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2025,48(24):1-9, DOI:
Abstract:
热流密度作为高超声速飞行试验热环境评估的主要参数，其准确测量对鉴定飞行器性能和保障飞行安全具有极其重要的作用。本研究系统综述了目前航空航天高超声速试验主要热流测试方法，包括薄膜式、同轴热电偶等接触式热流传感器及红外、磷光等光学测试方法，详细阐述了各类方法的基本原理、技术特征以及在国内外重要的高超声速试验中的应用实践，归纳总结了不同热流测试技术在飞行试验复杂场景和工况中的适用性、优势及局限性，并指出当前仍需进一步解决的关键工程技术难题，并针对中长时高超声速飞行中热流测试技术面临的挑战进行了分析，提出未来研究方向提出的建议，为后续飞行试验热流密度测试提供一定参考。
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2025,48(24):10-18, DOI:
Abstract:
为解决无人机被捕获后敏感数据泄露风险的问题，本文设计并实现了一种基于过流驱动型物理损伤机制的飞控自毁系统，提出一种自主可控的自适应滑动窗口动态判决算法。该算法结合滑动窗口统计特征与一阶差分趋势判断，引入多阶段触发判据、误判容忍机制与功耗优化策略，并结合线性霍尔效应传感器的位移监测与加密指令验证的组合机制，实现对无人机未授权拆卸行为的精准识别。系统基于TL494的过流销毁模块触发40 V/20 A高能脉冲电流，对飞控核心电路实施不可逆的物理损毁。实验结果表明，本文所提方法在强电磁干扰、温度变化等复杂环境下其执行时间仍达到约18.2 ms的响应速度与2%的误触发率，与使用传统的固定阈值算法和移动平均算法的系统误毁率相比，虽然牺牲了7~12 ms响应速度，但使误毁率分别提高了31%、21.5%。相较于现有传感器异常检测与物理自毁方案，本系统具有低成本优势。为无人机及其敏感设备的数据安全防护提供了一种高效、可靠且实用的技术路径。
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2025,48(24):19-26, DOI:
Abstract:
为满足航空发动机高温高速气流总温的高精度测试需求，本文基于流固热耦合数值模拟方法，系统研究了某型屏蔽式热电偶在0.2~0.8 Ma七种速度工况及700℃~1 200℃六种温度工况下的流动换热与测温误差特性。结果表明：该屏蔽罩滞止效果显著，使测量端前端流速降低80%以上。误差分析表明，各误差项随着马赫数增大而增大，其增长率表现为辐射误差 > 导热误差 > 速度误差；在低马赫数（Ma≤0.3）下，导热误差占主导，而随着马赫数升高，辐射误差影响显著增强并成为主要误差源，温度升高亦加剧辐射误差的影响。总体而言，导热与辐射误差共同占总误差93%以上，是影响测温精度的关键因素。采用辐射误差经验公式修正后，稳态误差由17.97 K降低至0.64 K，总温恢复系数提升至0.92以上，显著提高了测温精度。
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2025,48(24):27-33, DOI:
Abstract:
为满足航空发动机吸雹试验的适航审定需求，针对国内多颗同步抛雹装置研究缺乏的现状，设计了单气室多炮管抛雹装置。通过仿真分析装置结构参数对冰雹抛射过程的影响，并开展试验验证。结果表明：装置实现了多颗冰雹同步抛射，速度误差≤±1.5%，位置散布≤±5 mm，同步时间≤35 ms，各项指标均满足CCAR33.78等适航条款要求，且性能稳定、重复性好。该研究为航空发动机吸雹试验提供了关键装备支撑，验证了单气室多炮管设计在同步性与精准度控制上的有效性。
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2025,48(24):34-42, DOI:
Abstract:
T(0,1)扭转导波因其具有非频散的特点，在管道缺陷检测中被广泛应用。本文提出了一种新型内插式扭转导波电磁超声传感器，它具有非接触、结构简单以及高信噪比的优点。该传感器主要由弧形线圈、跑道型永磁体和支撑骨架构成，基于Wiedemann效应在管道中产生扭转导波。首先利用数值模拟对传感器的轴向动态磁场和周向静态偏置磁场进行了仿真，验证了该传感器产生扭转导波的可行性，且研究了管道弯曲半径对扭转导波传播的影响。然后通过所提出的T(0,1)扭转导波传感器并且结合频域-波数域分析方法，实现了弯管中轴向裂纹和直管中点蚀缺陷的高灵敏度检测。通过实验可以验证，该传感器在激励频率为0.32 MHz下能够对弯管中长度为3 mm的轴向裂纹和直管中直径为0.4 mm的点蚀缺陷进行有效检测。
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2025,48(24):43-50, DOI:
Abstract:
针对翼伞系统在飞行过程中的实际情况，提出一种基于切换系统的翼伞飞行轨迹跟踪控制理论，采用线性自抗扰控制与比例积分微分控制相互切换的控制方法。利用线性自抗扰控制响应速度快、抗扰能力强与比例积分微分控制依赖误差信号便可实现基本控制的优点，采用切换控制对给定参考轨迹的方位角进行跟踪，实现对规划轨迹的跟踪控制。在切换系统中，根据给定飞行轨迹是否为直线、给定轨迹的转弯半径与实际飞行半径误差的大小，进行控制器的切换。仿真结果表明，与文中任意单一控制相比，切换系统更具优势，对飞行轨迹的跟踪控制效果更好。
