电子与信息器件

  • 基于点云目标检测的路考智能评判系统研究

    谈东奎;肖祖德;朱波;金来;张捷;

    针对现有科目三路考评判系统需要依靠人工辅助完成项目评判,以致评判主观性较强且准确性不高的问题,文中利用激光雷达的高测距精度特性,提出一种基于点云目标检测的路考智能评判系统。该系统分为目标检测和智能评判两个模块,目标检测模块针对路考场景三维点云数据设计预处理、滤波、聚类、后处理和包围盒/框的目标检测算法进行环境感知,智能评判模块针对直线跟车行驶、变更车道和行人闯入等场景设计路考评判规则,最后结合目标检测结果完成路考智能评判。为验证路考智能评判系统的有效性,在智能电动汽车平台上进行实车道路驾驶试验。试验结果表明,所提系统能实时、可靠地完成路考项目的自动评判,评判准确率可达0.945,22 m距离内的平均测距精度高于99.55%,且整体算法的平均耗时仅为3.655 ms,能够为智能化、安全化和公平化的路考提供一种有效的解决方案。

    2023年02期 v.46;No.625 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1876K]
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  • 埋入式集成无源元件优化设计研究

    刘勇;邱宇;

    在微波电路集成中,为了满足电路小型化的需求,通常使用埋入式电感等集成无源元件。但电感模型比较复杂,寄生参数较多,在版图设计当中难以一次性建立精准的模型。针对此问题,文中以埋入式集总参数功分器为例,基于ADS仿真软件,在添加可调的理想电感、电容后对功分器进行场路联合优化设计仿真。以功分器设计指标作为优化目标进行优化计算,得出可调的理想电感、电容值,再不断修改版图并循环优化。结果表明,可调的理想电感、电容数值逼近0,3次优化后工作频段9.5~9.9 GHz内的回波损耗S11低于-22 dB,满足-20 dB以下的性能指标,说明功分器的版图符合设计要求。

    2023年02期 v.46;No.625 9-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1484K]
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  • 异步电机定子匝间短路故障检测系统设计

    徐杭微;毛谦敏;

    为了实现对异步电机定子早期匝间短路故障的在线检测,文中设计一种定子匝间短路故障检测系统。根据定子电流中匝间短路的故障特征频率方程确定系统滤波的频率范围;利用电流互感器获取电机电流信号,并经硬件电路完成放大和滤波处理;利用经验模态分解对故障特征频率进行初步提取,并提出新的方法抑制密集模态混叠现象;结合Hilbert包络解调,实现故障特征频率的提取并减轻频谱泄漏影响;最后经频谱分析提取故障特征频率,检测电机是否存在定子匝间短路故障。对不同故障程度的电机进行检测,对所设计方法抑制密集模态混叠现象的性能进行对比,得出检测结果准确,抑制效果能满足要求。多次实验结果表明,所设计系统的实时性好,能够实现对异步电机早期轻微匝间短路故障的在线检测,并预防严重故障的产生,具有一定的实用价值。

    2023年02期 v.46;No.625 13-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1593K]
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  • 一种高动态范围自动增益控制电路设计

    王燕君;徐英雷;

    为使接收机在保证高灵敏度的情况下,适应接收端信号在很大范围内变化的需求,文中提出一种射频AGC和中频AGC相结合的四组AGC级联的完全反馈式AGC结构。首先阐述其设计思想并介绍关键电路与器件;其次,设计以国产集成芯片为核心器件的用于射频接收机的自动增益控制电路实现方案,通过对信道链路合理的增益分配、合理的器件选型,实现高于120 dB大动态范围的自动增益控制。采用该方案的实制品测试结果表明,其性能指标完全达到设计要求,在不同的频点都具有良好的电参数指标。文中方法能够解决大动态范围与高灵敏度、增益精确度、线性度等方面的矛盾,并克服早期接收机温度性能差、低温下易自激的问题,接收机稳定性得到显著增强;同时通过引入数字AGC思想,可应用于通信设备常规、跳频等多种工作方式。

    2023年02期 v.46;No.625 19-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1346K]
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  • 海参捕捞机器人吸捕机构设计

    葛安亮;邵绪新;唐昊;李相坤;

