2022, 30(12):1-10.
摘要:隨著(zhù)人工智能與教育的不斷發(fā)展,知識追蹤在智慧教學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。而深度學(xué)習以其強大特征提取能力廣泛應用于知識追蹤,以深度學(xué)習知識追蹤模型為起點(diǎn),其改進(jìn)模型為主線(xiàn),全面回顧了知識追蹤模型的研究進(jìn)展,簡(jiǎn)要介紹了知識追蹤領(lǐng)域傳統模型的特點(diǎn)及不足,闡述了基于深度學(xué)習知識追蹤模型的原理及局限性,同時(shí)全面整理并分析了針對可解釋性問(wèn)題、缺少學(xué)習特征、記憶增強網(wǎng)絡(luò )、圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )、基于注意力機制五個(gè)方面的改進(jìn)模型,梳理了知識追蹤領(lǐng)域常用的公開(kāi)數據集、評價(jià)指標及模型性能對比分析,最后總結并探討了知識追蹤在智慧教學(xué)方面的應用以及當前該研究領(lǐng)域的研究現狀與未來(lái)的研究方向。
2022, 30(12):11-17.
摘要:航天器地面健康管理系統作為整個(gè)航天器健康管理系統的核心,主要為技術(shù)人員提供航天器試驗、運行和管理過(guò)程中的數據分析、診斷、預測等服務(wù)。目前由于航天器故障機理難以獲取、故障驗證環(huán)境不足、缺乏統一的驗證方法和性能指標,給航天器PHM的研究成果的有效驗證與評價(jià)帶來(lái)了困難。提出了一種基于大數據的航天器地面健康管理系統設計思路,并對其驗證評估指標體系和驗證方法進(jìn)行了研究,在此基礎上設計實(shí)現了基于仿真和試驗驗證的航天器地面健康管理驗證系統,通過(guò)多個(gè)航天器故障仿真和在軌歷史數據試驗,驗證了提出的航天器地面健康管理驗證系統設計方法的有效性,能夠有效的應用于航天器的地面健康管理過(guò)程,具有較強的航天器工程應用價(jià)值。
張福楨 , 閆海平 , 曾志敏 , 周鑫 , 史禮婷 , 吳曉宇
2022, 30(12):18-22.
摘要:隨著(zhù)各類(lèi)衛星星座計劃的提出和部署,航天衛星數量的逐步增加,傳統的衛星研制模式已逐漸不滿(mǎn)足衛星快速發(fā)射需求,為縮短衛星研制周期,衛星批量化、自動(dòng)化測試手段逐漸成為新形勢下衛星研制的關(guān)鍵一環(huán)。面向當前微小衛星高密度快速組網(wǎng)應用的需求,結合批產(chǎn)化衛星技術(shù)特點(diǎn),研究了一種適用于組網(wǎng)衛星的數字化和自動(dòng)化測試技術(shù)。對衛星綜合測試系統架構進(jìn)行優(yōu)化,可滿(mǎn)足多星批量化及并行測試;在衛星綜合測試系統中增加自動(dòng)化測試功能,可通過(guò)在線(xiàn)配置自動(dòng)化序列實(shí)現衛星自動(dòng)化測試;研發(fā)了一種數字衛星仿真測試平臺,可用于衛星單機產(chǎn)品齊套前整星功能開(kāi)發(fā)、測試等。克服了傳統衛星研制周期長(cháng)、測試過(guò)程數據判讀和數據處理難度大以及重復性工作較多的缺陷。
2022, 30(12):23-29.
摘要:鋁制釬焊板翅式換熱器是一種高效、緊湊式換熱器,廣泛用于空氣分離設備、天然氣處理、天然氣液化、烯烴裝置等石油化工的低溫分離裝置、hyco裝置、氦液化、氫氣液化裝置及動(dòng)力機械等。翅片是板翅式換熱器的核心部件,其加工質(zhì)量的下降,會(huì )直接導換熱器阻力降的升高、傳熱效率下降,進(jìn)而造成設備運行能耗的增大。因此,控制加工成型的翅片流阻在一定范圍內,是有效保證翅片加工質(zhì)量的關(guān)鍵。針對傳統的基于風(fēng)機的換熱器阻力測試裝置雷諾數上限低、試件拆裝繁瑣、測試效率低等缺點(diǎn),采用高壓氣體作為測試氣源,配合液壓驅動(dòng)的試件固定裝置,開(kāi)發(fā)了一套可實(shí)現板翅式換熱器翅片流阻快速檢測的裝置。通過(guò)開(kāi)發(fā)基于C#及SQL Server數據庫技術(shù)的上位機測控軟件,實(shí)現了測試數據的實(shí)時(shí)采集、處理和曲線(xiàn)顯示。測試實(shí)驗結果顯示,該檢測裝置系統重復性誤差均可保證在3%以?xún)龋瑵M(mǎn)足寬雷諾數、高精度的翅片阻力特性測量要求,為實(shí)現翅片加工質(zhì)量檢測提供保障。
2022, 30(12):30-35.
摘要:為有效校正航空發(fā)動(dòng)機軸承溫度誤差曲線(xiàn),得到準確的溫度測量結果,使得發(fā)動(dòng)機元件的壽命周期得到充分延長(cháng),設計基于無(wú)線(xiàn)傳感器的航空發(fā)動(dòng)機軸承溫度實(shí)時(shí)監測系統。將JTAG串口電路中的輸出電量,按照實(shí)際應用需求,分配至電量集中器與ARM無(wú)線(xiàn)傳感器元件中。借助溫度采集節點(diǎn)芯片整合未完全利用的電量信號,并將其寄存于溫感信號協(xié)調器內部,完成實(shí)時(shí)溫測系統的硬件開(kāi)發(fā)。根據ZigBee協(xié)議棧、Z-Stack協(xié)議棧的約束標準,確定溫度閾值的計算結果,完善溫度實(shí)測數據的時(shí)序條件,采集航空發(fā)動(dòng)機軸承溫度數據。再根據溫測節點(diǎn)布置情況,對發(fā)動(dòng)機軸承溫測數據實(shí)施建模處理,完成基于無(wú)線(xiàn)傳感器的航空發(fā)動(dòng)機軸承溫度實(shí)時(shí)監測系統設計。實(shí)驗結果表明,在無(wú)線(xiàn)傳感器元件的作用下,航空發(fā)動(dòng)機軸承的溫度誤差曲線(xiàn)得到較好校正,所得溫測數據確實(shí)貼合實(shí)際情況,對于延長(cháng)發(fā)動(dòng)機元件的壽命周期能夠起到一定的促進(jìn)性影響作用。
2022, 30(12):36-41.
摘要:測試性模型是進(jìn)行測試性仿真、設計、分析、評估的基礎和關(guān)鍵。該文描述了設備測試性建模方法與測試性建模流程,為實(shí)現對復雜系統的測試性分析及故障診斷,獲取有指導意義的診斷策略服務(wù)實(shí)際應用。測試性設計中采用多信號流建模技術(shù),分層次建立某型機載音頻設備的測試性模型;對設備故障模式、故障影響的分析歸納,收集各層級設備故障模式樣本形成FMEA分析表;運用計算機建模仿真工具輔助,構建了定量化的測試性模型;通過(guò)模型仿真獲得被測設備故障檢測率、隔離率以及相關(guān)故障診斷流程;經(jīng)測試性指標對比分析及測試性試驗驗證,發(fā)現該測試性模型中薄弱環(huán)節,經(jīng)過(guò)迭代模型、改進(jìn)測試性方案后,顯著(zhù)提高了設備的測試性指標,滿(mǎn)足設備的應用使用需求。
2022, 30(12):42-50.
