当期目录

2024年 第37卷 第8期 刊出日期：2024-08-15

  

基于雷达和视频融合的目标检测

朱勇, 黄永明, 何幸

2024, 37(8):  1-7.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.08.001

摘要 ( 100 )   HTML ( 8 )   PDF (3310KB) ( 56 )  

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基于视频的目标检测在恶劣天气情况下识别效果较差,故需弥补视频缺陷、提高检测框架的鲁棒性。针对此问题,文中设计了一个基于雷达和视频融合的目标检测框架,利用YOLOv5(You Only Look Once version 5)网络获得图片特征图与图片检测框,利用基于密度的聚类获得雷达检测框,并将雷达数据进行编码,得到基于雷达信息的目标检测结果。最后将两者的检测框叠加得到新ROI(Region of Interest),并得到融合雷达信息后的分类向量,提高了在极端天气下检测的准确率。实验结果表明,该框架的mAP(mean Average Precision)达到了60.07%,且参数量仅为7.64×10⁶,表明该框架具有轻量级、计算速度快、鲁棒性高等特点,可以被广泛应用于嵌入式与移动端平台。

基于对称映射搜索策略的自适应金鹰算法及应用

周徐虎, 李世港, 罗仪, 张伟

2024, 37(8):  8-16.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.08.002

摘要 ( 38 )   HTML ( 5 )   PDF (1165KB) ( 23 )  

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金鹰优化算法(Golden Eagle Optimizer,GEO)是一种基于种群的元启发式算法,其模拟了金鹰的合作狩猎行为。针对GEO算法中存在的求解精度差和陷入局部最优等问题,文中提出了一种改进MERGEO(Mapped Elitist Reverse GEO)算法。在原算法基础上采用对称映射搜索策略、自适应精英策略和随机反向学习机制这3种方法平衡了算法的探索和开发阶段,获得了规避局部最优能力和较好的优化精度。在10个基准测试函数上对该算法进行独立策略有效性分析、可扩展性分析以及同其他算法的优化性能比较分析。实验结果表明,改进后的MERGEO算法具有较强的竞争力和良好的优化能力。将改进后的算法用于无线传感器网络的覆盖优化问题和压力容器设计问题研究,验证了其实际应用价值。

基于改进型跟踪微分器的HOT-FSMO无感控制

陈志鹏, 张会林, 程文彬, 王忠洋

2024, 37(8):  17-25.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.08.003

摘要 ( 34 )   HTML ( 1 )   PDF (1427KB) ( 24 )  

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针对传统一阶磁链滑模观测器存在较大滑模抖振和相位延迟问题,文中提出了一种基于改进型跟踪微分器的高阶终端磁链滑模观测器(High-Order Terminal Flux Sliding Mode Observer,HOT-FSMO)。通过设计一种高阶滑模控制律实现磁链估计的抖振抑制,并结合了一种含终端吸引子的低抖振新型跟踪微分器取代传统低通滤波器以便精确跟踪磁链和转子位置,从而实现滤波功能。实验结果表明,在不同转速和负载条件下,相比于传统线性磁链滑模观测器,基于新型跟踪微分器的高阶终端磁链滑模观测器能够有效降低滑模抖振,减小位置估计误差,并加快系统的响应速度,提高系统的动态性能。

基于鸟群人工鱼群算法的区块链移动边缘计算卸载模型

孔小爽, 袁健

2024, 37(8):  26-33.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.08.004

摘要 ( 38 )   HTML ( 4 )   PDF (1701KB) ( 23 )  

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计算密集型任务数量的增加导致智能移动设备(Smart Mobile Devices,SMD)计算任务过载,借助MEC(Mobile Edge Computing Servers)及利用网络中空闲边缘设备(Edge Devices,ED)可使计算能力受限的SMD将计算任务卸载到MEC和ED协作中,并基于委托信誉证明(Delegated Proof of Reputation,DPoR)共识机制增强系统的安全性。文中提出一种基于鸟群人工鱼群算法(Bird Swarm-Artificial Fish Swarm Algorithm,BS-AFSA)的区块链移动边缘计算卸载模型,将任务卸载问题转化为优化目标函数来降低计算开销。采用改进鸟群人工鱼群算法来优化任务时延和能量消耗,对算法中的行为参数进行针对性构造,并改进拥挤度因子来提高后期迭代中寻优的局部搜索精度。仿真结果表明,与其他基准算法相比,文中所提算法减少了陷入局部最优的可能性,并降低了联合卸载方案的系统总开销。

一种用于变压器故障诊断的贝叶斯网络优化方法

仝兆景, 荆利菲, 兰孟月

2024, 37(8):  34-39.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.08.005

摘要 ( 44 )   HTML ( 5 )   PDF (2052KB) ( 25 )  

