当期目录

2019年 第32卷 第4期 刊出日期：2019-04-15

  

一种融合Gabor+SIFT特征的人脸识别算法

周柱,甘屹,孙福佳

2019, 32(4):  1-5.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.001

摘要 ( 476 )   HTML ( 118 )   PDF (681KB) ( 133 )  

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姿态变化和光照干扰对于人脸识别的准确率和效率有很大影响。针对这一问题,文中采用结合Gabor特征和SIFT特征的人脸识别方法进行识别,提取一幅人脸图像的多个方向和多个尺度的Gabor特征,并将提取得到的Gabor特征图像进行分块。对分块后的子图像进行提取SIFT特征的操作,将得到的Gabor特征全部SIFT向量级联作为最终特征向量。使用主成分分析方法对得到的最终特征向量进行降维处理,随后使用最小二乘支持向量机进行训练识别。在FERET人脸数据库中进行的实验结果表明,相对于传统单一的人脸识别方法,利用本文方法在姿态变化和光照干扰情况下对人脸识别的准确率达到98.1%,证明了新算法的有效性。

基于FPGA实现随机逻辑的混合不确定性故障树分析研究

李孟凡,邹子豪,舒凡娣

2019, 32(4):  6-10.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.002

摘要 ( 433 )   HTML ( 8 )   PDF (523KB) ( 76 )  

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文中提出一种基于随机逻辑的故障树分析方法,即使用混合故障树分析(HFTA)来兼顾客观不确定性和主观不确定性。该方法将每个故障树逻辑门转换为其对应的随机逻辑模块,然后在现场可编程门阵列(FPGA)中实现。随后在a截集置信度水平等于0的情况下比较常规方法和本文方法的精度和性能。分析结果表明,相较于常规混合不确定性分析方法,文中提出的方法缩短了分析时间。由于与常规混合方法的顶事件概率累积分布函数基本相容,可以认为新方法与常规混合方法的结果精度基本一致。

球载观测系统的无线图像传输系统设计

曹院,董登峰,许桢英,周维虎,何洋

2019, 32(4):  10-15.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.003

摘要 ( 410 )   HTML ( 10 )   PDF (804KB) ( 66 )  

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为实现系留气球观测系统轻量化无线图像高速稳定传输,文中采用了ZYNQ+AD9361硬件架构和正交频分复用技术实现无线图像传输系统设计。ZYNQ的FPGA部分实现了与AD9361射频前端的数字接口,与ZYNQ的ARM部分的数据通道,以及基于IEEE 802.11a标准的基带处理器物理层。ARM部分运行Linux操作系统,可在该系统上完成对AD9361配置的应用程序的开发、物理层管理以及与上位机和摄像机的数据交互。无线图像传输系统的引入,实现了空中系留气球观测平台与地面控制中心点对点的无线图像传输,增强了系留气球观测系统目标监测的可靠性。该通信系统结合了软件无线电系统灵活性配置、正交频分复用技术频谱利用率高以及抗多径效应等优点,能够随着系留气球观测系统应用于各种复杂环境中。

自适应谱减声发射消噪及轴承故障诊断

朱望纯,程浩,高海英

2019, 32(4):  16-20.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.004

摘要 ( 350 )   HTML ( 3 )   PDF (650KB) ( 99 )  

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对轴承进行声发射信号分析时,环境噪声会使信号能量波动,从而导致后期故障诊断失误。引入谱减法可以对声发射信号进行预先消噪,增强声信号的稳定性。但是谱减法对非平稳信号的处理性能不足,需对其进行谱减系数修正,并利用遗传算法对谱减系数(m,λ)全局优化。实验结果表明,自适应谱减法能够得到更优质的谱减系数,并有效的消除相对小波包能量的异常波动。各种故障类型的能量特征经支持向量机训练后,准确率均能达到92%左右。

悬置微带线滤波器的尺寸综合设计方法

李刚,胡旭

2019, 32(4):  20-23.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.005

摘要 ( 766 )   HTML ( 29 )   PDF (677KB) ( 208 )  

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针对基于经验公式设计的悬置微带线滤波器精度不高的问题,文中提出了悬置微带线滤波器的尺寸综合设计方法。建立悬置微带线滤波器的传输线谐振腔和耦合结构的等效电路模型并详细分析了耦合结构电抗斜率对传输线谐振腔的影响。通过全波仿真软件准确提取耦合结构的电抗斜率参数,逐级修正传输线谐振腔的物理长度,避免了耗时的全波仿真优化。最后,设计了一款5阶切比雪夫响应的悬置微带线滤波器,仿真结果与理论结果吻合良好,验证了设计方法的正确性和有效性。

