电子与信息器件

  • 面阵固态激光雷达在排水管道检测中应用研究

    王永涛;邵春;

    激光雷达扫描是排水管道完整性检测的一种重要方法。针对目前激光扫描设备无法快速绘制出排水管道内壁三维轮廓图像的问题,文中设计一种基于面阵固态激光雷达传感器的管道内壁信息采集传输系统,给出激光雷达传感器的硬件采集电路原理图,详细阐述系统软件设计方案和实现过程。模拟场地测试时,采集面阵固态激光雷达三维点云数据和深度数据,详细对比检测量和实测量,以验证检测数据的可靠性。结果表明,面阵固态激光雷达测量精度为1.8 cm,检测范围可达5 m。现场实测时,绘制排水管道内壁面阵固态激光雷达三维深度图,三维图中管道底部泥沙和管道顶部污垢清晰可见,能快速检测出排水管道内壁的完整信息。所设计系统实用性高、检测速度快,具有良好的稳定性。

    2023年06期 v.46;No.629 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 1697K]
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  • 一种基于嵌入式的高精度同步授时系统

    王蕾;李淑婧;刘萍妮;刘军;

    为满足协同交互和智能敏响,集群成员和网络节点各要素之间的授时同步精度指标尤为关键。为此,文中设计一种基于嵌入式的高精度同步授时传输系统。通过将DSP和FPGA功能紧密耦合,结合ADC/DAC射频前端,选用BD/GPS双模收发模块,使用芯片内核和硬件描述语言设置串行端口在线调试,实现系统功能。系统选用的ATGM332D高灵敏度接收机模块属于国产BD/GPS双模接收模块,可有效提高系统的国产化率。系统接收卫星信号,经过内部解析和编译生成高精度同步脉冲信号。最后,通过实验对传统秒脉冲装置和同步授时系统性能进行对比分析。结果表明:所设计系统集群成员之间的同步精度误差远小于200 ns,优于传统秒脉冲装置,可满足高速数据传输和高精度定位同步需求;同时,该系统具备高可靠通信速率、集群间协同速率、体积小、重量轻、精度高、便于多例化实现的特点,已成功应用于某型无人机集群的机载设备,可为实现集群化和网络化提供技术基础。

    2023年06期 v.46;No.629 7-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1563K]
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  • 油田智能分层注水井下控制系统设计

    宋华军;李翼;杜志民;沈美丽;

    为提高油田的生产效率,满足油田分层注水智能化需求,文中设计一种油田智能分层注水井下控制系统。该系统主要由井下注水板、井下压力传感器和直流电机等部分组成。井下注水板的主要功能是处理井下压力传感器数据,接收井上人员发送的控制指令,以及通过控制直流电机转动调节井下注水阀门的开度大小。为提高系统抗电机等噪声的能力,创新性地设计一种抗噪电阻编码器模块,用于代替霍尔编码器测量电机的旋转角度。在井口端设备与井下注水设备之间通信时,系统通过设定压力波通信协议减少打压设备的开关次数,在稳定传输数据的前提下降低系统功耗。实际测试结果表明,所设计的井下注水板在模拟的井下高温环境中能稳定工作,可为油田智能化注水生产提供一种有效的解决方案。

    2023年06期 v.46;No.629 11-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1638K]
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  • 基于FPGA+DSP的光纤数据传输电路设计

    赵喆;张会新;李晓宇;畅彦祥;

    随着信息传输技术的推陈出新和航天技术的更新迭代,系统内数据总量越来越大,带宽需求和速度要求越来越高。这对传输效率提出了更高的要求,传统传输方式已不满足高速数据传输要求的现状。而光纤传输凭借大容量、宽频带、抗干扰强等优势,使光纤数据传输电路成为重点研究课题之一。光纤数据传输电路属于外系统等效器项目的硬件平台,文中依据项目设计要求、电路试验需求和数据传输的研究现状,设计一种基于FPGA+DSP的光纤数据传输电路,符合FC-AE-1553光纤总线标准。各类模拟信号通过多模光纤、光接口转换器和光电模块向测量设备接收和发送信号,数据处理通过FPGA与DSP间异步通信EMIF总线进行实时交互。搭建电路测试平台对光纤数据传输电路各功能进行验证,实现外系统等效器的光信号传输和处理测试。结果表明:所设计电路工作稳定,向测量设备传输光信号满足2.5 Gb/s速率,没有出现漏采、漏传、重复采集、重复传输的现象。

