• 2017年第40卷第12期文章目次
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    • >研究与设计
    • 改进的双电机虚拟总轴同步控制

      2017, 40(12):1-5.

      摘要 (1688) HTML (0) PDF 1.69 M (1972) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统虚拟总轴控制策略中扭矩反馈存在较大时滞,当负载发生扰动时,电机之间转速和位置同步误差会不断增大,导致产品质量下降。针对这一问题,提出了改进的双电机虚拟总轴同步控制策略。在改进策略中,为提高弹性扭矩的反馈速度,采用滑模观测器观测将观测的负载转矩直接反馈给虚拟电机;为减小电机之间的位置差,在虚拟机械单元引入积分项。仿真结果表明,改进的控制策略提高了系统应对负载突变的能力,有效减小了电机间转速和位置同步误差,具有一定的实用价值。

    • 基于FlexRay总线线控制动系统的设计研究

      2017, 40(12):6-10.

      摘要 (1380) HTML (0) PDF 2.19 M (1340) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着汽车电子的发展,汽车对其总线的要求愈发严格,而FlexRay总线无疑是未来汽车总线的方向。同时,汽车制动系统是保证汽车行驶安全性的重要组成部分,它直接影响汽车的形式安全性能。随着相关技术的发展。通过研究FlexRay总线协议与线控系统,基于FlexRay总线进行了整个制动系统设计。硬件选用MC9S12XF512芯片,其具有支持FlexRay通信的功能。整个线控制动系统通过电子装置实现压力数据的采集、磁粉制动执行机构的制动力输出等功能,最终实现汽车的线性制动控制,达到所需的线控制动系统的基本要求。

    • 多场耦合的电机暂态温度场计算

      2017, 40(12):11-17.

      摘要 (1316) HTML (0) PDF 6.31 M (1716) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对稳定负载下电机暂态温度场的计算问题,以小型封闭式结构的异步机为对象,建立电机热源计算的有限元电磁场模型,并依据散热结构特点建立相应的温度场模型,通过多场耦合的途径实现电磁场与温度场的联合,并附于电磁场、温度场相关的模型参数及联合计算参数,经电磁场适时地耦合温度场的联合计算,实现稳定负载下的温度场各暂态计算。通过搭建实验系统及测试,对电机额定负载下全域温度场实验结果和仿真对比得出,电机稳定负载下,多场耦合的联合计算能较好地计算电机全域暂态过程温度场。

    • 基于改进离散余弦最小二乘相位展开法的三维形貌重构

      2017, 40(12):18-21.

      摘要 (1299) HTML (0) PDF 2.26 M (1558) 评论 (0) 收藏

      摘要:相位展开图的质量是光栅投影法中三维重建的重要环节。在对变形条纹进行相位解调后,需要将卷叠的相位在整个区域范围内展开,此环节直接影响被测物的三维重建结果。针对基于离散余弦最小二乘相位展开法在有干扰情况下不能得到正确展开结果的问题,提出利用行列展开法对离散余弦最小二乘法进行改进,减少相位展开过程中误差。仿真和实验结果表明,利用改进余弦离散最小二乘法相位展开提高了相位展开图的质量,对提高三维重建精度具有实际意义。

    • 基于观察者模式的气象卫星数据接收与预处理调度机制研究

      2017, 40(12):22-28.

      摘要 (1239) HTML (0) PDF 4.95 M (1235) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对多颗气象卫星数据在国内外地面站兼容接收及统一自动批量预处理的业务需求,基于观察者模式,设计了系统总体架构,构建了数据接收任务、质量文件传输、预处理与分发作业运行调度机制,实现了有效协同各种资源,对气象卫星多个有效载荷观测数据进行同步自动批量接收、传输、预处理与分发。经过实践检验,该机制简化了设计,降低了耦合度,增强了系统健壮性,满足业务调度的灵活性、可靠性、时效性要求,同时监视界面直观明了,可操作性强,为气象与气候领域的科学研究提供了持续有效的海量数据支撑。

    • 基于Fuzzy-PID控制的雷达伺服系统研究

      2017, 40(12):29-32.

      摘要 (1636) HTML (0) PDF 2.20 M (1311) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统PID控制方法存在的参数控制难度大、动态性能差等缺陷,提出基于FuzzyPID控制器的雷达伺服系统。根据需求设计了以模糊控制器为核心的FuzzyPID控制器,将传统PID控制与模糊控制进行有效结合。通过MATLAB软件对基于FuzzyPID控制器的雷达伺服系统进行仿真实验。与传统PID控制方法相比,FuzzyPID控制显著提高了雷达伺服系统的快速性和平稳性,有效改善了伺服系统的动态性能。

    • 基于Android的小型移动机器人远程控制系统设计

      2017, 40(12):33-37.

      摘要 (1497) HTML (0) PDF 1.83 M (2263) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统机器人控制终端灵活性不足的问题,结合飞速发展中的Android移动平台,设计了一种基于Android的小型移动机器人远程控制系统。该系统由小型移动机器人、无线通信模块和Android平台3部分组成,通过无线局域网实现下位机与上位机之间的视频传输以及数据通信。给出了控制系统的总体架构,并具体阐述了系统硬件及软件两方面的实现。最后对系统进行了实验测试,测试结果表明,Android移动终端可远程控制移动机器人的运动状态,并实时获取机器人传回的视频,视频播放流畅,整个系统有着较好的稳定性和可靠性。

    • 基于DDS IP核的无线电罗盘天线信号模拟器的设计与实现

      2017, 40(12):38-42.