磁粉制动器加载性能试验研究

罗一闽,顾阳阳,毛亚东,许彦,徐敏,耿妙妙,张西良,李伯全,张新,严有琪

2019, 32(4):  24-28.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.006

摘要 ( 465 )   HTML ( 11 )   PDF (813KB) ( 74 )  

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针对电梯载荷试验替载装置组合加载过程中对磁粉制动器性能研究的不足,文中提出对磁粉制动器加载性能进行试验研究。搭建基于三相异步电机试验平台,对磁粉制动器的加载响应时间、输出扭矩等进行性能试验,试验结果分析得到:磁粉制动器加载响应存在一定的滞后性,加载响应时间为12.5 s,电机转速对磁粉制动器加载响应时间没有影响;磁粉制动器的控制电压在0.3~1.3 V范围内,其输入电压和输出扭矩呈线性关系;当磁粉制动器的控制信号一定时,电机转速越大,磁粉制动器的输出扭矩越稳定。试验研究结果为磁粉制动器应用在电梯载荷试验替载装置中提供了试验依据。

基于异构数据联合训练的中文分词法

姜猛,王子牛,高建瓴

2019, 32(4):  29-33.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.007

摘要 ( 379 )   HTML ( 3 )   PDF (490KB) ( 94 )  

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中文分词技术作为中文信息处理中的关键基础技术之一,基于深度学习模型的中文分词法受到广泛关注。然而,深度学习模型需要大规模数据训练才能获得良好的性能,而当前中文分词语料数据相对缺乏且标准不一。文中提出了一种简单有效的异构数据处理方法,对不同语料数据加上两个人工设定的标识符,使用处理过的数据应用于双向长短期记忆网络结合条件随机场(Bi-LSTM-CRF)的中文分词模型的联合训练。实验结果表明,基于异构数据联合训练的Bi-LSTM-CRF模型比单一数据训练的模型具有更好的分词性能。

基于端元字典稀疏解混的高光谱图像亚像元定位

顾正之,王素玉

2019, 32(4):  33-39.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.008

摘要 ( 329 )   HTML ( 2 )   PDF (822KB) ( 36 )  

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针对高光谱图像中普遍存在的混合像元中各端元空间分布定位困难的问题,文中提出一种基于K-SVD的光谱解混算法,利用其解混结果进行亚像元定位。算法首先通过KNN分类来区分待处理图像中的混合像元和纯像元,然后借鉴基于冗余字典的稀疏分解相关理论,以标准光谱库为基础,通过基于K-SVD的字典训练算法训练产生最具代表性的地物光谱曲线,构建端元冗余字典,通过基于K-SVD的稀疏分解算法实现各端元丰度的求解。最后利用求得的丰度系数在两种空间性相关性约束下进行亚像元定位。实验结果表明,采用该算法进行模拟数据和真实数据的亚像元的定位可以取得不错的定位结果。

基于DNA和元胞自动机的新型图像加密算法

王宏达

2019, 32(4):  39-43.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.009

摘要 ( 448 )   HTML ( 11 )   PDF (1140KB) ( 49 )  

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针对现有图像加密算法密钥空间不足、鲁棒性较差的问题,在传统混沌加密基础上,文中设计了一种新的图像加密算法。该算法使用SHA256函数计算明文得到系统初值和密钥并省去了置乱环节,采用对明文和元胞自动机分组交错扩散的方式进行图像加密。通过对相关安全指标计算和分析发现,密钥空间达到2 ³²⁰以上,可以抵御30%的剪切攻击和各种类型的噪声攻击,表明该算法具有较好的安全性和鲁棒性。

一种基于改进阈值函数Contourlet域的图像去噪算法

王鸿闯,胡晓辉,李薇

2019, 32(4):  44-48.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.010

摘要 ( 405 )   HTML ( 5 )   PDF (913KB) ( 38 )  