    2023年06期 v.46;No.629 16-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 2208K]
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  • 矢量信号分析中高性能模拟信号采集系统的研究

    陈慧娟;游政;张立佳;程景清;

    现代通信涉及大量先进技术,需要有与电子通信相关的测量仪器,以捕获和分析宽带、实时矢量信号。中频数字化技术是实现通信过程的先进手段之一。针对矢量信号分析仪中对中频模拟信号采集系统高性能的要求,文中对系统各部分设计进行简要分析,应用ADS与诺顿等效变换对系统前端模拟抗混叠带通滤波器进行设计、优化与仿真;根据有大动态范围与优良信噪比的高速ADC的工作要求,对应选用的采样时钟信号各项指标进行推导计算,并提出一种应用自适应技术提高高速ADC分辨率的方法。

    2023年06期 v.46;No.629 23-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1558K]
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  • 核酸检测排队预警系统设计

    杜永星;杨延宁;雷文礼;冯树栋;董晨乐;

    为减小核酸检测排队过程中相互感染事故的发生,确保核酸检测工作的顺利展开,文中采用单片机以及超声波传感器HC-SR04设计一种核酸检测排队预警系统。该系统以小车为载体,搭载2个超声波模块、红外测温模块、预警模块以及通信模块,在超声波传感器的舵机上加入PID算法,使其能够更加精准地控制舵机的转动角度。通过两个超声波反馈的数据以及系统的计算,采集队伍之间的距离数据;红外测温模块主要在小车前行的过程中对指定人员进行体温测量;语音模块和预警模块分别对设定间距和异常体温值进行提醒和预警,并通过通信模块将异常体温数据发送至后台,及时向管理人员发出警报。测试结果表明,所设计系统精度较高,能够代替人力实现核酸检测排队间隔距离提示以及测温预警工作,从而极大地减轻医务工作者的压力,提高核酸检测效率。

    2023年06期 v.46;No.629 29-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1563K]
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  • 弹地高速传输系统优化设计

    赵冬青;辛艳;袁小康;

    针对弹地传输系统在长距离传输过程中信号会产生衰减和干扰的问题,文中提出一种软硬件相结合的弹地高速传输系统。硬件电路中加入均衡和驱动芯片补偿信号的衰减,通过阻抗匹配减少耦合的影响,提高整个传输链路的传输质量,使接收到的信号波形更完整;在软件优化方面,采用8 B/10 B编码平衡传输数据中“0”和“1”的个数,通过CRC校验验证传输数据的正确性。采用的重传机制中加入包计数,通过识别发送的指令类型以及对应的包计数,有效地判断下一步应该传输的数据包;通过计算获取指令的时间,保证系统可以响应重传;通过对硬件电路和软件逻辑的双重优化,提高传输链路和传输系统的可靠性。验证结果表明,所设计的弹地传输系统在传输LVDS串行数据时,出错位为0,误码率为0,没有丢帧现象。

    2023年06期 v.46;No.629 35-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1511K]
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  • 高精度电阻应变称重降雨传感器设计

    黄飞龙;邹庆彪;曾慧明;

    针对双翻斗雨量传感器易被灰尘堵塞从而失效,且强降雨时误差会逐渐增大等问题,文中采用电阻应变测量技术,设计一种称重式降雨传感器。感应部分采用高精度的惠斯通全桥测量电路消除热零点漂移和热灵敏度漂移,信号放大调理电路具有参考电压,可消除供电波动。结构设计中承水器和储水器的水流通孔直径为12 mm,两者的高差最大为176.4 mm,流通能力和容量远远大于4 mm/min强降雨测量的需求。嵌入式固件通过精确的双阀门自动排水时序控制流程确保测量、储水和排水之间协调联动,避免漏测和误测。使用气象业务雨量校准仪对该传感器进行测试,结果表明在1 mm/min和4 mm/min两种雨强下,测量误差均小于0.4 mm,优于传统的双翻斗测量方法。电阻应变技术创新性地应用于暴雨自动观测,能够提高数据的可靠性和准确性。

    2023年06期 v.46;No.629 39-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1416K]
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  • 基于HC-SR04的多方位车距监测系统设计

    冯树栋;杨延宁;杜永星;朱扬;董晨乐;

