• 2017年第40卷第11期文章目次
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    • >研究与设计
    • 道路积水深度测量研究综述

      2017, 40(11):1-6.

      摘要 (2107) HTML (0) PDF 1.70 M (3815) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了满足实时监测城市道路积水深度的需要,采用合适的测量方法对积水深度进行快速、准确地测量十分重要。不同的测量方法直接影响到水深测量的准确性,对现有道路积水深度的测量方法进行了归纳介绍,可分为接触式测量、非接触式测量和图像式测量。接触式和非接触式测量主要运用了传感器技术,将水深转换成电信号、非电信号来测量水深;图像式测量则运用图像处理技术来提取图像中的水位线间接测量水深,并逐渐成为研究热点。通过分析、对比各方法的优缺点,发现各测量技术在不同环境下具有不同的适用性,而图像式测量能够较好适应不同的环境。最后对道路积水深度测量技术的发展趋势进行了展望。

    • 组合模型在卫星钟差中长期预报中的应用和比较

      2017, 40(11):7-11.

      摘要 (1345) HTML (0) PDF 2.62 M (1862) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对应用单一模型预报卫星钟差的局限性,提出3种加权组合单一模型预报结果的方法。即经典加权组合法、预报有效度加权组合法和平均加权组合法;并将加权组合后的模型用于卫星钟差中长期的预报。同时,将3种组合模型的预报结果同单一模型所预报的结果进行了对比且分析了3种加权组合模型的优缺点。

    • 某装备外场交互检修设备设计与实现

      2017, 40(11):12-15.

      摘要 (1483) HTML (0) PDF 1.79 M (2184) 评论 (0) 收藏

      摘要:某机载信息装备体积大、结构复杂,针对其外场快速维修保障需求,设计了外场交互检修设备。基于系统综合集成技术,搭建了便携式辅助维修测试硬件平台,包括便捷式维修辅助设备(PMA)平台和外场原位测试设备两部分。平台读取BIT数据,并利用总线控制外场原位测试设备进行参数采集;开发了交互式电子手册,实现了资料查询、代码下载、电子履历和数据同步等功能。应用表明,设备稳定可靠,性能指标满足该装备原位检测和外场故障诊断需求,提高了维修保障效率。

    • 电涌保护器老化研究的回顾与进展

      2017, 40(11):16-20.

      摘要 (985) HTML (0) PDF 994.08 K (1902) 评论 (0) 收藏

      摘要:电涌保护器(surge protection device)是一种保护装置,对保护电子设备起到至关重要的作用。它能把电子设备中的过电压控制在可承受的范围内,还能抵御冲击电流的冲击,防止电子设备因此而发生损坏。长期工作电压的积累或者短时冲击电流的冲击,SPD不可避免地会发生老化现象,若发现不及时,会对设备产生严重后果。归纳分析了中外学者对SPD老化机理的观点及实验进展,SPD老化程度的检测以及加强SPD稳定性能的手段。

    • InP基PIN开关二极管结构设计与制备

      2017, 40(11):21-24.

      摘要 (1072) HTML (0) PDF 2.03 M (1788) 评论 (0) 收藏

      摘要:开关二极管是微波控制电路中的一种应用最普遍的控制器件,它可以实现近似短路和开路的功能。I层厚度对PIN二极管的器件特性具有重要的影响。利用Silvaco TCAD软件对InP基PIN开关二极管器件结构进行建模仿真,分析不同I区厚度对二极管的电流电压特性的影响,得出最优值。利用化合物半导体材料外延与器件工艺平台,制备出InP基PIN开关二极管器件,直流特性测试结果表明,PIN开关二极管的开启电压为0.525 V,反向击穿电压大于12 V。为进一步实现毫米波开关电路奠定了基础。

    • 基于三电极体系计时电流法的氯离子检测

      2017, 40(11):29-33.

      摘要 (1630) HTML (0) PDF 1.60 M (2735) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用三电极体系工作原理,提出运用计时电流法测量氯离子浓度的方法,设计了一套基于三电极体系计时电流法的氯离子在线检测系统,通过采集计时电流法中电流的变化,实现对溶液中氯离子浓度的定量检测,根据推导能斯特方程,得到测量不同温度下溶液浓度与温度的公式,同时用标准浓度的氯化钠溶液对测量结果进行标定。实验结果表明,该系统具有稳定性好、精确度高、温度补偿能减小系统的测量偏差等优点。相比于两电极体系,三电极体系能够准确的测得工作电极的电位变化,运用计时电流法能有效提高系统的检测灵敏度,使该检测系统在工业水中氯离子的检测中具有很好的发展前景。

    • 冲击式内燃螺栓扳手电源电路研究与设计

      2017, 40(11):34-39.

      摘要 (1043) HTML (0) PDF 3.48 M (1918) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现冲击式内燃螺栓扳手控制器的稳定工作,通过测试发现在汽油发电机和控制器之间会有浪涌出现。并且在实际应用中,电路浪涌干扰会导致控制装置频繁进入保护状态,这严重影响了内燃螺栓扳手的使用。针对以上问题,利用二极管、功率电阻和TVS管等非线性元器件设计了两种电源浪涌软启动抑制电路。通过电路仿真和结合冲击式内燃螺栓扳手做松紧螺栓实验,结果表明,该电路能有效抑制浪涌,而且能够为内燃螺栓扳手提供稳定工作电源。

    • 模糊自适应PID楼宇变频恒压供水控制系统设计

      2017, 40(11):40-43.

