摘要:针对甚低频、超低频通信中存在的微弱信号难以检测问题，设计了一种低频低噪声前置放大器。首先建立了放大器噪声模型并对噪声特性、噪声匹配进行分析，然后详细阐述了低噪声放大器电路中晶体管的选择、直流工作点的设置、负反馈网络的设置、阻容元件的选择、输入阻抗匹配等设计要点，并提出一种多层屏蔽设计方法。通过仿真对低噪声放大器电路进行测试与分析，结果表明：在1kHz~1MHz下电压增益可达38dB，1kHz时等效输入噪声为0.99nV/√HZ，噪声系数达到0.73dB，噪声性能大大提高，且信号失真较小，满足了低噪声放大器噪声系数小、增益大、输入端良好匹配的性能设计要求，可以实现甚低频、超低频远距离通信中对微弱信号的有效接收。

摘要:在现代工业生产中，对产品零部件的质量要求很严格，往往因一个零部件的气密性不行，而使产品的性能不能发挥出来，因此对产品的气密性检测提出了很高的要求。针对这一问题，本文设计了一套基于OpenCV的气泡检测系统,可用来实现气密性检测。文中采用技术相对成熟的摄影法为基础，用来实时捕捉气泡图像，首先利用高斯滤波法去除气泡图像中的噪声，并对其进行二值化处理，然后使用基于大律法的Canny边缘检测算法检测气泡边缘轮廓，最后通过图像填充算法对气泡轮廓进行填充，并用受力分析法求气泡的体积等参数。为了验证系统的有效性，本文制作了简易的实验装置，用来判断气泡检测系统是否有效。实验结果表明，基于该算法的系统实时性高，运算速度快，精度高且能够达到94%以上有效性。

摘要:针对无人自行车行驶过程中的不确定性扰动和不精确的模型带来的平衡稳定性问题，设计了一款基于串级模糊自适应PID控制器。该控制器通过飞轮惯性系统、空间状态方程和运动控制策略进行数学建模，依赖于模型预测控制技术求取当前无人自行车姿态信息，结合模糊自适应PID算法和线性二次控制方法设计系统控制器，借助惯性飞轮在改变加速度时产生的反作用惯性力矩，实现无人自行车的静态平衡控制，输入车把转角和后轮速度，实现无人自行车的运动控制。仿真测试和样机实验结果证明了无人自行车的直立控制和运动控制的合理性和有效性，使系统具备了抗干扰能力，并表现出较强的鲁棒性。

摘要:针对准确获取电网电压相位信息的锁相环中，当频率突变时引入较大相位偏差影响相位跟踪性能问题，本文在二阶广义积分器SOGI输出分量的基础上引入比例环节对其进行了改进，提出了一种基于改进SOGI和PARK变换的改进型数字鉴相器结构，详细说明了PARK变换的工作原理，分析了改进型锁相环的控制结构，在Simulink里对其进行建模和仿真，并且用FPGA进行数字化实现。仿真实验表明由改进型鉴相器组成的锁相环与传统锁相环相比在频率突变时相位锁定性能好，锁相精度高以及具有快速的时间响应。

摘要:随着计算机视觉的快速发展，行人检测技术越来越成为人们关注的热门话题之一。行人检测算法中SSD算法相对于其他行人检测算法更加稳定，针对SSD算法做行人检测时产生的检测精度低的问题，本文提出一种以ResNet残差网络作为SSD的前馈网络，提取行人特征，并通过特征值生成目标框的行人检测算法。将原始SSD算法与改进后的SSD算法分别通过INRIA行人检测数据集的训练集和测试集做实验进行精度对比。实验结果表明，与SSD算法做行人检测时的检测效果相比，改进的行人检测算法更具鲁棒性，算法平均准确率提高了接近5个百分点。