      摘要 (1414) HTML (0) PDF 2.41 M (1568) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对某型机载无线电罗盘进行测试与维修,提出了一种基于DDS IP核的通用无线电罗盘天线信号模拟器的设计方法。首先讨论了无线电罗盘天性信号的格式与特点,然后利用FPGA中的DDS IP核来合成符合规范的无线电罗盘模拟信号,并在Lab Windows/CVI平台上开发了上位机软件,实现人机交互功能,可方便、灵活地对输出信号的频率、方位角和调幅系数等参数进行设置。最后用示波器对设计的无线电罗盘天线信号模拟器进行了测试,测试结果表明其各项参数都能达到设计要求,同时精简了硬件结构、节约了FPGA逻辑资源,并且控制更加灵活。

    • 基于蓝牙控制的便携式数字微流控系统的研究

      2017, 40(12):43-48.

      摘要 (1727) HTML (0) PDF 3.68 M (1417) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种基于蓝牙通信的便携式系统,相对于传统笨重的微流控设备,更加小巧、易用、价格低廉,通过蓝牙与手机集成,便于进一步的市场化普及。该系统基于电湿润法原理,给电极间施加电压,改变液滴与固体表面的润湿特性,从而使得液滴运动。该系统包括电极阵列、高压模块、控制模块、蓝牙通信模块以及配套APP。最后通过测量液滴的移动速度,对3 μL的液滴,可以达到50 mm/s的速度,满足了微流控系统的需要,证实了该设备的可行性。该研究可以促进微流控设备的低廉化、易用化。

    • 并联型APF比例谐振控制优化研究

      2017, 40(12):49-53.

      摘要 (1272) HTML (0) PDF 2.30 M (1164) 评论 (0) 收藏

      摘要:配电系统的最新趋势表明,非线性负载的使用将在未来呈现上升的趋势,因此研究了并联型有源滤波器,用来消除谐波,从而提升电能质量。使用一种无谐波检测方法,从而使补偿精度不再受负载电流检测精度的影响,输出电流波形的控制使用一种优化的准比例谐振控制器完成。在并联型有源滤波器主电路系统结构的基础上,提出了一种电压电流双闭环及电流比例负反馈的准比例谐振优化控制方案。最后,通过MATLAB/Simulink对所提优化控制方案进行仿真,所提出优化控制的可行性通过仿真实验得到充分验证。

    • 即时加速非对齐数据传输的dma设计方法

      2017, 40(12):54-58.

      摘要 (1322) HTML (0) PDF 2.14 M (1344) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对软件处理字节非对齐数据传输时效率低的问题,提出了一种资源占用少、低功耗的即时拼接直接存储器存取(DMA)设计方案。用户按照字节传输方式配置DMA进行非对齐数据传输,DMA控制器自动进行适当的字节拼合,从而以字传输方式完成数据传输。该方案不仅能够应对32位系统所有字节不对齐和递增递减方向的组合,而且完全由硬件电路处理、软件编程没有额外的开销,仿真验证表明,该设计方法能够显著加快32位低功耗SOC系统字节非对齐数据的传输速度。目前已经应用于一种用电采集MCU芯片,用于协助软件高速处理加解密数据、通信协议帧等,结果表明,该芯片的DMA模块传输速率高、操作简便,可以满足设计要求。

    • 七频段金属外壳手机天线的设计

      2017, 40(12):59-63.

      摘要 (1826) HTML (0) PDF 3.62 M (1554) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种应用在金属外壳手机终端上,实现了-6dB以下的带宽为800~960 MHz,1 710~3 000 MHz频段的天线设计。为了保证辐射性能和所需带宽,在金属的手机外壳的短边上开宽为2mm的U型槽,在馈电处采用电容匹配和一个可切换的电路接地枝节实现GSM850/900 (824~960 MHz),DCS/PCS/UMTS2100(1 710~2 170 MHz),LTE2300/2500 (2 300~2700 MHz)七个频段的覆盖。手机尺寸为152 mm×72 mm×6.8 mm,天线的净空区域为7 mm×70 mm。通过实物测试,手机天线的辐射效率,在低频824~960 MHz频段中为38%~46%,在1 710~2 700 MHz中,辐射效率为可达38%~64%。该天线具有很好的辐射性能,适合应用于金属外壳的移动终端中。

    • Ka波段波导-带状线转换结构

      2017, 40(12):64-67.

      摘要 (1616) HTML (0) PDF 2.25 M (1653) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种Ka波段波导带状线转换结构,通过在多层介质板上地层的椭圆形开孔与两个椭圆形金属贴片结构完成带状线与波导之间的电磁耦合与匹配设计,实现了Ka波段信号在波导与带状线之间的相互转换。同时将背靠背波导带状线转换结构在三维电磁场仿真软件中进行了建模和优化仿真。经过加工与测试,结果表明,在32.3~38.3 GHz的频带内输入与输出回波损耗小于-10 dB,插入损耗小于1.2 dB。该Ka波段波导带状线转换结构具备良好的性能,且具有结构简单、加工方便等优点,在毫米波电路设计方面具有较高的应用价值。

    • 超高频无源标签芯片测试方法研究

      2017, 40(12):68-74.