      摘要 (1593) HTML (0) PDF 1.39 M (1879) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对楼宇变频恒压供水控制系统工作时被控对象参数会发生变化,同时整个系统是一个复杂、大滞后时延系统。传统的控制方法大多采用PID进行控制,但是其控制效果差。为了对楼宇中供水系统中的水压进行有效的控制,采用模糊自适应PID控制器根据楼宇中供水管网的水压偏差和偏差变化率对PID参数进行自动调整,并经过MATLAB仿真。结果表明,模糊自适应PID与PID相比,具有更好的稳态精度和动态响应,满足楼宇变频恒压供水系统的控制要求。

    • 基于滑模观测器的MMC IGBT开路故障诊断

      2017, 40(11):44-47.

      摘要 (1266) HTML (0) PDF 1.82 M (1948) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高模块化多电平变换器(MMC)系统的可靠性,提出了一种基于滑模观测器的MMC子模块(SM)开路故障诊断方法。首先根据MMC的运行原理设计了滑模观测器。再利用观测器估计的输出与传感器测量的输出构造残差信号,通过对残差信号的分析实现子模块开路故障的检测。然后根据故障子模块输出电压特性确定故障位置。最终,在MATLAB/Simulink中搭建单相MMC仿真模型,模拟其中的一个子模块的IGBT发生开路并进行故障诊断。结果表明提出故障诊断方法的正确性。

    • 超级电容器在晶闸管触发装置中的充放电研究

      2017, 40(11):48-51.

      摘要 (1016) HTML (0) PDF 1.72 M (2305) 评论 (0) 收藏

      摘要:供电电源是脉冲功率系统晶闸管触发装置的关键组成部分。基于大功率晶闸管的触发要求,对触发电路进行了方案设计。系统采用了超级电容器作为供电电源来满足触发电路的供电电压要求。在此进行多次晶闸管触发实验,反复试验多组不同容量的超级电容器的充放电特性,选择容量合适的超级电容器作为晶闸管触发电路的触发电源。实验结果表明,晶闸管触发装置能够可靠触发,设计满足实验要求;选择5组超级电容器供电,满足触发时间要求。

    • >理论与算法
    • IEEE 1149.7 CJTAG IP核复位与选择单元模块设计

      2017, 40(11):52-55.

      摘要 (1677) HTML (0) PDF 2.34 M (1785) 评论 (0) 收藏

      摘要:在深入研究IEEE 1149.7标准基础上,针对测试问题,构建符合标准架构的测试目标芯片CJTAG IP核,重点介绍IP核中复位与选择单元(RSU)模块的设计实现。该模块主要实现了四大功能:确定芯片启动模式、产生复位信号、逃脱检测及选择序列产生、IP核在线或离线选择。基于Quartus II应用平台设计,通过ModelSim完成仿真验证。仿真结果表明,该复位与选择单元模块产生的信号符合IEEE1149.7标准规定,能够支持目标芯片IP核实现相应的测试功能。

    • DVR补偿器修正功率的双目标调节质量指标负载

      2017, 40(11):56-60.

      摘要 (994) HTML (0) PDF 1.69 M (1855) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的控制方案,以便使用动态电压恢复器(DVR)来补偿关键的功率质量干扰,特别是电压下降和谐波电压。根据上述方法,DVR的PI控制器结构通过多目标PSO算法进行调节,结果表明,该算法调整的PI优于传统的PI控制器。介绍了分配系统的方法,将SAG和THD修改为故障条件下敏感负载中的主要电力质量指标。采用一种新的双目标优化算法来调整系数, 这种双目标算法是基于上述目标的模糊化。 模拟结果表明,该双目标算法比单目标算法和经典控制的电压下降和电压THD更好。

    • 时空相干相关K分布海杂波仿真

      2017, 40(11):61-65.

      摘要 (1132) HTML (0) PDF 2.87 M (1915) 评论 (0) 收藏

      摘要:海杂波通常会制约雷达对目标的检测,它的精确仿真关乎到雷达性能预估的准确性。首先介绍了海杂波的幅度统计模型,然后对它的时间相关性与空间相关性进行讨论。并在此基础上研究了基于球不变随机过程法(SIRP)仿真时空相干相关K分布杂波的方法。最后仿真生成海杂波数据,结果表明用该方法获到的杂波数据的概率密度函数与K分布模型匹配得很好。同时时间与空间相关性得到了满足,与杂波的复合散射机理也贴合,证实该仿真方法是可行的。

    • 双耦合直驱力矩电机自适应RBF网络反演控制策略研究

      2017, 40(11):66-70.

      摘要 (1586) HTML (0) PDF 1.60 M (2048) 评论 (0) 收藏

      摘要:电机作为机械手臂的核心元器件,已成为现代工业应用研究必不可少的技术,而双电机协同运动一直是该研究领域的一大热点。因此为解决多电机协同运动、精确位置跟踪和抗干扰等问题,以当下热门的直驱力矩电机组成双耦合电机系统作为研究对象;首先,进行了精确模型下的反演控制器设计和稳定性分析,证明所设计控制律稳定;其次,在未知模型下进行RBF网络反演控制器的设计,通过Lyapunov稳定性证明得到所设计系统稳定可靠;最后,以未知模型下的自适应RBF网络反演控制器为例,进行MTALAB/Simulink仿真分析可知:所设计控制器实现能够较好的位置跟踪、响应速度快,具有很好的应用研究价值。

    • BP神经网络预测控制在色素得率的应用

      2017, 40(11):71-75.

