电子与信息器件

  • RapidIO交换芯片的静态时序约束设计

    张丽;沈剑良;李沛杰;

    静态时序分析是目前通用的芯片时序验证的重要方法,其依赖于时序模型和时序约束。时序约束是检验设计电路时序的准则,好的时序约束可以正确地体现芯片的设计需求。针对RapidIO交换芯片中存在的多时钟域构成、高速通道的高速时钟频率要求,2x/4x绑定模式下多lane时钟同步等的特殊要求,以及较多的跨异步时钟处理存在的问题,文中提出一种多分组的全芯片时序约束,通过设置时钟定义、时钟组定义、端口延迟定义、时序例外和虚假路径等,以及修正和优化必要的setup time/hold time违例,解决RapidIO交换芯片静态时序分析中的时序违例等时序问题,实现时序收敛的目的。实验验证及流片测试结果表明,所有时序路径均满足时序要求,RapidIO芯片的时序约束设计正确、完备。

    2023年04期 v.46;No.627 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1627K]
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  • 微电路模块板级磁芯组装失效机理与工艺设计

    黄国平;汤春江;李刚;唐锴;

    板级磁芯是国防军工及航空航天领域使用的微电路模块的重要组成部分,其组装的可靠性对产品性能起着至关重要的作用。为从根源上解决板级磁芯粘接的可靠性问题,文中通过分析板级磁芯粘接失效机理,创新性地引入可靠的磁芯粘接胶和新的灌封工艺设计,对磁芯粘接胶和灌封工艺进行针对性的探索;并采用含玻珠的新磁芯粘接胶对板级磁芯进行粘接,淘汰真空浸入式灌封而采用新的旋转灌封工艺,形成高可靠的板级磁芯组装工艺技术,彻底地解决板级磁芯粘接面开裂的问题。研究得出:板级磁芯组装失效的根源是磁芯粘接力不足以抵抗环境试验和产品内部的灌封胶应力,采用新型板级磁芯粘接胶、改进灌封方式和磁芯填充工艺是避免板级磁芯组装失效的有效工艺途径。

    2023年04期 v.46;No.627 7-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 1459K]
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  • 基于顺序注射的水质多参数在线监测系统设计

    陈梦凡;蔡永青;姬亚朋;刘瑛;马永跃;

    针对水质监测的预警、预报、溯源的数据量少,建设费用和运维成本高的问题,文中基于顺序注射技术,融合紫外分光光度法的水质检测原理,提出一种微试剂水质多参数在线监测系统,结合模块化布局设计,实现系统的小型化、自动化和智能化。基于故障树分析法建立水质检测过程故障诊断专家系统,实现水质在线监测系统自主故障诊断,减少因故障导致的经济损失,降低运维成本与人员需求。相比于传统的水质监测设备,微试剂水质多参数在线监测系统可同时检测总磷、总氮、高锰酸盐、氨氮等参数,监测仪体积小,长×宽×高为560 mm×420 mm×700 mm,试剂用量小于3 mL,仪器峰值耗电量为4.8 W·h/次。以总磷、氨氮、高锰酸盐为研究对象进行实验,结果表明,所设计监测系统测量精度高、线性度良好,相关系数≥0.989 8,重复性的相对标准偏差(RSD)≤2.552%。微试剂水质多参数在线监测仪符合水质在线监测设备的技术要求,具有应用价值,可为在线监测仪研究提供一种新的设计思路。

    2023年04期 v.46;No.627 13-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 1819K]
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  • 基于误差状态方程的采煤机滚筒最优控制调高技术的研究

    王宏;许春雨;田慕琴;

    针对采煤机传统PID调高技术控制滞后和跟踪性能较差的问题,文中提出一种基于误差状态方程的最优控制调高技术,以改善采煤机滚筒调高的响应速度和跟踪性能。首先建立采煤机调高控制系统的数学模型;其次为便于处理,将数学模型转化为状态空间方程,利用最优控制方法对状态空间方程进行处理,得到采煤机滚筒调高的最优控制器;再根据当前和过去的已知信息对系统进行反馈补偿,改善系统的动态性能。为验证最优控制调高技术的有效性,在Simulink中搭建最优控制仿真模型和传统PID仿真模型,进行阶跃响应和路径跟踪实验。结果表明,与传统PID控制相比,所提方法响应速度更快,路径跟踪性能较好,可为提高自动化采煤技术中采煤机滚筒调高控制智能化水平提供理论支持。