    随着海参捕捞机器人在海参捕捞领域的应用,作业危险系数极高的人工捕捞被逐渐替代,海参的捕捞成本也有所降低。但目前的海参捕捞机器人仍然存在捕捞效率低、对参体损伤大等技术难题。海参捕捞机器人的吸捕机构是实现海参捕捞和输送的关键机构,其工作原理和结构设计对于海参的捕捞效率和损伤率有非常重要的影响。因此,文中以海参捕捞机器人的吸捕机构作为研究对象,运用文丘里原理设计一种双推进器驱动的吸捕机构。首先,对吸捕机构的管路直径和入口流速进行计算;再运用有限元仿真方法对其内部流场进行模拟计算,分析不同推进器转速所提供的吸捕机构进出口压力差和速度差;最后,通过实验测试所设计吸捕机构的吸捕效果。测试结果表明,文中研究工作对于提高海参捕捞机器人吸捕效率和降低吸捕机构对参体的损伤具有重要的参考价值。

    2023年02期 v.46;No.625 23-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1480K]
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  • 基于HC32L136的液体推进剂泄漏无线监测系统设计

    于艾;赵全;高缨;张悦;郝龙;吴友朋;郑雪玲;

    为提高对液体推进剂泄漏的监控能力,提出一种基于多通道气敏冗余的无线式气体浓度传感器组合的液体推进剂泄漏的无线监测系统,减少传统的单通道气敏元件监测传感器因气敏故障存在漏报或误报的不足。利用国产化微控制器HC32L136内置ADC采集2种电化学传感器(偏二甲肼和四氧化二氮)共6路气体浓度数据进行表决运算;RTC周期性唤醒微控制器,透过UART接口由2.4 GHz无线模块将采集的数据传输至手持终端或现场监测报警主机并报警显示,再按相关标准进行标准气测试及环境适应性试验考核。测试结果表明:推进剂泄漏无线监测系统周期性监测2种推进剂气体浓度、电池电量等参数,误差结果在±3%F.S.范围内,声光报警准确,误报率低。该系统具有功耗低、可靠性高、安装方便等优点,为液体推进剂泄漏监测提供一种新的技术手段。

    2023年02期 v.46;No.625 29-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1587K]
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  • 多路电磁阀及比例阀驱动接口复用的设计与实现

    李兆星;丁涛杰;张子杨;

    电磁阀的驱动信号通常是开关量(高电平阀门开通、低电平关断),比例阀的驱动信号通常是脉宽调制(PWM),驱动电流一般在3 A甚至更大。文中设计一种基于数字信号处理器(DSP)TMS320F28335的电磁阀、比例阀驱动系统,创新地设计使用隔离电源模块替代半桥驱动芯片自举电容的方式,实现电磁阀、比例阀驱动接口复用,即一个接口既可以输出开关量信号,也可以输出PWM信号。所设计系统可以驱动多路电磁阀或比例阀,以4路输出驱动接口为例,设计一种基于互锁电路的每一支路硬件过流保护,各支路经过并入串出移位器将其过流状态输入给DSP。试验结果表明,系统不仅占用接口资源少,而且占用片上资源少,具有可靠性和稳定性高等特点,对于片上资源紧缺的项目具有较高的实用价值。

    2023年02期 v.46;No.625 35-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1511K]
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  • 基于虚拟仪器的沙疗床控制系统设计

    魏鹏;居来提·买提肉孜;王琰;

    传统沙疗床存在加热不均匀、局部过热的情况。为了提升沙疗床均匀传热自动化的水平,文中根据硬软件模块化设计的思想,提出一种基于单片机STM32与虚拟仪器软件LabVIEW相结合的控制系统。该系统核心部分由步进电机驱动器、步进电机、硅橡胶加热板以及铂电阻传感器组成。对沙疗控制系统的主控芯片模块、电源模块、电机控制模块、温度采集模块和加热模块的硬件电路结构设计进行详细介绍;并在此基础上,采用生产者-消费者模式设计与之匹配的上位机LabVIEW软件系统和可操作的用户界面。设计的上位机软件应用并行循环和队列技术,可以提高采集和解析效率,实现对电机的参数控制和温度的数据采集与显示。所提控制系统具有较高的模块化、自动化,能够快速地将温度数据采集并保存,在智能化方面,沙疗设备控制效果较好。

    2023年02期 v.46;No.625 39-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1602K]
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  • 软硬协同实现基于ARM Cortex-M4平台的信号采样与重构

    胡云;陈彦辉;许卫东;刘焕峰;

