摘要:针对电机转子断条故障诊断问题，设计了一个故障诊断模型。本文将电机转子断条故障诊断视为多分类问题，提出了一种多超球支持向量机(multiple hyper-spheres support vector machine, MHSVM)故障诊断模型。MHSVM是通过利用支持向量数据描述(support vector data description, SVDD)，结合二叉树结构的方法，构造的一种多分类模型。为验证本文提出算法的有效性，将MHSVM与支持向量机(support vector machine, SVM)和神经网络算法(BP)进行了对比实验。结果为本文提出的诊断模型能够实现94.92%的诊断率，而SVM模型和BP模型分别实现92.06%和89.06%的诊断率。本文提出的诊断模型的诊断率是三个模型中最高的。实验结果表明，基于SVM的故障诊断模型的诊断效果优于基于BP算法的诊断效果。同时，本文提出的MHSVM对转子断条故障具有最好的诊断效果，这证明了本文提出模型的适用性和有效性。

摘要:脉冲涡流检测中激励参数与传感器参数对检测信号影响较大，分析不同参数对检测信号的影响规律，进而优化设计可提高检测系统的性能。基于脉冲涡流检测原理，建立脉冲涡流铁磁性试件测厚试验系统，分析激励线圈匝数与线圈内径对检测信号的影响规律。试验结果表明：增大激励线圈匝数与线圈内径可提高检测信号分辨率；线圈内径与激励线圈匝数的增加可提高检测信号最小值数量级；通过增加激励线圈匝数与线圈内径可提高传感器的检测厚度范围。

摘要:针对目前环境监测及追踪火源灭火的问题，提出了一种主控系统和控制实施系统共同协作的方式，对发生火情的环境进行数据采集、传输和灭火处理。采用STC15F2K60S2微处理器和STM32F103C8T6微处理器分别作为主控系统和控制实施系统的控制核心，采用多传感器、放大电路、车轮电机驱动模块、GSM和蓝牙无线通信模块进行数据监测处理，实现温度、烟雾、火焰和人体检测，机器小车执行避障逻辑对火源进行追踪等功能。实验证明：该系统可以有效监测环境数据以及超出阈值时进行报警，并对当前环境状况进行分析处理，实现小车搜寻火源和喷水功能，达到预期效果。

摘要:为了探究设计参数对雷电低频磁场探测天线的影响，本文设计了雷电低频磁场探测天线，首先使用LCR-分析仪测试不同参数下天线的静态参数，而后基于亥姆霍兹线圈试验平台对天线的接收性能进行敏感性试验。首先分析了天线长度、丝包线股数和磁棒直径对天线静态参数（电阻、电容和电感）的影响。而后结合天线的静态参数，分析了不同参数对天线频响曲线、频响最值和带宽的影响。得出了增加天线长度虽可以增加带宽，但会减少天线的频响值，然而增加丝包线股数的情况则相反；增加磁棒直径能同时增加频响值和带宽，但使得天线的尺寸变大，因此天线长度、丝包线股数和磁棒直径的选择需要折中考虑。本文研究了各参数对雷电低频天线的影响，对于提高雷电的探测能力具有一定的参考价值意义。

摘要:传统方法在距离测量点247mm-256mm的范围内，存在示值误差较大的问题，因此提出基于蒙特卡洛法的外径千分尺测量误差校准方法。将外径千分尺做成UGS模型，将其导入CAE软件中进行处理，构建外径千分尺的有限元分析模型。采用蒙特卡洛法构建测量力变化时的振动误差模型，通过该模型对外径千分尺测量误差进行分析。通过两规校准补偿方法对外径千分尺测量误差进行补偿，从而实现误差校准。实验结果表明，在距离测量点247mm-256mm的范围内该方法的示值误差小于其他方法，能够有效提升误差校准效果。

