• 2017年第40卷第9期文章目次
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    • >研究与设计
    • 基于COMSOL的电容成像传感器仿真研究

      2017, 40(9):1-5.

      摘要 (1119) HTML (0) PDF 2.14 M (1378) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对电容成像传感器仿真分析的难点,以8极板电容成像传感器为例,建立了电容成像传感器的三维有限元仿真数学模型,详细介绍了如何使用COMSOL软件对电容成像传感器进行三维仿真,后处理结果表明8极板电容成像传感器能检测到有机玻璃内部7个不同深度的缺陷,验证了电容成像检测技术的可行性。除此之外还运用COMSOL对8极板电容成像传感器的电容值进行提取分析,并与实验结果相对比,结果表明两者的检测结果相吻合。此方法方便了电容成像检测技术正问题的研究,为运用COMSOL软件对电容成像传感器的性能分析与参数优化提供了依据。

    • 用于复杂电磁环境的能量收集表面

      2017, 40(9):6-9.

      摘要 (1370) HTML (0) PDF 2.29 M (1524) 评论 (0) 收藏

      摘要:用于在多频带、极化方式多样、宽入射角度的复杂电磁环境中有效收集电磁能量,提出了一个超材料单元,它由8个开口谐振环并按照正八边形排列,内部添加一个正八边形的寄生贴片。8个相同的开口谐振环经旋转排列,结合内部的寄生贴片形成中心对称结构,设计了一种新颖的电磁能量收集表面,具有多频、宽入射角度、极化不敏感的工作特性。使用微波仿真软件CST对组成该电磁能量收集表面的超材料单元的结构尺寸进行了分析和优化,对垂直入射的电磁波的电磁能量收集效率、单元上的能量分布以及S参数进行了研究。仿真结果表明,当电磁波垂直入射时,在5.75、6.5、6.84、7.56、7.98、8.55 GHz 6个频点处分别达到82%、79%、61%、71% 、70%、73%的最大收集效率;在0°~60°以20°为间隔的斜入射下,该表面对TE波和TM波都可以保持有效的收集效率。

    • 智能家居门锁网关配置工具的设计与实现

      2017, 40(9):10-13.

      摘要 (1109) HTML (0) PDF 1.99 M (1669) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着智能家居市场的发展,智能门锁已被应用到千家万户,网关作为移动终端与智能门锁之间通信的桥梁,对网关的配置显得尤为重要。但目前市场上并没有形成一款成熟的网关配置工具,传统的网关配置不仅流程繁琐,而且不易被非技术人员所操作。为了解决这一问题,基于某企业的智能门锁网关,利用目前广泛应用的Android系统开发平台,在移动终端上开发了一款不仅能够简化传统网关配置流程,而且能够应用于企业网关产品测试的网关配置工具。测试结果表明,该网关配置工具达到了预期目标,而且易安装、易操作、易扩展,具有很好的市场推广性。

    • 电磁超声换能器设计性能评价

      2017, 40(9):14-19.

      摘要 (1101) HTML (0) PDF 2.69 M (1879) 评论 (0) 收藏

      摘要:阐述了电磁超声换能器(EMAT)超声波激发机理、极化过程超声波振幅解析解和换能效率数学表达式。建立了EMAT实物模型,对不同几何形状的励磁线圈、电磁感应强度和提离距离等影响因子设计了多组基于回波幅度对比试验。然后基于测试试验结果,分析了核心功能组件设计对EMAT测试性能的影响,并比较了不同材质的测试效率和EMAT适用范围。试验结果表明:功能组件组合和参数因子优化设计可有效改善EMAT测试性能,这为EMAT最优性能设计和工程测试解决方案提供基础技术参考。

    • 基于车载移动平台的图像监控

      2017, 40(9):20-25.

      摘要 (1001) HTML (0) PDF 2.49 M (1254) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前车载终端中图像监控领域,以倒车影像系统与车辆行车记录仪为主,难以满足车联网应用的发展需求。提出一种基于移动互联平台的车载图像监控方案。搭建了移动互联平台,在实现数据采集、数据存储和远程通信的基础上将车载终端中的图像监控与移动互联网结合,实现了云存储与远程图像监控。并在远程监控的基础上将图像监控与车辆CAN总线数据、GPS定位数据等多种数据融合,实现道路救援。测试表明,系统工作稳定有效,效率较高,可以满足用户对车辆图像监控的需求。

    • 状态反馈解耦附加PI控制策略的仿真研究

      2017, 40(9):26-30.

      摘要 (877) HTML (0) PDF 1.81 M (1434) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了克服传统串级调速功率因数低及能量损耗大等固有缺点,提出了一种基于状态反馈解耦附加PI控制策略的改进型串级调速系统。深入分析了电压型PWM逆变器数学模型,并对所采用的控制策略的数学表达式进行了详细推导。加之斩波电路的IGBT选用的转速与电流双闭环PI控制,最终得到了系统控制图。最后在MATLAB/Simulink软件中进行了仿真。仿真结果证实,该控制策略不仅具有良好的动态、静态特性,而且能够实现提高功率因数、减少谐波及节约能源的目标。

    • 基于锁相环的滚转姿态测量仿真研究

      2017, 40(9):31-35.

