2024, 32(3):1-8.
摘要:激光SLAM(Simultaneous Localization andMapping)是一種在機器人導航和自主駕駛領(lǐng)域被廣泛應用的技術(shù);該技術(shù)可以利用激光雷達掃描環(huán)境并提取特征點(diǎn),實(shí)現機器人的自主定位和地圖構建;針對機器人激光SLAM技術(shù)進(jìn)行研究,分析了各個(gè)激光SLAM算法的基本原理,并且對主流SLAM算法進(jìn)行了現狀總結;根據激光SLAM算法的特點(diǎn)以及原理不同,將激光SLAM算法分為:基于濾波器的算法、基于圖優(yōu)化的算法、基于配準的算法、基于學(xué)習的算法等;基于上述分類(lèi),詳細介紹了每個(gè)算法的優(yōu)缺點(diǎn),并且分述了近兩年的主要研究成果;針對移動(dòng)機器人激光SLAM算法研究現狀,對激光SLAM算法的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。
2024, 32(3):9-16.
摘要:傳統的航天器展開(kāi)機構任務(wù)壓力傳感器參數測控系統使用有線(xiàn)的方式,展開(kāi)過(guò)程中存在力軸轉動(dòng)網(wǎng)線(xiàn)跟隨纏繞的現象,以往需根據位置調整采集終端,避免網(wǎng)線(xiàn)斷裂,使用極不方便,且單點(diǎn)采集,不利于多通道部署和數據集成處理。為了解決上述問(wèn)題,開(kāi)發(fā)了一種基于ESP8266和LabVIEW的嵌入式分布式無(wú)線(xiàn)壓力傳感器參數測控系統,設計信號調理電路,ADC采集模塊,使用ESP8266無(wú)線(xiàn)模塊多點(diǎn)分布式組網(wǎng);終端采集軟件使用LabVIEW虛擬儀器平臺,采用多線(xiàn)程低耦合的QMH隊列框架,功能模塊化編寫(xiě),便于開(kāi)發(fā)人員維護,實(shí)現設備通訊,傳感器校準及數據采集處理等功能;使用PSP服務(wù)器動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)共享試驗數據,實(shí)現數據的網(wǎng)絡(luò )快速傳遞,提高系統的數據處理速度;添加了增量式積分分離PID算法,實(shí)現了傳動(dòng)機構與傳感器的聯(lián)動(dòng),精確控制壓力參數,同時(shí)具備數據動(dòng)態(tài)擬合及超限報警等功能。系統運行穩定,數據采集頻率和壓力控制精度高,具有工程應用價(jià)值。
2024, 32(3):17-23.
摘要:為了使得視頻加密技術(shù)具有更加良好的加密效果,在原本AES加密算法基礎上進(jìn)行了創(chuàng )新,通過(guò)加密元素的選取、運動(dòng)矢量的加密方案設計、DCT變化系數的加密方案設計三部分進(jìn)行了展開(kāi)分析與實(shí)驗。經(jīng)過(guò)后續仿真驗證,密鑰敏感性得到了很好的提升;視頻質(zhì)量方面,改進(jìn)后的AES算法的RGB直方圖可知其加密效果和解密還原效果良好,經(jīng)過(guò)對比分析,改進(jìn)后的AES算法加密的SSIM值最小、PSNR值更低,即加密效果相對更好;經(jīng)過(guò)計算可知,編碼時(shí)間百分比增加了0.23%,解碼時(shí)間百分比增加了8.56%,對NPCR、UACI以及加密前后視頻幀像素對的相關(guān)系數等參數分別測試可知,相比前人的幾種加密方式,改進(jìn)后視頻加密安全性能最好。綜上分析可知,改進(jìn)后視頻加密效果最好。
2024, 32(3):24-29.
摘要:為實(shí)現對礦區沉陷深度的精準測量,完善測繪技術(shù)的具體實(shí)施方案,針對無(wú)人機DEM測點(diǎn)插值算法的礦區沉陷測繪技術(shù)展開(kāi)研究。根據DEM測點(diǎn)獲取結果,實(shí)施分維值測定處理,再以此為基礎,確定插值拐點(diǎn)所處區域,實(shí)現對無(wú)人機DEM測點(diǎn)插值算法應用流程的完善。聯(lián)合像控點(diǎn)布設原則,定義空中三角區域,并通過(guò)推導徑向插值基函數的方式,建立礦區沉陷區域的地理模型。在空間坐標系轉換條件的基礎上,確定矢量數據疊加的處理結果,再結合像片傾角與旋偏角的實(shí)際取值,求解測量精度評價(jià)指標,完成無(wú)人機DEM測點(diǎn)插值算法的礦區沉陷測繪技術(shù)實(shí)施方法的設計。實(shí)驗結果表明,上述測繪技術(shù)方法作用下,沉陷深度測量結果與礦區真實(shí)沉陷深度之間的差值不超過(guò)1m,符合精準測量的應用需求,對于測繪實(shí)施方案的完善可以起到一定的促進(jìn)性影響作用。
2024, 32(3):30-36.
摘要:針對維護大規模老化電力電纜網(wǎng)絡(luò )這一關(guān)鍵挑戰,通過(guò)詳細描述電力電纜中的信號傳輸物理模型,提取反射信號和透射信號中的故障特征,研究基于時(shí)域反射法的電力電纜網(wǎng)絡(luò )故障診斷方法,實(shí)現電纜網(wǎng)絡(luò )故障的快速辨識與定位。以最小單元Y型電纜網(wǎng)絡(luò )為研究對象并建立其物理模型,利用分布式檢測時(shí)測點(diǎn)之間的反射信號及透射信號所反映出的信號傳播路徑和阻抗不匹配信息,開(kāi)展多源信息融合的電纜網(wǎng)絡(luò )故障診斷方法研究。在Matlab/Simulink軟件環(huán)境中搭建Y型電纜網(wǎng)絡(luò )的故障仿真模型,通過(guò)設計不同主干、分支線(xiàn)路故障的仿真實(shí)驗,驗證了方法的有效性和適用范圍。
2024, 32(3):37-43.
摘要:以傳感節點(diǎn)為基礎的交通擁堵監控設備,在海量三維交通信息中,處理數據能力較差,導致監測目標延遲高。為緩解交通擁堵為出行帶來(lái)的壓力,及時(shí)有效疏散擁堵區域,本文設計一種基于改進(jìn)DV-HOP的道路交通擁堵傳感節點(diǎn)快速監測方法。在待監測區域安置無(wú)線(xiàn)視覺(jué)傳感器,劃分子節點(diǎn)與Sink節點(diǎn),初始化本地節點(diǎn)數據存儲器、定時(shí)計數器等設備,依照無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)采集車(chē)輛通行狀況和整體長(cháng)度;把異常道路數據作為小概率事件,確立速率采集周期及交通狀態(tài)采集周期,推算歷史車(chē)輛速率均值和交通數據方差,設定擁堵臨界值,分析路段是否產(chǎn)生擁堵;對道路交通擁堵節點(diǎn)進(jìn)行初始化,確定全部道路交通擁堵節點(diǎn),然后,將三維的道路交通擁堵節點(diǎn)變換成二維坐標中,實(shí)現道路交通擁堵節點(diǎn)二維變換,對粒子群優(yōu)化方法進(jìn)行改進(jìn), 利用改進(jìn)DV-HOP算法獲取道路交通擁堵節點(diǎn)位置信息,得出道路交通擁堵節點(diǎn)監測結果。實(shí)驗分析表明:本文方法的均等系數值可達0.998,數據傳輸延時(shí)僅為3.5s,表明交通擁堵監測精度較高。
2024, 32(3):44-49.