    2023年04期 v.46;No.627 20-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1427K]
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  • 无线运动传感器系统设计

    何翔;卓建业;

    针对日常运动中心率、体温、运动量等信息无线监测所存在的问题,文中设计一种基于STM32单片机和ESP32WiFi微控制器的无线运动传感器系统。首先,使用LMT70、ADS1292及MPU6050高精度模拟前端芯片,实时采集人体的体温、心率及步态信号,传输并存储至STM32中;其次,通过信号处理方法对原始数据进行优化,通过构造合适的滤波处理方法对心电信号进行处理并计算心率,并设计查表法计算人体的体温数据,利用优化的阈值筛选方法从陀螺仪三轴数据中获取运动状态和步态信息;再次,将生成的运动信息进行打包传输并至ESP32中,通过MQTT协议在ESP32与云服务器之间建立信息连接,将运动信息上传至云服务器中保存;最后,通过检测传输进行实验验证。结果表明:所设计系统能快速获取人体准确的运动信息并上传保存;此外,还可进一步向可观测实时信息的用户终端发送运动信息,实现运动信息的无线监测、异地监测。

    2023年04期 v.46;No.627 25-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1457K]
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  • 基于DSP的海上红外小目标检测系统设计

    李雷;张晔;胡楷;

    针对海天背景下红外小目标检测实时性低的问题,文中结合DSP硬件特征、算法需求和系统要求,提出一种以多核DSP为核心处理器的红外小目标检测系统实现方案。区别于常规的串行处理方式,该方案采用DSP双核流水处理的软件架构,将海天线检测算法和红外小目标检测算法分别运行在DSP的核1和核2,实现两套算法的并行处理;并通过核0主程序的调度实现海上红外小目标检测功能。在此基础上,采用查找表替代实时计算系数、优化计算过程最大化减少指令流水被打断、软硬件并行处理减少软件负载等方法对软件进行优化,提高软件效率。最后,在红外检测跟踪系统中对实时性和准确性进行应用验证。结果表明,所设计系统处理640×512的红外图像耗时小于25 ms,满足海上红外小目标实时检测的要求。

    2023年04期 v.46;No.627 30-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1485K]
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  • 一种面向超高速以太网的双模RS解码器设计

    李继豪;沈剑良;陈艇;

    100 GB以上超高速以太网采用FEC(Forward Error Correction)技术来降低误码率,提升传输可靠性。针对目前以太网中RS(528,514)码和RS(544,514)码两种编解码规范并存,导致的FEC解码器结构冗杂、资源耗费严重、面积占用大等问题,文中将多模RS解码器的概念引入以太网FEC解码器设计,提出一种适用于100 GB及以上超高速以太网的双模RS解码器。通过对不同的编解码规范进行研究与分析,设计通用的SC、KES、CSEE模块并实现部分内存共享,采用并行设计与流水线处理来降低传输时延、提高吞吐量。在100 GB以太网中进行仿真实验,测试该双模解码器的功能完整性、资源开销以及功耗。结果表明,所设计的双模RS解码器能成功实现对两种FEC规范的解码,解码时延分别为93 ns,96 ns,相比于传统RS解码器,资源开销与功耗分别降低32.32%,17.34%。

    2023年04期 v.46;No.627 35-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1678K]
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  • 基于ESP8266的羽毛球步法训练系统的设计与实现

    郑海锋;庄锋杰;许施杰;夏玉;沈建国;

    羽毛球运动的步法训练是提升练习者各项技术的前提,为此,文中设计一种基于ESP8266的非接触式羽毛球步法训练系统。该系统以ESP8266模块为核心单元进行WiFi组网,由无线射频模组识别测试者身份信息后,结合LED数显板引导测试者进行步法训练。测试过程中,可以通过红外遥控器调整系统的部分功能,由红外激光收发模块判别测试者的位置并记录其单次训练所需的时长;然后通过无线传输的方式将训练数据存储至服务器,方便后续数据管理与分析。在后端采用最小二乘法对数据进行拟合,再将得到的参数下发到ESP8266并写入至内部FLASH;最后在羽毛球馆搭建测试环境,对系统的有效性进行现场测试。实验结果表明,所设计系统具有良好的稳定性,能够在一定程度上提升测试者的步法水平。

    2023年04期 v.46;No.627 41-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1477K]
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  • 一种AD7190电桥电压数据采集系统的设计

    黄永庆;周信健;陈龙权;玉振明;