      摘要 (1495) HTML (0) PDF 1.76 M (2200) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据葡萄皮色素提取工艺过程中的提取剂浓度、温度、pH、时间等影响因素与输出结果色素提取率这一变量之间的非线性关系,建立了改进的BP神经网络预测模型。针对传统BP学习算法收敛速度慢、存在局部极值等不足,引入动量项以改进该学习算法。结合实际数据,运用迭代优化的控制算法对网络的权值和阈值进行不断训练并利用MATLAB进行仿真验证。研究结果证明了改进后的BP神经网络对色素提取率的预测控制具有精度高、泛化能力强,实用性强的优点,为色素得率提供了良好的理论基础和预测方法。

    • 无线网络中文件缓存命中率和能耗的联合优化

      2017, 40(11):76-80.

      摘要 (1364) HTML (0) PDF 1.37 M (1775) 评论 (0) 收藏

      摘要:任何一个缓存问题的重要目标都是减少网络中的流量,但在内容中心网络中能量的消耗是一个不得不考虑的因素,包含缓存能量消耗和传输能量消耗。提出了传统的缓存效率衡量指标,例如命中率,和能量消耗之间存在一定的对立关系。提出一种既可以提高命中率又考虑到减少能量消耗的新的缓存机制,并将这个优化问题表达成亚模的形式,通过贪心算法找到命中率和能量消耗的平衡点,并且找到一种近似最优的缓存机制。最后通过仿真验证了这一结果,在内容中心网络中可以达到命中率和能量消耗的一个均衡的缓存机制。

    • 基于GA与RS的电力系统输电线路故障诊断

      2017, 40(11):81-84.

      摘要 (1268) HTML (0) PDF 1.07 M (1495) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对电力系统中存在着各种故障,及断路器跳闸进而引起大范围停电的情况,提出了一种基于建模简约优化的多源信息融合的智能故障诊断方法。通过对电力系统输电线路故障的原因分析,确定基于遗传算法的故障诊断规则。再利用粗糙集理论对故障动作决策表进行最大限度的约简,此方法保留了关键信息同时得到了知识的最小表达,能够更快更准确的诊断出故障发生的位置。通过实验证明:文中所提出故障诊断模型高效便捷,可应用于大型电力系统的故障诊断,尤其是输电线路方面的故障诊断,在诊断电力线路故障方面提供了一个切实有效的方法。

    • CORDIC算法及其展开结构的FPGA实现

      2017, 40(11):85-88.

      摘要 (1381) HTML (0) PDF 1.69 M (1795) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对FPGA系统中涉及三角函数等数学运算,而传统的查找表方法占用资源较多,计算精度不足等问题,提出了基于CORDIC算法的三角函数计算的实现方法。首先给出了CORDIC算法的硬件结构,然后使用Verilog HDL硬件描述语言,在Quartus II 13.1中对算法进行编译和仿真,并对仿真结果和实际结果进行误差分析,最后选择Altera公司的Cyclone IV E系列中EP4CE30F23C6器件,完成了CORDIC算法的FPGA实现。实验结果表明,该算法能够利用较少的硬件资源,实现较高的计算精度,并且运算速度较快,可以满足实际应用中的计算需求。

    • >信息技术及图像处理
    • 基于深度学习的目标检测算法综述

      2017, 40(11):89-93.

      摘要 (2115) HTML (0) PDF 988.71 K (3468) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的目标检测算法及策略已经难以满足目标检测中数据处理的效率、性能、速度和智能化等各个方面要求。深度学习通过对大脑认知能力的研究和模仿以实现对数据特征的分析处理,具有强大的视觉目标检测能力,成为了当前目标检测的主流算法。首先回顾了传统目标检测的发展以及存在的问题;其次介绍以RCNN为代表的结合region proposal和卷积神经网络(CNN)分类的目标检测框架(RCNN、SPPNET、Fast RCNN、Faster RCNN);然后介绍以YOLO算法为代表的将目标检测转换为回归问题的目标检测框架(YOLO、SSD);最后对深度学习的目标检测算法存在的问题做出总结,以及未来的发展方向。

    • 视觉显著性纹理—色彩特征融合的图像目标分类

      2017, 40(11):94-98.

      摘要 (1149) HTML (0) PDF 2.02 M (2283) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对图像目标分类,提出了一种显著性纹理特征。考虑到显著目标图像在纹理特征表征上的优势,在目标显著性图像提取的基础上进一步提取视觉显著性纹理特征。进而将该视觉显著性纹理特征同HSV色彩特征进行融合,形成图像目标融合特征,输入至后端分类器中进行分类。多类别的交叉实验证明,基于该融合特征的目标分类方法能够较为准确的对图像目标进行分类,在SIMPLIcity图像数据集上平均分类正确率达到84.84%,在Corel图像集上平均分类正确率为85.05%,优于基于单一分类特征的图像分类方法。

    • 地球同步气象卫星图像三维球面拼接

      2017, 40(11):99-102.

