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    1. 基于深度学习的医学图像分割方法研究进展
    李增辉,王伟
    电子科技    2024, 37 (1): 72-80.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.01.011
    摘要602)   HTML38)    PDF (2075KB)(117)   

    医学图像处理技术随着深度学习的兴起而飞速发展。基于深度学习的医学图像分割技术成为了分割领域的主流方法,弥补了传统分割方法分割精度不足的缺点,已被应用到一些病理图像的分割任务中。文中对近年来出现的基于深度学习的分割方法进行了介绍和对比,重点综述了U-Net及其改进模型在分割领域的贡献,归纳了常见的医学图像模态、分割算法的评价指标和常用分割数据集,并对医学图像分割技术的未来发展进行了展望。

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    2. 网络安全风险评估方法研究综述
    吴嘉诚, 余晓
    电子科技    2024, 37 (3): 10-17.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.002
    摘要502)   HTML19)    PDF (988KB)(91)   

    网络安全风险评估是构建网络空间安全体系的重要环节,可以有效保护个人和组织机构避免受到网络安全攻击。文中简要概述了网络安全风险评估理论,重点介绍了目前主流的网络安全风险评估方法,并根据不同的方法性质对现有方法进行分类和对比,分析了各方法的优缺点以及适用范围。在此基础上,文中归纳提取出对网络安全评估结果产生影响的因素并对网络安全评估领域未来的研究重点进行提议。分析结果表明,关联性和评估指标的不确定性以及评估过程的实时性这3个因素是影响风险评估效果的主要因素,并给未来的风险评估方法研究提供了参考依据。

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    3. 基于LDL算法的大规模矩阵求逆加速器设计及其FPGA实现
    余浩然,肖昊
    电子科技    2023, 36 (7): 1-7.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.07.001
    摘要443)   HTML497)    PDF (1252KB)(293)   

    矩阵求逆是工程计算中的基本问题,在大规模MIMO系统、阵列信号处理以及图像信号处理等应用中,大规模矩阵求逆的处理速度对系统性能至关重要,但传统矩阵求逆方法运算复杂度高、并行性低且消耗大量存储空间,不利于硬件加速。针对大规模矩阵求逆硬件加速问题,文中研究了基于LDL分解的矩阵求逆算法,并提出了一种基于该算法的大规模矩阵求逆加速架构。利用LDL分解后三角矩阵对角线元素全为1的特点,对矩阵进行分块迭代设计,减少了求逆运算的计算量,提高了计算速度。文中基于Xilinx Virtex7 FPGA设计实现了该加速器,实验结果表明,在128阶矩阵下,吞吐量达105.2 Inv·s-1,最高时钟频率达200 MHz。与现有矩阵求逆加速方案相比,该设计占用的硬件资源更少,且具有更高的性能。

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    4. 基于粒子群优化的TDOA声源定位方法
    张大桂,周志峰,张怡,王立端
    电子科技    2023, 36 (9): 21-28.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.09.004
    摘要239)   HTML13)    PDF (1009KB)(51)   

    针对平面麦克风阵列的声源三维坐标估计问题,文中在TDOA(Time Difference of Arrival)声源定位算法中引入粒子群优化算法进行位置估计。利用PHAT(Phase Transform)加权函数的广义互相关法计算得到时延差的真实值,结合麦克风的坐标位置,通过几何关系计算出假设声源到达麦克风之间的时延差的估计值。设计时延真实值和估计值差值的平方和为粒子适应度函数,利用粒子群优化算法搜索空间中符合适应度函数的声源点,实现声源位置估计。仿真结果表明,在计算速度与球形插值法相近的情况下,文中所提算法比球形插值法具有更好的鲁棒性和抗噪性。

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    5. 基于深度学习的文本分类研究综述
    汪家伟,余晓
    电子科技    2024, 37 (1): 81-86.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.01.012
    摘要234)   HTML20)    PDF (769KB)(58)   

    与传统的机器学习模型相比,深度学习模型试图模仿人的学习思路,通过计算机自动进行海量数据的特征提取工作。文本分类是自然语言处理中的一个重要应用,在文本信息处理过程中具有关键作用。过去几年,使用深度学习方法进行文本分类的研究激增并取得了较好效果。文中简要介绍了基于传统模型的文本分类方法和基于深度学习的文本分类方法,回顾了先进文本分类方法并重点关注了其中基于深度学习的模型,对近年来用于文本分类的深度学习模型的研究进展以及成果进行介绍和总结,并对深度学习在文本分类领域的发展趋势和研究的难点进行了总结和展望。

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    6. 基于YOLO的无约束场景中文车牌检测与识别
    陈子昂,刘娜,袁野,李清都,万里红
    电子科技    2023, 36 (10): 1-8.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.10.001
    摘要229)   HTML23)    PDF (2014KB)(117)   

    传统中文车牌识别方法对场景约束有要求,算法实时性差,且无法被部署在边缘设备上。针对上述问题,文中提出一种基于YOLO(You Only Look Once)的无约束场景中文车牌检测与识别方法。该方法分为车牌检测和车牌字符识别两个模块。在车牌检测部分,使用改进的YOLOv5模型,在预测目标候选区域的基础上多预测4组关键点用于车牌矫正,并使用在COCO数据集上训练的预训练模型进行训练,减少了由环境复杂引起的误检问题,具有高实时性。在车牌字符识别部分,改进了CRNN(Convolutional Recurrent Neural Network)模型,减少了算法的参数量和计算量,使其能成功部署于各类边缘设备。实验结果表明所提出的车牌识别方法能在复杂环境中高效检测并识别车牌。文中提出的车牌检测模型在车牌检测数据集上的map值相较Retina-face提升了3.0%,车牌字符识别模型在车牌识别数据集上精确度相比LPR-Net提升了4.2%。

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    7. 基于生成对抗网络的文本生成图像研究综述
    李乐阳,佟国香,赵迎志,罗琦
    电子科技    2023, 36 (10): 39-55.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.10.006
    摘要225)   HTML8)    PDF (5679KB)(47)   

    文本生成图像是指将语句形式的文本描述翻译成与文本具有相似语义的图像。在早期研究中,图像生成任务主要基于关键字或语句的检索来实现与文本匹配的视觉内容的对齐。随着生成对抗网络的出现,文本生成图像的方法在视觉真实感、多样性和语义相似性方面取得了重大进展。生成对抗网络通过生成器和鉴别器之间的对抗来生成合理且真实的图像,并在图像修复和超分辨率生成等领域显示出良好的能力。在回顾并总结文本生成图像领域最新研究成果的基础上,文中提出了一种新的分类方法,即注意力增强、多阶段增强、场景布局增强和普适性增强,并讨论了文本生成图像面临的挑战和未来的发展方向。

