电子科技

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1. 单相无刷直流电机的设计分析与建模仿真

上官璇峰,杨婷玉,卫劲松,刘永健

电子科技 2022, 35 (3): 71-78. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.03.011

摘要（147）

HTML （9）

PDF （1749KB）（30）

文中针对单相无刷直流电机结构设计及驱动方式展开研究,推导出电机理想工况下的基本方程,根据工程实际需求并结合无刷直流电机的设计原则确定该电机的设计方案。利用设计方案设计一台额定功率38 W,额定转速750 rpm的单相无刷直流电机,并分析了渐变气隙对电机起动性能和齿槽转矩的影响,确定了最优气隙长度。通过对比单极性绕组和双极性绕组形式的优缺点确定绕组形式,结合传统电机设计公式确定绕组匝数。文中利用有限元法初步验证了设计方案的合理性。根据电机动态数学模型在Simulink环境中搭建了电机系统的模型,仿真得到电机的转速、转矩变化曲线,结果与理论分析吻合良好,验证了电机设计方案的合理性和电机模型的有效性。

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2. 基于反步法的四旋翼无人机自适应控制研究

沈昕格,金海,郭亮

电子科技 2022, 35 (3): 32-37. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.03.005

摘要（130）

HTML （7）

PDF （730KB）（17）

文中设计了基于反步法的自适应控制器,来解决无人机在外界干扰情况下的姿态和位置控制稳定性问题。针对“X”型无人机进行动力学建模,将其转换为具有外界干扰的严反馈形式。将系统分为位置子系统和姿态子系统,结合反步控制,运用Lyapunov函数递推出使系统稳定的自适应律和各通道的控制律,再通过推出的通道控制律反解出期望的姿态角,使系统形成闭环。MATLAB-Simulink仿真模型的仿真结果表明,文中所设计的控制器在存在外界干扰的情况下,能对无人机的姿态和位置进行良好地跟踪。

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3. 基于RRAM双交叉阵列结构的三值存内逻辑电路设计

刘维祎,孙亚男,何卫锋

电子科技 2022, 35 (4): 8-13. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.04.002

摘要（128）

HTML （12）

PDF （989KB）（32）

在RRAM交叉阵列结构中实现逻辑运算可以较好地解决传统冯诺依曼架构中的存储墙问题。三值逻辑相比于传统的二值逻辑,具有更少的逻辑操作数目和更快的运算速度。文中提出了一种基于RRAM双交叉阵列结构的三值存内逻辑电路设计,其中三值逻辑电路的输入与输出均通过多值RRAM的阻值表示。该结构支持两种三值逻辑门和一种二值逻辑门以提升计算速度。实验结果显示,相比于传统的二值存内逻辑电路设计,三值存内逻辑电路加法器可以减少68.84%的操作步数。相比于传统的IMPLY逻辑电路设计,三值存内逻辑电路加法器可以降低33.05%的能耗。

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4. 基于深度学习的有遮挡人脸识别方法研究

程晓雅,张雷

电子科技 2022, 35 (1): 35-39. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.006

摘要（115）

HTML （10）

PDF （1415KB）（27）

针对传统CNN在有遮挡人脸识别中计算量大的问题,文中以L1-2DPCA为基础,提出了一种用于人脸识别的新型PCANet深度学习网络。该网络以L1-2DPCA学习多个卷积层的滤波器,在卷积层之后,通过二进制散列和逐块直方图进行池化。文中以CNN、PCANet、2DPCANet和L1-PCANet作为比较,在AR和RMFD人脸数据集上测试了文中所提出的网络。结果表明,在所有测试中,文中提出的深度学习网络的识别性能优于其他网络。由于采用L1范数,文中所提出的深度学习网络对异常值和训练图像的变化具有较强的鲁棒性。

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5. 车载通信系统电磁干扰余量评估

万健鹏,路宏敏,刘国华,李敏

电子科技 2022, 35 (4): 1-7. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.04.001

摘要（115）

HTML （127）

PDF （1570KB）（127）

随着科学技术的发展,车载通信系统面临的电磁干扰问题愈加突出。针对车载通信系统的干扰余量评估问题,基于四级筛选法,文中提出了一种新颖的车载通信系统电磁干扰余量评估方法。依次对车载接收机的工作条件、工作频率、信号功率和通信性能进行评估,以定量表述车载接收机的干扰余量及受扰情况。针对干扰源对接收机灵敏度的影响,该方法选取了通信距离、信噪比、误码率等3个指标对车载通信系统的性能进行评估。结果表明,与传统四级筛选法相比,文中所提方法能够较为全面地体现通信系统受扰后通信性能的变化情况。

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6. 基于SPH法微切削单晶锗动态过程模拟研究

杨晓京,杨红秀

电子科技 2022, 35 (4): 67-71. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.04.011

摘要（114）

HTML （5）

PDF （2989KB）（10）

单晶锗飞切加工时,观察切屑形成较为困难。针对该问题,文中采用了一种无网格仿真方法(SPH法),通过建立单晶锗(111)晶面微切削仿真模型,研究塑性去除时,切削深度、切削速度对切削力及切屑形成的影响。结果表明,在切削速度为4 μm·μs^-1,切削深度分别为0.5 μm、1 μm、2 μm、5 μm时,切向力及法向力都出现逐渐增大然后减小至趋于平缓的波动的趋势。该结果表明切削深度越大,切削力稳定波动值越大,且在该切削条件下产生切屑的临界切削深度为0.5 ~1 μm。在单晶锗切削深度为1 μm,切削速度为2 μm·μs^-1 、4 μm·μs^-1、6 μm·μs^-1、8 μm·μs^-1时,切向力及法向力值受切削速度的影响不大,且在该切削条件下产生切屑的临界切削速度为2 ~4 μm·μs^-1。

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7. 一种基于电磁超材料的大规模天线阵列天线罩解耦技术

陈政宏,蒋沅臻,侯建强

电子科技 2022, 35 (1): 6-11. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.002