    为了探究音频信号实时处理的方法和效果,文中以Cypress的FM4 ARM Cortex-M4 MCU入门套件、信号源和示波器构成实验硬件平台。在此基础上,利用Keil MDK-ARM编程工具并结合微控制器软硬协同的特点,分析不同采样频率对数字信号处理中系统带宽的影响,以加深学生对奈奎斯特采样定理的理解,更好地掌握编码解码器在数字信号处理系统中实现模/数转换和数/模转换功能的基本方法。通过观察数字处理过程中信号采样可能产生的混叠现象,引导学生认识数字处理系统中抗混叠滤波器和重建滤波器设计的重要性及其特性。基于该实验平台,学生可以快速面向应用进行项目开发,增强理论应用能力和综合实践能力。文中通过构造一个富有启发性且难易适中的包含硬件开发、软件仿真和算法实现的实验环节,实现验证性、综合性和演示性的统一。

    2023年02期 v.46;No.625 44-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1525K]
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  • 一种基于APB总线接口的高精度频率采集控制器设计

    张磊;许辉辉;徐叔喜;汪健;

    传统频率采集常用微控制器内部定时器实现,但内部定时器存在响应延迟,计数时会损失CPU响应时间、影响系统中断等,在需要高精度频率采集应用场合不适用。为此,文中设计一种专用的频率采集控制器IP,内置6个独立的可编程计数器阵列和6个独立的的捕捉模块,计数器时间基准的时钟采用与捕捉模块一致的时钟频率,可配置为与APB总线接口工作频率相同的时钟,或者是APB总线工作时钟的2分频、4分频、8分频,每路捕捉模块都可实现上升沿、下降沿、双沿采样等功能。通过频率采集内部FIFO,实时记录当前信息,计算频率发生次数,采集精度最小可达到10 ms。所设计频率采集控制IP集成通用AMBA APB总线接口,可直接应用于微控制器设计中,实现对输入信号高精度采样的功能,具有高实时性、多路同时高精度采样等特点。

    2023年02期 v.46;No.625 49-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1527K]
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  • 基于FPGA的高精度采集系统的优化设计

    张晋铭;杨洋;文丰;张凯华;

    在航空航天领域,研究飞行器的气动模型和飞行风洞,需要对飞行器的不同部位进行压力数据采集。由于飞行器舱内噪声环境复杂,各通道间容易出现信号串扰,因此文中针对高精度的测量要求,设计一种以FPGA为核心控制器的压力数据采集系统。该采集系统以模块化作为设计框架,以多通道采集和单通道调理作为设计方法;为减小干扰噪声的影响,在硬件方面设计高精度的调理电路和A/D转换电路,软件设计上采用过采样、去极值取均值算法和FIR数字滤波IP核。仿真结果表明:所设计的嵌入式算法可以减小噪声的影响;且文中系统采集精度优于0.2%F.S.,具有较高的信噪比。

    2023年02期 v.46;No.625 53-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1532K]
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  • 基于改进SSD的铁路障碍物检测研究

    焦双健;刘东;王超;

    铁路安全问题中由障碍物造成的安全事故占比大,后果严重。目前,铁路障碍物的检测方法存在检测精度低、实时性差的问题,并且需要耗费大量人力。为此,文中将目标检测技术应用到铁路障碍物检测中,通过实时监控预警辅助人工巡检,提高检测效率。首先选取Faster R-CNN和SSD两种目标检测算法,根据特征提取网络性能对比,选择两种性能较好的特征提取网络VGG-16和MobileNet-v2,完成4种目标检测模型的搭建;然后通过修正参数训练,对两种模型进行对比,确定最佳模型为SSD_VGG-16;最后在此基础上,从反卷积特征融合方面入手,对模型进行改进。测试结果表明:改进后的New_SSD_VGG-16模型的平均精度(mAP)为82.4%,单张图片平均检测时间为0.071 s;相较于Faster R-CNN及未改进的SSD_VGG-16模型,文中模型在保证一定检测准确率的同时,还可以提升检测速度。

    2023年02期 v.46;No.625 57-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1841K]
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计算机科学与应用

  • 稀疏角度CT图像重建的Huber-TV正则化方法

    李维;张本鑫;

    对于稀疏角度下的投影数据,计算机断层扫描重建图像容易出现分辨率低、伪影较多的问题,难以满足工业及医学诊断要求。文中从迭代重建的角度出发,提出一个结合全变分(TV)和Huber函数(Huber-TV)的CT重建方法。该方法利用Huber函数替代传统全变分模型中的L1范数,在合理控制函数阈值的条件下,充分利用Huber函数的线性部分对大于阈值的梯度图像进行较轻的惩罚,以保持图像边缘连续性;再结合二次项对小于阈值的梯度图像进行较大的惩罚,以抑制图像中不连续梯度跳跃。新模型目标函数的光滑性可以使得梯度下降法快速收敛到最优值,避开传统全变分模型中的次梯度计算,从而降低计算复杂度并加快迭代速度。实验结果表明,在稀疏角度重建条件下,与传统TV模型相比,Huber-TV模型的均方根误差降低19%,信噪比提升22.33 dB,说明所提方法高效可行。