    在研究压力、拉力等电桥式传感器输出变化情况过程中,必须要对其过程数据进行采集和记录,用于系统分析。文中利用AD7190及STM32F103设计一种电桥电压采集系统,通过MAX6350产生稳定的5 V电压基准,经过缓冲功率放大后接到电桥的激励端给电桥供电。在电桥的输出端使用AD7190模拟前端芯片对信号进行放大和模数变换;然后由STM32读取转换结果并对数据进行滑动均值滤波、工程单位变换、数据四舍五入以及端口输出控制比较等;最后使用free ModBus的ModBus RTU协议,通过RS 485接口在MCGS人机界面上显示数据和控制,并通过RS 232串口或USB虚拟串口发送采样的实时数据到计算机进行数据记录。实验测试结果表明:所设计系统在300 Hz采样率下,每分钟记录数据量约为200 KB,使用磁盘容量大的计算机可以进行长时间数据记录;电压数据相对误差在0.28%以内,稳定性较好,能满足一般电桥数据采集的要求。

    2023年04期 v.46;No.627 45-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1880K]
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  • 基于STM32的物联网温控平台系统设计

    魏静博;黎芳芳;张芹;谢亮生;

    文中设计一种以STM32微处理器为基础的物联网温控平台系统。该系统主要由温度传感器、STM32F103C8T6主控芯片、温度控制模块、TYWE1S WiFi模块以及手机客户端等部分组成。温度传感器采集到陶瓷加热片的温度数据后传送到MCU中,MCU串口与WiFi模组通过WiFi串口通用协议连接和通信,实现设备联网,从而实现远程监测功能。所设计系统能够实现对量子点器件加热平台的温度控制以及工作环境温度的实时监测,并将数据远程传送到手机。操作人员可以通过手机客户端查看并控制温度,实现温度数据的采集以及曲线绘制,便于分析器件的温度对性能的影响。该系统具有体积小、扩展性高、易操作等特点,可以实时、准确地监测加热温度,有效规避由温度的不确定性对量子点制备带来的不良影响,还能够提升工作便捷性并节省人力资源和经济成本。

    2023年04期 v.46;No.627 52-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1387K]
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  • 基于FPGA的固态硬盘的设计与实现

    徐加乐;刘嵩岩;

    文中基于FPGA芯片对特殊接口固态硬盘进行设计。在详细介绍固态硬盘控制器硬件设计的基础上,重点介绍固态硬盘控制器的软件设计。在固态硬盘闪存转换层中的地址映射算法中引入哈希表格,并提出一种综合块的有效页数、擦除次数和特殊性的磨损均衡算法,以减少逻辑地址到物理地址的转换时间和磨损均衡过程中有效数据的搬移量。同时,根据流水线的思想,将固态硬盘的读写过程划分为多个子操作,通过不同子操作间的并行处理,改善固态硬盘的读写性能。硬件测试结果表明,哈希表和磨损均衡算法的使用可以显著改善固态硬盘的性能。

    2023年04期 v.46;No.627 57-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1879K]
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  • 一种滤波器热真空试验并行测试设备的设计

    何林飞;韩俊博;

    传统星载短报文腔体滤波器在进行热真空试验时,采用外置信号源、功放和频谱仪监控的方式,所加信号为连续单载波信号,单次只能测一个通道。而实际短报文信号是突发信号,每次持续时间仅110 ms左右,连续波和突发信号的真空放电效应存在差别,使用连续波测试不能真实反映实际情况。同时,对于滤波器批产测试,单次只能测量一个通道滤波器,且热真空试验所需的时间、成本会成倍增加。针对上述问题,文中设计一种可以支持8通道滤波器并行测试的设备。该设备由大功率模拟信号源和接收监控设备组成,可实现突发信号生成、信号捕获和射频功率测量等功能。大功率信号源由FPGA、RDSS射频芯片、放大器、功分器和功放等组成,用于产生模拟的大功率RDSS射频信号;接收监控设备由射频检波电路、放大器、比较器、ADC和FPGA等组成,实现对射频信号的检波、放大、捕获和ADC采样,并通过串口输出对应通道采样的电压值。所设计的测试设备已在短报文腔体滤波器热真空试验中得到应用,测试效率有所提高,且能够达到设计效果,具有较高的实用价值。

    2023年04期 v.46;No.627 65-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1636K]
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  • 基于STM32的智慧农业大棚系统设计

