通信与信息工程

  • 一种多材料综合的装备多波段兼容隐身方法

    朱宏鹏;朱赛;安婷;

    现代战争中装备受到多波段、多手段综合探测威胁,隐身材料只能在特定频率下达到最优隐身效果,无法满足多波段兼容隐身需求。为提高装备多波段兼容隐身性能,在分析现有隐身材料性能的基础上,提出一种多材料综合应用的多波段兼容隐身方法,通过多种隐身材料的综合应用,提高装备多波段兼容隐身能力。建立了多种材料综合应用的兼容隐身模型,设计了基于遗传算法的兼容隐身模型求解流程,通过对模型的求解,获得了能够满足在不同频率探测下,装备多波段兼容隐身的隐身材料覆盖方案。通过装备多波段兼容隐身仿真实验,验证了所提出方法的有效性。该方法实现了装备对多探测波段的兼容隐身,为装备在多波段、多手段探测的战场环境下生存能力的提高提供了一种新方法。

    2023年01期 v.46;No.624 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 1401K]
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  • 一种适用于MIMO雷达的距离-角度耦合去除新方法

    王久友;刘传保;张二伟;

    在MIMO雷达中使用频分复用波形时,波束合成后会产生距离-角度耦合现象。为保证MIMO雷达测角、测距的正确性,需通过波形设计、信号处理等手段消除该耦合的影响。针对当前研究在该方面存在的不足,结合理论推导和仿真分析,提出一种去除距离-角度耦合的新方法。该方法通过先后发射顺序载频和逆序载频的两组正交波形,并对两组回波信号在时域进行复数相乘完成信号间的相位补偿,从而实现了数字波束合成后距离-角度耦合的消除。创新点在于推导出了频分复用MIMO雷达的模糊函数,给出了距离-角度耦合关系式,指出了距离-角度耦合的本质,并给出了一种有效的去除方法。通过仿真对该方法的探测性能进行了验证,结果表明,与传统MIMO雷达处理方法相比,该方法可以有效地去除距离-角度耦合,同时还降低了距离副瓣水平,具有较高的应用价值。

    2023年01期 v.46;No.624 6-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 1634K]
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  • 基于改进MOEA/D分解算法的天线阵优化设计

    肖世隆;邹国平;安斯光;

    针对天线阵列设计需要优化的目标数量多、耗时长且难以收敛的问题,提出一种新的根据拥挤度动态调节邻域大小的基于分解的多目标进化算法MOEA/D。该算法引入一个拥挤参数集合,根据种群拥挤度的排名区间为子问题选取集合中不同的拥挤参数值,根据搜索阶段计算每个子问题的选择邻域和替换邻域,并间隔50代重新进行拥挤度排名计算达到动态调节邻域的目的,以平衡种群的收敛性和多样性。在对比实验中,选取测试函数DTLZ、WFG和直线阵列优化设计问题,将改进算法与其他4种算法进行性能对比。实验结果表明,改进算法在测试函数和直线阵列优化设计问题上表现均优于对比算法,搜索得到的Pareto解集满足天线阵列的设计需求。

    2023年01期 v.46;No.624 12-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1353K]
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  • 针对双选择性衰落信道的联合期望传播与高斯近似迭代均衡算法

    卜宪宪;刘国汉;张昭基;李颖;

    针对双选择性衰落信道,为提升信息传输的可靠性,设计了一种联合期望传播与高斯近似的迭代均衡算法。该算法借鉴高斯近似的思想,将接收信号中由多径传播效应导致的符号间串扰近似为高斯分布随机变量,进而计算数据比特的对数似然比信息,以较低的复杂度实现译码器与均衡器之间的信息传递。为了进一步提升高斯近似的准确性并改善迭代算法的收敛性,创新性地利用期望传播的处理准则对译码器输出的后验信息进行去相关处理。仿真结果显示,期望传播处理准则可以显著改善迭代算法的收敛性和均衡的准确性,与线性最小均方误差和NDDE等经典均衡算法相比,所提出的联合期望传播与高斯近似的迭代均衡算法可以获得1~1.5 dB的性能增益,有效提升了双选择性衰落信道下信息传输的可靠性。

    2023年01期 v.46;No.624 17-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1411K]
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  • 用于通信系统测量的射频开关矩阵

    魏建军;刘乃安;李晓辉;黑永强;韦娟;