    2023年02期 v.46;No.625 65-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1441K]
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  • 基于话题标签的微博舆情热点挖掘系统设计

    尚晓燕;

    为在微博舆情信息高速转发时段内实现对热点数据的精准挖掘,文中设计一种基于话题标签的微博舆情热点挖掘系统。首先确定框架体系连接形式,并根据热点信息定义结果建立话题标签模型。以此为基础,对热点信息散列表进行排重处理,完成对微博舆情热点数据的处理。最后,联合采集到的目标信息样本对论坛结构进行分割处理,完成挖掘系统设计。实验结果表明,在话题标签模型作用下,系统主机对于热点数据的挖掘准确率较高,可以在微博舆情信息高速转发时段内实现对热点数据的精准挖掘,满足实际应用需求;与基于机器阅读理解的挖掘系统、基于跨语言神经主题模型的挖掘系统相比,这种新型挖掘系统能够在微博舆情信息高速转发时段内,对热点数据进行精准挖掘,与设计初衷相符合。

    2023年02期 v.46;No.625 70-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1527K]
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  • 基于MQTT协议的智能网关设计

    荣锋;孟环环;

    为了解决远程设备与云平台之间的数据交互及远程监控的问题,文中设计一种基于MQTT协议的智能网关。该智能网关以单片机STM32F407和4G模块EC20为核心,使用网关的RS 485接口获取设备端的ModBus数据;通过MQTT协议将数据经4G模块上传到云平台,并能够将云平台下发的控制指令转发给设备端,实现远程设备与云平台之间的数据交互;同时用户可以通过PC网页监测设备的运行信息。采用MQTT协议作为网关与云平台之间的通信,ModBus协议作为设备与网关之间的通信,通过两种协议的结合能够提高数据传输的效率,节省网络流量,并且为低带宽以及不稳定网络环境中的远程设备提供稳定的网络服务。经测试,基于MQTT协议的智能网关网络通信稳定可靠,具有很好的应用前景。

    2023年02期 v.46;No.625 75-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1524K]
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  • 基于multi-CNN的专用网络入侵检测模型设计与仿真

    万壮;赵云;陆川;朱光剑;

    多尺度卷积神经网络模型在网络入侵检测中可获取更丰富的局部特征。针对浅层卷积核神经网络获取数据局部特征能力较差的不足,文中基于多尺度卷积神经网络,提出一种改进的列车通信专用网络入侵检测模型。该模型对Inception V3网络加以改进,并将模型部分大尺寸卷积核进行合理缩小并串联,以增强模型获取数据局部特征的能力;同时结合循环神经网络对时间序列的学习能力,利用Bi-GRU模型对局部特征进行学习,使模型训练后的数据也具有全局特征。实验测试结果表明:所设计模型在二分类测试中的准确度与Inception V3模型相比提升约1.3%,运行时间缩短近5.2 s;在五分类测试中,与其他对比算法相比准确度平均提升1.7%。该模型有良好的性能及效率,可有效且准确地对网络入侵进行检测。

    2023年02期 v.46;No.625 80-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1459K]
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  • 基于线性预测能量谱系数的自然语音和耳语音的分类研究

    姚真真;胡金瑶;艾斯卡尔·艾木都拉;

    在进行语音识别之前对自然语音和耳语音进行预分类,再分别放入各自的识别系统,可以提高耳语语音识别系统的识别性能。基于此,文中提出一个新的特征线性预测能量谱系数(LPESC),在该特征的提取过程中,对提取到的频谱图进行切分,以便获取到更多的语音信息,并将其用于耳语音分类。此外,还特别设计4种不同的滤波器组,并将提取到的特征应用于7个分类器上。实验结果表明,密集的均匀三角滤波器组更加适合提取该特征,在7种传统分类器上均有较好的分类效果,其中SVM分类效果最好。最后,对比LPESC与传统特征(39维的LFCC和MFCC)在7种分类器上的分类效果,验证新特征的有效性。实验还发现,女生的耳语音有更好的分类效果。