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    8. 基于FA-SVR-LSTM组合模型的短期电力负荷预测
    文彦飞,王万雄
    电子科技    2023, 36 (9): 1-7.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.09.001
    摘要219)   HTML53)    PDF (957KB)(55)   

    短期电力负荷预测作为维护电网系统运行和分析的基础,为电网系统的经济调度、安全分析提供了判断依据和信息,对维护电网系统的正常运行具有重要作用。文中采用萤火虫算法(Firefly Algorithm,FA)将SVR(Support Vector Regression)模型的惩罚因子c、核参数g和LSTM(Long Short-Term Memory)模型的神经元个数m、学习率lr进行优化,利用寻优的最佳参数建立FA-SVR-LSTM组合预测模型,并对样本数据进行预测。以佛罗里达州电力负荷历史数据为例,建立LSTM、SVR、FA-SVR和FA-LSTM4种参照模型,对该地15天360 h的电力负荷进行预测,并与FA-SVR-LSTM预测结果作比较。实验结果表明,FA-SVR-LSTM模型与LSTM模型和SVR模型相比,预测精度分别提高了33.184 9%、 30.326 5%,且MAPE(Mean Absolute Percent Error)和RMSE(Root Mean Square Error)两种误差指标评价值低于其它4种模型。相比于其他模型,FA-SVR-LSTM组合模型预测效果得到了显著提高。

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    9. W波段宽带宽角低副瓣类喇叭天线稀布阵
    周彪,张帅,张德训,林志成,王建
    电子科技    2023, 36 (9): 8-14.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.09.002
    摘要212)   HTML11)    PDF (1500KB)(40)   

    针对大损耗、制作工艺、T/R组件尺寸与通道数量以及位置等因素带来的W波段宽带宽角低副瓣相控阵天线设计难题,文中设计了一款在80~110 GHz频率范围内的宽带类喇叭天线单元,天线驻波比均小于1.8。在充分考虑T/R组件带来的布阵空间限制下,文中仅通过阵元位置优化设计了64元高增益低副瓣宽带宽角阵列天线,并为该阵列设计了小型低剖面空气波导馈电网络。仿真结果表明,64元稀布阵在±40°波束扫描范围内下增益高于22.6 dB,副瓣电平低于-6.2 dB,各阵元有源驻波比均小于2,证实该阵列天线具有宽带宽角、低副瓣、高增益、结构易于加工实现等优点,应用前景良好。

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    10. 基于深度学习的盲道和盲道障碍物识别算法
    马文杰, 张轩雄
    电子科技    2024, 37 (3): 75-83.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.010
    摘要200)   HTML10)    PDF (3884KB)(104)   

    盲道和盲道障碍物是影响盲人出行安全的重要因素,现有算法只对盲道分割和盲道障碍物检测单独处理,效率低且计算量大。针对上述问题,文中提出了一种基于深度学习的多任务识别算法。该算法通过骨干网络提取公共特征,将提取的特征经过SPP(Spatial Pyramid Pooling)和FPN(Feature Pyramid Networks)网络融合特征后,分别传入分割网络和检测网络完成盲道分割和盲道障碍物检测的任务。为了让盲道分割更平整,引入修正损失函数。为了提高障碍物检测召回率,将检测网络的NMS(Non Maximum Suppression)替换为Soft-NMS。实验结果表明,该算法分割部分MIoU(Mean Intersection over Union)、MPA(Mean Pixel Accuracy)分别达到了93.52%、95.29%,检测部分mAP(mean Average Precision)、mAP@0.5以及mAP@0.75分别达到了75.58%、91.58%和74.82%。相较于使用SegFormer网络进行盲道分割和RetinaNet网络进行盲道障碍物检测,该算法在精度提升的同时速度也提升73.72%,FPS(Frames Per Secon)达到了18.52。相比于其他对比算法,该算法在速度和精度上也有一定的提升。

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    11. 主动配电网态势感知技术研究综述与展望
    满延露,刘敏,王锴
    电子科技    2024, 37 (2): 6-13.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.02.002
    摘要189)   HTML11)    PDF (1036KB)(39)   

    随着分布式电源以及多元化负荷大规模接入,传统无源配电网逐步转化为有源配电网,配电网的故障种类愈发多样化,工作环境、工作状况与拓扑结构日趋复杂。主动配电网更需通过精进、高效的态势感知技术提高系统运行决策的及时性和准确性,准确预测系统潜在风险。文中阐述了主动配电网中态势感知技术的意义与概念,构建了其基本构架,并对态势觉察、态势理解与态势预测的研究进程、研究难点和未来研究方向进行了详细梳理与总结。

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    12. 基于通道差值模型的导向滤波去雾算法及其FPGA实现
    曹红芳,王晓蕾,杜高明,李桢旻,倪伟
    电子科技    2023, 36 (8): 1-6.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.08.001
    摘要187)   HTML1410)    PDF (2063KB)(183)   

    计算机视觉系统受到有雾天气的影响会导致捕获的图像质量较差。为了解决该问题,文中提出了一种基于通道差值模型的导向滤波去雾算法及其FPGA(Field Programmable Gate Array)设计。通过分离雾天图像的亮通道与暗通道得到通道差值模型,并将该模型作为导向滤波的引导图对雾天图像进行平滑处理,最后进行高升压滤波操作得到去雾图像,设计硬件架构并在FPGA上实现。实验结果表明,去雾后的图像场景照度均匀,纹理信息恢复程度较好且颜色保真度高,对于480×270大小的图像,电路综合频率为108.448 MHz,吞吐量为323.47 MB·s-1,完成整个去雾过程花费时间为0.001 2 s。实验结果证明文中所提算法及其硬件设计能够有效提高图像可见度和去雾速度。

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    13. 5G通信中Polar码的编译码研究和应用
    高洁
    电子科技    2024, 37 (1): 61-65.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.01.009
    摘要173)   HTML11)    PDF (580KB)(44)   

    为了优化第五代通信技术的实现复杂度和信息传输速度,基于信道极化现象的Polar码逐渐受到了关注与研究,并产生了诸多行业标准以及研究成果。近年来,Polar码编译码技术的发展与优化促进了第五代通信技术的普及,而新一代通信技术的快速应用也推动了底层编译码技术的进一步更新。文中通过回顾Polar码编译码技术的研究历史,总结了第五代通信中相关技术的研究现状与脉络,在此基础上深入分析和讨论了当前编译码理论的问题与需求,提出了未来通信技术中底层编译码理论的研究趋势。