摘要:駕駛員疲勞駕駛是造成交通事故的重要原因之一。本文提出了基于深度學(xué)習和面部多特征融合的駕駛員疲勞檢測研究方法。首先采用多任務(wù)級聯(lián)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )MTCNN(Multi-task convolutional neural network)結構進(jìn)行面部檢測和特征點(diǎn)定位,并利用Dlib工具包中的面部68個(gè)地標,提取駕駛員面部的特征參數;其次,基于眼睛縱橫比(EAR),眼睛閉合百分比(PECLORS)和嘴巴高寬比( MAR)的值按不同的權值相加得到參數M,在一定時(shí)間內累加M>0.605的幀數判斷駕駛員疲勞的程度。最后,試驗結果表明:本方法能夠有效地利用視頻圖像實(shí)時(shí)檢測駕駛員疲勞狀態(tài),其準確率和靈敏度分別為93.1%和90.2%,對于保護駕駛員及車(chē)輛行駛安全具有重大意義。
2022, 30(12):51-57.
摘要:隨著(zhù)智能電網(wǎng)的普及,低壓集中抄表系統已成為主流的電力計量方式,針對目前自動(dòng)測試平臺和待測抄表系統耦合性高、測試平臺適應面窄、抄表系統功能升級后兼容性差的問(wèn)題,利用了半實(shí)物仿真的思路,最終開(kāi)發(fā)了一種基于嵌入式控制軟件的通用化、自動(dòng)化測試平臺;平臺將硬件待測單元與測試平臺分離,通過(guò)統一的工裝協(xié)議與客戶(hù)端軟件對接,在保留真實(shí)抄表環(huán)境下的傳輸時(shí)延和電磁干擾的同時(shí),降低各模塊之間的耦合性;通過(guò)引入模塊化的腳本測試技術(shù),實(shí)現測試數據和預期數據的回歸對比,擴大了測試用例的覆蓋面,提高了測試效率和準確度;另外,平臺創(chuàng )新性的使用了組合基本測試塊生成新測試腳本的方式,避免了相同測試功能的重復開(kāi)發(fā),縮短了抄表系統功能升級后,測試平臺的開(kāi)發(fā)周期,提高測試平臺的普適性;測試結果表明:在同等條件下,對比人工測試,自動(dòng)化測試平臺的準確度提升40%,測試效率提升75%。
2022, 30(12):58-63.
摘要:低壓臺區處于電力系統的末端,在未來(lái)新型電力系統建設中,臺區拓撲關(guān)系監測是提升精細化管理和供電服務(wù)水平的重要環(huán)節;由于無(wú)法準確獲知低壓臺區現場(chǎng)線(xiàn)路和設備的變化,臺區線(xiàn)路拓撲檔案往往存在混亂、失管等問(wèn)題,嚴重影響線(xiàn)損治理、故障運維等工作開(kāi)展;為了準確識別和建立臺區線(xiàn)路拓撲關(guān)系,進(jìn)行了低壓臺區結構和拓撲識別原理分析,基于電壓和電流信號識別方法,對特征序列信號識別策略進(jìn)行了研究,并設計關(guān)鍵的硬件模塊,提出了一種基于信號識別的臺區拓撲監測技術(shù),能夠在不影響低壓臺區運行的情況下、準確地識別臺區拓撲關(guān)系;經(jīng)現場(chǎng)應用實(shí)驗測試,實(shí)現了臺區運行條件下的拓撲監測,能夠在較短時(shí)間內準確地識別臺區拓撲關(guān)系,表明該技術(shù)的實(shí)用性與有效性,能夠滿(mǎn)足工程應用的需要。
2022, 30(12):64-69.
摘要:通過(guò)對裝備測試性水平的相關(guān)影響因素分析,構建解釋結構模型,探求各裝備測試性影響因素間的關(guān)聯(lián)性,運用“手段-目的分析”方法識別出影響裝備測試性的5個(gè)關(guān)鍵影響因素,并通過(guò)對裝備系統復雜程度、研制方技術(shù)及管理水平、研制經(jīng)費、測試分系統間接口兼容性以及測試點(diǎn)選擇合理性的分析,為提高裝備測試性水平提供對策建議。
2022, 30(12):70-77.
摘要:為解決傳統裂縫檢測工作效率低、危險系數高、耗時(shí)較長(cháng)及檢測精度低等問(wèn)題,提出一種大型建筑物遠距離裂縫檢測智能平臺方案,該方案基于深度學(xué)習和圖像處理建立裂縫檢測算法模型,采集圖像后上傳至云端,以用戶(hù)終端設備為載體,通過(guò)微信小程序和后端服務(wù)器的交互獲取裂縫相關(guān)信息,服務(wù)器實(shí)現裂縫檢測模型的實(shí)時(shí)檢測,裂縫數據存儲于云端。經(jīng)過(guò)對算法部分的圖像分類(lèi)模型與圖像分割模型進(jìn)行測試,分類(lèi)模型精確率、召回率、F值均超過(guò)92%,分割模型平均交并比MIoU超過(guò)89%,滿(mǎn)足檢測需要。經(jīng)驗證該方案切實(shí)可行。
2022, 30(12):78-84.
摘要:為了對陶瓷絕緣子缺陷進(jìn)行檢測,利用頻率響應分析法(FRA)識別陶瓷絕緣子主要固有模態(tài)的峰值范圍,運用時(shí)間頻域特征提取的主成分分析(PCA)對陶瓷絕緣子進(jìn)行缺陷檢測。通過(guò)選取安裝在500kV輸電塔上材質(zhì)為方石英和氧化鋁的67個(gè)陶瓷絕緣子樣本,研究了瓷體、瓷帽和內部三種典型的陶瓷絕緣子缺陷類(lèi)型。通過(guò)PCA對時(shí)間數據和頻率響應數據提取特征進(jìn)行分析,實(shí)現了對完好、瓷體缺陷、瓷帽缺陷、內部缺陷和材質(zhì)的區分問(wèn)題。實(shí)驗結果表明:內部缺陷表現為固有模態(tài)的消失或新模態(tài)的產(chǎn)生,基于時(shí)間數據的PCA對數據方差貢獻最大的向量達到99.74%,可以區分瓷體缺陷和材質(zhì);基于頻率響應數據的PCA對數據方差貢獻最大的向量達到96.70%,可實(shí)現陶瓷絕緣子內部缺陷檢測。
2022, 30(12):85-90.
摘要:上位機軟件是雙CCD相機精度靶測控系統中非常重要的一部分;針對精度靶測控系統軟件存在后期功能拓展難、維護效率低、使用升級復雜等問(wèn)題;先進(jìn)行了對該類(lèi)軟件的調查研究,然后分析上位機測控軟件功能需求,根據軟件的需求分析,設計了一種基于B/S架構的精度靶測控系統上位機軟件實(shí)現方案;軟件架構采用了瀏覽器和服務(wù)器方式專(zhuān)有的三層結構,在中間層設計了TCP服務(wù)器,提高軟件的功能拓展性,降低了實(shí)現代碼的耦合性;采用了Netty通信技術(shù)框架及其非阻塞技術(shù)實(shí)現了TCP服務(wù)器底層,設計了專(zhuān)有的解碼方法接收下位機數據及發(fā)送控制指令;通過(guò)模擬測試,能夠滿(mǎn)足下位機頻繁發(fā)送數據,上位機穩定接收和可靠運行的功能需求,軟件的結構設計合理,擴展性和維護性良好。
2022, 30(12):91-97.