      摘要 (1664) HTML (0) PDF 2.04 M (1891) 评论 (0) 收藏

      摘要:目的是完成超高频无源标签芯片测试中的步骤、条件、影响因素和注意事项的标准化工作,为相关标准引入国军标的决策提供支撑。通过调研国内超高频无源标签芯片的需求和研制现状,汇总分析目前国军标中标签芯片的性能评价试验要求。会同国内主要的标签芯片设计厂家研究标签芯片性能的测试方法,进而形成了《超高频无源标签芯片测试方法(草案)》的标准文本,并基于此标准草案组织了国内首次超高频无源标签芯片的比对测试。测试结果表明,目前国内自主研制的超高频无源标签芯片读灵敏度在高低温条件下可以做到小于-13 dBm,写灵敏度小于-11 dBm,最大工作功率大于20 dBm,与国际主流芯片的指标仍存在提高的空间。通过对测试结果的分析,认为制定的测试方法基本可以全面反映芯片的性能,可以作为一种标准方法加以固化,供设计、生产、应用单位加以使用。

    • 移动机器人测程法定位误差分析与校正

      2017, 40(12):75-81.

      摘要 (1363) HTML (0) PDF 3.30 M (2439) 评论 (0) 收藏

      摘要:里程计的安装误差和凹凸不平或者光滑地面的环境是影响机器人测程法定位精度的主要原因,针对这一问题,首先利用UMBmark校核算法定义了系统误差模型;然后基于陀螺仪的测量数据,提出了机器人直线移动时发生非系统误差的辨识算法,利用所给定的控制信号(输入)与里程计数据(输出)建立模糊神经网络模型,校正机器人自定位因为非系统误差而导致的严重位置误差和方向误差。最后采用上海大学自强队机器人平台验证所提出方法的有效性。

    • >理论与算法
    • 基于情感词典与LDA模型的股市文本情感分析

      2017, 40(12):82-87.

      摘要 (2518) HTML (0) PDF 1.32 M (1686) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了一种基于股票情感词典与LDA分析股票文本情感倾向的模型。针对股票文本情感分析中情感词典不全面与句子分析片面的问题,构建较为全面的股票情感词典,同时以句子的倾向性、程度性与相关性三方面分析股票文本情感。引入针对股票的词语、程度性词语与转折性词语构建较为全面的情感词典;抽取预处理之后的股票文本句子的情感词;利用句子算法计算句子倾向、程度向量,并对句子向量利用支持向量机(SVM)和K均值算法分类;利用LDA(latent dirichlet allocation)对情感词计算文档主题、文档词语概率分布,以此概率分布获取句子的相关性;综合句子的倾向性、程度性、相关性计算句子情感;最后,通过句子情感获取股票文本的情感倾向比例。通过对百度新闻经济板块收集的股票文本进行实验并与其他算法比较,该模型对句子与文本分类准确率提高到82.78%与84.14%。

    • 基于支持向量机和噪声估计的宽带频谱感知方法

      2017, 40(12):88-92.

      摘要 (1709) HTML (0) PDF 1.92 M (1826) 评论 (0) 收藏

      摘要:频谱感知技术是认知无线电的核心技术之一,由于未来无线通信技术的发展对高速数据通信的需求,使得宽带频谱感知技术成为目前研究的重点方向。由于宽频带带宽较宽不能直接将整个频段划分为占用或者空闲,需要对宽频带进行细分。将信号划分为多个子频带,通过预处理将多元分类问题转化成二元分类问题。为了降低频谱感知的算法复杂度,提出了基于噪声估计(estimation of noise,EN)和支持向量机(support vector machine, SVM)的频谱感知算法,该算法利用检测性能较好的慢速感知算法作为噪声估计,再使用算法复杂度低的快速感知算法结合噪声估计的信息进行频谱感知。实验结果表明,在低信噪比下,该算法较传统的方法其检测性能有着明显的提高,在信噪比为-10 dB的无线环境中能够完全识别各个子信道的使用情况。

    • 基于遗传神经网络的机器人视觉控制方法

      2017, 40(12):93-97.

      摘要 (1621) HTML (0) PDF 2.52 M (1589) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的机器人伺服控制需要计算雅克比矩阵以及解雅克比矩阵的逆才能实现系统设计,计算量很大且困难、系统结构复杂。设计了一种基于遗传神经网络的六关节机器人视觉伺服系统,并利用遗传算法对神经网络进行优化。此方法不但解决了系统求解雅克比矩阵及其逆计算量大的问题,而且不需要对摄像机内部参数和机器人参数进行标定,同时由于遗传算法的加入,提高了神经网络的性能,不仅大大简化了控制系统,提高了系统的速度,同时也保证了控制系统的精度。

    • 基于神经网络的变压器故障诊断

      2017, 40(12):98-101.

      摘要 (1844) HTML (0) PDF 1.69 M (1633) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了保障变压器在电力系统中能够安全有效的运行,提出了一种将RBF神经网络与模糊控制算法相结合对变压器进行故障诊断的方法。设计了具有6层神经网络的学习体系,并且将模糊隶属度函数引入到第2层中,加快了神经网络的学习速度。基于变压器故障的数据统计,通过对其内部的气体含量进行分析对故障类型进行分类。通过样本数据对所设计的模糊RBF神经网络进行故障诊断训练。实验结果表明,通过训练后的该模型对变压器的故障诊断具有更好的效果。

    • 基于有限时间稳定的含不确定性离散切换系统控制

      2017, 40(12):102-105.