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    14. 车载超短波电台电波传播预测模型研究
    李敏,张光硕,徐至江,谢红星,路宏敏
    电子科技    2023, 36 (7): 64-69.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.07.009
    摘要161)   HTML6)    PDF (1434KB)(29)   

    针对实战环境中车载超短波电台通信距离和质量受地面附着物和地形地貌影响的问题,文中基于射线追踪和机器学习,建立了车载超短波电台电波传播预测模型。采用装甲车辆与车载天线的一体化建模获得车载天线辐射方向图,融合电子地图,建立了基于射线追踪技术的电波传播仿真模型。利用随机森林机器学习算法和仿真模型的数据结果,建立了基于随机森林的电波传播预测模型,并与经典电波传播模型如Egli模型和Okumura-Hata模型进行对比。结果显示,基于随机森林的电波传播模型预测精度更高,均方根误差达到2.190 1 dB,决定系数达到0.960 1,可准确预测战术通信环境中的电波传播情况。

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    15. 基于轻量级分组密码算法的SoC安全存储器设计
    刘伟,曾祥义,肖昊
    电子科技    2023, 36 (9): 15-20.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.09.003
    摘要160)   HTML12)    PDF (976KB)(43)   

    针对嵌入式片上系统的RAM(Random Access Memory)、Flash存储器面临的安全风险,文中概述了针对传统SoC(System on Chip)芯片存储器的物理攻击,并提出一种支持加密算法的存储器控制器。使用轻量级分组密码算法LBlock-s,通过密码学安全分析证明了该算法具有较好的抵抗差分分析的能力。相对于传统分组密码算法AES(Advanced Encryption Standard),文中所提方法在保证安全性的前提下减少了硬件资源开销,适用于各种资源受限的安全SoC芯片。为提高数据的吞吐率,将算法的硬件结构进行展开,使标准的32轮加/解密耗时1个时钟周期。该方案在不耗费较多硬件资源和加密延时的前提下,保证了存储器的数据即使被攻击者获取也无法解析出敏感数据,有效避免了安全芯片遭受物理攻击。

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    16. 基于扩大周期的电力负荷预测模型
    张海芳,何清龙,张林
    电子科技    2024, 37 (2): 1-5.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.02.001
    摘要156)   HTML31)    PDF (756KB)(100)   

    针对现有电力负荷预测模型依赖近期数据导致预测结果偏离时间序列真实情况的问题,文中提出了基于扩大周期信息的电力负荷预测模型。将预处理完的电力负荷时间序列按照同一时刻不同天进行处理,在此基础上分别利用ARIMA(Autoregressive Integrated Moving Average Model)模型和LSTM(Long Short-Term Memory Network)模型进行建模分析,并采用3种评价指标评估模型的预测表现。预测结果表明,扩大周期信息构建的ARIMA模型的3种评价指标都比传统ARIMA模型低,对应的RMSE(Root Mean Square Error)、MAE(Mean Absolute Error)和MAPE(Mean Absolute Percentage Error)分别为32 434.114 8、5 828.390 9和0.025 2;扩大周期信息的LSTM模型也比原始LSTM模型低,对应的RMSE、MAE和MAPE分别为13 520.497 4、9 298.352 6和0.091 4。

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    17. IMMKF与Chan-Taylor算法的协同定位
    王欣悦,余慧敏,胡露宁
    电子科技    2023, 36 (12): 1-8.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.12.001
    摘要152)   HTML15)    PDF (1037KB)(62)   

    TDOA(Time Difference of Arrival)测距方式是UWB(Ultra Wide Band)室内定位的常用方法,针对其不可避免的随机误差以及目标改变运动状态定位不准确的问题,文中提出了一种Chan-Taylor-IMMKF(Interacting Multiple Model Kalman Filter)定位算法。该算法由Chan-Taylor加权算法与加入自适应算法IMM卡尔曼滤波算法组成,通过Chan-Taylor加权算法初次取得目标估计坐标,将该坐标值作为自适应算法IMM的卡尔曼滤波器的测量值,对目标坐标进行多次滤波处理,最终加权得到目标的最终估计坐标。实验将该算法与未滤波的Chan-Taylor加权算法、使用传统的卡尔曼滤波算法进行对比,结果显示该算法有效减小了系统的随机误差,并克服了传统卡尔曼滤波器在目标忽然改变运动状态时不能及时跟踪从而产生较大误差的问题,将误差标准差均值控制在15 cm之内。

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    18. 氮化镓固态功率放大器发展概述
    谢红星,路宏敏,刘亮,任永达,李敏,张嘉海
    电子科技    2023, 36 (8): 65-71.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.08.010
    摘要147)   HTML7)    PDF (2327KB)(41)   

    应用半导体技术的固态功率放大器具有体积小和稳定性高等优点,在很多微波应用中取代了传统的真空器件行波管。在所有类型半导体材料中,第三代半导体材料GaN(Gallium Nitride)因为具有宽禁带、高电子迁移率和高击穿电压等优势,被广泛应用于功率放大器。基于功率放大器的发展,文中阐述了固态功率放大器的发展历史,总结了GaN技术与其他半导体技术性能的比较,并着重介绍了应用GaN HEMT(GaN High Electron Mobility Transistor)技术的功率放大器。讨论了GaN HEMT功率放大器的各种类型,包括A类、B类、C类、D类和E类等,介绍了应用于GaN功率放大器的效率和线性度提高技术,包括Doherty功率放大器和包络跟踪技术,以及数字预失真技术等,并就相关技术做了总结和对比。

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    19. 基于红黑隔离架构的网络安全设备设计
    龚智,刘超,付强
    电子科技    2024, 37 (2): 76-86.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.02.011
    摘要143)   HTML9)    PDF (3711KB)(59)   

    基于IP(Internet Protocol)技术的天地一体化网络数据传输易受非法攻击,基于IPSec(Internet Protocol Security)的传统网络安全设备采用单主机同时连接内网和外网处理单元进行设计,存在非授权用户通过外网直接访问受保护内网的风险。文中提出了一种基于红黑隔离架构的网络安全设备新方案。方案采用红黑分区的设计理念和基于Linux下IPSec框架的VPN(Virtual Private Network)技术,通过在红区实现传输数据、基于“五元组”的安全保密规则合法性验证以及IPSec ESP(Encapsulating Security Payload)协议封装与解封装变换,在黑区实现ESP封装加密数据的公网收发,在安全服务模块实现根据外部指令完成加密算法动态切换和ESP封装数据的加解密处理,并将安全服务模块作为红区和黑区之间数据交换的通道,达到内网和外网相互隔离且有效保障内网安全的目的。实验结果表明,基于红黑隔离架构的网络安全设备抗攻击能力强,加密算法可更换,在百兆带宽条件下1 024 Byte包长加密速率大于50 Mbit·s-1