    为了解决通信系统测量时需要频繁更换测量仪器的问题,分析通信系统的测量类别、接口要求及常用通信测量仪器的特性、输入输出方式、频率使用范围、功率限制等指标。在此基础上设计了用于通信系统测量的射频开关矩阵,采用高性能程控开关切换测量仪器,在信号通路上增加衰减器控制信号功率,将待测通信系统和多种通信测量仪器有机组合,构成一个完整的测量系统。射频开关矩阵可以进行灵活连接,实现多入多出。所有测量仪器都使用射频开关矩阵选择,测量仪器受限于实验空间的情况得到极大改善。测量时不需手动更换待测模块和测量仪器,只需在射频开关矩阵的操作界面进行选择,即可方便地在仪器常开状态下进行测量且不会对仪器产生影响。

    2023年01期 v.46;No.624 21-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1310K]
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  • 小型化准八木天线的仿真与实验研究

    李希媛;郝晓云;蒋海涛;

    微带准八木天线具有端射的辐射方向图,设计方便,结构简单,其小型化是应用中面临的重要任务。文中针对S波段微带准八木天线的小型化技术开展了仿真和实验研究。首先,研究了基本型的印刷八木天线,在有源振子长度为50 mm和4个引向器的条件下,仿真得到驻波比小于2的频率为2.73 GHz,增益约为4 dBi;然后,在相同的有源振子横向尺寸和引向器个数条件下,采用振子曲折线技术,仿真得到驻波比小于2的频率为2.675 GHz,增益也约为4 dBi;最后,针对相同横向尺寸和引向器个数的曲折线振子,引入介质埋藏技术,对于不同厚度的高介电常数的介质基板覆盖,仿真了准八木天线的端口驻波比和辐射性能的变化情况,在介质基板的相对介电常数为9.8和厚度为8 mm的情况下,仿真得到驻波比小于2的频率为2.2 GHz,增益也约为5 dBi,方向图形状略有变化,对介质埋藏的曲折线振子八木天线进行了加工和测试,测试结果和仿真结果接近。研究结果表明,采用介质埋藏和振子曲折线技术均可以一定程度上缩减准八木天线的横向尺寸,其中介质埋藏技术效果更为明显,二者之间的结合是小型化准八木天线的有效方案,文中的研究为实际工程应用提供了技术参考。

    2023年01期 v.46;No.624 25-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1765K]
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  • 基于SARSA学习的跳频系统智能抗干扰决策算法

    陈一波;赵知劲;

    为了提高在干扰多变电磁环境下跳频通信系统的抗干扰性能,提出一种基于改进SARSA学习的智能抗干扰决策算法。试错是强化学习最重要的特征,它可以影响算法的长期总收益,而试错的优劣由算法探索和利用的表现决定,故文中将基于置信度上界的动作选择策略和优先遍历思想应用于SARSA学习,以平衡智能体对状态-动作空间的探索和利用。另外,针对多种干扰并存的电磁环境以及跳频通信系统的跳速、信道划分间隔和跳频序列等可调节参数,设计了相应的系统模型、决策目标、状态-动作空间和奖赏函数。在不同干扰环境下所提算法都优于三种对比算法,表明基于置信度上界的动作选择策略和优先遍历思想的加入较好地协调了探索与利用的矛盾,提升了收敛速度和稳态性能,加强了SARSA学习对干扰环境的适应性。

    2023年01期 v.46;No.624 31-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1543K]
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  • 基于T-S模糊故障树模型的场面监视雷达磁控管的故障推理研究

    吴玮懿;谢连军;高丙朋;

    针对机场监视雷达磁控管运行时间短、实时运行数据难以大量获得的特点,为了实现雷达收发系统磁控管的快速故障推理分析,提出一种基于T-S模糊故障树模型的故障推理方法。利用该方法能够定性分析与定量计算的突出特点,采用新疆某机场场面监视雷达磁控管作为研究对象,对磁控管的故障事件及其可能造成故障的各个故障事件用相应的事件代码表示,并通过模糊数语言集描述这些事件,再根据事件关系所构建的T-S模糊故障树故障推理模型进行推理分析,最后通过实验结果验证该方法的可靠性和有效性。与传统的人工故障排查方法相比,其能够对磁控管故障事件进行更加全面且高效的推理分析。该方法为磁控管的故障推理分析在工程上的实践应用提供了新思路。

    2023年01期 v.46;No.624 36-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1548K]
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信号分析与图像处理

