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    1. 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390)   HTML495)    PDF (1252KB)(271)   

    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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    2. 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260)   HTML19)    PDF (2075KB)(51)   

    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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    3. 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211)   HTML14)    PDF (988KB)(56)   

    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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    4. 风电机组惯量支撑与一次调频综合控制策略
    朱家文,陈卓,刘人志,刘柏霖,陈湘萍
    电子科技    2023, 36 (5): 9-15.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.002
    摘要210)   HTML8)    PDF (913KB)(42)   

    针对大规模风电接入电网导致系统惯量降低、调频能力不足的问题,文中提出一种风电机组惯量支撑与一次调频综合控制策略方案。该方案基于风电机组浆距角特性来整定风机减载控制,预留风电机组调频所需的备用容量,进一步解决减载模式下电网频率变化与虚拟转动惯量之间的结合问题。此外,再计及风电机组转速保护来整定静调差系数,并与惯量支撑控制相结合,以实现风电机组综合调频控制策略。在MATLAB/Simulink中搭建含风电场的联合仿真模型,其结果表明风电机组可快速为电网提供虚拟转动惯量支撑,降低初期电网频率扰动的变化率,并按照整定的静调差系数调节输出功率,提高了风电接入电网的频率稳定性,验证了文中所提控制策略的合理性。

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    5. 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194)   HTML22)    PDF (2014KB)(109)   

    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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    6. 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193)   HTML52)    PDF (957KB)(53)   

    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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    7. 电子引信无线装定技术应用研究
    张明跃,房立清,郭德卿,石永雷,刘炳男
    电子科技    2023, 36 (6): 57-63.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.06.009
    摘要191)   HTML3)    PDF (1515KB)(14)   

    现代化战争要求武器具有更高程度的环境适应能力以及更精确的制导能力。电子引信作为制导武器的核心控制部件,其快速反应能力和精准控制能力不仅与武器的性能紧密相关,更是影响武器打击能力的重要因素。无线装定技术是精确制导武器的核心技术之一。与传统的有线装定技术相比较,无线装定技术具有非接触式、装定速度快以及适应能力强等特点。通过无线装定技术快速稳定地将控制信息传输至电子引信是未来智能化弹药发展的关键技术之一。文中针对不同无线装定技术的原理,分析了无线装定技术产生的原因,得出无线装定技术研究的必要性,对目前研究最广泛的3种无线装定方式:电磁感应装定、射频装定、磁耦合共振装定的关键技术及特点进行了综述,并且展望了无线装定技术未来的发展趋势。

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    8. 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189)   HTML11)    PDF (1500KB)(37)   

    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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    9. 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174)   HTML12)    PDF (1009KB)(46)   

    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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    10. 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167)   HTML1410)    PDF (2063KB)(180)   

    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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    11. 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147)   HTML12)    PDF (976KB)(41)   

    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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    12. 考虑测量野值的锂电池异常数据检测与SOC估计算法
    王昌松,陈辉,王立成,瞿枫
    电子科技    2023, 36 (5): 34-40.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.006
    摘要146)   HTML2)    PDF (1077KB)(24)   

    针对锂电池状态估计中传感器测量出现野值的问题,文中设计了卡方检测器和相应的滤波算法,消除了野值对锂电池荷电状态估计的影响。通过二阶RC等效电路对电池动力学模型进行描述,并采用卡尔曼滤波的方法离线辨识电池模型的参数。在考虑了传感器数据存在野值的情况下,采用卡方检测器对野值进行实时检测。当检测到野值发生时,根据零阶保持的思想提出一种只依赖于模型的SOC估计算法,有效地抵抗了测量野值。在FUDS工况下,通过实验仿真发现,文中设计的野值检测器和改进的SOC估计算法能够精确检测到野值的发生,并可保证SOC的估计误差在2%以内,体现了良好的估计性能。

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    13. 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144)   HTML7)    PDF (5679KB)(41)   

    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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    14. 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131)   HTML16)    PDF (769KB)(34)   