    为全方位监控车辆周边的距离信息,文中设计一种基于HC-SR04的多方位车距监测系统。该系统采用STC89C52RC微控制器作为中央处理单元,功能模块包括车外4个方位超声波传感器测距、声光报警、LCD1602显示、独立按键、温度传感器测温补偿等。在车辆倒车转弯或停车过程中,该系统可以根据路况实时设置报警值,HC-SR04检测车辆周围距与障碍物之间的距离,DS18B20检测当前环境下的温度值,并修正超声波检测到的当前环境下的距离。当检测到车身周围距障碍物小于报警值时,单片机控制蜂鸣器发出报警,该方向上的LED点亮,提醒司机近距离有障碍物。测试结果表明:所设计系统在40~110 cm之间可实现精准测距,平均误差不超过2 cm;且预警及时,能够稳定工作,司机在倒车转弯及停车等慢速的情况下可及时发现车身周围障碍物的距离信息,并做出行车判断。

    2023年06期 v.46;No.629 44-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1485K]
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计算机科学与应用

  • 基于网络共享的材料性能数据库系统

    吴家菊;程铮;左洪福;杨永辉;孔令刚;康时嘉;朱行林;

    针对材料性能数据管理的需求,文中提出一种材料性能数据网络共享方案,该设计包括材料性能数据采集、数据查询、数据分析、数据可视化以及数据安全管控模块的材料性能数据库系统,能解决现有材料性能数据库网络化共享不足、数据融合及多学科支持不足、智能化服务不足、标准化不足和数据安全管控不足等问题。采用分级访问控制策略,用户登录系统后对材料性能数据进行标准化处理并存储,形成共享材料性能数据库;再对存储的标准化处理后的材料性能数据按照权限进行受控查询共享,对受控查询共享得到的材料性能数据进行对比分析;最后,对得到的受控查询共享结果和得到的对比分析结果进行可视化展示。数据库系统采用基于B/S跨平台J2EE的MVC架构集成第三方计算平台,用户通过浏览器及网络可方便使用材料性能数据及相关服务;数据库采用MongoDB,支持分布式存储及高效查询。

    2023年06期 v.46;No.629 49-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1644K]
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  • 校级门禁管理平台设计

    燕丽艳;张慰;王正路;

    为解决一人多卡、重复建设、数据不规范、门禁数据遗失、信息孤岛、开放及共享能力不足等难点问题,文中通过分析现有系统架构,构建一种新型的,以感知层、物联传输层、门禁管理层和应用服务层为核心的校级门禁管理平台四层架构方案。通过全面规范校级平台接入标准,如控制器接入、门禁前置接入以及系统对接等,制定门禁数据采集及存储规范;然后,统一校园卡(包括虚拟校园卡)、人脸等识别介质,采取统一授权、分级管理等手段,实现自上而下的全校门禁标准化、统一化及智能化管理。仿真结果表明:所设计方案可以有效解决现有问题,实现多厂家、多型号、多系统设备的统一管理;且能够全面管理相关数据,有效避免数据资产流失,支撑领导决策,提高公共服务能力。文中研究对高校门禁建设管理有一定的参考价值,值得进一步推广应用。

    2023年06期 v.46;No.629 57-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1471K]
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  • 基于深度学习的网络传输数据异常识别方法

    王芳;

    互联网技术的广泛普及使得网络用户数量急剧增加,网络传输数据体量也随之增大,在多种因素的影响下,内部异常数据占比也越来越高,为网络数据传输、应用带来了极大的困难,为此提出一种基于深度学习的网络传输数据异常识别方法。该方法在LSTM神经网络模型的应用下,大幅度提升了评价指标——F1值,能够更加精确的识别异常数据,为网络传输数据的应用与处理提供更有效的方法支撑。应用高斯混合模型分割网络传输数据集合(训练集合/测试集合),引入深度学习技术——LSTM,构建网络传输数据异常识别模型,根据LSTM神经网络长期与短期记忆单元需求重塑网络传输数据,基于梯度下降法制定构建模型训练程序,确定异常数据判别规则,将测试集合输入至训练好的识别模型中,输出结果即为异常数据识别结果。实验数据显示:应用所提方法后,F1值呈现波动状态,最小值为83.70%,最大值为94.50%,符合数据异常识别需求,证明该方法具备可行性。

    2023年06期 v.46;No.629 62-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1421K]
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  • ERP环境下电子财务会计信息电算化系统设计