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    20. 基于双重移相的双向有源全桥DC-DC变换器优化控制策略
    李玉东,罗新全,李佩峰,黄鑫
    电子科技    2023, 36 (12): 87-94.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.12.012
    摘要143)   HTML5)    PDF (3967KB)(49)   

    针对双向有源全桥变换器存在回流功率过大、开关器件硬开通损耗以及动态响应速度较差等问题,文中基于双重移相控制提出一种虚拟直接功率的回流功率优化方法。通过对双重移相控制下的工作原理及工作特性进行分析,推导出零电压开关软开关边界,并以软开关为约束条件,利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件优化算法得到全功率范围内的回流功率优化方案。该方案与所提虚拟直接功率法相结合并同时作用,当运行状态发生变化后,系统不仅可以有效减小变换器的回流功率,而且也能够增强变换器的动态响应速度。最后搭建MATLAB/Simulink仿真模型以及小功率变换器实验样机,通过不同控制策略下的对比实验,验证了该策略的正确性以及优越性。

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    21. 多自由度并联机器人控制技术研究进展
    罗小青
    电子科技    2023, 36 (11): 89-94.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.11.013
    摘要141)   HTML7)    PDF (665KB)(48)   

    为提高多自由度并联机器人的控制精确度和稳定性,基于动力学与冗余驱动分支等技术的控制优化方法逐渐受到学术界的广泛关注及研究。近年来,随着动力学和驱动分支模型的数学表述逐渐清晰并细化,具有多自由度的并联机器人控制精确度与稳定性也得到了进一步提高。文中通过回顾并联机器人控制技术的研究历程,梳理了现阶段相关技术的研究思路及现状,且在此基础上深入挖掘该技术中存在的问题,提出了并联机器人控制技术的未来研究趋势及发展方向。

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    22. 基于多尺度语义信息增强的农田地块提取网络
    曾薪鑫,张洪艳
    电子科技    2023, 36 (7): 70-74.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.07.010
    摘要138)   HTML7)    PDF (2273KB)(63)   

    针对因农田类间异质性高、相邻地块之间间隔小而出现的相邻地块黏连、地块提取不完整等问题,文中提出了一种基于多尺度语义信息增强的农田地块提取网络。采用并行的多尺度特征提取模块,通过保持特征图的高分辨率保留高精度的边缘信息,降低由下采样带来的细节损耗,缓解地块之间的黏连。使用基于注意力机制的全局语义信息增强模块,通过获取全局语义信息增强网络的类别判断能力减少地块提取不完整的现象。实验结果表明,在IoU、OA、F1-score评价指标上,文中方法比现有研究中具有代表性的4种算法提高了1%~13%。

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    23. 多核处理器中混合关键级任务可调度及半分区划分算法
    朱嘉炜, 冒航, 张凤登
    电子科技    2024, 37 (3): 1-9.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.001
    摘要138)   HTML26)    PDF (1186KB)(129)   

    当前,多数多处理机中混合关键级任务可调度性分析以及半分区调度算法均针对单核利用率展开研究。但由于多核系统任务调度复杂性较高,现有研究结果存在各处理器负载不均衡以及任务可调度性不理想等问题。针对该问题,文中将动态需求边界函数(Dynamic Demand Boundary Function,DDBF)的应用范围扩展至多核处理器系统。根据半分区划分调度算法对DDBF改进,并加入了结转作业和前接作业分析提出了SDDBF(Super Dynamic Demand Boundary Function),可更精确地计算与利用资源。文中基于SDDBF提出了SDA(Stepper Dispatch Algorithm)可调度性分析法与半分区划分算法MCWF(Mixed-Criticality Worist First)。仿真结果表明,相较于AMC(Adaptive Mixed Criticality)、AMC-max以及XU算法,SDA可调度性分析判定提升了5%~10%,相较于WF_MY(Worst First_My)、WF_NEW(Worst First_New)算法,MCWF可使系统在任意关键等级下的CPU(Central Processing Unit)负载具有更良好的均衡性能。

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    24. 新型电力系统电磁暂态加速仿真技术
    聂春芳, 郝正航, 陈卓, 何朴想
    电子科技    2024, 37 (3): 18-25.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.003
    摘要137)   HTML6)    PDF (1938KB)(53)   

    为解决新型电力系统电磁暂态仿真时由于系统拓扑结构复杂、电力电子开关器件较多以及仿真机单核计算能力不足导致的仿真效率低下、仿真难度大等问题,文中采用理想变压器模型分割算法将大规模新型电力系统模型分割成若干子系统,实现了大系统的解耦和降阶,有效减少了仿真时整个系统作为一个状态空间系统矩阵的运算量。为进一步减轻单个处理器的计算负担,利用CPU(Central Processing Unit)多核并行技术设计一款在裸机环境下高效并行运算的加速仿真平台UREP300。将分割后的模型载入UREP300进行加速仿真实验,同时与基于MATLAB/Simulink的原模型离线仿真进行对比。实验结果表明,融合理想变压器模型分割与多核并行运行的加速仿真技术能够在保障仿真精度的同时将仿真速度提升至原来的586倍,可显著提高仿真效率,适用于大规模新型电力系统的仿真工作。

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    25. 基于迁移BN-CNN框架的小样本工业过程故障诊断
    欧敬逸,田颖,向鑫,宋启哲
    电子科技    2023, 36 (7): 49-55.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.07.007
    摘要136)   HTML7)    PDF (912KB)(38)   

    针对工业故障诊断过程中训练样本不足导致的诊断性能低下问题,文中以迁移学习和深度学习方法为基础,提出一种迁移BN-CNN(Batch Normalization-Convolutional Neural Network)框架。为了减少网络对初始化方法的依赖,在卷积神经网络中引入批归一化层,对网络的隐藏层进行归一化处理。针对目标域标签数据不充足问题,通过基于样本的迁移学习方法扩充目标域的标记数据量,引入基于模型的迁移学习方法,通过充足的源域数据预训练BN-CNN网络,并利用数据量扩充后的目标域微调该网络部分参数,降低了少量样本训练深度神经网络的难度,得到了更适合目标域的故障诊断模型。采用TE工业数据集对该方法进行对比验证,实验结果表明,文中所提方法对于小样本工业过程故障具有较好的诊断性能,其平均精度值为0.804。

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    26. 基于Transformer的多编码器端到端语音识别
    庞江飞, 孙占全
    电子科技    2024, 37 (4): 1-7.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.04.001
    摘要134)   HTML12)    PDF (949KB)(70)   

