电子科技

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1. 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（1411）

HTML （66）

PDF （640KB）（229）

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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2. 一种折叠式共源共栅运算放大器的准确设计方法

王嘉奇,吕高崇,郭裕顺

电子科技 2023, 36 (3): 50-54. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.03.008

摘要（1267）

HTML （29）

PDF （663KB）（352）

传统折叠式共源共栅放大器的人工设计流程只能得到近似的设计结果,优化方法获得的结果较好,但需耗费大量计算。文中针对这类放大器,给出了一种准确设计方法。通过SPICE仿真弥补传统设计流程各性能指标解析近似产生的误差,同时采用基于BSIM模型的器件尺寸计算,反复执行这一设计流程,消除了传统设计过程存在的误差,得到准确的设计结果。文中所提方法相较于传统人工方法更精确,避免了设计时的反复调试;与优化方法相比,虽仍要通过一个迭代过程,但因收敛较快,故计算量较小。文中以0.18 μm与90 nm实际工艺库下的电路设计为例,给出了仿真设计结果,证明了所提方法的正确性与有效性。

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3. 基于Fluent的电机温度场计算

方鑫,吴尧辉,吴昊珍

电子科技 2021, 34 (12): 30-35. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.12.006

摘要（975）

HTML （24）

PDF （2314KB）（188）

电机的温度场计算是电机设计中必不可少的一部分,电机的温升涉及到整个系统及相关设备运行的安全与稳定。文中根据电机参数建立电机电磁模型计算损耗,将损耗以热源密度的形式加载到电机二维模型中计算电机温度场。为了提高温升计算精度,根据电机结构特性采用等效热导热系数法处理电机气隙的热交换。仿真计算结果与实验数据对比分析验证了等效导热系数法计算温度场的精确性。利用Fluent软件采取单向耦合的方式,求解出二维温度场模型。最后通过实验取得的温度场数据对比仿真计算结果,验证了二维模型计算实验电机稳态温度场的准确性。

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4. 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（963）

HTML （43）

PDF （713KB）（177）

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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5. 基于FPGA的多功能阵列信号处理系统设计

罗欣,冯武,孙卫杰,刘马良

电子科技 2023, 36 (3): 1-6. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.03.001

摘要（940）

HTML （467）

PDF （2270KB）（194）

为了适应阵列信号处理数据量大、实时性高的特点,文中结合项目需求设计了一种基于FPGA的多功能阵列信号处理系统。通过采用先进的大规模高性能FPGA和多路高精度ADC芯片,可完成对40路中频信号的同步采集和数字下变频处理,并由数字波束合成运算得到36组波束数据。通过设置多种类型的对外接口,可实现与多个外联设备的网络数据交互、串口控制、波束控制及MGT高速数据传输。文中给出了系统的硬件和软件总体架构设计,并详细介绍了芯片选型、外设接口及各软件功能模块的具体实现方法。测试结果表明,本系统满足设计需求,具有较强的阵列信号处理能力以及良好的通用性和可扩展性。

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6. 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（918）

HTML （54）

PDF （2075KB）（185）

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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7. 基于YOLO神经网络的垃圾检测与分类

张伟,刘娜,江洋,李清都

电子科技 2022, 35 (10): 45-50. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.10.008

摘要（905）

HTML （35）

PDF （1231KB）（127）

针对人工分拣垃圾效率低、任务重和环境恶劣等问题,文中提出了基于YOLO的目标检测方法来实现垃圾检测与分类。通过制作特定数据集,使用K-means聚类算法以及Mish激活函数对模型进行调整。根据卷积神经网络的特性,通过在YOLO模型的每个检测头前嵌入CBAM注意力模块,结合PANet增强特征集成能力来提升小目标检测的精度。实验结果表明,文中提出的垃圾检测与分类方法能够准确快速地识别垃圾。相较于YOLOv4,文中所提模型在垃圾数据集上的map值提升了2.81%,其中Cans的识别精度可达94.56%,PlasticBottle的精度提升了6.36%。

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8. 多输出反激式开关电源同步整流技术

陈卓,王京梅,刘宇

电子科技 2022, 35 (10): 15-20. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.10.003