    王丹;应晨林;曾薇伟;

    针对电子财务会计信息电算化系统在复杂环境下存在的工作时效性差和运营成本高等问题,文中提出一种新的ERP环境下电子财务会计信息电算化系统。首先,该系统选择C/S方式、B/S模式和Web服务器,并且采用Interface Package作为数据接口构建混合模式结构,完成电算化系统编码;其次,结合三层结构构建数据访问层与业务逻辑层,分离数据实体与业务逻辑;最后,考虑到数据访问的便捷性和安全性,通过SQL Server 2018数据库完成科目编码设计与实体关系描述,采用可视化工具优化数据库,设计数据库视图功能,完成ERP环境下电子财务会计信息电算化系统的设计。实验结果表明,所设计系统的运营成本中,支出仅为500万元,收入为923万元,相比于企业未应用该系统前,支出降低329万元,收入增加521万元,且时效均在2天以内。该系统能够大幅度降低运营成本,显著地提升会计信息的时效性。

    2023年06期 v.46;No.629 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1519K]
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  • 面向联合试验的管控工具设计与实现

    卢赟浩;李宁;

    联合试验是应用科学的方法和流程来检验现有装备和武器装备体系的联合作战能力,并为未来装备发展和体系构建提供科学决策依据的一种全新试验模式。联合试验的开展需要接入多个参试节点,参试节点按照规定的试验任务进行试验。为保证在试验过程中参试节点高可靠运行,文中设计一种管控工具,以对试验节点进行高效的管控。针对各类参试节点的接入,管控工具基于节点注册服务进行试验环境开设,完成参试节点的注册与接入。为在试验过程中监视试验节点的状态,依托心跳检测机制设计试验状态监视模块,实现对参试节点运行状况和试验情况的监视,当参试节点运行过高时,管控工具能够及时发现并上报。为实现对参试节点的试验活动协调控制,设计试验执行控制模块,通过活动协调服务对参试节点的试验过程与试验执行进行干预控制。为验证管控工具的实用性,以我军某导弹陆海飞行试验为背景,对管控工具的环境开设能力、状态监视能力、执行控制能力进行测试。结果表明,管控工具满足各项设计要求,具备基本的管控功能,可完成20个参试节点的注册与接入,并能够在试验过程中实现对参试节点的状态监视与执行控制,该管控工具达到了联合实验的管控标准。

    2023年06期 v.46;No.629 73-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1525K]
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  • 无人机系统飞行性能测试及分析系统研究与实现

    王振;黄璇;彭琦;

    无人机系统飞行性能是影响产品飞行安全和作业质量的关键,GB/T 38058—2019《民用多旋翼无人机系统试验方法》及行业标准中,已规定平飞/爬升速度、高度/速度保持、定点悬停、航迹精度等飞行性能项目的测试及分析方法。基于现有标准对比分析,文中提出一种地面测试基站获取高精度基准点后与机载测试设备组合解算,测量无人机飞行绝对坐标、姿态角等参量的软硬件实现方法,并将飞行数据的截取、计算、分析、报告等环节嵌入整个测试流程,设计一种可用于旋翼和固定翼无人机系统飞行性能测试及分析的系统。经过实际测试应用,所设计系统满足GB/T 38058—2019标准和行业标准的试验要求,可有效提升飞行性能测试及结果评价的准确性、时效性,缩短测试周期,降低测试成本。

    2023年06期 v.46;No.629 79-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1554K]
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航空航天航海技术

  • ROI加速的无人机自主精准降落系统

    王宏飞;石永康;

    GPS信号在有遮挡的环境中信号差且定位精度低,无法满足无人机在特定区域精准定位的要求。而计算机视觉定位相较于GPS,受环境影响小且定位信息丰富。基于此,文中设计一种ROI加速的无人机自主精准降落系统,采用“H”与Aruco marker嵌套的降落标识在不同高度给无人机提供定位信息。基于深度学习的目标检测算法分割相机视野中的感兴趣区域(ROI),利用阈值分割的图像识别算法在ROI区域进行Aruco marker检测,滤除ROI区域外的图像区域,提升目标识别速度。根据marker二维像素点与三维坐标点的对应关系求解无人机与marker的相对位置。基于求解出的三轴位置设计位置PID控制器,将无人机与marker的三轴位置差转换为速度控制量。进行无人机自主降落的试验,随机统计20次的降落结果,得出18次的降落轴向误差在10 cm以内,说明所设计系统能够满足无人机降落精度要求。