    当前广泛使用的Transformer模型具有良好的全局依赖关系捕捉能力,但其在浅层时容易忽略局部特征信息。针对该问题,文中提出了一种使用多个编码器来改善语音特征信息提取能力的方法。通过附加一个额外的卷积编码器分支来强化对局部特征信息的捕捉,弥补浅层Transformer对局部特征信息的忽视,有效实现音频特征序列全局和局部依赖关系的融合,即提出了基于Transformer的多编码器模型。在开源中文普通话数据集Aishell-1上的实验表明,在没有外部语言模型的情况下,相比于Transformer模型,基于Transformer的多编码器模型的字符错误率降低了4.00%。在内部非公开的上海话方言数据集上,文中所提模型的性能提升更加明显,其字符错误率从19.92%降低至10.31%,降低了48.24%。

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    27. 一种嵌入式设备固件安全更新方案
    曾祥义,刘伟,肖昊
    电子科技    2023, 36 (8): 14-18.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.08.003
    摘要128)   HTML12)    PDF (1427KB)(33)   

    针对嵌入式设备固件更新的安全问题,文中提出了一种基于哈希、对称、非对称加密算法的多重校验固件安全更新方案。通过主密钥对、临时密钥对、共享密钥以及哈希链等设计,从身份认证、数据加密、完整性校验等多个方面对固件更新进行安全防护,可以有效预防非法用户、固件篡改、固件数据泄露、重放攻击、固件回滚等攻击。文中对此安全更新方案进行了具体实现,实验结果显示该方案相较于无任何安全防护的ISP(In System Programming)和IAP(In Application Pragramming)技术,在时间成本方面分别增加约7%和11%的情况下实现了对固件更新的全流程安全防护,为嵌入式设备的固件更新提供了一种安全、可靠的更新方法。

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    28. 一种具有结构先验的贝叶斯网络结构学习算法
    仝兆景,李金香,乔征瑞
    电子科技    2023, 36 (11): 1-7.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.11.001
    摘要120)   HTML9)    PDF (947KB)(37)   

    贝叶斯网络(Bayesian Network,BN)的计算复杂度随着节点数量的增加而增加,其最优结构仍是一个NP(Non-deterministic Polynomial Time)-hard问题。为优化贝叶斯网络结构,提高复杂BN结构的计算能力,通过约束和分数的混合学习方式进行BN结构优化。基于约束的学习采用PC(Peter-Clark)算法生成初始网络结构,以提高网络的初始评分。基于分数的学习采用麻雀搜索算法寻找BN的最优结构,以增强其在BN中的评分搜索能力。将麻雀搜索算法同PC算法应用于BN优化其结构,并采用标准BN进行实验,证明了所提算法在BN结构学习中的可行性与有效性。不同复杂度的网络实验表明,相比其他算法,文中所提方法获得了更好的贝叶斯信息准则评分,且在ASIA网络上的2 000个样本的测试中,与标准分数误差仅为0.2。

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    29. 基于多目标粒子群的电动汽车优化充电策略
    李婷婷, 娄柯, 王园, 徐华超
    电子科技    2024, 37 (3): 51-56.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.03.007
    摘要116)   HTML4)    PDF (1090KB)(63)   

    居民区家用电动汽车充电具有较强的集中性,大规模电动汽车充电负荷会对配电网系统造成负荷峰谷差过大等问题。文中提出一种基于多目标粒子群(Multi-Objctive Particle Swarm Optimization,MPSO)算法的用户充电选择控制策略,通过分析预测电动汽车充电负荷建立以系统总负荷方差和调度成本最小为目标函数的多目标优化模型,同时考虑了电动汽车电池及系统功率等约束条件,采用多目标粒子群优化算法求解电动汽车最优起始充电时刻。仿真结果表明,相比居民区内电动汽车无序充电,文中所提电动汽车充电策略能有效降低负荷峰值和调度成本。

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    30. 基于FPGA的千兆以太网端口通信设计
    兰唯,韩延喆,扈啸
    电子科技    2024, 37 (1): 48-54.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.01.007
    摘要116)   HTML6)    PDF (1331KB)(38)   

    针对嵌入式领域中以太网传输速率以及实时性问题,文中提出了一种基于FPGA(Field Programmable Gate Array)的千兆以太网端口通信的设计方案。设计了千兆以太网交换机的转发功能,基于标签转发实现了端对端数据通信。CPU(Central Processing Unit)发出带有标签的数据报文,通过千兆网口输出数据报文,经过RGMII(Reduced Gigabit Media Independent Interface)接口将带标签的数据报文发送给FPGA,FPGA通过内部逻辑判断标签中的输出端口号域并去除标签,从相应千兆网口向连接设备输出数据报文。外设通过千兆网端口输入数据报文,通过SGMII(Serial Gigabit Media Independent Interface)协议将数据报文发送给FPGA,FPGA通过内部逻辑添加标签并轮询输出给CPU,从而实现多个千兆网口连接设备互通。实验结果验证了FPGA逻辑的可行性和有效性,传输速率达到1 Gbit·s-1,报文转发延时小于100 μs,报文丢包率为0%,数据传输稳定性较高,满足现有项目的实际需求。

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    31. 基于卷积与自注意力聚合的小目标检测
    王小铸,于莲芝
    电子科技    2024, 37 (2): 14-22.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.02.003
    摘要114)   HTML19)    PDF (2213KB)(74)   

    在多数目标检测公开数据集中,小目标检测是一个研究热点。针对检测器在多尺寸检测场景下对小目标检测精度不足的问题,文中提出基于YOLOv5s(You Only Look Once version 5s)的小目标检测改进模型。模型在检测器的特征提取网络中加入卷积自注意力聚合残差块来提升特征提取能力,同时从浅层网络中引入新的特征图增强小目标的特征信息,改进特征融合网络结构,以便充分利用新引入的浅层特征。引入SIOU Loss替换原GIOU Loss矩形框损失函数,提升检测精度和训练速度。实验结果表明,在PASCAL VOC的2007和2012数据集上,改进模型检测精度比YOLOv5s提高0.012,小目标检测精度比YOLOv5s提高0.023;在MS COCO数据集上改进模型比YOLOv5s的检测精度提高0.001,小目标检测精度比YOLOv5s提高0.009。

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    32. 基于遗传算法的平面麦克风阵列构型优化方法
    张大桂,周志峰,张怡
    电子科技    2023, 36 (7): 24-31.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.07.004
    摘要111)   HTML11)    PDF (1993KB)(37)   