      摘要 (1128) HTML (0) PDF 3.04 M (1311) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实时监测高旋弹飞行过程中的滚转速率与相位,常规测量方法难以满足量程、精度上的工程需求,提出一种基于地磁传感器的锁相环跟踪环路测量方法。通过SIMULINK建立不同阶次锁相环的滚转测量模型,确定合适的环路滤波器阶次与积分清除时间,完成对滚转速率与相位的实时测量。仿真结果表明,2阶锁相环在对高旋弹滚转测量中,相位跟踪存在一定跟踪误差且跟踪较为缓慢;3阶及4阶锁相环可以对地磁传感器输入信号实现频率与相位的有效跟踪,从而精确解算出高旋弹滚转速率与滚转相位,具有较高的应用实现价值。

    • 多路主从电源系统设计与测试

      2017, 40(9):36-40.

      摘要 (1325) HTML (0) PDF 3.30 M (1177) 评论 (0) 收藏

      摘要:高能物理实验中电源系统是电子学读出系统重要的组成部分。高能物理实验的特点要求供电电源系统除了有一定的输出电压、电流等基本能力外,还要具有多通道输出、结构灵活、抗一定剂量辐照和低噪声等特点。鉴于此,设计了一种16路输出的主从电源系统。该电源系统由两块相同的电源板通过差分I2C总线级联而成,通过控制器与电源板连接方式自动定义主从。每一个正电压输出通道具有上电死锁、输出电压电流阈值设定和监测、过流保护等功能。测试结果表明,该电源系统能够实现主从电源板的自动识别,其输出电压、电流及噪声均满足设计要求。该电源系统在高物理实验中有较好的应用与借鉴价值。

    • 基于移动终端的数据智能远传系统的设计

      2017, 40(9):41-44.

      摘要 (1006) HTML (0) PDF 1.74 M (1449) 评论 (0) 收藏

      摘要:在行业应用背景下,针对行业信息采集与传输的特点,研究设计了一套基于移动终端的数据智能远传系统。研究了行业数据的管理和传输方法,在TCP/IP协议的基础上,利用Socket通信机制,设计了手持终端与服务器之间的应用层无线数据传输协议,制订了数据交换格式、传输格式和传输内容,实现了手持终端与服务器之间的信息有效交互。初步应用表明,该系统在进行数据远传时,丢包率低,传输速度快,适合行业数据的无线传输,为行业数据远传提供了框架,符合智慧城市的发展要求,拥有良好的通用性与扩展性。

    • 轴向磁通永磁同步发电机的优化设计研究

      2017, 40(9):45-52.

      摘要 (1001) HTML (0) PDF 3.27 M (1770) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用田口方法确定了极弧系数和线圈边宽度是主要影响轴向磁通永磁发电机空载电压基波幅值和总谐波失真度的参数。在考虑磁密谐波的情况下,推导了电动势的谐波绕组系数表达式,结果发现通过优化线圈边宽度和极弧系数可以控制谐波绕组系数的大小。进一步利用响应曲面方法,以空载电压基波幅值最大且总谐波失真度最小为优化目标,寻求了极弧系数与线圈边宽度配合的最优方案,并通过有限元仿真计算验证了优化结果。优化前后发电机目标性能明显改善,证明了此优化方法在轴向磁通永磁电机优化设计中的可靠性。

    • 基于Android平台的交通标志识别研究

      2017, 40(9):53-57.

      摘要 (890) HTML (0) PDF 3.43 M (1237) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过前期调研和对基于颜色和形状的交通标志检测方法的MATLAB仿真实验,提出并实现了基于机器学习的交通标志检测方法。由于自然场景下的交通标志往往具有复杂的背景,基于机器学习的交通标志检测方法能够更准确地识别出自然场景下的交通标志。通过Android NDK技术,将C++语言编写的图像处理程序交叉编译生成动态链接库,该动态链接库便可在Android端通过Java程序调用,解决了常用计算机视觉库在Android平台上提供的接口不全、资料不完整导致的无法进行复杂图像处理的问题。实现了将道路交通标志识别算法应用于Android系统平台上,并进行了相关功能测试。

    • 基于FP-growth的数据关联改进算法

      2017, 40(9):58-64.

      摘要 (1068) HTML (0) PDF 1.60 M (1343) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着现如今数据收集能力和存储能力的大大增强,大规模数据挖掘分析的重要性越来越显得重要。然而,对大规模数据的分析挖掘并不是一件容易的事情。因此,为了可以更高效的分析这些数据,很多新的算法和数据结构逐渐被引入到了数据挖掘分析中去。针对关联分析,提出了一种名为高效频繁模式挖掘(advanced frequent pattern mining,AFPM)算法。基于前置频繁模式树(prefrequent pattern tree,PFPtree)来提升关联分析的性能,并提供了相应的算法来实现基于这种数据结构的关联分析。通过大量的实验数据验证了这种新型的数据结构在关联分析问题上是优于频繁模式增长(FPgrowth)算法。

    • 电能表状态检验功能建设

      2017, 40(9):65-70.

      摘要 (881) HTML (0) PDF 3.50 M (1439) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着智能电能表和用电信息采集技术的推广应用,电能表运行监测手段较之机械表有了质的飞越,远程监测电能表运行状态已成为可能。通过与用电信息采集系统、营销业务应用系统、计量生产调度平台(MDS)等信息系统实现数据收集,将各个系统中针对I、II、III类计量装置数据进行有效整合,建立计量装置综合评价基础数据库,通过评价结果与现场检验策略相结合,就可以实现对电能表进行状态评价,从而指导现场检验工作。及时地对运行状态全面评价,提前识别运行不稳定的计量装置,做到防患于未然。

    • 国网安徽计量业务运营监控的设计与实现

      2017, 40(9):71-77.