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2025,48(24):51-58, DOI:
Abstract:
针对海岸线遥感图像存在的不规则边界精细化分割困难的问题，本文提出了非对称性多路解码的海岸线分割网络(AMDNet)。以Deeplabv3+作为主干网络，通过使用EfficientNet B0作为特征提取器，大幅降低网络计算量，并在改进的ASPP中引入D-LKA模块，添加额外的偏移量来调整标准卷积的采样位置，允许卷积核灵活调整采样网格，结合DUpsampling技术实现上采样过程中的高精度还原，提高图像分割的精确度。AMDNet模型在Aerial photo-maps数据集上的准确率、灵敏度、Dice和Jaccard分别达到了96.77%、93.03%、90.42%、86.67%，性能提升明显。
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2025,48(24):59-67, DOI:
Abstract:
针对无人机编队飞行中传统定位方法在复杂环境下存在的成本高、易受干扰及系统复杂等问题，本文提出一种基于伴飞影像的单目视觉测量方法。通过构建“刚性基线 物像比视觉测距模型”，以翼尖连线为几何基准，结合光学投影变换解算相对位置，并引入载体姿态信息进行动态修正。试验结果表明：地面模拟在2~7 m范围内三维测量误差小于2 cm；飞行试验在X向13~30 m、Y向0~2.5 m、Z向0~4 m包线内，三向测量误差均方根值分别优于0.66 m、1.16 m和0.78 m，处理速度达20 fps，且在多种编队阵型下表现稳定。该轻量化视觉测量技术有效解决了运动目标特征提取质量与实时性的矛盾，为复杂电磁环境下的无人机编队自主协同提供了可靠技术路径。
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2025,48(24):68-79, DOI:
Abstract:
在机载测控领域，传感器的模拟量形式输出常受限于信号传输距离和电磁干扰的影响，导致信号失真和精度下降的问题，难以满足试飞测试对高精度数据采集的需求。此外，对于温度、压力等变化相对缓慢的信号，传统点对点多线制连接方式带来了布线复杂、安装成本高及系统灵活性受限等问题。为应对上述挑战，本文提出了一种基于PowerBus总线的传感器数字化采集技术方案。该方案利用PowerBus总线的能信一体低压载波技术和二线制连接特性，结合传感器数字化转换理念，构建了一个适用于缓变信号（如温度、压力）的高性能采集系统。采集系统由PowerBus主站（总线网络节点）和PowerBus从站（数字化传感器）组成。从站负责前端（包括铂电阻、热电偶、压力传感器）传感信号的采集、调理及高精度模数转换，并将数字化后的数据通过PowerBus总线传输；主站则负责管理PowerBus网络、接收来自各从站的数据，并进行数据封装与上传。实验结果表明：该系统能够实现1 ksps的内部采样频率和16 bit有效位数的采样精度，并在PowerBus总线9 600 bps的速率限制下，实现了稳定可靠的多节点传感器数据传输，验证了该方案在机载测试等带宽受限环境下的可行性与高效性。
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2025,48(24):80-88, DOI:
Abstract:
针对飞行测试与航空发动机试验中传感器数据采集规模庞大、时间同步精度要求极高的问题，设计并实现了一种基于网络化传感器的同步采集系统。该系统采用总线型网络架构，融合了节点内基于共享时钟的统一触发机制与基于IEEE 1588的跨节点高精度时间同步技术，实现了多层级、高精度的数据同步，通过在总线型网络中集成基于IEEE 1588的增强型时间同步算法，在全网实现了纳秒级同步精度。然后结合增强型时间同步算法，在整个网络范围内达到了纳秒级同步精度。通过OMNeT++仿真和FPGA硬件测试验证，结果表明该方案在大规模分布式传感网络中依然具备优异的同步采集性能，可满足飞行测试中对微秒级同步采集的严苛要求。本研究为构建高可靠性、多层级大规模传感系统提供了理论依据和实践路径。
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2025,48(24):89-96, DOI:
Abstract:
目标检测模型在对抗补丁攻击下表现出显著脆弱性，严重威胁其在自动驾驶与安防等场景中的应用安全。现有基于迁移的黑盒攻击方法虽取得一定进展，但普遍存在跨模型迁移性不足以及在多尺度检测头间抑制不均衡的问题。针对这一挑战，本文提出一种基于多尺度均衡正则的对抗补丁攻击方法（MSBR）。该方法在补丁训练过程中显式约束不同尺度检测头置信度输出的方差，从而实现对各尺度目标的一致性抑制，有效缓解了尺度抑制不均的现象，显著提升了对抗补丁的跨模型迁移能力。在多个主流目标检测器上的实验结果表明，所提方法在保持攻击成功率的同时，黑盒迁移性能优于现有代表性方法（如T-SEA），验证了MSBR在提升补丁攻击实用性方面的有效性。本文的研究为面向复杂检测结构的对抗补丁攻击提供了新的思路。