    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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    15. 一种新型PMSM负载转矩和转动惯量辨识策略
    朱凌童,蒋全
    电子科技    2023, 36 (6): 80-86.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.06.012
    摘要130)   HTML2)    PDF (915KB)(36)   

    精确的负载转矩和转动惯量辨识是实现永磁同步电机高性能伺服控制的关键之一,而目前负载转矩和转动惯量的辨识多局限于其本身,未能联系到负载转矩和转动惯量之间的相互影响与制约。针对该问题,文中首先设计了一种互相连接的扩展滑模观测器,充分考虑负载转矩和转动惯量间的相互影响,并且将已辨识转动惯量值作用于电机速度环的比例系数和积分系数,使得两个扩展滑模观测器拥有更加精确和稳定的速度输入。然后,文中将新型策略与其他算法进行了对比分析,结果表明新型辨识策略使负载转矩和转动惯量的辨识拥有更快的响应能力和更好的辨识精度。此外,为了验证辨识系统的抗干扰能力和辨识的稳定性,基于变速和负载突变环境进行辨识,仿真结果表明即使在复杂环境下,文中所提的新型策略依旧具有较为稳定的辨识效果。

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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122)   HTML25)    PDF (756KB)(92)   

    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. 基于图像处理的可见光通信自动对准系统
    苑振博,白勃,张晓薇,罗柳君,尚韬
    电子科技    2023, 36 (6): 8-15.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.06.002
    摘要116)   HTML4)    PDF (1641KB)(20)   

    为提高可见光下行链路的通信质量,文中搭建了基于OpenMV的可见光通信自动对准系统。该系统基于图像处理和颜色识别等技术,实现室内白光LED(Light Emitting Diode)的自动识别。系统通过灰度质心法确定白光LED的质心坐标,并使用PID(Proportional Integral Differential)算法驱动舵机实现室内白光LED的跟踪。实验结果表明,在接收距离2 m处,可见光通信自动对准系统能在多种运动轨迹下实现白光LED的自动对准,最大对准角度误差小于0.534°。此外,无论是白光LED被遮挡还是存在干扰光源,系统仍能保持良好的跟踪效果,表明系统具有良好的鲁棒性。

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    18. 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115)   HTML6)    PDF (1434KB)(27)   

    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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    19. 基于EMD-GWO-SVR组合模型的短期风速预测
    蔺琳,王万雄
    电子科技    2023, 36 (5): 1-8.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.001
    摘要115)   HTML75)    PDF (1228KB)(118)   

    风速预测对风电场进行调度与控制具有重大意义。针对风速序列的随机性与间歇性,文中提出了EMD-GWO-SVR组合预测模型。先对原始序列进行经验模态分解,并应用GWO算法对支持向量回归模型的参数进行寻优。随后将寻优得到的最佳参数代入支持向量回归模型,并对分解后的本征模函数及残差项分别进行预测,将得到的各预测结果相加从而对风速进行预测。以甘肃省酒泉市的历史气象数据为例,建立BP神经网络、SVR、PSO-SVR、GWO-SVR、EMD-PSO-SVR和EMD-GWO-SVR6种预测模型,对该地的风速进行预测。仿真结果表明,文中提出的EMD-GWO-SVR模型预测精度相比SVR提高了61.759 8%,且其MAE、MAPE和RMSE等误差指标评价值显著低于其它5种模型。

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    20. 一种改进型单相图腾柱整流器平均电流控制方法
    夏远帅,谢明,杨洋,姚磊
    电子科技    2023, 36 (5): 23-27.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.004
    摘要115)   HTML4)    PDF (1173KB)(36)   

    为有效抑制电力电子设备给电网带来的谐波污染并解决能源短缺问题,高效AC/DC PFC变换器受到了广泛关注。文中针对图腾柱PFC变换器转换效率和电流过零点尖峰问题,利用功率开关管替代传统拓扑结构中的二极管,并提出了一种基于CCM模式的改进平均电流控制策略。该控制策略通过引入互补PWM,改进高频桥臂控制方式,降低了二极管续流损耗,提高了变换器转换效率。文中阐述了图腾柱拓扑结构电路工作原理以及控制策略,并在MATLAB/Simulink平台建立相应仿真模型对所提方案进行了验证。在此基础上,文中还设计并搭建一台原理样机。实验结果表明新方法的转换效率提高了1.5%,且电流无明显过零尖峰,证明了所提改进型控制策略的有效性和可行性。