摘要（818）

HTML （18）

PDF （1989KB）（117）

在反激式开关电源中,传统二极管整流方式整流损耗大、效率低,多路输出交叉调节特性差。针对该问题,文中采用同步整流技术对多输出反激式开关电源进行了研究。对反激变换器同步整流技术及其驱动方式进行分析,选用基于漏源电压的同步整流控制芯片UCC24610设计了一款三输出反激式开关电源样机。为使样机每路输出都得到调节,文中引入了加权电压反馈控制的方法。将文中样机与二极管整流样机进行对比测试后发现,前者比后者的满载效率提高了7.6%。研究结果表明,同步整流技术有效提高了样机输出电压精度,改善了多输出交叉调节特性。

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9. 基于BERT和LightGBM的文本关键词提取方法

何传鹏,尹玲,黄勃,王明胜,郭茹燕,张帅,巨家骥

电子科技 2023, 36 (3): 7-13. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.03.002

摘要（805）

HTML （18）

PDF （1624KB）（86）

传统的文本关键词提取方法忽略了上下文语义信息,不能解决一词多义问题,提取效果并不理想。基于LDA和BERT模型,文中提出LDA-BERT-LightGBM(LB-LightGBM)模型。该方法选择LDA主题模型获得每个评论的主题及其词分布,根据阈值筛选出候选关键词,将筛选出来的词和原评论文本拼接在一起输入到BERT模型中,进行词向量训练,得到包含文本主题词向量,从而将文本关键词提取问题通过LightGBM算法转化为二分类问题。通过实验对比了textrank算法、LDA算法、LightGBM算法及文中提出的LB-LightGBM模型对文本关键词提取的准确率P、召回率R以及F1。结果表明,当TopN取3~6时,F1的平均值比最优方法提升3.5%,该方法的抽取效果整体上优于实验中所选取的对比方法,能够更准确地发现文本关键词。

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10. 脑电信号预处理方法研究综述

骆睿鹏,冯铭科,黄鑫,邹任玲,李丹

电子科技 2023, 36 (4): 36-43. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.04.005

摘要（769）

HTML （29）

PDF （1019KB）（177）

脑电信号是一种复杂且重要的生物信号,被广泛应用于类脑智能技术和脑机接口领域的研究。文中介绍了干扰正常脑电信号的常见非生理性伪迹和生理性伪迹的类型及特点,并对生理性伪迹的产生原因进行了详细分析。通过对各种脑电信号去除伪迹方法的回顾以及应用现状的分析,比较并总结了传统去除伪迹方法和新型去除伪迹方法的研究进展,并进一步分析去除伪迹方法的优缺点。部分方法已经成功应用于处理脑电信号中的眼电、心电和肌电等伪迹中。文中还针对目前脑电信号去除伪迹的需求及所面临的问题给出了应对策略,并对未来的研究方向进行了分析和展望。

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11. 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（745）

HTML （26）

PDF （1749KB）（141）

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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12. 基于图像识别的失物招领微信小程序设计

张杨帆,郝钰鑫,李隐峰,田鑫雨,郑春红,李泽昊

电子科技 2022, 35 (10): 33-38. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.10.006

摘要（718）

HTML （32）

PDF （2111KB）（102）

校园内失物招领信息发布分散,失主查询困难,物品找回成功率低。针对该问题,文中利用图像文字识别技术开发了一套基于微信的失物招领小程序。该程序能识别证件类失物图片中的卡号、姓名等文字信息,并自动填写表单。当上传的失物信息与学校数据库人员信息相匹配时,系统会通过短信和微信通知失主认领物品。本系统已经在校园上线投入运行,提高了失物招领信息的发布效率,提升了失物找回的成功率。

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13. 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（713）

HTML （27）

PDF （988KB）（135）

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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14. 基于深度学习的网络舆情监测系统研究

邓磊,孙培洋

电子科技 2022, 35 (12): 97-102. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.12.014