摘要:为提高风电接纳水平，解决计入风电的自动发电控制问题，结合大规模风电场群接入电网断面的特点设计风电集群断面有功控制策略。基于有功响应的特性对集群风电有功控制时延作相应修正，得到断面裕度的动态计算方法，并进行以信息物理系统CPS为基础的集群风电断面自适应控制架构的构建，最后结合断面裕度动态计算结构完成对有功控制实施策略的最终设计。仿真结果显示，本文设计方法可降低风电机组磨损及运行成本，对风电场出力调节速率提供保证，同时，减小低风速下降出力过调；此外，还能对风电接纳容量进行充分的利用，减小集群有功功率线损，经济效益明显。

摘要:为更好评估建筑物质量保障建筑安全，本文对混凝土中钢筋的检测进行了研究，以实现在没有先验信息的情况下对钢筋保护层厚度和直径的准确检测。研制了超宽带步进频探地雷达和电磁感应检测模块。提出了一种相对介电常数估算方法，结合雷达数据可以得到准确的保护层厚度。进行了不同钢筋直径和保护层厚度的电磁感应标定实验，得到标定数据库。将检测所得电磁感应数据和保护层厚度与标定数据库进行匹配得到准确的钢筋直径。在混凝土试块上进行了实验，可以实现在没有先验信息下钢筋的检测，保护层厚度估计相对误差在 2%以内，钢筋直径检测无误差。证实了系统和方法的有效性和准确性，可以为建筑质量评估提供有效的技术支持。

摘要:为消除无人机在高速公路巡检中的安全隐患，避免由于碰撞而导致的坠地等风险，基于对无人机巡检防碰撞体系及其自主防碰撞执行过程的研究，采用三维动态碰撞预测与最优问题动态碰撞规避算法，提出一种适用于三维空间的无人机动态碰撞避让技术，并借助5G通信技术搭建空中与地面通信网络，保证无人机在遇到随机障碍物时可保持最小安全间距。经仿真，本文无人机防碰撞技术在算法运行效率、航路代价以及航路质量3方面均优于最优几何分析无人机防碰撞技术，避让策略行之有效。

摘要:为解决物流机器人定位及姿态保持难、交互性差、搬运抓取任务单一等问题，设计一种可以通过DT-06WIFI模块从服务器端获取任务，或利用Openmv扫描二维码获取任务并能通过其识别条形码来获取物块放置的位置，依靠CN-TTS语音模块进行异常状态信息播报，OLED屏显示机器人的常态信息，选用平行四连杆机构和多连杆机构实现三维度抓取，采用改进的角度环和速度环双环串联算法以及运动解算模型的底盘控制策略的智能物流机器人。经实际测试该设计方案能实现定位行走、识别抓取等一系列的物流搬运任务，多传感器的融合使得物流机器人的应用场景大大拓宽，可根据需求执行不同搬运任务，同时提高了人机的交互性。

摘要:本文基于迈克尔逊干涉原理，利用干涉成像原理和图像处理技术，提出了利用干涉条纹半径变化情况来获取干涉条纹位移信息的方法。该方法以面阵CCD相机采集的图像为处理对象，采用去噪、顶帽变换、二值化、形态学处理等预处理操作，再利用连通域特征识别得到图像中心亮干涉条纹的半径。通过半径的变化趋势与幅度，实现位移信息提取。实验表明，本方法突破了干涉条纹计数时位移检测最高分辨率为λ/2的限制，利用了每帧干涉图像所提供的变化信息，实现位移检测分辨率λ/4。

摘要:针对常用的故障诊断深度学习方法需要较高的设备成本与较长的训练时间，本文提出一种基于Inception-ResNet模型的轴承故障分类方法。通过使用Inception网络的并行结构使网络学习到不同尺度的特征，引入了残差结构来减少因网络加深所导致的退化现象，并加入了三维卷积，使不同通道间的信息相互交融。为验证本文方法的性能，使用凯斯西储大学数据集与IMS数据集进行验证，并与传统的浅层学习方法和深度学习方法进行了对比实验。结果表明，相较于其他方法，本文方法不仅拥有优良的诊断能力，在资源占用与训练效率上也更加优秀。