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针对Contourlet域中传统硬阈值函数由于函数不连续所造成的振铃和伪吉布斯现象以及软阈值函数由于恒值压缩导致的图像模糊失真的问题,文中提出一种基于改进阈值函数的Contourlet域图像去噪算法。该改进阈值函数引入了指数平滑函数法的思想,使其在Contourlet域内具备连续性、渐进性、偏差性和高阶可导性,克服了软硬阈值函数存在的问题。方法中阈值估计部分选取的是BayesShrink自适应阈值估计,能够比较精准的确定阈值大小,并且解决了传统固定阈值估计过度扼杀变换系数的现象。通过对比实验,文中提出的改进后图像去噪方法在峰值信噪比、均方根误差和图像增强因子等客观评价标准上与传统去噪方法相比具备较好的去噪效果。

谐振式无线电能传输技术在无人机的应用研究

孙晶,朱军,刘华,王灿霞

2019, 32(4):  49-53.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.011

摘要 ( 598 )   HTML ( 4 )   PDF (697KB) ( 139 )  

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针对无人机的续航问题,文中采用在输电杆塔上安装充电平台,结合磁耦合谐振式无线电能传输技术(MCR-WPT),将发射线圈和接收线圈分别安装在充电平台和无人机上的方式来为无人机充电。使用该方法需要提高MCR-WPT系统的输出功率和传输效率。文中采用差分进化算法对双线圈MCR-WPT系统中的传输距离、谐振频率和负载电阻进行优化设计。从仿真结果可以看出,双线圈MCR-WPT系统的输出功率得到了提高,传输效率由原来的0.40提高到0.68,验证了优化方法的有效性。

认知无线电网络中基于免疫算法的多目标频谱分配

高阳,韩韧,王清雲

2019, 32(4):  54-59.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.012

摘要 ( 315 )   HTML ( 3 )   PDF (745KB) ( 33 )  

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认知无线电网络中工作于同一信道的次用户越多,对网络造成的干扰越严重,因此如何在增加网络可服务次用户数量的同时提高网络吞吐量成为近年来的研究重点。针对此问题,文中提出了一种改进的多目标免疫算法。该算法将频谱效率和网络吞吐量作为求解目标,同时设计了适合问题求解的抗体编码方式。最后在获得适合该问题的Pareto最优解之后,与NSGA-II算法进行实验对比。仿真结果表明,所提方法在搜索Pareto最优解时性能更好,并且能够满足不同网络需求下的频谱分配要求。

基于Spark的改进随机森林算法

孙悦,袁健

2019, 32(4):  60-64.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.013

摘要 ( 524 )   HTML ( 7 )   PDF (514KB) ( 75 )  

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针对基于单机的经典随机森林算法无法满足海量数据处理需求的问题,文中采用Spark分布式存储计算技术设计并实现了改进的随机森林算法。首先计算特征的重要程度,将特征分为公共特征、独有特征和非重要特征;然后按顺序和比例分别在各个特征子空间中随机选择特征;最后通过Spark集群进行实验,分析改进的随机森林算法分类性能、加速比和效率。结果证实改进的算法提高了随机森林构建效率,可以用来解决海量数据挖掘问题,具有良好的可扩展性。

二硫化钼纳米薄片分散液的剥离制备

刘陈仁浪,李培真,陈龙,安琪

2019, 32(4):  64-67.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.014

摘要 ( 892 )   HTML ( 23 )   PDF (582KB) ( 214 )  

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文中采用液相超声剥离粉末二硫化钼制备了纳米薄片分散液,通过紫外可见吸收光谱测定分散液的浓度,并探索了超声功率、超声时间以及二硫化钼初始浓度对纳米薄片分散液浓度的影响。实验结果表明,当超声功率为350 W,超声时间为48 h,二硫化钼初始浓度为10 mg/mL时,所制备的纳米薄片分散液浓度可达0.16 mg/mL。在剥离过程中加入聚乙烯吡咯烷酮,可以有效避免由于纳米薄片自身团聚而导致的分散液稳定性差的问题,所得到的二硫化钼纳米薄片分散液可稳定存放超过两个月;同时,PVP的加入可将二硫化钼纳米薄片分散液浓度提高至0.42 mg/mL。

一种多环境适用的交通标志识别模型

严茂森,陈家琪

2019, 32(4):  68-72.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.015

摘要 ( 441 )   HTML ( 5 )   PDF (600KB) ( 41 )  

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交通标志识别对于自动驾驶和辅助驾驶系统中非常重要,但大多数相关研究仅局限在白天场景的识别,若用于夜间,光强差异太大会导致识别准确率显著下降。为解决该问题,文中提出了光强分类模型,可根据光强强度划分场景识别标志牌,保证夜间较高的识别率。该模型通过KNN和SVM构造邻接矩阵和训练特征向量来判断分场景处理出的ROI,从而确定具体标志牌种类。实验证明,该模型在不同环境下识别准确率高达98.1%。

