当期目录

2022年 第35卷 第7期 刊出日期：2022-07-15

  

一种基于波动向量分级技术的病变数据快速分析方法

孔凡书,齐金鹏,龚汉鑫,朱俊俊,曹一彤

2022, 35(7):  1-6.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.07.001

摘要 ( 127 )   HTML ( 0 )   PDF (1955KB) ( 19 )  

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在大规模时序数据分析中,传统数理统计与分析技术耗时较多,精度不高,抗干扰能力不强。针对这些问题,文中基于波动向量分级技术,提出一种病变时序数据快速分析方法。该方法在TSTKS突变点检测算法与滑动窗口理论的基础上,采用多阈值分割技术实现了波动向量的多层分级策略,进而实现了对大规模病变时序数据的状态分析与快速诊断。仿真实验与脑癫痫病变信号分析实验结果表明,文中所提出的新方法速度较快,效率较高,可以为大规模时序数据快速分析提供参考。

小样本下基于CNN-DCGAN的电缆局部放电模式识别方法

孙抗,轩旭阳,刘鹏辉,赵来军,龙洁

2022, 35(7):  7-13.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.07.002

摘要 ( 241 )   HTML ( 0 )   PDF (2017KB) ( 40 )  

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在电缆局部放电模式识别过程中,传统人工特征提取依赖特定领域的知识及经验,特征选择和优化工作量较大。针对该问题并为了避免非均衡小样本数据下分类器的过拟合,文中提出了一种在小样本的情况下基于CNN-DCGAN的电缆局部放电模式的识别方法。利用滑动时间窗将局部放电时域信号转化为二维图像信息,构建深度卷积生成对抗网络,在原始数据集的基础上进行样本增强,将原始样本和增强样本作为系统输入,构造卷积神经网络,利用其非线性编码器自动提取局部放电特征,并通过Softmax层训练特征分类模型。实验结果表明,相较于人工特征,基于自动特征提取的CNN分类器识别准确率提高了4.18%。相较于原有数据集,基于样本增强数据集的系统识别准确率提高了3.175%。

能量收集异构定向传感网络的最小成本目标覆盖

刘永攀,王然

2022, 35(7):  14-21.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.07.003

摘要 ( 119 )   HTML ( 0 )   PDF (1448KB) ( 16 )  

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部署成本是评价能量收集定向传感网络的重要指标。在考虑网络连通性和传感器异构性的前提下,针对能量收集异构定向传感网络的最小成本目标覆盖问题,文中提出了启发式二阶段选择算法(HTS算法)。通过构建高效候选点集合来降低选点的时间复杂度,并使用效用函数对每种部署方式进行评价。在以最佳部署方式部署完监测节点之后,采用消除冗余节点以及收缩监测范围的方式进一步节省成本。仿真结果表明,与已有的定向目标覆盖算法相比,HTS算法能够降低传感网络10%~18%的部署成本。

智能交通路径规划算法研究综述

卢东祥

2022, 35(7):  22-27.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.07.004

摘要 ( 1525 )   HTML ( 79 )   PDF (640KB) ( 262 )  

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为了解决城市道路的交通拥堵、交通安全与环境污染等多种问题,路径规划算法及车辆自组织网等多种技术逐渐成为智能交通领域中的重要研究方向,并获得了大量关注。近年来,智能交通的应用和普及为路径规划算法提供了丰富多样的研究课题,而对路径规划算法的研究也有力地促进了智能交通的尖端技术的开发。文中回顾了多项路径规划算法,并总结了这些算法中存在的问题。在此基础上,深入梳理分析了静态与动态路径规划算法的优势和劣势,提出了智能交通中路径规划算法的未来研究趋势及方法。

基于Tesseract_OCR的化工包装袋喷码质量检测算法

张茂林,叶轻舟,潘鑫,陆华

2022, 35(7):  27-31.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.07.005

摘要 ( 261 )   HTML ( 4 )   PDF (965KB) ( 22 )  

