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    1. 基于新滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制
    仝兆景,郑权,韩耀飞,何国锋,秦紫霓
    电子科技    2021, 34 (12): 1-6.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.12.001
    摘要138)   HTML207)    PDF (2018KB)(77)   

    针对传统滑模观测器存在的抖振以及转子位置估计存在相位延迟的问题,文中提出一种新颖的变增益滑模观测器。在不同转速下,该滑模增益值可以随反电动势值进行调节,并使用反电动势观测器代替低通滤波器,减小了反电动势估计值含有的高频信号和抖振。文中建立了永磁同步电机无位置矢量控制系统仿真模型,对新型滑模观测器和传统滑模观测器进行比较。结果显示,新型滑膜观测器转速在稳态、加速和加载情况下的误差明显降低,证明所提出的新型滑模观测器抖振小,准确性更高。

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    2. 基于高性能计算的雷达信号处理研究综述
    耿昭谦,朱虎明,李旭明,陈梅青,杨贵鹏
    电子科技    2021, 34 (9): 1-6.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.09.001
    摘要111)   HTML23)    PDF (899KB)(46)   

    随着软件定义雷达技术的发展和信号处理算法日趋复杂,以多核处理器和图形处理器等为代表的高性能计算技术在雷达系统中得到了更多的应用。文中重点介绍了高性能计算硬件系统最新的技术进展,对比分析了并行计算软件框架CUDA、OpenCL、OpenMP、MPI和Pthread的技术特点,并利用多线程流水线技术设计了基于CPU的并行雷达信号处理算法,探讨了高性能计算在雷达信号处理中的应用技术发展趋势。

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    3. 融合Resnet50和U-Net的眼底彩色血管图像分割
    司明明,陈玮,胡春燕,尹钟
    电子科技    2021, 34 (8): 19-24.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.004
    摘要109)   HTML106)    PDF (1448KB)(30)   

    眼底血管图像特征信息复杂度较高且现有算法对视网膜微血管分割不足,对病灶区域会产生误分割。针对以上问题,文中提出了一种融合Resnet50和U-Net的眼底彩色血管图像分割模型。通过数据增强提高数据集的数量以增加算法的鲁棒性。融合高斯双边滤波和限制对比度直方图均衡化来增强视网膜微细管的特征信息。利用自适应 Gamma 矫正提升图像亮度信息并降低图像伪影的干扰。在编码部分使用残差网路对彩色图像进行深层次的特征提取,将得到的特征图进行4次上采样和跳跃连接,实现像素级的分割。在每个卷积层使用ReLU激活函数和批量归一化来提高模型的性能。最后,利用公开数据集DRIVE进行实验,结果显示文中算法的特异性为0.989 2,准确率为0.967 6,灵敏度为0.812 0。

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    4. 基于Faster R-CNN的无人机车辆目标检测
    张莹,刘子龙,万伟
    电子科技    2021, 34 (11): 11-20.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.002
    摘要107)   HTML16)    PDF (4668KB)(20)   

    无人机视角目标存在分辨率低、完整度低、干扰项多等缺点。此外,无人机目标检测系统研究进展缓慢,其对于小目标、不完整目标和重叠目标的检测精度无法满足社会实际需求。针对以上问题,文中提出一种基于Faster R-CNN的无人机平台车辆目标检测解决方案。该方案使用ResNet卷积神经网络作为特征提取网络,并改进网络结构,重新设计Anchor生成和改进Soft-NMS算法等策略,解决了小目标、不完整目标和重叠目标的检测精度低等问题, 提高了无人机车辆检测的精度。文中所构建的数据集测试实验表明,所提算法较改进前AP值提高13.46%。公开数据集上的测试实验表明,相较于目前的主流算法,文中所提算法拥有更好的AP值和召回率。

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    5. 基于神经网络PID算法的四旋翼无人机优化控制
    郭婕,金海,沈昕格
    电子科技    2021, 34 (10): 51-55.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.10.008
    摘要104)   HTML5)    PDF (713KB)(23)   

    针对四旋翼无人机系统的时变性、非线性等问题,文中提出了一种基于神经网络PID的无人机姿态控制算法。该算法具有PID算法的强自适应能力和神经网络的强抗干扰能力。在建立四旋翼无人机刚体运动学模型和动力学模型基础上,搭建了四旋翼无人机MATLAB-Simulink姿态仿真控制模型,对比了神经网络PID控制算法与传统PID、串级PID控制算法对无人机3个姿态角的控制效果。结果表明,相比其他两种控制算法,神经网络PID控制算法调节过渡时间从4 s降到1 s,输出稳定后的系统静态误差只有0.5%,说明该控制算法控制精度高,具有更好的静态特性和动态特性。

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    6. 永磁同步电机失磁故障电磁仿真分析
    陈胜利,王新掌,许孝卓
    电子科技    2021, 34 (10): 32-37.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.10.005
    摘要104)   HTML3)    PDF (2010KB)(29)   