摘要（113）

HTML （9）

PDF （1823KB）（25）

文中设计了一种去耦天线罩,为解决紧凑排列的大规模天线阵列中相邻端口隔离度较低的问题提供了参考。天线罩主体是一层具有低介电常数和低损耗性的介质板,其上印刷了周期性排列的金属贴片结构。通过调整金属贴片的形状以及天线罩到天线阵列的距离,使天线罩产生的反射波与阵中的耦合波幅度相同、相位相反,二者相互抵消,达到增加阵中端口间隔离度的效果。测试结果表明,加载去耦天线罩前,天线阵列单元内异极化隔离度为-20 dB左右,单元间同极化隔离度为-22 dB左右;加载天线罩后,单元内异极化隔离度在2.5~2.61 GHz之间改善了约8 dB。单元间同极化隔离度也得到了明显的改善,其在2.6 GHz频点处改善了约10 dB;加载去耦天线罩前后对天线阵列辐射特性没有显著的影响。

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8. 基于GAN-CNN的心律失常识别

陈鹏,刘子龙

电子科技 2022, 35 (3): 45-50. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.03.007

摘要（108）

HTML （4）

PDF （1573KB）（24）

心电图分析是医生诊断心律失常的重要依据。对心律失常的准确判断有助于患者及时了解身体状况并发现潜在疾病。然而,心电图分析不仅费时费力,而且还依赖于临床经验,因此心电图分析的效率一直受到医生数量和工作效率的限制。深度学习技术的发展为计算机辅助诊断系统的开发提供了基础。文中将一维心电信号转换为二维灰度图像,并采用一种GAN-CNN网络解决心电数据不平衡的问题,可同时实现7类心律失常类型和正常心搏的识别。实验使用MIT-BIH心律失常数据库进行验证,平均准确率达到了99.32%,敏感性和特异性分别为99.69%和98.91%。

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9. 面向室内动态场景的VSLAM

伞红军,王汪林,陈久朋,谢飞亚,徐洋洋,陈佳

电子科技 2022, 35 (4): 14-19. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.04.003

摘要（108）

HTML （13）

PDF （1530KB）（35）

传统VSLAM算法基于静态场景实现,其在室内动态场景下定位精度退化,三维稀疏点云地图也会出现动态特征点误匹配等问题。文中在ORB-SLAM2框架上进行改进,结合Mask R-CNN进行图像的语义分割,剔除位于动态物体上的动态特征点,优化了相机位姿,得到了静态的三维稀疏点云地图。在公开的TUM数据集上的实验结果表明,结合Mask R-CNN的ORB-SLAM2有效提高了智能移动机器人的位姿估计精度,绝对轨迹的均方根误差可提高96.3%,相对平移轨迹的均方根误差可提高41.2%,相对旋转轨迹的误差也有明显改善。相较于ORB-SLAM2,文中所提方法能更准确地建立无动态物体特征点干扰的三维稀疏点云地图。

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10. 基于三维卷积和哈希方法的视频检索算法

陈汗青,李菲菲,陈虬

电子科技 2022, 35 (4): 35-39. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.04.006

摘要（103）

HTML （5）

PDF （1707KB）（13）

视频信息检索与其他多媒体检索的最大不同在于视频信息量较大,因此进行视频间相似度计算时的计算量较大。此外,对视频特征的提取中常常忽略视频帧之间的时间相关性,从而导致特征提取不充分,影响视频检索的精度。为此,文中提出基于三维卷积和哈希方法的视频检索方法。该方法构建了一个端到端的框架,使用三维卷积神经网络来提取视频中代表帧的特征,并将视频特征映射到低维的汉明空间中去,在汉明空间计算相似度。在两个视频数据集下的实验结果表明,相较于当前最新的视频检索算法,文中所提方法在精度上有较大的提升。

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11. 基于图像和IMU传感器的生物行为分析系统设计

杨孙运,阚秀

电子科技 2022, 35 (4): 28-34. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.04.005

摘要（99）

HTML （13）

PDF （1211KB）（21）

在小鼠行为学实验中,仅使用数字图像处理技术无法对小鼠行为进行全面检测和分析。针对这一问题,文中提出基于图像和IMU传感器结合的生物行为检测方法。该方法在Python编程环境下,利用数字图像处理技术对小鼠运动视频进行检测跟踪,获得小鼠的运动行为学参数。同时,使用本实验室设计的无线蓝牙微型IMU传感器测量小鼠的三轴加速度、三轴角速度、三轴磁力,对测量数据使用扩展卡尔曼滤波算法进行解算以获得小鼠的姿态等体态变化信息。实验结果表明,该系统能较好地自动分析出小鼠的运动行为信息和姿态信息,并能在生物行为分析系统界面上实时显示出行为信息。

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12. 基于3D全卷积网络的腹部动脉CTA分割算法

纪玲玉,高永彬,赵呈陆,汤先华,徐凯成,徐嘉诚

电子科技 2022, 35 (3): 38-44. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.03.006

摘要（96）

HTML （1）

PDF （1972KB）（11）

目前卷积神经网络已成为腹部动脉血管分割领域的研究热点,但经典的卷积网络存在分割精度低和分割血管不连续的问题。为此,文中提出了基于改进3D全卷积网络的腹部动脉血管分割算法。该方法在网络的编码路径上构造不同尺度的侧输入,并将侧输入卷积后的图像与下采样卷积后的图像进行融合,提取更多的特征信息。同时,网络中嵌入了新的多尺度特征提取模块,该模块将通道注意力与密集扩张卷积进行了融合,有效地捕获了更高层次的特征信息。对腹部动脉血管进行分割的结果表明,与其他分割方法相比,所提方法在直观性和定量性上均有提高,证明了该方法能够提升血管分割精度。

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13. 稀疏平面阵列幅相误差估计算法

谢婉莹,金红军,赵怀松

电子科技 2022, 35 (3): 58-64. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.03.009