    在有限平面范围内使用较少的麦克风数量设计阵列构型,使得阵列具有更好的性能是声源定位系统中需解决的首要问题。文中提出了一种基于遗传算法的阵列优化方法,该方法以阵列波束方向图的主瓣宽度和旁瓣级为基础,兼顾麦克风的数量设计了遗传算法的适应度目标函数,通过改进遗传算法,使其在麦克风阵列优化的应用中得到实现。仿真结果表明,与传统的十字形和矩形平面均匀阵列相比,优化后的阵列构型在保证阵列性能的同时,可以减少麦克风的使用数量。相比于粒子群优化算法,改进遗传算法优化后的阵列具有更优异的性能。

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    33. 基于红通道先验的水下障碍物双目定位方法
    王宇海,张美燕,蔡文郁,谢起楠
    电子科技    2023, 36 (8): 19-28.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.08.004
    摘要109)   HTML8)    PDF (4755KB)(25)   

    基于双目视觉的自主水下航行器在水下巡航过程中,由于水体对光线的衰减效应和悬浮颗粒对光线的散射作用,双目摄像机获取的图像存在对比度低、颜色失真等问题,导致水下障碍物定位的精度较低。针对以上问题,文中采用红通道先验复原算法提高水下成像质量,根据双目相机标定参数获取障碍物的双目视差图,并提出了一种基于深度视差图融合的水下障碍物定位方法。该方法通过融合深度视差图与水下复原轮廓图,对融合图像进行凸多边形检测,获取障碍物的轮廓,基于轮廓信息进行障碍物的有效深度信息提取,实现障碍物的空间定位。水下双目定位实验结果表明,文中所提方法可以使双目立体匹配的效果更理想,能够有效提高水下障碍物定位的精度。

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    34. 基于改进蜜獾优化算法的PID参数整定
    胡涛,蒋全
    电子科技    2023, 36 (12): 46-54.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.12.007
    摘要109)   HTML9)    PDF (1487KB)(38)   

    作为一种模拟蜜獾捕食行为的群智能算法,蜜獾算法易陷入局部最优解且所需迭代多次。针对蜜獾算法存在的不足,文中提出一种结合引力搜索算法与正态云技术的蜜獾算法,即CHBA(Cloud Honey Bodger Algorithm)。将蜜獾算法原有控制蜜獾个体搜索范围的密度因子替换为引力搜索算法中的加速度,提高蜜獾个体搜索范围的合理性,加速搜索迭代速度。以每代最佳蜜獾位置为期望用正态云算法生成新一批蜜獾,从而提高种群多样性,避免陷入局部最优。同时自适应调整新蜜獾的生成范围,避免局部最优。文中选用了23个基准测试函数对所提算法进行了检验,从单峰、多峰及固定维多峰函数的寻优结果分析,并对一阶时滞系统、非最小相位系统和一阶最小延迟系统的阶跃响应PID(Proportion Integration Differentiation)参数进行了优化对比,结果表明CHBA算法在搜索效率和迭代精度上具有更好的性能。

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    35. 基于队形变化的多无人机航迹规划算法
    王杨斌,章伟,胡陟
    电子科技    2023, 36 (7): 39-48.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.07.006
    摘要105)   HTML2)    PDF (4822KB)(23)   

    针对多无人机在复杂环境下的航迹规划问题,文中提出基于队形变化的多无人机航迹规划算法。利用领航-跟随的无人机拓扑结构,设计了一种以时间与航程作为衡量指标的代价函数,求解出最优的编队集结点。采用改进的Informed-RRT*算法求解出领航者的渐近最优航迹,结合队形变化策略实现了跟随者的航迹规划与避障。在定义队形变化量、路径长度比、航向稳定性性能指标的基础上,文中进行了仿真实验并对生成航迹进行评价与对比。仿真结果表明,无人机编队实现了在复杂环境下航迹规划与避障,同时为跟随者规划出最优航迹,与领航者最优航迹长度相差不到1%,验证了该算法的实用性与有效性。

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    36. 仿生四足机器人单腿轨迹规划研究
    陈佳,伞红军,陈久朋,徐洋洋
    电子科技    2023, 36 (8): 72-80.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.08.011
    摘要103)   HTML11)    PDF (4105KB)(46)   

    四足机器人因采用离散落足的方式且可适应复杂地形环境而成为国际社会广泛研究的热点。针对四足机器人足端轨迹仿生特性不足、行走效果与哺乳动物不符等问题,文中参考生物运动规律,通过SolidWorks建立三关节腿部机构,获得腿部运动学模型,进而分析腿部轨迹运动。结合仿生特性并基于复合摆线和五次多项式,文中规划了一种复合摆线五次多项式足端轨迹,既满足仿生运动规律,也符合轨迹规划要求。文中采用MATLAB和ADAMS联合仿真实现单腿运动学模拟,采用实物样机和控制系统配合实现单腿实物运动。实验结果表明,四足机器人单腿运动可以实现规划轨迹曲线运动,在第2 s时加速度为0,与仿真轨迹效果基本吻合,这在一定程度上验证了文中所提算法的有效性。

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    37. 一种用于变压器故障诊断的卷积神经网络优化方法
    汪徐阳,易映萍,李田丰
    电子科技    2023, 36 (12): 79-86.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.12.011
    摘要103)   HTML6)    PDF (1971KB)(35)   

    传统故障诊断方法存在编码不完整和编码边界过于绝对等缺点,难以满足电网运维工作的实际需求。利用电力变压器故障时产生的气体对变压器进行故障诊断是目前智能电网状态检测的热门研究领域。但变压器出现各类故障的频率具有较大差别,可能造成故障样本信息不完整、数据量不足,使用传统卷积神经网络模型会出现训练过程收敛速度慢、训练精度低等问题。文中提出一种在保留原始数据特征不变的情况下进行数据增强的方法,将扩充后的一维数据转化为二维图片输入到二维卷积神经网络诊断模型中,并对卷积神经网络模型中的Adam优化算法进行改进。诊断结果表明,所提方法使得网络训练的精度达到了96.20%,相较于传统的一维卷积神经网络故障诊断方法(92.12%)具有更高的收敛速度和泛化能力。

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    38. 基于改进T5 PEGASUS模型的新闻文本摘要生成
    张琪,范永胜
    电子科技    2023, 36 (12): 72-78.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.12.010
    摘要102)   HTML4)    PDF (906KB)(37)   

    新闻文本摘要生成任务旨在解决用户在阅读新闻时无法快速把握内容重点而造成的时间损耗和阅读疲劳等问题。目前面向中文的文本摘要模型效果较佳的是T5 PEGASUS模型,但针对该模型的研究较少。文中针对T5 PEGASUS模型的中文分词方面进行改进,使用更适用于新闻领域的Pkuseg分词方法进行处理,并在NLPCC2017、LCSTS、SogouCS这3种新闻长度不同的公开数据集上验证其有效性。研究发现Pkuseg分词方法更适合T5 PEGASUS模型,模型生成摘要的ROUGE(Recall-Oriented Understudy for Gisting Evaluation)值与新闻文本长度成正相关,训练集损失值和损失值下降速度与新闻文本长度成负相关,在面对少量训练集时能得到较高的ROUGE分数,因此该模型具有较强的小样本学习能力。