    2023年06期 v.46;No.629 85-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1551K]
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  • 基于Q-learning算法的无人机自组网AODV稳定路由改进方法

    李海滨;唐晓刚;常继红;吴署光;周尚辉;王梦阳;

    针对小型无人机集群组网中节点高速移动、网络拓扑变化剧烈导致的网络性能下降问题,在无线自组网按需平面距离向量(AODV)协议基础上,提出一种具有链路稳定度意识的无人机自组网路由协议(LN-AODV)。首先,通过加权计算链路维持时间和邻居节点变化度,从而选择稳定路径,解决拓扑结构动态变化条件下数据传输延迟和数据成功投递率下降的难题;然后,结合Q-learning算法自适应调整Hello消息的发送周期,使协议能够通过感知拓扑变化程度调整路由控制开销和拓扑感知灵敏度。仿真结果表明,相比于AODV,所提方法在端到端延迟、分组投递率、路由开销和数据吞吐量4个网络性能指标上分别提升7.56%,2.58%,17.39%,2.62%,可适应于节点高速运动的无人机自组网,对于无线自组网理论研究及拓展应用具有重要的借鉴意义。

    2023年06期 v.46;No.629 91-97页 [查看摘要][在线阅读][下载 1566K]
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  • 未知环境下多无人机协同搜索与围捕策略研究

    刘云辉;石永康;

    针对多无人机在未知环境下的目标搜索与围捕问题,文中提出一种多无人机协同搜索与围捕策略。该策略分为两部分:一是基于区域划分的多无人机遍历式协同搜索;二是基于时间一致性的多无人机协同围捕。首先,根据相关参数对任务区域进行子区域划分,并根据无人机与子区域中心点距离以及子区域的状态进行子区域搜索任务实时分配;其次,根据目标的位置以及建立的围捕点生成模型,解算出围捕点;最后,采用距离协商法,根据各无人机与各围捕点之间的距离进行围捕点的合理分配,并根据各无人机与其配对围捕点之间的距离以及无人机的速度范围建立多无人机的时间一致性约束,通过调节各无人机的飞行速度实现同时到达配对围捕点的目的。考虑到环境未知,在多无人机协同搜索与围捕的过程中,采用VFH+进行无人机的局部路径规划,以确保无人机的安全。仿真结果表明,所提出的多无人机协同搜索与围捕策略具有可行性。

    2023年06期 v.46;No.629 98-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1722K]
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  • 基于天地一体化网络的航天器高效可靠组网技术

    李光日;丁凯;王林涛;梁克;

    随着地面以太网组网技术的快速发展及广泛应用,空间通信与地面网络融合技术成为未来空间通信发展的必然趋势。目前,地面测控通信系统已实现基于网络的数据传输,但航天器内部数据传输仍以总线或点对点通信方式为主。若航天器内部设备之间信息交互采用组网技术,与地面网络实现一体化通信,可统一航天器内部和地面的通信协议,提高天地通信效率。相比于地面网络环境,航天器天地传输链路具有时延长、带宽有限、双向链路带宽不平衡以及航天器内部电磁环境复杂等特点,直接应用地面组网技术会存在天地一体化网络通信效率低、可靠性差等问题。为此,文中提出一种空间高效可靠的组网方案,构建以空间以太网交换机、天地网关为核心的航天器网络通信系统,并对地面网络协议进行改进和优化,实现航天器高效可靠的天地一体化网络通信。

    2023年06期 v.46;No.629 105-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1661K]
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  • 无人机动力系统综合控制研究

    车海威;张成成;赵树言;

    动力系统是无人机安全、可靠飞行的动力保障。文中以某型航空涡轮增压活塞发动机为动力的无人机为例,在无人机飞行剖面内对动力系统进行综合控制。采取特征参数闭环控制、动力系统状态信息实时采集并进行目标趋势分析与故障诊断、执行机构集中管理与控制等手段,合理地调整动力系统工作状态,以延长发动机使用寿命,提高发动机可用功率,最大限度发挥发动机的装机特性,从而更好地满足无人机使用需求。统计结果表明,动力系统采用综合控制技术后,发动机使用高度提升36%,相同燃、滑油装载条件下,发动机运转时间延长25%,动力系统在线故障检测率高于92.5%、故障定位率高于96%。达到了动力控制与调节功能的可行性、匹配性、协调性与可靠性的目的。