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化工包装袋喷印信息存在人工检测效率低、漏检率高的问题。针对该问题,文中设计了一种基于机器视觉的化工包装袋喷码质量检测方法。使用均值滤波与高斯双边滤波算法对采集图像进行预处理,再通过基于局部统计的可变阈值算法进行字符区域定位。为解决喷码字符点与点的距离大于字符之间的间隙大小,导致二值图像闭运算后多个字符黏连形成连通域的问题,文中提出了一种改进连通域的动态字符分割算法,通过Tesseract_OCR引擎将分割的字符图像进行分类训练和识别。实验结果表明,该算法对喷码质量检测的精确率高达95.62%,满足化工包装袋喷码质量检测要求。

基于标尺图像识别的作物株高测量

孙翔,裴晓芳,周望,朱平

2022, 35(7):  32-39.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.07.006

摘要 ( 534 )   HTML ( 5 )   PDF (1393KB) ( 67 )  

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作物株高的测量是农作物自动观测中的重要环节,能直接反映作物的生长情况。针对人工测量作物株高成本较高且个人的主观影响较大的问题,文中提出了一种通过图像处理来测量株高的方法。将标尺置于作物主茎秆后方并拍摄标尺的照片,在MATLAB上将图像转换到HSV颜色空间分割标尺色块并进行滤波。采用连通域分析法计算标尺色块的像素高度,通过标尺像素高度和实际高度的比例关系计算株高。以灌木丛为实验对象拍摄照片并进行测量,然后对比实验测得的株高数据与人工测量数据,结果显示测量误差小于0.017 3 m,满足自动观测株高的标准。

基于改进特征提取及融合模块的YOLOv3模型

赵轩,周凡,余汉成

2022, 35(7):  40-45.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.07.007

摘要 ( 269 )   HTML ( 4 )   PDF (1663KB) ( 41 )  

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YOLOv3模型的特征提取分支和多尺度检测分支存在一定的优化空间。针对这一问题,文中提出了两种结构改进方法来提升该模型在目标检测数据集上的检测精度。对YOLOv3模型的3个尺度(13×13,26×26,52×52)之间采用不同长宽的先验锚框,其3个尺度的标注框相同,可通过设计尺度间的特征融合方式来提升模型的准确率。针对卷积层空域视野共享的问题,可将原始卷积层替换为可变形卷积来提升模型的准确率。在工业工具库上的测试结果证明,改进模型的测试集准确率相对于原始YOLOv3提升了3.6个MAP。

基于GRNN网络自适应滤波的钻具加速度去噪

仝小森,杨金显

2022, 35(7):  46-51.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.07.008

摘要 ( 142 )   HTML ( 1 )   PDF (1849KB) ( 17 )  

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针对随钻测量过程中钻具底部振动噪声引起重力加速度信息严重失真的问题,文中提出一种将广义回归神经网络和改进的递推最小二乘相结合的方法来去除噪声。应用自适应噪声相互抵消的原理,以加速度计测量信号与钻具振动信号作为主噪声模型,将经过广义回归神经网络处理后的钻具振动信号作为副噪声模型。采用递推最小二乘法滤波处理,进而提高钻具加速度计测量精度,解算实时钻进的姿态信息。仿真实验结果表明,文中所提算法能有效去除钻具加速度计振动噪声,提高姿态测量精度。去噪后解算的井斜角误差在1.45°之内,工具面角误差在1.65°之内。

基于BSDiff的改进远程增量更新方案

陈迪荣,包晓安,杜鹏,胡逸飞,苏鸿斌

2022, 35(7):  52-57.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.07.009

摘要 ( 381 )   HTML ( 7 )   PDF (955KB) ( 38 )  

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传统的增量更新方案跨版本更新性能弱,需要生成并下发多个增量更新包,导致终端设备更新效率低。针对这一问题,文中提出一种基于BSDiff的改进远程增量更新方案。该方案优化了更新服务端的固件管理方式,利用BSDiff差分算法即时生成唯一增量更新包,以减少需要传输的更新数据量,并通过对BSDiff算法进行改进,加快增量更新包的生成。仿真实验结果表明,改进的增量更新方案具有与传统增量更新方案相同的压缩性能,在生成增量更新包时可以减少31.19%的时间,并在跨版本更新时减少了2.07%的数据传输量。