摘要（88）

HTML （2）

PDF （2084KB）（11）

稀疏阵列存在模糊特性,导致当阵元幅相误差或位置误差存在时,无法直接应用传统的ISM方法。针对这一缺陷,文中借用线阵中基于介质解模糊的DOA估计算法原理,将该算法推广至二维稀疏平面阵列,通过引入抑制度的概念深入研究了介质参数对抑制效果的影响,并进一步将该算法与经典ISM法相结合,提出了一种新的稀疏平面阵列幅相误差估计算法。仿真结果表明,该方法不仅可以在合理选择介质参数的条件下使模糊角抑制度最大达到17 dB,还可以在获得准确角度的前提下进行幅相误差估计,提高了鲁棒性。

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14. 基于深度卷积特征的场景全局与局部表示方法

林潮威,李菲菲,陈虬

电子科技 2022, 35 (4): 20-27. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.04.004

摘要（86）

HTML （6）

PDF （1896KB）（29）

场景识别是计算机视觉研究中的一项基本任务。与图像分类不同,场景识别需要综合考虑场景的背景信息、局部场景特征以及物体特征等因素,导致经典卷积神经网络在场景识别上性能欠佳。为解决此问题,文中提出了一种基于深度卷积特征的场景全局与局部表示方法。此方法对场景图片的卷积特征进行变换从而为每张图片生成一个综合的特征表示。使用CAM获取局部关键区域,利用LSTM对局部区域的卷积特征进行编码形成场景图片的局部表示;通过注意力机制融合场景特征与物体特征形成场景图片的全局表示。最后,在MIT indoor 67场景识别数据集上进行实验,结果显示采用文中所提方法取得了87.59%的识别准确度。

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15. APFC低压系统的研究与实现

巫付专,李昊阳,彭圣,陈蒙娜

电子科技 2022, 35 (4): 72-77. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.04.012

摘要（85）

HTML （7）

PDF （1377KB）（48）

针对低压微电网、机床照明、教学实验和建筑工地临时居住等低电压应用场景中非线性整流设备造成的谐波污染,文中采用单周期控制对低压APFC系统进行研究。文中详细分析了单周期控制器UCC28180的控制原理,并对主电路和控制电路的参数进行了设计。通过对平均电流环路和电压环路分析,结合低压系统非线性电流环路增益因子M₁、电压环路PWM斜坡补偿斜率M₂和非线性增益M₃对环路中零极点进行环路补偿,给出了相应的伯德图。通过搭建样机系统,对系统整体效率、功率因数、输入电流总谐波畸变率进行了分析,实验结果表明,该系统符合低压系统的设计要求。

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16. 基于VMD和BP神经网络的轨道病害诊断方法

华莉,杨俭,袁天辰,宋瑞刚

电子科技 2022, 35 (4): 40-46. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.04.007

摘要（85）

HTML （7）

PDF （972KB）（23）

针对从非线性、非稳态的轨枕振动信号中提取病害特征困难的问题,文中提出一种基于变分模态分解和多尺度排列熵的轨道病害特征提取方法,并采用BP神经网络病害诊断模型进行病害识别。利用变分模态分解方法将采集到的振动加速度信号进行分解,得到若干个本征模态分量。计算这些本征模态分量的多尺度排列熵值,将其作为轨道病害的高维特征向量,以实现对轨枕振动信号的降噪和病害特征的提取。通过建立BP神经网络病害诊断模型,将高维特征向量输入到BP网络中进行训练、拟合、验证,并与经验模态分解和BP神经网络结合的方法对比。分析结果表明,文中所提方法识别准确率更高,能够有效地进行病害诊断。

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17. 基于残差密集连接与注意力融合的人群计数算法

沈宁静,袁健

电子科技 2022, 35 (6): 6-12. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.06.002

摘要（83）

HTML （11）

PDF （1722KB）（23）

现有人群计数算法采用多列融合结构来解决单一图像的多尺度问题,但该处理方法不能有效利用低层特征信息,从而导致最终人群计数结果不准确。针对这一缺陷,文中提出一种基于残差密集连接与注意力融合的人群计数算法。该算法的前端利用改进VGG16网络提取低级特征信息。算法后端主分支基于残差密集连接结构,利用残差网络和密集网络结合方式捕获层与层间的特征信息,可高效捕获多尺度信息。侧分支通过引入注意力机制,生成对应尺度注意力图,有效区分特征图的背景和前景,降低了背景噪声的影响。采用3个主流公开数据集对该算法进行验证。实验结果表明,该算法计数有效且计数准确率优于其他算法。

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18. 反射式ADB模组的光学设计

于存胜,姚红兵,黄立敏,杨夏军,吕万育

电子科技 2022, 35 (4): 47-52. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.04.008

摘要（81）

HTML （8）

PDF （1760KB）（14）

为解决复杂道路条件下的汽车夜间行车安全问题,避免会车时使对向车辆驾驶人员产生炫目效果,文中以非成像理论为基础并结合折反射定律,建立LED出射光线与接收面上远光分布点的对应投射关系。通过数值迭代的方法求解自由曲面离散点,并导入到3D软件中进行拟合建模,设计出一种通过控制对应LED亮灭,用以组合形成不同远光光型的反射式ADB光学系统。最终样件的实际测试结果表明,当该光学系统处于最大工作条件时,其出光效率达到34.3%,最大光照度值为134 lx,配光结果满足远光法规各测试点要求。

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19. 基于ADAMS的铁路桥梁有砟道床力学特性研究

陈佳明,王立华,宿晓航

电子科技 2022, 35 (1): 53-59. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.009