  • 一种基于频域的运动模糊视频复原方法

    李静;魏红韵;潘杰;郭洪菊;

    视频广泛使用于日常生活、公共安全和空间探索等领域。摄像机抖动和物体运动都会引起采集到的视频发生运动模糊现象。模糊的视频不仅会影响视觉感受,而且会影响对视频中信息的提取和辨识工作,因此需要对模糊视频复原。采集到的运动模糊视频中的模糊具有随机性,对于同一个物体,可能在某些视频帧中是模糊的,但是在另一些视频帧中可能是清晰的。根据这一特征,提出一种基于频域的运动模糊视频复原方法。该方法通过在频域中利用曲波变换融合多个相邻视频帧,获得清晰视频。该方法不需要估计模糊核和迭代求解模型,具有较快的运算速度。曲波变换具有很强的方向敏感性和各向异性特征,有助于模糊视频中边缘信息的复原。实验结果证明,提出的复原方法与现有的复原方法相比具有较好的复原效果。

    2023年01期 v.46;No.624 43-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1613K]
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  • 基于多级特征全局一致性的多焦距图像融合去雾方法

    朱清华;王建英;

    雾气是降低多焦距图像清晰度的重要影响因素之一,为了最大程度地提高图像质量,提出基于多级特征全局一致性的多焦距图像融合去雾方法。考虑多焦距图像成像的环境因素,构建大气散射退化模型。在IMF分量融合规则支持下,融合多焦距图像样本,从纹理和颜色两个方面提取图像特征。计算多焦距图像环境光与透射率作为去雾参数,根据局部特征与全局特征差异,完成图像多级特征一致性转换,实现多焦距图像的融合去雾。实验结果表明,所提方法有效去雾系数提升了0.21,图像的对比度和信息熵分别提升了2.6和2.7 bit,即所提方法在多焦距图像去雾方面具有较好的应用效果。

    2023年01期 v.46;No.624 49-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1572K]
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  • 基于K-mean的车辆伪装涂料漆膜颜色选取算法

    王文娟;崔佩璋;李召瑞;

    提取背景代表色是进行迷彩伪装图案设计的基础,对军用车辆实施迷彩伪装,需使代表色满足国军标规定的军用车辆伪装涂料漆膜标准色要求。文中提出两种基于K-mean聚类算法的车辆伪装涂料漆膜标准色选取算法。利用CEI1976 L~*a~*b~*颜色模型描述图像颜色特征。第一种算法是随机选取标准色作为初始聚类中心,每经过一次K-mean聚类迭代都将聚类中心更新为标准色;第二种算法是将选取的背景颜色空间值作为初始聚类中心进行迭代。提出了优化的标准色选取决策,解决了聚类结果易出现标准色重复的问题。结合提取标准色数量不同,共提出4种标准色提取方案,用均方根误差函数作为评价函数进行融合效果比较。仿真结果表明,两种算法均能较好地满足迷彩伪装设计要求,从最小均方根误差和收敛速度上比较,第一种算法优于第二种,其提取三种标准色的方案优于五种标准色方案。

    2023年01期 v.46;No.624 54-58页 [查看摘要][在线阅读][下载 1371K]
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  • 基于数学形态学的非规则缺失图像修复仿真

    徐成桂;徐广顺;

    面对非规则缺失图像修复过程中容易出现的毛刺和小孔问题,在数学形态学支持下修复非规则缺失图像。结合数学形态学方法对修复图像膨胀和腐蚀预处理,避免修复区域受到干扰出现毛刺。预处理待修复图像后,获取待修复图像的全部像素点,连接像素点形成一个待修复轮廓,计算该部分的像素点优先权。通过粗略、精细搜索步骤定位最佳匹配块。在保证未知像素块相邻四个方向像素颜色一致的基础上填充像素。通过分割图像阈值,确定缺失区域基准点灰度值,判断目标点和噪声点,实现噪声点滤波处理,避免出现小孔问题。由实验结果可知,所提方法最高PSNR值为0.98,且无毛刺、无小孔,具有良好修复效果。

    2023年01期 v.46;No.624 59-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 1403K]
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  • 基于红外复合光学原理的SF_6气体分解产物现场检测方法

    董晓虎;林磊;何相升;程绳;