    针对永磁同步电机永磁体失磁问题,文中采用有限元分析方法,建立3 kW小型永磁同步电机的Ansoft Maxwell有限元分析模型。采用等比例减少永磁材料矫顽力和剩余磁感应强度的方法来模拟永磁体退磁故障,建立了不同失磁程度下的电机有限元模型。结果表明,当永磁同步电机发生50%失磁故障时,空载以及负载时的气隙磁密都不同程度减小,空载气隙磁场衰减53.0%,负载衰减19.8%。此外,感应电势成线性减小,电流非线性增大,感应电势的基波和谐波分量都不同程度的减小。电机输出转矩随着失磁程度增大而减小,且失磁程度达到50%时,永磁电机已经开始不能达到额定转矩输出状态。文中结果可作为失磁故障诊断提供参考依据。

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    7. 一种车脸识别算法的研究与应用
    战荫伟,朱百万,杨卓
    电子科技    2021, 34 (8): 1-7.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.001
    摘要101)   HTML105)    PDF (2219KB)(37)   

    基于车牌识别技术的停车场收费系统存在无牌车无法自动扣费以及套牌车逃费等问题。针对这一问题,需要基于车牌之外的其它特征来对车辆进行自动准确地识别。车脸能够有效表达车辆的特征信息,因此文中提出了一种基于卷积神经网络的车脸识别算法,该算法可以根据车脸图像自动准确地识别车辆,有效解决车辆身份识别中过度依赖于车牌的问题。实验结果表明,该算法的车脸识别准确率可以达到94.23%,明显优于传统的车脸识别算法,证明了该算法的可行性。最后,将车脸识别技术融合进智能停车场收费系统,可以有效地解决无牌车无法自动扣费和套牌车逃费的问题。

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    8. FL-DLight3-4000激光器激光熔覆过程温度场数值模拟分析
    徐洋洋,伞红军,陈久朋,谢飞亚,魏顺祥,王汪林,刘亮,陈佳
    电子科技    2021, 34 (11): 1-10.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.001
    摘要99)   HTML574)    PDF (4672KB)(44)   

    激光熔覆技术有着良好的发展前景。文中利用ANSYS中的生死单元法模拟了基体在激光熔覆过程中的温度场,利用APDL语言编写加载移动矩形热源。通过对温度场的模拟,得出了不同的激光功率及扫描速度对温度场的影响,即功率越大,其基体(45钢)同时间内升高到相同温度所需时间越少;扫描速度越快,基体同时间内升温越慢。文中初步探究了激光熔覆中存在的端部效应问题,结果表明,采用预留方案能有效地解决端部效应问题。最后,基于机器人控制的FL-DLight3-4000激光器进行了试验,采用旁轴送粉喷嘴进行送粉,设置激光功率为3 kW,扫描速度为0.005 m·s-1,送粉率25 g·min-1。文中测量了距离第一道熔覆层中心25 mm处的不同时刻的温度,并与ANSYS中的模拟结果进行比较,证明试验结果与模拟结果基本一致。

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    9. 四极单相串激电机运行特性和换向性能分析
    上官璇峰,刘永健,杨婷玉,卫劲松
    电子科技    2021, 34 (10): 1-7.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.10.001
    摘要93)   HTML1235)    PDF (1437KB)(125)   

    针对串激电机原材料成本不断上升的状况,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。该电机的电枢绕组端部短,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用量。通过对传统两极串激电机结构的改进,初步确定新型四极串激电机的结构参数,并利用Maxwell软件建立电机二维有限元模型。对新型串激电机的气隙磁密、起动过程、运行特性和径向力进行仿真分析,结果表明四极串激电机的机械特性较软。对不同定转子匝比、不同气隙长度以及逆转向偏移电刷对改善换向火花的影响进行了理论分析,为电机进一步优化提供了参考。

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    10. 模块化并联均流单相逆变器设计
    李林,谢明,黄松
    电子科技    2021, 34 (10): 27-31.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.10.004
    摘要86)   HTML7)    PDF (960KB)(25)   

    随着电能使用的快速增长,针对新能源并网和电机驱动等领域面临的大功率逆变器设计及维修不灵活的问题,文中提出了一种模块化逆变器的设计方案。为使逆变器并联可以相位同步运行以及电流均分,利用STM32F407处理器对模块化的逆变器进行驱动及通信控制同步调节。为快速传递相位信息,文中采用模拟信号进行通信的方案,使多个逆变器的电压幅值和相位可以快递同步,实现灵活并联的功能,满足不同功率等级场合的需求。最后通过仿真和实际的样机测试证明了该方案的可行性,并通过优化控制算法得到了较好的稳态性能。

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    11. 深度图像预处理算法研究
    吴海波,王晨,崔禹
    电子科技    2021, 34 (11): 31-36.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.005
    摘要82)   HTML7)    PDF (1912KB)(12)   

    为了解决RGB-D相机获取的原始深度图像数据包含噪声和空洞的问题,文中提出一种基于彩色图像引导的深度图像滤波算法。该算法基于双边滤波原理,以彩色图像作为引导图,将彩色图像灰度化后的灰度像素变化权值与高斯滤波权值相乘得到滤波综合权值,然后利用高斯核函数的分离特性,通过快速高斯变换降低计算的复杂度,提高算法的运行速度。实验结果表明,该算法在对原始深度图像进行滤波后,可显著提高深度图去噪效果,在保持双边滤波器去噪保边优点的同时,能对深度图像的小面积空洞区域进行修复,缩短运行时间。