摘要:無(wú)人機遙感影像覆蓋范圍廣,難以區分建筑區域與背景區域,所以研究基于并聯(lián)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的無(wú)人機遙感影像建筑區域測量方法。獲取無(wú)人機遙感影像,通過(guò)靜態(tài)輸出、圖像融合、去霧等環(huán)節完成遙感影像預處理。構建并聯(lián)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò ),通過(guò)網(wǎng)絡(luò )訓練傳播提取無(wú)人機遙感影像建筑區域邊緣特征,經(jīng)過(guò)特征匹配實(shí)現無(wú)人機遙感影像中建筑區域識別,結合面積計算結果獲取建筑區域的測量結果。經(jīng)過(guò)精度性能測試實(shí)驗得出結論,在有霧和無(wú)霧環(huán)境下所提方法與傳統區域測量方法相比的建筑區域測量誤差分別降低了0.505km2和0.305km2,說(shuō)明該方法的測量結果可靠性更高。
2024, 32(3):50-56.
摘要:在管道工程應用中,由于良好的耐腐蝕性和韌性,聚乙烯(PE)管比其他材料相比具有顯著(zhù)優(yōu)勢,已廣泛地應用在核電、油氣輸送領(lǐng)域。PE管焊接過(guò)程中,焊接參數、人員操作和環(huán)境等因素會(huì )影響聚乙烯管道的焊接情況,可能致使焊接接頭內部形成缺陷,影響管道安全運行。相控陣超聲檢測技術(shù)能夠實(shí)現聚乙烯管道焊接接頭內部結構的無(wú)損檢測及評估。本文通過(guò)開(kāi)展PE管焊接接頭的相控陣超聲實(shí)際檢測工作,研究了聚乙烯材料的聲衰減規律及聲頻散效應,優(yōu)化了焊接接頭的超聲相控陣檢測工藝,基于 CIVA 仿真軟件實(shí)現了聚乙烯管道相控陣超聲檢測的聲場(chǎng)模擬和缺陷仿真,通過(guò)研究檢測參數及聲學(xué)參量變化對檢測結果的影響,獲得了PE管焊接接頭的最優(yōu)檢測工藝。本文還通過(guò)加工了帶有典型缺陷的聚乙烯熱熔對接接頭試樣,對前期基于仿真結果設計的檢測工藝以及針對焊接接頭相控陣檢測研發(fā)的楔形耦合組件進(jìn)行可靠性測試和工藝試驗。
2024, 32(3):57-62.
摘要:針對UPS機房在運行過(guò)程中無(wú)人監守,工作人員無(wú)法及時(shí)排查故障的問(wèn)題,設計并實(shí)現了一套基于A(yíng)RM和NB-IoT的UPS智能在線(xiàn)監測系統,由檢測終端、云服務(wù)器和監管中心組成;檢測終端使用各類(lèi)傳感器和檢測電路獲取多個(gè)UPS設備的輸入輸出電壓和電流、負載率、蓄電池電量等數據以及機房溫濕度環(huán)境參數,通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊發(fā)送給云服務(wù)器,監管中心從云服務(wù)器獲取數據,用戶(hù)可以登錄監管中心遠程查詢(xún)UPS的工作數據;經(jīng)測試,系統能夠實(shí)現對UPS各項數據的采集和無(wú)線(xiàn)傳輸,可以通過(guò)監管中心實(shí)時(shí)查詢(xún)UPS工作狀態(tài)以及下發(fā)指令,能達到實(shí)時(shí)監控的效果;具有數據測量準確,實(shí)時(shí)性響應良好等特點(diǎn),減少了管理人員的工作量,提高了UPS的管理效率。
2024, 32(3):63-70.
摘要:網(wǎng)絡(luò )安全漏洞智能檢測需要依賴(lài)大量的真實(shí)數據來(lái)進(jìn)行分析,冗余數據與異常數據的存在會(huì )導致檢測準確性下降。為保障網(wǎng)絡(luò )系統穩定運行,提出基于知識圖譜的網(wǎng)絡(luò )安全漏洞智能檢測系統設計研究。從結構、邏輯模型以及運行模式三個(gè)方面設計網(wǎng)絡(luò )安全漏洞檢測器,實(shí)現網(wǎng)絡(luò )安全漏洞智能檢測系統硬件設計;系統軟件設計通過(guò)網(wǎng)絡(luò )爬蟲(chóng)采集安全漏洞數據,去除冗余數據與異常數據,根據屬性信息識別安全漏洞實(shí)體,獲取安全漏洞屬性信息關(guān)系,以此為基礎,定義安全漏洞知識圖譜表示形式,設計安全漏洞知識圖譜結構,從而實(shí)現安全漏洞知識圖譜的構建與可視化;以上述網(wǎng)絡(luò )設計結果為依據構建網(wǎng)絡(luò )安全漏洞智能檢測整體架構,制定網(wǎng)絡(luò )安全漏洞智能檢測具體流程,從而獲取最終網(wǎng)絡(luò )安全漏洞智能檢測結果。實(shí)驗結果表明,在不同實(shí)驗工況背景條件下,設計系統應用后的網(wǎng)絡(luò )安全漏洞漏檢率最小值為1.23%,網(wǎng)絡(luò )安全漏洞檢測F1值最大值為9.50,網(wǎng)絡(luò )安全漏洞檢測響應時(shí)間最小值為1s,證實(shí)了設計系統的安全漏洞檢測性能更佳。
2024, 32(3):71-78.
摘要:目前鐵路上普遍采用人工監督方式來(lái)檢測工人是否佩戴安全帽,但監督范圍過(guò)大,在實(shí)踐中不能及時(shí)跟蹤和管理所有工作人員。因此針對該問(wèn)題,采用深度學(xué)習目標檢測的方法,通過(guò)改進(jìn)YOLOv5s目標檢測算法來(lái)實(shí)現鐵路工人是否佩戴安全帽和穿戴背心。具體來(lái)說(shuō),以YOLOv5s算法為基礎,采用GhostNet模塊替換原始網(wǎng)絡(luò )中的卷積Conv,提高模型的實(shí)時(shí)檢測速度;采用更高效簡(jiǎn)單的多尺度特征融合BiFPN,使特征融合方式更加簡(jiǎn)單高效,以提高檢測速度和降低模型復雜度;把原始的CIOU損失函數替換為SIOU損失函數,以提高模型精度。研究結果表明,改進(jìn)的YOLOv5s-GBS算法的準確率和識別效率可達到95.7%和每秒45幀,并且模型大小減少了一半,準確率提高了4.5%。
2024, 32(3):79-84.
摘要:針對直升機機載電子系統在執行任務(wù)過(guò)程中故障檢測和隔離困難,外場(chǎng)維修保障效率低下,且缺乏快速有效故障檢測工具現狀的問(wèn)題,設計了基于A(yíng)TML標準的機載電子系統原位測試系統。闡述了原位測試系統的基本組成、工作原理、硬件結構、軟件架構和測試電纜轉接設計方法,以某型機載配電系統為案例進(jìn)行原位測試需求分析及測試方案設計。利用基于A(yíng)TML標準的測試軟件平臺SGTS進(jìn)行原位測試程序開(kāi)發(fā),并將該方法應用至某型直升機原位測試系統研制。經(jīng)實(shí)際驗證,該原位測試系統的使用大幅提升了機載電子系統的故障檢測與隔離率指標,為直升機外場(chǎng)排故提供了有效便捷的手段,提高了外場(chǎng)維護效率。
2024, 32(3):85-91.
