当期目录

2019年 第32卷 第8期 刊出日期：2019-08-15

  

基于Simulink的电动伺服加载系统仿真建模研究

祁涛,白国振,江鸿潮

2019, 32(8):  1-6.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.08.001

摘要 ( 741 )   HTML ( 34 )   PDF (1506KB) ( 199 )  

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数学模型是对电动伺服加载系统算法研究的基础,文中采用机理建模的方式,建立了一个与实际贴合的MATLAB/Simulink仿真模型以为后期算法研究提供方便。文中详细推导了永磁同步电机的数学模型,并在此基础上建立了PMSM模块、逆变器模块、SVPWM算法模块的数学模型。通过将其组建成完整的PMSM矢量控制系统的仿真模型,建立了执行电机的MATLAB/Simulink仿真模型。通过中间连接部件耦合建立了电动伺服加载系统的MATLAB/Simulink整体模型,并通过主动和被动加载的阶跃与正弦信号进行仿真和实验,验证了电动伺服加载系统整体模型的准确性。

动力稳定装置-轨道系统横向动力学响应分析

项永志,王立华,栗先增,王桐

2019, 32(8):  7-11.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.08.002

摘要 ( 261 )   HTML ( 1 )   PDF (1232KB) ( 60 )  

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针对不同道床工况下轨道动力稳定车作业时轨枕的动力学响应的规律和最优作业参数选择的问题,文中建立了动力稳定装置-轨道系统横向动力学模型。利用MATLAB软件结合数值积分法对动力学模型进行了仿真求解,得到了不同道床工况下的轨道动力稳定车作业时轨枕动力学响应规律和动力稳定装置最优激振频率。结果表明,在同一激振频率范围内,随着道床横向刚度和阻尼的增大,轨枕横向动力学响应均值逐渐变小。文中的道床工况得到最优激振频率为31~33 Hz。

自适应位置融合的目标跟踪算法

王润玲

2019, 32(8):  12-16.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.08.003

摘要 ( 325 )   HTML ( 3 )   PDF (1049KB) ( 43 )  

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为提高分层卷积特征目标跟踪算法的实时性和鲁棒性,文中提出了一种基于多个相关滤波器预测位置自适应融合的实时目标跟踪算法。该算法首先提取VGG-19网络的Pool4层卷积特征,通过特征均值比对多通道的特征图进行裁剪,提高算法速度。然后利用不同高斯样本分布训练多个相关滤波分类器,并对所有分类器预测的目标位置进行自适应融合,提高算法对目标姿态变化的鲁棒性;最后采用稀疏模型更新策略,进一步提高算法速度。在OTB100标准数据集上测试本文算法, 实验结果表明,该算法的平均距离精度为86.3%,比原分层卷积特征跟踪算法提高了2.6个百分点,在目标发生遮挡、形变、相似背景干扰等情况时具有很好的鲁棒性;平均跟踪速度为45.2帧/s,是原算法的4倍,实时性能良好。

基于SVM的近红外黑木耳多糖含量分类

孙丽萍,张希萌,何睿,李佳琪

2019, 32(8):  16-21.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.08.004

摘要 ( 307 )   HTML ( 2 )   PDF (1030KB) ( 68 )  

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黑木耳作为一种胶质食用菌,富含多种营养物质,其中多糖是其中所占比重最大、含量最高的功能性成分之一。针对黑木耳多糖的分类,区别于传统的化学方法检测操作复杂、检测速度慢的问题,文中利用红外光谱技术,对东北黑木耳样本进行多糖成分进行无损检测,并利用支持向量机(SVM)的算法进行建模仿真。通过选定核函数的最优惩罚系数C=100、正则化系数V=10 ^-1,测得黑木耳多糖分类模型的识别结果的精确率为85.7%,召回率为87.3%,F1-score为0.864,达到了预期目标。试验证明,相比较于常规的黑木耳多糖检测方法来说,根据支持向量机算法建立的高精度黑木耳近红外光谱多糖分类模型是可行的。

雷达高度表最小均方误差拟合高度估计算法研究

潘水

2019, 32(8):  22-26.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.08.005

摘要 ( 310 )   HTML ( 3 )   PDF (1234KB) ( 36 )  

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针对采用波门分裂法和半功率点法的传统雷达高度表,受噪声和地面各散射单元散射起伏的影响较大,进而影响高度估计的精度问题。文中提出了采用最小均方误差拟合高度估计算法,该算法基于地面回波解析模型,充分利用地面回波能量进行最小均方误差拟合高度估计,从而提高高度估计精度。仿真结果表明,在不同高度上,最小均方误差的精度均优于波门分裂法和半功率点法,降低了噪声和地面散射起伏对高度估计精度的影响。