    冼进;冼允廷;

    为合理利用有限的土地和农业资源,降低农业生产成本,改善农业生态环境,文中以STM32为主控芯片,结合各类智能传感器、外部控制设备、智慧农业监测APP、大数据分析和智能预警,设计一种基于STM32的智慧农业大棚监测系统。该系统能实时、精准地监测大棚室内各项环境参数,并融合农作物最优生长模型,自动调控卷帘、风机、补光灯、喷洒等农业设施,以低成本、多维度进行环境监测和预测。智慧农业大棚系统设计不仅可为农作物提供最优的生长环境,为现代农业提供针对性、精细化、适用性强的综合农业服务;还能借助大数据、物联网、人工智能等新兴技术,实现对农业大棚精准控制,使农业生产更具“智慧”。实践证明,智慧农业大棚能够科学地提高农业种植生产效率,改善及优化农业产品质量,大幅度提升农业收益率。

    2023年04期 v.46;No.627 70-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1526K]
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计算机科学与应用

  • 基于协同过滤的医疗临床路径智能推荐系统

    臧彬;

    在信息技术的推动下,很多医院开始应用医疗临床路径系统,并取得了一定的效果。但目前市面上的一些医疗临床路径系统还不完善,特别是临床路径的制定和执行过程中依赖专家的主观判断,缺乏客观性和准确性。基于此,文中提出一种基于协同过滤的临床路径推荐算法。首先提取系统中的患者临床诊断数据,通过余弦相似度算法对具有相似临床诊断指标的患者进行相似度计算;然后构建患者-路径影响矩阵,并根据计算结果进行关联度排序,最终形成一个Top-N的推荐路径列表,从而为医生推荐符合患者病种特征的临床路径。与其他方法的比较测试结果表明,所提方法能够较好地解决当前临床路径推荐方法存在的缺陷,从而提高临床路径推荐的精度,具有明显的优越性,可为医疗临床路径系统的设计提供参考。

    2023年04期 v.46;No.627 75-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1406K]
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  • Windows环境软件分级再生策略研究

    王艳超;姚江毅;李雄伟;

    为降低软件系统再生成本,提高再生效益,文中在预测软件系统老化趋势的基础上,利用细粒度再生时间短和粗粒度再生效果好的特点,提出一种双粒度分级再生策略。该策略包括系统级再生和服务级再生。首先,以Windows环境下的综合信息管理系统为背景,搭建Apache Web服务器老化数据采集平台,通过修改服务器参数实现加速老化实验并采集系统老化数据;然后,将时域卷积神经网络模型(TCN)应用于老化趋势预测,对采集的老化数据进行特征提取并建模,得到该方法的预测精度高于循环神经网络;最后,提出一种再生决策函数评估平均再生成本的变化,依据再生成本的变化产生再生请求,实施分级再生。结果表明,双粒度分级再生策略平均再生成本降低7.6%,系统运行时间延长22.7%。与单纯的系统级再生策略相比,该策略能够降低平均再生成本,提高操作系统可靠性。

    2023年04期 v.46;No.627 79-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1548K]
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  • 基于XIP FLASH的嵌入式软件设计与应用

    赵英辉;罗丹;肖德勇;李铮;代洪光;

    传统NOR FLASH并行地址和数据总线的引脚过多,使电路设计的复杂性增大,同时也会增加电路板布线空间。为了解决这一弊端,部分微控制器支持SPI eXecute in Place(XIP)接口,SPI NOR-FLASH应运而生。基于此,文中提出一种嵌入式软件设计方案。该方案充分发挥XIP FLASH片上执行代码的关键属性,利用GNU编译器的工作原理,通过链接器的链接脚本将嵌入式软件程序存储在XIP FLASH中,运行时代码段和只读数据段存放在XIP FLASH中,只需将数据段及操作XIP FLASH的关键代码搬运至RAM中运行。此外,对嵌入式软件的执行流程进行设计与说明。所提方案简单、易操作,已在单相和三相表载波通信单元、Ⅰ型采集器通信单元、Ⅱ型采集器、集中器载波通信单元得到充分验证,可广泛应用于用电信息采集系统、输配电系统的本地通信等领域。

    2023年04期 v.46;No.627 85-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1515K]
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  • BLAC:注意力机制时序网络流量异常检测模型

    李婧;周师严;