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    12. 基于改进DNS协议的移动网络支付安全通信协议模型
    魏星
    电子科技    2021, 34 (9): 54-57.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.09.010
    摘要80)   HTML5)    PDF (961KB)(17)   

    针对移动网络支付过程中的安全问题,文中构建了一个基于改进DNS协议的移动网络支付安全通信协议模型。该模型采用改进的DNS协议,通过引入区块链技术,使每个顶级域名都成为了一个自主根,再由自主根组成根联盟,从而共同参与每个数据节点的发布和管理。利用这种去中心化的思想,有效提高了移动网络支付的安全性。特别是对PBFT共识算法进行的改进,通过主动获取节点网络中所有节点的视图以及最新的区块高度等信息,恢复了网络运行过程中导致的部分节点执行落后问题,进一步保证了数据的一致性和安全性。

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    13. 基于改进PCA+SVM的人脸识别系统
    彭荣杰,彭亚雄,陆安江
    电子科技    2021, 34 (12): 56-61.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.12.010
    摘要78)   HTML7)    PDF (1087KB)(14)   

    PCA算法对数字图像处理人脸识别率不高,且无法处理人脸的非线性特征。针对这一问题,文中在原有PCA算法的基础上提出了基于KPCA并结合SVM的人脸识别研究方法。该方法通过利用核改进PCA后的KPCA算法的内部非线性核函数提取人脸面部轮廓,处理非线性特征数据并降低数据维数,有效减少特征数据存储所需的空间并提高了运算能力。然后,再结合SVM分类器进行分类识别,可较好地提高系统识别率。实验结果表明,文中所提算法在ORL人脸库中的识别率为95.16%,在Yale人脸库中识别率为95.10%。在MATLAB平台上搭建的系统能正确识别出人脸,证明了文中所提系统的可行性,为实际研究提供了参考。

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    14. 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77)   HTML123)    PDF (1570KB)(120)   

    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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    15. 基于SVM与区域生长的彩色商品标签图像分割方法
    巨志勇,翟春宇,张文馨
    电子科技    2021, 34 (10): 69-74.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.10.011
    摘要71)   HTML0)    PDF (1677KB)(23)   

    传统区域生长的噪声和灰度不均可能会导致空洞和过分割,严重影响图像分割效果。针对此问题,文中提出了一种 SVM与区域生长相结合的彩色标签图像分割算法。该算法将标签部分和商品部分的颜色信息和纹理等特征作为SVM的正负样本,既有效提高了效率,又提高了图像分割的精度。在提取正负样本时,利用改进区域生长算法分割出特征区域并提取特征。理论分析和实验结果表明,所提出的算法具有更正错误检测信息机制,提高了分割效率,较好地防止了传统区域增长算法分割时的过分割现象,并具有良好的鲁棒性,为后期拓展奠定了基础。

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    16. 基于STM32F417IGT6的苹果灾害智能防护系统设计
    李蓓茹,杨延宁,王凯,张健鹏,邹彬
    电子科技    2021, 34 (10): 75-80.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.10.012
    摘要71)   HTML3)    PDF (858KB)(18)   

    为避免霜冻和冰雹天气对山地苹果生长的不利影响,文中设计了一种基于STM32F417IGT6的智能灾害防护系统。采用软硬件结合的方法,以STM32F417IGT6单片机为主控芯片,通过DHT11数字温湿度传感器获取天气信息。该系统以ESP8266进行无线通信,分别对霜冻、冰雹天气设计相应的防护措施,使得用户可以在霜冻、冰雹天气来临前及时采取应对措施,提高苹果产量。样机的实地测试和实验数据表明,系统可以提前20 min对用户发出预警,并在2 min内完全启动防护装置,具有成本低、响应速度快、防护功能强的特点,有较高的应用推广价值。

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    17. 一种高功率因数无电解电容PMSM的设计与仿真
    蒋凯文,金海,许参
    电子科技    2021, 34 (12): 13-18.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.12.003
    摘要71)   HTML85)    PDF (809KB)(24)   

    永磁同步电机成本低,寿命长,应用广泛。功率因数低、电流畸变率高是无电解电容应用所面临的难题。针对这一问题,文中通过对永磁同步电机功率因数的分析并基于矢量控制算法,提出了一种交轴相位补偿、直轴弱磁控制的策略,并在MATLAB/Simulink环境下搭建仿真模型进行仿真实验。实验发现,在母线电压波动条件下,电机交轴、直轴电流对于波动的给定电流实现了跟随。对比传统矢量控制,文中提出的控制策略消除了电流与电压之间相位差,功率因数达到93.51%。仿真结果表明,相位补偿结合弱磁控制的策略可以有效提高功率因数,降低电机系统对电网的电磁污染。

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    18. 信道化造成的虚假信号处理方法研究
    吴贞宇,夏厚培
    电子科技    2021, 34 (8): 25-30.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.005
    摘要70)   HTML98)    PDF (940KB)(10)   