一种改进的基于时间竞争成簇的路由算法

孙振,王凯,王亚刚

2019, 32(8):  27-32.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.08.006

摘要 ( 221 )   HTML ( 6 )   PDF (957KB) ( 68 )  

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为平衡无线传感器网络中的簇头负载并进一步降低多跳传输能耗,文中提出了一种改进的基于时间竞争成簇的路由算法。该算法通过限制近基站节点成簇入簇,以防止近基站节点成簇入簇的节能收益无法补偿成簇入簇能耗;利用基站广播公共信息和基于时间机制成簇,以减少节点基本信息交换能耗;通过候选簇头中继来平衡簇头负载。候选簇头的评价函数综合考虑了剩余能量和最优跳数的理想路径,以期在保持中继负载平衡的基础上尽量降低多跳能耗。仿真结果显示,该算法较LEACH和DEBUC算法延长了以30%节点死亡为网络失效的网络生存周期,表明该算法在降低节点能耗和平衡负载方面是有效的。

基于模式分类的喷嘴料液雾滴速度测量研究

孙腾飞,蒋红海

2019, 32(8):  33-37.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.08.007

摘要 ( 221 )   HTML ( 2 )   PDF (1035KB) ( 86 )  

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测量烟叶加料过程中料液雾滴喷射后的速度变化,为烟叶加料均匀性的评价提供有效数据。实验从喷嘴的轴向面采集喷出的雾滴图像,对采集到的图像进行预处理和图像分割,采用模式分类对分割出的雾滴分类,根据高速相机成像的测量方法计算出每一类雾滴的速度。研究结果表明,由模式分类统计出的数据,其准确率达到95.65%,使用该数据计算出的速度误差为4.6%,两项数据均在规定范围之内。使用高速摄像机获取图像,采用软件计算出雾滴速度,与早期实验方案相比,降低了测量设备价格,实现低成本测量;模式分类的测量方法准确率较高,为后续加料均匀性分析提供可靠的数据,且效率更高,同时为数据测量的智能化打下基础。

基于RRPP边缘节点的流量中断研究

刘梦诗,王虹,张芮

2019, 32(8):  37-40.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.08.008

摘要 ( 302 )   HTML ( 2 )   PDF (1171KB) ( 19 )  

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以太网快速环网保护协议(RRPP)在以太网环中能够防止数据环路引起的广播风暴。当RRRP环的边缘节点和辅助边缘节点之间的主环链路都出现故障时,边缘节点收到Major-Fault报文后阻塞边缘端口,这时的边缘节点流量不通仿若一个“孤岛”。文中针对上述问题,将环网中的所有子环按环号从小到大存储在自定义的链表中,当边缘节点收到了Major-Fault报文,则选择环网中最小子环的边缘端口放开,使得边缘端口的状态由阻塞变为放开。该方法解决了当主环链路故障时,边缘端口的流量中断问题,此时边缘节点去除阻塞,不再是流量不通的一个“孤岛”。

载波同步中数字锁相环的重构设计

段铁,黄焱,汪洋

2019, 32(8):  41-45.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.08.009

摘要 ( 290 )   HTML ( 3 )   PDF (1023KB) ( 47 )  

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针对以往载波同步锁相环中代码或设备不可继承、不可移植所导致的开发效率较低的问题,文中提出了以复用FPGA组件的形式重构载波同步锁相环的方案。该方案通过功能分解提取不同锁相环的共性模块、为功能模块映射合适算法并在FPGA中实现。该方法利用OCP协议封装接口生成FPGA组件,最终复用组件以构建新锁相环应用。仿真实验结果显示,组件复用率超过60%,证明了新方法的正确性和有效性。

一种基于幅值加权的互相关时延估计新方法

张宇,严天峰,许富馨,李帅,郑礼

2019, 32(8):  46-50.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.08.010

摘要 ( 433 )   HTML ( 6 )   PDF (1309KB) ( 61 )  

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针对无源时差定位中的互相关法时延估计在低信噪比条件下准确度低的问题,文中提出了一种新的幅值加权方法对互相关法进行改进。幅值加权是利用输入信号的幅频特性扩大互相关功率谱函数信号频点处的幅值,相对弱化信号频点外的功率谱小尖峰的影响,近似满足准确估计时延值所需的理想的互相关功率谱条件,进而提高时延估计的准确度。实验仿真表明,在信噪比较低时,与传统互相关法相比,采用幅值加权的互相关法能够更为准确地计算出时延值。该方法对时延估计研究具有一定参考价值。