      摘要 (975) HTML (0) PDF 6.88 M (1439) 评论 (0) 收藏

      摘要:新一轮电力体制改革即将开始,售电政策放开,售电市场竞争挑战加大。政府监管、社会监督标准以及用户期望越来越高,对供电服务“公开、公平、公正”的要求越来越严。随着智能电能表的大力推广应用,计量业务操作将更加频繁,计量管理工作日趋复杂,工作差错、指标异常等风险逐渐增大。基于计量业务运营监控建设需要,结合计量专业建设现状和现有营销计量信息化成果,全面分析计量业务运营监控需求,开展计量全业务集中监督管理,为公司“大营销”体系建设提供强有力的技术支撑和保障。

    • 新能源微电网负载自动匹配系统

      2017, 40(9):78-81.

      摘要 (1209) HTML (0) PDF 1.87 M (1288) 评论 (0) 收藏

      摘要:分布式新能源发电的发展,一定程度上扩大了能源种类,缓解了能源紧张。但其发电并网消纳问题目前依然没有有效解决。受天气影响,新能源发电系统的输出波动将影响电网的稳定运行。提出一种负载自动匹配方案,通过跟踪新能源发电及负载运行情况,采用投退加热器的方式进行负载调节,以期解决发电并网消纳问题,并帮助海岛或偏远地区可以稳定地使用新能源微电网。

    • 基于集散式逆变的光伏并网系统的仿真与研究

      2017, 40(9):82-87.

      摘要 (1266) HTML (0) PDF 3.03 M (1655) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文对光伏并网发电系统做了详细的介绍,其中包括对光伏电池的SIMULINK仿真以及对其输出特性的分析。然后提出一种以1 MW光伏并网发电系统为基础,应用集散式逆变系统来取代传统的集中式逆变系统和组串式逆变系统的方案。在靠近光伏组件端直接采用多路MPPT先进行最大功率点跟踪,并且将直流电升压到800 V之后,再集中在逆变室中进行逆变成520 V交流电,然后并入电网系统中,减少了交直流传输过程中的线损和逆变器自身损耗,并且提升了整个系统的发电效率。

    • >理论与算法
    • 基于卡尔曼滤波的北斗接收机高灵敏度跟踪算法研究

      2017, 40(9):88-94.

      摘要 (1245) HTML (0) PDF 3.78 M (1507) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提升载波跟踪环路滤除噪声干扰的能力,引入一种作为可靠最优估计方法的卡尔曼滤波估计算法,用于解决高动态或弱信号环境载波跟踪环路难以稳定工作的问题。首先分析噪声对跟踪环路产生的影响,讨论采用卡尔曼滤波估计算法的理论设计依据,并且从环路结构、模型建立和优化设计三方面着手设计了自适应卡尔曼滤波跟踪环路。试验结果表明,无论在静态还是动态场景,其定位性能和精度与传统跟踪环路相比,均有较大幅度提升。

    • 基于能效的数据包长度自适应算法的研究

      2017, 40(9):95-98.

      摘要 (896) HTML (0) PDF 1.75 M (1475) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着无线移动网络3G、4G技术的不断发展和普及,利用无线数据传输终端进行数据交互已经成为信息化发展的重要环节。数据传输终端通信模块消耗的能量是终端各模块消耗的总能量的主要部分,而数据包长度作为通信的主要参数直接影响了终端能耗。在公网条件下,针对节省数据传输终端能耗,延长电池使用寿命的问题,提出了基于SPSA的数据包长度自适应算法ASPSA(adapted simultaneous perturbation stochastic approximation)。该算法可根据信道状况,快速计算出该网络状况下最优数据包长,从而保证数据传输终端能耗最低。理论分析及仿真表明ASPSA算法在公网条件下可以有效提高无线数据传输终端的能效。

    • 汽车防刮蹭雷达中的MIMO反射波到达角估计方法

      2017, 40(9):99-103.

      摘要 (1016) HTML (0) PDF 2.23 M (1207) 评论 (0) 收藏

      摘要:汽车防刮蹭雷达旨在避免与前方车辆发生刮蹭事故。系统通过估计前车反射波到达角来估算两车间横向距离。主要讨论MIMO反射波到达角估计方法,已有的算法大多以点目标为前提。汽车防刮蹭雷达中,目标的空间特性不能忽略,此时基于点目标假设的估计算法性能会严重恶化,故需要用分布式目标模型对前方车辆进行完整的描述。现有的分布式目标角度参数估计方法复杂度高,针对该问题,提出基于分布式目标模型的Capon波束形成估计算法。算法对反射波的中心角度以及角度扩展进行估计,并且假设前方车辆尾部宽度已知,估算出两车间横向距离。理论分析和仿真分析表明,算法有效地降低了复杂度,并具有良好的估计性能。

    • 基于参数化方法的时滞电力系统控制器设计

      2017, 40(9):104-110.

      摘要 (1370) HTML (0) PDF 3.98 M (1122) 评论 (0) 收藏

      摘要:为消除时滞对现代电力系统的负面影响,研究在时滞条件下,电力系统的动态输出反馈控制器的设计问题。利用自由参数矩阵对闭环系统进行适当变换,并结合LyapunovKrasovskii 泛函得到了时滞电力系统控制器的存在性判据;之后采用参数化的方法,将控制器参数与泛函参数的解归结为线性矩阵不等式(LMI)形式,克服了求解非凸优化问题所产生的保守性。通过仿真结果表明,动态输出反馈控制器具有一定的时滞不敏感性,提高了电力系统的稳定性。

    • 基于MRAS的永磁同步电机无传感器控制研究

      2017, 40(9):111-115.