摘要:本文針對復雜無(wú)線(xiàn)通信環(huán)境中的動(dòng)態(tài)頻譜接入進(jìn)行了研究,提出了一種基于隱馬爾可夫模型和狀態(tài)持久性的動(dòng)態(tài)頻譜檢測方案。具體來(lái)說(shuō),提出的方案在能量窗口檢測的基礎上,首先將每個(gè)主用戶(hù)隨時(shí)間變化的信號能量表示為一個(gè)隨機過(guò)程,然后利用隱馬爾可夫模型和狀態(tài)持久性的概念設計出了2種檢測器來(lái)檢測這些主用戶(hù)和二級用戶(hù)之間的差異,并嘗試根據它們的統計特征來(lái)區分信號,從而提高可用空白頻譜的檢測精度和它們的動(dòng)態(tài)頻譜接入能力;仿真實(shí)驗結果表明,本文提出的方案不僅可區分復雜無(wú)線(xiàn)通信環(huán)境中的傳輸源,而且還可提高動(dòng)態(tài)頻譜檢測的性能。
2022, 30(12):98-104.
摘要:針對目前電力光纜故障模式識別精度低和故障點(diǎn)定位誤差大的問(wèn)題,提出一種基于BWO-ELM算法與VR-GIS系統的電力光纜故障診斷及定位方法,首先利用白鯨優(yōu)化算法(BWO,beluga whale optimization)優(yōu)化極限學(xué)習機(ELM,extreme learning machine)初始參數,構建BWO-ELM多分類(lèi)OTDR曲線(xiàn)分析的故障模式識別方法,獲取光纖故障點(diǎn)的直線(xiàn)距離與類(lèi)型,為故障定位奠定基礎;其次,提出基于VR-GIS的光纜故障精確定位方法將光纖故障點(diǎn)的直線(xiàn)距離轉換為光纜距離,并與實(shí)際地理位置匹配,得到實(shí)際故障點(diǎn)的坐標,同時(shí)直觀(guān)展示于VR-GIS系統;最后通過(guò)仿真實(shí)驗來(lái)驗證所提方法的應用效果,結果表明所提方法故障模式識別精度約為98.66%,故障定位誤差在3m上下浮動(dòng),平均誤差為1.481%,較其他識別模型和故障定位方法具有較高的性能與準確率。
陳從平 , 江高勇 , 張力 , 凌陽(yáng) , 郁春明 , 閆煥章 , 張屹
2022, 30(12):105-111.
摘要:針對經(jīng)典視覺(jué)背景提取算法(visual background extraction algorithm, ViBe)因初始幀存在運動(dòng)目標易產(chǎn)生鬼影以及對擾動(dòng)背景適應性差的問(wèn)題,提出一種改進(jìn)ViBe算法。利用改進(jìn)三幀差分法和最小外接矩形定位初始幀運動(dòng)目標,并通過(guò)局部初始化的方法進(jìn)行鬼影抑制;在背景模型初始化階段,定義灰度相似函數從時(shí)域和空域信息中中等比例選取像素點(diǎn)建立背景模型,增強背景模型的魯棒性;在前景檢測檢測階段,通過(guò)平均差法衡量樣本集合的離散度,構建自適應分割閾值代替原有的固定分割閾值以適應背景擾動(dòng)。實(shí)驗表明,改進(jìn)算法可以有效抑制鬼影產(chǎn)生并且提高算法在擾動(dòng)背景下的適應性和檢測準確度。
2022, 30(12):112-118.
摘要:近年來(lái),隨著(zhù)深度學(xué)習等技術(shù)的快速發(fā)展和航天器系統數據量的不斷增加,新型的機器學(xué)習平臺憑借其友好的流程化分析框架、豐富的即插即用機器學(xué)習工具、分布式的服務(wù)等諸多優(yōu)點(diǎn),為航天器等領(lǐng)域復雜問(wèn)題分析處理提出了新思路。在分析了航天器故障預測與健康管理方面存在的難點(diǎn)以及機器學(xué)習優(yōu)勢基礎上,提出了面向機器學(xué)習建模的航天器健康管理平臺設計方案與方法,分析了多語(yǔ)言融合的健康管理算法模型構建、基于分布式的健康管理計算服務(wù)引擎等關(guān)鍵技術(shù),并以某衛星電源系統太陽(yáng)電池陣功率預測等案例詳細說(shuō)明平臺實(shí)際應用情況,驗證結果表明研究成果能夠為基于機器學(xué)習建模的航天器健康管理技術(shù)研究與應用提供技術(shù)參考,最終提高衛星、空間站等航天器的安全性。
2022, 30(12):119-124.
摘要:針對現有的煤泥浮選控制算法公式復雜、評估時(shí)間長(cháng)等問(wèn)題,提出了一種基于多重最小二乘支持向量機(Least Squares-Support Vector Machine,LS-SVM)的浮選精煤灰分綜合評估模型。首先,建立了基于LS-SVM的單一煤種的單一估計模型,并利用引力搜索算法對其內部參數進(jìn)行了優(yōu)化。其次,設計了模型更新策略,解決了單一模型精度下降的問(wèn)題。此外,為了解決模型失配問(wèn)題,還研究了由多個(gè)單一模型組成的多個(gè)LS-SVM模型以及模型切換機制。最后,進(jìn)行了工業(yè)試驗和評價(jià),評估值與實(shí)際值的平均相對誤差為3.32%,綜合模型的估計精度和適應性能夠滿(mǎn)足工業(yè)要求。
2022, 30(12):125-130.
摘要:為實(shí)現對高超聲速飛行器橫滾角度數值、縱滾角度數值的同步控制,使飛行器元件呈現出相對平穩的運動(dòng)狀態(tài),設計基于微分幾何反饋線(xiàn)性化的高超聲速飛行器控制系統。利用電源管理模塊電路,更改電機驅動(dòng)器元件的連接形式,根據螺旋槳轉動(dòng)速率,調試IMU慣性傳感器、GPS定位、PID控制器三類(lèi)下級硬件設備的實(shí)時(shí)運行狀態(tài),完成高超聲速飛行器控制系統的主體應用結構設計。按照飛行器運動(dòng)軌跡的微分處理結果,計算控制向量反饋指標的具體數值水平,再通過(guò)解析幾何信號的處理方式,確定線(xiàn)性化姿態(tài)解算表達式,實(shí)現基于微分幾何反饋線(xiàn)性化的飛行器控制程序設計,結合相關(guān)硬件應用設備,完成對高超聲速飛行器控制系統的研究。實(shí)驗結果顯示,微分幾何反饋線(xiàn)性化原則能夠有效控制橫滾角度數值、縱滾角度數值與理想角度數值之間的差值水平,在促進(jìn)高超聲速飛行器平穩運動(dòng)方面具有較強的可行性?xún)r(jià)值。
2022, 30(12):131-136.
摘要:飛行姿態(tài)控制系統作為飛機姿態(tài)控制的重要組成部分,對飛機起降、空中姿態(tài)調整具有重要影響。為快速建立液壓作動(dòng)系統數值計算模型、飛行員操縱及控制單元、舵面及起落架演示單元等實(shí)驗實(shí)物環(huán)節,基于 Automation Studio液壓設計及仿真專(zhuān)用軟件,設計與開(kāi)發(fā)了某型飛機飛行姿態(tài)控制系統的半物理仿真實(shí)驗平臺。給出了飛行姿態(tài)控制系統半物理仿真平臺軟總體方案、硬件組成、工作原理及開(kāi)發(fā)和實(shí)驗流程。最后,以飛機方向舵為例,開(kāi)發(fā)了包括液壓油油箱、液壓馬達、控制閥門(mén)、作動(dòng)筒及管道、溢流閥、限位開(kāi)關(guān)等裝置的數值計算模型,液壓閥位置數字PID調節器,結合舵面及其加載演示系統PLC控制程序,配合現場(chǎng)人員的實(shí)際操控動(dòng)作,開(kāi)展了方向舵液壓作動(dòng)隨動(dòng)控制系統半物理仿真實(shí)驗研究,試驗并分析了飛機機翼液壓作動(dòng)系統位置隨動(dòng)過(guò)程中的運行工況,并記錄關(guān)鍵的實(shí)驗數據曲線(xiàn),為飛行姿態(tài)控制系統研究提供了一種直觀(guān)的仿真及分析實(shí)驗方法。
2022, 30(12):137-142.
