- 宫江雷;梁文宁;王亚坤;武长青;韩笑冬;
星载综合电子系统是卫星数据与信息交互的中枢系统，在卫星全寿命周期运行期间参与卫星的飞行控制、健康管理以及在轨应用。针对当前星载综合电子系统存在的软硬件资源紧耦合条件下故障难以隔离、体系架构不够开放以及支持智能化应用的能力不足等问题，文中提出一种面向智能卫星的星载开放式综合电子系统技术，可通过系统架构、菜单式模块选用以及分层管理技术实现面向任务、生产、用户以及空间开放的需求。其次，结合工程实践，从智能遥测遥控管理、智能星务管理、智能故障诊断以及软件在轨重构等方面实现卫星智能化。该技术已经成功应用于某超大型卫星平台系列卫星，并实现在轨稳定运行。
2023年16期 v.46;No.639 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1661K] [下载次数：255 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 赵子轩;刘康;张远辉;
对展馆内行人进行高效的位置监测，分析人群密集区域及感兴趣区域，提高监测系统的实时性与可视化程度，可以有效提升展馆管理效率、优化业务布局，以及避免踩踏事件等安全问题的发生。文中将数字孪生概念与行人监测过程相结合，设计一种基于数字孪生的室内行人监测系统。该系统架构分为业务应用层、数据通信层、数据管理层和设备支持层。数字孪生展馆可视化基于Three.js引擎构建孪生场景以及人机交互。使用Vue和Koa框架完成对综合管控系统数据通信模块、数据管理模块、数据展示模块和系统管理模块等四大功能模块的实现。系统使用毫米波雷达作为行人监测传感器，提出一种基于雷达数据的人群密度预警数字孪生模型，并对三维场景实时目标显示方法进行优化。实际运行测试结果表明，所提系统运行帧数稳定、实时性好、可视化程度高、用户交互性良好，管理人员能够实时有效地监控人群情况，掌握人群密集区域、感兴趣区域；并且该设计能降低管理成本，提高管理效率。
2023年16期 v.46;No.639 9-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1603K] [下载次数：137 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 韩瑞涛;郭拓;李斌;刘建国;
在阵元数量和波束数量较多的情况下，多波束形成算法对FPGA的计算资源以及数据传输能力要求极高。文中使用Xilinx公司的Kintex-7系列FPGA对96通道、256波束的二维前视声纳中正交多波束形成算法进行研究。针对正交多波束形成算法资源消耗过大的问题，整体算法采用12个子模块并行逐级求和的方法实现，该方法可对算法结构进行显著优化，每个子模块结构包括数字正交混频、低通滤波抽取和多波束形成三个部分。子模块工作的最高频率为128 MHz，故提出通过8通道复用的方法实现数字正交混频和滤波抽取，通过乒乓存储操作以及2 048倍复用复数乘法器实现多波束形成；再将三个算法子单元串行处理，实现数据不间断输出，从而解决传统全并行多波束形成算法导致FPGA资源消耗严重以及不足的问题。最后，通过Matlab仿真和标准信号源测试验证所提方案的可行性。
2023年16期 v.46;No.639 15-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 1674K] [下载次数：259 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 甄凡凡;徐雪莲;
纠检错算法是星载计算机抗单粒子翻转事件的有效策略。随着FPGA在航天领域的广泛应用，纠检错算法已成为实现纠检错功能的最佳硬件手段。针对单粒子多位翻转事件的发生，文中提出一种纠检错能力更强、耗时更短且具备数据回写功能的改进型纠检错算法。该算法采用一种（48,32,6）的线性循环缩短码，通过16位校验位对32位数据位进行纠二检三校验。在星载嵌入式高可靠计算机上进行算法验证，实验结果表明，所提算法能够成功实现纠二检三和数据回写的功能，且耗时仅需两个时钟周期。该算法满足实时性系统的要求，可以有效防护单粒子翻转事件，提高星载计算机的可靠性。
2023年16期 v.46;No.639 22-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 1901K] [下载次数：95 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 吴鹏;黄付刚;朱鑫彤;