摘要（80）

HTML （2）

PDF （2177KB）（16）

文中运用软件仿真分析了动力稳定装置在铁路桥梁上作业时有砟道床力学特性的问题。首先,在UG中建立稳定装置-轨道-桥梁系统各部件三维实体图并进行装配;然后,通过特定格式导入到ADAMS软件中,完善建立系统模型;最后,通过ADAMS对系统模型进行动力学仿真。文中还研究了稳定装置以不同激振频率作业,轨枕受力时的动态响应。在得到最优激振频率的基础上,讨论了在不同垂直下压力下道床加速度响应,得出最优作业工作参数。ADAMS后处理分析结果表明,稳定装置在铁路桥梁上作业2.5 s后道床达到稳定。垂直下压力越大,轨枕横向位移、横向速度和横向阻力响应越大,随着激振频率的增加,轨枕横向动态响应先增大后减小,稳定装置最优激振频率为34 Hz;随着垂直下压力的增大加,道床横向和垂向加速度先增大后减小,纵向加速度基本不变,最优垂直下压力为120 kN。

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20. 基于改进收缩因子的粒子群优化算法

王鹏飞,任丽佳,高燕

电子科技 2022, 35 (5): 14-19. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.003

摘要（80）

HTML （7）

PDF （657KB）（25）

PSO算法寻优性能优劣受速度更新公式影响,过快的收敛速度可能使算法错过全局最优解;过慢的收敛速度可能会使算法陷于局部最优解。针对该问题,文中提出了一种基于改进压缩因子的PSO优化算法,即FPSO。通过引入压缩因子方程,改进了速度迭代公式,减少了因学习因子设置不当对算法造成的影响。新的调节机制既保证了PSO算法的收敛性能,也削弱了速度边界对算法的影响。最后,选取5个经典函数对算法性能进行测试。测试结果表明,与传统PSO算法相比,文中算法提高了全局收敛能力,缩短了收敛时间。

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21. 基于点云边界质心的粗配准方法

陆尚鸿,李文国

电子科技 2022, 35 (4): 53-59. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.04.009

摘要（77）

HTML （1）

PDF （1627KB）（12）

点云配准的质量直接影响着三维重建的质量。针对传统K-4PCS耗时长且易出现错误匹配等问题,文中提出一种基于边界质心的点云粗配准方法。通过对点云进行边界提取,既保留点云外表特征,又减少了点云数据的大小,提高了粗配准速度。为了加快边界点的提取速度,使用K-D tree算法完成对k近邻点的搜索。通过配准边界点的质心,减少点云初始距离并增加重叠度,保证了粗配准的精度。实验结果证明,文中方法在粗配准速度和精度方面都优于传统K-4PCS算法,其速度约为传统K-4PCS算法的2倍,平移和旋转精度也比传统K-4PCS高了40%以上。文中所提方法对提高点云粗配准的速度和精度具有一定的参考价值。

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22. 高速列车受电弓气动噪声分析与空腔降噪研究

袁贤浦,苗晓丹,杨俭,袁天辰,袁丁

电子科技 2022, 35 (1): 45-52. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.008

摘要（76）

HTML （4）

PDF （3787KB）（13）

随着高速列车运行速度的不断提高,受电弓气动噪声也愈加严重。针对这一问题,文中采用LES大涡模拟、边界层噪声源模型和FW-H声类比法,通过建立某型号受电弓局部1:1气动噪声分析模型进行数值模拟。文中研究了受电弓各部位的气动噪声贡献量,还探究了针对较大噪声位置空腔采用射流降噪方法的降噪效果。结果表明,当网格总数为4 323万个时,数值模拟精确度满足要求。受电弓空腔上游和空腔中部绝缘子是气动噪声的主要来源。在射流降噪前后,空腔内部气动噪声均为宽频带噪声,主要能量集中在0~4 500 Hz。对250 km·h^-1行驶速度下的空腔进行主动射流降噪,距列车25 m远处的垂向监测点声压级最小值为81.65 dB,比降噪前降低了2.64 dB。

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23. 基于反馈调节的闪烁脉冲稀疏量化电平方法

邓贞宙,胡钦,赖文升,韩春雷,陶凌

电子科技 2022, 35 (3): 1-7. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.03.001

摘要（75）

HTML （31）

PDF （2520KB）（44）

PET探测器采用SQL采样电路对闪烁脉冲进行处理,可固定量化电平。零点噪声引起的电平翻转导致电压比较器长时间非正常发热,无法设置较低的量化电平,限制了探测器符合时间分辨率的提高。文中提出一种基于反馈调节的闪烁脉冲处理方法,该方法通过使用三极管饱和状态下的开关特性,对SQL量化样本进行反馈调节。利用延迟元件对量化样本进行延迟同步,产生可以随样本逻辑电平变化的量化电平,避免了零点噪声对SQL采样电路的影响。实验结果表明,在相等时间内,优化的SQL采样电路的采样量比原SQL采样电路的采样量减少了29%,符合时间分辨率提升了179.3 ps,有效减少了PET探测器无用功耗,提高了PET系统的符合时间分辨率。

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24. 基于系统空间结构约束的多线结构光条纹中心线提取方法

毛雪忆,李文国

电子科技 2022, 35 (3): 16-24. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.03.003

摘要（74）

HTML （1）

PDF （3040KB）（17）

线结构光测量系统容易受到环境光干扰从而影响条纹中心线的提取。通过对系统空间结构约束的分析,文中提出一种多线结构光条纹中心线的提取方法。该方法分为标定和测量两个阶段,在标定阶段求出中心线的偏移量和偏移系数;在测量阶段中,分别在有环境光和无环境光时求得条纹中心线的三维世界坐标。通过平面和曲面拟合实验测量精度,并与Steger算法进行对比。实验结果表明,当存在环境光时,斜平面拟合得到的误差值小于0.007 mm,曲面拟合得到的百分比相对误差小于1.2%;无环境光时,圆柱体高度拟合相对误差小于0.7%,说明本文算法精度优于Steger算法。

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25. 一种基于模板匹配与隶属度解析的时序异常快速检测方法

龚汉鑫,齐金鹏,孔凡书,朱俊俊,曹一彤

电子科技 2022, 35 (6): 1-5. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.06.001