      摘要 (1286) HTML (0) PDF 2.39 M (1945) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统图像拼接的目标是实现图像间无明显接缝的效果。而地球同步气象卫星遥感图像三维拼接的目标则是获得像素与经纬度的对应关系。提出了一种地球同步气象卫星图像三维球面拼接的方法:首先基于拓扑位置关系的轮廓配准方法,以GSHHG数据库为载体,得到初始的配准结果。然后利用基于几何拓扑一致性的特征提纯来去除误匹配。接着通过匹配点集来拟合多项式映射模型得到图像间的映射关系。在建立最佳缝合线搜索准则之后使用动态规划算法来搜索最佳缝合线,最后加权融合完成三维球面拼接。

    • 基于神经网络的密集人群视频异常检测

      2017, 40(11):103-107.

      摘要 (1198) HTML (0) PDF 1.31 M (2255) 评论 (0) 收藏

      摘要:人群场景分析是当今智能监控技术研究领域关注的一个热点,尤其在拥挤的环境中,行人间严重的遮挡、光照分布不均以及人群分布的多样性,使其具有很大的挑战性。本文针对视频的特点,提出了两种描述人群运动信息的、适用于卷积神经网络的输入特征图,用于检测密集人群场景中的异常事件。首先,以提取的光流场为基础,分别构建出堆叠光流图和脉线图。其次,将不同类型的输入特征图作为训练样本分别送入卷积神经网络进行训练。接着,将训练出的模型作为异常检测器来判断相应类型特征图的测试样本的正异常情况。最后,通过实验比较分析不同类型特征图的优劣,并且证明了该方法可以有效的检测异常事件。

    • 基于DD-PCA的可靠性水印改进算法

      2017, 40(11):108-113.

      摘要 (1196) HTML (0) PDF 5.32 M (1793) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对基于奇异值分解(SVD)算法常有的高虚警问题,提出了基于双重分解主成分分析DDPCA的可靠性图像水印改进技术。算法对水印图像采用SVD方法进行主成分提取,然后将提取的水印图像主成分嵌入到载体图像的SVD变换的奇异值中,创新性地对嵌入主成分后的奇异值进行二次奇异值分解,进行ISVD (inverseSVD) 变换即可得到嵌入水印的图像。通过该方法使得提出的算法具有较好的水印不可见性,通过进行加噪、压缩、模糊、几何变形攻击,验证了算法具有较好的鲁棒性。

    • >通信技术
    • 基于Optisystem的光电色散补偿技术的性能分析

      2017, 40(11):114-119.

      摘要 (1084) HTML (0) PDF 1.84 M (1551) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现光信号的有效传输,减少光纤中色散和非线性效应对通信系统的影响,提出一种基于光纤布拉格光栅(fiber bragg grating,FBG)中间补偿的光电色散补偿技术,即在传输链路上采用FBG中间补偿方式,在接收端采用电色散补偿技术,分别实现了对40 Gbit/s,归零(RZ)码信号的单信道和多信道系统的色散补偿。通过与全光色散补偿技术作对比,可以得到在入射功率较高的条件下,光电色散补偿技术的补偿性能明显优于全光色散补偿技术,同时能够保持较高的Q值,为系统以后的升级、扩容做铺垫。

    • 在相同相对介电常数情况下不同厚度的微带贴片天线设计与仿真验证

      2017, 40(11):120-123.

      摘要 (2037) HTML (0) PDF 3.02 M (3103) 评论 (0) 收藏

      摘要:微带贴片天线的基板材料的相对介电常数和介质板厚度是影响天线性能的重要因素。为了验证在相同相对介电常数的情况下,改变介质基板的不同的厚度时微带矩形贴片天线的阻抗带宽的变化,通过HFSS软件设计和仿真了工作频率为1.95 GHz的4个矩形微带贴片天线,相对介电常数均为2.2,介质基板厚度分别设计为0.8、1.6、2.4、3.2 mm,比较其各自的S参数、方向图,通过仿真结果验证了相关文献所述的对于在给定的频率下,选用相同的基板材料时,厚度增大时阻抗带宽会变大的说法。

    • CAN通信电路的干扰分析与抗干扰措施

      2017, 40(11):124-128.

      摘要 (921) HTML (0) PDF 1.89 M (3028) 评论 (0) 收藏

      摘要:CAN总线主要被应用于工业控制领域的数据通信,针对工业中CAN通信存在的电磁干扰现象,分析了造成其通信干扰的主要原因。工业现场由于电路不平衡性、空间电磁场、电网进线等因素的存在,会导致CAN总线因辐射干扰而产生共模噪声,影响数据通信质量。根据EMC标准规范,从物理屏蔽、电路滤波以及硬件设计等角度对共模干扰抑制提出了相应解决措施。并以实际工程为例,通过MATLAB电路仿真,从对噪声电压的抑制效果和是否对正常信号通信造成影响两方面,验证了共模电感滤波电路方案对抑制CAN通信干扰的可行性。

    • 基于DDS的飞机供电系统测试信号源的设计

      2017, 40(11):129-132.