近年来，谐振变换器因效率高、功率密度高、软开关范围宽等特性而被广泛应用于电动汽车、新能源发电、航空航天电源等领域。谐振变换器一般采用脉冲频率调制（PFM），在轻负载和宽输出场景下开关频率的变化范围过宽，存在无法实现软开关、变压器利用率低、电磁干扰严重等问题。为此，文中提出一种自适应窄频率范围变频与定频混合调制策略。该策略具有频率变化范围窄、自适应切换频率、全过程实现软开关的优点。首先阐述混合调制策略的工作原理、设计流程和性能分析，再通过一台串联谐振转换器（SRC）的实验平台对所提出的调制策略进行验证。
2023年16期 v.46;No.639 29-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 2052K] [下载次数：102 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 胡小刚;孙维东;唐屹晨;毛晓炜;
随着全球芯片技术的飞速发展，处理器的性能逐渐成为了制约各公司前进的短板。而RISCV开源处理器是一种新的精简指令集架构，与其他处理器最大的不同之处在于：它采用模块化的指令集，更易于扩展和组装。然而，目前可重用RISCV的验证平台还不成熟，这可能会造成验证不够充分且效率低等问题。为此，文中设计一种基于通用验证方法学（UVM）的可重用RISCV验证平台。该平台使用UVM搭建一整套RISCV验证环境，包括随机汇编指令自动生成平台、GNU编译器套件（GCC）对汇编指令的编译、C++参考模型的运行、RISCV处理器的运行和结果监测、Python脚本对最终结果的比较以及代码和功能覆盖率的收集等。同时，利用VCS和Verdi等EDA工具对RISCV处理器进行仿真功能测试。结果表明，所搭建的验证环境能够快速、有效地验证RISCV设计的正确性，且可重用程度高，可以更加全面快速地完成RISCV处理器的验证工作。
2023年16期 v.46;No.639 39-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1768K] [下载次数：202 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 程亮;刘本华;何元翠;尚华奇;
水利工程无规律多分布的特点导致调度过程无法准确获得节点反馈信息，调度流量难以满足用户要求，为此，文中设计一种无规律多分布水利全局调度系统。在TCP/IP协议下进行调度参数调节，引入采集器、通信器和UPS装置设计监控中心硬件，通过闸门监测器和水位监测器设计控制站和监测站硬件，选取Fusion-Server 2288H V5型号数据库服务器设置调度中心硬件。其次，建立非线性时间序列，确定无规律多分布模型的内部损失函数，计算损失函数松弛变量，构建全局调度模型。最后，通过调度模型确定调度系数，计算调度安全权重，确定安全等级，建立二维网格，得到反馈信息，实现水利全局调度。实验结果表明，无规律多分布水利全局调度系统能够精准地获得节点反馈信息，调度流量最大可以达到3 340 m3/s，调度能力得到显著提高。
2023年16期 v.46;No.639 44-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1481K] [下载次数：27 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 陈建峰;钱同伍;高雪;
为了确保固体火箭发动机地面试验中所需压力传感器的量值准确，需要对其进行定期检定。针对人工检定存在的计量周期长、操作过程繁琐、数据处理工作量大等问题，文中基于系统集成和LabVIEW技术进行多通道压力传感器自动采集系统及数据处理校准软件的研制。检定系统采用系统集成技术将数据采集器、直流稳压电源、数字万用表、工控机进行系统化集成，实现多通道压力传感器的数据采集功能；其次，基于LabVIEW平台开发数据处理校准软件，实现数据自动采集和处理功能，并且对测量结果进行自动判定后得出检定结论。试验测试和实际应用发现，相比之前人工完成检定过程，所设计的检定系统的工作效率提高10倍以上，解决了0.1级及以下、测量范围为-0.1～60 MPa的压力传感器批量送检的问题，保证了检定工作的及时性。检定系统能够保障固体火箭发动机地面试验所需压力传感器的量值准确、可靠，为发动机地面试验测控技术提供技术服务和数据支撑。
2023年16期 v.46;No.639 49-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1735K] [下载次数：131 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 马辉;黄磊;韩广鲁;
为适配气象系统对于仓库物料拣选的频繁需求，文中采用电子标签和物联网系统对仓库的系统进行升级，设计仓库交互式作业系统和物料拣选系统。电子标签拣选系统具有快速拣选、低错误率和无纸化作业等优点。根据山东省气象局省级物资仓库的实际业务瓶颈，结合电子标签、计算机技术、物联网技术等，设计和构建省级气象物资仓库交互式电子标签拣选系统，实现气象装备出入库、备件拣选、数据统计、预警告警等功能，减少人员成本并降低出错的概率，从而摆脱仓库系统对于管理员的依赖，提高仓储管理的工作效率。