    2023年02期 v.46;No.625 85-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1550K]
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航空航天航海技术

  • 多无人机编队半实物仿真系统开发与应用

    侯泊江;龚麟;杜娟;贾彩娟;

    针对多无人机编队飞行试验的需求,文中开发一种半实物仿真系统,用以开展多机编队飞行的半实物仿真试验,并对编队功能和性能进行试验验证。根据无人机系统的组成和硬件配置,设计并构建半实物仿真系统的架构。针对机载传感器的接口类型完成仿真系统的硬件选型,并设计仿真电缆。基于被试无人机的气动参数和发动机参数,建立无人机的Simulink六自由度实时仿真模型,并开发部署相应的仿真环境和仿真软件。基于该仿真系统,进行8架无人机编队飞行的半实物仿真试验。试验结果表明,参试的8架无人机能够实现编队飞行的功能,并根据给定的不同队形的指令进行队形变换和保持。所设计系统不仅能在飞行试验前进行编队仿真验证和测试,还能对地面操作手进行飞行试验前的模拟训练。

    2023年02期 v.46;No.625 91-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1583K]
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  • 基于蒙特卡洛树搜索的视频异常场景监测方法

    付燕;李珍珍;叶鸥;

    通过视频监控可以更快速地发现异常场景,并尽快制止违法暴力行动。为保证监测精度,文中设计一种基于蒙特卡洛树搜索的视频异常场景监测方法。首先对行人轨迹特征进行提取,计算目标预测位置与实际位置的空间距离,判定二者的相对位置,建立三级异常图像;再基于蒙特卡洛树搜索算法设计行人行为判别方法,构建不确定判别网络,标记残差函数,对数据进行归一化处理,同时获得激活函数以及函数的输出值;最后,设计视频异常场景监测算法,基于协方差矩阵将多个判别结果汇总成一个整体,并以此得到监控视频内异常场景的监测结果。该方法能够通过目标提取得到视频内的异常目标。目标识别精度的测试结果表明,所提方法在简单场景与复杂场景内的AUC值分别为0.952和0.886,说明其监测精度较高,在简单场景与复杂场景下均可正常使用。

    2023年02期 v.46;No.625 96-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1445K]
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  • 改进YOLOv3的船舶检测算法研究

    陈德海;邵恒;张军令;

    针对当前内河通航情况复杂和船舶目标尺度变化大,船舶目标的检测技术存在准确率低和鲁棒性差的问题,文中提出一种MA-YOLOv3船舶目标检测算法。在DarkNet-53主干网络结构中增添一个浅层检测尺度,并添加8倍上采样使其与最后一层检测尺度进行信息融合,利用8倍和2倍混合上采样的方式使特征信息进一步高效融合,有效地提升小目标的检测效果;然后,构建一种自适应特征处理结构,利用网络的自适应学习能力过滤无用的信息,保留有用的特征,从而减少梯度逆向传播时比例不一致的问题,有效增强网络对多尺度特征的检测效果。在公开的SeaShips船舶数据集上开展实验得出,所提算法检测精度高达95.45%,明显优于SSD、YOLOv3等其他主流的目标检测模型,该方法在船舶目标检测上具有优越性。

    2023年02期 v.46;No.625 101-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1781K]
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能源技术

  • 基于YOLOv5与改进VGG-CTC的数字仪表自动读数方法

    张鹏程;吐松江·卡日;伊力哈木·亚尔买买提;刘萍;邸强;李振恩;

    随着数字电网的发展,数字仪表在电网中的应用越来越广泛。为进一步提高数字仪表自动读数算法的准确率和识别效率,推动数字电网建设,文中提出一种基于YOLOv5和改进VGG-CTC模型的数字仪表自动读数方法。该方法包括数字区域定位和仪表字符识别两部分。首先,采用YOLOv5模型检测输入图像的仪表数字区域,输出预测的数字区域边界框;然后,对VGG网络的卷积层和全连接层参数进行改进,提出一种改进VGG网络,将预测的数字区域输入该网络,即可提取数字区域图像特征,通过长卷积层输出字符概率分布信息;最后,经过CTC转录模块将概率分布序列映射为预测的数字仪表示数。实验结果表明,所提自动读数方法的准确率为89.63%,识别时间为439 ms,相比其他读数方法具有较好的读数准确率和识别速度,能够提高智能电网对设备状态监测的准确性和高效性,对推进能源物联网和数字化电网的建设具有重要意义。