      摘要 (1593) HTML (0) PDF 1.36 M (1431) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对一类含有不确定性的离散时间切换系统,研究了该类切换系统的有限时间稳定性问题。通过构造类Lyapunov函数和利用线性矩阵不等式的方法,给出了在任意切换序列条件下,能够使含不确定性的离散时间切换系统满足有限时间稳定的一个充分条件,在所给定理的基础上,对于该类切换系统进行有限时间控制,给出了使其可保持有限时间稳定的切换状态反馈控制器设计方法。最后,通过一个数值算例仿真验证了所提出方法的有效性和可行性。

    • 基于S变换的间谐波检测算法研究与仿真分析

      2017, 40(12):106-109.

      摘要 (1108) HTML (0) PDF 1.99 M (1456) 评论 (0) 收藏

      摘要:间谐波是反映电能质量的一个重要参数,其测量算法有多种。研究了一种基于改进S变换的间谐波检测方法,它是一种短时傅里叶(STFT)和连续小波(CWT)变换相结合的时频分析法。与STFT相比,S变换的窗口高度、宽度都可随频率调整;与CWT相比,实现了相位的修正,提高了间谐波的测量精度。本文在MATLAB平台上对稳态信号、非稳态信号以及不同信噪比时的信号进行了仿真分析,给出了间谐波的频率和幅值测量精度。

    • 基于图像对比度的舰船目标成像算法

      2017, 40(12):110-116.

      摘要 (958) HTML (0) PDF 2.84 M (1208) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对舰船目标ISAR成像时舰船随机摆动对于成像质量的影响,提出了一种同时基于多普勒中心估计和图像对比度准则的最优成像时间段选择方法。该方法根据海舰船回波的实际数据,估计各个回波的多普勒中心频率,并根据多普勒中心曲线选取舰船目标的线性成像段。然后,通过采用图像对比度准则,对该线性段进行处理。相比已有的方法,本文的成像效果更好。该方法易于实现且运算量较低,适用于实时应用。仿真数据的处理结果验证了本文所提方法的有效性。

    • 基于融合动态加权的光电经纬仪交会定位方法

      2017, 40(12):117-120.

      摘要 (893) HTML (0) PDF 1.60 M (1305) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的交会定位公式是在假设飞行目标为点目标的前提下推导的理想模型公式,而实际两台经纬仪观测同一目标时其主光轴并不交于同一点,这就会带来较大的模型系统误差。因此,提出了基于融合动态加权的光电经纬仪交会定位方法,详细介绍了该方法的模型以及确定融合动态加权系数的原则,并采用仿真数据,对本文方法和传统方法的定位精度进行对比分析,经实验验证,本文方法精度高于传统方法,具有较大的工程实践价值。

    • 基于随机共振和支持向量机的频谱感知

      2017, 40(12):121-125.

      摘要 (846) HTML (0) PDF 1.46 M (1008) 评论 (0) 收藏

      摘要:认知无线电是一门新技术,它的目标实现用户的动态频谱接入,提高频谱的使用效率。频谱感知是认知无线电的基础,它的作用是感知频谱空洞,实现对主用户无干扰接入。频谱感知需要在极低信噪比下有较好的感知性能,才能保证感知用户在不影响主用户通信的情况下进行通信。即使在较低的信噪比条件下,它也需要较高的检测性能。提出一种对信号进行双稳态随机共振和特征识别的方法,首先信号先通过随机共振系统以提高信噪比,然后使用FAM算法将信号的循环谱特征提取出来。最后使用支持向量机(SVM)对特征进行模式识别。实验结果表明,在低信噪比下本方法相比传统的能量检测和SVM方法具有更高的检测可靠性。

    • >测试系统与模块化组件
    • 基于VNA的建筑物成像快照雷达系统设计

      2017, 40(12):126-131.

      摘要 (945) HTML (0) PDF 2.57 M (1020) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对脉冲体制的穿墙雷达系统在建筑物布局反演应用中分辨率低、距离近的问题,提出一种步进频信号体制的建筑物成像快照雷达系统设计方案,该方案使用矢量网络分析仪、微波射频控制模块、超宽带喇叭天线以及PC上位机搭建系统硬件平台;天线阵列采用非均匀线性布阵,通过微波射频控制模块用以扩展通道及实现通道选择,使不同阵元依次工作,实现阵元收发状态转换从而达到分时复用的工作目的;为实现整机控制,基于LabVIEW软件开发系统控制平台实现参数配置、数据采集和在线成像处理;实验结果表明,该系统能够对建筑物内部墙体探测,并实现在线检测。

    • 5 000 A以上断路器显示电流与实际电流差异分析

      2017, 40(12):132-136.