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2025,48(24):97-102, DOI:
Abstract:
针对航空发动机加力燃烧室出口高温气流参数难以测量的问题，提出采用新型耐高温CMC-SiC碳化硅陶瓷基复合材料为主体，钨管作为内嵌式双铂铑热电偶保护套管的形式，自主研制了加力燃烧室出口超高温测头，通过主体材料气密性试验和烧蚀试验、高温粘结胶拉伸试验、测头疲劳振动试验等前期验证试验考核，最终将超高温测头装机并通过地面台架试验检查，结果表明：超高温测头在发动机全加力状态下工作正常，测得全加力状态下的加力燃烧室出口温度测点处最高温度为1 680℃，与相关理论计算值相当，超高温测头的成功应用提升了航空发动机超高温测量水平，为后续发动机加力燃烧室飞行试验试飞方法改进和设计改进提供了技术支持。
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2025,48(24):103-109, DOI:
Abstract:
为满足复杂机载测试系统配电管控需求，本文设计了一种基于固态配电技术的机载测试系统配电管控单元，可实现远程负载功率监控、智能配电保护等功能。采用小型化、模块化设计保证配电方案灵活扩展，单台管控单元设有9路SSPC通道，可根据飞行器测试需求，独立接入负载。利用SSPC可程控特点进行配电保护、开关远程投切等智能管控控制。经理论论证和实践验证，该配电管控单元可适用多种机载环境，设计方案可大幅提升机载测试工作效率和质量，在增加测试工作容错率、减少人为差错、提高维护效率等方面具有重大意义。
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2025,48(24):110-120, DOI:
Abstract:
中国书法文化历史悠久，其中硬笔书法兼具艺术与实用价值。为应对电子设备普及造成的硬笔书写能力下降问题 ，本文提出一种融合字体风格、笔画顺序和笔力的多特征力反馈硬笔书法教学模式 。方法上，首先提出了一种基于对比学习的Dense-CycleGAN模型，用于生成不同书写风格的硬笔书法字体库。其次，利用匈牙利算法对汉字的笔画顺序进行标准化处理。最后，基于力反馈设备采集的书写数据，建立了笔画宽度到书写力度的映射模型。在五种风格字体上的实验结果表明，本文提出模型在生成字体的结构相似性指数达到了0.587的均值，优于传统CycleGAN；笔顺规范算法的整体相似度动态时间规整均值为0.044，余弦相似度均值为0.998，精度较高。用户评估实验中，书写引导性评分为4.5/5，教学辅助性为4.1/5，验证了该模式的教学实用性与推广潜力。该书写模式真实再现了硬笔书法书写过程，实现了兼顾字体风格、笔顺、笔力特征的硬笔书法教学，为硬笔书法的教育提供了一种新型融合策略。
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2025,48(24):121-127, DOI:
Abstract:
高精度的潮位信息，是海洋科学研究和工程应用的关键基础。随着现代海洋活动的扩展，离岸的远距离潮位信息需求不断增强。为了进一步推动离岸高精度潮位信息的获取，本文基于网络RTK技术，开展了单北斗浮标潮位测量的可行性试验、精度研究和姿态补偿影响分析。实验结果表明：高程方面，加入姿态补偿能够有效的减小误差，提高测量精度。在未加入姿态补偿条件下，潮位测量的最大绝对误差为4.10 cm，平均偏差为1.34 cm，标准差为1.54 cm，精度能够达到为1.96 cm。加入姿态补偿后，潮位测量的最大绝对误差减小至3.30 cm，平均偏差减小至1.14 cm，标准差减小至1.44 cm，精度能够提高到1.75 cm。相位方面，整体的相位滞后差异保持在4°以内，加入姿态补偿对于改善相位偏移无明显作用。因此，基于网络RTK的单北斗浮标在潮位测量方面具备一定的可行性。在智慧航道建设、海道测量等领域，基于网络RTK的单北斗验潮浮标具备一定的应用前景。
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2025,48(24):128-137, DOI:
Abstract:
针对双脉冲测试平台对电抗器紧凑化、小型化的需求，本文设计了一种环形空心电抗器，旨在解决传统螺线管型和干式空心电抗器磁场泄漏严重的问题。电抗器采用利兹线绕制，并基于等效电流环理论优化结构设计，通过理论分析和Ansys等电磁场仿真软件计算电抗器的电感值、寄生参数并验证其绝缘性能、热稳定性和动稳定性。基于其双层绕组结构，可提供3个电感值供使用。结果表明，环形空心电抗器具有高储能密度、低磁场泄漏和良好的稳定性，其储能密度约为传统螺线管型电抗器的28.389倍，且在双脉冲测试中表现出色。结论表明，该电抗器设计满足双脉冲测试平台的发展需求，可作为其紧凑化、小型化的重要技术手段。
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2025,48(24):138-147, DOI:
Abstract:
钢材表面缺陷检测是保障制造业产品质量的关键环节，人工目视与基础光学检测方法存在效率低、漏检率高等问题，且现有数据集样本有限制约模型泛化能力。为此，本文提出一种基于LS-DCGAN数据增强与改进YOLOv8的轻量化钢材表面缺陷检测方法。首先针对NEU-DET数据集样本多样性不足的问题，采用LS-DCGAN生成对抗网络进行数据增强，有效补充缺陷样本的形态特征与分布特性；其次对YOLOv8模型进行三重优化提出SPH-YOLO检测算法：重构C2f模块结构增强特征提取能力，嵌入注意力机制提升缺陷区域聚焦度，设计多级特征融合金字塔实现跨尺度信息交互；最后在增强后的NEU-DET与GC10-DET数据集上进行验证，实验表明改进模型在mAP@50%指标上提升3%，参数量减少28.5%，计算量降低12.3%，且改进方法具有泛化能力，检测有效地实现了检测模型轻量化和检测性能的平衡。
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2025,48(24):148-158, DOI:
Abstract:
随着分布式能源的快速发展，准确预测分布式能源的出力成为了配电网可靠性评估的重要组成部分，为提高配电网可靠性评估准确性，本文提出了一种融合VMD-QRCNN-BiLSTM预测与DFT-MP-DBN建模的主动配电网可靠性评估方法。首先通过变分模态分解将原始风光荷时间序列分解为固有模态分量，并采用分位数回归卷积神经网络对风光出力以及负荷进行特征提取；而后使用双向长短期记忆相结合建模各变量的时间序列特征，并生成预测值；其次预测值作为动态故障树的输入，并采用连续时间马尔可夫链，并获取状态转移率矩阵；最后采用动态贝叶斯网络刻画状态的时序依赖，并加入观测或控制变量。以IEEE RBTS Bus 2系统为例，实验结果表明，所提方法的SAIFI、SAIDI、AENS和ASAI指标分别为0.231次/户/年、3.496小时/户/年、17.465 kWh/年和99.943%，显著优于传统方法，验证了其在提高配电网可靠性评估精度和效率方面的有效性。
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2025,48(24):159-166, DOI:
Abstract:
为了解决高阶调制场景下大规模MIMO检测算法的误码性能受限问题，提出一种新型信号检测网络。该网络基于投影梯度下降构建逼近最大似然解的迭代结构，并将迭代过程转化神经网络实现。在每个网络单元中首先通过神经网络学习参数，其次经过所设计的归一化多段激活函数进行非线性变换以增强网络在高阶调制下的映射能力，最后通过去噪器消除估计误差和信道噪声，此外，为了解决在网络深度增加时准确率下降问题，网络单元之间采用残差连接。仿真结果表明，当系统收发天线数为64×32，信噪比为16 dB时，所提出检测网络的误码率接近10-4，与其他检测算法相比，误码率降低一个数量级，表现出接近最优检测算法的误码性能，且具有较好的鲁棒性。
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2025,48(24):167-176, DOI:
Abstract:
针对风机状态预测中特征提取不充分及单一模型预测精度不足的问题，提出一种融合CatBoost算法与长短期记忆网络（LSTM）的风机运行状态预测方法。首先，基于风机传感器特征和时序特征，使用SVFE和MVFE方法交叉融合生成全局复合特征，并结合熵权法改进的灰色关联分析实现特征降维。其次，通过引入混沌映射改进的麻雀搜索算法（CSSA）对LSTM模型超参数进行全局寻优，实现最优参数组合的自适应筛选与精准确定。最后，通过最优加权组合策略对CatBoost与优化后的LSTM进行深度融合，以提升预测精度与模型泛化能力。以中国宜昌某磷化工企业风机为例，对所提CSSA-CatBoost-LSTM风机状态预测方法进行了验证，验证结果表明该方法在准确性和可靠性方面有显著提升。
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2025,48(24):177-185, DOI:
Abstract:
针对现有激光回波模拟器难以兼顾大范围与高精度延时的问题，设计了基于FPGA的高精度“粗精调”全数字延时信号控制系统，以提升脉冲激光测距仪性能检测精度。该系统采用时钟计数器与混合模式时钟管理器（MMCM）动态相位调整策略，通过系统时钟为250 MHz的计数器实现粗调延时，利用MMCM相位插值技术实现17.857 ps步进的精细化补偿。结果表明，系统在300~30 000 m测距范围内仿真延时精度优于6 ps，等效距离精度0.01 m；实测延时精度优于1.2 ns，等效距离精度0.18 m，实现了大范围测距场景下的高精度延时控制，为脉冲激光测距仪的性能检测提供了可靠的延时方案。
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2025,48(24):186-194, DOI:
Abstract:
为了克服现有基于自注意力机制的Transformer超分辨率模型在计算复杂度和局部细节捕捉方面的局限性，提出了一种优化的轻量级超分辨率网络结构，旨在协同利用全局、非局部和局部特征来实现更高效的重建。首先，构建了包含动态条带注意力与无偏差动态频域感知的空频特征聚合层用以捕捉全局与非局部特征，确保网络能充分地恢复图像特征。然后，构建了局部细节增强层以对局部上下文编码并进行通道混合，确保图像的细节恢复。最后，由多个空频特征调制块逐级提取特征并进行上采样重建以得到最终的超分辨率图像。本算法在Set14、BSD100、Urban100等5个超分辨率领域的公共数据集上进行了对比分析，其中，在2倍重建任务上，较同为轻量级超分辨率网络的ShuffleMixer相比，在减少了24.2%的FLOPs并使用更小训练集的同时，PSNR与SSIM在Urban100上分别高出了0.54 dB和0.005 5。实验表明，提出的模型在轻量级超分辨率任务中表现优异，并在性能和复杂度之间取得了良好的平衡。
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2025,48(24):195-203, DOI:
Abstract:
计算机视觉在智能感知领域发挥着重要作用。现有的心理状态感知方法仅局限于面部表情识别或远程光电容积描记术等单一任务，难以实现多维特征的协同感知；而融合多模态生理信号的方法则面临较高的计算成本。针对这些问题，本文提出一种基于多任务轮换学习的非接触式心理状态感知方法。该方法通过多任务模型处理人脸视频，同时完成rPPG心率信号提取、情感指标预测和心理状态分类3个任务。实验结果表明，该模型在rPPG心率信号提取上的平均绝对误差为3.78，情感效价和唤醒度预测的准确率分别为97.47%和96.75%，心理状态分类的准确率为97.42%。该方法为非接触式心理状态感知提供了一种高效的多任务处理方案，具有重要的理论和实践价值。
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2025,48(24):204-212, DOI:
Abstract:
针对现有雷达人体行为识别存在的时频特征表征能力不足，以及神经网络识别准确率较低的问题，提出一种基于雷达时频特征提取和CBAM-MFResNet的人体行为识别方法。在时频特征提取部分，对雷达回波信号进行处理，运用距离窗函数约束行为信号中的频谱能量扩散问题，并沿慢时间维度构建自适应小波阈值-切比雪夫窗函数协同处理机制抑制杂波干扰，通过时频分析获得微多普勒时频图。在网络模型构建部分，构建用于行为识别的CBAM-MFResNet模型，将轻量化卷积注意力机制引入到残差神经网络中，从而增强关键特征表示；同时设计高效的并行多尺度特征学习模块学习多样化特征信息，最大限度地反映不同行为的特征差异；最后，将融合后的特征输入到全连接层进行分类。实验结果表明，本文所提的模型和杂波滤除算法有效提高了识别系统的准确率，对不同人体行为的平均识别准确率达到98%。
2025年第48卷第24期
飞行试验测试技术
研究与设计
理论与算法
信息技术及图像处理
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2024,47(6):1-7, DOI:
Abstract:
城市交叉路口是交通事故多发路段，对于智能网联汽车来说，在行驶过程中进行风险检测与碰撞预警，从而保障驾驶的安全性至关重要。本文针对有信号灯的城市交叉路口提出一种考虑信号灯约束的行车风险场模型，并基于此模型设计三级碰撞预警方法。首先针对城市交叉路口的潜在冲突风险点构建功能场景，并将信号灯的约束作用考虑进行车风险场模型。为了解决碰撞预警问题，提出以TTC为指标划分三级冲突区域，通过计算主车行驶过程中周围对应的场强值，并根据干扰车在主车周围势能场的位置来衡量主车所受碰撞风险。实验结果表明，所设计的模型能够准确对进入主车势能场范围的干扰车进行预警，预警成功率可达100%，误报率仅为3.4%，证明所提方法的可靠性和有效性。
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2024,47(6):8-13, DOI:
Abstract:
为了解决现有单天线超高频RFID技术在室内静态目标定位中精度不高的问题，本文提出了一种基于天线视轴信号传播模型的RFID定位新方法。该方法首先通过天线纵向扫描确定目标的高度位置；其次，调整天线高度与目标高度一致，然后步进旋转扫描以识别目标的方向角；进一步的，利用麻雀搜索算法优化的反向传播神经网络建立路径损耗模型并用于测距；最后，综合高度、方向角和距离数据完成目标的定位。实验结果表明，在室内环境测试中，所提出的方法平均定位误差为7.2 cm，能够满足一般室内场景下物品的定位需求。
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2024,47(6):123-130, DOI:
Abstract:
针对低速增压风洞测力试验，分析气动特性曲线的原始数据源，以天平信号、流场状态和模型姿态为主要对象，结合试验控制流程，从单点数据向量、单车次数据矩阵和同期多车次数据集等维度，研究试验数据的异常检测方法策略，并以此为核心知识库，完成异常数据检测专家系统设计开发。试验过程中系统推理机自动在线执行，经过数据识别、规则推理、逻辑推理和知识迭代，实现原始数据的预检测和预诊断。试验应用结果表明，专家系统对天平桥压异常、线性段跳点和零点检测等异常类型检测敏感度高，为异常数据分析指引方向，提升问题数据排查效率。