      摘要 (1598) HTML (0) PDF 2.12 M (1479) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍基于直接数字频率合成(DDS)的飞机供电系统测试信号源工作原理,提出以FPGA+单片机实现三相正弦测试信号源。针对DDS电路输出波形杂散度受ROM内存容量有限的限制,采用两片ROM存储一个周期的正弦波数据,减小了高位截断杂散。实验检测结果显示,信号发生器能输出频率准确度≤±0.1%,幅值准确度≤±3%,相位准确度≤±1%的三相正弦波形。

    • 北斗接收模块授时精度恶化问题研究

      2017, 40(11):133-137.

      摘要 (1305) HTML (0) PDF 1.95 M (1661) 评论 (0) 收藏

      摘要:简要介绍了北斗接收模块的工作原理,结合使用现状,采用故障树分析法,对北斗接收模块授时精度恶化问题进行分析研究。经分析可知问题原因在于,模块接收通道无法自动释放而达到饱和,无法继续捕获卫星。通过升级基带算法软件,增加接收通道释放函数的方法,能有效解决特殊环境下捕获卫星的问题,并通过测试验证了该方法的正确性和可行性,为提高北斗接收模块工作的稳定性,实现岸船时间同步、满足海上测控任务要求提供了可靠的保障。该问题的解决,对北斗接收模块的推广应用具有重要的意义。

    • >数据采集及信号处理
    • 时间频率信号的完好性监测方法研究

      2017, 40(11):138-141.

      摘要 (1229) HTML (0) PDF 2.79 M (1881) 评论 (0) 收藏

      摘要:高精度时间频率信号稳定性和可靠性是现代导航的重要基础,直接影响系统时间基准和导航定位结果。为了保证高精度时间频率信号的稳定性和可靠性,研究时频信号完好性监测方法。并在此监测方法上,充分利用中国科学院国家授时中心生成并保持的UTC(NTSC)建立高精度时频信号监测系统。该系统可实时监测时频信号性能,检测异常,并及时响应以保证时频信号的完好性和系统时间基准的稳定性。完好性监测方法已被充分验证并应用到时频和导航系统

    • 基于FPGA和STM32的多通道超声信号同步采集系统设计

      2017, 40(11):142-147.

      摘要 (1420) HTML (0) PDF 6.32 M (1869) 评论 (0) 收藏

      摘要:使用超声阵列探头进行无损检测时,为了保证检测的精度和准确性,检测系统需要对阵列探头各个通道的超声信号进行同步采集。该多通道超声信号同步采集系统以FPGA与STM32微处理器为核心,FPGA芯片负责数据的同步采集和缓存,最多可以进行32通道超声信号的同步采集,STM32作为系统主控芯片,负责发送控制信号和数据传输。该系统结合了FPGA和STM32微处理器的功能特点,使系统具有良好的工作性能,对各通道A/D进行并行控制,完成超声信号的同步采集,并将缓存的数据经由以太网接口传输到上位机进行保存、显示以及后续的数据处理。使用该系统对阵列探头的各个通道进行数据采集,采集的数据有很好的同步性,能够满足多通道超声检测数据同步采集的要求。

    • 稀疏傅里叶变换在雷达中的应用研究

      2017, 40(11):148-152.

      摘要 (1368) HTML (0) PDF 2.44 M (2199) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统傅里叶变换计算量与所分析信号长度成正比,当采样率较大时,需要较大的运算时间问题,提出采用稀疏傅里叶变换(SFT)进行雷达信号处理,由于实际雷达目标多普勒频率个数有限,满足SFT方法使用条件,对SFT中的滤波器参数以及分段长度选择进行了分析与讨论,并给出了SFT处理雷达信号时的数学表达式;最后,利用仿真数据验证了该方法的性能,结果显示SFT在计算速度方面优于传统方法,可以提高目标信号参数的估计速度。

    • 旋转导向钻井导向力测试标定系统设计

      2017, 40(11):153-156.

      摘要 (766) HTML (0) PDF 2.49 M (1886) 评论 (0) 收藏

      摘要:油田水平井和大斜度井的开发离不开旋转导向钻井技术的支持。旋转导向钻井工具导向力控制的精确与否决定了实钻轨迹是否沿着设计轨迹钻进。为了获取更加精确稳定的导向力,针对液压执行机构阻尼原件的不确定性和差异性,设计了一套导向力测试标定系统,该系统可同时测量3路液压推力,可降低3个推靠力之间的耦合影响,提高测量精度,并开发上位机软件,该软件具备实时推力曲线显示、数据自动处理、标定参数自动生成、测试报告自动保存等功能,大大提高工作效率,确保钻井轨迹控制的精确性,防止钻井事故发生。

    • 多传感器特征决策融合的钢轨裂纹识别方法

      2017, 40(11):157-160.

      摘要 (1191) HTML (0) PDF 1.49 M (2080) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着高速铁路的快速发展,钢轨裂纹的有效检测对于铁路安全运行具有重要的意义。针对基于漏磁信号的钢轨裂纹识别问题,采用多传感器特征决策融合技术,在对漏磁信号进行了时域和频域的多特征提取与融合的基础上,同时对多传感器信号进行决策融合,设计了一种基于支持向量机(SVM)的多传感器信息融合分类器。利用人工裂纹的实测漏磁信号进行实验,相比于提取单一特征和利用单一传感器信号进行识别,提出的方法取得了更好裂纹识别效果,平均识别率达到98%。

    • 基于压缩感知的雷达目标辨识

      2017, 40(11):161-165.