    针对信道化处理信号时会造成跨信道分裂信号、兔耳效应等虚假信号的问题,文中提出了一种利用虚假信号的参数特征进行虚假信号消除的方法。该方法根据相邻信道的跨信道分裂信号时频域交叠严重,对信道化检测结果的跨信道分裂信号进行拼接融合;根据兔耳效应虚假脉冲的幅度、脉宽等参数远小于原信号的幅度、脉宽且出现和结束时刻均在原信号上升沿和下降沿附近,对信道化检测结果的兔耳脉冲直接剔除,得到最终检测结果。实验结果表明,所提方法能有效实现虚假信号的消除,对信道化的输出进行处理后能得到正确的检测结果。

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    19. 基于自适应牵制控制的中立型复杂网络渐近同步
    时慧,童东兵
    电子科技    2021, 34 (9): 12-16.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.09.003
    摘要70)   HTML11)    PDF (551KB)(20)   

    针对控制节点未知的中立型耦合复杂网络渐近同步问题,文中设计了更符合工程应用的自适应牵制控制器,并给出了自适应更新律的设计依据。根据广义Itö公式、线性矩阵不等式和Lyapunov稳定性理论,给出了中立型耦合复杂网络渐近同步的充分条件。通过数值仿真,计算出同步所需最少牵制节点数,进一步验证了所得渐近同步准则的有效性。

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    20. 一种按需多节点优先级充电调度算法
    水九生,王然
    电子科技    2021, 34 (8): 43-49.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.008
    摘要69)   HTML107)    PDF (1895KB)(14)   

    无线可充电传感器网络中,大部分现有的移动充电调度方案集中在周期性充电方案和单节点充电模型。但周期性充电忽略了网络的动态变化因素,通常导致充电性能较低。单节点充电模型的充电效率低,可扩展性差。针对这一问题,文中基于多节点充电模型,提出了一种按需多节点优先级调度算法,旨在减少死亡节点个数以及能量消耗。同时,文中对传感器的能量消耗模型提出了一种新的与基站距离有关的线性模型。在节点分组时,为了减少停止点的数量并平衡节点的充电时间,开发了一种基于形心的聚类算法。在路径规划时,综合考虑了节点的剩余寿命以及停止点与移动充电器之间的距离因素。最后,通过实验证明了所提算法可以有效地减少节点死亡和能量消耗。

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    21. 优化的μC/OS-III实时内核中断管理机制
    冯冲,吴尧辉,吴昊珍
    电子科技    2021, 34 (9): 7-11.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.09.002
    摘要68)   HTML14)    PDF (835KB)(20)   

    针对μC/OS-III实时操作系统中,低优先级中断任务对紧急任务截止期干扰较大的问题,文中提出了一种优化的μC/OS-III中断管理机制。利用完全基于μC/OS-III优先级剥夺原则,对中断任务和普通任务的优先级进行统一分配。根据中断的紧急程度为中断任务分配合适的优先级,对比中断任务与当前执行任务的优先级高低来选择不同的处理方式,若中断任务的优先级低于当前执行任务则以任务方式处理,反之则以中断服务程序处理。理论分析和μC/Probe软件检测及实验表明,优化后的μC/OS-III实时内核中断管理机制可以缩短紧急任务的截止期,系统能够可靠稳定地运行,具有较高的实时性。

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    22. 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68)   HTML5)    PDF (989KB)(15)   

    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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    23. 基于Taguchi 方法的三相混合式步进电机电磁结构优化
    方玲利,肖龙飞,毕超
    电子科技    2021, 34 (12): 7-12.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.12.002
    摘要66)   HTML94)    PDF (1969KB)(33)   

    混合式步进电机的齿层区域是其产生转矩的关键。为了实现特定性能,电机设计时需要选择适当的齿层几何形状。文中以梯形齿形状参数为优化对象,对电机进行电磁结构优化,以实现更高的转矩输出。以市场现有的一款三相混合式步进电机为样机,基于其结构参数,建立高效的三维有限元模型以产生优化的样本。然后,再结合Taguchi优化算法,以定转子的齿形状参数为优化设计变量,通过数值方法获取最佳梯形齿形结构,使电机输出转矩最大化。优化后,转矩最大化样机的转矩峰值提高了近25%,证明了该优化方案的有效性。

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    24. 一种改进ORB特征匹配的半稠密三维重建ORB-SLAM算法
    陈文佑,章伟,史晓帆,宋芳
    电子科技    2021, 34 (12): 62-67.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.12.011
    摘要64)   HTML5)    PDF (1589KB)(6)   

    视觉SLAM技术的目标是建立完善的地图及估计更精确的相机位姿。为了构建更加详细完整的三维地图,文中提出一种改进ORB特征匹配的半稠密三维重建ORB-SLAM算法来实现环境稀疏三维点云地图的构建。所提方法在ORB-SLAM算法的基础上,增加半稠密建图线程,建立半稠密三维点云地图,利用SURF特征匹配算法尺度不变性的特点改进了ORB特征匹配。在TUM RGBD数据集中进行的仿真实验结果表明,与ORB-SLAM算法相比,采用改进ORB-SLAM算法建立的三维地图能更加直观地显示出环境中物体的轮廓,特征匹配精度也有所增加。最后,应用两组数据集验证了算法的一致性。