摘要（74）

HTML （573）

PDF （1407KB）（169）

传统的数据检测技术在处理大规模医疗数据时,耗时较高且抗干扰能力较弱。针对这些问题,文中应用模板匹配与隶属度解析技术,给出了一种时序数据异常状态的快速检测与分析方法。该方法采用TSTKS算法与滑动窗口理论实现时序数据多突变点快速检测,提取连续多窗口波动特征,构建时序数据的归一化波动向量,对大规模病变信号进行异常状态检测与分析。仿真数据与脑电病变信号分析等实验表明,此方法是一种较为快速、准确的大数据分析与检测方法。

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26. 基于神经网络的接收机宽带非线性行为建模

刘国华,路宏敏,陈冲冲,李万玉,万健鹏

电子科技 2022, 35 (8): 1-6. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.08.001

摘要（74）

HTML （62）

PDF （2848KB）（103）

为了预测复杂电磁环境下接收机的非线性效应,文中基于实数时延径向基函数神经网络,构建了具有记忆效应的接收机非线性神经网络模型。分别采用K-均值聚类算法和正交最小二乘法对模型的隐含层中心和权值进行选取和学习,并用接收机的输入输出实测数据对模型进行训练。通过宽带信号的同相和正交两个分量对模型进行验证。模型仿真结果与实测数据相吻合,模型的归一化均方误差可达-41.88 dB。该结果表明,所构建的神经网络模型具有较快的收敛速度、良好的建模精度和泛化能力。

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27. 一种基于WinForm的GPU配置管理系统设计与实现

聂曌,何嘉文,马城城,刘晖

电子科技 2022, 35 (3): 65-70. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.03.010

摘要（70）

HTML （2）

PDF （2140KB）（42）

GPU功能配置模块众多,设置过程步骤繁琐,且配置项之间关系紧密,增加了GPU应用开发难度。针对该问题,文中设计一种基于WinForm的GPU配置管理系统。该系统分为软件数据生成和硬件环境配置两部分,具有完成开机/告警画面生成、驱动配置、汇编工具、光标生成、接口配置和字库工具等功能。运行时可根据用户提供的配置信息,算法自动配置模块初始化内容及其步骤顺序。用户无需使用函数调用的硬编码形式,仅通过鼠标和键盘即可完成复杂的GPU配置工作。文中基于FPGA验证平台对系统的功能、设计和实现进行验证。结果表明,该系统在满足功能正确性、设计完备性和实现健壮性的前提下,简化了配置过程,缩短了配置时间。

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28. 基于卷积循环网络与非局部模块的语音增强方法

李辉,景浩,严康华,徐良浩

电子科技 2022, 35 (3): 8-15. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.03.002

摘要（70）

HTML （1）

PDF （2463KB）（9）

现有的深度神经网络语音增强方法忽视了相位谱学习的重要性,从而造成增强语音质量不理想。针对这一问题,文中提出了一种基于卷积循环网络与非局部模块的语音增强方法。通过设计一种编解码网络,将语音信号的时域表示作为编码端的输入进行深层特征提取,从而充分利用语音信号的幅值信息以及相位信息。在编码端和解码端的卷积层中加入非局部模块,在提取语音序列关键特征的同时,抑制无用特征,并引入门控循环单元网络捕捉语音序列间的时序相关性信息。在ST-CMDS中文语音数据集上实验结果表明,与未处理的含噪语音相比,使用文中方法生成的增强语音质量和可懂度平均提升了61%和7.93%。

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29. 基于LK光流和网格运动统计的图像匹配改进算法

刘群坡,席秀蕾,杨凌霄

电子科技 2022, 35 (5): 1-6. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.001

摘要（69）

HTML （78）

PDF （2968KB）（104）

针对AKAZE算法在玻璃封装电连接器图像匹配中准确率低及耗时长的问题,文中提出了基于LK光流和网格运动统计的图像匹配改进算法。首先采用AKAZE算法提取玻璃封装电连接器特征点,运用M-LDB描述子进行特征描述。然后利用LK光流法计算匹配区域进行条件约束,从而得到匹配点,并通过FLANN算法进行特征匹配。最后将玻璃封装电连接器图像划分为多个网格,计算FLANN匹配好的特征点邻域的正确匹配个数和阈值并剔除误匹配点。文中实验采用公开数据集和玻璃封装电连接器数据,从实时性和准确性两方面对算法性能进行验证分析。结果表明,改进的算法在处理模糊、亮度及旋转变化的玻璃封装电连接器图像对时,其匹配准确率均达到93%以上,耗时为0.4 s内,证明了算法的有效性。

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30. 基于突触可塑性的SNN随钻陀螺仪漂移处理

杨金显,韩玉鑫,刘鹏威

电子科技 2022, 35 (4): 60-66. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.04.010

摘要（63）

HTML （3）

PDF （3803KB）（61）

针对随钻振动引起MEMS陀螺仪的数据漂移问题,文中提出了一种脉冲神经网络算法。首先根据陀螺仪漂移误差的时间特性,利用脉冲网络的脉冲时间编码陀螺仪的信息强度。然后利用Izhikevich神经元模型的突触可塑性,调节激发性突触电导并抑制性突触电导,增强网络的鲁棒性,从而提高陀螺仪信号对噪声的抗干扰能力。在不同振动频率下,分析高斯白噪声输出神经元的点火率和膜电位间的相关性。实验结果表明,在不同频率的强振动下,噪声对输出神经元点火率及输出层神经元点火率相对变化的影响较小,对输出层神经元膜电位的影响较小,但是对膜电位间相关性的影响较大。该结果证明了文中所提方法提高了陀螺仪在振动噪声下的抗干扰能力,为陀螺仪漂移处理提供了新的思路。

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31. 基于分批估计的自适应加权数据融合算法

施震华,张娜,包晓安,宋杰

电子科技 2022, 35 (5): 19-25. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.004

摘要（63）

HTML （6）

PDF （1979KB）（27）

针对多传感器数据融合问题,文中提出了一种基于分批估计的自适应加权数据融合算法。该算法采用时间序列和空间序列对采集的数据分批求其方差,利用数据一致性检测对噪点进行剔除,进而得到自适应因子。随后采用自适应加权法对数据进行融合,得到预测值。文中模拟物联网数据进行仿真实验。结果表明,在处理数据时运用分批估计的自适应加权多传感器数据融合技术,能够提高传感器测量的精确度和系统的可靠性,基于分批估计的自适应加权平均法比传统自适应方法的均方根误差减少了10%,精度提高了2.3%。