    2023年02期 v.46;No.625 107-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1395K]
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  • 状态空间法的非线性负载三相逆变器建模研究

    武菲菲;陈超波;王斌;张彬彬;李继超;

    含非线性负载的三相逆变器难以建立精确的数学模型,为此,文中以三相电压型SPWM逆变器为研究对象,提出一种基于状态空间平均法的非线性负载下三相逆变器建模的方法。根据三相逆变器的工作原理建立系统的小信号模型,利用相关坐标变换及状态空间平均法导出其状态方程,对其平均变量进行分离扰动和线性化处理,经过拉普拉斯变换后得到系统的状态空间平均模型。在Matlab/Simulink环境中分别搭建系统在线性负载和非线性负载条件下的方框图模型,对于两相旋转坐标系和三相静止坐标系下的三相逆变系统进行相应的仿真。结果表明,利用状态空间平均法对三相逆变器进行建模的可行性强,且所提方法具有仿真结果精确、误差小、鲁棒性强、仿真时间短等优点。

    2023年02期 v.46;No.625 113-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1728K]
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  • 一种CLLLC谐振型双向DC/DC变换器效率优化技术研究

    林梦宇;谢岳;杨辉;叶飞;

    为提升CLLLC谐振型双向DC-DC变换器的工作效率,文中提出一种基于间歇控制技术的变频恒压控制方法。首先,建立变换器基波等效模型得到变换器的电压增益和传输效率特性,通过对原边逆变器的变频控制来改变电压增益,实现输出的恒压控制;然后,针对变换器在轻载时效率较低的情况,提出一种效率优化控制方法,在改变原边逆变器工作频率的同时改变间歇控制占空比,使副边整流器的输入等效负载维持在最优负载处,实现变换器的高效恒压输出;最后,搭建一台30 W的实验样机验证所提方法的可行性和有效性。实验结果表明,变换器轻载时,采用间歇控制变频恒压方法的工作效率比采用变频恒压控制方法提高约6%,在整个负载范围内效率可达87%以上。

    2023年02期 v.46;No.625 120-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1576K]
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前沿交叉科学

  • 基于深度强化学习的高频量化交易策略研究

    文馨贤;

    当前国内金融市场的投资交易已从基于传统技术分析等方法的主观交易逐渐转向基于程序化的量化策略交易。股票市场已有大量量化策略的研究工作,但针对期货市场的量化交易策略的研究还不足,已有策略在日内高频交易中的投资回报和风险控制还有待优化。为提升期货高频量化策略的盈利和风控能力,文中设计一种期货交易环境,将1 min时间粒度的高频K线作为环境状态,针对期货交易中持仓状态和交易操作构建相应的动作空间及算法;采用基于LSTM的深度强化学习模型LSTM-Dueling DQN,使其更适用于处理序列输入的状态空间,并显著提升模型的学习速度。对DQN、Double DQN、基于全连接神经网络的Dueling DQN(FF-Dueling DQN)三个基准模型进行实验对比,得到文中构建的交易策略在四个黑色系商品期货交易中累计收益率最高达到43%,年化收益率达到153%,最大回撤控制在10.7%以内。实验结果表明,所提策略在震荡行情和趋势行情中都能实现超出业绩基准的超额收益。

    2023年02期 v.46;No.625 125-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 1674K]
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  • 基于CNN-LSTM的运动想象脑电四分类研究

    郭峰;陈金川;谢云;

    脑机接口通过对运动想象脑电信号的分类识别,帮助运动神经严重受损的患者实现与外部设备的直接交互。为了提高多分类运动想象脑电信号的分类准确率,提出一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)和长短时记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络的脑电信号识别方法。首先,对原始脑电信号进行预处理,并利用快速傅里叶变换提取出相关频带的能量值;其次,对处理后的脑电信号采用一维卷积神经网络提取空间特征,再利用LSTM网络在序列上的建模能力,将空间特征组成特征序列输入到LSTM网络,提取时间特征;最后,将LSTM网络输出的特征输入到Softmax分类器,把结果分为左手、右手、舌头和脚四种类型。文中使用BCI Competition Ⅳ竞赛的数据集2a对所提的方法进行验证,实验结果表明,所提方法能够有效地提高多分类精度,分类结果的平均准确率达到90.38%。

    2023年02期 v.46;No.625 132-136页 [查看摘要][在线阅读][下载 1413K]
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  • 基于DS/AHP和组合权重对职业教育成绩综合评定研究

    谭志琼;魏代俊;