      摘要 (1188) HTML (0) PDF 1.46 M (886) 评论 (0) 收藏

      摘要:5 000 A以上的断路器通常是每相由多极并联引出双接线端子的结构,针对5 000 A以上万能式断路器正常工作时显示电流明显大于实测电流的情况,显示误差通常超过企业规定精度的现象。通过理论分析和实际测试,通过理论分析断路器内部以及连接排之间的互感和自感现象,发现断路器每极阻抗不完全一致,它们之间的负载电流数值不相等,同相不同极上的负载电流之间存在明显的相位角,相位角大约为32°。因为断路器内部和外接负载之间的互感和自感现象,断路器显示电流比实际电流大,它们之间的差值约为5%。

    • 一种基于Linux和ZigBee的通用性智能家居系统

      2017, 40(12):137-141.

      摘要 (850) HTML (0) PDF 2.97 M (907) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前智能家居系统功能单一、远程监控实时性与客户端兼容性问题,设计并实现了一种基于Linux和ZigBee的通用性智能家居监控系统。以ARM CortexA8处理器与Linux为智能家居的硬、软件平台,通过采用低功耗CC2530组建ZigBee网络,实现了对家居通用环境信息的采集与控制。此外,采用Qt编写的远程客户端能兼容各种操作系统(Windows、MacOS、Android、iOS),实现了基于TCP Socket的远程实时监测与控制。实验结果表明,该系统监控准确,时延较短,运行稳定,且客户端功能丰富,具有良好的推广价值。

    • 基于MVC的医院信息管理系统设计与开发

      2017, 40(12):142-147.

      摘要 (868) HTML (0) PDF 2.51 M (1072) 评论 (0) 收藏

      摘要:近些年随着互联网技术的不断更新,医疗资源也加速了信息化。医院信息化作为一种解决传统医疗问题弊端的方法,也获得了大量的关注。本文基于模型视图控制器(modelviewcontroller)设计了开放式医院信息管理系统医疗网站,其使用Java语言,Mysql做为后台数据库。完成了系统的前台设计和数据库的设计,最后经测试具有一定可靠性和稳定性。

    • >光电测试技术
    • 太赫兹时域光谱用于橡胶添加剂的定量分析

      2017, 40(12):148-151.

      摘要 (781) HTML (0) PDF 1.81 M (1113) 评论 (0) 收藏

      摘要:在利用太赫兹时域光谱(THzTDS)技术对丁腈橡胶中的添加剂进行定量分析时,将偏最小二乘法(PLS)推广到多维偏最小二乘方法(NPLS),解决了高维数据的建模问题,并且具有良好的模型预测能力。为验证本算法的有效性,分别采用PLS算法和NPLS算法对样本进行建模分析,得出NPLS模型的均方根误差为2.04%,相关系数为0.98。PLS模型的均方根误差为2.71%,相关系数为0.97,结果表明,两种方法都可以对丁腈橡胶中添加剂的含量进行预测,而NPLS算法具有更好的预测效果。

    • 1/4桥应变测量系统在温度影响下的误差分析

      2017, 40(12):152-155.

      摘要 (1185) HTML (0) PDF 1.92 M (967) 评论 (0) 收藏

      摘要:温度变化对应变测量的误差有很大的影响,特别是大规模应变测量广泛采用的1/4桥,因无法进行桥路温度补偿,受温度变化的影响更加显著。如果对每个通道使用半桥温度补偿,则操作复杂,成本高,效率低,所以有必要分析温度变化对1/4桥路测量误差的影响。通过分析应变测量时普通应变片和温度自补偿应变片的热输出原理,以及导线和应变采集器受温度的影响,最终给出在多通道采集系统上使用BE系列普通应变片和温度自补偿应变片时,整个采集系统在温度影响下的测量误差,解决了在结构强度试验中温度变化引起的测量系统误差评定问题,并给出不同温度变化范围内满足1%测量误差所需测量应变的理论计算最小值。

    • 全光纤电流互感器PID控制算法研究

      2017, 40(12):156-159.

      摘要 (923) HTML (0) PDF 1.91 M (1270) 评论 (0) 收藏

      摘要:全光纤电流互感器(FOCT)克服了传统电磁式电流互感器在暂态响应方面的弱点,优化动态特性有助于提高全光纤电流互感器保护动作的快速性。全光纤电流互感器的检测电路的带宽限制了系统的闭环带宽。对于采用数字闭环方案的全光纤电流互感器,其带宽限制主要由闭环数字控制算法决定。通过理论分析、仿真及实验验证,表明在闭环控制算法中引入PID控制算法,有效提高了闭环带宽,为全光纤电流互感器在智能电网保护中的推广应用具有重要的意义。

    • 基于STM32的光伏发电板二自由度自跟随系统设计

      2017, 40(12):160-164.

      摘要 (1412) HTML (0) PDF 1.48 M (1329) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统光伏发电系统中太阳能利用率低的问题,采用以ARM CortexM3为内核的STM32F103作为系统的主控芯片,并以GPS和四象限光电传感器作为太阳跟踪装置,设计了一种新的太阳能自跟随系统。首先利用视日运动轨迹法进行初步跟踪,然后将光电传感器采集到的信号经过调理电路处理后送给MCU控制器,使其产生PWM波来精确控制对应的双轴步进电机在水平和俯仰方向分别进行调整,从而实现光伏发电板对太阳的全自动跟踪。实验结果表明,该系统具有跟踪精度高,运行稳定和成本低廉等优点。

    • >传感器及非电量检测技术
    • 基于WiFi辅助的自适应步长的室内定位算法

      2017, 40(12):165-170.

