电子与信息器件

  • 基于气象信息的5G远程干扰分析与抑制方案

    王玉震;周婷;徐碧莲;

    针对大气波导造成的5G远程干扰特点及其气象条件,文中提出一种基于折射率估计和抛物方程模型的远程干扰建模方法。该方法根据气象数据计算折射率剖面;输入基站天线下倾角、频率等参数,基于抛物方程模型推导适配不同波导类型的路径损耗模型,从而实现精准地刻画特定气象条件下的远程干扰传播分布。使用文中方法对江苏全省基站干扰强度的实测数据进行对比验证,并首次完成上百公里级远程干扰验证。进一步提出了频域和空间域的干扰抑制方案。结果表明,基于波束调整的空间域方案可以显著降低远程干扰,相比现有网内干扰识别与抑制方法,文中方法能够更准确地刻画远程干扰传播规律,并且可以实现超远距干扰的精准定位和有效抑制。

    2022年04期 v.45;No.603 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1580K]
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  • 面向ARM Cortex-M系列MCU的RT-Thread驻留方法

    许明宇;王宜怀;汪恒;

    为了提高实时操作系统下应用程序的简捷性和可移植性并缩短编译时间,文中以RT-Thread为例,研究实时操作系统在通用嵌入式计算机架构下的驻留问题,提出BIOS与User程序的功能分离机制以及FLASH、RAM空间划分原则,并设计一种RT-Thread系统服务接口的映射方法,以ARM Cortex-M系列的STM32L431微控制器为蓝本,实现RT-Thread的驻留与User程序的编译。实验结果表明,将RT-Thread驻留于BIOS中的方法有效地实现了实时操作系统与User程序的物理隔离,缩短了微控制器应用开发的编译时间,降低了编程难度,可为RT-Thread的应用开发提供一种高效途径。

    2022年04期 v.45;No.603 7-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1531K]
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  • 捷变射电天文观测终端及其定标算法的研究

    龚友梅;何乐生;董亮;李明悦;

    传统的射电天文观测是一项繁琐且耗时的工作,需要在换源或定标时频繁地更换本振、滤波器等模块,但是大型望远镜的观测时间非常宝贵,因此提高射电望远镜的观测效率具有重要的意义。文中提出的捷变收发方案是软件无线电领域的一种新型设计方案,通过程控可以实现本振、滤波器等参数的快速切换,还可以实现快捷灵活的射电天文观测。在FPGA中实现数字信号处理,并对信号进行FFT处理和频域叠加,其模拟前端电路可以在程控下实现滤波器带宽的改变,达到在6 GHz带宽内对0.2~56 MHz带宽任意选取,从而在较小的采样频率下实现更高的时间分辨率和频谱分辨率。经过实验验证,文中平台在云南天文台40 m射电望远镜上能够取得良好的效果,并将射电天文定标的效率提高4~6倍。

    2022年04期 v.45;No.603 13-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1677K]
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  • 高温旋转环境下的电子设备热设计

    谭雯;沈三民;杨峰;

    针对航空发动机轴上的测试电子设备在发动机舱内高温环境下的散热需求,文中设计一种外部隔热和内部吸热相结合的热控制结构来满足电子设备的正常工作需求,确保电子设备在250℃的高温环境中能持续工作60 min,且电子器件的表面温度不超过规定使用的最高温度。相比其他的散热结构,外部隔热结合内部相变的防护结构具有不依赖于环境温度、成本低、结构简单、可随设备一同旋转的优点。采用热仿真软件ANSYS对隔热结构和相变结构建立模型、设定边界条件、添加材料热物理性能参数,然后进行数值模拟。软件仿真结果表明,文中所设计的热防护结构可以满足电子设备工作温度的需要。

    2022年04期 v.45;No.603 19-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1443K]
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  • 融合雷达回波时空特征的下击暴流智能识别方法

    王兴;吕晶晶;周可;詹少伟;

    当前利用雷达等气象资料对下击暴流进行识别预警的准确性很低,因此文中提出一种以深度神经网络为基础的下击暴流智能识别方法。该方法以雷达回波时序图像和雷达径向速度场时序图像作为输入,将两种图像的时空四维特征融合到深度神经网络中,通过深度学习寻求"雷达回波图像和径向速度场图像"与"是否发生下击暴流"之间的函数映射关系。运用数据增强和损失函数优化技术,改善因样本数据不均衡所导致的识别结果偏向于样本中大概率事件的问题。再结合K折交叉验证,避免模型训练过程陷入局部极值。实验结果表明,文中方法对下击暴流识别的成功率达到95%,可实现对其识别预警的自动化,增强预报的时效性,同时该方法也适用于小尺度天气系统中对因下沉气流辐散所形成的大风的识别。