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针对变压器故障诊断效率低的问题,文中将油中溶解气体分析与人工智能方法相结合,提出了一种改进蝗虫优化算法优化贝叶斯网络的变压器故障诊断方法。利用差分进化算法和与模拟退火算法对蝗虫算法进行改进,提高了算法的优化能力。将改进蝗虫算法应用于贝叶斯网络结构来学习构建变压器故障诊断模型,利用所提方法对变压器进行故障诊断。实验结果表明,该方法诊断正确率达到了92.7%,与其他算法所构建的诊断模型相比具有更高的故障诊断准确率。

计及碳交易机制的含光热电站海岛微网能量管理策略

高降宇, 陈蓓, 黄帅博

2024, 37(8):  40-46.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.08.006

摘要 ( 29 )   HTML ( 1 )   PDF (965KB) ( 17 )  

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针对海岛能源供给低碳经济性和热电联产机组“以热定电”稳定运行问题,文中提出计及碳交易机制的含光热电站海岛微网能量管理策略。基于光热电站、热泵、风电、微型燃气轮机组、海水淡化设备等集电、热、水一体化的多能源海岛微网系统,通过热泵配合光热电站实现电-热能量双向转化,提高光热电站的发电能力并满足部分热负荷需求。引入碳交易机制来限制碳排放,建立海岛微网低碳经济性模型,研究在光热电站参与下海岛微网不同运行方式的经济性。多场景对比实验证明了海岛微网低碳经济调度可以较好地兼顾经济性与环保性,在以较低经济成本运行的同时碳排放较少。

不同变形条件下锰铜合金的应力松弛特性及数值仿真

熊亚军, 刘艳, 袁贤浦

2024, 37(8):  47-53.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.08.007

摘要 ( 35 )   HTML ( 3 )   PDF (1529KB) ( 24 )  

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计算机运算能力的提升为有限元仿真分析提供支撑,可更高效地求解较复杂的结构及非线性问题。文中基于有限元仿真分析技术,针对锰铜合金复杂的力学特性进行仿真计算,分别采用Prony级数本构模型和并联流变本构模型对锰铜合金进行不同变形条件下的应力松弛实验仿真。通过提取应力松弛实验数据将其转化为相应模型参数并进行有限元仿真计算,获得可准确描述锰铜合金非线性力学特性的仿真模型参数。通过对比仿真和实验结果可知,并联流变模型能够更加准确地表征锰铜合金的应力松弛行为,在不同初始应变条件下,仿真结果和相应工况下的实验结果相对误差小于1%。并联流变模型比Prony级数模型更适用于锰铜合金在复杂工况下的仿真计算。

基于模糊PID的大型双旋翼无人机

金睿, 金海, 莫松楠

2024, 37(8):  54-59.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.08.008

摘要 ( 46 )   HTML ( 5 )   PDF (1606KB) ( 27 )  

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相较于四旋翼无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV),大型双旋翼无人机具有价格低廉、续航长以及效率高等优点,但存在耦合严重、抗干扰能力差等问题。为解决上述问题,文中提出了一种采用变论域模糊PID(Proportional Integration Differentiation)双旋翼控制算法。将无人机系统分解为位置控制和姿态控制两部分,在姿态控制上采用模糊PID实时调节PID参数,从而提高无人机的稳定性。根据无人机的运动方式提出一种新型无人机结构,搭建了双旋翼的动力学模型,并在Simulink上搭建了仿真模型进行验证。结果表明,相较于普通PID控制算法,所提算法将控制的超调量减少了50%,说明该算法在大型双旋翼无人机上具有更好的稳定性,在受到干扰的情况下可更快恢复。

基于CSSA-LSTM的IGBT模块退化趋势预测

柳行青, 赵国帅, 韩素敏

2024, 37(8):  60-67.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.08.009

摘要 ( 35 )   HTML ( 1 )   PDF (2659KB) ( 27 )  

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针对逆变器中绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)模块失效率高且易损伤老化以及器件退化过程难以预测的问题,文中提出一种结合长短期神经网络(Long Short-Term Memory,LSTM)和混沌麻雀的神经网络预测模型。通过引入二维皮尔逊相关系数法获取组合退化特征,构建基于LSTM的电压退化预测模型。利用模型自适应提取退化特征内部相关性,实现对关键信息筛选,挖掘深层次退化特征。在麻雀搜索算法的可行域中引入高斯变异的正态分布随机数和Tent映射对应的混沌序列,提升预测的精度和稳定性。对模型的学习率、神经元个数、batch-size进行寻优,寻找最优值匹配网络拓扑。采用最优结构参数的LSTM对各原始数据分别预测,得到最终的退化预测值。以NANS实验中心的加速退化数据集进行算例分析,并与常规预测算法对比,验证所提算法的有效性和准确性。