基于全维状态观测器的永磁同步电机无差拍直接转矩控制

孙瑞宁,丁一鸣,梁锦涛

2019, 32(4):  72-76.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.016

摘要 ( 442 )   HTML ( 4 )   PDF (658KB) ( 49 )  

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永磁同步电机传统的直接转矩控制存在磁链幅值和转矩脉动大的缺点。文中研究了基于状态观测器的无差拍直接转矩控制方案,通过构造全维状态观测器的方法来观测定子磁链幅值,消除了初始磁链误差以及电机参数对传统的观测方法影响的问题。此外针对传统控制系统产生的时滞现象,文中的研究提前一个周期计算出所需的电压矢量,实现了转矩和磁链无差拍控制。仿真结果表明,所提出的基于全维状态观测器的无差拍控制能较好地抑制磁链和转矩脉动,具有良好的控制性能。

基于需求响应的风电-抽水蓄能系统调度模型

周正威,郝亚群,张雪映

2019, 32(4):  77-81.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.017

摘要 ( 386 )   HTML ( 7 )   PDF (695KB) ( 58 )  

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针对大规模风电并网影响电网稳定运行的问题,基于日前用户侧电力负荷预测和实时电价预测,文中提出了一种电网吸纳风能的新模型。以最小化风电—抽水蓄能联合系统发电成本为目标,在目标求解过程中确定最佳自弹性系数和互弹性系数,运用基于实时电价的需求价格来弹性引导电力用户以实现负荷转移。考虑到用户侧电价弹性限制的约束,该方法采用遗传优化算法编程求解。仿真结果表明,需求侧资源主动参与优化调度可降低负荷峰谷差,利于系统稳定运行,并且可以减少发电成本,提高联合系统经济性。

基于三维激光雷达技术的输电线路廊道障碍物检测研究

王松波,李马骁,李海瑞,孟庆祎,姜明席

2019, 32(4):  81-84.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.018

摘要 ( 511 )   HTML ( 9 )   PDF (574KB) ( 40 )  

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传统的输电线路人工巡检方式存在效率低、代价高等问题,文中基于三维激光雷达技术,利用无人机设计并开发了一套具有较高自动化程度的输电线路廊道障碍物检测方案。该方案能够借助点云数据的预处理、分类提取和测量距离的阈值比较,检测与判断输电线路及周边障碍物的安全距离。测试和分析结果表明,该方案能够较为准确地测量和判断障碍物与输电线路的距离,并能够减少传统人工巡检的损耗,为输电线路廊道障碍物的检测提供帮助。

基于大数据分析的中学生身心素质监测与评价

李欣悦,李玉洁

2019, 32(4):  85-90.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.019

摘要 ( 1025 )   HTML ( 11 )   PDF (957KB) ( 106 )  

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针对学校传统身心素质教育难以满足全面分析评价中学生身体和心理素质状况、提升学生锻炼身心素质的积极性、让教师和家长实时了解学生身心素质状况、并为学生身心素质锻炼和体育考试提供个性化指导的问题,文中采用大数据分析技术,研究了中学生的身心素质评价方法和个性化锻炼方案推荐方法,设计并实现了可分别为学生、教师和家长提供服务的基于移动终端的中学生身心素质监测与评价系统“青悦圈”。青悦圈的定点试验结果表明,其能够解决现有问题,满足中学生身心素质教育新需求。

引入加权系数的交直流混合微电网潮流计算

易茗,王仕龙,范雨萌

2019, 32(4):  90-95.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.04.020

摘要 ( 380 )   HTML ( 1 )   PDF (599KB) ( 94 )  

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在下垂控制的交直流混合微电网潮流计算过程中,存在雅可比矩阵对角线元素为零值而无法求解的情况。针对上述现象,文中提出引入加权系数的改进潮流计算算法,对F(k)和F(k+1)引入加权系数,构造误差平方和函数以求解最佳权重值,通过第k+1次迭代与第k次迭代之间的关系求出第k+1次迭代的解,重复上述过程直至结果收敛。通过IEEE30节点算例证明了改进算法的正确性和有效性,并将其用于下垂控制的交直流混合微电网潮流计算。