摘要:超声波流量计因其具有良好的场地适用性在工业生产领域有良好的应用前景。为了满足实际生产对于液体流量测量精度的要求，采用互相关算法检测超声波的渡越时间（TOF），降低了计算时间误差。利用FPGA内部资源设计实现互相关算法模块，并调整逻辑结构精简算法，减少资源占空比。测试结果表明，该方法有效提高了渡越时间的测量精度。在0-3000mm的测量范围内，渡越时间的相对误差低至0.44%。超声波流量计在层流区域的相对误差低于3.68％，湍流区域的相对误差小于0.64％。

摘要:转炉炼钢在炼钢过程中占有重要地位，对转炉过程进行精准的控制是至关重要的。转炉炼钢的控制过程是建立在转炉终点预测的基础上，所以，为了实现精准炼钢，建立转炉炼钢的终点预测模型是有必要的。针对转炉炼钢终点预报的特点，本文提出了一种改进的模糊支持向量回归机(improved fuzzy support vector regression, IFSVR)模型。IFSVR是在模糊支持向量回归机(fuzzy support vector regression, FSVR)的基础上，对参数进行优化。此外，为了提高优化效率，粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)被用于IFSVR的参数优化中，进而提高建模速率。仿真结果表明，所提出的模型是有效可行的。在不同的误差范围内(含碳量模型为0.005%，温度模型为10℃)，含碳量和温度的命中率分别达到91%和94%，双命中率达到90%，为实际转炉应用提供了重要参考，该方法也适用于预测模型其他冶金应用。

摘要:针对神经网络信念传播译码算法具有高复杂度的问题，提出一种新的低复杂度的深度学习译码算法，降低译码方法硬件实现时的复杂度。 通过给出置信传播译码算法替代图形，结合Min-sum算法，去除了双曲函数运算并将工程实际中需要消耗大量资源的乘法操作转换为简单的加法操作。 结合循环神经网络结构，将多层不同的参数约束成单层的参数。结合不同信息的属性，不对来自信道的对数似然比消息附加额外的参数，只是将参数附加于校验节点更新时的边缘上。结合边缘参数的分布，发现部分权重数值与1偏离很大，判定为需要添加权重的边缘。提取有效深度神经网络权重进行训练来降低译码网络的参数数目。经实验验证,所提出的译码方法有效的降低了神经网络的译码复杂度，将神经网络参数减少约20%。并且算法与置信传播译码相比，在高信噪比区域取得1dB的性能提升，便于硬件实现，具有较强的实用性。

摘要:研究硬聚焦侧向仪器主屏流比和剩余电位对测井结果的影响，聚焦主屏流比和剩余电位的电路简化测量方法，借助正演方法对仪器主屏流测量电路模型进行简化，搭建主电流测试电路和屏流测量电路，并给出理论计算方法和结果分析，结果显示该方法能够在基于电路简化模型基础上给出主屏流比和剩余电位测试结果，该测试结果可以在一定程度上校正仪器正演模型的误差。继续分析该方法在主聚焦电路参数测试中的应用优势，能够对方位阵列侧向不同方位主电流测量的参数进行量化对比，保证仪器方位上的一致性，也为继续优化主聚焦电路提供了数据支撑。

摘要:为解决海量测井数据归档存储场景中出现的存储硬件和数据库存储容量限制等问题，本文提出了一种基于深度学习的数据无损压缩方法，采用循环神经网络RNN作为概率预测器，输出数据流的条件概率分布，结合当前字节值，使用自适应算术编码器对数据流进行压缩；解压过程中，使用保存的RNN网络权重和算术解码器，对数据流进行解压。本文方法较传统无损压缩方法，在一维测井数据的实际压缩测试中压缩率平均提升约23%，在二维阵列测井数据上，平均提升约21%。同时，本文结合数据无损压缩方法，提出一种基于多维特征索引查询树结构的测井大型存储数据库的构建方法，在多条件组合查询时，较传统数据库查询方法检索效率平均提升约45%。结果表明，本文方法可有效减少测井数据的存储空间，降低数据的检索时间，为大规模测井数据的存储和利用提供了技术基础，节约数据归档的硬件成本和人力成本。