摘要（690）

HTML （28）

PDF （2042KB）（129）

随着国内互联网的快速发展,网络舆情监测工作已经成为相关部门、企业工作内容的一部分。构建舆情监测系统可以提前发现舆情危机,及时处理危机公关。文中提出了一个完整的网络舆情监测系统框架,该系统由信息采集层、数据资源层、数据分析应用层和应用服务层4部分组成。该系统首先根据关键词自动采集全网多数门户网站、微博和微信公众号中的数据,包括文章与评论;然后将这些数据进行清洗、分词并过滤停用词,利用Word2Vec模型进行词嵌入,得到矢量化文本;随后再将矢量化的文本导入LSTM深度学习模型中进行情感分析,进一步将数据分为敏感数据、中性数据和非敏感数据;最后将舆情预警信息通过可视化技术显示。文中所提出的网络舆情监测系统可以帮助监管部门及时监测和引导相关舆论,促进社会和谐发展。

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15. 基于ABAQUS的MAG焊接温度场数值模拟与热循环分析

明灿,马春伟

电子科技 2022, 35 (9): 74-78. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.09.011

摘要（676）

HTML （6）

PDF （2551KB）（62）

为了控制MAG焊接的生产成本,给MAG焊接过程提供精确的技术支持,文中采用有限元软件来模拟计算焊接的过程。基于ABAQUS有限元分析软件,对8 mm厚Q235的MAG温度场进行了数值模拟计算,模拟焊接热源的加载过程,并对各阶段的温度场以及垂直和平行于焊缝附近各点的焊接热循环规律进行了分析。通过模拟计算焊接板材的热学性能可知,温度场呈现为稳态特征,焊接热循环稳定,远离焊缝距离的峰值温度出现时间略有延迟,且温度下降梯度随之减小,数值模拟结果与焊接温度场的实际变化情况吻合良好。

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16. 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（671）

HTML （9）

PDF （2010KB）（102）

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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17. 基于解析模型的永磁同步电机优化设计

朱托,李正,张凯,李孜

电子科技 2023, 36 (3): 69-75. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.03.011

摘要（659）

HTML （45）

PDF （1917KB）（62）

永磁同步电机的电磁转矩和涡流损耗是两个重要指标,在体积等限制条件下,有效提高电磁转矩并降低转子涡流损耗是电机设计的关键。针对这个问题,文中采用解析法,分别计算电磁转矩和涡流损耗,并采用粒子群优化算法,对电机尺寸参数进行优化设计。解析模型包括电枢反应磁场和空载磁场模型。在计算涡流损耗时考虑涡流反应、永磁体周向分段等,优化算法的目标函数并使用权值将多目标转换成单目标。通过解析解与时步有限元数值解的对比可看出,解析解的误差在2%左右。参数影响分析的响应面显示,在定子绕组节距为25°时,电磁转矩和涡流损耗相关性一致。优化迭代结果显示,优化设计降低了76%的平均涡流损耗、22%的平均电磁转矩和68%的电磁转矩波动。

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18. 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（652）

HTML （35）

PDF （960KB）（162）

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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19. 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（611）

HTML （94）

PDF （809KB）（132）

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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20. 基于VMD和改进TCN的短期光伏发电功率预测

黄圆,魏云冰,童东兵,王维高

电子科技 2023, 36 (3): 42-49. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.03.007

摘要（609）

HTML （8）

PDF （1971KB）（61）

光伏发电功率存在波动性,且光伏出力易受各种气象特征影响,传统TCN网络容易过度强化空间特性而弱化个体特性。针对上述问题,文中提出一种基于VMD和改进TCN的短期光伏发电功率预测模型。通过VMD将原始光伏发电功率时间序列分解为若干不同频率的模态分量,将各个模态分量以及相对应的气象数据输入至改进TCN网络进行建模学习。利用中心频率法确定VMD的最优分解模态分解个数。在传统TCN预测模型的基础上,使用DropBlock正则化取代Dropout正则化以达到抑制卷积层中信息协同的效果,并引入注意力机制自主挖掘并突出关键气象输入特征的影响,量化各气象因素对光伏发电的影响,从而提高预测精度。以江苏省某光伏电站真实数据为例进行仿真实验,结果表明所提预测方法的RMSE为0.62 MW,MAPE为2.03%。

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21. 基于姿态估计的八段锦序列动作识别与评估

苏波,柴自强,王莉,崔帅华

电子科技 2022, 35 (12): 84-90. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.12.012

