDF 1.90 M (250) 评论 (0) 收藏

      摘要:我国枢纽机场长期处于繁忙状态,高负荷带来信息交互失真的风险,语音识别技术可用于辅助决策,然而管制语音特殊性及样本量局限性使传统深度学习技术难以直接应用于机坪管制领域。针对这一问题,提出了一种基于小样本学习的语音识别方法。首先提出数据增强方法,通过结合先验领域知识,构建基于数据生成策略组的生成对抗网络来增强声学模型识别能力来进一步提升模型效果;然后通过重构声学模型部分结构和参数;最后通过迁移学习方法将通用语音库中的声学建模特征应用到机坪管制语音指令的识别中。实验结果表明,该方法将字错率减少至6.14%。该研究可应用于机场高级地面活动引导及控制系统中机坪管制语音指令的检测和识别,助力现代机场高质量运行。

    • 基于J2EE架构的民航信息基础架构云平台设计

      2023, 31(7):192-198.

      摘要 (368) HTML (0) PDF 1.89 M (251) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前民航信息基础数据较多,使用存储信息容器数量不足的平台存储信息时,出现基础数据交互效果不佳的问题。为此,提出基于J2EE架构的民航信息基础架构云平台设计。采用磁盘阵列的方式进行数据存储,利用云终端通过虚拟桌面服务实现虚拟页面展示;构建民航信息基础架构云服务平台,根据民航信息基础云服务数据通信流程,设计多种功能模块,使用虚拟映射算法,模拟各个模块间的协同性,满足实时通信需求。测试结果表明,该平台最大吞吐量为4.4Gbit/s,最小吞吐量为2.6Gbit/s,与理想值一致。

    • 一种改进残差深度网络的多目标分类技术

      2023, 31(7):199-206.

      摘要 (451) HTML (0) PDF 2.76 M (261) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于受场景、视角、光照、尺度变化以及局部变形等因素的影响,对重叠目标、拥挤目标、小目标的识别精度较低,提出了一种改进多支路的残差深度卷积神经网络来提高多目标识别的准确度。首先,在第一个卷积残差块layer1后保留恒等映射的同时,增加一个1×1的短接分支尽可能多的保留原始特征;再平行嵌入一个修改激活函数RELU6的空间_通道注意力机制模块(CBAM);最后这三个特征图进行融合。融合后的特征层着重关注空间和通道中比较显著的信息,从而增强特征图的特征表达能力,以至于卷积神经网络(CNN)获得更多的判别特征,从而大大提高物体识别精度。在FashionMNIST和Cifar10两个数据集的对比性实验显示改进的resnet50算法是准确性-速度较为折中的目标识别模型。

    • 基于有限元的方向舵分配机构延寿技术研究

      2023, 31(7):207-213.

      摘要 (340) HTML (0) PDF 1.73 M (191) 评论 (0) 收藏

      摘要:某型方向舵分配机构延寿研究是飞机延寿研究的重要组成部分,方向舵分配机构延寿研究过程重点对壳体进行疲劳寿命估算。针对目前常用延寿方法的不足,提出了一种延寿综合决策方法,在分析产品延寿可行性、确定延寿目标和壳体为薄弱环节后,应用有限元分析及细节疲劳额定值(DFR)对壳体开展疲劳寿命估算。首先,通过有限元仿真,分析到寿方向舵分配机构壳体在额定工况下各主要功能管道的最大应力值,确定壳体是否满足静强度设计要求;其次,应用细节疲劳额定值(DFR)方法,对壳体疲劳寿命进行37.5万次(延寿目标值对应耐久试验循环次数)耐久试验循环校核;最后对壳体开展实验验证。实验结果表明,壳体未出现裂纹和其它机械损伤等现象,满足飞机的延寿使用需求,与仿真计算结果一致,验证了采用的延寿综合决策方法的正确性。

    • 国产平台下可靠文件传输软件的设计及实现

      2023, 31(7):214-221.

      摘要 (304) HTML (0) PDF 1.78 M (259) 评论 (0) 收藏

      摘要:在国产自主可控平台加速推广的当下,为实现文件在测控数据传输网不同软硬件平台之间的可靠、快速传输,本文根据相关技术规范,基于文件交换协议(File Exchange Protocol,简称FXP协议),设计并实现功能完备、运行稳定的可靠文件传输软件。软件具备模块化、可移植、基于TCP协议满足用户可靠性需求、基于UDP协议满足用户传输效率需求、兼容不同软硬件平台等的功能特点,并具备满足安全编程需求的软件特性,立足核心代码设计、验证,对软件功能和稳定运行两个方面做了进一步的改良和提升,以满足跨不同软硬件平台稳定运行、恶劣网络环境中可靠传输、畅通网络环境中尽力快速传输的新要求。

    • 基于鱼群算法的智能机器人全覆盖路径规划

      2023, 31(7):222-227.