摘要:本文提出一种用主动色彩控制来检测平板显示器(FPD)系统扫描图像的方法，利用混合色源的大功率发光二极管(LED)和通信端口来调节光源亮度，混合光在经过扩束器并形成线束后照射到有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)面板上。对扫描图像进行强度校正后，利用Tenenbaum梯度评估图像质量，结合单纯形搜索法(SSM)确定调光等级使图像质量最大化。每次扫描AMOLED面板后，光的颜色都会发生变化，并且会反复进行直到图像质量接近局部最大值，执行的扫描次数少于225次，调光等级组合的数量为20484次。所提出的方法减少了检测设备的手动设置，实现用于获取高质量图像的自动色彩照明，对FPD的检测设备具有一定的实用价值。

摘要:针对定性数据环境下分类精度低且计算成本高的问题，提出了一种利用传统分类器和不同映射技术来提高类别可分性的分类变量识别方法。通过将初始特征（分类属性）映射到实数域空间，利用卡方距离（C-S）作为差异性的度量，增加特征空间的维数以提高类的可分性。运用t-分布领域嵌入算法(t-SNE)将数据的维数降到两个或三个特征，从而减少了学习方法的计算时间。通过在公共分类数据集上的实验证明，C-S映射和t-SNE在保证识别精度的同时，大大减少了识别任务的计算量。同时，当只将C-S映射应用于数据集时，类别的可分性得到了增强，从而显著地提高了学习算法的性能。

摘要:红外成像系统因其在信号的传输和信号转换环节中会受到外界环境中的各种干扰，使红外成像系统生成的红外图像中产生多种噪声，导致红外图像的信噪比降低。针对红外图像受到多类噪声影响的问题，基于压缩感知理论的迭代加权最小二乘算法设计了新的加权系数，并结合中值滤波算法设计了新的重构算法。首先利用中值滤波对信号进行红外图像的粗去噪，然后通过压缩感知的稀疏变换和观测矩阵进行细去噪，使观测值保留原信号的重要信息，最后通过重构算法得到去噪后的图像。在MATLAB中对算法进行仿真实验，验证算法的有效性。实验表明，该算法得到的图像的视觉效果接近原图像，在实际场景中有较好的去噪性能，峰值信噪比高于原SP算法高3～8dB，高于迭代加权最小二乘算法5～13dB。

摘要:针对单一传感器在智能车辆目标检测中的局限性，提出了一种利用四线激光雷达和相机融合的目标检测算法。通过激光雷达得到目标的位置和编号信息，并将点云聚类后得到的结果通过激光雷达和相机联合标定的参数矩阵投影到图像上得到目标的边界框。将采集到的图片通过YOLOv3网络得到目标的边界框、类别和置信度。然后，采用决策级融合方法将激光雷达和相机的检测结果进行融合，得到了最终的检测结果。实验结果表明该算法对车辆的检测率为94.8%，行人的检测率为96.4%，相比其他方法能够提高目标的检测率和鲁棒性。

摘要:研究一种可有效促进城市轨道交通行车组织管理效能的模糊神经网络算法。利用超限学习机模块对站点客流量进行初步卷积，使用卷积神经网络将考察线路内的各站点客流量数据进行汇总，同时构建其他线路的参照数据，使用二值化模块形成放行信号灯建议数据。应用该系统后，客流峰值车辆满载率显著下降，客流估值车辆满载率显著提升，客流估值发车间隙显著增加但并未影响到旅客的站内滞留时间。认为该算法可以有效提升城市轨道交通的运行效率和经济效益。