    2023年06期 v.46;No.629 111-117页 [查看摘要][在线阅读][下载 1844K]
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能源技术

  • 蓝牙数控直流电流源的设计

    张琥石;徐雪芳;林伟龙;陈妮;覃茂昌;梁妮;陶陶;何婷婷;

    普通的直流电流源输出的电流值单一,只能在特殊的场合使用,通用性不强。而可以实现多级电流输出调节的传统直流电流源往往采用电位器调节输出电流,精度差,无法实现精确步进,且输出值经常跳变,使用不便。为了精确控制输出的电流值并满足新时代环境下的用电需求,文中提出一种蓝牙数控直流电流源的设计方案。系统采用STC12C5A60S2作为主控芯片,通过按键或者蓝牙调控改变输出的数字量;通过DAC0832构成的D/A转换模块将数字量转换为模拟电压,此电压经过反相放大器放大后,输入到由运算放大器LM675组成的电压转电流电路,将电压转换为相应的电流,只要控制单片机输出的数字量即可调节输出电流值。此外,实现步进10 mA,输出电流范围为200 mA~1 A,在LCD1602液晶屏上显示输出的电流值。经测试,所设计系统的输出电流具有较高精度,输出稳定、调节方便、控制精度高、显示直观、人机交互友好,使用蓝牙还可以实现电流值的远程控制。

    2023年06期 v.46;No.629 118-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1433K]
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  • 基于因子分析法的电子式电压互感器误差状态在线评估

    石永军;杨明泽;贠振兴;李青宏;李昊洋;兰芳;

    电子式电压互感器由于结构复杂且工作环境恶劣,长时间运行后精度会大幅降低,影响电力系统的安全可靠性和电能贸易交易的公平性。针对传统的离线校验方法长时间停电需要标准互感器的缺点,文中提出一种基于因子分析法的电子式电压互感器误差状态在线评估方法。利用SPSS软件实现KMO检验和Bartlett球形检验,验证三相电子式电压互感器的二次输出数据适用于因子分析。在系统正常运行下实现模型训练,利用因子算法分离出特殊因子电子式电压互感器误差信号,建立特殊因子的Q统计量阈值;通过计算Q统计量的变化实现误差状态检测,通过Q统计量的贡献率实现三相电子式电压互感器异常准确定位。试验结果表明,所提方法可实现电子式电压互感器计量误差0.1%的在线评估,满足传统定期离线校验0.2级计量精度的评估标准,可为互感器在线监测提供新思路。

    2023年06期 v.46;No.629 123-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1607K]
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前沿交叉科学

  • 基于图片边界后门嵌入的图像识别攻击研究

    萧晓彤;丁建伟;张琪;

    采用公开数据集或预训练好的神经网络模型可以快速实现图像分析、语音识别等应用,但存在一定的风险或威胁。攻击者可以通过向开源训练数据或者训练模型中嵌入后门,使模型在接收到带有触发功能的数据时执行指定的后门行为。目前,图像识别的后门攻击采用的后门触发器大多在视觉上容易被发现,为此,文中提出一种基于图片边界后门嵌入的图像识别攻击方法。该方法向训练图片边界添加窄的有色带作为后门触发器,利用隐蔽的外形逃避视觉关注。在MNIST、CIFAR-10等图像识别数据集上对所提方法进行测试,实验结果表明,该后门可以稳定注入,并在毒药率为30%时,攻击成功率达到99.73%。相比于其他两种常见的后门攻击方法,所提方法攻击成功率更高,具有较强的攻击性和鲁棒性。

    2023年06期 v.46;No.629 129-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 1692K]
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  • 以时间序列分析为基准的航站楼安检客流预测

    冯霞;赵立强;

    目前在民航旅客流量预测方面,仍存在诸如序列粒度考虑过粗、未涉及到未来一天某个短时段内流量预测等问题。在单一时段内利用安全检查技术开展客流预测工作是交通系统的重要部分。为此,首先针对安检客流时间序列进行相空间重构;其次,使用Wolf方法进行安检客流时间序列混沌性判别;再次,采用BP神经网络预测方法对混沌时间序列进行预测;最后,讨论一天的高峰时间,并将该时段划分为2 min,3 min,5 min,10 min等时间间隔,利用曲线拟合方法对每天的客流趋势进行相似性分析。文中数据来源于北京首都国际机场T3航站楼安检客流数据。实验结果表明,文中方案具有较好的预测性能,在高峰期情况下,以2 min为时间间隔,采用BP神经网络方法能够在短时间内完成人员与资源动态调度。

