当期目录

2022年 第35卷 第2期 刊出日期：2022-02-15

  

高集成小型化中频滤波组件设计与实现

白锐,徐达,杨亮,孙从科,王绍东

2022, 35(2):  1-6.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.02.001

摘要 ( 234 )   HTML ( 322 )   PDF (3442KB) ( 108 )  

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为满足雷达接收机中频滤波器组集成滤波器数量多、集成度高的需求,文中采用三维集成技术,设计了一种小型化LC滤波器电路,并对三维LC滤波器在组件中的应用和集成工艺进行分析和研究。三维LC滤波器采用两个基板,利用三维集成工艺和BGA技术实现两个基板的三维集成组装。将电容元件置于底层基板可实现高密度布局,将电感元件置于顶层基板与电容元件分离,通过焊球实现信号互通。结果表明,采用三维集成方案可使LC滤波器电路尺寸减小近50 %,滤波器指标与平面滤波器电路性能一致。相比于传统中频滤波组件设计方法,该方案更有利于实现高集成度和小型化。

分层异构信号处理平台调度方法研究

李娜,高博,谢宗甫

2022, 35(2):  7-13.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.02.002

摘要 ( 151 )   HTML ( 5 )   PDF (1125KB) ( 32 )  

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异构多处理器的高效性和可靠性能够满足日趋复杂的信号处理任务需求,因此分层异构系统已成为信号处理平台的发展趋势。为提高平台强实时性并解决高吞吐量的问题,文中对分层异构信号处理平台的软硬件模块及架构进行了研究,并采用有向无环图对组件任务及硬件资源进行建模。将已提出的调度算法按照任务类型、调度目标、调度过程和研究方法进行分类,并根据任务调度最新的研究进展提出组合优化算法的概念。文中对经典启发式算法、智能搜索算法、机器学习算法以及组合优化算法的性能进行对比和分析,发现组合优化算法能够满足平台任务调度的需求。

基于QC-LDPC的水下激光通信编码技术

官靖凯,蔡文郁,朱张峰,唐国栋

2022, 35(2):  14-19.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.02.003

摘要 ( 155 )   HTML ( 7 )   PDF (3745KB) ( 55 )  

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针对水下蓝绿激光远距离可靠通信的需求,文中提出了PPM与QC-LDPC相结合的调制编码通信方法。通过对不同码长、码率与PPM调制阶数的组合方案进行仿真,找出在不同SNR条件下的最优QC-LDPC编码与PPM调制的组合方案。文中介绍了经典PPM信号的原理与QC-LDPC码的基本结构,并通过MATLAB软件模拟实现PPM信号的产生,构建了QC-LDPC的校验矩阵,对不同码字仿真得到不同组合方案的BER性能曲线。仿真结果表明,经过QC-LDPC编码后的性能得到改善。不同码长和码率的QC-LDPC码在不同信噪比SNR条件下的误码率性能差异较大。在相同SNR条件下对于同一码字,PPM调制阶数越高,误码率越低。同一码长不同码率的码字在相同调制阶数条件下,BER性能曲线差异较大。

基于FPGA的SqueezeNet推断加速器设计

储萍,倪伟

2022, 35(2):  20-26.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.02.004

摘要 ( 114 )   HTML ( 7 )   PDF (3949KB) ( 41 )  

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针对轻量型深度神经网络SqueezeNet存在中间流动数据量大及消耗计算周期长等问题,文中提出以处理块结构划分整个网络来加速计算。每个处理块由Expand层和Squeeze层组成。以Squeeze层结束的处理块结构减少了计算模块与内存间流动的中间数据量,降低了读写消耗。利用激活函数的特性,在核心计算模块引入提前结束卷积计算技术,并为其设计有效索引生存单元、有效索引控制取值单元和卷积判断单元,可跳过卷积计算中无效值占用的计算量和计算周期。实验结果表明,该加速器能减少55.38%的数据流动量,并将无效值所占的计算量和计算周期减少14.68%。

基于支持向量机的轨道结构病害识别研究

伍伟嘉,杨俭,袁天辰,邵志慧

2022, 35(2):  27-33.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.02.005

摘要 ( 113 )   HTML ( 4 )   PDF (1871KB) ( 36 )  

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轨道结构作为承载列车载荷的关键部件,一旦出现病害将直接影响列车的行驶安全。针对这一问题,文中提出了一种基于支持向量机的轨道结构病害识别方法。该方法利用时域统计和离散小波变换对轨道结构不同工况,例如正常状态、轨枕空吊、道床板结下轨枕振动加速度数据进行联合特征提取,降低了数据的维度,为病害识别提供了可能。该方法还利用支持向量机算法对特征向量进行识别,并采用网格搜索方法对支持向量机参数进行选优,识别准确率在85%左右。实验结果表明,所提方法可以对不同程度的轨枕空吊及道床板结病害进行较好地识别,为轨道结构故障在线预警提供技术基础。

基于GAWK-means的地铁车站指纹定位方法

金霄,吴飞,鄢松,陆雯霞,张忠艺

2022, 35(2):  34-39.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.02.006

摘要 ( 111 )   HTML ( 5 )   PDF (1363KB) ( 31 )  

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针对在城市轨道交通车站内,利用iBeacon技术进行指纹定位时存在匹配效率较低、定位精度不理想的问题,文中提出了一种基于GAWK-means的地铁车站指纹定位方法。离线阶段,根据指纹数据本身的离散程度进行K-means欧式距离权重优化以便更好地体现类内相似度,再将改进的K-means结合遗传算法,优化聚类结果以减少陷入局部最优。在线阶段,利用K近邻法将信号向量与最为接近的子指纹库匹配获得定位结果,通过平均定位误差对该方法整体性能进行评估。实验结果表明,在地铁车站离线阶段使用GAWK-means算法平均定位误差为1.52 m,相较于未聚类和传统K-means聚类,定位误差减少了0.41 m以上。