      摘要 (1364) HTML (0) PDF 3.29 M (1125) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对在永磁同步电机(PMSM)中安装传感器带的高成本、体积增大、可靠性降低、易受环境干扰等缺陷,提出了一种基于模型参考自适应理论(MRAS)的转速和转子位置的估算方法。以PMSM本体作为参考模型,电机的定子电流作为可调模型,以超稳定性与正性动态系统理论(Popov)为基础,设计了自适应律PI调节器参数,达到了可调模型稳定追踪参考模型的目的,实现了无速度传感器的转速和转子位置的准确估计。仿真结果表明,所提出的电机无位置传感器的控制方法能在转速突变、负载转矩扰动的情况下,快速、准确估算转速和转子位置,具有较强的动静态性能和鲁棒性。

    • 基于非均匀FDTD混合算法的微带电路电磁耦合分析

      2017, 40(9):116-120.

      摘要 (1346) HTML (0) PDF 2.92 M (1028) 评论 (0) 收藏

      摘要:微带电路包含微带线以及电路元件等局部精细结构,采用传统的FDTD方法进行电磁波照射PCB板电磁耦合的全波模拟,因网格剖分得很细,导致网格量大,计算效率低下。将非均匀FDTD方法与多网格集总元件FDTD方法结合起来,形成一种新的FDTD混合算法,模拟了电磁脉冲对带有集总元件微带电路的电磁耦合,能够快速计算得到集总元件上耦合产生的瞬态电压和电流响应。通过与有限积分法软件的仿真结果进行对比,验证了该时域混合算法的正确性,并分析了不同电磁脉冲类型以及微带线线间距对微带电路电磁耦合的影响。

    • >信息技术及图像处理
    • 基于SPIHT压缩编码的SAR图像传输容错算法

      2017, 40(9):121-127.

      摘要 (809) HTML (0) PDF 5.86 M (1115) 评论 (0) 收藏

      摘要:合成孔径雷达(SAR)系统工作时产生的大量数据需要压缩传输,多级树集合分裂(SPIHT)算法性能优越但对信道噪声敏感,需要必要的容错机制。提出了一种噪声信道中传输SAR幅度压缩图像的容错算法,称为LLCH(LL coefficients hiding)算法。该算法对SPIHT编码后的码流进行基于编解码过程的数据分组,保证发生误码后解码端可重新同步;将码流中低频、次低频系数分组嵌入高频各过程末尾数据分组进行数据隐藏,达到保护重要系数的目的;对损伤或丢失的高频系数,利用父子节点间系数的相关性进行线性内插恢复。实验结果表明该算法在较小的冗余开销下,有效提升了复原图像的质量。

    • 基于霍夫直线检测与二维透视变换的图像校正恢复算法

      2017, 40(9):128-131.

      摘要 (1273) HTML (0) PDF 2.40 M (1948) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决当前文档图像场景变换随机性较强,存在目标边缘检测和图形转换不准确的问题,导致图像校正质量较低的不足,分别从霍夫直线检测与二维透视变换的角度出发,提出了基于霍夫直线检测与二维透视变换的文档图像校正恢复技术。首先,根据聚类分割与形态学处理,得到包含文档目标在内的二值图像,达到去除噪声干扰的目的。然后,基于霍夫直线检测,计算文档边缘直线坐标,耦合二值图像目标轮廓,建立文档直线检测算子。最后,综合平移变换、仿射变换和刚体变换,构建二维透视变换矩阵,重新分配图像坐标,达到图像校正转换的目的。实验测试结果显示,与当前图像校正机制相比,校正技术拥有更高的图像恢复质量与抗干扰性。所提算法具有理想的校正恢复质量,在二维码识别等领域具有重要应用价值。

    • 基于图像的数字仪表字轮定位分割算法的研究

      2017, 40(9):132-135.

      摘要 (870) HTML (0) PDF 1.89 M (1371) 评论 (0) 收藏

      摘要:机械式数字仪表的图像识别是一种新兴的抄表技术,该技术通过在仪表前方安装图像采集及处理模组实现。为解决当前图像抄表技术效率低、耗时大等问题,本文提出基于模板匹配的最大稳定极值区域定位分割算法TMMSER(template matchingmaximally stable extremal regions)以提高字轮定位分割效率,达到降低设备能耗的目的。TMMSER算法基于MSER算法,将图像灰度值g和仪表字轮读数区域模板s作为提取参数,将MSER(g)提取算法扩展为二维的TMMSER(g, s)提取方法。TMMSER算法在一定程度上排除了背景噪声的干扰,能达到更加快速的定位分割。

    • 基于通用距离测量的机器学习方法用于图像分类和聚类

      2017, 40(9):136-140.

      摘要 (952) HTML (0) PDF 1.98 M (944) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对图像分类识别问题,提出了一种用于图像特征提取的新方法。首先定义了基于图像字符串的复杂度和以及通用图像距离(UID),然后依次提出了测量通用图像距离的UID距离测量算法,在维持特征类别之间的固有差异条件下对图像原型进行选择的原型选择算法,利用原型选择算法创建图像的特征向量表示从而生成待分类图像的特征向量的特征向量生成算法,最后基于前述算法提出了对图像的感兴趣区域进行分离的图像分类学习算法。将所提出的方法应用于卫星图像数据的几个监督和非监督学习实验,结果表明文中所提方法效果理想。

    • 基于HTTP的流媒体自适应码率切换算法

      2017, 40(9):141-145.