考虑需求响应和风电不确定性的电网调度

王玉梅, 张继钦, 周永鑫

2024, 37(8):  68-74.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.08.010

摘要 ( 34 )   HTML ( 2 )   PDF (2148KB) ( 22 )  

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风电不确定性对电力系统的影响日益增加,文中提出一种考虑需求响应的电网源荷网经济调度方法。根据需求价格弹性理论和消费者心理学原理构建价格型需求响应模型,基于灵活补偿激励型需求响应充分考虑两类需求响应互补特性,增加两类需求响应对系统的备用约束。引入通用概率分布描述风电出力特性,以期望成本量化风电不确定性惩罚成本,并将目标函数中的非线性变量线性化处理,采用混合整数线性规划问题对模型进行求解。仿真结果表明,所提模型能够有效降低负荷的峰谷差,提高风电的消纳能力。

基于非局部支持注意力的小样本目标检测算法

谢熙君, 李菲菲

2024, 37(8):  75-83.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.08.011

摘要 ( 42 )   HTML ( 4 )   PDF (4016KB) ( 26 )  

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基于元学习的小样本目标检测算法研究的关键之处,是更好地利用支持分支的信息来更有效地帮助查询分支完成对新类目标的识别,较多算法在查询分支加入支持分支信息时只在深度方向进行融合,忽略了特征之间的空间位置关系。文中提出基于非局部支持注意力的小样本目标检测算法模型,该方法不仅在候选框特征中加入了支持信息,还将支持信息与送入候选框生成网络的特征进行融合,同时考虑了特征之间的空间位置关系,在检测模块中加入负支持样本的信息帮助模型区分异类目标。该模型在COCO2017数据集的基类和新类上均获得了良好的检测效果。在增量式学习的情况下,相比改进前,在新类AP(Average Precision)/AP₅₀/AP₇₅上分别增加了3.3/3.8/4.7 mAP(mean Average Precision),在基类AP/AP₅₀/AP₇₅上分别增加了2.7/0.5/3.3 mAP,并且超过了相同设置下SOTA(Sort-Of-The-Art)模型DAnA(Dual-Awareness Attention)的表现。

嵌入式多核系统中的实时混合任务调度算法

罗广, 冒航, 朱扬烁, 张凤登

2024, 37(8):  84-91.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.08.012

摘要 ( 76 )   HTML ( 6 )   PDF (996KB) ( 38 )  

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针对由周期任务和零星任务形成的实时混合任务集进行合理调度问题,文中提出了一种基于零松弛度边界公平(Boundary Fair until Zero Laxity,BFZL)的实时混合任务算法。该算法在改进边界公平(Improved Boundary Fair,I-BF)实时混合任务算法基础上,通过引入最小松弛度优先(Least Laxity First,LLF)算法中的松弛度参数来改进判定任务的优先级,并提出基于松弛度与启发式策略相结合的启发式算法改进任务的分配策略。实验结果表明,BFZL算法能够满足系统实时性,并达到了算法优化目的。通过数据对比分析可知,该算法相比于原始算法,零星任务的平均响应时间降低了约26%,上下文切换减少了约28%,迁移减少了约50%。该算法在调度开销方面也具有一定优势。

网络安全态势预测技术研究综述

卢臻阳

2024, 37(8):  92-96.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.08.013

摘要 ( 75 )   HTML ( 7 )   PDF (607KB) ( 34 )  

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为进一步降低多种网络受到攻击的概率,不同类型的网络安全态势预测模型受到了国内外学者的广泛关注和深入研究。随着态势感知模型技术的快速发展,神经网络、时间序列和支持向量机等新颖技术策略被引入网络安全态势的预测模型中,深入优化改进了态势预测模型的原理和手段,进一步提高了态势预测模型的准确性。文中通过回顾和梳理网络安全态势预测技术的研究历史和发展进程,阐述态势预测模型的主要原理和发展现状,分析了当前技术方案存在的不足与缺陷,指出了网络安全态势预测模型技术未来的研究方向。

一种4 GHz瞬时带宽的6~18 GHz超宽带T/R组件设计

王洁, 武华锋, 李宁, 廖原, 周生华

2024, 37(8):  97-102.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2024.08.014

摘要 ( 36 )   HTML ( 3 )   PDF (2821KB) ( 29 )  

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针对现代电子对抗设备的大瞬时带宽要求,文中设计了一种瞬时带宽4 GHz的6~18 GHz超宽带T/R组件。采用砖块式多芯片组件(Multi-Chip Module,MCM)和超宽带信号传输等技术实现了T/R组件高集成、小型化和模块化的要求。对T/R组件组成构架、收发通道指标预算、宽带信号传输特性仿真和电磁兼容性设计进行了详细描述。测试结果显示,T/R组件在12 GHz工作带宽内具有良好的性能,发射功率大于35 dBm,接收增益大于20 dB,噪声系数小于5 dB,延时总量达762 ps。