    2023年06期 v.46;No.629 135-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1615K]
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  • 适用于面诊图像分割的轻量级网络

    冯跃;李胜可;李周姿;梁惠珠;林卓胜;徐红;

    目前,面诊图像脏腑分布区域的分割大多采取传统分割方法或重量级分割网络,存在鲁棒性不强或实时性差的不足。针对上述问题,提出一种结合空洞卷积、通道重排、通道分割和非对称卷积的瓶颈结构,并基于此结构构建一种轻量级面诊图像实时语义分割网络。首先,通过通道分割方法分割通道,分别对分离得到的通道进行非对称卷积和空洞非对称卷积,以实现减少参数量的同时密集提取特征;其次,采用通道重排技术对处理后分离的通道进行重排,以实现通道之间的信息交互;然后,利用残差与输入特征进行连接,丰富特征信息。此外,针对中医面部五脏反射区域存在模糊边界而导致分割效果不佳的问题,提出一种加权边界感知损失函数,在模型训练的过程中给区域边界的像素赋予更大的权重。在单个GTX 1080 GPU上对面诊图像数据集进行实验,总体像素准确率、平均交并比和F1分数分别达到98.34%,86.76%和92.81%,推理速度达到57 f/s,取得整体对比最佳的分割性能。实验结果表明,所提方法能够在保证分割精度的同时实现实时分割。

    2023年06期 v.46;No.629 143-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1474K]
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  • 碳化温度对植物生物质制备电子材料的影响及其影响机理

    王冬阳;王强;庞田田;丁宁;

    我国拥有丰富的植物生物质资源,但并未得到充分利用。植物生物质的碳化产物在电子材料方面具有应用潜力,是实现植物生物质资源充分和有效利用的潜在方法。基于此,文中总结和分析碳化温度对植物生物质碳化产物的微观结构和化学组成的影响,并进一步阐述微观结构和化学组成的变化对植物生物质材料高温碳化制备不同电子材料的影响及影响机理。研究得出:随着碳化温度的升高,碳化产物的比表面积会先增大后减小,比表面积的变化影响产物内部的反应位点数,进而影响其作为电极材料时的比容量、倍率性能以及循环稳定性;且随着温度的升高,产物内的杂质元素以及化学基团明显减少或消失,结构堆积得更紧密且结晶度提高,会出现更大尺寸的石墨微晶,这有利于提升其作为导电材料时的导电性能。

    2023年06期 v.46;No.629 149-153页 [查看摘要][在线阅读][下载 1327K]
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  • 融合情境感知与随机森林的旅游景点推荐模型

    吴霞;杨晓霞;朱锋;

    情境是指一切可以用来描述某个对象情形和特征的信息,包括时间、位置、社会关系、自然状况以及项目特征等。旅游景点的选择受多种类型情境要素的影响,而传统的旅游景点推荐模型中未考虑或只考虑单一的情境要素,忽略了多方面情境要素对用户在选择出行目的地的综合影响。为此,文中通过归纳11种情境要素对景点推荐的影响并探讨它们影响程度的差异,提出一种融合情境感知和随机森林算法的旅游景点推荐模型,将情境要素作为随机森林中决策树分裂时要考虑的特征属性进行建模。实验结果表明:在众多情境要素中,相比于温度、季节等其他情境要素,景点自身的情境要素对旅游景点的选择影响更大,在进行推荐时,对各类情境要素按照重要性程度赋予相应的权重能够提高推荐的准确率;与逻辑回归模型相比,随机森林模型在不同数据抽样比下的预测精度更高,当训练数据集与测试数据集的比值为7∶3时精度最高。

    2023年06期 v.46;No.629 154-160页 [查看摘要][在线阅读][下载 1723K]
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人工智能

  • 立方混沌非线性哈里斯鹰优化算法在无线传感器节点部署分析研究

    洪丽啦;莫愿斌;鲍冬雪;