      摘要 (1069) HTML (0) PDF 2.27 M (1189) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于HTTP的动态流媒体自适应(DASH)系统已经广泛地应用于互联网上的视频传输。针对客户端缓冲区受限和网络环境不稳定的情况,提出了一种新的基于缓冲区的码率控制算法。该算法将缓冲区分成不同等级,并采用滑动窗技术对视频的下载时间进行平滑处理,使缓存尽最大可能地维持在均衡区内。该算法在向上切换码率时采用保守策略,而在向下切换时则利用逻辑斯谛方程来决定码率切换的幅度。此外,该算法采用快速启动策略,能使系统开始时下载码率迅速匹配网络带宽。实验结果表明,算法能在复杂的网络环境中,充分利用带宽和缓冲区,降低码率的切换次数。

    • 基于特征提取矩阵的稀疏系数求解算法

      2017, 40(9):146-150.

      摘要 (597) HTML (0) PDF 1.56 M (1200) 评论 (0) 收藏

      摘要:在压缩感知算法的基础上,提出了在字典学习算法过程中同时训练得到一个投影矩阵,通过该矩阵可以直接运算求取稀疏系数的方法。字典训练过程采用的是KSVD字典学习算法,并与传统的L1范数求解算法进行比较,通过实验可知,该方法比传统利用贪婪法等L1算法具有更加快速、识别率更高的特点,提出的算法通过矩阵运算可以直接求解出系数项,而后者则是一个NP问题,需要利用迭代算法来求解,这样对于大样本的测试来说提出的算法具有更好的应用空间,节约的时间将非常显著。

    • >通信技术
    • 低信噪比条件下的信噪比估计算法

      2017, 40(9):151-154.

      摘要 (784) HTML (0) PDF 1.95 M (1442) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对低信噪比条件下(<0 dB)经典信噪比估计算法估计精度不高的问题,在经典最大似然信噪比估计算法的基础上,提出基于二分法和基于梯度下降法的循环迭代搜索算法,利用循环迭代寻优的方法提高低信噪比条件下的参数估计精度,降低信噪比估计偏差,理论分析了梯度搜索算法的优势,仿真结果表明,在设定信噪比范围内,两种迭代搜索算法在低信噪比条件下均具有优于基础最大似然信噪比估计算法的估计性能,且梯度迭代搜索算法的收敛速度相对较快。

    • 基于分集接收技术和ALRT算法的MQAM信号识别

      2017, 40(9):155-158.

      摘要 (816) HTML (0) PDF 2.44 M (1032) 评论 (0) 收藏

      摘要:航空通信中多进制正交振幅调制(MQAM)信号的调制阶数较大时,主要选用平均似然比检验(ALRT)算法来完成信号的识别。提出了一种基于多天线分集接收技术的ALRT算法,在一定程度上改善了航空通信4种场景下MQAM信号的识别性能,通过仿真发现,滑行场景的调制识别性能改善更为明显,易受信噪比影响和信道衰落的16QAM信号的调制识别性能也大大改善,此外当信噪比超过10 dB,基于多天线分集接收的ALRT算法下MAQM信号的正确识别率基本上达到100%。

    • 应用于三表集抄的低功耗组网协议的研究

      2017, 40(9):159-162.

      摘要 (647) HTML (0) PDF 1.64 M (1359) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着无线通信技术的快速发展,完善基于智慧小区的三表(水表、电表、燃气表)集中抄表技术也进一步成熟。对目前传统协议没有针对三表集抄中网络拓扑变化频率低、且需低功耗等需求,基于AODV(Ad Hoc ondemand distance vector)路由协议,提出了一种适合三表集抄应用的基于节点间距离与节点能量的可靠传输协议DEAODV,通过综合两个因素对报文传输路径进行合理的选择,节省报文开销,提升链路生命周期。通过理论分析与实验仿真表明DEAODV算法对于原算法在三表集抄的应用下可以有效的节约报文开销提升链路生命周期。

    • >数据采集及信号处理
    • 考虑声波折射补偿的海底热液口声学原位测温方法

      2017, 40(9):163-168.

      摘要 (680) HTML (0) PDF 6.96 M (1140) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了海底热液口温度场原位声学测量方法,进行了海底非均匀温度场中声波折射传播路径研究,并建立了声波传播路径的数学模型,利用COMSOL Multiphysics 软件进行了声波传播路径的数值求解。在云南省龙陵县境内的茄子上水库的湖底热泉进行了实验研究,准确地还原出温度场。考虑了声波折射补偿,提高了声波飞渡时间估计精度,并对声波路径弯曲补偿前后重建出的温度场进行最大绝对误差、最大相对误差和均方根误差分析。实验表明:对声波信号传播路径由曲线变直线进行补偿,可提高温度场原位测量的精确性。

    • 直升机航空瞬变电磁Occam反演及软件实现

      2017, 40(9):169-173.

      摘要 (721) HTML (0) PDF 3.19 M (1248) 评论 (0) 收藏

      摘要:直升机航空瞬变电磁系统对于地形复杂、环境恶劣地区的资源勘探具有十分重要的意义。由于航空瞬变电磁系统空间采样密集,数据量很大,在工程实践中普遍采用一维反演进行数据解释。研究了以圆形回线为模型的直升机航空瞬变电磁Occam反演算法,详细推导了圆形回线正演函数的雅克比矩阵的解析解,比用数值差分计算的雅克比矩阵有更高的反演精度。为适用于野外实验,基于直升机航空瞬变电磁系统用C++语言开发了具有自主知识产权的一维Occam反演软件,该软件能实现坐标选取、数据预处理和反演等功能。将该软件应用实测数据的反演中取得了较好的效果。

    • 基于MATLAB的高效自动化通信实验平台

      2017, 40(9):174-179.