    为最大化屏蔽光学信号对气体浓度的影响,获得高浓度的SF_6气体分解产物,提出基于红外复合光学原理的SF_6气体分解产物现场检测方法。选择适宜的复合性光学材料,在初始应用结构的作用下,求取具体的红外成像参数,完成对红外复合光学原理作用方法的初步分析。按需设置微流红外气体传感器,根据SF_6分子谱线的分布形式实施对异常峰值的剔除处理,实现基于红外复合光学原理的SF_6气体分解产物现场检测方法的设计。对比实验结果表明,在满足红外复合光学原理作用条件的情况下,光学信号不会对气体浓度产生明显影响,这对于获取高浓度的SF_6气体分解产物能够起到促进性影响作用。

    2023年01期 v.46;No.624 64-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1438K]
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  • 舰船识别在UUV电子侦察作战中应用

    朱洪宝;吴超;何青海;

    水下无人航行器(UUV)在电子侦察作战中对舰船目标的快速识别有助于掌握战场态势、获取战场主动权,智能化UUV将在海战中扮演更加重要的角色。为了提高UUV的目标识别侦察能力,充分利用其无人、无声、无形等作战优势,发挥非对称作战能力。将具有实时检测、目标识别准确率高并对UUV计算性能要求不高的YOLOv3算法搭载于UUV中,并将YOLOv3算法网络结构进行微调,针对舰船目标特点进一步优化网络模型提高识别能力,并应用于UUV对舰船目标识别侦察,将会大大提高UUV电子侦察作战能力。将模型经过训练优化并在公开舰船数据集上测试,得到有效的舰船目标识别模型,针对多种复杂环境下的目标识别准确率为92.76%。实验数据表明,该模型应用于UUV电子侦察作战检测与识别舰船目标具有显著优势。

    2023年01期 v.46;No.624 69-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1562K]
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网络与信息安全

  • 基于代理重加密的财务数据安全共享技术

    崔嵬;杨同军;苗凯;

    为保证财务数据的机密性,提出基于代理重加密的财务数据安全共享技术。建立用户私钥,分别利用对称加密与属性加密混合方法获得密钥密文与数据密文,生成新的访问结构并获取重加密密文;分析云储存结构,将云储存结构分为接入、接口、管理和储存四个层次,定义云端储存设备、信息属主与请求用户三个角色的基本职责,设置领导与群众节点构建数据储存模型,通过Raft协议集群内部实现节点的储存与传输;创新性地设计共享合约机制,确认签名信息,发布储存与共享交易信息,经过权限校对与安全检测,实现信息安全共享。实验结果表明,所提技术加密和解密时间均低于100 s,数据被破解数量仅为8个,能够降低数据特征显著度,减少被破解次数,为信息共享提供可靠保障。

    2023年01期 v.46;No.624 74-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1622K]
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  • 基于DBN耦合模型的太阳辐照度模拟

    万岩;陈云怡;

    在低碳经济的发展趋势下,太阳辐射的精确模拟对于光伏发电行业至关重要。影响太阳辐射的因素十分复杂,其与许多要素之间都存在复杂的非线性关系,这使得太阳辐射的模拟变得相对复杂。目前已有研究表明,机器学习模型能够很好地模拟太阳辐射,可挖掘出太阳辐射和各种影响因素之间的数学关系。文中基于支持向量回归(SVR)、随机森林(RF)、贝叶斯岭回归(BR)、梯度提升树(GBDT)、BP神经网络(BP)等五种机器学习模型,采用2020年1月—2021年4月位于河南的4个光伏发电站的真实卫星数据及地面观测数据进行机器学习建模以及地面太阳辐射模拟。由于传统单一模型的模拟精度较低,为提升模拟精度,通过引入DBN深度信念网络对五种模型模拟的结果进行二次建模,最终得到4个站点的高精度太阳辐射模拟值。研究结果表明,DBN耦合模型能够有效提取不同机器学习模型模拟结果的特征,其模拟效果和鲁棒性显著优于单一机器学习模型。

    2023年01期 v.46;No.624 79-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1500K]
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  • 用电信息采集终端网络信号质量评价与分析

    毛秋云;李璟;詹子仪;叶子强;周允;毕凤娟;蔡慧;孙冠群;

    当前部分用电信息采集终端的网络信号较弱,难以支持采集系统的正常信息传输。为深入研究终端所处环境的网络信号质量,在分析终端相关数据项特性的基础上建立一个终端网络信号质量二次评价模型,并进行终端区域网络信号分析。首先在指标项内部通过层次分析法进行初步评分;然后通过CRITIC-AHP组合赋权法确定指标项间权重,与优劣解距离法结合对终端网络信号质量进行综合评价。将针对评价结果中划分出的低质量终端,结合经纬度信息采用DBSCAN算法聚类,定位出多个低质量终端聚集的网络信号薄弱区域,并进行区域性分析。将该方法应用于实际数据分析中,结果表明该方法能够系统评价终端的网络信号质量,并定位出终端网络信号薄弱区域,为后续提升网络信号质量提供支持。