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32. 基于图像处理的轨旁信号机识别方法

冯俊逸,沈拓,张轩雄

电子科技 2022, 35 (8): 53-57. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.08.009

摘要（63）

HTML （14）

PDF （2388KB）（16）

信号机是用于指挥列车运行的重要信号设备。为了进一步保障行车安全,文中提出了一种基于图像处理的准确定位轨旁信号机并识别其颜色信号的方法。该方法根据先验值提取ROI,对ROI图像在RGB色彩空间进行颜色分割以剔除无关背景干扰,同时利用形态学处理降噪。对处理后的图像进行霍夫圆变换来提取信号机的候选圆,并根据信号机位于轨道右侧的位置特点定位出指挥当前轨道列车运行的信号机,然后通过分析定位出的信号机区域内的像素值信息来识别其颜色信号。实验结果表明,该方法能精确定位和识别轨旁信号机,对单一红、黄、绿3种颜色的信号识别率分别为91.42%、85.00%和94.29%。

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33. 基于外界影响及时序因素的PM_2.5预测研究

杨艳梅,程宗毛

电子科技 2022, 35 (3): 51-57. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.03.008

摘要（62）

HTML （2）

PDF （2079KB）（14）

随着雾霾问题逐渐加重,对其主成分之一PM_2.5的预测已成为广泛关注的问题。PM_2.5日浓度变化受多种因素影响,且具有非线性、时变性的特征,难以被准确预测。针对此问题,文中提出一种基于外界影响及时序因素的PM_2.5日浓度预测方法。该方法分离出PM_2.5日浓度的外界主要影响因素与时间因素,建立了基于外界主要影响因素的BP神经网络初步预测模型以及基于时间因素的EEMD-LSTM组合残差修正模型。使用杭州市2014年~2019年间的PM_2.5日浓度和其他相关因素数据进行仿真实验。结果表明,相比其他模型,文中所提出预测模型的均方根误差为2.74,预测准确率更高。

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34. 一种改进的AGV障碍物检测方法

杨莹莹,刘翔,石蕴玉

电子科技 2022, 35 (9): 1-6. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.09.001

摘要（61）

HTML （7）

PDF （1193KB）（24）

针对智能工厂中AGV障碍物检测算法在不均匀光照、背景纹理等干扰下表现效果不佳的问题,文中提出了一种改进的Canny算子的障碍物检测方法。该方法从颜色空间、滤波方式、梯度方向以及自适应阈值角度实现了AGV对障碍物检测的优化。通过Lab颜色空间转换,提取其b分量后进行滤波处理。将改进的中值滤波与双边滤波融合,代替传统的Canny算子中的高斯滤波,在实现降噪的同时减少边缘细节的丢失,并且提高了算法的速度。通过增加梯度方向来增强边缘信息,使用最大类间方差法获取自适应阈值。实验结果表明,文中所提出的方法在降低噪声干扰的同时能够提高边缘检测的精确性,实现了对障碍物的稳定检测。

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35. 基于MATLAB App Designer的牵引电机滚动轴承可靠性评估系统设计

齐美义,廖爱华

电子科技 2022, 35 (3): 79-86. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.03.012

摘要（58）

HTML （2）

PDF （2681KB）（51）

牵引电机滚动轴承在运行过程中由于存在载荷不均匀和运行环境恶劣的问题,需要评估地铁车辆牵引电机滚动轴承的可靠性。文中基于MATLAB App Designer对牵引电机滚动轴承可靠性评估系统进行了设计开发。通过提取振动信号的时域、频域特征指标,利用主成分分析法进行特征融合。将融合后的特征指标作为威布尔比例故障率模型的响应协变量,采用飞蛾扑火优化算法寻优威布尔比例故障率模型参数,代入到可靠度函数计算出任意时刻可靠度。使用MATLAB App Designer创建数据录入、数据分析和可靠性评估等模块界面。实验结果表明,所设计的牵引电机滚动轴承可靠性评估系统界面友好、易于操作、可靠性评估效果良好,可广泛应用于不同领域。

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36. 频变耦合双通带滤波器的综合方法

李刚

电子科技 2022, 35 (1): 1-5. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.001

摘要（57）

HTML （8）

PDF （691KB）（43）

为了解决频变耦合双通带滤波器缺少有效综合方法的问题,文中提出一种优化综合方法。该方法首先通过频率变换技术得到滤波器在归一化双通带域内的特征多项式,然后应用经典的耦合矩阵综合方法得到双通带滤波器的全规范耦合矩阵,进而以矩阵的特征值为趋近目标构造目标函数,最后应用梯度优化算法进行优化获得了双通带滤波器的频变耦合矩阵。文中对对称型和非对称型频变耦合双通带滤波器进行了验证。验证结果显示,两种类型滤波器的双通带都能够较好地保持等波纹特性,证明了综合方法的有效性。

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37. 基于PCA-PSO-SVM的球磨机负荷预测研究

冯先丁,魏镜弢,吴张永,钱杰,浦友尚

电子科技 2022, 35 (1): 29-34. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.005

摘要（57）

HTML （2）

PDF （842KB）（21）

球磨机是磨矿生产中的主要设备,但其运行时的内部负荷无法被直接检测,因此难以对负荷进行实时有效地控制,导致磨矿效率受到影响。针对此问题,文中通过磨矿实验采集球磨机磨音信号,对信号进行Welch功率谱分析,研究了磨音频谱信息与球磨机负荷之间的关系。利用PCA对功率谱进行特征提取,为球磨机负荷预测提供外部特征信息。然后,采用PSO对SVM相关参数进行寻优并建立PCA-PSO-SVM球磨机负荷预测模型。研究结果表明,该球磨机预测模型的预测均方根误差为1.144 3,平均绝对误差为0.912 5,平均百分比误差为2.797 9%,证明了该模型对球磨机负荷预测的有效性和稳定性。