2023年16期 v.46;No.639 55-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1532K] [下载次数：202 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 陈新;
电磁信号日益密集、复杂，对通信对抗设备的反干扰能力要求越来越高，而跳频技术作为新一代通信对抗技术被广泛应用，在现代电子战中显现出巨大的优越性。文中分析一种跳频滤波器上电控制时序对其频率输出的影响，通过对上电和频率地址码达到稳态状态的时间差异进行ADS仿真分析，并结合实物信号测试，指出跳频滤波器存储器处于不稳定状态时，发送指定频点地址码指令，数据口输出状态会出错，从而导致输出频率异常。针对该问题，通过优化控制时序逻辑，使得滤波器完成上电后再下发频率信息，提出一种跳频滤波器上电控制时序的设计方法。
2023年16期 v.46;No.639 61-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1489K] [下载次数：67 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 徐晓瑶;姜建军;朱辉杰;
文中设计一种可以在TDOA-DOA或Multi-TDOA两种定位模式下工作的双模无源雷达，并设计一种高性能的测试平台用于演示和验证。该测试平台由X310通用软件无线电外设（USRP）实现多通道信号采集，由嵌入式服务器中的GPU实现信号处理算法，具有大动态、多通道、时频同步和本振机制灵活等优点。通过小型无人机的室外检测得出，在两种定位模式下，所设计的测试平台都可以达到米级的定位精度。
2023年16期 v.46;No.639 65-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1406K] [下载次数：144 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 麦超云;王占;洪晓纯;黄传好;刘子明;
针对使用毫米波雷达进行生命体征检测时心跳信号较为微弱，易被呼吸信号所掩盖，以及变分模态分解（VMD）的分解层数和惩罚因子参数需要人为主观选取的问题，文中提出一种全局搜寻策略的鲸鱼优化算法（GSWOA）优化VMD的算法，以进行生命体征检测。该算法通过对毫米波雷达回波信号进行恒虚警处理、距离维傅里叶变换和相位解缠绕等预处理，获得生命体征信号；采用GSWOA-VMD分离生命体征信号，通过GSWOA对分解层数和惩罚因子进行优化，避免不合适的分解层数导致的过分解和欠分解，以及不合适的惩罚因子导致的信息丢失及信息冗余，从而完成生命体征信号的分离。实测结果表明，所提算法可以自适应优化VMD中的分解层数和惩罚因子，并能够准确地提取生命体征信号。
2023年16期 v.46;No.639 69-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1812K] [下载次数：409 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ]
- 万涛;吴杰;葛晶晶;诸虹宇;刘媛媛;
文中设计一种集喂养、监控、防走失为一体的智能宠物管家系统。该系统硬件由喂食器、监控器和定位器三部分组成。喂食器以NodeMCU为主控，以ESP8266为网络接入模块，以直流电机为驱动，搭载各种传感器采集数据；定位器以STM32F103RBT为核心，搭配GPS天线和4G模块；监控器由ESP32-CAM模块与SG90舵机组成。用户通过微信小程序实现远程宠物喂食、按计划自动喂食、查看喂食记录和喂食反馈。宠物主人外出时，可通过监控器观察宠物的实时状态。当宠物意外走失时，可通过定位器查看宠物所在位置。
2023年16期 v.46;No.639 155-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 1470K] [下载次数：1573 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 赵鑫业;梁川;苑博;刘鹏;
当前兵棋推演的研究集中在如何更真实地模拟对抗以及如何实现态势分析与推理，进而辅助人类指挥决策。因此，兵棋系统亟需突破模拟“人”行为的智能问题，即非玩家角色（NPC）的智能化水平，以提高博弈对抗的水平和推演的逼真度。在分析知识推理型与数据学习型兵棋系统非玩家角色优缺点的基础上，文中提出一种涉及人机协同兵棋非玩家角色开发策略，使非玩家角色能够针对敌方战术实现更有建设性的智能学习，从而促进兵棋系统与实战演练、训练的深度融合，同时为作战决策、实战训练和军事教育提供有力支撑。