    2023年01期 v.46;No.624 85-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1498K]
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  • 考虑属性加密的物联网隐私数据跨域安全共享模型

    冯绮航;

    物联网隐私数据共享中,由于远距离的高速跨域问题,在数据共享时存在安全隐患,为此设计考虑属性加密的物联网隐私数据跨域安全共享模型。考虑属性加密方法设计重量级物联网隐私数据属性加密方案,实现数据加密模块的设计。基于区块链技术设计跨域安全共享模块设置三个实体,分别为监管中心、云存储器与联盟区块链,实现数据的跨域共享。在角色信誉评估模块中,考虑角色信誉评估角色的恶意行为实施其信誉评估,将评估结果作为选择数据共享对象时的数据基础。测试结果表明:所构建模型的通信开销较低;在4台普通计算机总跨域距离为200 km时,跨域数据共享时间仅为45 000 ms左右;在各阶段其操作数量与加解密时间都较低。

    2023年01期 v.46;No.624 91-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1466K]
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测控与自动化技术

  • 基于三滑动窗口的风电系统储能优化控制策略

    程筱鹏;程静;潘婷;胡健雄;

    储能系统应用在平滑风电功率波动上具有显著效果,为提高平抑效果及保障储能系统在不同波动情况下灵活安全运行,提出基于三滑动窗口的风电系统储能优化控制策略。首先,根据三种波动情况提出三滑动窗口,并得出并网参考功率;然后,将风功率的波动系数作为寻优变量,结合滑动平均滤波算法与麻雀搜索算法建立系统模型,计算最优风功率波动系数,得出最佳并网功率;最后,提出一种基于功率修正系数的SOC维持算法,满足平抑要求的同时减少储能系统的过充过放。为验证所提方法的有效性,在Matlab R2020a中进行了仿真分析。结果表明:所提控制策略能够根据功率波动情况自动切换窗口宽度,显著平滑功率波动,规避储能设备无节制充放电,维持荷电状态为设定值,实现风储互补控制系统稳定安全运行。

    2023年01期 v.46;No.624 96-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1662K]
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  • 基于LUCC的生态型山区土地敏感性评价系统设计

    樊简;邹妤阳;高悦;庄大春;

    针对山区土地所面临的现实风险,借鉴生态系统的敏感性评价原则,设计基于LUCC的生态型山区土地敏感性评价系统。联合知识库与专家体系处理采集到的生态型山区土地地理信息数据,完成评价系统的硬件设备连接。根据土地使用(LUCC)概况,计算山区土地利用动态度指标的具体数值,按照地理信息数据的区域差异性标准,求解生态服务价值系数,再结合相关数据参量,确定敏感性响应指标所属数值范围,完成生态型山区土地敏感性评价系统设计。实验结果表明,当土地使用率处于50%~70%之间时,种植作物的生长速度最快,山区生态系统多样性能够保持在较高的数值水平,故而为解决生态型山区土地所面临的现实使用问题,可将土地占用率控制在该数值标准之内。

    2023年01期 v.46;No.624 102-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1511K]
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  • 基于改进BINN算法的煤矿巷道断面截割轨迹规划

    冯起鹏;王贺;张旭;

    在煤炭开采前,需要用掘进机对煤岩混合体进行开掘钻进,形成满足煤炭开采条件的巷道环境。巷道是在一次次的断面截割成型工作基础上形成的,在每一次断面截割成型工作开始之前,需要根据待截割断面情况预先规划好将采用何种截割轨迹对断面进行截割,传统的断面截割成型工作仅考虑采用类S型截割轨迹对巷道断面进行全覆盖无差别截割,掘进机截割头经常会截割到煤岩断面内的大块夹矸,造成一定的截齿损耗,由于需要经常更换截齿,导致整体截割效率并不高。为了解决这个问题,可以在对待截割巷道断面环境进行栅格法建模的前提下,采用改进BINN算法进行截割轨迹规划,使所规划截割轨迹避开断面内存在的大块夹矸,在此基础上实现截割轨迹对断面内煤层区域的全遍历覆盖。经仿真实验证明,该方法所规划的截割轨迹能够满足断面成型要求;采用所规划截割轨迹对断面进行截割能够提升截割效率、降低截割能耗。