    入侵检测的难点之一是如何准确识别流量数据的异常特征。文中提出一个基于卷积神经网络(CNN)、双向长短期记忆网络(Bi-LSTM)和注意力(Attention)的时序流量异常检测模型,即BLAC。为提高BLAC模型的特征提取准确度,使用CNN提取流量数据中的空间特征,利用Bi-LSTM提取流量数据的完整时间特征,解决Attention难以对复杂时间序列数据位置信息进行编码的问题。通过对Attention权重的可视化分析,推测出异常在窗口中发生的时间点。使用雅虎的Webscope S5数据集进行对比试验,结果表明,BLAC模型的性能优于其他SOTA模型,其中关键指标召回率高达98.69%,表示二分类精确度的F1得分达到97.73%。

    2023年04期 v.46;No.627 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1559K]
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  • 基于顺序注射技术的量程自动切换总磷在线监测方法

    李文;徐洋;何娜;陈银银;

    针对地表I~V类水总磷准确快速测定的需求及总磷水质自动分析仪的技术要求,文中结合顺序注射技术和钼酸铵分光光度法,基于地表水国家检测标准,以水质总磷参数为检测对象,设计一种小型微量原位水质检测仪。该系统主要通过自主设计的消解池结构来达到快速消解、检测的目的。由于在实际水样与行业标准中,总磷含量标准限值分别为0~2 mg·L~(-1)和0~50 mg·L~(-1),故自主设计检测程序,根据检测信号值进行判断,自动调整进液量,设计一种量程可自动切换的在线检测系统,实现30 min内针对不同量程范围的总磷自动检测。实验结果表明:总磷测定量程为0~2 mg·L~(-1)时,校正决定系数为R~2=0.995 4;重复性的相对标准偏差RSD为1.32%~2.24%;实际水样相对误差为1.63%~3.31%;当量程为0~50 mg·L~(-1)时,系统重复性误差为3.61%,零点漂移为2.04%,量程漂移为3.39%,直线性为4.33%。所设计系统具有良好的稳定性和可靠性,成本低、功耗低、所需试剂少、体积小,更适用于目前总磷在线监测需求。

    2023年04期 v.46;No.627 97-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 1626K]
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  • 基于STD标准的仪器可互换技术

    文天柱;许爱强;刘勇;王洪春;

    仪器可互换技术是新一代自动测试系统的关键技术之一。针对可互换技术只能实现同类仪器的互换,无法实现具有相同信号能力的不同类仪器的互换以及多功能仪器的互换等问题,文中开展面向信号的仪器可互换技术研究。STD标准是信号和测试定义标准,为实现面向信号的仪器可互换技术提供支撑。首先分析面向信号的仪器控制模型,找出测试描述中与仪器相关的重要环节,即信号操作与信号接口的映射关系,以及测试描述与仪器能力的信号匹配;再建立统一的函数接口,实现不同角色信号的标准化映射过程,通过设计自定义匹配流程,根据信号类型及对应的属性表达式实现信号的自动匹配;最后,对仪器互换过程进行验证。结果表明,基于STD标准的仪器可互换技术不仅能够实现同类仪器的互换,还能实现不同类仪器的互换,实现过程简单方便。

    2023年04期 v.46;No.627 102-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 1409K]
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  • 基于ResNet50改进模型的图像分类研究

    辜瑞帆;李祥;任维民;

    针对深度学习中残差网络ResNet50存在的信息丢失、特征提取不充分、网络过拟合和训练困难等问题,文中提出一种基于改进ResNet50的图像分类算法。针对残差网络ResNet50在提取特征时存在丢失输入特征映射情况,造成信息丢失的问题,对主干网络中Stage4的下采样块添加平均池化层,进一步提高网络特征提取能力;针对ResNet50训练过程中存在网络过拟合以及泛化能力差的问题,使用标签平滑方法对交叉熵损失函数进行修改,有效缓解网络损失值震荡幅度;针对ResNet50计算量大、训练困难的问题,使用混合精度和余弦退火衰减方法对模型进行训练,在加快网络收敛速度的同时提高模型的分类精度。实验结果表明,与原ResNet50网络相比,文中算法在ImageNet-1k数据集上Top1和Top5的精度分别提升3.2%和1.6%,能够更好地应用于图像分类任务。

    2023年04期 v.46;No.627 107-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1663K]
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  • 一种插件化自适应数据汇集分发系统的设计与实现

    霍烁烁;林欢;陈磊;刘镇瑜;赵文杰;