摘要（602）

HTML （31）

PDF （2728KB）（114）

动作评估与反馈可有效辅助健身运动练习者提高锻炼收益。为了实现八段锦动作的自动量化评估,文中提出一种人体序列动作识别与评估方法。采用姿态估计算法OpenPose提取人体关键点坐标并进行归一化,剔除冗余点。根据动作特点构造出融合关键点位置、距离、关节角度和关键点速度的特征向量,通过多层感知机训练出动作分类器模型。所提方法在KTH和自制八段锦数据集上的动作识别准确率分别达到96.7%和98.7%。基于八段锦动作识别结果构建动作序列,采用动态时间规整算法计算两组八段锦动作序列的相似度,对比实验结果表明该相似度可有效评估动作的完整性及同步性。

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22. 基于压缩感知理论的高能闪光照相密度反演方法

芦存博,盛云霄

电子科技 2023, 36 (1): 1-6. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.01.001

摘要（600）

HTML （87）

PDF （1333KB）（29）

高能闪光照相中需要研究少数投影数据条件下的非轴对称客体的的密度反演问题。现有利用压缩感知思想的全变差TV类算法虽然考虑了图像的局部相似性,但没有考虑图像的非局部相似性。针对上述问题,文中提出了一种基于组稀疏正则化的全变分重建技术TV-GSR。该技术将组稀疏模型集成于TV框架之下,同时考虑了客体图像的局部相似性和非局部自相似性,充分利用了图像的先验稀疏信息,并利用客体的上、下、左、右4点对称性来降低图像重建的规模,重构精度有所增加,重建速度也更快。仿真实验表明,文中提出的TV-GSR算法提升了图像在无噪声和有噪声情况下的重建精度,对于高能闪光图像和纹理细节丰富的CT图像都有较好的效果,具有普适性。

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23. 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（597）

HTML （9）

PDF （1366KB）（51）

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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24. 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（570）

HTML （21）

PDF （730KB）（99）

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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25. 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（556）

HTML （35）

PDF （1415KB）（80）

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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26. 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（555）

HTML （15）

PDF （2537KB）（102）

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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27. 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（546）

HTML （22）

PDF （1087KB）（75）

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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28. 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（542）

HTML （27）

PDF （1912KB）（97）

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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29. 基于蚁群算法的无人船平滑路径规划

孙鹏娜,张忠民

电子科技 2023, 36 (3): 14-20. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.03.003

摘要（525）

HTML （16）

PDF （910KB）（69）

为解决无人驾驶船舶在复杂环境中规划路径时存在的转向角度大、路径拐点多、航行能耗高等问题,文中提出一种基于改进蚁群算法的平滑路径规划方法。该方法采用栅格法进行环境建模,通过在启发函数中引入路径平滑度、距离启发因子以及在路径转移概率中引入障碍物启发因素,提高路径寻优和静态避障能力。结合启发因素改进信息素更新标准,设置可调节信息素挥发因子增加算法的自适应性。提取输出的最优路径关键节点并对其进行平滑处理,进一步保证路径平滑度和安全性。根据不同栅格环境下的避障仿真结果可知,与传统算法相比,文中改进蚁群算法的路径寻优速度提高了45%~62%,转向次数减少了25%~44%,平滑处理后的路径安全性和可行性得到了提升,较好地实现了不同环境下无人船自主路径规划。

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30. 改进的蒙哥马利模乘算法及FPGA实现

程碧倩,刘光柱,肖昊

电子科技 2022, 35 (7): 58-63. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.07.010

摘要（519）

HTML （15）

PDF （1639KB）（169）

为了保障用户线上信息的安全,常采用公钥密码系统对数据信息进行加密。大整数模乘运算作为公钥密码系统的核心操作,其计算效率对公钥密码系统的性能至关重要。文中基于经典的蒙哥马利模乘算法,提出一种多项式展开的交叉蒙哥马利模乘算法。通过分解大位宽逻辑运算,以多项式展开来交叉执行模乘法和模约简运算,有效提高了大整数模乘运算的计算效率,降低了硬件实现的资源消耗。FPGA实验验证表明,相比于其它方法,文中所提方法分别减少96.5%和69%的面积时间积AT1与AT2,更好地实现了计算时间和硬件开销的平衡,有较高的灵活性和通用性,适合具有大量加密需求的成本敏感型应用。