    2023年01期 v.46;No.624 107-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1835K]
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  • 电力管廊顶管施工杆塔中心桩位移自动化计算方法

    罗卫湘;

    在不同的杆塔结构中,同一种算法的位移值存在较大差距,为提高位移计算精度,在不同的杆塔中心桩偏移条件下设计电力管廊顶管施工杆塔中心桩位移自动化计算方法。基于连通域提取杆塔点云坐标,论述KD树分割原理,计算其时间复杂度,在不同的阈值中确定点云坐标,得到归一化的点云数据;计算不同条件下位移值,将等长横担杆塔的中心桩与长短横担杆塔中心桩作为主要的杆塔结构,创新性地分别计算其中相挂点位于中心点处以及中相挂点偏移情况下的位移值,设计中心桩位移自动检测与计算算法,对应点云数据,获得中心桩位移。实验结果表明,该计算方法所得到的位移值与实际测量值最接近,位移计算精度更高。为保证电力管廊顶管施工杆塔的稳定性,提供了理论与实际参考价值。

    2023年01期 v.46;No.624 113-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 1509K]
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  • 固定和切换拓扑下异构多智能体分组一致性

    张超;张宏立;

    针对一阶和二阶智能体组成的异构多智能体系统,研究了固定和切换拓扑下异构系统分组一致性问题。在设计分组一致性协议中加入了特殊变量并设计各组智能体的收敛位置,让各组智能体分别向着各自目标点聚集,各组内部智能体状态达到一致。方法上主要将异构系统状态矩阵进行变换,将异构系统的状态矩阵转化成同阶系统矩阵,让异构系统的分组一致性问题等价于同构系统的一致性问题,之后分析出固定拓扑下系统实现一致性所需条件。当系统含有切换拓扑时,将系统状态矩阵拆分成有限个非周期不可约分矩阵的乘积,通过证明有限个矩阵乘积为常数向量,即系统矩阵状态值最终收敛。在切换拓扑图的并集包含一个有向生成树下对系统矩阵进行分析得到系统实现分组一致性的条件。最后数值仿真验证了理论的正确性。

    2023年01期 v.46;No.624 118-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 1519K]
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电子技术及应用

  • 基于ICEEMDAN-PE/FE-IGWO-SVR的混合多步分解短期风速预测方法

    赵鑫;常喜强;李梦女;

    针对风电场季节性风速波动性和时间尺度差异引起的预测滞后性问题,提出一种基于ICEEMDAN-PE/FEIGWO-SVR的混合多步分解短期风速预测方法。首先,以改进的自适应白噪声完全集合经验模态分解(ICEEMDAN)法对原始时间序列进行一次分解,得到精确的本征模函数(IMF);再以排列熵(PE)和模糊熵(FE)联合判别方法对其进行二次混合分解,进一步削弱风速波动性;然后将分解后的数据代入支持向量机(SVR)进行预测。此外,为了找到更优的SVR参数,文中引入非线性动态更新因子和萤火虫算法的吸引机制对灰狼算法进行改进,并基于改进的灰狼算法对SVR参数寻优,进而对某风电场进行夏季短期风速预测,实验结果证明,与传统预测方法相比,该方法对短时突变型恶劣风况预测精度更高,对提高风电并网灵活性调度具有一定的应用价值。

    2023年01期 v.46;No.624 124-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1685K]
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  • 小波包和改进粒子群算法的电力电子故障诊断

    吴志勇;司剑飞;王贞;张汉霖;

    为提高广泛应用的电力电子电路故障的诊断准确率与速度,提出一种基于小波包变换和改进粒子群算法的电力电子电路故障诊断方法。首先,利用小波包对故障信号进行分解与重构得到小波包系数,应用Fisher准则降维并进行归一化处理,得到优化的故障特征向量;然后,采用具有扭曲粒子位置的措施和增加动态惯性权重系数的改进粒子群算法求取各类故障的故障特征中心,通过计算测试样本与故障特征中心的欧氏距离实现对故障的分类诊断;最后,通过典型电力电子电路仿真实验对所提出的方法进行实验验证。实验结果表明,文中选用改进后的粒子群算法进行故障诊断时,与小波包-BP神经网络和小波包-极限学习机比较,准确率分别提高了3.52%和6.3%,诊断所需时间分别减少2.4 s和3.5 s。