    2022年04期 v.45;No.603 23-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1563K]
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  • 基于麦克纳姆轮和Arduino的避障小车设计

    张晓;张楠楠;

    为降低因驾驶员疲劳驾驶、醉酒驾驶等导致的安全事故的发生率,自动避障成为目前研究的热点,由麦克纳姆轮构成的全向移动结构可使避障小车的灵活性得到质的提升,麦克纳姆轮或将成为避障小车的标准配置。文中设计基于麦克纳姆轮和Arduino的具有全向移动功能的自动避障智能小车。该系统选用麦克纳姆轮和驱动板控制直流减速电机实现小车全方向移动,具体由车头前方的超声波测距模块和小车四周的4个红外测距模块完成信息采集;再将实时采集的数据经过Arduino开发板处理后,判断出相应的障碍物形状,最终执行相应的避障路线。另外,用Android手机上的APP对小车进行无线实时控制,从而实现小车的基本运动与避障功能。避障测试结果表明,小车避障成功率达88.9%,各种形状的障碍物都能按照指定程序运行。说明文中避障小车的设计达到了预期的要求,可为智慧交通提供一种可行的解决方案。

    2022年04期 v.45;No.603 30-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1466K]
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  • 一种SDRAM控制器的设计电路

    黄海生;党成;李鑫;叶小艳;

    针对以太网映射器芯片中以太网链路和HDLC链路之间存在不同速率数据链路通信的相互转换问题,文中提出一种SDRAM控制器的设计方案并采用Verilog HDL来实现。在该设计电路中,仲裁器处理以太网链路和HDLC链路与SDRAM之间的数据传送请求,以太网模块将接收到的数据写入IN_FIFO缓冲区,仲裁器负责将IN_FIFO中的数据导入SDRAM。在约定信息速率(CIR)控制器的作用下,仲裁器将SDRAM中的数据写入OUT_FIFO缓冲区,HDLC模块将OUT_FIFO中的数据读出。采用双缓存模块的设计对写入与读出的数据进行缓存,既可减少资源消耗又能够提高SDRAM的读写速率;同时增设CIR控制器来控制从SDRAM中读出的以太网数据是否采用规定的速率。结果表明,文中设计的电路输入数据与输出数据完全一致,能够很好地解决不同数据链路在进行数据交互时的吞吐量差异问题。

    2022年04期 v.45;No.603 35-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1369K]
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  • 强冲击试验装置测试弹存储器的回读系统设计

    孟凡轶;张会新;刘畅;

    随着传感器和采集存储器在各种导弹装置中的广泛应用,为满足某强冲击试验装置在飞行中的数据及弹体膛内运动参数在测量中高速准确存储数据和回读数据的需要,文中设计一种针对强冲击试验装置测试弹存储器的回读系统。该系统分为硬件设计与软件设计,硬件部分采用锂电池供电,以FPGA为控制核心,USB控制芯片选用FT232H,FLASH存储芯片选用K9WBG08U1M;软件部分设置有FT232通信协议,并将FT232H配置为异步FIFO接口,提升传输速率,且FPGA内部FIFO为数据缓存负责缓存回读数据。经过试验验证和实际工程运用,完成系统设计,回读系统满足小型化便携式设计原则,结果实现了回读系统与上位机之间的数据通信,最终能够达到8 MB/s的速度并能准确完成数据传输、存储和回读工作,还能有效分析存储记录,具备一定的工程实用价值。

    2022年04期 v.45;No.603 39-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1692K]
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  • 高灵敏度的线阵CCD驱动电路设计

    汪文静;陈智;周云鹤;张晨;刘海洋;

    由于一般单片机的驱动频率不足,难以带动CCD传感器工作,因此需对CCD传感器的驱动脉冲进行正确设计。文中提出一种线性CCD驱动电路的设计方法。该设计采用具有增强型内核的STM32单片机产生CCD的驱动脉冲,同时使用相关电路模块来完成对CCD的驱动,并利用内置的高速A/D转换功能完成数据采集和数据处理工作,从而完成驱动模块软硬件的设计。文中对CCD的结构及其工作原理,以及CCD的驱动脉冲进行介绍,并对系统的总体设计进行说明,最后进行实验测试与验证。结果表明,文中设计的驱动模块可以正常工作并充分发挥CCD的性能,且能够灵活地调节时序,具有一定的实用价值。