基于连续空间的萤火虫算法改进

刘晨旻,王亚刚

2022, 35(2):  40-45.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.02.007

摘要 ( 120 )   HTML ( 4 )   PDF (1676KB) ( 28 )  

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针对萤火虫算法在全局寻优过程中求解精度差,且容易陷入局部最优的问题,文中提出了一种优化的萤火虫算法。采用离散-连续的方法将传统萤火虫算法的空间连续化,在传统萤火虫算法的基础上定义新的吸引度计算式以及相应的更新策略,实现待求的离散问题的空间连续化,改善萤火虫单体相应的移动方式。实验仿真结果证明了该改进算法的有效性。文中对改进的萤火虫算法及其适用范围作了总结,并指出了今后研究方向。

基于CNNCIFG-Attention模型的文本情感分类

李辉,王一丞

2022, 35(2):  46-51.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.02.008

摘要 ( 88 )   HTML ( 3 )   PDF (996KB) ( 34 )  

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神经网络在处理中文文本情感分类任务时,文本显著特征提取能力较弱,学习速率也相对缓慢。针对这一问题,文中提出一种基于注意力机制的混合网络模型。首先对文本语料进行预处理,利用传统的卷积神经网络对样本向量的局部信息进行特征提取,并将其输入耦合输入和遗忘门网络模型,用以学习前后词句之间的联系。随后,再加入注意力机制层,对深层次文本信息进行权重分配,提高重要信息对文本情感分类的影响强度。最后,将所提出的混合网络模型在京东商品评论集上进行测试。测试结果显示,新方法的准确率达到了92.13%,F-Score数值为92.06%,证明了 CNNCIFG-Attention 模型的可行性。

基于排列熵和支持向量机的轨枕病害诊断

邵志慧,杨俭,袁天辰,伍伟嘉

2022, 35(2):  52-58.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.02.009

摘要 ( 74 )   HTML ( 4 )   PDF (975KB) ( 27 )  

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文中提出了一种基于排列熵和支持向量机的轨枕病害诊断方法。该方法通过建立车辆-轨道耦合振动模型获取轨枕的振动加速度,利用排列熵算法提取轨枕不同病害下的振动响应特征指标,并以归一化后的排列熵特征指标集为输入。该方法基于遗传算法优化的支持向量机对轨枕服役状态进行诊断和分类,实现了对轨枕不同病害的诊断。数据仿真结果表明,该方法对轨枕病害识别准确率均能达到90%以上,对于部分轨道不平顺谱激励和列车速度下的服役状态,识别准确率能达到97.5%。该结果表明,文中所提方法能够有效地对轨枕病害进行诊断,为轨道结构服役状态的在线监测与智能预警提供了方法依据。

改进型滑模扰动观测器的感应电机控制系统

袁庆庆,瞿汉飞

2022, 35(2):  59-66.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.02.010

摘要 ( 176 )   HTML ( 4 )   PDF (2259KB) ( 35 )  

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针对传统PI调节器在负载剧烈突变时控制性能不佳及使用传统滑模观测器抖振严重的问题,文中以感应电机为研究对象,提出了一种基于滑模观测器和传统PI调节器的扰动实时补偿方案。通过改进型的扰动观测器对系统扰动进行实时观测估算,将估算出的扰动反馈至PI调节器进行前馈补偿,从而有效提高电机控制性能,改善抖振现象。文中搭建了基于MATLAB的仿真平台和TMS320F28335 DSP的实验平台,对所研究的改进滑模观测器扰动前馈补偿方法与常规单PI调节、常规滑模观测器扰动补偿进行了对比分析。该结果验证了所提方案的有效性与可行性,速度超调量优化了0.5%,响应时间为30 ms。

基于背靠背变流器的风电系统仿真对比研究

刘建龙,郝正航

2022, 35(2):  67-73.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.02.011

摘要 ( 193 )   HTML ( 6 )   PDF (1229KB) ( 37 )  

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永磁直驱风电系统背靠背变流器的详细模型中含有多个电力电子器件,采用脉冲宽度调制技术会增加仿真系统的数学计算量。针对该问题,文中提出了一种均值模型去简化系统,使得风电系统能够快速且稳定地运行。对于变流器均值模型,在结构上利用受控电源代替变流器;在原理上忽略其高次谐波,仅保留基波成分。从系统控制的角度,去除PWM调制过程以改进系统的控制策略。最后,在MATLAB/Simulink中搭建永磁直驱风电系统仿真模型,对比了均值模型与详细模型的系统响应。仿真结果表明,均值模型不仅能满足系统精度要求,还能加快系统仿真速度,提升系统稳定性,证明了控制策略的合理性。

V2G模式下的EV建模研究

蒋成成,朱健安,朱成名,王珂,章文俊

2022, 35(2):  74-78.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.02.012

摘要 ( 123 )   HTML ( 4 )   PDF (680KB) ( 35 )  

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风电并网规模的不断扩大给电力系统的稳定运行带来了巨大的挑战。针对不断增加的SR需求,提出了将EV作为SR调度的研究方法。文中对EV的充放电特性进行了分析及仿真,并采用成本效益分析法建立了系统发电成本、备用成本和EV调度成本之和最小的目标函数。采用蒙特卡洛模拟对V2G模式下的EV进行仿真,考虑分时电价策略,确定出了最佳的充放电时段,并绘制出V2G模式下EV充放电曲线。在火电机组提供SR的基础上,以EV是否作为SR参与调度为标准划分出不同场景。最后,通过对算例中不同场景机组的总运行成本与失负荷概率的对比分析,验证了EV作为SR调度的科学性与可行性。