    职业教育中,成绩评定“重识轻技”现象一直没有得到有效解决。为此,文中采用AHP方法的主观赋权和基于数据的熵权法,利用最小相对信息熵原理求得组合权重,并综合考虑考试形式、评分标准、各科难易程度以及各科在职业定位中地位的不同。其次,利用DS/AHP构建基于过程性、多变量不确定信息成绩评价方法,克服当前职业教学中成绩评价系统存在的缺陷,如:只注重学生的理论认知能力,以考试成绩为主,并没有完整地体现操作技能能力与职业素质;学生的过程性评价(练习情况、课堂表现、操作技能)完全依靠教师的主观意愿和判断,无法做到真实公正。文中所构建的定量、客观公正、立体的职业教育成绩综合评定体系,可为推动职教高质量发展提供路径,也能够更好地落实国家“三全育人”理念。

    2023年02期 v.46;No.625 137-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1342K]
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  • 轻量位姿估计算法

    朱波;卿兆波;

    针对实时二维姿态估计复杂模型中网络参数多、计算复杂度高的问题,文中提出一种轻量级人体姿态估计算法(SASNet)。该方法采用轻量型MobileNet v3作为骨干网络,引入空间域自注意力模型(Self-Attention)、通道域SENet模块两种维度的注意力模块,在此基础上融合构建SASM(Self-Attention SENet Module)模块,从而在减少参数、降低运算复杂度的同时,提升网络模型的性能。COCO校验集上的验证结果表明,所提算法与常见的轻量型位姿估计算法相比,能够以更少的参数量和复杂度实现更高精度的检测;SASNet与复杂模型OpenPose相比,参数量只有其11.9%;与轻量型模型Lightweight OpenPose相比,参数量减少20.5%。文中的轻量化改进方法可有效减少参数量,实现轻量化,精度较高。

    2023年02期 v.46;No.625 143-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1587K]
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  • 基于NB-IoT的变电站电气设备实时负载监测技术

    刘希臣;

    变电站内多种电气设备同时运行时,实时负载状态监测难度大,若电气设备负载状态异常会影响变电站运行的安全性与稳定性,为此提出基于NB-IoT的变电站电气设备实时负载监测技术研究。设计与调试NB-IoT通信技术,采集电气设备实时负载数据,应用布莱克曼自卷积窗频谱校正算法处理负载数据,基于最大流方法计算电气设备负载的安全裕度,制定电气设备实时负载监测规则,判定电气设备实时负载状态,实现了对电气设备实时负载的精准监测。实验结果表明,应用所提方法获得的电气设备实时负载数据校正误差系数最小值为0.1,电气设备实时负载监测结果与实际负载状态保持一致,充分证实了所提方法的应用性能更佳。

    2023年02期 v.46;No.625 149-153页 [查看摘要][在线阅读][下载 1526K]
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  • 一种深度学习的通货核桃品种分选方法

    吴飞飞;李晓娟;

    针对市场上通货核桃多品种掺杂、各类核桃相似度高而难以有效区分的问题,文中提出一种深度学习的通货核桃品种分选方法。建立包含四种主栽核桃品种外部种类信息图像数据库,并结合专业知识进行人工标签;构建嵌入BN的Inception多尺度特征融合结构,加速实现多尺度视觉信息的聚合;加入捷径连接,增强模型对特征的复用,缓解过拟合问题;加入SE注意力机制,增强模型的抗干扰能力;使用余弦退火加速模型收敛,在此基础上,构建深度学习网络模型(BSNet),以实现核桃品种的动态分选。将BSNet模型与ResNet18、ResNet50、ResNet101、DenseNet121、GoogleNet等经典模型进行对比实验,实验结果表明,BSNet模型在自建数据集上的分选平均准确率达到96.13%,优于经典模型,证明所提方法能够有效应用于核桃品种分选。

    2023年02期 v.46;No.625 154-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 1418K]
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  • 低功耗土壤环境监测系统设计

    丁淑艳;李伦波;硕力更;郭剑辉;

    针对目前野外土壤环境监控系统中存在的智能化与实时性不足问题,文中设计一种新型土壤环境监测系统,对土壤的pH、氧化还原电位与温度参数进行实时监测。该系统主要由MSP430F5529控制器、电极信号采集、温度采集、电池电量采集、铁电存储器、LCD显示与低功耗蓝牙模块等部分组成。首先控制ADS1248采集电极信号,通过I2C接口读取数字温度传感器的值;再采用电极法测量土壤的pH值,采用电位法测量土壤的氧化还原电位;最后将测量的数据保存在本地铁电存储器中。Android手机端APP可通过蓝牙模块读取本地数据,并实时上报云服务器,技术人员则可根据上报的数据实时掌握土壤环境质量情况。实验结果表明,所设计系统具有体积小、功耗低、智能化程度高、使用方便等优点,在野外土壤环境监测场合下具有很好的应用前景。