摘要:针对目前现有的烟雾检测方法大多只适用于光照充足的环境，在微光环境下检测效果较差的问题，提出一种基于FSSD的微光烟雾检测方法。首先基于单高斯建模方法实现对包含运动目标的视频帧提取；其次，由于微光烟雾图像具有的低对比度、低信噪比等特性会对目标检测造成困难，设计了对比度受限自适应直方图均衡算法和中值滤波结合的图像预处理方法；最后为加强烟雾早期预警能力，采用了有利于检测小目标的FSSD网络并在网络输出端嵌入注意力机制模块，加强了关键的特征信息。在微光烟雾数据集上提出方法的Recall，Precision，F1分别达到了97.5%，93.3%和95.4%，表明该方法是可行有效的，可以应用于微光环境下的烟雾检测。

摘要:骨关节炎是中老年人群最常见的关节疾病，该疾病及其并发症占据了全球10%的医疗问题。其中膝关节骨关节炎最为严重，致残风险极高。尽早发现并介入治疗对于缓解其症状，减少其危害有着至关重要的意义。本文收集了大量膝关节DR影像数据，对获得的数据进行多种纹理特征和融合特征的提取，将提取的特征向量进行各种组合作为输入训练SVM模型，我们使用网格搜索法进行了进行参数寻优。训练完成的模型在测试集上的准确率最高可以达到84.29%，具有良好的智能分类诊断性能。使用训练完的SVM模型，可以有效的对膝关节骨性关节炎进行分级，辅助医生进行诊断，对膝关节骨关节炎的早期诊断，尽早介入治疗有着重要意义。

摘要:针对基于单一关系路径的链路预测方法无法挖掘知识图谱中不同路径之间影响的问题，提出了一种基于多关系路径的链路预测方法。首先，采用基于路径信息的相似性指标来计算所有关系路径之间的相似度。然后，将不同路径之间的关系投影延伸至新的路径投影和路径约束，并采用随机梯度下降执行训练过程，从而能够在隐式空间中通过低维表示学习筛选出不同路径之间的显式特征。在安然邮件数据集和美国国家自然科学基金会数据集上进行了验证分析。实验结果表明，相比于其他多种路径链路预测算法，该算法在MAP和AUC指标上的最大提升幅度约20%，表现出更高的预测精度。

摘要:在无线紫外光通信系统中，采用合适的调制与解调技术可以有效提高系统通信质量。本文设计定长双脉冲对称脉冲间隔调制(FDPSPIM)方法实现紫外光通信，对其符号结构进行详细分析，使用modelsimSE 10.1c进行时序仿真，验证了调制方案的可行性，同时采用硬件描述语言完成了基于现场可编程门阵列（FPGA）的FDPSPIM调制器与解调器设计，通过自定义帧结构实现了发送信息的同步处理。测试结果表明：基于搭建好的紫外光通信实验平台，通过Verilog HDL设计的FDPSPIM调制器与解调器可以正确的识别出原始信息，有效降低了发射功率。

摘要:为了克服现有低频通信系统的发射天线尺寸庞大、功耗大、辐射效率低等缺陷，提出了一种小型化、低功耗低频发射天线。该低频发射天线利用伺服交流电机驱动永磁体旋转产生超低频电磁波，上位机通过运动控制器编程软件设定伺服电机运动参数，并下发给控制器，实时控制电机运动，将二进制频移键控(Binary Frequency Shift Keying, 2FSK)空间调制技术应用于该机械天线，从而进行信息传输。实验结果表明，该机械天线可以20.35cm3的永磁体辐射源、44W的低功耗实现码速率为1bps的超低频通信。与传统低频发射天线相比，该机械天线尺寸小，功耗低，辐射效率不受Chu-Harrington极限限制，为超低频通信系统提供了一种新的发射天线。

摘要:现有脉冲中子氧活化测井仪时间谱容易受地层环境干扰，在测井解释中需要基于能量谱信息滤除时间谱中的噪声。针对新的技术需求，设计了一种多路能谱采集处理电路，该电路以两片STM32为主控器件，根据恒比定时的原理以原始窄脉冲的后沿为峰值检测时刻，使用处于外部触发方式的ADC采集脉冲信号的峰值，同时获取三个探头产生的脉冲信号的时间谱和能谱信息，并通过CAN总线与地面系统建立通讯。该电路具备体积小、功耗低、实时性高的特点，实验测试结果表明该电路能够准确采集能谱信息并满足氧活化仪器的需求。