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    39. MHz高压脉冲电源的研究
    丁凯,饶俊峰
    电子科技    2024, 37 (2): 69-75.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.02.010
    摘要102)   HTML6)    PDF (1597KB)(38)   

    针对均匀放电、生物医疗等高频纳秒脉冲的应用需求,文中设计了一款基于射频MOSFET(Metal Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)的高重频高压脉冲电源。脉冲电源的控制信号由FPGA(Field Programmable Gate Array)提供,并通过光纤进行传输,经驱动芯片放大后同步触发每一级放电管。驱动芯片采用电源模块隔离供电的方式来提供不同的地电位。放电管采用RCD(Residual Current Device)吸收电路来改善开关时刻的瞬时工况。分析和研究了最后一级隔离电感对放电管电压波形、负载电压波形的影响,并对Marx电路做出了改进。实验结果表明,在1 kΩ纯阻性负载上,该电源可在1 MHz重复频率下输出上升沿为40 ns、半高宽为100 ns以及电压幅值为1.1 kV的纳秒脉冲。实验验证表明该电源能够在高频高压状态下稳定工作,满足设计要求。

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    40. 基于深度迁移学习与多尺度特征融合的场景识别方法
    王桥,胡春燕,李菲菲
    电子科技    2023, 36 (11): 19-27.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.11.004
    摘要101)   HTML4)    PDF (2190KB)(48)   

    卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)在场景识别领域取得了较好的研究成果,但该方法并未充分考虑到场景的特殊性。同类场景图像由于采样时的尺度、 视角以及背景的不同而具有类内差异性,存在于异类场景间的共有物体又使异类场景图像间具有一定的相似性。考虑到不同尺度大小的场景图像也会影响其中物体的大小,文中提出一种基于深度迁移学习与多尺度特征融合的场景识别方法。首先,使用迁移学习将在Places数据集上预训练出的网络参数迁移到CNN模型中,然后微调并再次训练网络,降低训练成本。随后,将从类激活图中获取的多尺度图像块送入CNN进行特征提取,并融合得到特征向量,使最终得到的场景图像特征更丰富。在SUN397数据集上的实验结果表明,与其它基于CNN算法相比,文中提出的算法提高了场景识别的准确度。

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    41. 一种基于改进遗传算法的动静态负载均衡算法
    胡逸飞,包梓群,包晓安
    电子科技    2023, 36 (9): 79-85.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.09.012
    摘要101)   HTML7)    PDF (927KB)(43)   

    针对目前负载均衡算法在低负载情况下影响系统效率及在高负载情况下分配效率不佳等问题,基于Nginx服务器,文中提出了一种在改进遗传算法基础上动静态结合的负载均衡算法。该算法选择使用CPU性能、内存性能、磁盘I/O和网络带宽等服务器性能参数作为服务器节点性能评价指标及低负载下的静态加权轮询算法权值,并基于该指标根据节点性能使用率所占集群平均负载使用率的变化,设计了在高负载情况下的动态负载均衡算法。通过引入操作转换阈值及动态三角函数操作概率的改进遗传算法,实现了静态算法优势区转变为动态算法优势区的阈值计算。通过设计对比实验,证明了文中算法在实验环境下相比于加权轮询算法、概率择优算法和dnfs_conn算法更具有较好的负载均衡效果,相比于dnfs_conn算法在平均响应时间和实际并发连接数等数值上具有15%左右的提升。

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    42. 基于多尺度特征融合的钢材表面缺陷分类方法
    田志新,徐震,茅健,林彬彬,廖薇
    电子科技    2024, 37 (2): 87-95.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.02.012
    摘要100)   HTML7)    PDF (2470KB)(53)   

    针对钢材表面缺陷分类检测率低的问题,文中采用一种基于纹理多尺度特征融合的表面缺陷分类方法。利用Gabor滤波器与灰度共生矩阵建立纹理图像的多尺度特征向量,同时利用卷积运算对纹理图像进行特征提取,并引入混合膨胀卷积模块以增加感受野,将两种特征向量进行融合得到加强后的融合纹理特征向量。融合后的特征以序列方式输入长短时记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)构建分类模型,利用混淆矩阵将分类结果进行指标评判。结果表明该方法在NEU(Northeastern University)数据集上的分类准确率达到97.5%。文中搭建LSTM网络、BP(Back Propagation)神经网络、SVM(Support Vector Machine)、KNN(K-Nearest Neighbor)以及CART(Classification And Regression Tree)等分类方法进行了对比实验。结果显示,在多尺度下LSTM分类方法表现最好,F1指标最高。结合BP网络、LSTM网络、SVM、KNN、CART、CNN以及AlexNet等方法进行了消融实验,验证了该方法的普适性。该方法充分挖掘了纹理图像的多尺度特征信息,对钢材表面缺陷分类方法的研究具有积极意义。

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    43. 利用深度可变形轮廓模型进行结构体裂纹视觉检测
    赖彬,王森
    电子科技    2023, 36 (9): 35-40.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.09.006
    摘要99)   HTML4)    PDF (3171KB)(47)   

    目前针对裂纹检测的深度学习实例分割方法主要通过目标检测生成一个边界框进行逐个像素掩码分割,不仅影响结构体裂纹轮廓的检测效果,且伴随着复杂的后处理代价。针对这一问题,文中提出利用深度可变形轮廓算法模型Deep Snake对结构体裂纹进行识别检测。通过对结构体裂纹数据集进行数据增强以提高模型鲁棒性,同时运用迁移学习将大型图片数据集COCO上的预训练网络参数迁移学习到结构体裂纹分割模型中作为初始化。在自制的裂纹图像数据集上进行实验,结果表明训练后的模型能够正确识别的裂纹对象并同时完成多个裂纹目标的分割,在检测平均时间为0.12 s 的前提下AP50达到75.4%,与其他深度学习模型及边缘检测算法进行的比较结果也体现出Deep Snake算法的优越性。

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    44. 基于自适应 t分布与随机游走的麻雀搜索算法
    聂方鑫,王宇嘉
    电子科技    2023, 36 (7): 75-80.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.07.011
    摘要99)   HTML3)    PDF (699KB)(31)   