      摘要 (956) HTML (0) PDF 2.67 M (960) 评论 (0) 收藏

      摘要:伴随着通信技术的不断演进,数字通信实验平台在操作效率和处理速度上面临着挑战。为此,采用MATLAB作为中央控制平台,为实验仪器编写了各自的通信接口程序,实现了对于信号发射机、信号接收机和数字电源的软件控制,并利用MATLAB强大的信号处理能力,开发出一套软硬件结合的自动化数字通信实验平台。该平台利用软件指令调控可编程仪器,进行数据采集和过程监控,并完整实现了调制、发射、接收、解调等通信过程。在日常实验和教学中,该实验平台可有效提高通信实验系统的自动化程度和运行效率,其软件系统具有很高的开放性,使用者可以根据不同的实验方案进一步开发所需的软件功能。

    • 机械振动信号压缩采集重构算法性能研究

      2017, 40(9):180-185.

      摘要 (1041) HTML (0) PDF 1.62 M (1195) 评论 (0) 收藏

      摘要:对机械振动信号进行压缩采集能够突破奎斯特采样定理的限制,把对信号的采样变成对信息的采样,有效地解决传统采样方式产生大量数据的问题且不造成信息的损失。振动信号重构算法是这一技术中非常关键的一部分,直接影响着振动信号的重构精度。然而目前的一些典型重构算法都是普适性的,有必要对机械振动信号的恢复效果做一系统研究。对当前比较典型的4种重构算法OMP(orthogonal matching pursuit)、StOMP(stagewise orthogonal matching pursuit)、BP(basis pursuit)、GP(gradient projection)针对机械振动信号的重建进行了适应性分析,主要从重建精度和重建时间两个方面进行系统研究并进行仿真实验。仿真实验表明,OMP算法复杂度低但不适于机械振动信号的恢复;StOMP有着较快的运算速度,非常适合于求解大尺度问题;BP复杂程度高,求解速度较慢,但重构精度很高;GP具有非常快的运算速度,但重构精度较差;

    • 基于HilbertHuang变换的SSVEP相位提取

      2017, 40(9):186-192.

      摘要 (962) HTML (0) PDF 3.75 M (886) 评论 (0) 收藏

      摘要:稳态视觉诱发电位(steadystate visual evoked potential, SSVEP)被广泛应用于脑机接口和大脑的认知研究,相位信息是其重要的特征指标之一。针对快速傅里叶变换在SSVEP相位提取中受不确定性原理约束的特点,提出了一种基于HilbertHuang变换的SSVEP相位提取方法。该方法通过经验模态分解将脑电信号分解为一系列固有模态函数(intrinsic mode functions ,IMF),并通过分析各模态函数瞬时频率的均值判断该IMF分量是否属于噪声。若为噪声则将其从原始信号中滤除,再对滤波后的各IMF分量进行Hilbert变换,并与基准信号做运算即可求得SSVEP相位。实验结果表明,与快速傅里叶法相比该方法可在去除噪声分量的同时提取SSVEP的相位信息,且具有较高的准确率、精度和自适应性。

    • DKSVD和SVM在钢轨裂纹漏磁识别上的对比研究

      2017, 40(9):193-196.

      摘要 (1013) HTML (0) PDF 1.88 M (1004) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对漏磁检测中漏磁信号识别的问题,引入DKSVD字典学习方法来识别缺陷的种类。将实验采集到的数据制作成有标签的数据集,通过OMP算法和SVD算法迭代的优化字典和稀疏系数,构造出最优字典,再用构造出的字典原子重新组合来表示测试集的数据,判别出测试集样本类别。实验证明字典学习方法能够基于训练集的特征重构漏磁信号,对漏磁信号有良好的识别能力。在不同数据维度下,通过和支持向量机(SVM)算法识别效果进行对比, DKSVD算法取得了更好的效果。

    • UDP数据传输技术在空间科学实验的应用

      2017, 40(9):197-200.

      摘要 (659) HTML (0) PDF 1.82 M (1074) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着空间科学实验进行的越来越多,需要传输的实验图像数据量也变得日益庞大,对图像传输的实时性要求也越来越高,因此,设计一种新型的数据传输方式来满足空间科学实验数据的实时性和高速传输就显得很有必要了。设计了一个基于UDP协议的高速数据传输系统,硬件上以航天级的FPGA芯片APA300和工业级的千兆以太网芯片 88E1111为核心搭建系统平台;用FPGA的逻辑资源实现数据的接收逻辑模块和按照UDP协议对数据进行封包的发送逻辑模块,提高了系统的可移植性。使用UDP数据传输技术,有效提高了系统的数据传输速率。实验表明,传输速度可以达到864 Mbps,可以满足空间科学实验的大数据量传输的要求。

    • 高效视频编码(HEVC)帧内预测的硬件实现方案

      2017, 40(9):201-205.

      摘要 (636) HTML (0) PDF 2.39 M (948) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了满足实时性要求,提出了基于现场可编程门阵列(fieldprogrammable gate array,FPGA)的帧内预测并行化设计架构。通过并行架构来减少运算等待时间,通过查找表简化了参考像素选取过程,通过预测运算单元来降低计算复杂度和硬件实现的难度。实验代码通过Verilog HDL编写,通过Modelsim SE 10.1a进行仿真,并在Xilinx Virtex6 XC6VLX760 FPGA上综合。结果表明,该结构完成32×32块的预测需要570个时钟周期,在100 MHz时钟频率下,可以对60 f/s,分辨率为1 920×1 080的视频帧序列进行实时编码,满足实时性要求。

    • >嵌入式技术
    • Android系统固定MAC地址的方法与实现

      2017, 40(9):206-209.