    为提高无线传感器网络(WSN)节点部署的覆盖率,文中提出一种立方混沌非线性哈里斯鹰优化算法(CCHHO)的无线传感器节点部署优化方法。在初始化时期,引入立方混沌映射初始化种群,使种群在解空间分布更加均匀,提高种群多样性;其次,为更好地平衡探索和开发,将逃跑能量因子由线性变成非线性;最后,在开发阶段引入纵横交叉策略增强局部探索能力,增强个体之间的信息交流,避免算法陷入局部最优,提高算法的求解精度。6个基准测试函数的测试结果表明,CCHHO算法具有较快的收敛速度和较高的求解精度。将CCHHO算法应用在WSN节点部署优化,实验结果表明,相较于改进正余弦算法(ESCA)、自适应混沌量子粒子群算法(DACQPSO)、外推人工蜂群算法(EABC),CCHHO算法覆盖率分别提升0.31%,4.16%,8.02%。

    2023年06期 v.46;No.629 161-168页 [查看摘要][在线阅读][下载 1781K]
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  • 面向AI芯片的轻量级目标检测算法研究

    曹朋军;傅哲;

    目标检测网络层数越多、参数规模越大,其精度越高,但对于低算力的边缘端AI芯片来说,部署超大规模参数量的网络,无法达到实时性的要求。为此,文中基于YOLOv5,提出一种面向AI芯片的轻量化的YOLOv5_RepVGG目标检测算法。首先对YOLOv5的骨干网络进行改进,设计RepVGG_X模块结构,在训练时通过3×3卷积、1×1卷积和直连三种分支结构提取图像特征;在网络推理时通过结构重参数化将1×1卷积和直连与3×3卷积进行融合,最终形成一个3×3的单分支结构。然后对YOLOv5的输出层进行改进,充分利用骨干网络中6次降采样的多尺度信息,输出4种尺度的特征图。最后将设计的轻量化网络部署在国产AI芯片Hi3559AV100上并进行验证。实验结果表明,与传统YOLOv5相比,当网络精度仅下降3个点时,所提算法在AI芯片上的推理时间降到18.6 ms,速度提升近1倍,可满足日益增长的边缘场景AI计算任务实时性的要求。

    2023年06期 v.46;No.629 169-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 1618K]
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  • 基于PLC和那智机器人的码垛输送线控制系统设计

    吴健辉;黄德启;

    针对目前我国大多采用人工进行袋装物料码垛的现状,为提高码垛输送线的码垛效率,同时降低企业工人的劳动强度,文中采用西门子PLC S7-1200作为控制系统的核心,结合那智机器人LP130设计一种码垛输送线控制系统,用于袋装物料的码垛。针对不同品种的物料,创新性地采用“一机四位”方式,即1台码垛机器人、4个码垛位同时作业,将相同品种物料码为一垛。通过输入输出模块、机器人、视觉装置、触摸屏人机交互界面等实现对生产线的自动控制。根据所设计方案完成码垛输送线的搭建,对设备进行调试并开展码垛实验,记录码垛的数据。分析发现所设计系统误差小,码垛效率可达到设计要求。使用该生产线具有较高的工作效率和良好的可靠性,码垛精度高,对人们的生产生活具有一定的现实意义。

    2023年06期 v.46;No.629 175-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 1970K]
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  • 一种两层异构网络通信的智慧路灯管理系统设计

    张剑云;朱颖;盘瑶;江源;朱金荣;

    针对路灯系统中大规模部署NB-IoT模组成本较高的问题,文中结合ZigBee技术与NB-IoT,设计一种构成两层异构网络通信的智慧路灯管理系统。该系统使用低成本的ZigBee组网方案进行路灯群内数据通信,将数据汇总到配置有NB-IoT模组的网关,再通过MQTT连接到服务器;同时,专为路灯应用场景设计通信协议,用来与云平台进行数据交互。系统可实现平台对地区、路灯群控制和单灯控制,具有开关、调光、状态监控、传感器数据读取等功能。针对路灯业务特点,在单灯终端设计闹钟机制,解决组播数据拥塞的问题;针对NB模组网络闲置断连的问题,利用MQTT协议特点设计心跳机制,实现NB模组与MQTT服务器的网络长连。实际测试结果表明,所设计系统运行稳定且数据传输性能高;相比于现有的NBIoT路灯单灯控制系统,该系统能够大幅降低较为昂贵的NB-IoT模组使用数量,具有很好的应用前景。

    2023年06期 v.46;No.629 182-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 1430K]
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