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    21. 融合IMU信息的三维激光SLAM方法
    张明,章国宝,朱宏伟
    电子科技    2023, 36 (6): 27-33.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.06.005
    摘要113)   HTML3)    PDF (3210KB)(18)   

    针对激光雷达SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)算法定位精确度不高且鲁棒性较差的问题,文中提出了一种融合IMU(Inertial Measurement Unit)数据到三维点云配准过程的SLAM方法。在LeGO-LOAM(Lightweight and Ground-Optimized Lidar Odometry and Mapping on Variable Terrain)算法的研究基础上,在地面点提取环节引入IMU数据,将点云映射到世界坐标系下,减小载体抖动对地面点提取的影响。利用IMU输出信息消除点云由于载体运动产生的畸变,增强算法的鲁棒性。使用三点聚类法对一帧点云进行聚类分析,减少杂点的干扰,加快点云配准过程,提高了算法定位精度;同时引入闭环检测,减小匹配过程中的累积误差,得到全局最优解。结果表明,在大型户外干扰较多的环境中,改进SLAM算法减少了求解得到的轨迹波动,提升了点云配准精度,增强了算法的鲁棒性。

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    22. 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113)   HTML6)    PDF (912KB)(35)   

    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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    23. 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111)   HTML15)    PDF (1037KB)(54)   

    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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    24. 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109)   HTML7)    PDF (1036KB)(34)   

    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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    25. 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109)   HTML10)    PDF (1427KB)(30)   

    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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    26. 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108)   HTML25)    PDF (1186KB)(123)   

    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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    27. 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105)   HTML7)    PDF (2327KB)(31)   

    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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    28. 基于注意力机制的水下遮挡目标检测算法
    史建柯,乔美英,李冰锋,赵岩
    电子科技    2023, 36 (5): 62-70.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.010
    摘要101)   HTML4)    PDF (4296KB)(27)   

    针对水下目标检测任务中存在前景遮挡和背景模糊的问题,文中提出一种基于注意力机制的水下目标检测算法。首先采用图像增强算法改善图像质量。然后在非局部神经网络的相似度函数基础上,融合具有逻辑推理能力的级联相似度函数,增强网络对全局上下文特征的表达能力。随后将改进型非局部神经网络与三分支注意力融合,弥补非局部神经网络丢失的通道特征。最后利用空洞卷积模块置换三分支注意力中的池化操作,减少细粒度信息损失。实验表明,该算法在2020年全国水下目标检测大赛提供的数据集上,使基线方法检测精度由65.66%增长至68.55%,证明了所提算法的有效性。

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    29. 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99)   HTML5)    PDF (3884KB)(80)   

    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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    30. 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98)   HTML10)    PDF (1993KB)(35)   

    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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    31. 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98)   HTML5)    PDF (2273KB)(40)   

    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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    32. 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95)   HTML9)    PDF (947KB)(31)   

    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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    33. 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91)   HTML17)    PDF (2213KB)(68)   

    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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    34. DC-DC变换补偿网络PI近似工程设计
    巫付专,向乃皇,周元浩,陈蒙娜
    电子科技    2023, 36 (5): 16-22.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.003
    摘要90)   HTML6)    PDF (805KB)(18)   

    针对DC-DC变换补偿网络设计中试凑法的盲目性和理论分析的复杂性,文中根据状态空间平均法,以Buck为例对DC-DC变换系统进行建模。在满足幅值裕度和相位裕度的情况下,推导出补偿网络kpki与系统参数占空比D、电感L和电容C之间的关系,并在此基础上提出了一种工程近似的方法。通过PSIM仿真和基于DSP搭建的样机平台对所提方法进行验证,结果表明无论是在电压单闭环的情况下还是在电压外环电流内环的情况下,此工程近似法与理论分析法即传统控制方法得出的结果基本一致。此工程近似法避免了试凑法的盲目性和理论分析的复杂性,为实际工程中快速设计补偿网络提供了一种快捷的方法和思路。