      摘要 (1419) HTML (0) PDF 3.09 M (1537) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对弹道导弹中段飞行过程中产生的自旋和进动特征,首先建立了目标的微动和回波模型,分析了自旋和进动两种运动模式,详细推导了微动产生的微多普勒频率的数学公式,获得的二维时频图与理论上一致,验证了模型的正确性。然后针对低脉冲重复频率(LPRF)可能产生的微多普勒模糊,利用压缩感知,重构了信号微多普勒,解决了模糊问题,由此减小了雷达处理信号压力。并在此基础上求取了不同运动方式下,自旋和进动的运动周期。实验结果表明,本方法获得了较好效果以及在目标识别运用上的有效性。

    • 基于LabVIEW的FBG应变解调信号数据采集与处理方法

      2017, 40(11):166-169.

      摘要 (1471) HTML (0) PDF 2.77 M (1835) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了简化光纤布拉格光栅应变测试解调,提出了基于LabVIEW的应变测试系统数据采集软件的构架框架和流程以及数据分析处理软件的流程。首先介绍了光纤布拉格光栅传感器的测试原理,其次结合实际测量情况确定了基于三步移相解调算法的光纤布拉格光栅波长解调方案,对具有周期性的相位进行相位解包,得到实际与应变成线性关系的相位值,最终解算出应变量。最后,采用悬臂梁与电阻应变仪试验进行验证。

    • 一种窄带非对称信道的RTU高效数据传输控制方法

      2017, 40(11):170-174.

      摘要 (1496) HTML (0) PDF 1.52 M (1650) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统短波、超短波等窄带无线通信上下行信道不对称特点,提出一种水文水资源远程测控终端系统(RTU)高效数据可靠传输控制方法,综合采用“定值存储发送”、“定时存储发送”、“数据自动补传”、“发送完延时等待”等技术,根据实际网络情况,调整数据包尺寸、发送间隔和重发次数,控制发送速率。运用该方法,可在突发报文增多的情况下控制RTU成功发送数据的关键因素,增强了RTU通信协议的控制能力,为适应物联网应用提供解决方案。

    • 基于Modbus协议的多路数据采集器

      2017, 40(11):175-178.

      摘要 (842) HTML (0) PDF 2.63 M (1451) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了满足一般中远距离工业现场数据采集的要求,基于Modbus通信协议,设计了一种光照度、温湿度数据采集器系统。硬件方面,以STM32作为主控制器,采用传感器BH1750与DHT11分别采集光照信息与温湿度;软件方面,基于I2C协议读取光照度,并通过单总线协议读取温湿度,基于Modbus协议的RTU工作模式实现了与上位机的通信。系统测试表明,数据采集器运行稳定,与上位机间的通信准确可靠,且该多路数据采集器已成功应用于广西某段高速公路隧道照明系统。

    • >嵌入式技术
    • 嵌入式织物经纬密度检测系统设计

      2017, 40(11):179-183.

      摘要 (758) HTML (0) PDF 2.16 M (1936) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,数字图像处理技术在纺织行业中得到了广泛的应用。为实现对织物经纬密度的高精度自动检测,以ARM架构处理器为核心硬件平台,配合Linux操作系统,设计了一套小型化、高精度的嵌入式织物经纬密度检测系统。该系统使用微型光学镜头采集织物图像,结合直方图均衡、频域滤波等多种图像检测算法,实现对织物经纬密度的高精度检测。硬件设计部分详细介绍了检测系统的系统框架与硬件结构;软件设计部分介绍了基于FIQ中断系统的高速CCD图像传感器驱动设计方案、综合多种图像处理算法的纱线密度检测算法等模块。实验表明,对于经典斜纹机织牛仔布,手动检测与自动检测的相对误差在1%以内,检测效果令人满意,设备可以批量生产。

    • 一种基于Android的智能理疗腰带设计

      2017, 40(11):184-187.

      摘要 (1568) HTML (0) PDF 3.47 M (1658) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对患有骨质增生、腰椎间盘突出等腰部疾病,设计一种方便携带和操控的,基于Android的智能理疗腰带。设计基于Android的手机软件,通过蓝牙通讯,实时控制腰带的温度及加热时间,并搭配类药包促进血液循环、缓解疼痛、改善病情。腰带以锂聚合物电池作为电源,通过STC15W404AS单片机的PWM的方式控制发热;设计特殊的充放电电路,减少能量传输的损耗;在待机模式下,作为移动电源给其它智能设备充电。实验运行结果显示,系统可连续加热工作达8 h,达到理疗目的。

    • 基于STM32和FPGA的PPI信息采集与复现系统设计

      2017, 40(11):188-192.

      摘要 (1104) HTML (0) PDF 2.33 M (1477) 评论 (0) 收藏

      摘要:在实际作战过程中,平面位置显示器(PPI)是雷达装备显示空情信息的重要手段。为解决某高炮指挥员对空情信息无法实时获取的问题,结合某高炮火控系统PPI信息的特点,提出并设计了一种PPI信息采集与复现系统。该系统基于FPGA设计了一种软性状态机模块来控制MAX196的数据采集,以STM32F407为系统枢纽控制PPI信息采集与传输,利用OpenGL形象复现PPI显示信息。实验结果表明,该系统可以对多通道、多类型信号进行实时采集,采集误差小,实时性强,性能稳定,实现了PPI信息的远程重显,为空情信息的远距离采集、传输与显示提供了一套可行性方案。

    • DSP在线升级容错性能的研究

      2017, 40(11):193-196.