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2024,47(6):100-108, DOI:
Abstract:
在基于机器视觉的锯链缺陷实时检测过程中，油污、粉尘等因素影响图像亮度和质量，导致目标检测网络的特征提取能力下降。为保证复杂环境下锯链缺陷检测的准确率，本文设计了一种结合弱光增强和YOLOv3算法的锯链自动化缺陷检测方法。首先使用RRDNet网络自适应增强锯链图像亮度，恢复图像暗区的细节特征；然后采用改进YOLOv3算法对锯链零件进行缺陷检测，增加FPN结构特征输出图层，利用K means聚类算法对先验框参数重新聚类，并引入GIoU损失函数来提高小目标的缺陷检测精度。最后搭建一套锯链缺陷在线检测系统，对所提方法进行验证。实验结果表明，该方法能够显著提高弱光环境下的锯链图像照度、恢复图像细节，改进YOLOv3算法的mAP值为92.88%，相比原始YOLOv3提高14%，最终系统整体的漏检率降低到3.2%，过检率也降低到9.1%。所提出的方法可实现弱光场景下锯链缺陷的在线检测，并且对多种缺陷有着较高的检测精度。
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2024,47(6):86-93, DOI:
Abstract:
针对大场景SAR图像近岸场景舰船目标检测中遇到的陆地目标虚警和岸边目标漏检等问题，基于YOLOX设计了一种轻量化的改进模型CAM YOLOX。首先，在骨干部分嵌入CAM，增强舰船特征提取以保持较高的检测性能；其次，在特征金字塔网络结构中增加一个浅层分支，以增强对小目标特征的提取能力；最后，在特征融合网络中用Shuffle unit替换CSPLayer中的CBS和堆叠的Bottleneck结构，实现了模型压缩。在LS-SSDD-v1.0遥感数据集上进行实验，实验结果表明，本文改进算法相较于原始算法在近岸场景舰船检测的精确率P提高了5.51%，召回率R提高了3.68%，模型参数量减小了16.33%。本文算法能在不增加模型参数量的情况下，有效抑制近岸场景中陆地上的虚警和减少岸边舰船漏检率。
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2024,47(6):64-70, DOI:
Abstract:
为满足复杂车辆任务在时延、能耗和计算性能方面的要求，同时减少网络资源的竞争和消耗，设计了一种基于车载边缘计算(VEC)的任务卸载策略，以最小化任务处理延迟和能源消耗之间平衡的长期成本为目标，将车联网中的任务卸载问题建模为马尔可夫决策过程(MDP)，提出了在传统双延时深度确定性策略梯度(TD3)的基础上，利用长短期记忆网络(LSTM)来逼近策略函数和价值函数，将系统状态进行归一化处理以加速网络收敛并增强训练稳定性的改进算法(LN-TD3)。仿真结果表明，LN-TD3性能与全部本地计算和全部卸载计算相比提高了两倍以上；收敛速度上与深度确定性策略梯度DDPG、TD3相比提高了约20%。
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2024,47(6):182-189, DOI:
Abstract:
针对无人机领域中的监管问题，基于YOLOv5-Lite的改进模型，提出了一种随着训练过程为模型动态地分配损失权重的指数移动样本加权函数。通过模型运算，控制二自由度云台对无人机实时跟踪，且视频采集、模型计算和二轴云台控制均在树莓派4B本地进行。优化过的模型在保持原模型参数量的同时，在mAP@.5:.95指标中达到了70.2%，相较于原模型提高了1.5%。在树莓派上的实时推理平均速度为2.1 FPS，处理效率更高。树莓派在模型推理的同时，通过I2C协议控制舵机平台对无人机目标进行追踪，保持对无人机的实时动态监测，提高了系统的可靠性，具有更好的实用价值。
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2024,47(6):109-115, DOI:
Abstract:
为了解决传统SPD寿命告警的表征方式与SPD真正的寿命状态不能明确的一一对应，以及单一劣化相关参数表征的剩余寿命模型预测性差等问题，设计了一款基于STM32多参数SPD剩余寿命远程监测系统。以STM32为主控，实时采集SPD的浪涌电流、泄漏电流、表面温度以及脱扣状态等重要参数，通过BC20无线通讯模块将状态信息上传到One NET云平台。One NET云平台实时显示和存储SPD的多参数数据，并提供数据管理和分析，采用SVM分类模型判断SPD是否损坏和BO-LSTM预测模型预测SPD剩余寿命。基于BC20的定位功能，在上位机查看SPD的实时地理位置。结果表明:BO-LSTM剩余寿命预测模型的均方根误差为0.001 3，平均绝对误差为0.001 8，该系统可以实时监测SPD状态，能够有效预测SPD剩余寿命值，并且及时预警。
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2024,47(6):79-85, DOI:
Abstract:
针对标准蜜獾算法(HBA)易陷入局部最优、搜索精度低、收敛速度较慢等问题，提出基于精英差分变异的蜜獾算法(EDVHBA)。将标准HBA中的两种寻优策略所搜寻到的精英解，进行组合差分变异以产生新的精英解，利用3个精英解协同指导种群下一轮迭代，可以增加算法解的多样性，防止算法陷入过早收敛；同时改进非线性密度因子和引入新的位置更新策略，提升算法的收敛速度和寻优精度。为验证算法的改进效果和性能，对8个经典测试函数进行仿真实验，实验结果表明：与其他群智能算法和改进的HBA相比，EDVHBA在单峰函数中都能搜寻到最优值0，在多峰函数中迭代50次左右就可以收敛到理想最优值，验证了EDVHBA具有更好的寻优性能。
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2024,47(6):14-19, DOI:
Abstract:
为解决高海拔地区气压降低导致急救呼吸机潮气量控制精度下降的问题，提出了双环PID潮气量控制系统。该系统采用气压补偿型PID控制器调整风机转速，并辅以积分分离式PID控制器，以实现对气流速度的精确控制。在实际海拔4 370 m、大气压59 kPa的环境中，系统性能测试表明，相较于单环PID控制，双环控制系统在高海拔条件下表现出快速响应和无超调的卓越性能。平均气流速度输出误差为3.19%，最大误差为4.1%，优于现有临床设备的准确性。这一技术突破不仅提供了高海拔急救呼吸机潮气量控制的有效解决方案，也为特殊环境下的通气控制技术发展贡献了重要参考。
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2024,47(6):20-27, DOI:
Abstract:
井下振动信号的高频测量信息能记录有关钻具动态响应的更具体细节，有益于分析诊断井下的异常振动，但是高频测量会产生大量的测量数据，导致井下振动测量设备的数据存储压力非常大。本文提出了一种基于压缩感知技术的井下振动信号的高频测量方法。通过选择性稀疏采集和存储井下振动数据，并利用信号重构算法，恢复高频测量结果。在该方法实现的过程中，提出一种分层抗频谱泄露的傅里叶字典构建和改进的分层追踪OMP信号重构算法，显著降低了信号重构时间。仿真和实验测试结果表明：该方法对振动信号的压缩感知采集效果较好，系统压缩比为18.9，重构分贝误差为52.1 dB。该方法有效减轻了井下振动测量设备的数据存储压力，为获取井下振动的高频测量数据提供了一种新途径。
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2024,47(6):137-142, DOI:
Abstract:
针对烟草行业，目前尚未存在检测加热卷烟烟具加热温度及温度均匀性的检测装置和方法，为了解决在狭隘空间内对微型棒状加热片的测温需求，本文研制了一种卷烟加热棒测温仪，并设计了一种适用于卷烟加热棒测温的新型结构。为了验证卷烟加热棒测温仪测量结果的准确性与可靠性，对测温仪进行不确定度分析。分析结果依据《GB/T 13283-2008工业过程测量和控制用检测仪表和显示仪表精确度等级》标准，在量程为100 ℃~400 ℃，满足0.1级要求。最后实验验证可以有效测量不同烟支的加热温度场情况。
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2024,47(6):34-40, DOI:
Abstract:
星载扩频应答机的数据比特与扩频码是异步的，由于传输系统噪声及多普勒频移的影响，会引起接收扩频码与发送扩频码相关峰值的衰减，导致捕获性能下降。传统的捕获技术通常存在算法复杂度高，捕获速度慢，难以适应上百千赫兹大频偏的要求等问题。本文提出了一种将扩频序列截成两段分别作相关运算的扩频序列搜索法，并结合信号平方和FFT环进行大频偏锁频的捕获方案，有效抑制了相关峰的衰减，提高了伪码捕获性能。MATLAB仿真及FPGA板级测试表明，本文所提出的扩频信号捕获方案能够对抗高达±300 kHz的多普勒频移，平均捕获时间约为95 ms。另外，该算法的FPGA实现与传统结构相比节省了约47%的LUT、43%的Register以及一半以上的DSP和BRAM资源，在资源受限的实时通信系统中具有很大的应用价值。
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2024,47(6):50-57, DOI:
Abstract:
在面向一些大型商超、医院、教学楼等大规模室内多层结构定位中，针对多层WSN结构的非测距定位问题，提出一种基于改进天鹰的三维室内多层结构定位算法IAODV HOP算法。首先，为节点划分3类通信半径以细化跳数，同时利用最小均方差和权重因子修正节点的平均跳距。其次，用IAO算法对未知节点坐标进行寻优，通过佳点集策略对种群初始化，解决天鹰算法因初始种群随机分布而导致的种群的质量和多样性难以保证的问题，并且在局部搜索中加入黄金正弦的搜索策略完善种群的位置更新方式，增强了算法的局部搜索能力。通过仿真实验，本文所提算法IAODV HOP相较于传统3D DV Hop、PSO 3DDV Hop、N3 3DDV Hop以及N3 ACO 3DDV Hop算法，归一化平均定位误差分别下降7033%、6267%、64%、5367%，表现出更优的性能，具有更好的稳定性和更高的定位精度。