摘要:為使所獲俯仰角、滾轉角、偏航角跟蹤結果均與無(wú)人機實(shí)際運動(dòng)軌跡保持一致,實(shí)現對整條行進(jìn)軌跡的準確追蹤與控制,設計基于北斗通信技術(shù)的無(wú)人機運動(dòng)軌跡跟蹤控制系統。按照北斗通信技術(shù)的應用標準,定義運維報文、通知協(xié)商報文、業(yè)務(wù)數據報文三種不同格式的協(xié)議文件,并以此為基礎,深入分析無(wú)人機飛行器的內部結構組成,再結合大量行進(jìn)姿態(tài)數據,完成對無(wú)人機運動(dòng)軌跡跟蹤控制系統的動(dòng)力學(xué)建模。確保主供應電路的順暢連接,將所有傳輸電量按需匹配至全驅動(dòng)運動(dòng)結構、姿態(tài)調節器、自適應控制器、軌跡追蹤器四類(lèi)硬件應用結構中,完成系統的主控結構設計,聯(lián)合所有軟、硬件運行條件,實(shí)現基于北斗通信技術(shù)的無(wú)人機運動(dòng)軌跡跟蹤控制系統設計。根據實(shí)驗結果可知,在北斗通信技術(shù)的影響下,系統主機所獲得的俯仰角、滾轉角、偏航角跟蹤結果均不會(huì )與無(wú)人機實(shí)際運動(dòng)軌跡產(chǎn)生較大
2022, 30(12):149-153.
摘要:為增強雙臂搬運機器人在作業(yè)任務(wù)過(guò)程中的行進(jìn)避障能力,使其運動(dòng)行為得到連續有效控制,設計雙臂搬運機器人的反應式導航控制系統。根據單片機與電機電路的連接形式,選擇合適的ARM微處理器元件與PIC單片機結構,再聯(lián)合HN-9移動(dòng)平臺、智能導航平臺、ROS操作平臺,完善反應式導航子模塊的運行能力,實(shí)現控制系統的硬件單元設計。求取絕對位姿向量、相對位姿向量的計算結果,以此作為自變量系數,確定速度雅可比指標,并推斷得出動(dòng)力學(xué)遞推表達式,完成對雙臂搬運機器人的協(xié)調控制,聯(lián)合相關(guān)硬件應用結構,實(shí)現雙臂搬運機器人反應式導航控制系統的設計。對比實(shí)驗結果:反應式導航控制系統可使機器人準確躲避行進(jìn)障礙物,且躲避過(guò)程中機器人完成作業(yè)任務(wù)的能力不會(huì )受到影響,符合連續有效控制機器人搬運行為的實(shí)際應用需求。
2022, 30(12):154-160.
摘要:航空結構件是航空飛行器中的重要組成部分,航空結構件的自動(dòng)化柔性工裝質(zhì)量直接影響航空飛行器的飛行安全水平。為降低系統位置和姿態(tài)控制誤差,減小航空結構件的磨損面積,設計了基于PMAC的航空結構件柔性工裝分布式控制系統。采用PMAC運動(dòng)控制器,接收電子部件的反饋信號,控制步進(jìn)電機、直流電機和交流電機。結合工控機、定位器、伺服電機和分布式通信網(wǎng)絡(luò ),完成硬件系統的設計。根據航空結構件柔性工裝操作設備的組成結構和工作原理,構建相應模型。確定航空結構件在目標曲面上的柔性工裝位置,從移動(dòng)位置和裝配力兩個(gè)方面,計算柔性工裝控制量。在PMAC控制器的作用下,通過(guò)位姿的調整實(shí)現系統的航空結構件柔性工裝分布式控制功能。系統測試結果表明,設計分布式控制系統的位置和姿態(tài)控制誤差分別降低了13cm和0.32°,且設計系統控制下航空結構件的磨損面積較小。
2022, 30(12):161-167.
摘要:為了避免機器人坡面行進(jìn)姿態(tài)與平坦地形直行姿態(tài)出現較大偏差,保證多關(guān)節機器人運動(dòng)穩定性,研究基于激光雷達的多關(guān)節機器人姿態(tài)自動(dòng)控制方法。結合激光雷達定位導航技術(shù),構建CPG單元振蕩器模型,根據運動(dòng)步態(tài)生成原則優(yōu)化處理足結構參數,完成多關(guān)節機器人的運動(dòng)姿態(tài)參數設定。根據姿態(tài)參數設定結果實(shí)現運動(dòng)坐標轉換,利用動(dòng)力學(xué)方程的簡(jiǎn)化與分解表達式,確定非線(xiàn)性耦合項參數化處理結果,整合所得變量數據建立反饋控制器連接閉環(huán),利用反饋控制器連接閉環(huán)自動(dòng)控制多關(guān)節機器人姿態(tài)。對比實(shí)驗結果表明,在激光雷達技術(shù)作用下,機器人上、下坡步長(cháng)與平坦直行步長(cháng)之間的誤差最大值僅為10%,機器人行進(jìn)過(guò)程中不會(huì )出現明顯晃動(dòng)情況,多關(guān)節機器人運動(dòng)穩定性較高。
2022, 30(12):161-167.
摘要:針對爆炸箔起爆系統的能量利用率問(wèn)題,對爆炸箔起爆器中脈沖電源的電容量、起爆回路的等效電感和起爆回路電阻等參數進(jìn)行了研究;采用尺寸為250μm×250μm×3μm的A1薄膜材料,且爆炸箔使用方形橋區結構,并通過(guò)Simulink仿真軟件對脈沖電源的電容量、起爆回路的等效電感和起爆回路電阻分別使用不同數值進(jìn)行了計算;其中利用基爾霍夫回路方程和改進(jìn)的Fireset模型,分析了爆炸箔電爆參數中對應的爆發(fā)電壓、爆發(fā)電流和爆發(fā)時(shí)間等影響因子,經(jīng)過(guò)實(shí)驗得出電容量對電爆性能有較大影響,而電感和電阻對電爆炸性能影響有限;當電容量為100nF、200nF和300nF時(shí),最大功率為100nF對應的37.3KW;電感為200nH、260nH和320nH時(shí),最大功率為200nH對應的15.2KW;電阻為0.12Ω、0.24Ω和0.36Ω時(shí),最大功率為0.12Ω對應的14.4KW;電爆炸過(guò)程中電容量、電感和電阻相對應的功率幅值變動(dòng)分別為59.5%、26.3%和20.8%,因此在實(shí)際應用中脈沖電源的電容量、回路等效電感和起爆回路電阻參數越小,則電爆炸過(guò)程中能量利用率越高,電爆性能越好。
2022, 30(12):168-174.