      摘要 (1457) HTML (0) PDF 2.76 M (1350) 评论 (0) 收藏

      摘要:DSP在线升级过程中,可能面临多次升级失败,因此本文对底层程序进行改进,通过将待升级程序先复制到Flash备份扇区的方法,以保证设备原有应用程序功能的完整性。主要介绍了在线升级的基本思想和实现步骤,阐述了上位机与下位机的交互过程,并给出了在片内Flash不同扇区进行程序搬移的关键代码。最后通过实验对3种异常升级情况进行分析,实验表明该方法能保证系统在升级过程发生意外情况时均能自我修复并正常运行,充分提高了嵌入式系统的可维护性与容错性,可广泛应用于设备的在线升级。

    • 低功耗刷卡器的设计

      2017, 40(11):197-200.

      摘要 (1400) HTML (0) PDF 1.77 M (1702) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有刷卡系统的静态电流和读取数据时的最大电流都较大,这在一定程度上限制了其应用范围。为了使刷卡系统得到更广泛地应用,必须降低功耗,故设计了一款具有低功耗的刷卡电路,该电路采用合泰单片机作为解码和控制芯片,利用125 kHz的载波信号,完成寻卡和刷卡。经过实验验证,射频读卡电路的静态电流大约为5 μA,在寻卡和读卡信息时的最大电流为8 mA,远远低于现有刷卡器1 mA的静态电流和15 mA的最大电流。因此,该读卡器的设计达到了降低功耗的预期目标,避免了原读卡器经常更换供电电池的不便,特别适用于户外场所。

    • >传感器及非电量检测技术
    • 城市噪声污染及监测方法综述

      2017, 40(11):201-207.

      摘要 (1264) HTML (0) PDF 1.28 M (1823) 评论 (0) 收藏

      摘要:噪声会导致一些短期和长期的健康问题,例如睡眠障碍、心血管效应、精神状态差、听力障碍等,进而影响人们的日常生活与工作。为了解、认识城市噪声污染来源、时空演化规律,研究人员及相关机构提出了相应的监测方法与监测系统,主要为在特定地点布置监测点,这种方法及系统存在局限性,即难以大范围的刻画城市的噪声时空分布规律。移动式监测系统操作方便,部署灵活,能够较好的改善监测效果。介绍并比较了目前常见的专用监测系统,基于WSN的监测系统以及基于智能手机的监测系统,并展望了移动式智能监测系统的发展方向。

    • 基于改进支持向量机的绝缘子污秽度在线监测

      2017, 40(11):208-212.

      摘要 (1303) HTML (0) PDF 1.23 M (1653) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统绝缘子污秽度监测方法的不足,基于石英棒的光损耗原理,设计了光纤污秽传感器,通过实验测得温度、湿度、光功率衰减百分比与盐密的关系。利用改进的支持向量机对样本进行训练,通过大量数据比对,验证了该改进算法的准确性,较传统模型对数据的拟合度更高。在此基础上研制了污秽度监测终端,能进行温湿度及光功率数据的采集,并将采集的数据发送至后台。开发了输电线路绝缘子污秽度在线监测系统,可实现对采集数据的计算分析,得到实时盐密值及污秽度并绘制曲线图。测试结果表明,该系统实现了绝缘子污秽度的在线监测,为运行人员提供了参考。

    • 运载火箭整流罩内环境无线测量系统研究

      2017, 40(11):213-216.

      摘要 (1319) HTML (0) PDF 2.74 M (1651) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对运载火箭星罩环境监测系统进行研究,提出了基于多网融合技术的新系统设计方案,并取得了初步的实验验证。提出的新型无线监测系统将无线传感器网络ZigBee、移动数据网络(GPRS)和互联网(TCP/IP)有机的结合起来,可以有效的避免使用有线传输方式存在的诸如电缆和接插件较重、易损坏,信号传输易受长线干扰,安装位置易受限等弊端,降低运载火箭星罩环境监测系统的重量,提高系统的性能和灵活性,对无线传感器网络在航天器中的应用奠定有益的基础。

    • 基于光敏电阻的简易照度计的设计与实现

      2017, 40(11):217-220.

      摘要 (862) HTML (0) PDF 2.45 M (3154) 评论 (0) 收藏

      摘要:在某智能化家居、车间项目开发过程中,不少情况下需要对光照强度进行检测,而市售的照度计或光照传感模块成本及体积在许多场合下均难以适用。设计采用低廉的光敏电阻,由两只紧密结合的光敏电阻同点取光,输出的光照信号经仪表放大器AD623放大后进行采集,如此获得的光照强度再与照度计显示的值进行误差比对。实验证明,设计的简易照度计具有较好的系统线性度和准确度,做到了低成本、小体积,大大减小了电路构成的复杂度。

    • 利用改进BP网络的船舶尾气检测精度提升方法

      2017, 40(11):221-225.