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    25. 基于弱监督宫颈细胞图像的语义分割方法
    张灿,陈玮,尹钟
    电子科技    2021, 34 (12): 68-74.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.12.012
    摘要64)   HTML5)    PDF (1187KB)(9)   

    基于弱监督标签的神经网络算法是医学领域的研究热点之一。针对医学领域缺少标签数据以及细胞质、细胞核分割不精确的问题,文中提出一种基于弱监督宫颈细胞图像的语义分割算法。该算法首先用无监督K-means作为标注函数生成细胞图像分割标签。然后,通过改进的Encoder-Decoder网络进行训练。文中引入CRF作为网络的最后一层以整合图片全局信息,优化分割结果。将标签及预测图像分3次进行优化训练以达到对细胞图像的像素级分类。在宫颈细胞图片数据集上对文中所提算法进行验证,实验结果表明,该算法具有良好的泛化能力,准确率高达96.7%。

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    26. 光纤模场直径测量的两段多项式函数拟合法
    陶嘉庆,胡越,项华中,涂建坤,郑刚
    电子科技    2021, 34 (11): 37-41.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.006
    摘要64)   HTML4)    PDF (681KB)(9)   

    光纤的模场直径对于评价光纤性能非常重要。远场可变孔径法是工业中测量模场直径的常用方法。目前基于远场可变孔径法的各类测量仪器使用较多的孔径,测量时间长,效率较低。针对这些问题,文中用OFM光纤测量仪测量得到光功率数据,并将两段多项式函数拟合法运用于模场直径数据的处理中。实验结果显示,该方法在20个孔径时的测量结果稳定性优于原直接拟合的结果,且在满足测量精度的前提下,能将原来的20个测量孔径光阑减少至10孔,提高了仪器的测量速度,可满足光纤生产厂家在现场质量控制中快速测试的需求。

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    27. 二维铁电材料的第一性原理研究进展
    吴春香,仲崇贵
    电子科技    2021, 34 (10): 81-86.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.10.013
    摘要63)   HTML1)    PDF (755KB)(22)   

    由于二维铁电体固有的尺寸和表面效应,其铁电性能与传统的块状铁电体有较大的不同。到目前为止,二维铁电体已被报道具有多种性质,包括体光电效应、压电/热释电效应、谷极化和自旋极化。这些性质或依赖于铁电极化,或与之耦合以便于电学控制,从而使二维铁电体适用于多功能纳米器件。目前,二维铁电体在理论、实验和应用方面的研究正在不断积累。文中简要介绍了采用第一性原理研究二维铁电材料的理论和方法,并分别总结了二维铁电性的本征与非本征起源,最后讨论了二维铁电体存在的问题及发展前景。

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    28. 表贴式永磁同步电机中高速无位置传感器控制技术比较研究
    崔波,方玲利,蒋全,毕超
    电子科技    2021, 34 (10): 8-10.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.10.002
    摘要61)   HTML6)    PDF (2537KB)(22)   

    针对永磁同步电机高速运行模式下无位置传感器技术,文中研究了滑模观测器、龙伯格观测器、模型参考自适应系统3种无感估算算法。滑模观测器算法稳定性较好,但是由于系统不连续开关量的存在,不利于提取有效反电势。通过加入滤波器,能有效提取反电动势。龙伯格算法简单,但是反电动势耦合会导致一些干扰信号。为了工程实现,需要加入锁相环,使得估算更加准确。模型参考自适应系统相对复杂,故基于波波夫稳定性理论设计了反馈自适应律。文中对3种无感观测器算法进行了仿真分析,结果显示,滑模观测器算法鲁棒性最好,对比龙伯格算法,参数更少且利于工程实现;模型参考自适应观测器的自适应律设计复杂,由于需要两套模型进行计算,对控制器性能要求高且不利于工程实现。

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    29. 一种基于宽带谱处理的机械系统故障检测方法
    白兴宇,华生辉,姜煜,张敏
    电子科技    2021, 34 (12): 25-29.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.12.005
    摘要61)   HTML3)    PDF (734KB)(9)   

    针对机械系统运行状态监测问题,文中提出了一种基于宽带谱处理的机械系统故障检测方法。该方法基于干扰噪声抑制和声纹比对技术,根据干扰噪声源的特点,采用自相关去噪与小波去噪相结合的方法,对干扰噪声进行了有效的抑制。在此基础上,采用欧式距离分类器对采集到的声纹信号进行分类判决,从而更好地对机械系统故障声纹信号进行检测、提取和识别,实现了对机械系统运行状态的监测和故障检测。通过数值仿真对文中所提故障检测方法进行验证,仿真结果表明文中所提故障检测方法具有良好的检测性能。

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    30. 基于遗传算法的温度传感器布置优化
    修晓波,李伯全,周峰
    电子科技    2021, 34 (9): 17-23.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.09.004
    摘要61)   HTML7)    PDF (1474KB)(20)   