    2022年04期 v.45;No.603 45-49页 [查看摘要][在线阅读][下载 1606K]
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  • 基于MEMS传感器的运动辅助训练系统

    赵文楠;王明磊;

    针对传统运动辅助训练系统存在的运动辅助训练方法匮乏、教练的指导效率低的问题,文中提出一种基于MEMS传感器的运动辅助训练系统。利用MEMS传感器的工作原理,通过运动辅助训练系统逻辑框架设计和运动辅助训练传感器设计完成系统的硬件设计。同时,通过提取运动轨迹特征并结合卡尔曼滤波方法,对运动员手臂运动姿态角进行计算,对运动员姿态估计算法进行设计,最终完成系统的软件设计,从而实现运动辅助训练系统的设计。实验测试结果表明,基于MEMS传感器的运动辅助训练系统不仅可以增加运动辅助训练方法的数量,还可以提高教练的指导效率,从而大大提高运动辅助训练系统的性能。文中设计系统对运动捕捉技术的推广和其在辅助训练领域的应用具有重要意义。

    2022年04期 v.45;No.603 50-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1545K]
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  • 分区域的树型多链的无线传感器网络路由算法

    方旺盛;彭美平;胡中栋;

    针对PEGASIS算法形成的链路太长、维护成本太高,COSEN算法形成的链路存在交叉链、数据逆传递等缺陷,文中提出分区域的树型多链的无线传感器网络路由算法。该算法首先根据数据的相关性将全网区域分成若干个长条状的区域,在每个区域中节点根据它们之间的距离和角度连接成一条链,若有交叉链,删除交叉链中较长的那条链。成链过程中会产生孤立节点,若是分区域内的孤立节点,则根据它们之间的距离和角度及支链中的节点数连接到链中;若是区域外的节点,寻找已经成链的最近节点连接到链中,形成分区域的树型多链结构。最后各分链的链头以单跳和多跳相结合的方式与sink节点通信。仿真结果表明,文中算法可有效避免长链的形成,能够节省全网节点能耗,减小数据传输时延,延长无线传感器网络的生命周期。

    2022年04期 v.45;No.603 55-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1657K]
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  • 基于嵌入式LoRa集成网关的温室测控系统的设计与实现

    张晨光;黄兆波;范世达;刘轶男;

    为有效探究作物的品质与其生长环境的关系,并对温室内的作物生长环境进行精准监测与管理,文中设计了一种基于物联网、嵌入式技术、LoRa技术、可视化技术的温室环境测控系统。该系统采用LoRa低功耗物联网技术配合Raspberry Pi微处理器、RAK2245网关、RAK5205节点、PLC等,来实现对温室作物生长环境的测控。使用Python与C#编写系统与管理平台程序,采用多传感器融合算法对环境数据进行处理,实现对环境信息监测的可视化。针对温室的工作环境,综合考虑了文中系统的成本、可靠性、扩展性等。结果表明,文中设计系统的节点线程数维持在1 500以下,通信距离在600 m以内时,节点请求失败率为3.41%,数据的传输误差为8.3%。说明文中系统可以准确并稳定地获取温室内环境的数据,并在平台端或手机APP上对温室设备进行精准操控,为研究作物生长模型提供了方便。

    2022年04期 v.45;No.603 61-67页 [查看摘要][在线阅读][下载 1753K]
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计算机科学与应用

  • 基于大数据环境下的人才培养模式分析系统设计

    王硕;周敬巍;卢聪颖;石欣;

    针对新时期人才培养目标,文中基于大数据应用技术,对网络招聘信息进行分析,实现人才培养模式中的核心建构,以此实现对人才教学课程的优化设计。基于大数据技术以及行业人才需求状况、专业能力-课程结构数据分析结果,完成相应的人才培养模式分析系统设计。基于LDA模型的应用完成数据应用技术专业课程框架设计,实现对职位海量数据的分类处理,进而实现对不同职位的划分。在此基础上实现对不同岗位需求和实际职位能力的综合性认识,进而明确不同岗位上所需人才能力的要求。在文中系统的应用下,可以实现对各职位人才知识结构要求差异及人才能力需求的分析,以及对人才培养课程体系的优化改进。文中设计可为大数据环境下人才培养起到重要的指导作用。

