当期目录

2021年 第34卷 第8期 刊出日期：2021-08-15

  

一种车脸识别算法的研究与应用

战荫伟,朱百万,杨卓

2021, 34(8):  1-7.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.001

摘要 ( 360 )   HTML ( 111 )   PDF (2219KB) ( 64 )  

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基于车牌识别技术的停车场收费系统存在无牌车无法自动扣费以及套牌车逃费等问题。针对这一问题,需要基于车牌之外的其它特征来对车辆进行自动准确地识别。车脸能够有效表达车辆的特征信息,因此文中提出了一种基于卷积神经网络的车脸识别算法,该算法可以根据车脸图像自动准确地识别车辆,有效解决车辆身份识别中过度依赖于车牌的问题。实验结果表明,该算法的车脸识别准确率可以达到94.23%,明显优于传统的车脸识别算法,证明了该算法的可行性。最后,将车脸识别技术融合进智能停车场收费系统,可以有效地解决无牌车无法自动扣费和套牌车逃费的问题。

基于改进VGG16网络的混合批量训练交通标志识别

廖璐明,张伟

2021, 34(8):  8-13.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.002

摘要 ( 414 )   HTML ( 75 )   PDF (970KB) ( 47 )  

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针对现有交通标志识别方法存在的识别率低、识别时间长等缺点,文中在卷积神经网络的基础上提出了一种基于VGG16网络模型的改进卷积神经网络模型。对VGG16网络模型的卷积层数量、卷积核和池化层进行修改,增强网络模型的特征提取能力和精简性。通过随机旋转、伸缩、偏移和对比度调整等方法对实验数据集进行数据增强,并通过激活函数、混合批量训练和提前终止正则化方法提高网络模型的识别率。改进后的VGG16网络模型利用德国交通标志数据集中进行测试,结果显示采用该模型的识别率达到98.98%,单张交通标志识别时间只需要0.24 ms。与其他模型相比,该模型在识别率和识别时间方面均具有明显优势。

基于时序行为检测的工作流识别

王庆文,胡海洋

2021, 34(8):  14-18.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.003

摘要 ( 166 )   HTML ( 98 )   PDF (675KB) ( 33 )  

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在智能制造环境中,基于动作识别的工作流识别方法难以定位出视频中工作流活动的开始和结束时间。为了从视频中对工作流中的活动进行时序定位,文中对R-C3D网络模型进行改进并提出了一种基于时序行为检测的工作流识别方法。在文中所提出的工作流识别方法中,采用一种随机稀疏采样策略来减少相邻视频帧的冗余,并使用Res3D网络来提取视频中的时空特征。此外,所提方法通过Soft-NMS消除了高度重叠以及低置信度的提名片段。实验结果证明,相比于R-C3D,文中方法在保证平均精度均值的同时,提高了约80%的训练速度和85%的检测速度,证明了该方法对于工作流识别的有效性。

融合Resnet50和U-Net的眼底彩色血管图像分割

司明明,陈玮,胡春燕,尹钟

2021, 34(8):  19-24.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.004

摘要 ( 745 )   HTML ( 125 )   PDF (1448KB) ( 129 )  

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眼底血管图像特征信息复杂度较高且现有算法对视网膜微血管分割不足,对病灶区域会产生误分割。针对以上问题,文中提出了一种融合Resnet50和U-Net的眼底彩色血管图像分割模型。通过数据增强提高数据集的数量以增加算法的鲁棒性。融合高斯双边滤波和限制对比度直方图均衡化来增强视网膜微细管的特征信息。利用自适应 Gamma 矫正提升图像亮度信息并降低图像伪影的干扰。在编码部分使用残差网路对彩色图像进行深层次的特征提取,将得到的特征图进行4次上采样和跳跃连接,实现像素级的分割。在每个卷积层使用ReLU激活函数和批量归一化来提高模型的性能。最后,利用公开数据集DRIVE进行实验,结果显示文中算法的特异性为0.989 2,准确率为0.967 6,灵敏度为0.812 0。

信道化造成的虚假信号处理方法研究

吴贞宇,夏厚培

2021, 34(8):  25-30.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.005

摘要 ( 469 )   HTML ( 103 )   PDF (940KB) ( 57 )  