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2024,47(6):94-99, DOI:
Abstract:
本文针对ORB-SLAM2算法在黑暗环境或纹理较少的环境下提取特征点少，从而导致SLAM系统定位精度不高、匹配对数较少，进而导致系统崩溃的问题，提出了一种基于自适应阈值的特征点提取算法与改进的四叉树均匀化策略。首先基于图像的亮度进行基于自适应阈值的FAST特征点提取，之后通过改进的四叉树均匀化策略对图像的特征点进行剔除与补偿，完成特征点选取。实验结果表明，与原算法相比，改进后的特征点提取算法在黑暗环境与纹理较少的环境下，匹配对的数量提升了17.6%，SLAM轨迹精度提升了49.8%，有效的提升了SLAM系统的鲁棒性和精度。
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2024,47(6):28-33, DOI:
Abstract:
随着卫星网络、车联网络、工业网络等业务仿真模拟需求的日益增长，针对传统专用信道损伤仪存在的模拟链路数量少、灵活性低、资源占用高等问题，本文提出一种基于时延量程策略的多会话时延损伤模拟方法，构建灵活的软件网络损伤模拟。该方法通过识别检测独立控制各会话流的时延损伤，并采用基于时延程策略的多队列合并架构以降低资源占用。实验结果表明，相较于传统专用设备与模拟软件NetEm，该方法支持百万级链路的独立时延配置，会话流数从十数条增加到百万条，且在各带宽下降低至少85%的内存占用，满足大规模和精度的同时极大的降低系统成本。
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2024,47(6):58-63, DOI:
Abstract:
针对高速列车自动驾驶系统，采用基于天牛须粒子群（BAS-PSO）优化自抗扰控制（ADRC）的算法，设计速度跟踪控制器。基于列车动力学模型设计自抗扰控制器，并以ITAE作为目标函数，利用BAS PSO实现参数整定。选用CRH380A型动车组参数，通过MATLAB进行仿真验证，对比BAS-PSO、PSO以及改进鲨鱼优化ADRC算法对列车目标速度曲线的追踪效果，其中基于BAS-PSO优化ADRC算法的列车目标速度曲线跟踪误差保持在±0.4 km/h的范围内，相比另外两种算法更加紧密地贴近目标速度曲线。结果表明，基于BAS-PSO优化ADRC具有跟踪误差小、抗干扰能力强的优点。
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2024,47(6):116-122, DOI:
Abstract:
滚动轴承在旋转机械中发挥着重要作用，若出现故障，轻则引起设备停机，重则危及现场人员生命安全，因此有必要对其进行故障诊断。针对滚动轴承故障特征难以提取，传统分类方法正确率不高的问题，本文提出一种基于集合经验模态分解（EEMD）能量熵和金豺优化算法（GJO）优化核极限学习机（KELM）的故障诊断方法，实现了提取滚动轴承故障特征并正确分类的目标。通过实验数据进行验证，该方法能够提取到滚动轴承原始信号中隐含的故障信息特征，其诊断正确率高达98.47%。
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2024,47(6):157-163, DOI:
Abstract:
为了解决语音通信系统中音频信号处理的数据量大，杂散信号多，以及调频接收机在接收到的音频信号忽大忽小的问题，提出了一种轻量化音频信号处理算法，并基于此算法在现场可编程门阵列(FPGA)平台上实现了音频信号的接收与自动增益控制。该算法结合数字下变频技术、多级抽取滤波技术及自动增益控制技术(AGC)，应用于音频信号处理系统中，将从上级天线接收的射频模拟信号通过模数转换以及数字下变频转换为基带音频信号，经四级抽取滤波将基带信号中的杂散信号滤除，降低了系统的复杂性和功耗，同时AGC对基带音频信号进行控制调整，输出较为稳定的音频信号。经过实验证明:该算法能够有效地将信息速率从102.4 MHz降至32 kHz、减少计算负担、提高信号质量、降低了FPGA的资源利用率；并且实现音频信号的自动增益控制调整，其调整时间仅为12.8 μs，满足接收机的功率稳定时间。
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2024,47(6):190-196, DOI:
Abstract:
基于表面肌电信号和模式识别的手势识别方法在康复手领域中具有广阔的应用前景。提出一种基于表面肌电信号的手部姿势识别方法，以预测手部的52种动作。为解决表面肌电信号易受干扰的问题，提高对表面肌电信号的分类效果，提出了TiCNN DRSN网络，主要作用是在拥有噪声的情况下能够更好的识别率，减少滤除噪声的时间。TiCNN网络使用卷积核Dropout和极小批量训练，为卷积神经网络引入训练干扰并且增加了模型的泛化性；DRSN网络可以有效的剔除sEMG信号中的冗余信号，减少信号噪声干扰。TiCNN DRSN网络在不需要任何降噪预处理的前提下，取得了很高的抗噪与自适应性能。本模型在Ninapro数据库上的识别率达到97.43%±0.8%。