    2022年04期 v.45;No.603 68-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1487K]
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  • 用户体验导向下的APP个性化界面设计研究

    彭华明;陶玉棠;

    文中以用户体验为出发点,研究用户体验导向下的APP个性化界面设计,以提升界面的用户体验。APP个性化界面设计中界面定位阶段用于确定界面设计的整体方向;用户研究阶段是以确定界面定位为前提,构建用户角色模型,获取用户需求;需求分析阶段是利用基于Kano模型的客户需求分析法筛选用户需求;信息架构与任务流程阶段是按照筛选后的用户需求设计界面整体组织结构,描绘用户任务执行流程;界面线框图设计阶段是以信息架构与任务流程阶段为基础,构建线框界面;界面视觉设计阶段是丰富线框界面,制作高清真实的界面原型;界面原型测试评估阶段用于测试评估高清、真实的界面原型;开发和运营阶段是完成测试后进入开发流程。实验结果表明,文中方法设计的APP个性化界面能够提升界面的用户体验,具有较好的应用效果。

    2022年04期 v.45;No.603 73-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 1568K]
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  • 基于数字技术的三维动画图像纹理实时渲染系统设计

    王威;

    传统的三维动画图像纹理渲染系统过程较为复杂,渲染效率不高。为了解决以上问题,文中设计一种基于数字技术的三维动画图像纹理实时渲染系统。该系统通过三维激光扫描仪和高清数码摄像机采集基础图像,选取光端机作为系统的传输设备,以LPC2103处理器为基础进行核心运算;将业务逻辑程序分为三维建模和纹理渲染两个子程序,搭建三维模型提取图像纹理,并以数字技术作为支撑实现二者的融合贴图,从而进行纹理渲染精处理。最后通过设计仿真实验对文中方法进行验证。结果表明,文中设计的系统纹理渲染效果逼真且渲染速度较快,基本达到设计的目标。

    2022年04期 v.45;No.603 78-82页 [查看摘要][在线阅读][下载 1486K]
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  • 一种基于差分隐私的个性化服务推荐算法

    李晓会;陈潮阳;张兴;伊华伟;

    推荐系统存在用户隐私安全性低、推荐服务质量差的问题。为此,文中提出一种基于差分隐私的个性化服务推荐算法DPk-median。该算法针对推荐系统服务器中生成的推荐列表,首先利用k-median聚类算法将推荐数据中具有相同属性的数据进行聚类;然后根据不同簇的风险级别,添加相应的拉普拉斯噪声机制,同一簇中的隐私预算参数是相同的,在保证隐私的前提下,可合理控制噪声的加入并提高噪声的利用率,保证推荐的质量损失减小,同时增加算法的执行效率。相关实验结果表明,与以往的基于差分隐私的个性化服务推荐系统相比,文中所提出的算法在保证系统安全性的同时,提高了服务推荐的质量和算法的执行效率。

    2022年04期 v.45;No.603 83-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 1409K]
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能源技术

  • 基于有限元算法优化EEMD的直流信号纹波分解方法

    彭巨;刘良江;

    为解决直流电能计量时不能对直流中纹波信号进行准确计量的问题,文中提出利用有限元算法优化集合经验模态分解(EEMD-FEM)的方法对直流中的纹波信号进行分解。利用有限元法对直流电压信号进行预处理,根据信号变化量进行有限元划分并求积分均值点,以保存信号特征并降低极值点个数,提升EEMD算法分解的收敛速度和准确度。为提取直流电压信号,搭建直流电能算法验证平台对直流电压信号进行仿真,得出相比于EEMD的分解方法,EEMD-FEM算法分解出的直流分量变化量保持在0.01%,分解出的直流信号稳定;IMF分量的电压幅值总体维持在0.01~0.001 V。结果表明,有限元算法优化的EEMD算法对直流信号的分解效果更好,在分解有用IMF分量、分离直流分量以及减少IMF分量个数上更优,能够达到理想的分解效果。

    2022年04期 v.45;No.603 89-93页 [查看摘要][在线阅读][下载 1676K]
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  • 同步整流BUCK型DC-DC稳压开关电源设计

    洪怡雯;陈伯文;戴东峰;吴金炳;