摘要:對傳統的導彈制導系統進(jìn)行改進(jìn)設計,改善導彈的路徑跟蹤效果。首先引入Dubins曲線(xiàn)對導彈進(jìn)行航跡規劃進(jìn)行,并基于滑模控制進(jìn)行導彈制導策略的設計,自動(dòng)駕駛儀系統采用級聯(lián)比例積分控制器。Dubins曲線(xiàn)能為導彈創(chuàng )建更平滑的參考軌跡,減少導彈的超沖運動(dòng)與振蕩現象。滑模控制通過(guò)計算導彈與參考軌跡的相對距離,獲得參考方位角,進(jìn)而實(shí)現對參考軌跡的跟蹤,能夠提高制導系統響應速度、抗干擾能力。對導彈跟蹤路徑效果進(jìn)行仿真,對比引入dubins曲線(xiàn)前后導彈的跟蹤軌跡的誤差與振蕩現象,證明了引入dubins曲線(xiàn)對于導彈的路徑規劃工作具有顯著(zhù)幫助,并對結果中的一些現象進(jìn)行了討論。并已dubins曲線(xiàn)作為仿真路徑,對傳統比例制導策略和改進(jìn)型滑模控制制導策略的仿真結果進(jìn)行對比,證明了改進(jìn)型制導系統設計的可行性,并對其路徑跟蹤表現的特點(diǎn)進(jìn)行了討論。
詹治國 , 林少波 , 郭棟 , 李天杰 , 展敬宇 , 張弛
2022, 30(12):175-179.
摘要:為滿(mǎn)足智慧樓宇中復雜的應用場(chǎng)景的通信需求,本研究對智慧樓宇的通信網(wǎng)絡(luò )架構進(jìn)行研究,通信網(wǎng)絡(luò )采用線(xiàn)性、環(huán)形和樹(shù)形多種結構,通信層采用BACnet通信網(wǎng)絡(luò )標準協(xié)議,使樓宇中復雜專(zhuān)有的設備得到統一的管理和調配。采用STM32F103ZET6處理器對通信網(wǎng)關(guān)進(jìn)行設計,支持并行和串行通信方式,具有RS-485接口和CAN接口,使用TJA1050芯片作為接口控制器。根據智慧樓宇中的網(wǎng)絡(luò )負載情況提出基于隊列的MAC協(xié)議的通信網(wǎng)絡(luò ),路由節點(diǎn)從接受到的數據包中提取隊列長(cháng)度指示符,并更新序號列表和時(shí)隙分配列表進(jìn)行動(dòng)態(tài)時(shí)隙分配。實(shí)驗結果顯示本研究通信網(wǎng)絡(luò )的平均數據包延遲時(shí)間最短,數據包延遲時(shí)間低于300ms,在數據負載突發(fā)時(shí)段,數據包延遲時(shí)間保持在500ms以下。
2022, 30(12):180-188.
摘要:為滿(mǎn)足室內人員在不同著(zhù)裝時(shí)的熱舒適需求,以某層式通風(fēng)供暖辦公室為研究對象,在考慮不同服裝熱阻的前提下,通過(guò)改進(jìn)TOPSIS法優(yōu)化了送風(fēng)參數(即送風(fēng)角度、送風(fēng)速度和送風(fēng)溫度);在優(yōu)化過(guò)程中,將PMV/PPD、垂直溫差、空氣齡和能量利用效率作為通風(fēng)性能評價(jià)指標,以送風(fēng)溫度、送風(fēng)速度、送風(fēng)角度和服裝熱阻為設計變量,通過(guò)CFD模擬分析,采用中心復合設計響應面法得到通風(fēng)性能與設計變量間的函數關(guān)系,然后用于改進(jìn)TOPSIS法評估所有可能方案的通風(fēng)性能以達到提高計算效率的目的;結果表明:基于改進(jìn)TOPSIS法優(yōu)化層式通風(fēng)供暖送風(fēng)參數可以顯著(zhù)改善通風(fēng)性能,PPD、空氣齡和垂直溫差分別平均降低了37.08%、22.46%和48.17%,能量利用效率平均提高了20.42%。
2022, 30(12):189-194.
摘要:隨著(zhù)基于位置信息的服務(wù)越發(fā)受到重視,無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)也得到了快速的發(fā)展。其中,超寬帶技術(shù)具有測量精度高、功耗低的特點(diǎn),越來(lái)越被廣泛地應用于無(wú)線(xiàn)定位系統中。但是,由于無(wú)線(xiàn)信號的傳播容易受到環(huán)境干擾,導致在復雜環(huán)境下,定位精度急劇下降,制約了這種定位技術(shù)的應用與推廣。針對超寬帶無(wú)線(xiàn)定位系統中的這個(gè)問(wèn)題,提出了一種基于殘留誤差的聚類(lèi)算法,將原始定位數據進(jìn)行重組后進(jìn)行計算,并過(guò)濾掉誤差過(guò)大的結果,再利用誤差值進(jìn)行計算結果的聚類(lèi)處理,進(jìn)而得到最終的定位結果。使用該算法的超寬帶無(wú)線(xiàn)定位系統已經(jīng)通過(guò)了工程驗收(定位頻率2Hz,殘留誤差門(mén)限值1.5米,置信距離差值門(mén)限0.5米,迭代上限10000次),實(shí)際測試的結果表明該算法有效提升了定位精度,滿(mǎn)足了工程需要,為無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)的推廣提供了重要的技術(shù)保障。
2022, 30(12):195-202.
摘要:為了滿(mǎn)足大型民機試飛實(shí)時(shí)監控的需求,針對遙測數據設計研發(fā)了一套實(shí)時(shí)處理軟件,軟件包含后端解析服務(wù)和前端顯示軟件兩大部分;后端解析服務(wù)采用多線(xiàn)程調度技術(shù),實(shí)現實(shí)時(shí)處理及數據回放等不同工作模式下IRIG 106 CH10數據的接收、PCM數據的解析和數據的實(shí)時(shí)存儲;前端顯示軟件基于WPF框架采用MVVM設計模式開(kāi)發(fā),包括任務(wù)管理、參數配置、算法處理和數據同步等子模塊;經(jīng)實(shí)際測試,軟件實(shí)現了國產(chǎn)某大型客機不少于8000個(gè)遙測數據和多路視頻的實(shí)時(shí)解析、分析和轉發(fā),滿(mǎn)足了試飛過(guò)程中的實(shí)時(shí)監控需求,為試飛任務(wù)的安全開(kāi)展提供了有力保障。
2022, 30(12):203-210.
摘要:為解決狹小空間內的停車(chē)問(wèn)題,采用與實(shí)際車(chē)輛運動(dòng)規律類(lèi)似的汽車(chē)模型作為研究對象,設計了一種基于STC89C52單片機與LabVIEW的自動(dòng)泊車(chē)系統;依據車(chē)身大小以及車(chē)輛運動(dòng)規律計算滿(mǎn)足泊車(chē)條件的最小區域;通過(guò)RCWL-1601超聲波傳感器以及霍爾編碼器測量車(chē)輛與側方障礙物的距離以及車(chē)輛行駛距離,從而搜索滿(mǎn)足泊車(chē)條件的車(chē)位;利用舵機控制車(chē)輛前輪轉向并通過(guò)直流減速電機提供后輪驅動(dòng),通過(guò)預先設定的程序指令控制車(chē)輛完成自動(dòng)泊車(chē)入位;車(chē)輛行駛數據經(jīng)無(wú)線(xiàn)WIFI模塊發(fā)送至上位機,并利用LabVIEW軟件實(shí)現車(chē)位輪廓、倒車(chē)軌跡以及車(chē)速實(shí)時(shí)顯示;實(shí)驗結果表明,該系統可搜索到符合條件的停車(chē)區域,并完成車(chē)輛的自動(dòng)泊車(chē)入位,具有較強的穩定性和可靠性。
2022, 30(12):211-217.