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针对信道化处理信号时会造成跨信道分裂信号、兔耳效应等虚假信号的问题,文中提出了一种利用虚假信号的参数特征进行虚假信号消除的方法。该方法根据相邻信道的跨信道分裂信号时频域交叠严重,对信道化检测结果的跨信道分裂信号进行拼接融合;根据兔耳效应虚假脉冲的幅度、脉宽等参数远小于原信号的幅度、脉宽且出现和结束时刻均在原信号上升沿和下降沿附近,对信道化检测结果的兔耳脉冲直接剔除,得到最终检测结果。实验结果表明,所提方法能有效实现虚假信号的消除,对信道化的输出进行处理后能得到正确的检测结果。

基于中继多跳模型的传感网络充电方法研究

叶恒超,程宗毛

2021, 34(8):  31-36.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.006

摘要 ( 174 )   HTML ( 93 )   PDF (1013KB) ( 27 )  

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在保证无线可充电网络能够持久运行的情况下,文中基于中继多跳充电模型,研究了最大化传感网络中充电小车的能量利用率问题。针对该问题,提出了中继节点选择算法和路径规划算法。中继节点选择算法用于从传感器节点中选择中继节点,并作为充电小车的停靠点,将节点在中继范围内的覆盖数量作为选择依据。路径规划算法基于哈密顿回路再优化为充电小车规划移动路径。得益于中继多跳充电模型和上述算法,充电小车能够减少移动能量损耗,提高能量利用率。通过仿真实验对比了NJNP、TADP这两种策略以及不同规模网络下的效果。结果表明,所提出的方案在能量利用率方面提高了约15%~25%,并且在大规模传感器网络下有良好的效果。

基于界面酸化的微细电解加工用脉冲电源设计

田元波,刘桂礼,孔全存

2021, 34(8):  37-42.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.007

摘要 ( 241 )   HTML ( 98 )   PDF (1573KB) ( 32 )  

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高频脉冲电源是实现精密微细电解加工的重要因素之一。为兼顾加工定域性及提升工件蚀除速率,基于界面酸化特性机理,文中研制了一种能实现脉间期内向工件/电解液界面加酸特性的高频脉冲电源。利用研制的高频脉冲电源,进行微细电解加工实验。采用0.5 mol·L^-1 NaNO₃电解液,在0.5 mm厚的304不锈钢上加工阵列孔。实验结果显示,采用研制的高频脉冲电源加工阵列孔,蚀除速率由双电极脉冲电源的3.21×10^-4mm³·s^-1提升到6.55×10^-4 mm³·s^-1,工件蚀除速率得到明显提高,证明了所设计脉冲电源的可靠性。

一种按需多节点优先级充电调度算法

水九生,王然

2021, 34(8):  43-49.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.008

摘要 ( 315 )   HTML ( 115 )   PDF (1895KB) ( 49 )  

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无线可充电传感器网络中,大部分现有的移动充电调度方案集中在周期性充电方案和单节点充电模型。但周期性充电忽略了网络的动态变化因素,通常导致充电性能较低。单节点充电模型的充电效率低,可扩展性差。针对这一问题,文中基于多节点充电模型,提出了一种按需多节点优先级调度算法,旨在减少死亡节点个数以及能量消耗。同时,文中对传感器的能量消耗模型提出了一种新的与基站距离有关的线性模型。在节点分组时,为了减少停止点的数量并平衡节点的充电时间,开发了一种基于形心的聚类算法。在路径规划时,综合考虑了节点的剩余寿命以及停止点与移动充电器之间的距离因素。最后,通过实验证明了所提算法可以有效地减少节点死亡和能量消耗。

异质非线性多智能体系统时变编队控制

王为科,章伟,宋芳,龙林

2021, 34(8):  50-57.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.009

摘要 ( 205 )   HTML ( 109 )   PDF (1344KB) ( 38 )  