      摘要 (878) HTML (0) PDF 2.25 M (1219) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着室内定位的需求越来越多,基于PDR算法的低成本惯性传感器定位方法备受青睐。在PDR算法的基础上,提出了一种步长可随着步频自适应变化的sf关系模型。同时针对PDR算法的误差累积问题,利用WiFi信号的接入点位置的绝对坐标对定位误差进行校正,利用连续的两个WiFi信号接入点位置辅助动态调整步长,避免了长时间的计步累积误差对步长的影响。实验验证该方法可有效提高室内定位的精度。

    • 基于DSP的油量传感器检测装置的设计与实现

      2017, 40(12):171-175.

      摘要 (949) HTML (0) PDF 2.39 M (1122) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了快速检测车用油量传感器,提高检测效率,设计了一种采用DSP为主处理器的手持式干簧管油量传感器检测方案。该装置采用两线制电阻测量法进行传感器位置电阻测量,通过干电池对整个系统进行供电,以TI的TMS320F28335为核心控制器,并通过控制器片内高速ADC模块进行传感器电压采样,对采样数据进行处理分析,最终将检测结果通过12864LCD屏显示出来。经多次测试,该装置可快速准确检测出干簧管油量传感器故障所在,实现了手持式检测,性能稳定,使用方便且易携带。

    • 差动角位移传感器输出电压与结构关系的研究

      2017, 40(12):176-181.

      摘要 (1235) HTML (0) PDF 4.69 M (1152) 评论 (0) 收藏

      摘要:旋转可变差动变压器式角位移传感器(RVDT)具有高灵敏度、高重复性、高可靠性等特点,在航空电控领域中,RVDT应用的范围越来越广泛,且功能越来越强大。基于RVDT的工作原理,分析了影响RVDT差动输出电压的各种结构因素,并利用有限元分析软件MAXWELL进行了仿真验证。分析及仿真结果表明,初级线圈的宽度、定子槽口宽度、转子外径和转子轭外径等结构参数对传感器的输出特性具有重要影响。为了研究输出电压对上述结构参数变化的敏感程度,采用正交试验的影响权重分析方法得到定子槽口宽度、转子外径和转子轭外径的影响权重比较大,从而为容差分析奠定基础。

    • >数据采集及信号处理
    • 基于地磁场理论的管线探测技术研究与应用

      2017, 40(12):182-186.

      摘要 (707) HTML (0) PDF 1.57 M (1203) 评论 (0) 收藏

      摘要:长期以来,对地下非金属管线探测缺乏行之有效的方法,各类常规的管线探测仪器其实际探测效果都不理想。目前,一种利用地磁场原理探测新技术的出现,为有效解决地下非金属管线的探测带来曙光。利用基于地磁原理的探测设备,创新性的将该技术应用于昆明市某区域地下大管径非金属给水管线的探测,经过对数据合理的分析处理,取得了良好的探测效果,并总结出该区域地下非金属管线的地磁成像特征,这将对未来该类管线探测提供指导方法。

    • 基于USB的TDS电路设计

      2017, 40(12):187-191.

      摘要 (799) HTML (0) PDF 3.07 M (967) 评论 (0) 收藏

      摘要:简要介绍了一套针对太赫兹时域光谱系统(TDS)研制的基于USB通信的电路系统。该电路系统通过给太赫兹发射器提供偏压,控制光学延迟线实现对样品的时域光谱的测量,实现太赫兹探测器数据采集,并通过USB实现数据的上位机传输,最终通过数据处理得到太赫兹的时域信号和频域信号。通过模式识别算法与样品库中的频谱进行比对,识别待测物品成分。测量结果表明,电路系统符合实际需求,太赫兹时域光谱系统的可利用带宽可以达到3 THz,光谱分辨率优于10 GHz,能够很好的满足样品的光谱测量。

    • 航空发电机交流瞬态电压测试与分析

      2017, 40(12):192-195.

      摘要 (1407) HTML (0) PDF 2.92 M (1187) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析航天发电机交流瞬态电压产生的过程原因,根据交流无刷发电机原理结构图和相关的数学模型的基础上,用MATLAB/Simulink环境下进行发电机的仿真,得到的瞬态电压信号。根据GJB 1812003《飞机供电特性》的相关要求,确定航空发电机交流模式下的电压瞬变和频率瞬变等瞬变参数,利用MATLAB进行编程,对采集到的信号进行分析处理,并在进一步对信号采用零相位滤波来减少输出的延时,最后得到相应的交流电压和交流频率的信号,对比其包络线,以判断是否符合相关要求。

    • 基于L-p范数的二维最大间距准则及其在人脸识别中的应用

      2017, 40(12):196-202.

      摘要 (807) HTML (0) PDF 3.18 M (909) 评论 (0) 收藏

      摘要:在二维图像投影降维时,经常使用L2范数和L1范数构建降维模型,在一定程度上实现了降维的目标。但是这些方法只适用于单一范数,有很大局限。本文提出了一个新的方法,降维目标函数采用Lp范数(1≤p≤2),这种方法可以构建更加一般化的降维模型,适用于所有同类模型的求解,p=1和p=2可以视作这个模型的特殊情况。所提的方法比单一的L1或L2范数具有更强的灵活性,能够适应不同问题。本文采用目标函数为Lp范数的二维最大间距准则,同时定义了类内离散因子对原始数据降维。通过在ORL和Yale以及加噪数据库上的实验表明本文方法具有更好的鲁棒性和高效性。

    • 基于全景相机的3D坐标测量方法

      2017, 40(12):203-208.