摘要:現代戰場(chǎng)電磁環(huán)境日益復雜,戰術(shù)通信網(wǎng)臺主要集中在超短波頻段。而未來(lái)的技術(shù)偵察對智能化、大數據處理的支撐需求越來(lái)越強烈。為實(shí)現超短波盲信號的分類(lèi),提出了一種將盲信號的時(shí)頻譜圖與優(yōu)化后VGG16網(wǎng)絡(luò )相結合的分類(lèi)方法。該方法首先將電磁戰場(chǎng)中實(shí)際采集到的超短波盲信號轉換為時(shí)頻譜圖,然后通過(guò)遷移學(xué)習將其與優(yōu)化后的VGG16卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )結合起來(lái),并將空洞卷積引入網(wǎng)絡(luò ),完成了對超短波盲信號的分類(lèi)。實(shí)驗結果表明,優(yōu)化后的VGG16網(wǎng)絡(luò )比原網(wǎng)絡(luò )有更高的準確率,達到了93.1%。當將空洞卷積引入到優(yōu)化后的VGG16網(wǎng)絡(luò )的第7層和第10層時(shí),識別率達到最高為92.2%,學(xué)習時(shí)間減少了34.1%,大大減少了模型的訓練時(shí)長(cháng),驗證了空洞卷積在超短波盲信號分類(lèi)識別上的有效性。
2022, 30(12):218-223.
摘要:針對空對地觀(guān)測弱小目標識別與跟蹤技術(shù)需求,提出了一種改進(jìn)型YOLOv5m網(wǎng)絡(luò )的多目標識別檢測方法,以提升對所占像素個(gè)數小于10*10弱小目標的識別能力;分析了網(wǎng)絡(luò )結構輸入端Mosaic數據增強、Anchor計算、Focus模塊及SPP模塊對弱小目標的影響;在深度學(xué)習網(wǎng)絡(luò )Prediction層引入距離交并比非極大值抑制(DIoU-NMS)代替傳統非極大值抑制(NMS),引入距離交并比損失函數(DIoU_Loss)代替廣義化交并比損失函數(GIoU_Loss),加快邊界框回歸速率,提高定位精度,消除重疊檢測,并在網(wǎng)絡(luò )中引入4*4以上像素的目標識別層,提升對遮擋重疊弱小目標識別的準確率;實(shí)驗結果表明,改進(jìn)的深度學(xué)習網(wǎng)絡(luò )算法與經(jīng)典的YOLOv5m網(wǎng)絡(luò )相比,目標識別的均值平均精度mAP指標達到89.7%,對比原網(wǎng)絡(luò )提高了4.1%,實(shí)現了對圖像像素個(gè)數小于10*10的弱小目標高精度識別,有效提升了深度學(xué)習網(wǎng)絡(luò )對弱小目標的適應性和應用價(jià)值。
2022, 30(12):224-231.
摘要:針對智能無(wú)人車(chē)、監控等多相機全局標定問(wèn)題,往往存在無(wú)重疊視域或無(wú)法單向觀(guān)測的情況,因此本文提出了一種基于半鏡面平面靶標的多相機全局標定方法。該方法首先完成了單相機的內參數標定,然后固定點(diǎn)激光器并投射光線(xiàn)到第一個(gè)相機c1視場(chǎng)內并進(jìn)行散斑點(diǎn)的觀(guān)測,接著(zhù)利用半鏡面平面靶將光路反射到第二個(gè)相機c2視場(chǎng)內并觀(guān)測散斑點(diǎn)像,由于單相機自身的內外參數已經(jīng)標定,因此可計算得到反射光路的直線(xiàn)方程,最后根據直線(xiàn)的方向向量可計算全局坐標系的轉換矩陣 和平移向量 。仿真和實(shí)驗的結果表明,所提方法在500mm-1200mm距離,相機視域 范圍內,其標定誤差為0.36毫米。相對于現有方法,本文所提方法具有更廣泛的適應性,可針對多相機復雜視場(chǎng)結構完成標定,同時(shí)具有設備簡(jiǎn)單、操作方便、計算簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
2022, 30(12):232-237.
摘要:60GHz非授權頻段因其波長(cháng)短、頻段寬的無(wú)線(xiàn)傳播特性可實(shí)現更高的定位信號測量精度,因此5G NR-U設備基于60GHz頻段進(jìn)行高精度定位倍受關(guān)注;但是由于5G網(wǎng)絡(luò )是多網(wǎng)異構共存的,存在眾多不同無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)(RAT,radio access technology)的設備,潛在的隱藏節點(diǎn)多,即使5G NR-U設備采用先聽(tīng)后說(shuō)(LBT,listen before talk)方式接入60GHz無(wú)線(xiàn)信道,仍無(wú)法有效規避隱藏節點(diǎn),有時(shí)會(huì )嚴重干擾定位信號傳輸而影響定位性能;針對以上隱藏節點(diǎn)問(wèn)題,文中提出對定位信號資源集中的多個(gè)定位信號資源分別配置不同的空間關(guān)系,接收端根據定位信號的測量結果實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調整其空間關(guān)系,盡可能多地規避潛在的隱藏節點(diǎn);仿真驗證結果表明所提方法可將定位信號的測量精度提升了約27%,顯著(zhù)降低定位誤差。
周?chē)[風(fēng) , 汪玲 , 劉寒寒 , 張翔
2022, 30(12):238-243.
摘要:相對位姿測量是空間非合作目標態(tài)勢感知的主要內容,在位姿測量中,需要先對目標圖像進(jìn)行特征提取,而特征提取的精度和魯棒性直接影響位姿測量性能。為了提高空間非合作目標特征提取的魯棒性,本文給出一種基于線(xiàn)段融合的特征提取算法。該算法首先采用基于梯度的濾波器來(lái)消除空間目標圖像的背景干擾,然后采用LSD直線(xiàn)檢測算法、Hough Lines直線(xiàn)檢測算法和Shi-Tomasi角點(diǎn)檢測算法提取三組特征點(diǎn),再用K-D空間劃分樹(shù)以及K最近鄰搜索算法融合這三組特征點(diǎn),保留包含顯著(zhù)特征的較少數量特征點(diǎn),進(jìn)一步組合成線(xiàn)段結構,并對線(xiàn)段進(jìn)行融合,以此來(lái)提取反映目標整體幾何框架的信息,從而提升穩健性。仿真實(shí)驗和半物理仿真實(shí)驗測試結果表明,本文提出的基于線(xiàn)段融合的特征提取方法在空間目標特征提取中具有更好的穩健性。
丁夢(mèng)川 , 張濤 , 任文成 , 王建亮 , 王偉 , 楊曉雷
2022, 30(12):244-250.
摘要:流星余跡通信信道具有短時(shí)突發(fā)傳輸的特點(diǎn),為了在有限的傳輸時(shí)間內盡可能多的傳輸有用信息,達到提高傳輸速率及改善系統可通量的目的,提出了一種適用于流余通信系統的網(wǎng)格編碼調制(TCM)技術(shù);將8PSK恒包絡(luò )調制方式與TCM相結合以充分利用系統的發(fā)射功率;為了降低TCM算法的誤碼率,將傳統TCM中的卷積編碼替換為T(mén)urbo碼,形成了TTCM-8PSK算法;通過(guò)選取性能優(yōu)異的交織參數與碼長(cháng)進(jìn)一步改善誤碼性能;在譯碼時(shí)對迭代的外部信息和分支轉移概率進(jìn)行加權處理,降低算法的復雜度;仿真結果表明:與常用的RS編碼及BPSK/QPSK調制方式相比,TTCM-8PSK算法不僅使流余通信系統的可通量得到了提升,而且提高了傳輸可靠性,為下一代流余通信系統研制提供了理論基礎。
2022, 30(12):251-256.
摘要:靜力水準系統(Hydrostatic Leveling System,HLS)被廣泛應用于基坑、橋隧和建筑物結構等工程的沉降監測。針對環(huán)境溫度變化引起HLS測量誤差的問(wèn)題,對溫度、溫度變化速率和溫度梯度三種溫度誤差影響因素進(jìn)行詳細分析,并提出了一種基于粒子群優(yōu)化(PSO)算法和反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )(BPNN)的溫度補償模型。通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )對缽體液位值建立修正模型,利用PSO算法優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )參數來(lái)提高擬合準確度與模型泛化能力。試驗結果表明,利用多個(gè)影響因素建立的PSO-BP模型對HLS溫度補償后,使缽體液位值的均方誤差和最大誤差相比于補償前平均降低80%以上,從而有效減少計算沉降的誤差,極大提高HLS測量精度。
2022, 30(12):257-263.