摘要:鐵路貨車(chē)輪軸類(lèi)部件故障種類(lèi)較多,工作時(shí)處于高速旋轉狀態(tài),特征頻率獲取難度較大,且部件正常運行時(shí)也會(huì )產(chǎn)生一定振動(dòng),從而導致故障信號呈現多維狀態(tài),對故障判斷會(huì )產(chǎn)生干擾。為了有效解決這一問(wèn)題,提出鐵路貨車(chē)輪軸類(lèi)部件故障狀態(tài)多維度評估建模方法。根據鐵路貨車(chē)輪軸類(lèi)部件結構,通過(guò)考慮滾子數、接觸角、徑向間隙等因素,計算各個(gè)單元特征頻率。基于此,構建多維度綜合評價(jià)模型,對輪軸類(lèi)部件故障狀態(tài)完成多維度等級評估,以此確定出相應的故障等級,實(shí)現鐵路貨車(chē)輪軸類(lèi)部件故障狀態(tài)多維度評估。實(shí)驗結果表明,該方法的評估精度高,且評估耗時(shí)低于2s。
2024, 32(3):92-98.
摘要:外觀(guān)檢測涉及對圖像或視頻中的物體進(jìn)行準確和高效的識別和定位,為了解決物體表面小尺寸目標檢測的問(wèn)題,研究通過(guò)優(yōu)化YOLOv3網(wǎng)絡(luò )模型,引入多尺度檢測和深度可分離卷積技術(shù)來(lái)提高檢測精度和模型效率,以增強對小尺寸目標的識別能力,再采用深度可分離卷積技術(shù)來(lái)減少計算量,并提高模型的訓練效果。實(shí)驗結果表明,改進(jìn)后的算法在物體表面小尺寸外觀(guān)檢測方面表現出明顯的提升,平均精度達到71.52%,比原始模型提高11.37個(gè)百分點(diǎn)。同時(shí),通過(guò)減少計算量和提高模型速度,實(shí)現了35.6幀/秒的檢測速度。研究可以?xún)?yōu)化算法,提高小尺寸目標檢測的準確性和魯棒性,推動(dòng)其在計算機視覺(jué)領(lǐng)域的廣泛應用。
2024, 32(3):99-105.
摘要:針對現有傳動(dòng)設備在線(xiàn)監測算法存在的檢測精度地、效率差等問(wèn)題,提出一種基于改進(jìn)SSD網(wǎng)絡(luò )模型的在線(xiàn)檢測算法。先對故障集進(jìn)行預處理,通過(guò)濾波調制、共振解調等環(huán)節濾除原始故障集的噪聲干擾;以VGG-16為基礎設計了SSD網(wǎng)絡(luò )結構,同時(shí)增加了輔助卷積層和預測層;對SSD網(wǎng)絡(luò )模型進(jìn)行改進(jìn),引入了注意力機制模塊和特征增強模塊,改善模型各層的數據共享性能同時(shí)提高了模型的數據訓練效率;基于通道拼合方式對故障數據進(jìn)行多尺度特征融合,并優(yōu)化SSD模型的各層金字塔結構,以更好的匹配先驗框及選擇最佳的損失函數。實(shí)驗結果顯示,提出算法的傳動(dòng)設備故障檢測率達到98.8%,同時(shí)算法的檢測效率也優(yōu)于現有算法。
2024, 32(3):106-111.
摘要:通風(fēng)機械儀表盤(pán)往往處于復雜的背景環(huán)境中,陰影或部分遮擋會(huì )在圖像中引入不一致的顏色、亮度和紋理變化,使得故障區域與周?chē)h(huán)境的對比度下降,導致人工方法難以正確定位故障區域。針對這些問(wèn)題,設計一種通風(fēng)機械儀表盤(pán)視覺(jué)故障檢測與定位方法。首先,使用Kinect相機提取通風(fēng)機械儀表圖像,并進(jìn)行直方圖均衡化來(lái)調節圖像的亮度和色調,增強故障輪廓與背景的局部對比度。然后,利用改進(jìn)像素相關(guān)性分割算法分割圖像特征,將圖像中的儀表盤(pán)區域從復雜背景中提取出來(lái)。利用深度學(xué)習領(lǐng)域的深度卷積網(wǎng)絡(luò ),對分割后的儀表盤(pán)圖像進(jìn)行故障輪廓檢測。最后,計算定位目標(故障輪廓)的質(zhì)心坐標,將質(zhì)心位置作為目標點(diǎn),映射到構建的投影成像空間坐標系中實(shí)現對儀表盤(pán)顯示故障區域的高精度定位。實(shí)驗結果顯示:應用該方法后,故障區域與周?chē)h(huán)境的對比度區分顯著(zhù)增強,具有較高的檢測和定位精度。
2024, 32(3):112-117.
摘要:針對監控視頻流,開(kāi)展有效信息檢測存在計算量大、耗時(shí)長(cháng)等問(wèn)題。通過(guò)構建視頻圖像數據集,訓練人工手持探針模型;采用KNN算法分析前后幀的監控視頻流,實(shí)現前、背景分離;利用人工手持探針模型實(shí)時(shí)提取監控視頻中的探針,獲得手持探針的前景圖像;建立探針位置探測模型,并對比理論應檢的真實(shí)位置,判斷探針檢測的有效性;實(shí)檢結果表明,設計的手持探針探測位置檢測算法的平均準確率約93.26%,召回率約81.11%,F1值約86.76%,檢測速約9.66fps/s,能夠實(shí)現工程監控視頻流中手持探針的有效性檢測。
2024, 32(3):118-124.
摘要:在電梯系統中,電機是維持電梯運行不可或缺的核心組成部分,它通過(guò)將電能轉換為機械能來(lái)驅動(dòng)電梯的運行。而軸承作為電梯電機的重要傳動(dòng)件起到了重要的傳遞作用,但由于其工作環(huán)境較為惡劣導致容易損壞,因此對軸承的早期故障檢測非常重要。Teager能量算子是一種經(jīng)典的能量解調方法,專(zhuān)門(mén)用于檢測損傷軸承振動(dòng)信號的幅值和頻率調制。通過(guò)固有幅值解調,從而在頻譜中識別故障特征頻率。然而,Teager能量算子容易對強烈的噪聲和振動(dòng)干擾敏感。針對傳統能量解調算法對強背景噪聲較為敏感的不足,本文提出一種改進(jìn)的能量解調算法。該算法的思想是將B樣條理論與傳統Teager能量算子方法進(jìn)行結合,首先B樣條對信號進(jìn)行插值起到濾波作用,然后再利用基于Teager能量算子對插值信號進(jìn)行轉換,最后利用傅里葉變換得到轉換信號的能量譜從而揭示故障特征。這種基于B樣條插值的能量解調方法不僅保留了傳統能量解調算法的優(yōu)點(diǎn),如較高的解調精度和優(yōu)秀的時(shí)間分辨率等,并且在強噪聲存在的情況下表現更加優(yōu)秀。仿真和實(shí)驗結果表明,該方法提高了軸承故障檢測的性能,能夠在故障退化的早期檢測故障。
2024, 32(3):125-130.
摘要:防滲墻是水利水電工程項目中的重要部分,隨著(zhù)防滲墻規模的逐漸擴大,常規防滲墻檢測方法逐漸減少。為了增加防滲墻的檢測手段,研究提出采用彈性波CT正演模擬技術(shù),與鉆孔注水法相結合,在鉆孔注水試驗時(shí),利用彈性波CT正演模擬技術(shù),檢測水流在墻體中的流動(dòng)情況,從而實(shí)現在檢測防滲墻滲透性的同時(shí),完成防滲墻的完整性檢測。結果顯示,在低速或高速異常速度模型中,走時(shí)殘差的波動(dòng)較大,且完全不同,采用圍井法,實(shí)驗深度為15m時(shí),計算得到的滲透系數為0.14*10-6cm/s,采用常水頭法,深度為15m時(shí),該方法計算得到的滲透系數為1.88*10-6cm/s,基于彈性波CT正演模擬技術(shù),可以有效地反映防滲墻的狀態(tài),采用圍井法檢測得到的防滲墻滲透系數,低于采用常水頭注水法得到的滲透系數。研究提出的方法可以準確地檢測防滲墻的質(zhì)量。
2024, 32(3):131-137.