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实际应用中,需要多种智能体按照期望的编队队形协同工作,此时多智能体系统是异质的。针对此问题,文中基于一致性原理研究了异质非线性多智能体系统的时变编队控制问题。采用非线性参数分解的方法,将系统异质非线性项以统一的形式表示,设计了一种编队控制策略。在有向拓扑结构下,使用领导者-跟随者方法,基于自适应策略与状态信息反馈设计了一种自适应时变编队控制策略,并利用Lyapunov稳定性理论证明了控制策略的稳定性。在1个领导者与3个跟随者的情况下进行了仿真,结果显示,在时间为40 s时系统基本稳定,时间为60 s时系统稳定并形成了期望的时变编队,证明了控制策略的有效性。

电力需求侧空调负荷柔性调控策略研究

王福忠,李润宇,张宏伟,郭江震,张丽

2021, 34(8):  58-63.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.010

摘要 ( 967 )   HTML ( 121 )   PDF (1242KB) ( 137 )  

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随着空调在各类建筑中的普及使用,空调负荷已成为影响区域电网稳定运行的重要因素,如果不加以调控,将会影响到整个区域的正常用电。基于此,文中在空调负荷区域分层调控的架构基础上,提出了一种自适应模糊PI三闭环控制策略。该方法将空调负荷信息和模糊控制相结合,通过形成三闭环PI控制对空调负荷进行柔性调控。文中搭建仿真模型来验证该策略的可行性。仿真结果表明,该调控方法的控制精度可达到近99%,为精确控制负荷提供了一种新方法。目前,该调控策略已在某大学进行了实际应用,为将来柔性调控技术的推广提供了理论支持和实践参考。

计及控制策略影响的MMC-HVDC直流单极接地故障特性分析

时熙,程鹏

2021, 34(8):  64-70.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.011

摘要 ( 300 )   HTML ( 78 )   PDF (1302KB) ( 46 )  

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针对现有柔性直流输电系统单级接地故障特性未充分考虑换流器控制的问题,文中提出了一种计及控制策略影响的MMC-HVDC直流单极接地故障暂态特性分析方法。根据系统中性点的接地方式,建立直流侧单极接地故障后短路电流流通路径模型,再通过分析故障后最近电平逼近控制策略对故障路径中各物理参数的影响,从而揭示出故障极所在桥臂上子模块投切个数的变化规律。通过推导短路电流和子模块电容电压的计算公式,精确描述MMC-HVDC系统单极故障暂态过程。实时数字仿真系统的实验结果验证了短路电流及电容电压表达式的正确性。

考虑子模块均压约束的混合型模块化多电平换流器损耗分析

张婕,曾国辉,黄勃

2021, 34(8):  71-78.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.012

摘要 ( 213 )   HTML ( 54 )   PDF (1080KB) ( 30 )  

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随着柔性直流输电工程电压等级及输送容量不断升高,模块化多电平换流器的损耗问题引起诸多关注。目前,常用的损耗分析方法都是针对全桥和半桥型模块化多电平换流器进行分析计算。基于混合型模块化多电平换流器的工作特性,文中提出了一种考虑子模块均压约束的混合型MMC损耗分析方法。该方法根据混合型MMC桥臂电压和电流在一个控制周期内的参考方向对子模块投切情况进行分析,根据不同类型子模块的投切情况对混合型MMC建立数学模型进行损耗分析计算。文中通过提取绝缘栅双极型晶体管的损耗数据进行拟合并建立数学模型,对换流器的结温和损耗之间的相互影响关系进行了详细分析。最后,通过实验仿真分析验证了所提方法的准确性。

基于新型鲁棒下垂控制方法的光伏发电系统并网研究

闫振彬,郑柏超,周志勇

2021, 34(8):  79-86.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2021.08.013

摘要 ( 293 )   HTML ( 8 )   PDF (1340KB) ( 43 )  

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光伏发电系统具有易受环境和负载变化影响的特点,其在并网过程中会产生频率和功率波动问题,而传统PI控制方法反应速度慢且稳定性差。针对这一问题,文中提出了一种新型鲁棒下垂控制设计方法。该方法在双向互联变换器双闭环控制电流内环的控制结构中设计了一个积分滑模控制器。该控制器既能够快速平抑光伏发电系统在并网过程中产生的电压和频率波动,又能够保证不同环境条件下电力系统的稳定性。MATLAB/Simulink仿真结果表明,新型鲁棒下垂控制方法比传统PI控制方法反应更快且波动幅度下降近一半,更好地保证了电网在光伏发电系统并网后的持续稳定运行。