摘要:針對采用超寬帶技術(shù)的目標定位問(wèn)題進(jìn)行了研究,提出了直接估計目標位置及其改進(jìn)的軟兩步法的定位方案;首先通過(guò)對超寬帶信號模型和基于到達時(shí)間的典型兩步定位方案原理的分析,提出了一種采用一組測量值或一組可能的ToA估計量直接估計目標節點(diǎn)位置的方案;為了消除該方案中閾值選擇時(shí)存在的模糊性和強多徑分量,提出了基于多ToA的定位方案,從而實(shí)現對目標節點(diǎn)的跟蹤定位;仿真實(shí)驗結果表明,提出的定位方案相比于典型的兩步定位方案無(wú)論是在視距場(chǎng)景還是非視距場(chǎng)景中都具有更高的目標跟蹤能力和更小的定位誤差累計分布函數。
2022, 30(12):264-269.
摘要:針對將各種卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )(CNN)模型部署在不同硬件端來(lái)實(shí)現算法加速時(shí)所遇到的耗費時(shí)間,工作量大等問(wèn)題,采用Tengine工具鏈這一新興的深度學(xué)習編譯器技術(shù)來(lái)設計通用深度學(xué)習加速器,來(lái)將卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型與硬件后端高效快速對接;深度學(xué)習加速器的平臺采用ZYNQ系列的ZCU104開(kāi)發(fā)板,采用軟硬件協(xié)同設計的思想,將開(kāi)源的英偉達深度學(xué)習加速器(NVDLA)映射到可編程邏輯門(mén)陣列(FPGA)上,與ARM處理器構成SoC系統;NVDLA整體架構規范,包含軟硬件設計,采用Tengine工具鏈代替原來(lái)官方的編譯工具鏈;之后在搭建好的NVDLA平臺上實(shí)現lenet-5和resnet-18的網(wǎng)絡(luò )加速,完成了mnist和cifar-10的數據集圖像分類(lèi)任務(wù);實(shí)驗結果表明,采用Tengine工具鏈要比NVDLA官方的編譯工具鏈推理速度快2.5倍,并且量化工具使用方便,網(wǎng)絡(luò )模型部署高效。
2022, 30(12):270-275.
摘要:設計基于CPU+FPGA架構的具備快速HART主站功能的多通道模擬量采集模塊;采集模塊的CPU與FPGA通過(guò)PCIe總線(xiàn)通信;FPGA通過(guò)隔離的SPI總線(xiàn)控制8路模擬量采集通道,并與兩路協(xié)議轉換芯片通信;單個(gè)協(xié)議轉換芯片實(shí)現一路SPI與四路UART的轉換,與四路HART MODEM通過(guò)UART接口通信;HART信號通道與模擬量采集通道一一對應,HART信號通過(guò)耦合模塊與模擬量信號在濾波模塊和保護電路之間疊加;模擬量輸入信號,經(jīng)過(guò)通道保護電路和濾波模塊后到達模擬量轉換模塊,進(jìn)行模數轉換;通過(guò)使用FPGA和協(xié)議轉換芯片,實(shí)現了8個(gè)模擬量采集通道的并行采集處理,實(shí)現了HART通道串行通信的并行工作;在CPU中運行兩個(gè)獨立線(xiàn)程,各自負責一片協(xié)議轉換芯片下的四路HART通信,四路HART通信以循環(huán)發(fā)送和循環(huán)接收的方式工作;并行工作的方式提高了模擬量采集的速率,減少了HART通信的等待時(shí)間,提高了HART通信的效率;模塊通道之間相互隔離,降低了通道間故障相互影響的概率,提高了模塊的可靠性;模塊支持4~20mA電流信號和±5V、±10V電壓信號采集,采集精度0.1%,電流采樣電阻250歐姆,通道間隔離電壓可達1000VDC。
2022, 30(12):276-283.
摘要:針對嵌入式大氣數據觀(guān)測系統(FADS)與慣性導航系統(INS)在計算飛行器大氣數據時(shí)易受風(fēng)速變化造成參數估計不準確的問(wèn)題,文章提出一種融合FADS/INS/氣象觀(guān)測數據的大氣數據解算方法。FADS依靠飛行器外表面的氣壓分布直接計算大氣數據,INS提供姿態(tài)角與加速度,氣象觀(guān)測數據包括氣壓-高度的對應關(guān)系與風(fēng)速矢量。融合過(guò)程結合FADS壓力模型、飛行器運動(dòng)模型和大氣觀(guān)測數據構建狀態(tài)方程與觀(guān)測方程,并采用濾波預處理、擴展卡爾曼濾波估計出精確的空速矢量和高度,結合INS數據進(jìn)一步轉換得到大氣數據。仿真結果表明,文章提出的方法與現有未融合氣象觀(guān)測數據的算法相比,在攻角和側滑角估計方面,估計誤差降低30%,在馬赫數估計方面誤差降低了89%,在氣壓高度方面誤差降低93%,估計精度得到有效提高。
2022, 30(12):284-291.
摘要:針對現有公共建筑照明系統存在的高成本、分布式與集中式控制結合能力不高、交互性不強等問(wèn)題,應用智能優(yōu)化算法,在分布式框架上實(shí)現區域協(xié)同照明控制。通過(guò)采集窗戶(hù)處照度信息,預測透過(guò)窗戶(hù)的自然光在工作面上產(chǎn)生的照度值,當自然光不足需要人工光源補充時(shí),通過(guò)協(xié)同配合,各區域利用改進(jìn)粒子群算法計算出區域內最佳的燈具開(kāi)度組合,達到均勻照明,實(shí)現舒適性與節能的最佳綜合。當照明需求改變時(shí),可以通過(guò)WEB端進(jìn)行修改。最后,通過(guò)實(shí)際辦公室模型在DIALux evo上進(jìn)行仿真驗證。在不同照明需求和環(huán)境條件下,實(shí)驗結果表明相較于普通控制方式(全開(kāi)全關(guān)),該方法在節能和舒適度上具有良好的性能,能有效控制工作面照度,各工作面的最大照度誤差都在10%之內,控制方案切實(shí)可行,具有實(shí)用價(jià)值。
2022, 30(12):292-296.
摘要:在測控設備新技術(shù)、新體制應用發(fā)展的新形勢下,以及設備體系效能最優(yōu)的新需求下,傳統設備逆向建設論證因導致航天發(fā)射場(chǎng)設備體系存在冗余設計不合理、效能發(fā)揮不完盡等問(wèn)題從而難以為繼,而采用基于需求牽引、技術(shù)推動(dòng)的正向建設論證的科學(xué)方法滿(mǎn)足總體要求、兼顧長(cháng)遠,以航天發(fā)射場(chǎng)光學(xué)設備更新?lián)Q代的建設論證為例,進(jìn)行了一套完整的光學(xué)設備主機核心能力的正向體系設計具體流程及方法分析,即建立了正向體系設計模型,最后,通過(guò)對設備實(shí)際場(chǎng)景應用的計算分析,表明相較于傳統逆向論證的設備,該光學(xué)設備基于多設備體系聯(lián)合工作,體系職能定位得到最大效能發(fā)揮,說(shuō)明了建立的光學(xué)設備主機核心能力的正向體系設計模型科學(xué)合理、實(shí)用有效,且能夠為航天測控設備的正向體系化設計的工程應用提供參照示范。
2022, 30(12):297-305.