      摘要 (692) HTML (0) PDF 2.36 M (1824) 评论 (0) 收藏

      摘要:船舶实际工况环境中的尾气浓度排放是排放因子设定的关键因素,是船舶污染监测以及排放清单计算等重要基础。由于受到燃油品质、水含量以及氧气饱和度、燃油实际燃烧情况、柴油机组以及净化设备实际工况等影响,其尾气排放波动较大。采用数据融合思想引入改进BP神经网络对检测结果进行校正,以弥补检测环境中存在多种不确定因素对检测精度的影响。用内河航道船舶实际工况氮氧化物排放数据进行计算机仿真实验及分析,说明了该方法的有效性。

    • >智能化仪器及其应用
    • 基于深度Q值网络的自动小车控制方法

      2017, 40(11):226-229.

      摘要 (793) HTML (0) PDF 1.29 M (1754) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着计算机技术和人工智能的飞速发展,无人驾驶车辆成为了一个新的热点。提出了一种自动小车的验证模型来模拟无人车,并验证了深度Q值网络(deep Q network, DQN)算法对自动小车的控制。该算法使用了强化学习和神经网络技术,能够在缺乏先验知识的情况下,根据获取的传感器信息训练神经网络,然后做出正确的决策,实现对车辆的控制,达到躲避障碍物的效果。此外,通过在模拟环境下的实验验证了DQN算法对自动小车的控制效果。实验结果表明,经过一定时间的训练,DQN算法可以有效的控制自动小车。

    • 基于CAN总线的旋转导向仪器控制节点设计

      2017, 40(11):230-234.

      摘要 (869) HTML (0) PDF 2.91 M (1549) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了克服井下的高温、高压、强振动、强冲击等苛刻环境,旋转导向仪器对通信系统的要求很高。CAN总线技术具有较高的抗干扰性和可靠性,且系统连接线少,可扩展性高,使其成为模块间通信的合适选择。设计了一种基于CAN总线的旋转导向仪器各控制节点,包括主控制模块的功能设计和可移植的CAN通信固件设计。主控制模块作为上下端通信的枢纽,能有效实现对指令和数据的传递和分析;设计的CAN通信系统不仅有效保证了各个模块间通信的可靠性和安全性,更使其可以方便地扩展至不同模块。实验结果表明,该控制节点在高温环境(如125 ℃)下,通信稳定性和控制可靠性均满足旋转导向仪器的要求。

    • 一种用于电气作业的智能保护装置

      2017, 40(11):235-240.

      摘要 (681) HTML (0) PDF 2.73 M (2098) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统电气作业现场保护设施缺乏智能化的监管和预警。基于主动红外侵入探测、热释红外和超声波测距、ZigBee无线通信等电路设计了一种模块化的智能保护装置,整套装置具有预报告警和越线告警功能。热释红外与超声波实现对作业区域外来因素误入的预判,主动红外探测构成越线报警,结合RFID技术,工作人员可实时管理作业现场。提出的方案符合实时性控制要求,装置能可靠、有效地保护电气作业区域人员安全,可实现现场作业保护装置的智能化。

    • 电动汽车DM5电机控制器自动测试系统概述

      2017, 40(11):241-244.

      摘要 (1451) HTML (0) PDF 2.73 M (1816) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来电动汽车处于高速发展阶段,电机控制器是电动汽车的主要部件,在电动汽车整车系统中起着非常重要的作用。电动汽车电机控制器的测试至关重要,由泛华测控设计的电动汽车电机控制器自动测试系统基于“柔性测试”技术,可实现被测件自动传输,系统电路、气路和水路接口与被测件自动对接,支持多种型号及规格的被测产品,全过程自动化实现,同时具备完善的产线流程控制及工厂数据管理功能。系统适用于电动汽车控制器生产领域的评估、分析及测试。

    • 基于BD/GPS方位系统的机载测向标校系统设计

      2017, 40(11):245-250.

      摘要 (1220) HTML (0) PDF 1.27 M (1440) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着BD/GPS系统定位精度的提高和姿态方位测量系统的普及,利用BD/GPS和姿态方位系统对机载测向系统进行实时标校提供了一种新的手段。为了提高机载测向系统标校的准确性,克服以往系统标校方法中遇到的问题,给出了基于BD/GPS方位系统的机载测向标校系统的基本原理和系统组成,实现了基于BD/GPS方位系统的机载标校系统的软、硬件设计方案,重点分析了详细的标校过程中方位参考数据的获取和处理方法,以及标校中需要注意的若干问题。该标校系统设计简单,不需要对测向设备进行改造,适应性强,可以为军事和民用机载测向系统标校提供一种有效手段。

    • 基于移动通信的电动车充管理电系统

      2017, 40(11):251-254.

      摘要 (819) HTML (0) PDF 1.51 M (1980) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了一种基于移动网络的电动车充电管理系统,主要描述了充电系统的整体架构及系统的通信过程。控制器基于ARM内核主控芯STM32F103的硬件设计和嵌入式实时操作系统μC/OSII和emWin图形库的软件设计,对电瓶充电过程的电流检测模块进行研究。实现了手机支付、手机远程监控充电状态、充满自动断电的功能。

主编:孙圣和

创刊:1980年

ISSN:1002-7300

CN:11-2175/TN

国内邮发代号:2-369

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