      摘要 (785) HTML (0) PDF 1.27 M (902) 评论 (0) 收藏

      摘要:近几年,安卓系统作为一款优秀的开源系统被广泛应用于各种场景。但是因为硬件设备的多样性和不规范性,许多硬件设备每次启动后MAC地址都会发生变化。针对上述问题,提出了一种在安卓系统底层用软件固定MAC地址的方法。该方法在系统第一次启动时通过脚本保存一个MAC地址到一文件中,系统以后每次启动时都获取该保存的MAC地址并将其配置到网卡上,从而实现固定MAC地址的目的。 实验结果表明,该方法很好的实现了固定MAC地址的功能,并且具有降低生产成本、实现方法简单等优点。

    • 基于FPGA的PLC 高速计数模块设计

      2017, 40(9):210-215.

      摘要 (1123) HTML (0) PDF 3.44 M (1007) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对传统可编程逻辑控制器(PLC)计数模块的分析研究,介绍了基于FPGA设计的PLC高速计数模块。计数模块的核心计数部分由FPGA来完成,然后CPU通过SPI接口读取计数结果,其响应延迟只会受FPGA内部的时钟延时及外部配置电路的影响。该高速计数模块可以实现频率计数、脉冲计数、编码计数等多种不同应用场景的计数功能;同时可以实现对高频率脉冲的高精度计数并提高实时响应性。另外该模块有8路差分数字量输出,输出口可由计数结果来控制。

    • 基于Small RTOS51的旋转导向钻井工具主控制器设计

      2017, 40(9):216-222.

      摘要 (811) HTML (0) PDF 3.93 M (1076) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据旋转导向钻井系统的需要,设计了一种基于嵌入式实时操作系统的主控制器模块。介绍了主控制器的具体功能,单片机的选型,硬件电路设计和实时操作系统的软件设计。在基于C51的单片机ADUC845上,移植了适合C51系统的嵌入式实时操作系统Small RTOS51,并通过精心设计进程任务和信号量实现了主控制器的全部功能,实时性也满足要求。经实验验证和现场作业,该主控制器在复杂恶劣的井下环境中,可以实现对旋转导向钻井工具稳定可靠的控制,展示出良好的应用前景。

    • >传感器及非电量检测技术
    • 轮胎半成品挤出部件在线检测系统的研制

      2017, 40(9):223-227.

      摘要 (679) HTML (0) PDF 2.99 M (1096) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了现有轮胎半成品挤出部件在线检测方法,分析了基于激光测距技术的点扫描和线扫描测量法优劣,应用线扫描测量法研发了轮胎半成品挤出部件轮廓在线检测系统。该系统主要由二维激光传感器、协同控制器、工控机等硬件和自主研制的数据采集与处理、分析、判级等功能的软件构成。通过对轮胎半成品挤出部件检测的需求分析和二维激光传感器检测机理、使用方法的融合,合理构建了检测系统坐标系,实现了对挤出胶部件轮廓尺寸的检测。在最大挤出速度50 m/min采样频率达16 Hz时,系统可以实现每间隔52 mm对轮廓数据采样一次,宽度可以精确到0.5 mm,厚度可以精确到0.1 mm,达到了预期的效果,彻底地改变了离线检测滞后大、不及时使不合格产品流到下道工序的现象。

    • 基于WSN的机棚温湿度精确监测系统设计

      2017, 40(9):228-233.

      摘要 (894) HTML (0) PDF 2.94 M (866) 评论 (0) 收藏

      摘要:沿海地区的航空装备因高温、高湿和盐雾导致的腐蚀尤为严重,目前对此普遍采用的维护措施缺乏可靠的参考,影响维护效率和装备完好率。构建开放环境中贴近停机位的多点实时温湿度监测系统是实现科学维护的重要基础。通过比较目前机场采用的各种监测网络、分析停机位分布特征以及机场传感器布放的特殊要求,提出基于无线传感器网络(WSN)的温湿度精确监测系统。通过采用NI公司的WSN技术搭建监测网络,实现无线网络与有线网络的无缝连接,实现了对不同气候环境、不同规模机场以及不同形式停机位的全适应,具有能耗低、布线少和软硬件扩展能力强等优点。该系统为机务人员的防潮维护工作提供精确的定量参考,对实现按需维护和保障装备完好率具有重要意义。

    • 基于FBG传感器的光伏电站箱变设备的温度监测

      2017, 40(9):234-237.

      摘要 (808) HTML (0) PDF 2.07 M (1129) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对光伏电站箱变设备在运行过程中的产热问题,基于光纤布拉格光栅传感技术,设计了温度在线实时监测系统,实现了对箱变进线柜中变压器、输电线缆接头、箱体壳等11处关键点温度的在线实时监测。对监测所得结果,分析了24 h的温度数据,很好的反应了监测点的温度变化情况,所得温度数据,可用于进一步开发保护预警系统。与传统测量方法相比,光纤布拉格光栅传感技术具有绝缘、耐高压、抗电磁干扰能力强等优点,并可应用于不同电学环境的温度监测。

    • 杯式风速传感器检定量值线性延伸方法探讨

      2017, 40(9):238-240.

      摘要 (865) HTML (0) PDF 1.10 M (1118) 评论 (0) 收藏

      摘要:现阶段由于多数地区的风洞硬件和软件条件有限,无法对自动气象站风速传感器进行30、40以及70 m/s等高风速段的检定,从而导致这些地区高风速段数据的准确性和可靠性得不到保证。为了解决这一问题,提出低风速段的检定数据线性延伸至高风速段的方法,并从三杯式风速传感器的物理原理出发,通过理论分析和实验验证两方面证明该方法的可行性,从而解决了这一实际问题,为新的自动气象站风速检定规范制定提供有力的理论依据。

    • >在线测试与故障诊断
    • 基于AGA优化RBF神经网络的矿井通风机故障诊断

      2017, 40(9):241-245.