2023年16期 v.46;No.639 160-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 1273K] [下载次数：86 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 郭睿杨;黄向荣;李向阳;徐正华;
随着无人智能设备的广泛应用，避障问题成为任务能否完成的关键。核能领域内智能设备的使用需要考虑到高能辐射对其控制电路或信号传输的安全威胁，为提高智能设备在含辐射威胁的空间内的安全性能，应将危险辐射区域作为障碍规避的对象进行考虑。为解决智能体在辐射环境中执行智能监控、巡航等需要规避危险的问题，文中运用Python编程语言将该任务区域栅格化，并提出一种改进的人工势场算法，将其运用于辐射规避问题中。在改进算法中引入辐射剂量变化梯度作为势场算法中斥力部分的来源，对该方法生成路线的风险度进行评价。在仿真模拟实验中将所提出的改进算法与A*算法进行比较，结果表明，改进算法在处理智能体规避辐射源问题时可以获得航程合理且危险度较低的避障路线。
2023年16期 v.46;No.639 165-169页 [查看摘要][在线阅读][下载 1408K] [下载次数：47 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 黄明祥;郭冰菁;韩建海;李向攀;路泽宇;
针对康复训练过程中机器人与患者之间的人机交互性问题，文中基于患者健肢刚度估计及映射的思想，提出一种具有个性化治疗特征的人机交互控制方法。基于健肢表面肌电信号和人机接触力信息，建立具有患者自身完成日常动作特征的上肢末端刚度估计模型。设计刚度映射算法，根据健肢末端刚度动态调整机器人阻抗控制参数，结合人机接触力反馈，实现康复训练机器人与患肢交互的柔顺控制。研究结果表明：所提出的人机交互控制方法通过模拟患者健肢运动特性的康复训练机器人带动患肢，使得康复训练动作更加符合个人发力习惯，也有利于双侧肢体的运动一致性，可为临床的康复训练提供设计思路和实现方法。
2023年16期 v.46;No.639 170-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 1727K] [下载次数：148 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张翼捷;兰晓红;虞千惠;刘燚;
随着社会发展与技术进步，婴儿床的多功能设计与智能化交互逐渐受到关注。为了满足母婴分离状态下母亲或监护人异地远程监控互动和婴幼儿身心健康发展的需求，文中基于树莓派设计一种婴儿监测端与母亲监护端相结合的智能交互婴儿床。该婴儿床以树莓派4B为主控器，在传统婴儿床的基础上添加婴儿温度监控模块、尿湿监测模块、啼哭分析模块、语音播报提醒、音视频互动模块等，并配套智能监护小程序软件实现视频实时监控、远程指令控制、监护消息提醒、采集数据分析等功能，供家长使用。应用测试结果表明，所设计的婴儿床远程交互和体征状态监测效果良好，哭声监测识别精度高，能及时、有效地完成智能陪伴安抚和消息提醒异常警报任务。婴儿床的设计重视情感表达和实践应用，有助于促进安全的母婴依恋关系，保障婴幼儿健康成长。
2023年16期 v.46;No.639 177-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 1559K] [下载次数：630 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘成涛;郭帅;
随着科学技术的进步，智能小车被广泛应用于环境探测、数据采集等方面，但其采用的有线控制方式会给实际应用带来不便。为此，文中设计一种基于手势识别的智能小车无线控制系统。该系统通过PAJ7620U2手势识别传感器进行人体手势识别；并在STM32控制下，利用ZigBee无线通信的方式将获取的指令传输到小车接收端，最终控制小车的运动状态。所设计系统能够通过7种手势来控制小车的前进、后退、左转、右转、停止、循迹和避障等状态。在强光、弱光、正常光三种情况下进行实验测试，结果表明，使用无线控制系统的小车动作执行准确率约为96%，能够实现对小车的准确控制。该系统还具有非接触、便利、稳定、安全等优势，实际应用价值较高。
2023年16期 v.46;No.639 182-186页 [查看摘要][在线阅读][下载 1682K] [下载次数：880 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] 下载本期数据