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31. 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（518）

HTML （502）

PDF （1252KB）（327）

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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32. 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（515）

HTML （1238）

PDF （1437KB）（162）

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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33. 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（511）

HTML （27）

PDF （4668KB）（95）

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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34. 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（509）

HTML （11）

PDF （755KB）（119）

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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35. 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（500）

HTML （214）

PDF （2018KB）（168）

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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36. 基于三维镜框建模的眼镜虚拟试戴系统

章锌栋,付东翔

电子科技 2022, 35 (9): 52-57. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.09.008

摘要（482）

HTML （18）

PDF （1493KB）（66）

在虚拟试戴系统中,虚拟眼镜需要精确地叠加到人脸图像上,这决定了虚拟试戴系统的体验感,其中的关键技术在于构建真实的眼镜模型以及快速准确地估计图像中人脸的三维空间姿态。针对该要求,文中提出了将三维镜框建模与基于人脸特征检测的头部空间姿态估计相结合的虚拟试戴技术,并实现了一个虚拟试戴系统。首先采用ERT级联回归定位人脸图像面部特征点;然后通过VTK可视化工具构建三维镜框,根据人脸特征点的信息和头部的旋转信息将处理后的镜框图像准确融合到人脸图像上;最后使用AFLW人脸数据库检验姿态估计的精确度。结果表明,该算法精度高、速度快,其在大角度、背景干扰物较多、光线条件差等复杂情况下仍能快速准确地实现三维多角度虚拟试戴,效果自然逼真,基本满足虚拟试戴技术的要求。

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37. 乒乓球轨迹预测与旋转测量研究综述

吕程旭,樊锁钟,季云峰,游义平

电子科技 2023, 36 (4): 90-102. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.04.013

摘要（470）

HTML （11）

PDF （1529KB）（117）

在乒乓球人机对打过程中,球与球拍/球桌碰撞时会产生旋转,导致球体受马格努斯力的影响发生偏移,难以满足乒乓球机器人精确轨迹预测的要求,而乒乓球轨迹预测与旋转测量技术则有助于提升机器人的预测击打能力。为帮助研究人员了解乒乓球轨迹预测与旋转测量的研究方法和现有技术,文中对乒乓球轨迹预测与旋转测量研究新进展进行综述。基于近年来此领域的研究成果,文中对乒乓球轨迹预测与旋转测量工作进行重新分类和梳理,分析了不同方法的优缺点并整理了其中的关键问题,并对乒乓球轨迹预测与旋转测量未来的研究趋势进行了展望。

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38. 基于物联网技术的智能电网数据安全问题研究进展

应杰耀

电子科技 2023, 36 (3): 76-80. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.03.012

摘要（469）

HTML （38）

PDF （639KB）（54）

为了保护智能电网设备中的核心数据与用户的个人隐私,分布式计算和同态加密等多项物联网安全技术逐渐受到了关注。近年来,物联网技术的发展推动了电网智能化的快速普及,而智能电网的应用又促进了物联网技术的更新。文中通过介绍智能电网所面临的多种攻击方法,回顾、梳理了智能电网数据安全问题的研究背景和现状。在此基础上,探讨与分析了虚假数据注入攻击及个人隐私保护问题的定义,展望了智能电网数据安全技术未来的研究方向和思路。

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39. 基于dSPACE的单相并网逆变器控制策略研究

夏梓豪,李玉东

电子科技 2023, 36 (3): 62-68. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.03.010

摘要（451）

HTML （19）

PDF （1907KB）（51）

针对电压畸变导致并网电流谐波含量较高的问题,文中提出准比例谐振控制与电压前馈相结合的控制策略。结合准比例谐振控制器在谐振频率处增益无穷大的特点,减小并网电流稳态误差,并引入电压前馈消除电压对系统影响,达到了改善并网电流质量的目的。文中分析了单相并网逆变器数学模型,通过闭环控制来抑制因电压畸变产生的并网电流谐波分量,同时采用控制变量法设定准比例谐振控制器参数,分析准比例谐振控制器参数对系统性能的影响。最后建立MATLAB/Simulink仿真模型并搭建dSPACE-DS1104半实物仿真平台,通过不同策略下的仿真与实验验证了所提策略的有效性。

