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2021年 第34卷 第5期 刊出日期：2021-05-15

  

流场压缩感知渗透率计算

郭龙,姚树新,郑法威

2021, 34(5):  1-6.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.05.001

摘要 ( 203 )   HTML ( 17 )   PDF (1385KB) ( 37 )  

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石油工业需要通过CT扫描得到多孔材料模型的渗透率,但计算模型的网格数量通常非常巨大,一般大于2 000×2 000×2 000体素,使用微型计算机难以在短时间内求解流体力学问题。采用低密度的网格降低模拟所需要的计算量,再使用一种数学上的拟合恢复算法将模拟结果恢复到高精度网格上,可以实现使用低性能设备短时间完成流体模拟任务。文中将压缩感知引入欧拉网格计算,恢复低精度采样的网格的流场数据。随机选取3块砂岩岩心,将压缩恢复结果和高精度网格计算的结果对比,误差在4%以内,证明该方法在岩石孔隙的流体模拟渗透率计算中可优化计算效率。

一种车载通信设备电磁兼容性预测方法

宋丙鑫,路宏敏,李敏玥,孟晓姣,万健鹏

2021, 34(5):  7-12.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.05.002

摘要 ( 218 )   HTML ( 6 )   PDF (809KB) ( 26 )  

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随着作战信息化水平不断提高,车载通信设备越来越多,车内电磁环境愈发复杂,对车载通信设备进行电磁兼容性预测十分重要。文中提出了一种车载通信设备电磁兼容性筛选预测方法,该方法在计算干扰余量时考虑了不同干扰源的互调和干扰量的叠加,选取关键指标对通信设备受扰后的性能进行了分析。该预测方法对车载发射机依次进行快速筛选、幅度筛选、频率筛选、详细计算和性能分析,给出车载接收机的受扰情况。在预测实例中,所评估接收机的干扰余量为9.4 dB,话音清晰度降低了36%,通信距离减小了43.7%,误码率为4.2×10^-3,受扰预测结果贴合实际情况。

基于H-S直方图的苹果着色率检测算法研究

杨凌霄,王振营,刘群坡,王高伟,杨彦超

2021, 34(5):  13-17.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.05.003

摘要 ( 243 )   HTML ( 6 )   PDF (1111KB) ( 39 )  

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针对用机器视觉的方法检测苹果着色率时检测结果容易受图片亮度影响的问题,文中提出了一种基于H-S直方图的苹果表皮着色率检测算法。该算法用红绿黄3种不同颜色的少量样本图片生成不同的H-S直方图。检测着色率时,提取图像中每个像素的色度值与饱和度值,用H-S直方图分析苹果表面红色区域所占的比例得出苹果表面的着色率。试验结果显示,该方法可以有效地检测出苹果表面的着色率,得到的检测结果与人眼观测的结果基本一致,平均误差小于8.3%,且检测结果不易受图片亮度的影响。

基于模糊PID负荷跟踪型主蒸汽温度控制系统研究

任新瑞,马立新

2021, 34(5):  18-23.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.05.004

摘要 ( 308 )   HTML ( 9 )   PDF (842KB) ( 40 )  

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针对传统PID无法实现负荷实时跟踪控制的问题,文中将传统PID控制与模糊控制相结合设计了一种模糊PID控制器,并以发电机实时负荷作为响应和输入,构筑出负荷跟踪型模糊PID主蒸汽温度串级控制系统。通过模糊算法得到PID控制器3个参数的校正值,实时跟踪负荷在线调整PID的3个参数,将主蒸汽温度控制在设定值附近。文中进行了负荷波动实验、负荷突变实验、烟气扰动实验,结果表明实时系统数据与目标温度值的误差在1~2 ℃,超调量比传统方法减小了1.3%,调节时间缩短了33.4%,说明该系统具有较强的负荷跟踪能力,且对负荷波动具有更好的鲁棒性。

一种基于BP神经网络的车载通信设备性能评估方法

孟晓姣,张世巍,李小健,李敏玥,宋丙鑫,路宏敏

2021, 34(5):  24-28.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.05.005

摘要 ( 317 )   HTML ( 14 )   PDF (699KB) ( 39 )  