改进的蒙哥马利模乘算法及FPGA实现

程碧倩,刘光柱,肖昊

2022, 35(7):  58-63.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.07.010

摘要 ( 547 )   HTML ( 17 )   PDF (1639KB) ( 178 )  

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为了保障用户线上信息的安全,常采用公钥密码系统对数据信息进行加密。大整数模乘运算作为公钥密码系统的核心操作,其计算效率对公钥密码系统的性能至关重要。文中基于经典的蒙哥马利模乘算法,提出一种多项式展开的交叉蒙哥马利模乘算法。通过分解大位宽逻辑运算,以多项式展开来交叉执行模乘法和模约简运算,有效提高了大整数模乘运算的计算效率,降低了硬件实现的资源消耗。FPGA实验验证表明,相比于其它方法,文中所提方法分别减少96.5%和69%的面积时间积AT1与AT2,更好地实现了计算时间和硬件开销的平衡,有较高的灵活性和通用性,适合具有大量加密需求的成本敏感型应用。

基于暂态高频分量的故障投票选线方法

吴君,谢逸飞,张长森

2022, 35(7):  64-70.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.07.011

摘要 ( 125 )   HTML ( 1 )   PDF (867KB) ( 18 )  

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针对现有小电流系统单相接地故障暂态选线特征信息提取、处理以及选线精度的问题,文中对故障进行暂态特征分析,发现各线路暂态零序电流中高频分量具有明显差异。据此结果,文中提出了一种基于暂态零序电流高频分量的波形相似性的投票选线方法。结合VMD算法和巴氏距离算法,分解各条线路的零序电流,得出暂态高频分量,进而求得各线路间暂态高频分量的巴氏系数。然后对系数矩阵采用初步投票与k值检验的方法进行投票,从而判断出故障线路。不同故障情况下的仿真结果表明该方法简单可靠,选线精度及可信度高,具有广泛的适用性和一定的抗干扰性。

机器人系统摩擦力矩和摩擦模型参数自适应有限时间估计与仿真

方月明,王娴

2022, 35(7):  71-78.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.07.012

摘要 ( 183 )   HTML ( 3 )   PDF (1559KB) ( 31 )  

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针对机器人系统中存在非线性摩擦影响控制系统性能的问题,文中提出一种自适应参数估计算法对一类连续摩擦模型的关键参数进行辨识,实现摩擦建模。为避免使用加速度信号,需对机器人系统模型进行重构并设计未知系统动态估计器来实现摩擦力矩的整体估计。该估计器结构简单,仅需调节一个参数即可实现对摩擦力矩的估计,且估计的收敛速度快,有利于在实际系统中实现。在获得摩擦力矩估计的基础上,基于李雅普诺夫方法构建基于参数估计误差信息的有限时间自适应参数估计算法。在保证算法收敛性和鲁棒性的前提下,可在有限时间内准确辨识连续摩擦模型中的关键参数。

隔离型交-直流固态变压器前后级协调控制对比

郑征,姜鹏飞,张国澎,李子汉

2022, 35(7):  79-86.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2022.07.013

摘要 ( 151 )   HTML ( 1 )   PDF (2014KB) ( 22 )  

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隔离型交-直流固态变压器广泛采用双向变换器的前后多级级联结构。由于前后级控制带宽存在不同,导致两级传递功率存在不同。功率突变时,该差异会威胁此类SST的运行安全。针对此问题,文中分析了级间功率差异的产生机理,对各类减少级间功率波动的控制策略进行归纳整理,推导了不同策略下负载扰动对两级间电压的数学模型,利用MATLAB得到了各类典型控制策略的闭环波特图与时域下对应的阶跃响应,并横向对比了各类策略的优势与不足。仿真及实验结果证明了分析比较结果的正确性和有效性。