    数据汇集分发系统作为各种数据中心及指控中心的重要组成部分,需要灵活地接入多源数据并进行格式化存储转发,为高效利用各种渠道的数据资源提供基础保障。针对传统数据汇集分发系统配置复杂、扩展成本高等问题,文中设计一种插件化的自适应数据汇集分发系统,通过建立统一的数据标准及接口规范、对插件化技术等的综合应用,以较小的代价和简单的操作实现对新数据类型和数据处理需求的即插即用的扩展支持。该方法以数据标准化为依托,制定数据标准进而形成数据协议,最终以数据接口的方式进行软件实现。在此基础上,通过对标准化接口的处理完成数据的标准化协议转换,从而实现新数据格式的自适应扩展支持。同时,通过数据处理逻辑与数据接口解耦合的方式,实现在插件中灵活扩展数据和解析处理。所提系统以数据标准化为切入点,通过对数据协议的自适应适配实现对新数据格式的有效支撑,能够高效便捷地对多源数据进行汇集分发应用,具备较高的灵活性和扩展性,以及较大的应用价值。

    2023年04期 v.46;No.627 113-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1546K]
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  • 基于模型开发的EHB系统应用层软件设计

    李亚轮;黄波;卫玮;陈贺军;舒强;

    为提高集成式电子液压制动系统(EHB)中应用层软件设计的清晰度和效率,文中提出以模型开发的方式对集成式电子液压制动系统进行应用层软件设计。首先对EHB系统进行数据预处理和前期系统故障诊断;然后对驾驶员意图进行判别,通过解析驾驶员输入的踏板行程,计算主缸目标液压力。主缸液压力控制采用抗积分饱和PID控制算法,该模块输出目标扭矩,再将目标扭矩输入电机控制模块。永磁同步电机控制模块采用双闭环加最大扭矩电流比控制算法(MTPA),从而实现各模块算法的应用层软件设计。通过Matlab/Simulink中的分立模块与Stateflow模块生成主控芯片可执行的C代码文件嵌入工程中,进行软件集成并烧入控制器。最后搭建电机台架和EHB台架观测电机q轴电流和液压力开环、闭环响应,验证基于模型开发的EHB系统应用层软件设计的可行性。

    2023年04期 v.46;No.627 119-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1668K]
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航空航天航海技术

  • 引入自注意力U-Net的无人机遥感农作物分类模型

    赵子宇;石刚;

    精准农业是指信息技术与农业生产全面结合的新型农业。农作物信息和数据是精准农业中最核心的内容,通常使用无人机遥感技术获取农作物信息和数据。文中首先利用无人机采集农田数据,并根据地面参考数据以及相关资料,利用人工标注构建无人机遥感农田样本数据集,利用数据增强的策略扩充样本数据集;其次,提出一种改进的U-Net模型,即自注意力U-Net模型,将其应用于农作物分类。所提模型在传统U-Net的基础上加入自注意力机制,能够提高模型的特征学习能力以及泛化能力。使用所提方法在无人机遥感农田数据集上进行实验得出,与基线模型相比,所提模型能够提升农作物分类性能。

    2023年04期 v.46;No.627 125-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 1490K]
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  • 机载高速数据回传系统设计

    任中旺;金永;

    在航天飞行器交会仿真飞行试验中,不仅需要获取飞行数据,还要考虑产品回收后数据回传的实时性和可靠性。针对现有大容量数据回传系统速度慢、耗时长的问题,文中提出一种基于带宽高、容量大的FLASH阵列和支持USB 3.0接口的高速数据回传系统。该系统的硬件设计使用FT600芯片作为USB 3.0接口电路的控制芯片,采用流水线技术和并行总线工作方式的NAND FLASH阵列作为大容量存储器。软件设计中使用现场可编程门阵列(FPGA)作为主控,控制FT600芯片高速读取FLASH阵列中的大容量数据,完成系统与上位机之间进行的数据交互。测试结果表明,FLASH阵列的数据读取速度达到225 MB/s,USB 3.0接口数据回传的平均速率达到187 MB/s,可以保证数据的快速传输和可靠性,能够有效地解决大容量数据高速回传问题。

    2023年04期 v.46;No.627 130-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 1435K]
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  • 某型机载远程接口单元上电启动高故障率问题分析

    李军;车炯晖;呼明亮;赵君;