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    35. 基于自适应UKF的UWB/PDR行人定位系统
    卢敏龙,郭崴,张轩雄
    电子科技    2023, 36 (6): 41-49.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.06.007
    摘要88)   HTML4)    PDF (2447KB)(8)   

    UWB(Ultra-Wide Band)无线通讯技术在室内导航定位领域获得了广泛的应用,然而基于UWB的行人定位系统在复杂室内环境下的稳定性不佳,导致定位误差增大。为了解决这一问题,文中提出了一种基于自适应无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)的UWB/PDR(Pedestrian Dead Reckoning)行人定位系统。该系统利用无迹卡尔曼滤波算法将PDR模型与UWB的定位信息进行融合,以得到最优位置估计,随后利用UWB定位与PDR系统所获得的步长差概率密度函数来计算定位点的非视距评估概率,并将评估结果作用于系统的自适应噪声调整,以此提高系统对环境的适应性。实验验证结果表明,该系统可有效降低复杂环境下定位误差,提高行人定位结果的精度和稳定性,平均定位精度达到10 cm以内。

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    36. 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88)   HTML10)    PDF (1987KB)(32)   

    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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    37. 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88)   HTML8)    PDF (4755KB)(24)   

    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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    38. 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88)   HTML5)    PDF (3967KB)(44)   

    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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    39. 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85)   HTML7)    PDF (665KB)(40)   

    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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    40. 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85)   HTML5)    PDF (580KB)(27)   

    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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    41. 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85)   HTML4)    PDF (3171KB)(43)   

    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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    42. 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85)   HTML3)    PDF (1562KB)(42)   

    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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    43. 基于图像处理的轨旁组合信号灯识别方法
    郭齐成,沈拓,张轩雄
    电子科技    2023, 36 (7): 8-15.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.07.002
    摘要84)   HTML7)    PDF (5287KB)(40)   

    对列车轨旁信号灯进行准确辨识是保障列车安全运行的重要措施。然而,对于轨道系统而言,除了通常的单色信号灯外,还有组合(两种颜色)信号灯的指示方式。针对轨旁组合信号灯的识别问题,文中提出了一种基于图像处理技术对位于列车前方150 m内的轨旁组合信号灯的识别方法。根据组合信号灯的颜色和形状特征,采用颜色分割、形态学处理、霍夫变换等手段提取组合信号灯的候选区域。同时利用组合信号灯位于当前轨道右侧的位置特征以及组合信号灯之间圆心距的距离特征,定位其位置并识别组合灯颜色。实验结果表明,该方法能准确定位和识别轨旁组合信号灯,对绿与黄、两绿和两黄这3种组合灯的识别率分别为94.14%、96.21%、86.67%。

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    44. 基于扩张状态观测器的管桩自动焊接机滑模控制
    刘文景,章国宝,刘宇恒
    电子科技    2023, 36 (6): 1-7.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.06.001
    摘要83)   HTML8)    PDF (888KB)(25)   

    针对管桩自动焊接机中齿轮传动结构带来的齿隙非线性问题,文中提出一种基于扩张状态观测器的改进滑模控制器设计方法。将非线性、时变齿隙模型等价为全局线性化模型,并证明建模误差上限有界。基于该模型,考虑到输入齿隙未知以及外界干扰未知的情况,文中分别设计了滑模控制器和基于扩张状态观测器的改进滑模控制器。前者能够渐进稳定的跟踪输入信号,抗干扰能力强,但存在较大抖振;后者利用扩张状态观测器观测出未知扰动并直接补偿给控制器,在保证跟踪误差在期望精度范围的同时减少了抖振,便于工程实现。仿真实验证明了相较于传统滑模控制器,基于扩张状态观测器的改进滑模控制器系统到达滑模面的速度更快、抖振更少。

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    45. 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83)   HTML11)    PDF (1789KB)(46)   