      摘要 (818) HTML (0) PDF 2.57 M (1238) 评论 (0) 收藏

      摘要:全景相机通过一次成像获取其周围3600场景,是一种大视场快速图像采集装置。研究了应用双鱼眼全景相机获取三维空间点的方法,研究了单鱼眼镜头成像模型,双鱼眼全景相机成像模型及图像变换原理。研究了鱼眼镜头成像畸变等校模型参数的标定方法,实现了对鱼眼畸变图像的矫正。提出了由全景图像数据解算任意方向等效鱼眼镜头成像数据的数学模型。最后应用平行光轴双目立体视觉技术,获得了被测场景的3D坐标数据。研究结果表明,应用这种方法在4 m×3 m×3 m的测量范围内精度可达13 mm。

    • 基于RANSAC分割的点云数据K-近邻去噪算法研究

      2017, 40(12):209-213.

      摘要 (1192) HTML (0) PDF 5.11 M (1110) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对基于TOF深度相机的空间目标表面重建的点云源数据容易受到仪器本身、扫描环境、外界干扰等影响,而含有大量的无效点和噪声点,增加了计算负担且影响了重建质量等问题,提出了一种基于随机采样一致性背景分割的点云K近邻去噪方法,以消除目标数据的异常值和无效点。首先,改进RANSAC算法,通过设置不同的阙值对原始点云进行背景分割,以确保准确提取待重建目标的主要特征。然后,通过K近邻点云平均算法和双边滤波算法移除离群点,最后使用体素化网格方法实现点云大数据的下采样,简化了目标点云,保留了局部特征,加快了曲面重建速度。实验结果表明,该算法能够有效的剔除噪声点,准确率高,实时性好,满足应用的要求。

    • 基于特征点检测与光流法的运动目标跟踪算法

      2017, 40(12):214-219.

      摘要 (1072) HTML (0) PDF 6.37 M (1331) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决当前运动目标跟踪算法在背景模型复杂和目标特征不明显的情况下,导致算法跟踪能力不足的问题,本文分别从特征点检测与光流法分析的角度出发,提出了基于特征点检测与光流法的运动目标跟踪算法。首先,根据图像梯度矩阵最小特征值,通过仿射变换,精确化特征点帧间匹配,排除伪特征点,达到精准检测运动目标特征点的目的。然后,基于图像像素守恒原理,进行2幅图像间变形评估,建立图像约束方程,进一步精确跟踪运动目标。最后,基于软件开发环境QTCreator实现算法,并系统集成。实验测试结果显示:与当前运动目标跟踪技术相比,本文算法拥有更高的准确性与稳定性。

    • 基于改进三分量模型的全极化SAR图像分类

      2017, 40(12):220-227.

      摘要 (1102) HTML (0) PDF 5.37 M (1123) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于改进三分量散射模型提出一种全极化合成孔径雷达(SAR)图像非监督分类方法。运用改进三分量分解模型解决体散射过高估计和负功率像素问题,提出类别重估步骤解决Wishart迭代聚类使聚类中心发生迁移的问题。首先对极化相干矩阵进行去定向操作,将各个像素的定向角旋转为0°;然后利用改进三分量分解模型将目标分解为平面散射、二次散射和体散射3种成分;接着利用3种散射功率计算功率散射熵,根据散射熵和3种散射成分的功率进行初步分类,利用Wishart迭代聚类优化分类结果;最后对Wishart聚类的结果进行类别重估,实现极化SAR图像的非监督分类。结果表明,本文算法的物理意义明确,分类结果易与实际地物相结合,测试区域的总体分类精度为98.6%,Kappa系数为0.973。

    • 引入梅森旋转算法的三角网格模型部分隐写算法

      2017, 40(12):228-232.

      摘要 (1245) HTML (0) PDF 1.64 M (1136) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种随机选取三角网格模型的部分顶点进行隐写以提高安全性的算法。算法中利用主成分分析(PCA)算法对三角网格模型进行分析,建立模型的顶点顺序。接着,对每个模型算出一个独特值。利用伪随机发生器算法梅森旋转法输入相同的种子数会得到一样的随机数序列的特点,用模型计算得到的独特值作为种子建立随机顶点索引序列。依照这个随机索引序列对顶点进行部分。隐写算法能有效降低现有的基于机器学习的隐写分析算法的识别含秘模型的正确率。

    • 改进的基于人头检测的行人跟踪算法

      2017, 40(12):233-237.

      摘要 (1118) HTML (0) PDF 2.57 M (1372) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对已有的基于人头检测的行人跟踪算法在复杂背景下易发生目标跟踪错误的问题,提出一种改进的基于人头检测的行人跟踪算法,以适应多种复杂场景下的行人跟踪。该方法首先采用前景分割技术提取目标行人,在Adaboost分类器中加入人体躯干负样本,再结合Haarlike特征在前景的基础上检测人头,通过检测到的人头建立目标跟踪链实现对场景中行人的跟踪。实验结果表明,所提算法降低了人头的误检率和漏检率,提高了在多种复杂场景中对行人跟踪的鲁棒性。

    • 基于LPC距离和变窗长的端点检测

      2017, 40(12):238-240.