    针对麻雀搜索算法在解决复杂问题时存在的收敛精度降低以及陷入局部最优等问题,文中提出了一种基于自适应t分布与随机游走的麻雀搜索算法。该算法在初始化过程中使用反向学习来生成反向解,从中选择优秀的个体组成初始化种群。在原始麻雀搜索算法上采用自适应t分布策略和高斯随机游走策略可以提高麻雀个体的寻优能力,同时防止算法早熟。仿真结果表明,相较于对比算法,文中所提算法的收敛精度和收敛速度都有所提升。

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    45. 基于反卷积神经网络的超声导波层合板脱粘缺陷超分辨成像
    岳圣尧,许伯强,徐桂东,徐晨光,张赛
    电子科技    2023, 36 (8): 7-13.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.08.002
    摘要98)   HTML10)    PDF (1987KB)(35)   

    针对传统超声导波成像检测方法难以精确表征结构损伤细节特征的问题,文中提出了基于深度学习的反卷积神经网络模型,对层合板中亚波长脱粘缺陷的超分辨成像问题进行研究,以获得损伤的细节特征。通过有限元仿真与全聚焦成像算法获取初始成像结果,再使用数据增强方法扩充数据库,最后对标注好的12 550张损伤图像进行训练和测试。研究结果表明,与原始全聚焦成像算法相比,反卷积神经网络模型下损伤的成像位置准确度提高了5%,成像精度高于91%,定位误差低于1.8 mm,说明文中所提方法能够明显提高网络成像结果分辨率并较好地显现亚波长损伤的细节特征。上述结果表明文中所提方法具有较高的检测效率,且无需人工经验,在工程实践中具有良好的应用价值。

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    46. 一种应用于5G移动通信的小型宽带三极化天线
    韩国栋,付明,陈曦
    电子科技    2023, 36 (12): 32-38.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.12.005
    摘要98)   HTML4)    PDF (5250KB)(33)   

    文中提出了一种应用于5G移动通信的小型宽带三极化天线。该天线采用一对镂空的环形正交半波偶极子作为水平双极化,同时构造一个等效于单极子的平面矩形框作为垂直极化,并分别利用微带集成巴伦和一分四等功分微带线进行馈电。馈电方式的合理选择以及尖锥平面矩形框的巧妙设计实现了天线的宽频带特性,一体化集成式的结构布局实现了天线的小型化。天线结构紧凑,整体尺寸仅为0.27 λmin×0.27 λmin×0.17 λmin,其中λmin为最低频率的自由空间波长。为了验证设计,对其进行了加工测试,测试结果与仿真较好地吻合。测量结果显示,天线阻抗带宽为3.00~4.48 GHz(VSWR<2),相对带宽达39.6%,3个端口之间的隔离度大于27 dB。此外,在整个频带内,天线的水平极化增益大于6 dB,垂直极化增益大于3 dB,具有稳定的方向图特性以及良好的定向性,说明该天线在5G小间距阵列与狭小空间中具有较大的实用价值。

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    47. 水电站智能巡检机器人技术的应用
    沈浩,赵毅锋,李晓
    电子科技    2023, 36 (12): 99-102.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.12.014
    摘要98)   HTML6)    PDF (1052KB)(57)   

    针对传统基于人工抽水蓄能站裂缝与渗水检测成本过高、检测精度难以保证等问题,文中设计了一套基于机器视觉的巡检机器人系统。构建综合交叉熵与Dice代价函数的卷积神经网络,建立基于总像素准确率、交并比与F1-score的评价函数,确保准确检测常见裂缝。为了验证机器人巡检系统的有效性,文中检验了卷积神经网络,并与常见的计算机视觉方法与人工检测方法进行性能对比。对比结果证明,文中构建的神经网络在检测准确性与检测效率方面均有明显进步。

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    48. 基于算术优化算法的低压配电网故障区段定位方法
    王欣阳,王瑞阳,魏云冰
    电子科技    2023, 36 (12): 25-31.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.12.004
    摘要97)   HTML4)    PDF (1215KB)(30)   

    为了提高低压配电网故障区段定位的准确性和快速性,保证居民用电安全,文中提出一种基于算术优化算法实现故障区段定位的方法。算术优化算法具有结构简单、收敛速度快以及精确度高等优点。选取IEEE33节点的配电网模型,使用MATLAB对此模型节点支路、节点开关状态和适应度函数进行编程仿真。对单点故障和多点故障以及存在信号畸变的单多点故障进行仿真计算,并对仿真结果进行分析。结果表明,利用算术优化算法的局部搜索和全局搜索分开进行的特点对故障区段定位问题进行局部充分搜索,可实现准确定位,准确度达到97%,优于二进制粒子群算法、遗传算法和改进鲸鱼优化算法。

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    49. 基于FPGA的2底指数函数算法优化与实现
    程甜甜,宋宇鲲
    电子科技    2023, 36 (9): 66-72.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.09.010
    摘要96)   HTML11)    PDF (1789KB)(49)   

    针对指数函数的常见硬件实现方法中存在的计算范围小、误差较大等问题,文中提出一种改进的多项式和查找表相结合的2底指数函数y=2x的浮点硬件实现方法。优化算法采用区间划分的预处理方法将输入x压缩至(-1/512,1/512)后进行指数函数的泰勒级数展开,确保双精度浮点数格式下泰勒级数展开至x4项时精度达到10-16,并通过优化中间数据存储策略,减少存储资源消耗。使用Verilog HDL在Xilinx公司的XC7K325T FPGA(Field Programmable Gate Array)上完成优化算法的硬件设计实现与性能测试。结果表明,在双精度浮点数所能表示的值域范围内,文中所设计的电路能够以较少的存储开销支持全定义域指数函数计算,计算精度不低于10-16

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    50. 基于多尺度梯度的轻量级生成对抗网络
    孙红,赵迎志
    电子科技    2023, 36 (7): 32-38.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.07.005
    摘要96)   HTML3)    PDF (1562KB)(46)   

    随着生成对抗网络研究的推进,网络模型的计算量急剧增加,其自身的训练不稳定问题依然存在,生成图像的质量也有待提升。为解决以上问题,文中提出一种轻量级生成对抗网络模型,引入多尺度梯度结构解决训练不稳定的问题。通过融合自注意力机制和动态卷积的思想,利用循环模块和图像增强模块,在保持较少参数的前提下提高模型的学习能力。对文中所提算法进行验证,实验结果表明该算法在CelebA数据集上的IS(Inception Score)值为2.75,FID(Fréchet Inception Distance)值为70.1,在LSUN数据集上的IS值为2.61, FID值为73.2,相比SAGANDCGAN等经典模型性有所提高,验证了该算法可行性和性能。

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月刊,1987年9月创刊
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主  编:廖桂生
副  主  编:万连城
责任编辑:黑 蕾
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