摘要:現有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模糊測試技術(shù)在測試樣本生成階段通常對初始樣本進(jìn)行隨機變異,導致生成樣本質(zhì)量不高,從而測試覆蓋率不高。針對以上問(wèn)題,提出一種基于強化學(xué)習算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模糊測試技術(shù),將模糊測試過(guò)程建模為馬爾可夫決策過(guò)程,在該模型中,測試樣本被看作環(huán)境狀態(tài),不同的變異方法被看作可供選擇的動(dòng)作空間,神經(jīng)元覆蓋率被看作獎勵反饋,使用強化學(xué)習算法來(lái)學(xué)習最優(yōu)的變異策略,指導生成最優(yōu)測試樣本,使其能夠獲得最高的神經(jīng)元覆蓋率。通過(guò)與現有的主流神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模糊測試方法的對比實(shí)驗表明,基于強化學(xué)習算法的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模糊測試技術(shù),可以提升在不同粒度下的神經(jīng)元覆蓋。
2024, 32(3):138-145.
摘要:在實(shí)際的帕金森病遠程診斷過(guò)程中,應用單模態(tài)數據檢測帕金森病存在誤診率較高的問(wèn)題,且遠程診斷的安全性問(wèn)題突出;為提高帕金森病遠程診斷準確率與安全性,設計一種具有隱私保護功能的帕金森病多模態(tài)安全遠程輔助檢測系統;使用帕金森病語(yǔ)音和步態(tài)雙模態(tài)數據,在傳統卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )后融合多頭注意力機制與多層感知機,有效提高模型的特征提取、融合與識別能力;為了保證數據傳輸過(guò)程的安全性,使用基于余弦混沌的差分隱私加噪方式擾動(dòng)隨機拆分的數據編號,提高帕金森病數據傳輸安全性;通過(guò)兩模態(tài)消融實(shí)驗和對比實(shí)驗結果表明,提出的基于多頭注意力機制的帕金森病多模態(tài)遠程檢測模型實(shí)際測試準確率達到0.913,且模型的各項評估指標和收斂速度等均高于傳統模型,具備良好的帕金森病智能輔助檢測效果,能夠滿(mǎn)足帕金森病早期智能安全篩查與診斷需求。
2024, 32(3):146-152.
摘要:針對運動(dòng)控制系統課程在傳統教學(xué)中,學(xué)生在課程理論知識學(xué)習和利用Matlab/Simulink仿真階段,缺少實(shí)際控制單元設計與開(kāi)發(fā)實(shí)際工程訓練的問(wèn)題,設計了一個(gè)基于Matlab的運動(dòng)控制系統實(shí)驗平臺,在實(shí)驗平臺使用基于模型設計的方法可實(shí)現從仿真測試到實(shí)物測試一體化;通過(guò)介紹實(shí)驗平臺中的PC端環(huán)境配置流程以及實(shí)驗平臺中驅動(dòng)器的構成給出了實(shí)驗平臺的總體設計方案;說(shuō)明了實(shí)驗平臺應用基于模型設計的方法實(shí)現代碼自動(dòng)生成的流程,并對基于模型設計的開(kāi)發(fā)流程進(jìn)行了詳細的闡述;通過(guò)案例永磁同步電機轉速、電流雙閉環(huán)控制系統在實(shí)驗平臺經(jīng)過(guò)模型在環(huán)仿真、軟件在環(huán)仿真、處理器在環(huán)仿真,最后到實(shí)驗平臺進(jìn)行實(shí)物測試的流程與實(shí)驗結果來(lái)達到驗證實(shí)驗平臺的優(yōu)點(diǎn)及其可行性和有效性的目的。
2024, 32(3):153-158.
摘要:針對無(wú)人艇在航向控制中易受風(fēng)浪流等環(huán)境干擾,導致控制效果下降的問(wèn)題,提出一種結合細菌覓食算法的改進(jìn)無(wú)模型自適應控制算法。文章首先分析了偏格式動(dòng)態(tài)線(xiàn)性化方法在無(wú)人艇航向控制中的應用問(wèn)題,并設計了虛擬輸出項以滿(mǎn)足無(wú)模型自適應控制假設條件,建立了基于偏格式動(dòng)態(tài)線(xiàn)性化方法的無(wú)模型自適應航向控制器;針對無(wú)模型自適應控制算法參數初始值選取范圍問(wèn)題,設計了改進(jìn)細菌覓食算法對參數初始值進(jìn)行預整定,保證了算法的快速收斂。最后通過(guò)半物理仿真試驗驗證了所設計算法的有效性。試驗表明,在模擬的3級海況干擾下,無(wú)人艇在30°階躍航向控制和±30°方形航向控制中,相較于傳統算法出現的較大穩態(tài)誤差,使用無(wú)模型自適應控制算法能在經(jīng)過(guò)10s左右調整后,將誤差穩定趨近于零,實(shí)現無(wú)人艇的航向自適應控制。
2024, 32(3):159-168.
摘要:為應對通信過(guò)程中的傳輸時(shí)延以及車(chē)輛間連續信息交互帶來(lái)的信息冗余、資源浪費,提出一種基于事件觸發(fā)機制的車(chē)輛隊列一致性策略,以保證車(chē)輛隊列能夠穩定運行;為此,構建一個(gè)考慮車(chē)輛間的跟馳行為和通信時(shí)延的三階異質(zhì)車(chē)輛隊列動(dòng)力學(xué)模型,提出一種基于事件觸發(fā)的一致性車(chē)輛隊列控制器的設計方法;在此基礎上,利用Lyapunov穩定性理論和代數圖論,對車(chē)輛隊列的穩定性進(jìn)行分析,得出了使車(chē)輛隊列穩定的事件觸發(fā)條件和通信時(shí)延的上界;在MATLAB平臺上進(jìn)行仿真實(shí)驗,驗證了所提車(chē)輛隊列控制方法的有效性。
2024, 32(3):169-174.
摘要:為解決由公鑰文本、私鑰文本不匹配造成的信息數據錯誤加密問(wèn)題,實(shí)現對實(shí)景三維地理信息數據的按需加密處理,設計了基于區塊鏈的實(shí)景三維地理信息數據加密控制系統。設置CPU主機端調度模塊、地理信息數據處理模塊和混合加密模塊作為主要元件,聯(lián)合數字簽名結構,完善矢量化計算單元的連接形式,完成對數據加密控制系統硬件的設計。按照區塊鏈編碼原則,確定關(guān)鍵區塊角色的組成情況與公鑰密碼體制定義條件,并以此為基礎,計算數據多項式結果。再根據Curl加密節點(diǎn)部署形式,求解隱藏加密向量的具體數值,實(shí)現對實(shí)景三維地理信息數據的加密處理。結合相關(guān)硬件應用結構,完成基于區塊鏈的實(shí)景三維地理信息數據加密控制系統的設計。實(shí)驗結果表明,設計系統的公鑰文本、私鑰文本之間的長(cháng)度差不超過(guò)0.25KB,能夠較好解決由密鑰文本不匹配造成的信息數據錯誤加密問(wèn)題,符合按需加密處理實(shí)景三維地理信息數據的實(shí)際應用需求。
2024, 32(3):175-180.
摘要:針對退役導彈改裝靶彈工程面臨的改裝線(xiàn)路復雜、對動(dòng)目標供靶精度不足、多目標模擬能力弱等問(wèn)題,設計研制了集電氣改裝、接口轉換、目標導引、安全控制功能于一體的靶彈多功能控制器,能夠實(shí)現退役導彈到多用途靶彈的通用化、標準化改裝,具有工作量小、可靠性高、靈活性強的特點(diǎn),較好地解決了靶彈改裝難題,滿(mǎn)足防空武器系統試驗訓練的需要。
2024, 32(3):181-187.