      摘要 (1138) HTML (0) PDF 1.28 M (795) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于LPC距离的端点检测首先会对信号进行分帧处理,然后根据LPC距离设置阈值依次判断每一帧是否为语音的端点。而在对信号进行分帧时会有以下问题:如果采用较大的窗长,则总帧数会变少,但是这样端点检测的误差也会增加,尤其是对于语音起点的检测。而如果帧长选取过小,则计算量增加,识别速度也会增加。针对这个问题,将变窗长思想和基于LPC距离端点检测算法结合起来,提出了一种改进的端点检测算法。该方法在分帧时不采用统一的窗长,而是在静音段采用大窗长快速向过渡段逼近,进入过渡段后采用小窗长慢慢寻找语音信号的起点,其他阶段则采用常规窗长。研究表明,所提出的改进的端点检测方法检测性能要优于其他两种端点检测方法。

    • >通信技术
    • 基于不同相位脉冲调制的CPM信号性能研究

      2017, 40(12):241-245.

      摘要 (1163) HTML (0) PDF 1.27 M (1056) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现代数字通信系统下频谱资源日益紧缺的问题,研究了不同相位脉冲调制的CPM信号的频谱特性和误码性能。首先列出了矩形脉冲、升余弦脉冲以及高斯最小频移键控脉冲3种常用CPM相位脉冲函数的一般形式,并给出了对应调制信号的功率谱密度分布;在此基础上,基于最小欧氏距离研究了3种相位脉冲调制的CPM信号误码性能,并做了仿真对比。仿真结果表明:高斯最小频移键控脉冲调制的CPM信号具有优良的频谱特性,且误码性能较好,实际工程中可以根据客观要求选择不同的相位脉冲调制方式,使系统在有效性和可靠性之间取得合理折中。

    • 利用张量模型的MIMO-OFDM中继系统信道估计

      2017, 40(12):246-250.

      摘要 (933) HTML (0) PDF 1.44 M (971) 评论 (0) 收藏

      摘要:现有MIMO-OFDM中继系统中,大多信道估计采用带有训练序列的监督类信道估计算法,其频谱利用率较低。为此,在对MIMOOFDM中继系统和信号建模基础上,提出了一种基于内嵌PARAFAC模型的MIMOOFDM中继系统信道估计,该算法首先利用KhatriRao分解算法估计出中继目的端矩阵,然后利用交替最小二乘算法对源中继信道矩阵和信源矩阵进行估计,最后对算法的计算复杂度和唯一性问题进行了分析。仿真结果表明,相比三线性的最小二乘算法算法,算法具有较低的单次计算复杂度和较快的收敛速度,性能接近传统带有训练序列的监督类信道估计算法。

    • >在线测试与故障诊断
    • 全光纤电流互感器关键器件故障模式分析

      2017, 40(12):251-256.

      摘要 (621) HTML (0) PDF 1.34 M (1212) 评论 (0) 收藏

      摘要:以全光纤电流互感器的光学和电学器件为研究对象,阐述了系统工作原理及结构组成,通过故障模式影响及危害性分析和故障树分析两种方法对系统进行了可靠性分析,参考互感器在变电站中的应用实例确定了系统的关键器件故障模式,构建了系统光路单元的故障树,根据故障风险优先级数的大小,确定了设计薄弱环节并提出了改进措施,可降低系统关键器件发生故障的风险。针对全光纤电流互感器的实际故障案例进行了分析,验证了系统可靠性分析方法的有效性。

    • 低压直流电机的电磁发射特性的研究

      2017, 40(12):257-261.

      摘要 (731) HTML (0) PDF 3.07 M (1282) 评论 (0) 收藏

      摘要:因为低压直流电机EMC特性会对整车EMC特性产生影响,针对低压直流电机干扰信号超过上限时,将会导致电动汽车安全性降低问题,对低压直流电机的电磁发射特性进行研究,包括低压直流电机的阻抗特性、辐射发射特性、瞬态传导发射特性。抑制电磁干扰的措施有接地、屏蔽、滤波等,以中国汽车技术研究中心对某一新型电动汽车电磁兼容性研究为背景,对电磁屏蔽技术进行研究。测试结果表明,电磁屏蔽可以解决低压直流电机的电磁辐射干扰对整车EMC 特性影响的问题。

    • 最小割集法在极限改善因子故障诊断中的应用

      2017, 40(12):262-265.

      摘要 (857) HTML (0) PDF 1.84 M (1369) 评论 (0) 收藏

      摘要:新一代天气雷达极限改善因子是否达标直接影响雷达回波信号的谱估计和滤波能力,为了更好地解决极限改善因子中不同频率的毛刺干扰问题,介绍了极限改善因子参数的测试原理,详细阐述了最小割集法的原理,并结合信号的功率、脉冲包络参数指标,对影响极限改善因子的发射和接收链路逐一进行分析,并以相关故障诊断实例说明最小割集法的实现过程。通过分析极限改善因子异常的原因,不仅可以为雷达技术人员更好的完成雷达现场测试和维修维护提供指导和帮助,而且能够提高测试效率,保障雷达正常稳定运行。

主编:孙圣和

创刊:电子测量技术

国际标准刊号:ISSN 1002-7300

国内统一刊号:CN 11-2175/TN

国内邮发代号:2-369

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