    2023年02期 v.46;No.625 159-163页 [查看摘要][在线阅读][下载 1484K]
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  • 视觉传达约束下模糊人脸图像多尺度特征重建模型

    慈睿佳;李仁伟;

    模糊人脸图像细节不清,导致相关领域人脸识别过程中出现错误识别或无法识别的问题。为提高人脸识别的准确性,文中在视觉传达约束下构建模糊人脸图像多尺度特征重建模型。首先,对模糊人脸图像进行灰度处理和去噪处理,并利用高斯金字塔将人脸图像分解为三个尺度;然后分别提取三个尺度图像的人脸特征,利用自编码超分网络建立模糊图像和高分辨率图像之间的对应关系,构建重建模型;最后,将多尺度特征作为模型的输入,通过求解模型实现模糊人脸图像多尺度特征重建。结果表明,重建模型的平均峰值信噪比和平均结构相似性达到相对极大值,分别为9和0.87,说明所构建模型重建的人脸图像质量较高。

    2023年02期 v.46;No.625 164-168页 [查看摘要][在线阅读][下载 1442K]
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  • 塑封光电耦合器失效及其应用问题探究

    阮若琳;王跃峰;王英飞;李亚娟;

    光电耦合器以光为媒介传输电信号,广泛应用于各种领域的隔离信号传输。文中以某塑封光耦使用失效的问题为例,从元器件的失效分析结果探究其工程应用的优化方向。采用声学扫描、X-ray、开封检查及能谱分析等失效分析手段对失效器件进行分析,并对失效分析的内容依次探究解读,分析其受热应力、受潮、受腐蚀和工艺控制,及Au—Al键合点的IMC和Kirkendall空洞生成加速致使键合点开裂等方面的可能性。进一步对失效器件的电路设计及应用进行分析,从选型、电路工作参数计算出发,分析其输出端的设计缺陷和3只光耦并联的输出端电流工作状态,并进行结温计算,给出对电路设计状态的最终分析结论和其电路应用的优化方案,整理光耦选用要点和注意事项,为广大工程应用及电路设计者提供参考。

    2023年02期 v.46;No.625 169-175页 [查看摘要][在线阅读][下载 1663K]
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人工智能

  • 用于脑控系统的一种去噪脑电疲劳检测方法

    俞康;陶庆;殷润生;方婧瑶;

    疲劳易引发注意力下降,导致稳态视觉诱发脑控系统稳定差、可靠性低等问题。为此,文中提出一种去噪疲劳脑电检测方法。该方法采用经验模态分解将预处理后的脑电信号分解为多个本征模函数(IMF);利用降趋脉动分析法计算每个IMF分量的Hurst指数,从而判断其有效性,无效的IMF分量经过小波阈值降噪后与有效的本征模函数重构成新的脑电信号。然后采用功率谱分析法求出各节律的功率谱密度,组成特征矩阵向量输入支持向量机进行疲劳分类。文中以4名受试者额叶区的脑电信号作为研究对象,得到分类模型准确率为96.07%。实验结果表明,疲劳检测方法更能保留信号中的疲劳成分,其分类效果优于其他分类模型。所提方法在脑控假手系统的在线验证中也有较好的应用效果。

    2023年02期 v.46;No.625 176-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 1488K]
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  • 人工智能视听感知机器人虚拟仿真实验平台设计与应用

    杨淑莹;郭杨杨;田迪;赵敏;

    针对实体机器人价格昂贵、应用困难等问题,文中设计一种人工智能视听感知机器人虚拟仿真实验平台。该平台旨在培养学生运用人工智能技术去设计与开发基于视听觉感知信息控制机器人的能力,拓展学生跨学科知识,提升多专业综合应用能力和自主编程创新能力。通过将自主学习元素融入平台实验设计过程,教会学生运用汉字、语音、手势等方法控制虚拟与实体机器人,实现人工智能技术“理解-部署-调试-应用”一体化。文中对实验平台在实际教学中的应用进行详细介绍,并通过学生反馈给出实验平台的综合评价。

    2023年02期 v.46;No.625 181-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 1516K]
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