摘要:針對現有雙足機器人智能控制算法存在的軌跡偏差大、效率低等問(wèn)題,提出了一種基于D-DQN強化學(xué)習的控制算法。先分析雙足機器人運動(dòng)中的坐標變換關(guān)系和關(guān)節連桿補償過(guò)程,然后基于Q值網(wǎng)絡(luò )實(shí)現對復雜運動(dòng)非線(xiàn)性過(guò)程降維處理,采用了Q值網(wǎng)絡(luò )權值和輔助權值的雙網(wǎng)絡(luò )權值設計方式,進(jìn)一步強化DQN網(wǎng)絡(luò )性能,并以Tanh函數作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的激活函數,提升DQN網(wǎng)絡(luò )的數值訓練能力。在數據訓練和交互中經(jīng)驗回放池發(fā)揮出關(guān)鍵的輔助作用,通過(guò)將獎勵值輸入到目標函數中,進(jìn)一步提升對雙足機器人的控制精度,最后通過(guò)虛擬約束控制的方式提高雙足機器人運動(dòng)中的穩定性。實(shí)驗結果顯示:在D-DQN強化學(xué)習的控制算法,機器人完成第一階段測試的時(shí)間僅為115s,綜合軌跡偏差0.02m,而且步態(tài)切換極限環(huán)測試的穩定性良好。
2024, 32(3):188-194.
摘要:為確保電子健康記錄系統盡快實(shí)現安全地醫療數據共享,克服傳統隱私加密控制模型訪(fǎng)問(wèn)時(shí)延增長(cháng)率較高,控制效果不夠平穩的問(wèn)題,本文基于區塊鏈技術(shù)對健康醫療數據隱私加密控制系統進(jìn)行了設計研究。采用C/S體系結構,設計了4層的基于區塊鏈技術(shù)的的加密控制系統硬件。在系統軟件的軟件部分,采用了基于無(wú)證書(shū)公鑰體制的內容提取簽名方案,完成了對健康醫療數據隱私保護功能的設計。采用區塊鏈技術(shù),提出了數據加密訪(fǎng)問(wèn)控制方法MDACSC,在該方法中設計區塊結構和鏈式存儲結構,將后序遍歷策略樹(shù)匹配算法與分類(lèi)分級屬性算法應用到訪(fǎng)問(wèn)控制結構中提升訪(fǎng)問(wèn)控制效率,完成對健康醫療數據的加密訪(fǎng)問(wèn)控制。采用PoP-DPoS算法設計了改進(jìn)共識機制,以確定記賬權歸屬,優(yōu)化了加密控制方法。經(jīng)實(shí)驗測試實(shí)現了對健康醫療數據隱私的加密控制,結果表明:該模型訪(fǎng)問(wèn)時(shí)延增長(cháng)率較低,具有平穩、高效的訪(fǎng)問(wèn)控制性能,密文小、加密成本低,解密成本極高,并且數據安全系數達到了0.98,說(shuō)明該系統總體應用效果良好。
2024, 32(3):195-203.
摘要:針對野外炸點(diǎn)空間三維坐標測量的問(wèn)題,提出了基于二維PSD位置傳感器的炸點(diǎn)位置測量方法,構建了基于二維PSD位置傳感器的炸點(diǎn)三維坐標測量系統;基于雙目視覺(jué)原理建立了炸點(diǎn)空間三維坐標測量數學(xué)模型;研究了被動(dòng)探測系統在野外遠距離下的標定技術(shù);通過(guò)系統誤差分解傳遞,分析了各參數的誤差;在Matlab中分別繪制了炸點(diǎn)位置坐標三個(gè)維度的誤差分布圖,并分析了測量系統誤差隨炸點(diǎn)實(shí)際位置變化的分布情況。根據誤差分布圖得到了在理論100m測試距離下X坐標最大測量誤差約為0.292 m~0.303 m,Y坐標最大測量誤差約為0.251 m~0.371 m,Z坐標最大測量誤差0.270 m~0.336 m。最后通過(guò)靜爆實(shí)驗對測量方法正確性、被動(dòng)探測系統標定技術(shù)可行性和測量系統功能性進(jìn)行了驗證,結果表明測量系統響應速度快且功能正常,被動(dòng)探測系統標定技術(shù)具備可行性且操作方便,可適用于野外炸點(diǎn)位置的快速測量。
2024, 32(3):204-210.
摘要:為評估溫壓炸藥的熱毀傷性能,針對其爆炸瞬間產(chǎn)生高溫高壓場(chǎng)溫度變化劇烈、持續時(shí)間短、測量難度大、且難以測到爆炸瞬間火球溫度分布的問(wèn)題,提出了一種接觸式與非接觸式測溫混合測試方法,搭建了紅外熱像儀和熱電偶測溫系統,對洞內外兩發(fā)溫壓炸藥的爆炸過(guò)程進(jìn)行測試;使用兩臺紅外熱像儀分別以高低幀頻拍攝,同時(shí)在距離爆心一定距離處布置鎢錸熱電偶,從不同時(shí)間不同位置獲取了火球不同維度的信息,實(shí)現了爆炸溫度變化全過(guò)程的高幀頻、高分辨率完整記錄。對溫壓爆炸過(guò)程中溫度變化進(jìn)行了精細化研究;其中,洞內爆炸最高溫度可達1800℃以上,火球最大直徑約為8.3m,洞外爆炸最高溫度可達1700℃以上,火球最大直徑約為7.7m,山洞的限制作用使得火球最高溫度更高,1800℃以上持續時(shí)間為14ms,熱毀傷效果更強;洞內外溫壓彈爆炸最高溫度測試結果的最大偏差分別為5.1%和5.8%,平均偏差為5.45%,處于一定合理的范圍內,可以滿(mǎn)足爆炸場(chǎng)測試需求。
2024, 32(3):211-217.
摘要:針對復雜電磁和拒止環(huán)境下固定翼無(wú)人機自主著(zhù)陸應用場(chǎng)景,提出了一種基于LSD(Line Segment Detector)的飛機著(zhù)陸跑道檢測和定位的方法;根據機場(chǎng)數據特點(diǎn),構建機場(chǎng)跑道數據模型,并對數據進(jìn)行標定和預處理,采用LSD直線(xiàn)檢測算法以提高檢測時(shí)間,采用蒙版技術(shù)以提高跑道的檢測精度,通過(guò)檢測得到機場(chǎng)跑道線(xiàn)在圖像坐標系下的信息;根據相機成像原理推導出基于線(xiàn)檢測的PNP(Perspective-n-Points)定位算法,從而求出飛機相對于跑道的位置;分別在視景仿真環(huán)境和真實(shí)機場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行檢測和定位解算,結果表明本文設計的算法滿(mǎn)足無(wú)人機著(zhù)陸定位的實(shí)時(shí)性要求。
張永杰 , 馬林 , 董浩森 , 康良偉 , 邊瑞卿 , 李凱
2024, 32(3):218-224.