      摘要 (722) HTML (0) PDF 1.58 M (973) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对径向基神经网络(RBF)用于故障诊断时存在收敛速度慢、诊断结果准确率低等问题,提出了一种基于自适应遗传算法(AGA)优化RBF神经网络的矿井通风机故障诊断方法。采用AGA对RBF神经网络的隐含层节点数、隐层基函数的中心和宽度进行优化,以此提高RBF网络的泛化能力。通过大量收集和整理工作形成样本集,使用训练样本训练RBF网络,根据网络输出结果对通风机故障进行诊断。仿真结果表明,相较于RBF神经网络,AGA优化的RBF神经网络收敛速度更快,迭代次数更少,能够有效识别通风机故障类型,诊断结果准确率更高。

    • 基于PLC的多参数监测控制系统设计

      2017, 40(9):246-251.

      摘要 (1116) HTML (0) PDF 3.14 M (952) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前养鸡场存在的鸡舍内环境复杂,监测参数众多,实时监测性差和控制设备自动化程度低等实际问题,设计了一种基于可编程逻辑控制器的多参数监测控制系统,对规模化养鸡场环境实时监控。传感器将采集到的信息经过RS485总线传输到PLC,经处理后传送至上位机,上位机对PLC传送来的数据与设定值进行比较,将相应的控制指令发送到PLC,控制通风系统等相关控制设备的启动和停止。实验结果表明,该系统运行稳定,响应迅速,能很好的实现对温度、湿度和氨气浓度的检测并且通关相关设备将这些参数控制在合适的范围内,能够保障肉鸡的健康成长,具有一定的市场应用推广价值。

    • 航天器热试验加热电缆绝缘自动测试系统的设计

      2017, 40(9):252-256.

      摘要 (968) HTML (0) PDF 2.83 M (1080) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现航天器热试验外热流模拟装置与航天器之间绝缘性能的检测,对加热电缆绝缘自动测试技术进行研究,设计了一套基于PXI的航天器热试验加热电缆绝缘自动测试系统。该系统采用继电器矩阵技术设计了加热电缆输入通道切换装置,基于PXI总线仪器实现了多芯电缆自动扫描以及对地绝缘电阻的测量,并采用VC++6.0开发了系统上位软件。测试结果表明,该系统能够在短时间内完成最多8根加热电缆的对地绝缘检测,结果准确、运行可靠,大大提高了加热电缆绝缘电阻测试的自动化水平。

    • 一种电路自动加断电方法

      2017, 40(9):257-261.

      摘要 (611) HTML (0) PDF 3.42 M (818) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对复杂电路的测试特点和工作流程,充分利用计算机及测试设备的软、硬件能力,使用通用接口总线(GPIB)技术进行设备互联,实现了一套电源自动加断电系统,通过计算机软件对多台电源进行控制,实现电路的加电和断电功能,并能对每步加断电的时间间隔进行编辑。依靠计算机对仪器设备的程控,减少测试人员操作的复杂性,提高效率,同时有效的避免了操作失误,达到测试自动化的效果。该方法已在多个项目中使用,结果表明该方法提高了效率和可靠性。

    • CCD技术在测控天线标校望远镜中的应用

      2017, 40(9):262-264.

      摘要 (634) HTML (0) PDF 1.74 M (1070) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对传统标校望远镜的原理和结构分析,阐述了传统标校望远镜的缺点和不足之处。创新的提出运用电荷耦合元件(CCD)和自动调焦技术在测控天线标校望远镜中的应用,进一步对CCD和自动调焦技术进行分析论证;改造完成后,反复进行试验验证其可行性。最后,对改造后的新式望远镜与传统标校望远镜坞内标定方法和数据进行比较分析。试验分析表明,改进后的新式标校望远镜具有标定精度高、操作便捷的特点,实现了远程控制望远镜的高精度调焦控制功能。

    • 充电桩直流计量模块现场检测装置及其溯源

      2017, 40(9):265-270.

      摘要 (949) HTML (0) PDF 1.79 M (1120) 评论 (0) 收藏

      摘要:为顺应电动汽车充电桩直流计量模块的现场检测要求,研制了一种表源一体化现场检测装置。该装置的源输出反馈调节模块和标准功率计量模块共用一套传感器。电压环节采用精密电阻分压测量方案;电流环节采用零磁通测量方案,零磁通电流互感器的反馈调节部分以二次谐波分量为敏感值,通过二阶滤波和两级放大实现提取。设计了分部式同步溯源方案校准该装置,对误差校准结果进行了不确定度评定。结果表明该装置在典型充电工况下准确度最佳,其他工况下的计量性能也满足溯源要求。

    • 人体脉搏信号的希尔伯特-黄特征提取

      2017, 40(9):271-274.

      摘要 (1138) HTML (0) PDF 1.99 M (1302) 评论 (0) 收藏

      摘要:脉搏信号包含与心血管相关的特征参数,提取与分析其特征参数能为心血管的初步检测提供一定的参考信息。采用希尔伯特黄变换对脉搏信号进行时频特征提取,主要包括预处理和特征提取两部分。对小波软阈值滤波后的信号经验模态分解和希尔伯特变换,求取Hilbert谱与边际谱。从Hilbert谱与边际谱中分析了脉搏信号的生理特征反映,对人体心血管等方面健康状况的判断有一定指导意义。

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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