      摘要 (505) HTML (0) PDF 2.23 M (305) 评论 (0) 收藏

      摘要:为保证机器人的行驶轨迹可以全方位地的覆盖地图的全部坐标点,并降低路径重复率,基于鱼群算法设计智能机器人全覆盖路径规划方法。建立智能机器人死区脱困模型,计算栅格地图模型中的目标活性值,获取整体栅格数量,描述地图中栅格状态,得到脱困时的行驶角度差。基于鱼群算法设计全路径覆盖判定方法,描述不同目标鱼个体之间的距离,在三重移动目标坐标系下,获取元素坐标向量,建立每个目标点的求解代价和,计算下一个目标点行驶的最小距离。设计机器人全覆盖路径规划算法,判断当前位置是否为死区,获取路径规划的全局最优解,实现智能机器人的全覆盖路径规划。利用Matlab仿真软件完成智能机器人全覆盖路径规划实验。结果表明,在简单环境下,该路径规划方法覆盖率为100%,重复率为5.23%,路径长度为15.36m;在复杂环境下,该路径规划方法的覆盖率为100%,重复率则为10.24%,路径长度为20.34m。由此证明,该方法具有较好地规划效果较好。

    • 精密摆组件装配设备自标定方法

      2023, 31(7):228-233.

      摘要 (296) HTML (0) PDF 2.17 M (207) 评论 (0) 收藏

      摘要:精密装配设备中各运动滑台存在安装误差,影响装配精度;目前,多采用装配设备内部集成的显微视觉系统,借助特制标定板进行线性标定;但该方法中的误差参数顺序标定,解算具有关联性,无法避免误差传递与累积的问题,且精密装配设备空间有限,标定板一般较难安装;为此,基于精密摆组件装配设备,提出一种通用自标定方法,该方法不借助标定板,仅需要在装配作业空间中由视觉系统跟踪设备自身固定特征的若干任意点位,再结合粒子群优化(Particle Swarm Optimization, PSO)完成误差参数的统一求解,最后根据推导的误差补偿模型实现误差补偿;实验证明,该方法与线性标定相比精度及稳定性均明显提高,标定精度在5 μm以内,为精密装配设备提供了简单有效的标定方案。

    • 基于超高速线程并行处理技术的民机试飞数据预处理系统设计

      2023, 31(7):234-244.

      摘要 (368) HTML (0) PDF 6.36 M (280) 评论 (0) 收藏

      摘要:试飞数据作为民机试飞过程中最重要的产物,是表明符合性、验证设计合理性的依据。传统模式下,需要在航后卸载机载记录器中的原始数据,通过4-5小时的预处理才能完成试飞数据的工程量转换,耗时耗力,严重影响试飞效率;立足于实际试飞场景,提出了在机载环境下实时进行试飞数据预处理的理念,采用超高速线程并行处理技术,集成了IoTDB时序数据库,设计研制了机载数据在线完全预处理系统;经实验测试,系统实现了国产某大型客机200 Mbps试飞数据流的实时接收、预处理和数据库存储,将以往的预处理周期压缩至20分钟,支持了高强度、大密度试飞要求。

    • PHM仿真试验系统设计与应用

      2023, 31(7):245-250.

      摘要 (420) HTML (0) PDF 2.14 M (251) 评论 (0) 收藏

      摘要:PHM系统是保障机载设备稳定安全运行的重要工具。通过构建PHM仿真试验系统,可以对系统架构、总线接口、数据处理、分区存储等系统功能进行仿真验证,以便尽早发现PHM系统设计初期存在的各种问题,及时对方案进行改进和优化,降低系统研制的风险。对PHM仿真试验系统的设计进行了研究,提出了一种PHM仿真试验系统设计与应用方法,从总体层次、软硬件设计等方面介绍仿真试验系统的组成和功能设计。搭建飞机级及各区域级的仿真设备,构建基于总线通讯的交联仿真网,支持数据、模型、流程等功能的仿真,并在最后给出了仿真试验的主要流程。实际应用表明,本方法能够较好地支撑仿真验证试验,从而缩短试验周期,提高研制效率,为系统设计工作提供支撑从PHM系统功能验证的角度为PHM系统研制提供支撑。

    • 基于多任务学习的输电线路小金具缺失推理加速算法

      2023, 31(7):251-257.