摘要:針對線(xiàn)圈式磁傳感器隨測量轉速變化所產(chǎn)生的電動(dòng)勢信號幅值線(xiàn)性變化,為實(shí)現此類(lèi)幅值與周期動(dòng)態(tài)變化信號的無(wú)失真采集,設計了一種增益隨輸入信號幅值水平改變的自適應增益采集系統。本系統以現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)為控制核心,對輸入信號幅值進(jìn)行分析,根據幅值分析結果控制電路增益在-20dB~80dB范圍內自適應改變,并記錄系統當前時(shí)刻增益,根據當前增益還原得到輸入信號,將增益信號和還原信號同步存儲。采集信號經(jīng)自適應增益后輸出信號幅值控制在設定范圍內,利于對動(dòng)態(tài)信號中不同幅值區間信號變化細節直接觀(guān)察。通過(guò)幅值在20μV~10V范圍內轉速信號輸入測試,系統自適應增益后信號幅值控制在了0.1V~4V范圍內,實(shí)現了對動(dòng)態(tài)轉速信號的無(wú)失真采集,驗證了本自適應增益采集電路的性能,在高動(dòng)態(tài)幅值信號采集領(lǐng)域,具有良好的應用前景。
麻雨欣 , 曾發(fā) , 張耀磊 , 代京 , 張翔 , 梁君
2024, 32(3):225-231.
摘要:針對可重復使用飛行器地面系統應用要求和現行方案存在的問(wèn)題,改變各分系統獨立設計思路,將地面系統作為一個(gè)整體,將其廣義的各類(lèi)計算機抽取出來(lái),進(jìn)行超融合設計,通過(guò)軟件定義硬件和服務(wù)器虛擬化、存儲虛擬化、網(wǎng)絡(luò )虛擬化、顯控桌面化,可實(shí)現根據各分系統任務(wù)需要,進(jìn)行計算機資源的靈活分配和動(dòng)態(tài)調度,以虛擬機、云桌面的形式供各分系統使用,簡(jiǎn)化了地面系統的配置和部署,實(shí)現了地面系統的通用化、簡(jiǎn)易化、便捷化、可配置化、高可用性。與各分系統獨立設計方案應用對比和性能測試表明,地面系統超融合設計減少了IT設施32%,縮短了部署時(shí)間52%,降低了運維復雜度60%,可用性達到了99.9%以上,服務(wù)延遲率低于44%,并可實(shí)現靈活配置,能適應不同型號的可重復使用飛行器應用。
2024, 32(3):232-238.
摘要:無(wú)人機在進(jìn)行山地航測時(shí),經(jīng)常遭遇鳥(niǎo)類(lèi)等動(dòng)態(tài)障礙,若不能及時(shí)規避掉障礙,極容易發(fā)生墜機事故。為此,研究一種基于滾動(dòng)速度障礙法的無(wú)人機山地航測避障路徑規劃方法。基于山地環(huán)境模型,結合飛行路徑長(cháng)度、路徑平滑度建立一個(gè)綜合目標函數并利用改進(jìn)布谷鳥(niǎo)搜索算法求解,得到無(wú)人機山地航測的初始路徑。對圖像進(jìn)行預處理后,識別無(wú)人機初始路徑飛行過(guò)程中遇到的障礙物,并通過(guò)超聲波測量無(wú)人機與障礙物之間的距離,以此建立速度障礙模型,實(shí)現速度障礙碰撞分析,通過(guò)滾動(dòng)窗口的方式確定無(wú)人機與障礙物是否存在飛行沖突。基于滾動(dòng)速度障礙避障方法實(shí)現滾動(dòng)角度避障和速度避障,獲取最終的優(yōu)化路徑,完成基于滾動(dòng)速度障礙法的無(wú)人機山地航測避障路徑規劃。測試結果表明:航測避障路徑長(cháng)度為571.45m,平滑度為165.52,規劃的方案更具合理性。
李衛杰 , 桑肖婷 , 李環(huán)宇 , 魏平俊 , 李驍
2024, 32(3):239-246.
摘要:針對目前卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )種子分選方法存在識別精度不高、模型參數量大、推理速度慢且難于部署等問(wèn)題,提出了基于輕量級金字塔空洞卷積網(wǎng)絡(luò )的種子分選方法;該網(wǎng)絡(luò )提出了殘差空間金字塔模塊,利用不同擴張率的空洞卷積擴大感受野,更有效的提取多尺度特征;再結合深度可分離卷積技術(shù)減少模型參數量和計算復雜度;在網(wǎng)絡(luò )結構中引入輕量級注意力機制模塊,利用局部跨通道交互方式關(guān)注重要的信息,提高種子關(guān)鍵特征提取能力;實(shí)驗結果表明,提出網(wǎng)絡(luò )參數量?jì)H為0.13M,在玉米和紅蕓豆數據集上準確率高達96.00%和97.38%,在NVIDIA Quadro板卡上識別單張圖片時(shí)間僅為4.51ms,均優(yōu)于主流輕量級網(wǎng)絡(luò )MobileNetv2、Shufflenetv2 和PPLC-Net等,可以滿(mǎn)足工業(yè)現場(chǎng)實(shí)時(shí)識別的要求。
2024, 32(3):247-252.
摘要:時(shí)間反演多信號分類(lèi)(TR-MUSIC)算法進(jìn)行混凝土結構缺陷超聲成像,能夠在激勵超聲頻率不改變,保證探測深度的情況下,打破衍射限制,實(shí)現超分辨率成像;但此方法的缺點(diǎn)是極易受到噪聲的干擾,在成像劃分信號子空間與噪聲子空間過(guò)程,產(chǎn)生附加奇異值,影響超聲成像的精度和準確性;為進(jìn)一步提高TR-MUSIC超聲成像的質(zhì)量和穩定性,抑制噪聲對成像的干擾,提出一種基于變模態(tài)分解(VMD)的噪聲處理方式,該方法首先對VMD分解后的變模態(tài)分量采用能量熵和重心熵結合的方式確定信號頻譜形態(tài)發(fā)散和能量分布不均的噪聲分量,對噪聲分量采用小波閾值降噪方法處理,然后將降噪后的噪聲分量和其他分量進(jìn)行Savitzky-Golay filtering(最小二乘平滑濾波)并重構;改善后的信號進(jìn)行反演成像,提高了信號子空間和噪聲子空間對應奇異值大小的區分度,再通過(guò)設定閾值方式進(jìn)行劃分,提高了成像分辨率,抑制了由噪聲引起的偽像問(wèn)題。
2024, 32(3):253-258.
摘要:航空物探遙感數據的采集過(guò)程中受到電磁波輻射等外界因素的影響,導致航空物探遙感數據分類(lèi)準確率較低,為此提出基于自編碼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的航空物探遙感數據分類(lèi)方。根據航空物探對象的基本特征,設置遙感數據的分類(lèi)標準。通過(guò)輻射校正、幾何糾正、噪聲消除等步驟,完成航空物探遙感數據的預處理。構建自編碼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò ),利用自編碼神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )算法,從光譜、形狀、紋理等方面提取遙感數據特征,通過(guò)特征匹配確定航空物探遙感數據的所屬類(lèi)型。通過(guò)分類(lèi)性能測試實(shí)驗得出結論:所提方法的全局遙感數據分類(lèi)成功率和錯誤率的平均值分別為99.8%和0.6%,局部遙感數據分類(lèi)的成功率和錯誤率的平均值分別為99.8%和0.3%,即所提方法在分類(lèi)性能方面具有明顯優(yōu)勢。
2024, 32(3):259-266.
摘要:隨著(zhù)私家車(chē)數量日益增多,雨霧天交通安全問(wèn)題成為了亟待解決的難題。在嵌入式硬件資源有限的情況下,為駕駛用戶(hù)設計了基于機器視覺(jué)的雨霧天語(yǔ)音輔助駕駛系統。系統結合了濕度傳感器、輕量化去霧神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )AOD-NET和目標檢測模型YOLOv5n。在目標檢測模型YOLOv5n上,利用K-means++算法重新設計錨框,選取較優(yōu)的骨干網(wǎng)絡(luò )并利用模型剪枝進(jìn)一步壓縮模型大小。實(shí)驗結果表明,改進(jìn)的模型在Jetson nano上的FPS達到了17.78,最終mAP在人工加霧、分辨率變化的TT100K (Tsinghua-Tencent 100K)數據集到達了65.8%,滿(mǎn)足了正常天氣與雨霧天氣下的駕駛輔助實(shí)際應用。
2024, 32(3):267-272.