    为了提高DC-DC电源系统的性能,解决传统的线性直流稳压电源系统功率转换效率低、调压功率损耗大、输出响应速度慢等问题,文中采用同步整流技术和跨导的TypeⅢ型补偿网络设计,建立同步整流BUCK型DC-DC稳压开关电源线路。以UP1540电源控制器和NMOS同步整流场效应管(NTMFS4C10)为主要元器件,利用PWM斩波来控制同步整流场效应管导通、截止,通过电感和电容进行电路能量交换和滤波,再通过TypeⅢ环路补偿型来实现电路的安全性和输出电压的稳定性。实验结果表明,同步整流BUCK型DC-DC稳压开关电源具有良好的功率转换效率、更小的调压功率损耗和更快的输出响应速度,达到了预期设计目标。说明采用同步整流技术和跨导的TypeⅢ型补偿网络设计来优化BUCK型DC-DC稳压开关电源,可提高电路的功率转换效率和稳定性。

    2022年04期 v.45;No.603 94-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1606K]
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  • 低压配电台区阻抗测量与线损智能诊断系统

    徐文涛;王祥;武占侠;易运晖;陆欣;李婷;

    针对现有的低压配电网络线损诊断技术主要利用用电数据,在检测精度和检测范围方面存在局限性的问题,文中基于对配电网络的复阻抗等电路网络参数的测量,提出一种面向低压配电网络线损智能诊断系统,并对系统架构、硬件电路和基于支持向量机集成诊断算法进行设计和实现。实验仿真结果表明,文中所提出的智能诊断系统可以增强线损分析的准确性,能够有效判别区域内的窃电线损和其他线损。文中所提方案是现有线损管理系统的有效补充,能够提高现有的低压配电台区的线损管理水平。

    2022年04期 v.45;No.603 101-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1511K]
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  • 基于多尺度融合选择卷积网络的电能质量扰动识别

    王凯;孙贤明;任成昊;胡玉耀;王文成;路尧;

    传统的电能质量扰动识别在提取分类时都是人工手动单一地选择特征,这种方法普遍存在精度低、成本高、泛化能力弱等缺陷。针对目前深度学习在故障识别分类处理中的应用,文中提出一种基于多尺度融合选择卷积网络实现端到端的电能质量扰动识别分类方法。文中通过仿真实现了单一扰动信号和复合扰动信号,将Multi-scale目标检测和轻量级模块SKNet算法思路相结合,利用不同卷积核构造多个尺度下不同的特征,将特征融合选择得到新的主要特征量,并用线性分类器进行快速的扰动识别。研究结果表明,与未改进的深度学习识别方法对比,文中方法在特征提取上具有更强的区分空间、更高的识别率和鲁棒性,整体识别率达到99%,可为电能质量扰动识别研究提供一种新的思路。

    2022年04期 v.45;No.603 107-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1601K]
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  • 一种宽输入范围的高精度双极带隙基准源

    刘伟;郭尚尚;黄东;商世广;

    为了满足基准源在高压芯片中的使用需求,文中设计了一种宽输入范围的高精度双极带隙基准源。利用威尔逊电流源和反馈型电流源设计了一种新型的电流源电路,采用衬底漏电流补偿和高温补偿技术进行温度补偿,实现了较低的温度系数。文中设计基于华虹0.35μm BCD工艺,在Cadence环境下进行仿真。结果表明,在温度为-55~150℃和电源电压在5~36 V范围内,实现了温度系数为10.87 ppm/℃的稳定电压输出,基准的线性调整率为10.9μV/V,低频时电源电压抑制比为96.97 dB,有效验证了所设计的基准电压源具有结构简单、精度高和稳定性好的特性,能够很好地应用于高压芯片的设计中。

    2022年04期 v.45;No.603 113-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 1549K]
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  • 大数据环境下电力网络数据安全入侵模型仿真

    林楠;吴林峰;方洪波;

    为提升电力网络数据安全入侵模型仿真方法的防御措施响应效率并减少资源消耗,文中进行大数据环境下电力网络数据安全入侵模型仿真研究。首先,依据风险最小原理,使用引入拉格朗日乘子的支持向量机对电力网络安全态势级别进行估计,得到确定的估计结果;然后,在安全入侵系统的支持下建立电力网络数据安全入侵模型,仿真关于攻击节点与网络节点的变化过程,计算电力网络内攻击与防御的成本。至此,大数据环境下电力网络数据安全入侵模型仿真方法设计完成。实验结果表明:文中设计的安全入侵模型仿真方法防御措施响应时间较短,最低为0.07 s;资源消耗少,资源消耗水平为15.26%,且防御性能较强,能够为提升电力网络数据安全提供一定的帮助。