    温度场分布信息在工业应用中反映了工业设备的内部运行状态,有助于制定控制策略并确保工业设备运行的安全性。针对钢铁冶炼设备中的链篦机鼓风干燥段温度场检测的局限性,文中提出了一种解决温度传感器布置的最佳位置和数量的方法。采用传热学理论建立了鼓风干燥段数学模型,通过计算流体动力学获得鼓风干燥段理论温度场。设计评价传感器布点位置优劣的目标函数,采用遗传算法进行求解,得到温度传感器布点数量和位置的最优解。采用数值模拟的方式验证该方案的效果,结果显示采用径向基函数重构温度场时,优化后的温度场较优化前平均绝对误差提高了30.90%,模型命中率从99.88%提升到了99.99%。

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    31. 计及控制策略影响的MMC-HVDC直流单极接地故障特性分析
    时熙,程鹏
    电子科技    2021, 34 (8): 64-70.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.011
    摘要61)   HTML75)    PDF (1302KB)(9)   

    针对现有柔性直流输电系统单级接地故障特性未充分考虑换流器控制的问题,文中提出了一种计及控制策略影响的MMC-HVDC直流单极接地故障暂态特性分析方法。根据系统中性点的接地方式,建立直流侧单极接地故障后短路电流流通路径模型,再通过分析故障后最近电平逼近控制策略对故障路径中各物理参数的影响,从而揭示出故障极所在桥臂上子模块投切个数的变化规律。通过推导短路电流和子模块电容电压的计算公式,精确描述MMC-HVDC系统单极故障暂态过程。实时数字仿真系统的实验结果验证了短路电流及电容电压表达式的正确性。

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    32. 基于新型鲁棒下垂控制方法的光伏发电系统并网研究
    闫振彬,郑柏超,周志勇
    电子科技    2021, 34 (8): 79-86.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.013
    摘要61)   HTML5)    PDF (1340KB)(7)   

    光伏发电系统具有易受环境和负载变化影响的特点,其在并网过程中会产生频率和功率波动问题,而传统PI控制方法反应速度慢且稳定性差。针对这一问题,文中提出了一种新型鲁棒下垂控制设计方法。该方法在双向互联变换器双闭环控制电流内环的控制结构中设计了一个积分滑模控制器。该控制器既能够快速平抑光伏发电系统在并网过程中产生的电压和频率波动,又能够保证不同环境条件下电力系统的稳定性。MATLAB/Simulink仿真结果表明,新型鲁棒下垂控制方法比传统PI控制方法反应更快且波动幅度下降近一半,更好地保证了电网在光伏发电系统并网后的持续稳定运行。

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    33. 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61)   HTML8)    PDF (1530KB)(26)   

    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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    34. 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60)   HTML6)    PDF (1823KB)(8)   

    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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    35. 基于数字载体的柔性智慧物流平台研究
    叶杭璐,何利力
    电子科技    2021, 34 (11): 21-25.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.003
    摘要60)   HTML7)    PDF (1671KB)(13)   

    物联网技术的高速发展为实现仓储管理的自动化和智能化奠定了基础,而数字载体技术则是建立智慧仓储物流平台的核心。针对传统仓储管理中人工数据采集效率低且准确率不高的问题,文中以生产制造车间的仓储入库作业为对象,设计了包括管理层、中间层和物理层的基于RFID的仓储管理系统。该系统可对传统入库环节流程进行优化,动态智能地感知管理对象,实现对仓储管理的有效管理和监控。文中通过Flexsim软件建立仿真模型模拟入库流程,在较短时间条件下对模型实体进行仿真模拟,分析出各设备的利用率情况,为平台设计提出改进方案,也为决策提供了参考依据。

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    36. 电力需求侧空调负荷柔性调控策略研究
    王福忠,李润宇,张宏伟,郭江震,张丽
    电子科技    2021, 34 (8): 58-63.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.010
    摘要59)   HTML99)    PDF (1242KB)(6)   

    随着空调在各类建筑中的普及使用,空调负荷已成为影响区域电网稳定运行的重要因素,如果不加以调控,将会影响到整个区域的正常用电。基于此,文中在空调负荷区域分层调控的架构基础上,提出了一种自适应模糊PI三闭环控制策略。该方法将空调负荷信息和模糊控制相结合,通过形成三闭环PI控制对空调负荷进行柔性调控。文中搭建仿真模型来验证该策略的可行性。仿真结果表明,该调控方法的控制精度可达到近99%,为精确控制负荷提供了一种新方法。目前,该调控策略已在某大学进行了实际应用,为将来柔性调控技术的推广提供了理论支持和实践参考。

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    37. 基于改进VGG16网络的混合批量训练交通标志识别
    廖璐明,张伟
    电子科技    2021, 34 (8): 8-13.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.002
    摘要59)   HTML59)    PDF (970KB)(16)   