摘要:为了进一步分析优化电容式超声换能器（CMUT）的性能，建立了CMUT微元和CMUT阵元的等效电路模型，并进行了等效电路仿真。首先推导了CMUT微元小信号等效电路模型，然后在射频电路仿真软件Advanced Design System（ADS）中建立CMUT微元的等效电路进行仿真，分析了施加不同幅值、周期的交流电压对CMUT微元发射特性的影响。分析发现，交流电压幅值越大、持续周期越长，CMUT微元的振动位移和输出声压越大，发射性能越好。此外，结合互辐射阻抗，推导了CMUT阵元等效电路模型，通过ADS仿真分析了不同微元大小、间距、数目CMUT阵元的频率特性。结果表明，微元大小、间距、数目均会对CMUT阵元的频率产生影响，以上分析结果为CMUT的设计和测试提供了理论参考。

摘要:为了解决轴承故障诊断依赖专家经验的人工特征提取问题，本文提出时频分析与VGG19网络迁移学习的故障诊断方法。首先利用时频分析的方法将轴承的正常状态、内圈故障、外圈故障和滚动体故障的一维数据转换为时频样本图，同时也将上述数据生成谱峭度图；其次对VGG19网络模型中的全连接层进行网络替换并Fine-tuning；最后通过网络调参实现卷积神经迁移学习网络对轴承故障的识别分类诊断。结果表明，在实验中滚动轴承故障诊断的时频样本图分类准确率高于谱峭度图样本分类的准确率高达5.42%，验证了时频分析与VGG19迁移学习在信号处理方面应用的有效性；另外，迁移学习可以解决小样本的故障诊断问题。

摘要:当前低浓度氢气检测方法中气相色谱技术可以定量分析，甚至实现痕量检测，但是测试系统复杂，价格昂贵；氢气电极检测技术可以实现连续在体检测，但测试范围较大，精度不高；氧化滴定技术容易受检测氧气等还原性物质的影响，误差大。针对这些问题，本文采用非分光红外（NDIR）技术，对影响氢气浓度检测精密测量的关键因素进行了分析，并针对性的进行了优化设计，完成了一款高精密氢浓度测控系统，经过实验，测试了标准浓度为2.54%、6.35%、8.00%、11.25%、20.00%样气，检测的绝对误差控制在0.1%以下，实现了低浓度氢气的高精度检测，实验设备经过长期的运行监控，稳定性良好，验证了改进设计的正确性和有效性。

摘要:针对瞬变电磁法激励磁场不聚焦问题展开研究，设计出一种具有聚焦磁场功能的传感器，主要由双激励线圈，检测线圈和磁芯构成。利用三维有限元仿真对传感器进行建模仿真，与单线圈的数据进行对比分析，结果表明：传感器主要把磁场集中在R=250mm的区域内，磁感应强B=1.745×10-5，比单线圈磁场集中范围缩小了50%，磁感应强度提高了31%，满足设计要求，且磁场分布梯度大，有助于后期数据处理。该传感器设计可以为瞬变电磁法提供有效的激励源，提高技术的检测灵敏度和准确性，为后期现场应用提供参考价值。

摘要:电磁超声换能器能进行非接触检测，使用方便，但缺点是换能效率低，为了提高横波电磁超声换能器的换能效率，分析电磁超声换能器工作原理，利用COMSOL Multiphysics软件对电磁超声换能器进行三维建模仿真，分析了永磁体不同放置方式和几何尺寸对换能器激励洛伦兹力大小的影响。进一步应用正交试验法对蝶形线圈的几何尺寸参数进行优化设计，得到最佳的横波换能效率。最后，利用超声波检测系统进行铝板测厚试验。结果表明，永磁铁垂直放置激发横波的效率更高，采用蝶形线圈激励超声横波信号的幅值比螺旋线圈高出50%，蝶形线圈比螺旋线圈具有更理想的横波换能效率。