    2022年04期 v.45;No.603 118-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1496K]
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航空航天航海技术

  • 基于改进蚁群算法的无人机航迹规划研究

    宋宇;顾海蛟;程超;

    针对传统蚁群算法在进行航迹规划时,易于早期陷入局部最优而导致不能找到全局最短路径的问题,文中借鉴象棋中"卒"的走法规则,提出一种新的状态参数方程分界值。将当前状态与下一状态点到目标点的欧氏距离与分界值进行对比,得到改进后的航迹。再利用几何知识将改进后的航迹进行无限放大、细化,在允许范围内,将存在一定角度的两段路径采用弧线代替得到再规划后的航迹,从而得到满足全局最短的规划航迹,以达到缩短航迹长度的目的。仿真结果表明,改进后的蚁群算法航迹长度缩短了12.7%,经过再规划后的蚁群算法航迹长度相较于全局缩短了16.1%。

    2022年04期 v.45;No.603 123-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 1522K]
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  • 基于分布式仿真的飞控系统功率消耗分析

    刘涛;樊智勇;

    对液压能驱动的飞控系统功率进行全飞行过程的仿真分析,可为液压能源管理方案以及液压能源系统的设计提供定量参考。为此,文中设计一种基于分布式仿真的飞控系统功率分析方法,首先结合典型飞机飞控系统舵面参数,利用AMEsim软件建立飞控系统7类典型舵面的功率仿真模型;然后在基于DDS软总线的分布式仿真平台上,通过典型飞机真实飞行状态参数激励整个飞控系统仿真模型,得到飞控系统在工况下全飞行过程的舵面作动器关键参数;再对7类飞控系统舵面的功率分别进行计算。通过分布式仿真平台实现了整个飞控系统7类舵面模型的协同仿真及全工况下的飞控系统综合功率分析。仿真实验结果表明:在不同飞行阶段,飞控系统功率消耗差异较大;飞控系统功率消耗呈现为脉冲式,起飞阶段平均功率消耗最高,巡航阶段飞控系统平均功率消耗最低。

    2022年04期 v.45;No.603 128-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 1736K]
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  • 舰艇新型电子方位仪系统的研制

    韩云东;蒋晓刚;蒋永馨;苑志江;兰国辉;

    为解决传统光学方位仪在舰艇摇摆情况下存在的稳定性差、被测目标难以对正、有效测量难以完成等问题,文中基于光电成像和数字处理技术,设计并开发了新型电子方位仪。设计方案分别从图像采集和方位解算两方面着手,利用视频数据和云台转角信号,结合罗经航向信息实现对观测目标的自动标定。系统整体主要由视频采集单元、设备控制单元、信息解算单元等组成。其中,观测单元由高清摄像机、云台组成,控制单元由云台控制模块和转角解算模块组成,信息解算单元由航向解算模块、视频显示模块、嵌入式系统、键盘输入模块、数字显示模块和电源模块组成。系统运行时,通过观测单元的云台转角确定目标舷角,利用控制单元实现云台转角的信号传输,基于解算单元和电罗经实时航向信息,依据航向、方位、舷角关系式实现对观测目标的实时方位解算。新型电子方位仪的设计开发可实现对观测目标快速准确的定位,对于提升舰艇快速反应能力具有重要意义。

    2022年04期 v.45;No.603 135-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1453K]
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前沿交叉科学

  • 基于MTCNN和Facenet的人脸识别系统设计

    李志华;张见雨;魏忠诚;

    由于传统人脸识别系统多采用手工进行特征设定,存在识别精度低、速度慢等缺点,因此文中设计一种基于MTCNN和Facenet的人脸识别系统。采用MTCNN模型进行人脸边框回归,通过三阶级联卷积神经网络对人脸图像进行从粗到细的提取;采用Facenet模型进行人脸特征向量提取,构建本地人脸特征库;通过比对待识别人脸特征向量与本地人脸特征库中向量间的欧氏距离,输出识别结果。为验证系统性能,从检测速度与检测精度两方面进行测试。实验结果表明,文中所设计的系统识别速度达25 f/s以上,当特征向量间的欧氏距离的阈值设定为0.60时,在数据集LFW上的识别率最高达到99.27%。该系统检测速度满足实时性的同时具有较高的检测精度。