    针对现有交通标志识别方法存在的识别率低、识别时间长等缺点,文中在卷积神经网络的基础上提出了一种基于VGG16网络模型的改进卷积神经网络模型。对VGG16网络模型的卷积层数量、卷积核和池化层进行修改,增强网络模型的特征提取能力和精简性。通过随机旋转、伸缩、偏移和对比度调整等方法对实验数据集进行数据增强,并通过激活函数、混合批量训练和提前终止正则化方法提高网络模型的识别率。改进后的VGG16网络模型利用德国交通标志数据集中进行测试,结果显示采用该模型的识别率达到98.98%,单张交通标志识别时间只需要0.24 ms。与其他模型相比,该模型在识别率和识别时间方面均具有明显优势。

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    38. 基于阶跃响应和遗传算法优化高阶加时滞模型的辨识方法
    王阳,王亚刚
    电子科技    2021, 34 (9): 41-46.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.09.008
    摘要59)   HTML4)    PDF (753KB)(21)   

    针对工业生产中含有时滞环节的高阶过程对象,由于控制器结构复杂,采用直接设计控制器和传统模型降阶的方法实现起来比较困难,加上噪声对控制器产生的干扰,导致这些方法往往得不到满意的结果。文中采用基于阶跃响应的辨识方法,通过分析对象阶跃响应的输入和输出数据,建立二阶加纯滞后模型,利用遗传算法自适应全局搜索能力的优点来优化模型的静态增益、时间常数和纯滞后系数,从而对高阶加时滞对象进行精确的模型辨识。MATLAB仿真结果表明,该方法具有精度高、鲁棒性强和适用性广等优点。使用该方法辨识文中的模型在单位阶跃输入信号下的ITAE指标分别为18.138 5、6.271 5和167.889 2。

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    39. 基于超像素分割的孪生网络双目立体匹配方法研究
    陆玮,刘翔,薛冕
    电子科技    2021, 34 (9): 73-78.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.09.013
    摘要59)   HTML5)    PDF (1567KB)(23)   

    图像若存在纹理缺乏、遮挡、边缘深度不连续等情况,其双目匹配精度会降低。针对这一问题,文中将经过均值滤波预处理和SLIC超像素分割形成的超像素区域作为Siamese孪生深度学习网络模型的输入,进行了图像局部信息匹配代价计算。该方法有效提升了视差计算时边缘区域的辨识度,避免了视差图边缘膨胀、模糊、不连续等问题,提高了立体匹配的准确度。实验部分基于Middlebury 立体视觉数据集测试平台,并与SGM半全局匹配、自适应权重AD-Census等方法得出的视差图进行比较。结果显示,该算法在深度不连续区域和缺乏纹理区域的匹配效果改善较为明显,且平均视差误差和平均错误率均有所降低,具有更好的鲁棒性。

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    40. 笼型转子端环断裂引发电机各场量变化情况的分析
    王新掌,郭强,许孝卓
    电子科技    2021, 34 (10): 18-26.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.10.003
    摘要59)   HTML2)    PDF (4253KB)(9)   

    针对型异步电动机鼠笼转子导条断裂和端环断裂故障问题,文中采用有限元方法,以一台Y160L-6型异步电机为例分别建立了正常电机、铝条断裂和端环断裂电机的有限元模型,进行了瞬态磁场计算,分析了电机定转子电流变化情况和气隙磁密的变化情况。以电磁场计算的损耗结果为基础,计算了电机的三维稳态温度场分布,发现不同故障会造成电机温分布不同程度升高。以温度场计算结果为载荷计算转子应力分布,不同故障会造成转子热应力分布不同程度升高,铝条断裂和端环断裂故障对铝条和端环连接处的应力造成较大改变。

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    41. 三相输入型阻塞式交交变频电源
    李玉东,连海山,胡晓丹
    电子科技    2021, 34 (9): 47-53.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.09.009
    摘要58)   HTML4)    PDF (2531KB)(14)   

    传统SCR相控式交交变频手段控制复杂,所需器件较多。为了克服这些缺点,在单相阻塞式交交变频系统的基础上,文中提出了一种三相输入型阻塞式交交变频系统。该系统以工频三相电源作为输入,采用并联结构的传统交流斩波调压电路拓扑及高频PWM控制。根据面积等效原理推导出了占空比与输出电压幅值的关系,实现了系统输出电压的频率和幅值分别可调的目的。最后,对在MATLAB 2016b/Simulink环境中搭建的系统数学模型进行了仿真分析,制作了基于dSPACE半实物仿真平台的三相输入型阻塞式交交变频电源的样机并进行了实验。仿真结果及实验结果证明了文中所设计系统的正确性和可行性。

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    42. 基于UPFC的柔性倒闸控制器
    王玉梅,李尧炜
    电子科技    2021, 34 (11): 55-61.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.009
    摘要57)   HTML5)    PDF (1036KB)(10)   

    在电力系统倒闸操作过程中,母联开关直接进行刚性合闸时将会在环形网络中产生较大冲击电流,严重威胁电力系统安全运行。针对这一问题,文中设计了基于UPFC的柔性倒闸控制器。通过分析UPFC的拓扑结构和工作原理,提出适用于母联开关倒闸的控制器拓扑结构,然后设计倒闸控制器并联结构对合闸时电压幅值进行调节,并通过电压相位的调整,设计控制器的串联结构。仿真验证结果显示,柔性倒闸控制器可以使两段母线的端电压向量快速达到一致,实现无环流倒闸操作。