      摘要 (447) HTML (0) PDF 1.51 M (227) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对输电线路小金具缺失的检测问题,对小金具缺失算法的推理加速进行了研究,采用了多任务学习的方法,将小金具缺失检测任务使用一个Swin Transformer [26]主干网络连接和多个MLP任务头的方式进行多任务学习和多任务推理,并进行了单任务学习和多任务学习的精度和性能对比实验,最后还验证了在多任务学习中无缝增加扩展任务,实验结果表明多任务学习的输电线路小金具缺失推理在比单任务学习的推理速度提升了2倍以上,在推理显存占用上降低了22%以上。通过扩展任务实验结果验证了扩展任务的有效性,提高了任务配置的灵活性。

    • 基于符号补偿的RISC-V处理器乘法器优化

      2023, 31(7):258-264.

      摘要 (397) HTML (0) PDF 2.52 M (207) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高性能RISC-V处理器乘法运算延迟过长的问题,改进了基本乘法器中的基4-Booth编码以及Wallace树型结构,提出了基于符号补偿的基4-Booth编码以及交替使用3-2压缩器和4-2压缩器的Wallace树型结构。基于符号补偿的基4-Booth编码减少了部分积的数量,降低了符号位进位翻转带来的功耗。改进的Wallace树型结构减少了部分积累加所花费的时钟周期,缩短了乘法器的关键路径,降低了乘法指令的执行延迟。利用VCS仿真验证了改进的乘法器功能正确性,通过板级测试评估了其性能。结果表明,本文的乘法器功能正确,相较于PicoRV32,执行整型乘法指令所花费的时钟周期缩短了88.2%。Dhrystone分数提高了71.7%,功耗降低了4.9%。

    • 基于全局最优的信息启发式Rollout测试序列生成算法

      2023, 31(7):265-270.

      摘要 (384) HTML (0) PDF 1.75 M (197) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现电子设备或电气系统快速故障诊断,在故障诊断过程中需生成测试序列,一般通过分析测试点对故障的检测与隔离的次序能够得出产品测试序列生成排故引导树。然而针对不同故障模式的故障率不同,不同测试点的测试权重、测试费用、测试时间不同,从不同测试点出发形成的排故引导树也不同。提出了一种基于A0*信息启发式Rollout策略的测试序列生成算法,其作为一种近优的结算方法既考虑可靠性,也考虑测试费用最小,既减轻庞大的计算量,又获得了比次优启发式算法更好的诊断结果。

    • 基于字符分割和LeNet-5网络的字符验证码识别

      2023, 31(7):271-277.

      摘要 (491) HTML (0) PDF 1.81 M (284) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决传统验证码识别方法效率低,精度差的问题,设计了一种先分割后识别的验证码处理方案。该方案在预处理阶段用中值滤波去噪,再利用霍夫变换对图像字符进行矫正;在字符分割阶段,利用垂直投影算法确定验证码字符块个数,以及字符坐标点,再用颜色填充算法对验证码进行初步分割,根据分割后的字符块数量对粘连字符进行二次分割;在识别阶段,我们对LeNet-5网络进行了改进,修改了输入层,并用全连接层替换了LeNet-5网络中的C5层,以此来对验证码字符进行识别;实验表明,对于非粘连验证码和粘连验证码,单张图片分割时间为0.14和0.15ms,分割准确率为98.75%和97.25%,识别准确率为99.99%和97.7%;结果表明,该算法对验证码分割和识别都有着很好的效果。

    • 融合YOLO v3与改进ReXNet的手势识别方法研究

      2023, 31(7):278-283.

      摘要 (705) HTML (0) PDF 1.42 M (231) 评论 (0) 收藏

      摘要:工程应用中的手势识别需要较高的实时性和准确性,而现场环境通常无法提供足够的计算能力,采用轻量化神经网络在解决了上述问题的同时,还能达到与深度神经网络相当的识别效果。为此,提出一种基于改进轻量化神经网络的手势识别方法。该方法改进用于手部关键点检测的ReXNet网络结构,以改善骨骼点的局部关注;同时将关键点检测损失函数MSE替换为Huber loss,以提升离群点的抗干扰性。实验环境搭建基于普通单目镜头捕获图像后,经YOLO v3手部识别模型和改进的ReXNet关键点检测模型,并根据约束手部骨骼关键点的向量角而定义的不同手势,最后达到实时检测的效果。改进模型在RWTH公开数据集上的测试结果表明,改进后的手势识别方法的检测准确度较改进前整体提升2.62%,达到了96.18%,且收敛速度更快。

    • >试验与评价技术
    • 轨道电子地图基础数据建模与验证

      2023, 31(7):284-289.