    远程接口单元(RIU)是航空电子系统的重要组成部分,在机载机电管理系统(UMS)中发挥着非常重要的作用。某型远程接口单元自使用以来,发生过多次上电启动时故障,严重影响飞机的出勤率和再次出动率。文中依据某型远程接口单元的故障现象和工作原理,以离散量输出接口上电BIT检测故障为顶层事件开展故障树分析,通过对故障树底层事件的逐条分析、测试,最终确定引起故障的原因;并根据故障机理制定相应的解决措施,开展相关验证工作。

    2023年04期 v.46;No.627 135-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1370K]
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  • 基于改进遗传算法的多无人机任务分配

    王垚;石永康;

    为解决传统遗传算法在求解多无人机任务分配问题时易陷入局部最优和收敛速度较慢的问题,文中提出一种融合模拟退火思想的改进遗传算法。首先描述多无人机任务分配问题,将其转化为多旅行商问题,并建立数学模型;然后在传统的遗传算法中引入Metropolis准则,对选择、交叉、变异后的子代种群进行优化调整,使算法可以跳出局部最优并快速收敛;最后进行仿真实验,采用TSPLIB数据库对改进算法进行有效性验证,分别求解不同规模的多旅行商问题,对算法的优越性进行验证,求解任务分配算例以验证改进算法解决多无人机任务分配问题的可行性。实验结果表明,改进的遗传算法能跳出局部最优,收敛速度显著提升,在求解多无人机任务分配问题时,寻优效果优于改进前的算法。

    2023年04期 v.46;No.627 139-146页 [查看摘要][在线阅读][下载 1744K]
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前沿交叉科学

  • 物流输运线控制的图形化编程方法研究

    张宇;杨其华;李锐鹏;吴帅举;

    针对目前物流输运线中单片机编程工作量大和代码可读性不强等问题,文中提出一种图形化编程方法。该方法根据物流输运线布局多样性的特点,将物流的设备图形和流程图相结合以提高编程可观性,并搭建平台进行图形组合及代码转化。流程图单元中封装设备运行的单片机代码,通过拖动连接完成流程图的设计;再采用邻接表将流程图转化为数据结构,通过深度优先搜索的方法遍历流程图,实现流程图中封装代码的转化输出。在转化过程中进行代码语句结构优化调整,形成完整的单片机代码,并结合单片机编译软件实现程序的编译。结果表明,图形转换方法可以成功实现流程图结构向单片机程序的转化,并可以通过Keil编译软件实现程序的编译,编程难度和工程操作复杂性均有所降低。

    2023年04期 v.46;No.627 147-153页 [查看摘要][在线阅读][下载 1825K]
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  • 一种情感可控的古诗自动生成模型

    钟志峰;晏阳天;何佳伟;夏一帆;张龑;

    古诗是中华民族重要的非物质文化遗产,使用计算机实现古诗的自动生成已成为一个热门的研究课题,但现有的古诗生成方法在生成诗句与主题的关联性上表现不佳且无法控制情感的表达。为解决这些问题,文中基于序列到序列(Seq2Seq)模型,提出一种通过关键字和情感分类词共同控制绝句诗生成的方法。具体实现过程分为两个阶段:首先使用TextCNN和TextRank算法分别对收集的古诗进行情感分类和关键字提取,自行构建实验数据集;其次针对古诗主题与情感表达不准确的问题,引入带注意力机制的Seq2Seq模型,在模型的编码端和译码端使用门控神经单元(GRU),通过4个关键字和情感分类词控制最终绝句诗的生成,并在生成阶段使用集束搜索代替传统的贪心搜索来增加生成古诗的多样性。对比实验结果表明,所提方法生成绝句诗的效果在自动评价和人工评价上均优于基准模型,对于内容与情感的表达更加准确和有效。

    2023年04期 v.46;No.627 154-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1477K]
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  • 基于特征融合的正常语音和低语语音分类系统

    王睿;艾斯卡尔·艾木都拉;

    低语(Whisper Speech)是指凑近别人耳朵小声说话,即私下里轻微的说话声。低语是一种常见的发音方式,由于发音方式比较特殊,其与正常语音在特征方面有较大差异。目前,区分低语和正常语音多数是借助于各类软件对某些声学特征进行直接观测,比如常见的频谱图等,而对于二者的分类模型研究较少,且没有一个公开的汉语低语语料库。为此,首先创建一个汉语低语语料库;其次,建立一种鲁棒的低语与正常语音的分类系统,提出一种基于卷积神经网络(CNN)的特征融合方法,该方法将光谱平坦度(Spectral Flatness)和语音均方根(Root Mean Square,RMS)相结合。实验结果表明,所提出的特征融合方法能够提高低语与正常语音分类系统的性能,与基线模型相比,准确率提高21.67%。