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38. 基于Maxwell的四极串激电机运行特性分析

上官璇峰,刘永健,杨婷玉,卫劲松

电子科技 2022, 35 (1): 60-65. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.010

摘要（57）

HTML （2）

PDF （1257KB）（21）

针对串激电机原材料成本不断上涨的情况,文中基于一款电镐电机,提出了一种新型四极单相串激电机设计。该电机电枢绕组端部较短,电刷数较少,且定子辅助磁极无需励磁绕组,可有效减少串激电机的材料成本。通过对传统两极串激电机结构的改进,初步确定了新型四极串激电机的结构参数。利用Maxwell软件建立了电机二维有限元模型,对新型串激电机的数学模型和气隙磁密进行分析,并对电机的运行特性和带负载性能进行对比分析。结果表明,四极串激电机在运行特性、带负载性能等方面优于原两极电机。以上发现也为电机进一步优化提供了研究基础。

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39. GA-BP神经网络对片烟结构的预测研究

张崇崇,黄亚宇

电子科技 2022, 35 (6): 35-42. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.06.006

摘要（56）

HTML （5）

PDF （4982KB）（9）

针对烟叶复烤厂打叶过程中片烟结构难以预测的问题,文中提出了一种基于MATLAB图像处理的GA-BP神经网络预测模型。对于烟叶分类问题,基于获取的烟叶图片,利用MATLAB软件对图片做预处理,提取衡量片烟结构的主要特征变量,并利用行业标准与聚类分析算法对数据进行分类。通过统计学的标准数学方法,构建了遗传算法优化的BP神经网络预测模型对主要影响参数进行预测优化。研究结果表明,文中所提方法预测精度较高,预测极差均小于0.059,可有效解决打叶过程中片烟的预测问题。

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40. 基于UWB/PDR组合的室内行人定位

郭崴,张轩雄

电子科技 2022, 35 (8): 41-46. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.08.007

摘要（56）

HTML （3）

PDF （1091KB）（41）

针对室内复杂场景下非视距导致UWB定位系统定位精度下降以及行人航迹推算算法累积误差过大的问题,文中提出了一种基于超宽带与行人航迹推算组合的室内定位算法。首先使用行人航迹推算算法预测行人步长及航向,然后利用UWB测距信息计算行人位置,最后使用卡尔曼滤波将两种定位方法的信息进行融合。实验结果表明,文中提出的组合定位系统可以有效解决UWB非视距影响导致的误差过大问题,提高定位精度和系统的鲁棒性,整体定位误差在12 cm以下。

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41. 非理想三相电网的特征信号提取

袁庆庆,蒋敏,杨玉美

电子科技 2022, 35 (4): 78-86. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.04.013

摘要（55）

HTML （9）

PDF （6337KB）（33）

当三相电网电压发生畸变或不平衡时,并网系统存在诸多非理想特征信号,例如谐波和负序分量等。针对此类问题,文中提出了一种基于ISDFT的谐波与负序分量提取算法。该算法通过对SDFT传递函数进行重新设计,在保留良好的信号过滤特性同时提高了系统的响应速率,且具有较强的灵活性。实验结果表明,ISDFT能够快速、准确地提取特征谐波及负序分量,且在负载发生突变时具有良好的动态性能。此外,以提取三相电网电压的5次、7次谐波为例,DFT、SDFT、ISDFT提取谐波的效果一致,但ISDFT的响应速率比SDFT快44.56%,比DFT快65.32%。

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42. 基于混合势函数的直流微电网群稳定性分析

王玉梅,张子寒,王浩

电子科技 2022, 35 (1): 66-72. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.011

摘要（53）

HTML （3）

PDF （1956KB）（44）

直流微电网群中的恒功率负载呈现负阻抗特性,会对直流微电网群稳定性造成不利影响,因此需对直流微网群稳定性功率界限进行分析。针对此类问题,文中采用混合势函数,对含恒功率负载的直流微电网群进行大信号稳定性分析。根据子微网间连接的DC-DC变换器特性,将直流微电网群等效成子微网与受控电流源并联的形式,以此建立直流微电网群大信号等效电路图。由混合势函数理论推导出直流微电网群大信号稳定性判据,并依据判据进行稳定性分析。通过MATLAB/Simulink进行验证,证明直流微电网群经恒功率负载突增后,若满足稳定性判据,则该直流微网群可保持稳定运行。

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43. PC三电平逆变器电解电容故障特征分析

王新,黄冲,许翔

电子科技 2022, 35 (5): 81-86. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.013

摘要（52）

HTML （4）

PDF （823KB）（24）

针对目前NPC三电平逆变器电解电容故障特征难以提取的问题,提出变分模态分解与模态能量结合的故障特征提取方法。该方法通过采集NPC三电平逆变器输出端的电流信号,结合参考电流信号,求取电流的偏差信号。根据电流偏差信号频率分布的特点,用模态重复率对VMD的分解尺度进行参数寻优。利用VMD对电流偏差信号分解,得到具有中心频率的有限带宽的模态分量。根据模态分量的信息熵确定能表征电容故障的特征分量,进而计算特征分量的模态能量,构造特征向量,寻求特征变化规律,并对其进行分类。结果表明,此方法能够准确地反映出电解电容的工作状态。

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44. 智能交通路径规划算法研究综述

卢东祥

电子科技 2022, 35 (7): 22-27. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.07.004

摘要（52）

HTML （4）

PDF （640KB）（17）

为了解决城市道路的交通拥堵、交通安全与环境污染等多种问题,路径规划算法及车辆自组织网等多种技术逐渐成为智能交通领域中的重要研究方向,并获得了大量关注。近年来,智能交通的应用和普及为路径规划算法提供了丰富多样的研究课题,而对路径规划算法的研究也有力地促进了智能交通的尖端技术的开发。文中回顾了多项路径规划算法,并总结了这些算法中存在的问题。在此基础上,深入梳理分析了静态与动态路径规划算法的优势和劣势,提出了智能交通中路径规划算法的未来研究趋势及方法。