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不断增多的车载通信设备数量导致车载通信系统面临日益严重的电磁干扰问题。针对复杂电磁环境下车载通信设备性能评估问题,文中基于神经网络非线性拟合精度高及自调节功能强的特点,提出了一种车载通信设备性能评估方法。依据车载通信设备的关键技术指标,建立了发射、传输、接收的链路评估体系,构建了基于BP神经网络的车载通信设备性能评估模型。利用MTALAB使用大量数据样本优化训练BP神经网络模型结构,提高了评估模型精度。验证结果表明,所构建神经网络评估模型归一化均方误差可达-36 dB,且评估误差较小。

基于多特征融合的行人检测方法

顾伟,李菲菲,陈虬

2021, 34(5):  29-34.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.05.006

摘要 ( 356 )   HTML ( 15 )   PDF (1580KB) ( 57 )  

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作为一个典型的目标检测问题,行人检测问题已成为近年来的研究热点。行人检测技术虽被广泛应用于智能交通、自动驾驶、视频监控以及行为分析等领域,但仍存在着需要解决的问题。文中在多特征融合的基础上提出了一个多通道特征模型,多通道特征模型由非深度学习分支、整体分支以及肢体分支组成。文中通过非深度学习分支提取出数量少、质量高的行人候选区域,减轻了滑动窗口穷举搜索带来的计算负担,提高了计算效率。该方法由多层卷积通道特征得到的整体分支以及肢体分支,分别通过人体整体信息和人体部位的语义信息来检测行人;使用多通道特征模型分别在Caltech行人数据集和INRIA行人数据集中进行训练和检测。实验结果表明,结合各分支的输出,文中提出的行人检测器具有较低的漏检率,在INRIA行人数据集和Caltech行人数据集中漏检率分别为8.24%和19.78%。

基于神经网络的文本标题生成原型系统设计

张仕森,孙宪坤,尹玲,李世玺

2021, 34(5):  35-41.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.05.007

摘要 ( 250 )   HTML ( 8 )   PDF (2211KB) ( 32 )  

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针对传统人工总结、编写标题的方法在耗费大量人力、时间成本的同时难以应对互联网中大量不规范的文本的问题,文中设计了一种基于神经网络的文本标题生成原型系统。在文本标题生成原型系统中通过基于神经网络编码器-解码器模型对文本进行建模计算,从而经济、高效地生成一条准确、简洁、切合原文的标题。在编码器部分采用双向长短期记忆神经网络,充分利用上下文之间的语义联系。解码器部分则采用单向神经网络进行解码操作,并引入注意力机制来缓解信息丢失,提高标题生成效果。在LCSTS数据集上进行实验得到ROUGE-1、ROUGE-L评价指标分别为29.91和24.68,证明了该标题生成原型系统的有效性。

基于双谱和谱特征的心电信号分类方法

刘姝,邵杰,张颐婷,张善章

2021, 34(5):  42-46.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.05.008

摘要 ( 414 )   HTML ( 11 )   PDF (671KB) ( 51 )  

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双谱作为最低的高阶谱,具有一系列优良特性,但也存在计算量大的缺陷。文中提出了一种在双谱矩阵基础上直接提取二维特征的心电信号特征提取方法。该方法将谱平坦度、谱亮度和谱滚降度3类谱特征组成特征向量,结合基于径向基核函数的支持向量机分类方法实现ECG信号的分类识别。然后,使用MIT-BIH数据库中的ECG信号对该方法进行了验证。实验结果表明,文中提出的基于双谱的二维谱特征提取方法计算量小,准确度达93.4%,可实现对心律不齐问题的有效诊断以及对心电信号的分类。

改进地标点采样的加速谱聚类算法

徐航帆,刘丛,唐坚刚,彭敦陆

2021, 34(5):  47-53.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.05.009

摘要 ( 205 )   HTML ( 7 )   PDF (828KB) ( 29 )  