    2023年04期 v.46;No.627 161-165页 [查看摘要][在线阅读][下载 1442K]
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  • 基于漩涡特性的行人流自动扶梯拥堵形成分析

    张奇峰;秦国君;崔宁;张立立;

    我国地铁客运量极大,早晚高峰期常出现短时特大客流聚集的情况。地铁建设形态特殊,大部分地铁站口采用自动扶梯进行上下客流的运输,但自动扶梯运输能力有限,其上下行口处常出现行人排队拥挤的情况,导致大量乘客聚集,极易造成安全隐患。针对该问题,文中通过分析水利工程中典型的水流漩涡特性,利用映射关系提出一种基于漩涡特性的行人流在自动扶梯前形成拥堵的分析方法;然后,利用集群动力学理论推导出行人流疏散时间模型,并采用消涡理论进行行人流拥堵消涡研究;最后,使用Matlab仿真软件对未采用消涡设计和采用消涡设计两种情况进行对比分析。结果表明,采用消涡原理设计的行人流拥堵所用疏散时间较短,能有效降低拥堵时间并减少安全隐患。

    2023年04期 v.46;No.627 166-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 1374K]
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人工智能

  • 基于SSA-BP神经网络的试验品室内温度预测

    孙冲;刘沛然;伊猛;

    在弹药试验品日常存储温度监测过程中,传统传感器测量存在滞后性。为解决这一问题并实现试验品储存室下一时刻温度的精准预测,文中提出一种基于SSA优化BP神经网络的智能算法。通过SSA算法与BP神经网络相结合的方法,在局部搜索中快速找出阈值更新的最优位置,为BP神经网络的训练提供更好的参数。利用Matlab仿真平台搭建SSABP温度预测模型,并与PSO-BP算法温度预测模型进行仿真对比。测试结果表明:SSA-BP神经网络算法稳定性好,鲁棒性强,收敛速度快;相比PSO-BP网络,该算法的MAE和MSE误差值分别减少2.31%和0.54%,预测精准度高。所提方法可为弹药试验品储存室温度精准预测提供重要依据和参考。

    2023年04期 v.46;No.627 171-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 1542K]
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  • 基于ARM的智能家居系统的设计与实现

    蒋志伟;王伟;刘姗;王凯;

    人们对更加便捷高效的智能家居的需求与日俱增,但目前的智能家居系统在拓展性、移动性、人性化等方面仍存在不足,尤其是因使用不同的通信技术,系统中的各个设备进行连接时存在困难。为此,文中提出一种以ARM为核心的智能网关的智能家居系统。该系统搭载Linux操作系统,并与ZigBee无线传感技术组合搭建家庭内网;通过TCP/IP通信协议与移动端组成家庭外网。系统在各个设备的不同通信协议下均可进行通信。此外,还进行USB转串口设计,完成ZigBee对输出功率的修改,并运用QT技术设计智能网关的UI界面,在很好地进行人机交互等角度进行创新。整个系统的测试结果表明,以智能网关为核心的各模块可以有机地结合在一起,并且系统易于操作、稳定可靠,可以实现相互通信和实时对家居环境进行本地控制和远程检测。所设计系统对智能家居的发展具有重要意义。

    2023年04期 v.46;No.627 177-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 1697K]
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  • 基于深度学习的海量航拍视频智能处理技术

    武林伟;闫婧;王勇;

    针对现阶段处理航拍视频数据工作量大且繁琐、人工成本高、重点目标信息提取效率低以及难以有效管理等问题,文中提出一种基于深度学习的海量航拍视频智能处理技术。该技术以深度学习算法为基础,采用可变卷积网络完成视频目标智能检测识别,采用自组织特征映射神经网络完成视频片段智能切分,使用局部敏感哈希算法完成海量视频快速检索。通过视频智能处理技术能够剔除海量航拍视频中的无效视频片段,保存有效目标视频片段,提高检索效率,降低存储压力,实现对海量航拍视频数据的高效管理。在实际项目中,基于海量航拍视频智能处理技术完成航拍视频智能化处理软件开发,工程实践应用证明,该技术可以有效减少作业人员重复性工作,提高视频处理作业效率。

    2023年04期 v.46;No.627 182-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 1605K]
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