    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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    46. 一种自动调谐高频车载电小环天线设计
    詹菲,闫永谋
    电子科技    2023, 36 (6): 16-20.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.06.003
    摘要81)   HTML7)    PDF (1531KB)(18)   

    针对短波通信天线难以在一套设备上实现宽频段工作且不便运输的问题,文中提出了一种适用于近垂直入射天波技术高频通信的自动调谐电小环天线。该天线安装在车辆顶部,主体由耦合环、辐射环及自动调谐控制单元等部分构成,引入两种不同调谐方法,并对两种匹配网络进行集成与自动控制,具有物理结构简单、携带方便且辐射效率较高等优点。仿真和测试结果表明,该环天线在3~30 MHz整个高频频段驻波比小于2,中心频率在25 MHz处的最大增益可达2.7 dBi,最大辐射方向为垂直方向,满足高频近垂直入射天波通信需求,是短波通信系统的重要组成部分。

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    47. 磁场辅助的小型化潘宁离子源点时燃放电特性研究
    张景皓,张轩雄,Christian Wolf,Michael Wick
    电子科技    2023, 36 (5): 71-79.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.05.011
    摘要80)   HTML1)    PDF (5268KB)(21)   

    潘宁离子源在小型化过程中会遇到点燃电压升高及阴极与阳极间绝缘材料击穿和不稳定放电等问题。为促使潘宁离子源内部结构小型化,文中在恒定电场下,通过增加磁场的方式实现潘宁离子源稳定放电,达到降电压放电,并延长了绝缘材料使用寿命,实现了稳定放电。此外,采用COMSOL Multiphysics 软件对改进后的离子源内部电场、磁场的分布进行仿真,模拟分析电子在不同区域的运动和电离情况,据此建立了基于恒定电场增加磁场的点燃物理模型。该模型与实际的点燃实验进行对比的结果表明,改进后的小型潘宁离子源在电压恒定为0.8 kV时,仅将磁场增强至156.29 mT即可实现小型潘宁离子源稳定放电。

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    48. 机器视觉技术在轨道交通中弯道测距的应用研究
    王慧敏,毕嘉桢,沈拓,张轩雄
    电子科技    2023, 36 (6): 34-40.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.06.006
    摘要80)   HTML4)    PDF (2189KB)(13)   

    实时检测列车之间的距离是保障轨道交通安全并提高列车运能的重要途径。位于弯轨上列车之间的距离测量是测距的难点。为了推算和优化列车在弯道处的实时测距计算式,文中提出了一种基于机器视觉在轨运行列车的弯道测距方法。该方法通过单目摄像机对轨道进行图像采集,利用OpenCV算法对采集到的图片进行处理和分析,采用神经网络方法拟合弯轨轨道线,实现动态提取所需要的轨道特征点。通过搭建数学模型可以推算和优化列车之间的测距计算式。实验结果表明,在时间间距为40~50 ms时,测距系统的整体误差率小于9.11%,测距与图像中获得到的其他信息可进行有效融合与集成,且能作为提高列车安全性能的重要判据之一。

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    49. 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80)   HTML5)    PDF (1938KB)(47)   

    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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    50. 车辆电驱动系统电磁干扰源建模及仿真
    任永达,徐强,谢红星,张嘉海,路宏敏
    电子科技    2023, 36 (7): 81-86.   DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.07.012
    摘要79)   HTML5)    PDF (1422KB)(26)   

    针对电驱动系统引起的车辆电磁干扰问题,文中采用分模块的精确建模方式构建了电驱动系统电磁干扰(Electromagnetic Interference, EMI)预测模型。该模型由电机高频等效电路模型和逆变器模型两部分构成。基于矢量匹配法对电机阻抗幅频特性曲线进行拟合,建立了电机高频等效电路模型。在逆变器模型中考虑了绝缘栅极双晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)与散热片间的寄生参数对系统电磁干扰的影响。利用所构建EMI模型对车辆电驱动系统共模干扰电压进行了预测,结果表明在0.1~100 MHz范围内,仿真与实测结果误差不超过10 dB

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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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