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    43. 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57)   HTML4)    PDF (730KB)(6)   

    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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    44. 四旋翼无人机姿态控制传感器故障的区间估计
    杨雨薇,宋芳,章伟
    电子科技    2021, 34 (10): 56-62.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.10.009
    摘要56)   HTML3)    PDF (833KB)(7)   

    针对四旋翼无人机姿态控制系统传感器发生故障的问题,文中采用多胞体原理进行区间估计,利用泰勒展开对无人机非线性系统进行线性化处理,并通过视传感器故障为增广状态的方法将原始系统转换为等效的广义系统。H技术设计鲁棒增广状态观测器,通过求解线性矩阵不等式得到四旋翼无人机姿态控制系统传感器的故障估计。基于中心对称多胞体原理对估计结果进行分析,得到传感器故障的区间估计和算法设计。基于MATLAB仿真平台,以四旋翼无人机姿态控制传感器故障系统为分析对象,验证了文中所提出区间估计方法的可行性与有效性。

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    45. 导盲犬行走机构运动仿真及其视觉识别算法研究
    赵崇,迟蒙蒙,储聪,张鹏
    电子科技    2021, 34 (9): 66-72.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.09.012
    摘要56)   HTML5)    PDF (3065KB)(19)   

    针对导盲犬训练成本高等系列问题,文中提出了一种具有视觉识别功能的行走装置,该装置能够实现单个步进电机驱动四足机构行走。通过对行走机构进行运动仿真,得到的数据显示四足相对于地面交替上升、交替落地,能够在较为复杂的非结构环境下平稳运行。以人行横道上的红绿灯的识别为例,提出了一种基于YOLO的机械导盲犬视觉识别算法,判断当前信号灯状态是否可通行。机械导盲犬识别绿灯准确率为87.96%,红灯准确率为89.38%,检测速度为23.5 frame·s-1,能实时检测并区分人行横道红绿灯信息。

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    46. 电励磁集中式定子绕组同步电机的性能对比分析
    彭兴来,李正
    电子科技    2021, 34 (12): 19-24.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.12.004
    摘要56)   HTML5)    PDF (1366KB)(20)   

    为了降低转矩波动,文中研究了不同槽/极比和气隙均匀程度对电机转矩波动的影响。分别在相同的尺寸、转速、激励情况下,对极数为12槽10极、18槽10极、30槽10极的电励磁集中式绕组电机进行性能分析。首先对不同的槽/极比的电机进行有限元分析,再对比分析电机气隙均匀程度对其齿槽转矩的影响。通过比较发现适当的槽/极比可以降低齿槽转矩和反电势的谐波含量,而且从齿槽转矩的大小来看,分数槽电机要低于整数槽电机。使用非均匀气隙可以减少气隙磁密谐波含量,从而进一步降低齿槽转矩,降低了转矩波动。经过有限元计算,分析了这3种电机的电感和对转矩的影响。最后,发现非均匀气隙对降低电机转矩波动的效果更明显,12/10电机转矩波动百分比从10.6%降到了4.2%。

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    47. 车载定位与通信网络协议研究进展
    万壮,谢剑,赵寻,覃杰
    电子科技    2021, 34 (11): 42-45.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.007
    摘要56)   HTML6)    PDF (552KB)(11)   

    车载通信与定位手段能够辅助地铁车辆了解自身以及周边环境的情况,是实现基于通信列车控制的重要环节。车载定位与通信技术综合自身理论基础,并结合多个领域的研究成果,发展出了适合多种应用需求的相关理论与技术手段。文中总结梳理了多种针对地铁运营环境的车载定位技术、定位手段评价标准以及地铁车载通信网络的相关研究成果。得益于环境感知技术、计算机技术和控制决策技术的快速发展,车载定位与通信技术水平也得到了迅速提升。随着地铁智能化程度的提高,车载定位与通信技术将向更加鲁棒和集成化程度更高的方向发展。

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    48. 基于中继多跳模型的传感网络充电方法研究
    叶恒超,程宗毛
    电子科技    2021, 34 (8): 31-36.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.006
    摘要55)   HTML91)    PDF (1013KB)(5)   

    在保证无线可充电网络能够持久运行的情况下,文中基于中继多跳充电模型,研究了最大化传感网络中充电小车的能量利用率问题。针对该问题,提出了中继节点选择算法和路径规划算法。中继节点选择算法用于从传感器节点中选择中继节点,并作为充电小车的停靠点,将节点在中继范围内的覆盖数量作为选择依据。路径规划算法基于哈密顿回路再优化为充电小车规划移动路径。得益于中继多跳充电模型和上述算法,充电小车能够减少移动能量损耗,提高能量利用率。通过仿真实验对比了NJNP、TADP这两种策略以及不同规模网络下的效果。结果表明,所提出的方案在能量利用率方面提高了约15%~25%,并且在大规模传感器网络下有良好的效果。

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    49. 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55)   HTML4)    PDF (1749KB)(8)   

    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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    50. 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53)   HTML1)    PDF (2989KB)(8)   

    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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月刊,1987年9月创刊
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副  主  编:万连城
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