      摘要 (283) HTML (0) PDF 834.52 K (281) 评论 (0) 收藏

      摘要:轨道电子地图数据是实现列车卫星定位的基础数据,确保其正确性是实现列车精确定位的前提。前期设计的电子地图基础数据是生成电子地图文件的基础,因此确保基础数据的正确性至关重要。针对基础数据内容多、变更频繁的现状和基于文本语言描述规则存在二义性等问题,本文提出一种电子地图基础数据建模与验证方法。深度挖掘基础数据间的约束关系,结合相关规范和领域专业知识,提取基础数据验证规则,利用Prolog对各类数据规则搭建其验证模型。最后以实际线路数据为例,证明该验证方法的高效性和准确性。

    • 基于中心化Jaccard匹配的SD卡光学字符验证

      2023, 31(7):290-297.

      摘要 (310) HTML (0) PDF 2.75 M (181) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决安全数码卡(SD卡,secure digital card)表面字符人工验证效率差、准确率低的问题,提出了一种基于中心化Jaccard匹配的SD卡光学字符验证方法,能够实现SD卡表面字符的精密检测与自动验证。首先,提出了一种基于HSV三通道直方图分析的快速验证方法,实现特征显著SD卡图像的准确验证;其次,针对SD卡字符验证精度受光照变化和微小旋转影响的问题,提取V通道图像和变化角度特征,提高HOG特征对光照和旋转变化的抵抗能力;最后,针对相似SD卡字符的验证问题,提出了一种中心化广义Jaccard系数,增强了相似度指标的辨别力,实现了特征相似图像的精密检测。以实际场景采集的数据对所提方法进行验证分析,试验结果表明,该算法准确率达到99.15%,具有很好的实用性和鲁棒性。

    • >智能仪器与传感技术
    • 基于深度学习的智能无人果蔬售卖系统

      2023, 31(7):298-304.

      摘要 (596) HTML (0) PDF 2.43 M (316) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着科技的不断进步,无人零售成为了未来社会的发展趋势。然而传统的无人售货超市存在成本高昂和水果蔬菜等生鲜产品售卖方式单一,效率低下,需要大量劳动力等缺陷。为了解决次问题,本文提出一种基于深度学习的智能无人果蔬售卖系统。该系统能够识别未打电子标签的果蔬生鲜,基于改进的目标检测算法精准识别果蔬的类别和位置,进而进行称重并计算商品的价格。通过实验验证,该系统具有综合化、智能化和专业化的优点,在自制果蔬数据集上,算法平均精度(mAP)提升了7.37%,实验证明本系统对果蔬的目标检测具有较强的鲁棒性。

    • 固态降水传感器现场核查装置技术研究

      2023, 31(7):305-312.

      摘要 (454) HTML (0) PDF 2.41 M (232) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对气象观测台站固态降水传感器现场核查及测试的实际需求,研制了现场核查装置,结合砝码法实现了固态降水传感器的现场核查和测试;现场核查装置由基于ZigBee无线网络的数据获取装置和加重装置构成,数据获取装置具备环境气压、温度、相对湿度的实时检测能力,具备RS232、RS485及通断信号方式3种固态降水传感器接口的数据读取能力;加重装置由三角支架、OPD降水模拟器及砝码托盘组成,其中降水模拟器采用阻挡原有OPD降水发生探测器红外光束,人为给定指定频率脉冲信号的方法实现了降水的模拟,能够兼容多种型号的固态降水传感器;经实验测试,固态降水传感器能够准确识别加入其中的砝码重量,数据获取装置的3种接口数据读取准确度均达到100%;降水量测量值与理论值相关系数为0.9999;表明现场核查装置能够应用于固态降水传感器现场核查及测试业务。

    • 基于非线性拟合的自动气象站风向传感器校准控制研究

      2023, 31(7):313-319.

      摘要 (491) HTML (0) PDF 1.55 M (268) 评论 (0) 收藏

      摘要:风向传感器是自动气象站的重要组成元件,由于其运行数据存在的噪声与缺失问题导致测量误差增加,因此设计基于非线性拟合的自动气象站风向传感器校准控制方法。分析自动气象站风向传感器的组成结构和工作原理,构建自动气象站等效模型。采用循环采集的方式获取风向传感器的实时运行数据,通过滤波、缺失补偿等步骤完成数据预处理。以数据预处理结合为基础,利用非线性拟合技术计算风向传感器误差,通过装设风向传感器校准控制器,完成风向传感器校准控制。实验结果表明,所设计方法与传统校准控制方法相比传感器的测量误差降低了0.759°,误差变化率有所下降,即证明了该方法的自动气象站风向传感器校准控制效果好。

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