摘要:通過(guò)對無(wú)人機標校過(guò)程中遇到的精度不高、穩定性較差、可操作性較低、易受環(huán)境因素干擾、專(zhuān)業(yè)標校軟件缺失等問(wèn)題進(jìn)行分析,設計一套包含硬件及軟件在內的無(wú)人機標校方案,硬件設計包含對機載應答機的指標設計、需求設計及選型,對無(wú)人機的指標設計、需求設計及選型,以及配套硬件設備的選型,設計一套可行性高,功能完整的無(wú)人機標校軟件,設計部分主要包含三部分功能,分別為基于OSG三維建模的標校無(wú)人機飛行軌跡生成軟件、基于大疆OSDK開(kāi)發(fā)包開(kāi)發(fā)的飛行軌跡導入并啟動(dòng)飛行任務(wù)軟件、基于遠控模塊實(shí)現機載應答機參數設置的控制軟件,并提出無(wú)人機標校中的主要技術(shù)指標參數,最終形成一套切實(shí)可行的無(wú)人機標校系統,增加無(wú)人機標校的可行性及可靠性,為無(wú)人機標校軟件的開(kāi)發(fā)及無(wú)人機標校實(shí)施打下基礎。
2022, 30(12):306-318.
摘要:為從計算太陽(yáng)夾角的所有簡(jiǎn)單算子中,找到最接近真實(shí)值的可靠算法組合,做此實(shí)驗。完成對太陽(yáng)赤緯、太陽(yáng)時(shí)角的常見(jiàn)算法公式的演算,并介紹了天文觀(guān)測中會(huì )涉及到的一些基礎的天文概念,完成對太陽(yáng)高度角和方位角的算法演算,同時(shí)考慮蒙氣差等干擾因素,加入到計算當中,最后完成對在指定地理位置設備與太陽(yáng)之間的夾角數值的計算。在本次計算中,采用精度較高的復雜算法SPA算法作為參考值,對上述算法的計算結果進(jìn)行鑒定,以比較上述算法計算結果的精度誤差,并進(jìn)行統計分析。在實(shí)驗中,使用C++工具代碼實(shí)現算法的運算。通過(guò)對演算結果的定量比較分析,確定了VSOP87的時(shí)角算子與Wang赤緯角算子的組合,其計算結果最為真實(shí)可靠。通過(guò)實(shí)驗分析,找到了既簡(jiǎn)單可行,又具備較高準確度的太陽(yáng)夾角算法組合,為提高簡(jiǎn)單算法得到的太陽(yáng)夾角值的準確性起到了積極作用。
李明笛 , 謝軍 , 楊鴻杰 , 耿夢(mèng)婕 , 未爭超 , 段亞楠 , 劉冀川
2022, 30(12):319-325.
摘要:射頻指紋識別(RFID)是一種物理層身份認證的方法,是電子對抗中一個(gè)重要且基本的研究方向,為現代戰爭提供情報信息等方面發(fā)揮著(zhù)重要作用;為了提升在電子戰復雜環(huán)境下RFID的準確率,同時(shí)解決在跳頻信號片段長(cháng)度有限致使穩態(tài)特征難以提取的問(wèn)題,提出了一種基于信號多個(gè)維度特征融合與深度卷積網(wǎng)絡(luò )提取特征的智能識別技術(shù),改進(jìn)了傳統的星座圖特征提取方法并提取了信號的雙譜、星座圖和希爾伯特-黃變換 (HHT)時(shí)頻譜進(jìn)行特征融合,并設置了不同信噪比和不同輸入條件下的對照實(shí)驗來(lái)證明該方法的有效性和魯棒性;相比于傳統的識別方法,該方法運算量小,且提升了在各信噪比下識別準確率,在正常室外環(huán)境下對六部相移鍵控(PSK)類(lèi)跳頻電臺的識別準確率達到了99.29%。
2022, 30(12):326-331.
摘要:針對頻率綜合器在寬調諧范圍下相位噪聲變差的問(wèn)題,設計了一款適用于頻率綜合器的寬調諧范圍低相位噪聲的壓控振蕩器;采用180nm BiCMOS工藝,運用可變電容陣列和開(kāi)關(guān)電容陣列實(shí)現寬調諧范圍;通過(guò)加入降噪模塊,濾除壓控振蕩器產(chǎn)生的二次諧波和三次諧波,增大輸出振幅,降低相位噪聲;并在壓控振蕩器輸出端加入輸出緩沖器,降低頻率綜合器其他器件對壓控振蕩器的影響;通過(guò)Cadence軟件對壓控振蕩器進(jìn)行仿真,仿真結果表明:調諧電壓為0.3~3V,壓控振蕩器的輸出頻率范圍為2.3~3.5GHz;當壓控振蕩器的中心頻率為3.31GHz時(shí),在偏離中心頻率10kHz、100kHz和1MHz處的相位噪聲分別為-93.21dBc/Hz,-117.03dBc/Hz,-137.41dBc/Hz,功耗7.66mW;在較寬的頻率范圍內,取得良好的相位噪聲抑制,提高壓控振蕩器的噪聲性能,滿(mǎn)足寬帶低相噪頻率綜合器的應用需求。
2022, 30(12):332-338.
摘要:摘要:由于架空輸電線(xiàn)路長(cháng)期暴露于空氣環(huán)境中,容易受到氣象條件的影響發(fā)生故障,并且離地較高,導致其工作狀態(tài)難以被精準檢測,因此提出將多旋翼無(wú)人機應用于架空輸電線(xiàn)路狀態(tài)檢測中。通過(guò)智能終端模塊向無(wú)人機飛行模塊下達線(xiàn)路檢測指令,無(wú)人機飛行模塊執行檢測指令;在檢測航行時(shí),基于RTK載波相位差分方法,精準定位無(wú)人機位置和檢測航線(xiàn),并通過(guò)道格拉斯-普克算法,去除冗余航跡點(diǎn);通過(guò)搭載的各類(lèi)數據采集裝置,采集線(xiàn)路狀態(tài)數據后,傳送至線(xiàn)路狀態(tài)檢測分析模塊。分析模塊利用小波變換算法,確定故障位置,完成架空輸電線(xiàn)路狀態(tài)檢測。測試結果顯示:該方法能夠對無(wú)人機的航線(xiàn)實(shí)行精準控制,保證最佳的檢測效果,定位誤差結果均在2.5cm以?xún)龋钚≌`差結果為0.46cm;并可有效刪除冗余航跡點(diǎn),按照無(wú)人機的檢測結果,生成架空輸電線(xiàn)路的檢測報告,呈現架空輸電線(xiàn)路各個(gè)部位的運行狀態(tài),完成故障診斷。
鄭樹(shù)芳 , 劉海珍 , 溫曉輝 , 馬修才 , 閆平 , 有思
2022, 30(12):339-347.
摘要:針對電子探空儀基測箱尚缺乏其校準結果不確定度評定方法的研究,介紹了不確定度的評定方法及合成標準不確定度和擴展不確定度的計算方法,綜合研究了電子探空儀基測箱的溫度、氣壓、濕度、風(fēng)速、輸出電壓及電池電壓六項校準項目的校準過(guò)程及校準過(guò)程所使用的主要測量設備,分析了影響各項校準項目校準結果的不確定因素,并依據相關(guān)的規程規范對JKZ1-1型電子探空儀基測箱的各項校準項目進(jìn)行了校準試驗,并對其校準結果進(jìn)行了不確定度的分析與評定,得出每項校準項目的校準結果均符合要求。該研究成果可為電子探空儀基測箱的實(shí)驗室校準提供一定的技術(shù)依據,近而為準確評估天氣預報、氣候分析、科學(xué)研究和軍工活動(dòng)、國際探測數據交換等提供一定的數據支撐。
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