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40. 基于标尺图像识别的作物株高测量

孙翔,裴晓芳,周望,朱平

电子科技 2022, 35 (7): 32-39. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.07.006

摘要（446）

HTML （4）

PDF （1393KB）（59）

作物株高的测量是农作物自动观测中的重要环节,能直接反映作物的生长情况。针对人工测量作物株高成本较高且个人的主观影响较大的问题,文中提出了一种通过图像处理来测量株高的方法。将标尺置于作物主茎秆后方并拍摄标尺的照片,在MATLAB上将图像转换到HSV颜色空间分割标尺色块并进行滤波。采用连通域分析法计算标尺色块的像素高度,通过标尺像素高度和实际高度的比例关系计算株高。以灌木丛为实验对象拍摄照片并进行测量,然后对比实验测得的株高数据与人工测量数据,结果显示测量误差小于0.017 3 m,满足自动观测株高的标准。

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41. 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（434）

HTML （12）

PDF （1589KB）（57）

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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42. 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（428）

HTML （24）

PDF （657KB）（88）

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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43. 道路交通网络节点分配优化策略研究进展

卢东祥

电子科技 2023, 36 (3): 81-86. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.03.013

摘要（428）

HTML （15）

PDF （734KB）（53）

为了进一步提高城市道路交通网络的通行效率,粒子群优化和神经网络等多种智能优化算法受到越来越多的关注。近年来,深度学习技术的普及与应用大幅提升了城市交通网络的节点识别效率,而交通网络的节点调度又扩展了深度学习技术的应用。文中详细分析了交通节点调度所面临的关键问题,归纳并总结了相关网络节点分配的研究现状。在此基础上,深入研讨了城市交通网络节点调度与深度学习的应用前景,并对交通网络节点分配优化策略的未来研究方向进行了展望。

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44. 基于分时电价和用户侧储能的配电网调度优化策略

王玉梅,王露露

电子科技 2023, 36 (2): 7-12. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.02.002

摘要（427）

HTML （524）

PDF （906KB）（98）

针对分布式电源接入及负荷波动引起配电网线路损耗增加的问题,文中提出将分时电价机制协同用户侧储能参与配电网的优化运行模型。基于分时电价建立用户负荷响应模型,构建以用户日用电成本、配电网网损最小为目标函数的配电网运行优化模型。采用评价函数法将多目标转化成单目标,并在传统遗传算法中引入模拟退火Metropolis准则对用户侧储能充放电策略寻优。仿真结果证明了文中所提策略能有效降低配电网网损及用户用电成本,所提算法寻优速度较快,收敛性能较好。

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45. 基于FPGA的双三相永磁同步电机伺服控制系统

袁庆庆,胡旭,刘志勇,马婷,蒋全

电子科技 2022, 35 (12): 49-56. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.12.007

摘要（410）

HTML （10）

PDF （3742KB）（58）

双三相永磁同步电机以其可靠性能强、控制精度高、输出转矩脉动小等优点得到了广泛的应用。针对航空航天领域伺服电机的高可靠性、高精度以及小体积的控制需求,文中提出了采用单片FPGA实现双三相永磁同步电机的随动控制算法及具体的实施方案。采用分模块设计的思想构建双三相永磁同步电机伺服控制系统,在Xilinx Kintex7系列XC7K325TFFG900的 FPGA芯片的硬件平台上利用Verilog硬件描述语言实现基于双dq坐标变换的双三相三环永磁同步电机矢量的控制算法。在实验平台的验证结果表明,文中所提出的系统实现了电流环带宽600 Hz、伺服位置环带宽12 Hz的核心控制指标。

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46. 一种基于GAN的轻量级水墨画风格迁移模型

赵晋,李菲菲

电子科技 2023, 36 (2): 81-86. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.02.012