    2022年04期 v.45;No.603 139-143页 [查看摘要][在线阅读][下载 1551K]
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  • 一种基于圆锥曲线的RSA密码体制改进方案

    刘海峰;汪丽华;梁星亮;周雪飞;

    利用D-H密钥交换体制的特点,文中提出一种基于圆锥曲线的RSA密码体制改进方案。该体制在已有研究的基础上进一步改进,主要有两方面创新之处:一方面是对于通信双发的会话密钥处理,采取的措施是通过D-H密钥交换体制来直接交换通信双方的会话密钥,这样不仅可以达到通信双方共享会话密钥的要求,同时也可以减少计算量来提高算法的效率;另一方面是在求解私钥的问题上,不是直接利用圆锥曲线上基点的阶作为模数,而是利用圆锥曲线上基点的阶和共享会话密钥的乘积来作为其模数,进而对明文进行加密,这样不仅可以将通信双方的会话密钥和圆锥曲线上基点的阶紧密结合起来,也能增加破译者破解密文的难度。基于文中的改进方案,即使破译者知道会话密钥也无法一步到位地得到求解私钥的模数。最后通过实例证明了改进方案的可行性,并通过算法分析了改进方案的性能。

    2022年04期 v.45;No.603 144-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1429K]
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  • 多视图对抗网络下的WiFi跨场景手势识别

    常俊;王炽;武浩;

    WiFi手势识别由于相对安全、无需穿戴、设备普及度高等特点,在人机交互中有着重要的应用前景。该技术主要是利用现有室内无线设备收集的信道状态信息(CSI)来进行识别,但大多数只针对单一场景,对于其他新场景,需要增加新场景中的数据进行额外的学习训练,否则识别率将会大幅下降。为此,文中提出一种多视图对抗网络下的WiFi跨场景手势识别方法。通过将多个设备收集到的信息转换为多个多普勒频移(DFS)功率分布图,再利用生成式对抗网络模型将这些信息按数据质量进行加权组合,并提取出与环境无关的特征来进行识别,以提高识别效果,实现跨场景识别。使用网络公开数据集对文中方法进行验证,并与现有方法进行对比。实验结果表明,文中方法可以实现跨场景识别,并优于其他跨场景识别方法。

    2022年04期 v.45;No.603 149-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1528K]
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  • 基于能量的人群异常行为检测算法研究

    李新;郝海江;陈帆;黄琳;

    群体异常的发生会危害社会公共安全,因此利用现有技术对人群进行实时监控和分析,对于维护社会秩序和公共安全具有重要意义。针对公共场所中人群异常行为的检测问题,文中提出一种基于人群运动能量变化的方法来检测人群中是否发生异常行为。该方法利用Farneback光流算法获得视频帧的前景运动图像,并计算视频帧的全局光流幅值。由于人群运动能量与光流幅值成正相关,因此可以通过计算全局光流幅值分析人群运动强度,计算人群瞬时能量,通过将相邻帧间的能量差值与特定阈值做比较来判断人群中是否发生异常事件。最后,在UMN数据集上对文中方法进行测试,得出三种场景下的AUC值分别为0.992,0.948和0.978。实验结果表明,文中所提出的算法能够有效地检测出人群的异常行为,可以满足实时性的要求,且具有良好的性能。

    2022年04期 v.45;No.603 155-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1474K]
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  • 基于深度卷积神经网络的辅助虚拟训练动作检测系统设计

    於鹏;张铭;李海兵;

    为了提高辅助虚拟训练动作检测系统的精度与有效性,文中提出一种基于深度卷积神经网络的辅助虚拟训练动作检测系统,该设计系统由逻辑层、技术层与应用层三部分组成。在系统硬件设计方面,设计虚拟显示模块、电源模块和检测数据采集模块,在提高系统稳定性的同时提高虚拟训练动作数据传输的精度。在系统软件设计部分,以深度卷积神经网络结构为基础,识别辅助虚拟训练动作,并采集辅助虚拟训练动作的图像,结合卷积层与全连接层对采集到的辅助虚拟训练动作图像进行处理,通过分类层输出辅助虚拟训练动作的识别结果。最后,根据训练动作的定位结果完成辅助虚拟训练动作的检测。实验结果表明,文中所设计的系统能够精准定位辅助虚拟训练动作,提高训练动作的检测精度,保障辅助训练的有效性。