    2023年01期 v.46;No.624 131-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1514K]
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  • 基于装置监视自检逻辑的直流保护系统架构可靠性分析

    聂明杨;王维庆;南东亮;李兴建;

    针对当前特高压直流保护系统架构可靠性建模求解困难的问题,提出基于装置监视自检逻辑的直流保护系统架构可修复Markov状态空间分析方法。首先,根据直流保护系统架构层间、层内运行模式特点及装置监视自检逻辑,进一步细化保护装置的故障状态分类,并针对不同故障状态的保护装置采用不同的保护退出策略;其次,根据监视自检逻辑下具体运行情景的冗余保护退出情况,确定直流保护系统架构的运行状态,建立基于监视自检逻辑的直流保护系统架构可修复Markov模型;最后,根据实际故障参数、检修经验及通过概率统计得到的状态转换率,对模型进行算例仿真。仿真结果表明:运维人员巡检频率一定时,采用基于装置监视自检逻辑的保护退出策略,能使直流保护系统架构不可用度降低约2 3,具有一定的实际意义。

    2023年01期 v.46;No.624 137-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1766K]
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  • 抑制用电负载噪声的低压断路器装置设计与应用

    王贤辉;凌志强;郝伟琦;李铮;代洪光;

    针对低压台区电力线载波信道易受居民用电负载接入噪声干扰,导致部分台区难以满足新型电力系统“源-网-荷”高效互动所需的实时载波通信需求的问题,提出一种抑制用电负载噪声的断路器装置设计与应用方法。首先对用电负载接入噪声特性及其对载波通信影响进行了分析;然后设计了抑制用电负载噪声的断路器装置,对断路器装置电路的原理和参数进行了详细设计,该装置在电表外置断路器基础上增加了低通滤波、阻抗匹配、载波信号旁路电路,在抑制居民用电负载噪声的同时构建连通户内电器和电表之间的载波信号旁路通道;最后结合典型案例台区对文中断路器装置的使用效果进行了分析。应用结果表明,该断路器装置可有效提升台区电力线载波通信的成功率和网络性能,减少现场维护工作量,为建设新型电力系统的高效本地通信网络提供技术支持。

    2023年01期 v.46;No.624 145-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 1710K]
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  • 基于同步调相机和SVG的无功电压优化策略研究

    尹昱程;董新胜;何山;

    大规模风电接入电网会给电网安全稳定运行带来诸多影响。针对大规模风电接入电网后带来的电网电压频繁、剧烈波动以及故障导致的风机脱网问题,提出基于调相机和SVG的无功电压优化控制方法。日前根据风电预测信息,建立日前无功电压优化模型,求解安排次日离散无功补偿装置的出力计划;日内在离散无功补偿装置出力计划的基础上,根据日内风电预测信息,建立日内无功优化模型,利用模型预测控制(MPC)对调相机和SVG的无功出力计划进行求解优化,并设置电压偏差校正环节,形成滚动优化,提高控制精度。此外,利用调相机和SVG的协调控制,有效发挥两种装置的无功补偿能力,抑制并网点电压的变化幅度,降低风机脱网风险。最后,通过算例分析验证了所提策略可有效平抑电网电压波动以及降低风机脱网风险。

    2023年01期 v.46;No.624 150-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 1559K]
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  • 基于介电弹性体的风力发电机理及性能分析

    余国晖;陈洁;李宝权;李玉麒;

    设计并研究分析了一种基于介电弹性体发电机的新型风力发电装置,它可以从风能收集装置叶片中嵌入的介电弹性体膜中获取能量。介绍了该系统的能量采集过程,从理论上建立了风致旋转下该系统的电力学模型,然后推导了该系统在旋转运动下的输出电压和电能增量。通过测量所提出系统的输出电压和电能增量,实验验证了理论分析的可操作性。在此基础上,通过Design Expert中的响应面法分析了该系统在模拟环境下的电能增量,研究了激励参数、外内半径比、输入电压参数对能量采集的影响。结果表明,在较大的激励参数和输入电压下,系统表现出较好的能量收集性能,同时增大外内半径比也可提高系统的能量收集性能。在给定激励参数60 mm、输入电压1 000 V和外内半径比为2时,实验结果表明,单个周期内的发电量可达26.61 mJ。研究结果可为介电弹性体的能量收集和发电机设计提供参考。