摘要:針對核心工業(yè)級SRAM型FPGA芯片XC7V690T抗輻照能力較弱、在軌運行期間存在較高單粒子翻轉風(fēng)險的問(wèn)題,為了提高XC7V690T在軌抗單粒子翻轉的能力及配置文件注數修改的靈活性,設計了一種基于XC7V690T的在軌抗單粒子翻轉系統架構。其硬件架構主要由XC7V690T SRAM型FPGA芯片、AX500反熔絲型FPGA芯片以及多片FLASH組成;軟件架構主要包括AX500反熔絲型FPGA對XC7V690T進(jìn)行配置管理及監控管理,對XC7V690T進(jìn)行在軌重構管理,XC7V690T通過(guò)調用內部SEM IP核實(shí)現對配置RAM資源的自主監控和維護。在軌實(shí)驗結果表明,采用工業(yè)級SRAM型FPGA芯片XC7V690T的某航天器通信機在軌測試過(guò)程中成功進(jìn)行了SEM糾錯,通信機在軌工作正常,通信鏈路穩定,滿(mǎn)足使用要求,表明該系統架構可以有效提升XC7V690T抗單粒子翻轉能力,可以為其他SRAM型FPGA抗單粒子翻轉設計提供借鑒與參考。
2024, 32(3):273-279.
摘要:針對多系統載體天線(xiàn)數量多的問(wèn)題,提出了一種基于印刷振子結構的寬頻帶共口徑復合天線(xiàn)設計方法。通過(guò)兩種不同形式的印刷偶極子進(jìn)行共口徑設計:采用平面印刷偶極子結構完成寬帶高增益線(xiàn)極化天線(xiàn),通過(guò)寬帶定向耦合器實(shí)現了天線(xiàn)和差方向圖輻射;采用十字印刷偶極子實(shí)現低增益天線(xiàn)的圓極化輻射。兩種天線(xiàn)單元印刷在同一微波介質(zhì)上,通過(guò)優(yōu)化天線(xiàn)單元布局,相對位置關(guān)系和增加金屬隔離環(huán)等措施,降低天線(xiàn)之間的相互影響,實(shí)現共口徑復合天線(xiàn)性能滿(mǎn)足工程應用要求。加工了天線(xiàn)樣機,測試結果表明線(xiàn)極化天線(xiàn)在工作頻帶1.2GHz~1.8GHz范圍內和差通道電壓駐波比小于1.8,和通道增益大于13.5dBi,方位差波束零值深度小于-25dB,圓極化天線(xiàn)在工作頻帶1.2GHz~1.8GHz范圍內電壓駐波比小于1.6,增益大于6.5dBi,軸比小于2.5dB,與計算結果基本一致。復合天線(xiàn)可以滿(mǎn)足多種無(wú)線(xiàn)通信系統的需求,減少了天線(xiàn)數量,有效節省載體平臺空間,同時(shí)具有結構簡(jiǎn)單緊湊,剖面低、易于工程實(shí)現等特點(diǎn),具有廣闊的應用前景。
2024, 32(3):280-285.
摘要:無(wú)人機(UAV)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中,UAV承載基站設備,可靈活提供無(wú)線(xiàn)通信服務(wù),支持在高質(zhì)量的無(wú)線(xiàn)信道狀態(tài)下進(jìn)行數據傳輸;另一方面,將邊緣計算服務(wù)器部署到基站側,計算資源更靠近用戶(hù),通過(guò)任務(wù)卸載,能夠直接在基站側進(jìn)行計算處理,緩解無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的去程鏈路壓力;但是,考慮到能耗受限問(wèn)題,如何通過(guò)資源優(yōu)化來(lái)降低網(wǎng)絡(luò )能耗并保證用戶(hù)到基站的數據傳輸和任務(wù)處理的穩定性依然是研究的難題;針對UAV無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中用戶(hù)向UAV基站發(fā)送數據并卸載計算任務(wù)的場(chǎng)景,研究了在數據傳輸和任務(wù)處理穩定性約束下進(jìn)行無(wú)線(xiàn)與計算資源優(yōu)化的能耗最小化問(wèn)題,構建數據隊列與任務(wù)隊列,采用李雅普諾夫優(yōu)化理論對問(wèn)題進(jìn)行轉化和分解,獲得能耗與隊列的折中關(guān)系,并通過(guò)仿真分析評估了所提解決方案的有效性。
2024, 32(3):286-292.
摘要:目前常規的多源異構數據治理方法主要通過(guò)對數據屬性進(jìn)行判斷,從而實(shí)現分區域數據清洗,由于缺乏對非線(xiàn)性數據的分析,導致治理性能不佳;對此,提出基于云數據中心的多源異構數據治理技術(shù)。采用關(guān)系型數據庫中的ETL功能對數據進(jìn)行清洗,對數據轉換模式以及數據清洗規則進(jìn)行定義;引入互信息系數對數據相關(guān)程度進(jìn)行判定,并進(jìn)行非線(xiàn)性數據相關(guān)性分析;以云數據中心作為載體,對多源異構數據治理體系進(jìn)行構建;在實(shí)驗中,對提出的數據治理技術(shù)進(jìn)行了治理性能的檢驗;最終的實(shí)驗結果表明,提出的數據治理技術(shù)具備較高的查準率,對云數據中心多源異構數據具備較為理想的數據治理效果。
2024, 32(3):293-299.
摘要:以單粒子翻轉為代表的軟錯誤是制約COTS器件空間應用的主要因素之一;為了滿(mǎn)足空間應用對高集成衛星電子系統抗輻照防護的要求,提出了一種面向通用多核處理器的單粒子翻轉加固方法,通過(guò)軟件層面雙核互檢,在不額外增加硬件開(kāi)銷(xiāo)的前提下,充分提高了COTS器件的可靠性,具有良好的可移植性和較強的工程實(shí)用價(jià)值;進(jìn)行軟件故障注入實(shí)驗,在程序執行的關(guān)鍵節點(diǎn)注入錯誤信息,驗證該雙核互檢方法實(shí)用性;實(shí)驗結果表明雙核互鎖方法可以100%檢測出系統中產(chǎn)生的單粒子翻轉,抗軟錯誤能力滿(mǎn)足應用需要。
2024, 32(3):300-305.
摘要:隧道為典型的GNSS信號拒止環(huán)境,現有接收機無(wú)法在隧道內正常接收信號并實(shí)現可靠的定位。現提出一種基于已有接收機硬件平臺,通過(guò)適應性升級接收機算法軟件的方式實(shí)現隧道定位的方法;首先通過(guò)漏纜以及偽衛星在隧道內搭建用于接收機定位的信號環(huán)境,再對接收機定位算法進(jìn)行改進(jìn),使得接收機可以在隧道內完成定位;測試試驗結果表明,接收機在隧道內接收到的信號的載噪比穩定,上下浮動(dòng)幅度不超過(guò)1 dB,接收機捕獲跟蹤信號的相關(guān)峰穩定,所搭建的信號環(huán)境良好;接收機在所搭建的信號環(huán)境中靜止狀態(tài)及移動(dòng)狀態(tài)下定位誤差均在5 m以?xún)龋瑵M(mǎn)足隧道內定位的需求。
柳靖彬 , 劉衛東 , 李樂(lè ) , 張帥軍 , 張文博 , 李艷麗
2024, 32(3):306-312.