    2022年04期 v.45;No.603 161-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 1548K]
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  • 多尺度特征融合网络的遥感图像林地检测

    宦海;朱蓉蓉;张浩;谢勇;

    针对现存方法对林地检测结果细节丢失严重、边缘不够精细的问题,文中提出一种基于多尺度特征融合的网络结构,使用Labelme手动对数据集进行标签,并通过翻转、加噪、颜色调整等操作增强图像。网络结构主要包括将低层空间信息和高层语义信息进行特征融合的密集跳跃连接,以及可以增大网络感受野并从多个角度对特征进行提取的空洞空间金字塔池化模块。文中利用编码器提取全局信息,通过解码器恢复图像空间分辨率,最后用分类器进行林地与非林地的分割。实验结果表明,文中算法与现有算法相比,图像检测能力有一定的提升,能较为准确地检测出林地区域。

    2022年04期 v.45;No.603 165-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 1631K]
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人工智能

  • 基于调和A*算法在移动机器人中的研究

    杨光永;戈一航;晏婷;于元滐;徐天奇;

    为了提高复杂环境下移动机器人路径的安全性,缩短搜索时间和路径长度,文中提出一种调和A*算法与七次样条插值曲线融合的路径规划方法。首先进行避障设计,在栅格地图下通过消除对角线与障碍物碰撞的路径提高A*算法的安全性;其次引入余弦方向因子改进启发式函数,通过约束搜索方向来减少搜索节点从而提高实时性;最后采用七次样条插值函数对路径进行平滑处理,形成一条连续的移动机器人行驶路径。经Matlab仿真验证,相较传统A*算法,文中算法有效地减少了27.05%的搜索节点,缩短了33.97%的搜索时间和3.63%的路径长度,提升了路径的搜寻效率,说明文中方法有效、可行。实验结果表明,改进的A*算法具有较快的收敛速度,能更快速地得到移动机器人最优路径,更符合实际的应用场景需求。

    2022年04期 v.45;No.603 171-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 1788K]
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  • 基于方位实时调整的变电站消防机器人灭火作业系统设计

    王小平;郑林;况松陵;余伟;尹伟;

    为减少机器人火源定位的误差以及过弯纠偏时间,文中设计一种基于方位实时调整的变电站消防机器人灭火作业系统。在硬件方面,设计机器人履带行走装置,优化目标检测的传感装置,获取火源实时图像、距离、方位等信息数据。在软件方面,首先构建机器人直行和转向的运动学模型,通过改变驱动轮驱动力调整运动速度和方向,优化火源定位算法,使消防炮对准火源从而实现灭火作业;然后选取存在保护半径的复杂场景,将机器人安装在半径范围内进行对比实验。结果表明:设计系统能够有效减少火源定位偏差,其定位火源的平均水平误差为0.12 m;过弯时的纠偏时间较短,平均过弯纠偏时间为0.5 s,能够使运动轨迹更加贴合设定巡迹,在变电站消防灭火方面具有一定的应用价值。

    2022年04期 v.45;No.603 177-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 1577K]
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  • 基于改进A*算法的农用无人机路径规划

    田茹;曹茂永;马凤英;纪鹏;

    为保证农用无人机作业时能更加精确、高效和节能地完成任务,文中提出一种基于改进A*算法的路径规划方法。根据农用无人机的固定参数以及工作区域的形状、面积等信息建立环境模型,以农用无人机作业角度和路径规划运行时间为优化目标,综合考虑农用无人机作业距离、多余覆盖率和遗漏率等因素,采用改进A*算法实现对农业无人机作业区域的全局最优规划。仿真实验结果表明,通过改进A*算法路径规划得出的结果,相较于未规划以及差分量子退火算法规划情况各参数指标均有改进。在设定的不含障碍物的工作区域,农用无人机初始路径搜索时间分别减少7.12 s和6.79 s,总飞行距离分别减少163.83 m和93.54 m,农药多余覆盖率分别减少3.75%和0.04%;在设定的包含障碍物的工作区域,农用无人机初始路径搜索时间分别减少8.52 s和8.14 s,总飞行距离分别减少203.19 m和132.90 m,农药多余覆盖率分别减少3.31%和0.53%。说明文中算法具有很好的实用性和可行性。

    2022年04期 v.45;No.603 182-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 1632K]
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