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传统的基于地标点的大规模加速谱聚类算法易受分布不均匀地标点和离群地标点影响。K-means等采样方法在面对大规模数据时,时间空间消耗较大。针对以上问题,文中提出了一种改进地标点采样的加速谱聚类算法。该算法通过地标点间成对相似度矩阵的标准差来衡量地标点的分布均匀程度,选取随机的多组地标点集中分布最均匀的一组,去除局部密度较低的离群地标点;利用获得的地标点集与原始数据集构造稀疏相似度矩阵,并对该矩阵奇异值分解得到的前k个右奇异特征向量矩阵进行K-means聚类,得到最终聚类结果。文中从理论上分析了该算法时间复杂度和空间复杂度。验证结果表明该算法在一些数据集上比随机采样方法的准确率高3%~10%,和K-means采样方法相比时间消耗少50%~60%。

一种基于NoC多核系统的矩阵乘法映射技术

汪杨,王晓蕾,袁子昂,袁儒明

2021, 34(5):  54-60.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.05.010

摘要 ( 271 )   HTML ( 5 )   PDF (897KB) ( 36 )  

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矩阵乘法是现代信号处理的基本运算,提高数据的并行处理能力对提升矩阵乘法的运算性能具有重要现实意义。文中在基于NoC多核系统中针对不同维度的矩阵乘法的密集型计算进行任务调度以及资源分配,实现了多种适应于不同矩阵乘法的映射方案,其峰值性能可达5 078 MFLOPS。同时,文中设计的运算单元相对独立且可重构,对任意维度的矩阵乘法具有良好的扩展性和通用性,解决了通用矩阵乘法器在固定结构中受到I/O带宽和计算资源的限制而产生的运算效率较低和扩展性较差的缺陷。不同维度矩阵乘法的实验结果分析证实了文中设计的运算性能和正确性。

一种具有N埋层的AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管

张飞,林茂,毛鸿凯,苏芳文,隋金池

2021, 34(5):  61-65.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.05.011

摘要 ( 303 )   HTML ( 8 )   PDF (776KB) ( 38 )  

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为了进一步提高GaN HEMT器件的击穿电压,并保持低的导通电阻,文中提出了一种具有N型GaN埋层的AlGaN/GaN HEMT。该埋层通过调整器件的电场分布,降低了高场区的电场峰值,从而降低器件关断时的泄漏电流。该埋层使得栅漏之间的横向沟道电场分布更加均匀,提高了器件的击穿电压。通过Sentaurus TCAD仿真发现,N型GaN埋层可以明显改善器件的击穿电压。相比于传统结构530 V的击穿电压,新结构的击穿电压达到了892 V,提高了68 %。此外,N型GaN埋层没有影响到器件的导通特性,使得器件保留了低的特征导通电阻。以上结果说明,该结构在功率器件领域具有良好的应用前景。

基于强化学习的无人驾驶车辆行为决策方法研究进展

张佳鹏,李琳,朱叶

2021, 34(5):  66-71.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.05.012

摘要 ( 1867 )   HTML ( 59 )   PDF (734KB) ( 367 )  

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行为决策系统能够综合环境及自车信息,使自动驾驶车辆产生安全合理的驾驶行为,是实现无人驾驶的核心。强化学习算法采用一种自监督学习的方式,使自动驾驶车辆的决策系统在与环境的交互过程中,通过不断改进自身策略自主学习到最优的决策模型,为构建有效的决策系统提供了方向。文中总结了近年来基于强化学习的行为决策方法在提高决策精度、提高决策广度以及应对不确定因素等方面的研究进展。决策精度的提升主要依赖于引入具有强大表征能力的深度学习技术。决策广度的提升得益于能够通过任务分解以缓解维数灾难的分层抽象技术。不确定因素则通过部分可观测马尔科夫决策过程被纳入考量之中以提高行车安全。

扁平漆包线表面缺陷在线检测研究

宋章明,贺慧勇,黄跃俊

2021, 34(5):  72-78.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.05.013

摘要 ( 317 )   HTML ( 12 )   PDF (1556KB) ( 47 )  

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为实现扁平漆包线表面缺陷的在线检测,文中设计了一种基于图像处理的检测系统。该系统采用帧间差分法分离扁平漆包线的背景,针对背景分离图像中的抖动干扰进行消抖处理,通过分析消抖处理结果判断当前图像是否存在缺陷。对于存在缺陷的图像,利用连通域分析和边界追踪算法提取了缺陷的位置、面积、周长等特征。实验结果表明,该系统检测缺陷的准确率达到95%,降低了缺陷特征提取的处理时间,可以满足在线检测的要求,具有较好的应用价值。