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45. 一种新型悬浮磁体结构的双自由度轨道车辆轴箱振动能量采集器

李哲辉,袁天辰,杨俭,宋瑞刚

电子科技 2022, 35 (1): 12-20. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.01.003

摘要（51）

HTML （3）

PDF （4164KB）（19）

针对地铁车辆轴温实时监测系统自供能的问题,文中提出了一种新型悬浮磁体结构的双自由度轨道车辆轴箱振动能量采集器,以便将车辆轴箱工作环境中存在的振动能转换为电能。基于机械集总系统模型和机电耦合模型,通过多物理场耦合构建了双自由度振动能量采集器有限元模型。加入内圈辐射充磁磁体,设计了新型悬浮磁体结构,并研究了在简谐激励下振动能量采集器的输出特性。与铜块-永磁体复合式悬浮磁体结构相比,该结构输出性能提高了165%,俘能系统峰值输出电流为63.0 mA,峰值功率为13.22 mW。文中研究内容为提升磁悬浮式振动能量采集器的响应特性和输出性能提供了理论支撑。

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46. 改进型滑模扰动观测器的感应电机控制系统

袁庆庆,瞿汉飞

电子科技 2022, 35 (2): 59-66. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.02.010

摘要（50）

HTML （4）

PDF （2259KB）（11）

针对传统PI调节器在负载剧烈突变时控制性能不佳及使用传统滑模观测器抖振严重的问题,文中以感应电机为研究对象,提出了一种基于滑模观测器和传统PI调节器的扰动实时补偿方案。通过改进型的扰动观测器对系统扰动进行实时观测估算,将估算出的扰动反馈至PI调节器进行前馈补偿,从而有效提高电机控制性能,改善抖振现象。文中搭建了基于MATLAB的仿真平台和TMS320F28335 DSP的实验平台,对所研究的改进滑模观测器扰动前馈补偿方法与常规单PI调节、常规滑模观测器扰动补偿进行了对比分析。该结果验证了所提方案的有效性与可行性,速度超调量优化了0.5%,响应时间为30 ms。

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47. 基于FPGA的SqueezeNet推断加速器设计

储萍,倪伟

电子科技 2022, 35 (2): 20-26. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.02.004

摘要（49）

HTML （6）

PDF （3949KB）（18）

针对轻量型深度神经网络SqueezeNet存在中间流动数据量大及消耗计算周期长等问题,文中提出以处理块结构划分整个网络来加速计算。每个处理块由Expand层和Squeeze层组成。以Squeeze层结束的处理块结构减少了计算模块与内存间流动的中间数据量,降低了读写消耗。利用激活函数的特性,在核心计算模块引入提前结束卷积计算技术,并为其设计有效索引生存单元、有效索引控制取值单元和卷积判断单元,可跳过卷积计算中无效值占用的计算量和计算周期。实验结果表明,该加速器能减少55.38%的数据流动量,并将无效值所占的计算量和计算周期减少14.68%。

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48. 基于卡尔曼滤波的无线传感网时空数据融合算法

杜鹏,包晓安,胡逸飞,陈迪荣

电子科技 2022, 35 (6): 21-27. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.06.004

摘要（49）

HTML （8）

PDF （981KB）（17）

无线传感网络节点采集的信息具有较大的相似性,数据结果存在误差。针对该问题,文中提出了一种基于卡尔曼滤波的无线传感网数据融合算法,通过过滤无效数据和缩紧数据包,提高上传数据的有效性和精度。该算法采用实时性较高的卡尔曼滤波算法对无线传感网络中的数据根据时间序列进行数据融合。在时间数据融合的基础上,根据空间分布特点,进一步对多传感器在网关层依据权重进行数据融合。针对不同位置误差实时变化的特点,网关层以空间数据为基础,使用自适应加权算法动态调整各节点权重。仿真实验表明,该算法易于实现,可有效去除冗余信息,提高数据准确度和可靠性。相较于改进的分批估计与自适应加权方法,采用该方法后均方根误差减少约7.9%,精度提高了2.1%。

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49. 基于改进的SSD监理目标检测研究

黄静,谢宣

电子科技 2022, 35 (5): 7-13. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.05.002

摘要（48）

HTML （7）

PDF （2380KB）（19）

针对装饰装修工程中由人工验收带来的诸多问题,文中提出了一种改进的SSD算法并将其应用于监理工作来代替人工验收,推动智能监理的实现。由于SSD算法存在对同一目标复检以及小目标检测效果欠佳等问题,故文中利用DPN网络替换基础特征提取网络VGG16。DPN结合了Resnet和Densenet的优点,具有更好的特征提取能力。通过加权FPN融合特征图,突出不同层特征图的贡献,丰富用于预测的特征图语义。利用深度可分离卷积降低模型的参数量,提高算法的推理速度。实验对比发现,改进后模型的平均精度提升了3.47%,对小数目检测平均精度的提升可达15%,证明新模型在监理目标检测任务中效果良好。

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50. 电场耦合式无线电能传输频率分裂特性分析

杨锐,孙岩洲,余江华,张蒙飞,韦延方

电子科技 2022, 35 (6): 48-53. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.06.008

摘要（48）

HTML （4）

PDF （1210KB）（9）

针对无线电能传输存在的频率分裂现象以及效率低的问题,文中以双侧LCLC补偿拓扑结构的电场耦合型传能系统作为研究对象,通过系统建模分析易变参数对系统输出的影响规律。利用电路理论推导出系统效率与重要参数之间的关系式,运用MATLAB仿真软件对系统效率进行详细的分析,并采用实验验证了仿真结果的正确性。结果表明,将耦合机构的电容值调到频分点以下可以避免系统出现频率分裂,而固定耦合极板的相对位置,通过把系统的频率调大到效率关键点,可以提高系统效率,系统的最佳效率可达89.4%。

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