    2023年01期 v.46;No.624 156-161页 [查看摘要][在线阅读][下载 1673K]
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能源与环境科学

  • 考虑用电满意度和经济性的空调负荷集群建模及控制策略

    李培培;蔺红;

    空调负荷已成为电力系统重要的需求响应资源,由于其数量多、状态差异性大,造成电力公司难以直接获取其聚合功率并开展调控,文中提出考虑空调负荷集群用电满意度和经济性的控制策略。借助负荷聚合商代理机构,根据热参数模型得到单台空调的可调控容量,建立了人体热舒适度下的建筑物热参数模型进行空调群分类,考虑初始状态不确定性所导致的可关断时间大小差异性分组方法。构造用电满意度函数,对空调群中的各组负荷进行满意度优先级排序,聚合商根据各类空调群的可调控潜力和满意度优先级大小顺序,对各聚类空调群实施优先级划分的分组轮停控制策略,优化空调群的小组占空比,完成负荷削减计划,使自身经济收益最优,最后通过算例验证了该调控策略的合理性和有效性。

    2023年01期 v.46;No.624 162-168页 [查看摘要][在线阅读][下载 1593K]
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  • 电极锅炉与热电厂的弃风消纳协调供热策略

    徐泽鹏;陈洁;张敬轩;阿热帕提·艾尼瓦尔;

    目前,我国北方冬季供暖期弃风严重,为了优化我国能源结构、减少弃风电量、降低热电厂出力,提出利用电极锅炉消纳弃风电与热电厂协调供热策略。电极锅炉作为一种高效供热和储热设备,可以将电能转化为热能用以供热,以实现最低运行成本和最大消纳弃风电量为目标,考虑了电、热平衡约束及热电联产机组(CHP)出力约束构建了协调供热模型。在供热策略上为了降低建设成本,将电极锅炉分时段调整供热比例供热,如此一来可以降低储热装置容量上限进而节约了建设成本。最后,利用改进的遗传算法对电极锅炉与热电厂联合协调供热模型进行仿真分析,由于电极锅炉存在功率约束和储热装置周期容量不变的约束限制,且调度计划种群的个体具有随机性,优化前进行种群筛选,提高了寻优速度,降低了局部最优解的可能性。仿真结果表明,电极锅炉与热电厂联合供热可有效减少弃风电量提高弃风消纳能力,减少燃煤锅炉煤耗,提升经济和环境效益。

    2023年01期 v.46;No.624 169-175页 [查看摘要][在线阅读][下载 1768K]
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  • 全直流海上风电场建设的机组用电方案研究

    李伟;王海云;

    因各种故障导致海上风电场与大电网彻底断开联系时,为避免海上风机因停机失电而可能造成的各类机械部件疲劳损伤,以及保证全直流海上风电场孤岛模式下的安全稳定运行,风机需配置合适的应急电源,同时还面临着设备配置选择、运行操作方式等问题。因此提出基于光柴储微电网技术的海上风电机组应急用电方案,并通过仿真计算分析验证了方案的可行性。结果表明该方案更适用于易受环境和能源约束的全直流海上风电场,使海上风机具备孤岛运行的能力,极大地提高了海上风电场的安全性和稳定性,较大程度地利用清洁能源,进一步推动海上风电低碳经济发展。该方案也为今后全直流海上风电场孤岛模式下的机组用电问题研究提供了新思路。

    2023年01期 v.46;No.624 176-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 1420K]
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  • 基于光热电站储热特性提高系统调峰能力优化研究

    代凯凯;蔺红;

    目前我国三北地区热电机组受到“以热定电”运行约束,严重限制其调峰能力,尤其冬季供热期弃风现象更为严重。为解决高比例可再生能源电力系统供热期调峰能力不足问题,提出利用光热电站联合供热提升热电机组调峰能力的协调调度方法。在分析了光热电站与热电机组的运行特性基础上,研究了光热电站和热电机组联合调峰的电热特性和调峰能力,并根据负荷时段制定了联合系统的调峰运行策略;其次以机组与光热电站综合成本作为目标函数,建立光热联合系统优化模型;最后用CPLEX求解模型,并验证了文中所提调峰运行策略的有效性。结果表明,通过光热电站和热电机组联合运行,使得热电机组“以热定电”的运行约束大大缓解,提高了调节能力,促进系统接纳更多的风电。

    2023年01期 v.46;No.624 181-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 1688K]
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