摘要:針對動(dòng)態(tài)水下目標跟蹤定位過(guò)程需要良好的實(shí)時(shí)性與魯棒性問(wèn)題,提出了一種基于雙目視覺(jué)的水下動(dòng)態(tài)目標定位方法;首先,利用快速引導濾波提取水下圖像的光照分量,然后構造二維伽馬函數并利用光照分量的分布特性調整二維伽馬函數的參數,實(shí)現了對光照不均勻圖像的自適應校正處理;其次,利用卡爾曼濾波預估下一時(shí)刻目標的位置,將預測空間作為ROI區域進(jìn)行圖像校正,極大降低了算法的運行時(shí)間,隨后,在HSV空間對目標進(jìn)行掩膜提取,識別之后通過(guò)雙目定位算法對目標進(jìn)行準確定位;最后,經(jīng)過(guò)水箱試驗驗證,與多尺度高斯函數、雙邊濾波等算法相比,該方法在運行速度上有著(zhù)顯著(zhù)的提高,并且在定位過(guò)程中有著(zhù)較高定位精度,結果表明,該算法可以滿(mǎn)足水下動(dòng)態(tài)目標跟蹤定位的實(shí)時(shí)性與魯棒性要求。
江守亮 , 付善強 , 楊勇 , 朱天亮 , 劉寧 , 王曉慶
2024, 32(3):313-318.
摘要:針對高速磁浮列車(chē)制動(dòng)控制器研制、試驗、生產(chǎn)等環(huán)節的測試與故障診斷需求,采用PXI總線(xiàn)以及自動(dòng)測試程序集(TPS)技術(shù),設計研發(fā)了可移動(dòng)式綜合試驗臺。通過(guò)模擬各種故障以及異常工作狀況,驗證了控制器的故障處理、出廠(chǎng)檢測、檢修維護能力。試驗表明,該試驗臺具有小型化、模塊化、高精度的可移動(dòng)便攜性?xún)?yōu)點(diǎn),可實(shí)現制動(dòng)系統的單機測試。
2024, 32(3):319-326.
摘要:為了提高圖像在傳輸過(guò)程中的安全性,使得用戶(hù)有更好的體驗感,將Chen超混沌系統和DNA編碼引入圖像加密領(lǐng)域;彩色數字圖像根據紅、綠、藍三個(gè)通道分為三個(gè)二維矩陣,并對三個(gè)二維矩陣進(jìn)行DNA分區域編碼處理,增加了編碼運算的多樣性,使得加密過(guò)程更加安全;由Chen超混沌系統生成的序列決定了每個(gè)二維矩陣的DNA編碼解碼規則和運算規則,按照相應規則進(jìn)行加密,加密后由分段Logistic生成相應的序列再次進(jìn)行行、列置換,分段的Logistic混沌映射可以讓系統更快的進(jìn)入混沌狀態(tài);合并紅、綠、藍三個(gè)通道的三個(gè)二維矩陣,生成三維矩陣,最終得到相應的彩色加密圖像。選取相應的彩色圖像進(jìn)行仿真實(shí)驗,最終的仿真結果表明,所提出的算法加密效果和相關(guān)性能指標良好,同時(shí)具有較強的安全性和魯棒性。
2024, 32(3):327-333.
摘要:為克服運動(dòng)目標不斷變化導致跟蹤定位精度較低的問(wèn)題,設計基于超寬帶技術(shù)的運動(dòng)目標跟蹤高精度定位系統。圖像采集模塊由FPGA單元、VGA顯示單元、幀緩存單元以及圖像采集單元構成,以此實(shí)現運動(dòng)目標跟蹤與定位中的圖像采集,在超寬帶技術(shù)模塊中,設計超寬帶運動(dòng)目標定位所需的天線(xiàn)、定位基站、移動(dòng)節點(diǎn),完成超寬帶動(dòng)態(tài)組網(wǎng),實(shí)現硬件系統的設計。基于硬件系統采集到的圖像,實(shí)施圖像灰度化處理、形態(tài)學(xué)濾波處理,以增強圖像中有用的信息,設計TLD運動(dòng)目標跟蹤算法,隨著(zhù)運動(dòng)目標開(kāi)始運動(dòng),TLD模型會(huì )不斷學(xué)習跟蹤的運動(dòng)目標,獲取目標在距離、景深、角度等層面的改變,并不斷學(xué)習、識別,達到良好的跟蹤效果,基于超寬帶技術(shù)設計運動(dòng)目標動(dòng)態(tài)定位算法,依據跟蹤結果實(shí)現運動(dòng)目標的高精度定位,完成軟件系統的設計。實(shí)驗測試結果表明,該系統在中、遠距離目標跟蹤與定位實(shí)驗中跟蹤錯誤率低于0.60%、2.4%,沿著(zhù)S 型運動(dòng)時(shí),路線(xiàn)彎折處的定位誤差較低,與實(shí)驗運動(dòng)目標的飛行路線(xiàn)相貼合,具有良好的定位能力。
2024, 32(3):334-339.
摘要:基于準確測量目標方位進(jìn)而快速實(shí)施救援的需要,采用無(wú)線(xiàn)信標、電子磁羅盤(pán)和衛導組合技術(shù),設計了一種集發(fā)射端信標信號全向發(fā)射、接收端信標信號定向接收、數字化聲譜處理、干擾野值剔除、信標方位精確測量、信標距離概略估計等功能于一體的戶(hù)外搜救導引系統。并研究分析了一種基于信標導引的目標方位估計方法,該方法通過(guò)接收遠程、配屬在合作目標端信標發(fā)射的聲波脈沖信號并進(jìn)行FFT變換,進(jìn)而通過(guò)分析頻譜的特征參數來(lái)對目標的方位進(jìn)行準確測量,對目標的距離進(jìn)行概略估計;測試結果表明該方法比較適合郊區和城市等戶(hù)外環(huán)境中對合作目標進(jìn)行快速探測搜救和遠程監視的需要。
2024, 32(3):340-345.
摘要:SCATS是一款基于最新AMTL標準的面向信號的國產(chǎn)自動(dòng)測試軟件開(kāi)發(fā)平臺。通過(guò)使用ATML標準實(shí)現了測試結果,測試儀器功能,試策略,信號特征,故障診斷以及被測對象等信息的共享、互換。通過(guò)在機載電子系統通用測試設備中的應用表明,使用SCATS進(jìn)行測試設備的軟件開(kāi)發(fā)具有很好的通用性和可移植性,特別是其中的TPS開(kāi)發(fā)采用無(wú)代碼編程技術(shù),大大降低了TPS開(kāi)發(fā)人員的技術(shù)門(mén)檻低、軟件界面友好、可讀性強。
2024, 32(3):346-352.
摘要:震動(dòng)傳感器的系統相位非一致性會(huì )對地震波到時(shí)時(shí)差提取產(chǎn)生很大的誤差,嚴重影響震源定位精度;針對這一問(wèn)題,提出了一種基于量子粒子群優(yōu)化算法(QPSO)的震動(dòng)傳感器片上相位補償器設計方法。首先對震動(dòng)傳感器進(jìn)行相位標定,獲得傳感器與參考傳感器的相位差;其次設計基于QPSO算法的相位補償濾波器對相位差進(jìn)行修正,使其無(wú)限趨近于0;最后,將相位補償濾波器封裝成FPGA軟核部署于FPGA上,完成對震動(dòng)傳感器的相位片上實(shí)時(shí)補償。為了驗證該方法的性能,將相位補償濾波器部署于自研的多通道震動(dòng)信號采集系統上,對8個(gè)相同型號震動(dòng)傳感器進(jìn)行相位一致性校準。試驗結果表明,在震動(dòng)傳感器頻響范圍內,該方法可以將2.5°內的傳感器相位差實(shí)時(shí)修正至0.0044°以下,實(shí)現了震動(dòng)傳感器陣列的相位一致性實(shí)時(shí)校準。該成果在地下淺層震源定位領(lǐng)域具有較強的應用價(jià)值。
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