双通道旋转变压器解码算法改进

庞岳峰,陈建友,樊全鑫,李俭

2019, 32(8):  51-55.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.08.011

摘要 ( 371 )   HTML ( 4 )   PDF (1053KB) ( 99 )  

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在某型测控设备天线控制单元维护过程中,发现天线转动时方位角存在跳码现象。针对该问题,文中通过分析天线角度采集与解码过程,发现当前所采用二进制组合编码的局限性,进一步对粗精码相位差超出可修正范围时出现跳码的原因进行理论分析,提出了改进的粗极余数与精极值组合算法。理论分析和仿真验证结果同时表明,新算法的纠错能力是二进制组合编码算法的2倍。

基于北斗卫星的潜标数据回收技术研究

刘自强,蔡文郁,张鹏鹏

2019, 32(8):  56-60.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.08.012

摘要 ( 277 )   HTML ( 3 )   PDF (1001KB) ( 82 )  

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基于我国自主研发的北斗卫星,设计了一套潜标数据回收系统,采用卫星通信方式对潜标数据进行实时传输,卫星通信方式选用北斗一代卫星进行数据传输。由主控芯片STM32L控制系统工作状态,通信定位芯片RD0538对位置信息进行采集并解析,最后将待传回数据和定位数据通过北斗一代卫星进行报文传输。测试结果表明,该系统定位精度误差符合海上使用要求。该系统结构简单、占用体积小,用户可以设置系统发送频率。对该系统进行降低功耗的改进后,可将其工作时间延长至9天。

基于GAN的无人机航拍图像重建

曹琨,吴飞,钱小瑞,杨照坤

2019, 32(8):  61-65.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.08.013

摘要 ( 340 )   HTML ( 2 )   PDF (1071KB) ( 40 )  

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传统无人机采集传输过程中所传输的数据量常常造成无人机电池的高消耗。针对此类问题,文中提出一种融合超分辨重建和灰度图像彩色化的CsRGAN模型。通过生成网络对低分辨的灰度图像进行重建:先将图片进行分辨率放大,再进行色彩填充,然后通过判别器进行图片修正,最终将图片重建为彩色高清图像。实验结果表明,在固定区域下,所提出的模型能够在保证成像质量的同时减少无人机航拍的传输数据量,提高无人机的电池利用率,且模型具有较强的鲁棒性。

基于车联网大数据分析的实时路况检测系统

张长青,杨楠

2019, 32(8):  66-70.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.08.014

摘要 ( 480 )   HTML ( 14 )   PDF (977KB) ( 106 )  

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为解决城市交通拥堵问题,给人们提供优质的出行体验,文中提出了基于车联网大数据分析的实时路况检测系统。使用GPS技术对行驶的车辆进行数据采集,通过数据清洗和数据修复得到样本集合,利用改进模糊C均值聚类算法对样本数据进行分析,得出各路段的平均车速,进而得到相应路段的交通状态。测试结果表明,该系统能够准确得获取道路上行驶车辆的交通数据,识别出当前路段的交通状态,从而证明了该系统设计的合理性和正确性。

基于云计算的数据挖掘系统设计

蓝机满

2019, 32(8):  70-74.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.08.015

摘要 ( 311 )   HTML ( 5 )   PDF (1003KB) ( 90 )  

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为了高效、快速地解决呈指数增长的数据处理问题,提高数据储存、运算能力,文中提出了基于云计算的数据挖掘系统的设计。该系统首先分析了主流云计算平台Spark的组件构成和运行机制,深入研究其计算架构的编程原理。同时利用Spark进行了C4.5算法和K-medoids聚类算法的并行化设计,有效提高算法的运行速度、收敛速度和结果的稳定性。测试表明,在进行海量数据的分析处理时,文中提出的云计算平台在分类误差内,可有效提高整体系统的运算速度,分类效率也大幅提高。

基于数据挖掘的集成信令存储和应用平台研究

吴良

2019, 32(8):  75-78.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.08.016

摘要 ( 212 )   HTML ( 5 )   PDF (955KB) ( 54 )  

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针对现有信令数据存储与分析应用模块的独立式架构不利于信令数据的保存与分析的问题,文中设计了一种基于数据挖掘的集成信令存储和应用平台架构。通过设计并行数据挖掘信令分析模块架构,面向数据挖掘的信令存储技术和信令数据集成应用平台,重新定义了基于数据挖掘的信令监测平台架构。利用信令数据仓库中的ETL工具,实现信令数据存储以及应用的一体化设计。所设计的集成信令存储和应用平台通过数据挖掘可以有效分析信令数据特性,提高信令数据存储和应用的效率,对于大规模信令监测具有一定的意义。