摘要（409）

HTML （440）

PDF （2030KB）（73）

当前现有的风格迁移方法大多以照片或西方绘画为主。由于中西方画作之间的内在差异,直接应用现有的算法无法生成令人满意的中国水墨画风格迁移的结果。文中基于GAN提出了一种新颖的适用于水墨画的风格迁移方法。该方法结合了AdaIN方法、风格注意力模块和感知损失,可以更准确地学习到水墨画的风格特征,一定程度上解决了水墨图像生成质量不佳的问题。定性分析和定量评估结果表明文中方法性能更好,生成的结果具有更佳的视觉效果。相比于基准方法,文中所提方法减少了约55%的参数量,降低了约60%的训练时间。

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47. 一种四自由度并联机器人的运动性能分析及仿真

胡琼琼,伞红军,陈久朋,谢飞亚,陈中平,李鹏宇

电子科技 2021, 34 (11): 46-54. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.11.008

摘要（409）

HTML （16）

PDF （1572KB）（73）

文中采用方位特征理论对3-TRT/SPS并联机器人进行机构特性分析,获得了该机器人的方位特征集和运动自由度,结果与机器人结构构型综合的预期一致。运用解析法对并联机器人位置的正、逆运动学进行求解分析,证明了机器人位置正反解算法的有效性,并进一步验证了该并联机器人结构设计的合理性。采用极坐标搜索法求解了3-TRT/SPS并联机器人的工作空间,比较了不同结构参数对工作空间的影响。在机构参数相同的情况下,对比了3-TRT/SPS并联机器人与3-PTT并联机器人的工作空间。对比结果显示,3-TRT/SPS并联机器人相对于3-PTT并联机器人有更广阔的应用范围。

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48. 星载5G小型化天线的设计与分析

李凯,左文成,赵子文,谭康伯

电子科技 2022, 35 (11): 7-12. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.11.002

摘要（401）

HTML （14）

PDF （3124KB）（51）

针对卫星通信中5G天线安装空间和结构尺寸存在限制的问题,文中基于梯形振子结构和L形弯折方式实现了星载5G天线的小型化设计。通过将对数周期天线的振子由矩形转变为长度更短的梯形,采用两个梯形结合1个90°扇形结构进一步合成该天线,优化振子结构,实现天线尺寸的横向缩减和小型化设计。文中将所设计天线应用于某型卫星平台中,研究不同摆放位置下的天线耦合度。结果表明,相较于传统结构,该小型化LPDA的横向尺寸从90 mm缩小到了65 mm,拥有更好的端口阻抗匹配特性和辐射性能,可以较好地满足5G卫星通信中载荷紧凑化、轻量化和频带集约化的应用要求。

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49. 基于FPGA的多通道雷达数据回放系统设计

赵英潇,苏阳

电子科技 2023, 36 (2): 1-7. DOI: 10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2023.02.001

摘要（393）

HTML （1088）

PDF （1913KB）（151）

为解决雷达实时信号处理功能及性能有效验证问题,文中设计并实现了一种宽窄带一体化、多通道雷达数据回放系统。该系统按雷达工作的时序和数据率将雷达回波数据发送至实时信号处理系统,从而对目标跟踪场景进行复现,实现雷达实时信号处理功能及性能的有效验证。系统硬件平台由磁盘阵列服务器与两块PCIe光纤板组成。基于Xilinx系列产品,结合系统特点对PCIe DMA控制流程及响应机制做进一步调整,实现了服务器到光纤板的雷达回波数据高速批量传输。根据雷达工作机制及回波数据结构,设计FPGA回放控制状态机及相关功能模块,严格按照雷达工作的时序和数据率使雷达回波数据由光纤板传输至实时处理系统。分别设计软件同步控制方法和硬件同步控制方法,保证多板卡数据回放的同步性。测试结果表明,该系统实现了宽、窄带雷达回波数据的板间同步回放,各数据类型分别支持6路并行数据通道,数据回放峰值速率可达1 920 MB·s^-1。文中系统可依托雷达原有硬件平台实现,无需增设板卡和线缆,具有良好的集成性与通用性,目前已被应用于某多功能相控阵雷达中。

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50. 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（392）

HTML （8）

PDF （913KB）（64）

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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