摘要:针对传统滑模控制在移动机器人路径跟踪过程中收敛速度慢和抖振严重等不足，提出了一种基于双幂次趋近律的移动机器人反演滑模路径跟踪控制方法，构建了基于Kinect的移动机器人远程控制平台，以削弱抖振并提高收敛的快速性。该方法首先对Kinect采集到的地面路径图像进行金字塔分割和阈值分割，并对分割后的图像采用zhang快速并行细化算法得到参考路径的骨架像素点集；然后通过一元线性回归算法对细化获取的骨架像素点集进行拟合，得到路径参数；接着通过本文设计的路径跟踪控制器计算控制律，最终实现了移动机器人对地面路径的准确和快速跟踪。通过两种方法的仿真实验对比，可以看出本文方法的距离偏差和角度偏差分别在2.3秒和2.5秒达到收敛且具有更好的稳态性能。基于真实场景的iRobot Create移动机器人路径跟踪远程控制实验结果可知，路径跟踪误差仅为0.0127米。仿真和实验结果均验证了本文所提控制系统和远程控制平台在削弱抖振和提高收敛速度方面的有效性。

摘要:为了满足临床助产的需求并解决传统产钳与手动吸引器的不足，开发设计了一款闭环PID控制的电动胎头吸引器。ATmega128L单片机通过PID控制算法处理负压传感器反馈的负压信息，输出信号控制变频器，进而控制负压泵对负压进行精准控制。同时本系统还具有实时屏幕负压信息显示，紧急一键泄放负压，负压异常声光报警等功能，这使得医护人员能够更加放心高效的操作。实验分别采用市场上常用的启停式控制与本系统使用的PID算法控制进行对比，测试结果表明该系统PID算法控制更加准确高效；在重复性实验中，分别以-40kPa，-50kPa和-60kPa为目标值测试，测试均值分别为-40.21±0.66kPa，-49.67±0.87kPa和-60.57±1.24kPa，测试结果表明该系统稳定性较好，能够满足临床助产需求。

摘要:为了解决传统固定碰撞时间（time to collision, TTC）阈值预警模型在较高车速工况下容易出现预警不及时等问题，本文提出一种考虑自车速度因素的前撞预警系统。在传统碰撞时间预警模型的基础上，引入速度因子对模型进行优化，形成动态TTC预警模型；利用PreScan/Simulink联合仿真数据对速度因子进行曲线拟合；最后针对前车紧急制动工况，利用PreScan/Simulink软件对传统预警模型与动态TTC预警模型进行对比仿真实验。结果表明：固定TTC阈值预警模型预警成功率为80.28%，而动态TTC预警模型成功率为96.94%，验证了本方法的有效性。 关键词: 防撞预警；模型优化；速度因子；PreScan；Simulink

摘要:针对主轴变速箱振动信号受外界影响较大从而导致故障诊断准确率较低的情况，本文提出基于虚拟样机采集转速信号来进行主轴箱故障诊断。首先搭建了主轴变速箱动力学虚拟样机，基于赫兹接触理论设置齿轮副接触参数，通过对比理论转速证实模型仿真的正确性；然后基于虚拟样机模拟主轴箱三种常见典型故障类型，分析不同工况下各轴输出转速变化趋势；最后基于仿真样本建立KNN故障诊断模型，为提高诊断准确率，对Z-Score方法进行改进。结果表明，改进后的故障模型诊断准确率显著提升，实现了对变速箱常见故障的正确诊断。

摘要:由于像素精度的限制，从图像中提取的眼镜镜片轮廓数据中存在大量的锯齿形轮廓分段，严重影响轮廓数据的光顺与精度。为了得到光滑的轮廓曲线，本文对原始的轮廓数据作分段拟合处理：首先根据目标点前后的曲线方向估算轮廓上每一点的曲率，然后将轮廓上曲率大致相同的轮廓段根据最小二乘原理拟合成圆，最后将剩余的轮廓段进行基于Bézier曲线的保形拟合。实验结果表明相较于已有的平滑处理算法，该论文所述分段拟合算法在得到光滑轮廓曲线的同时具有更高的精度。证明了分段拟合算法可用来作眼镜片轮廓曲线的平滑处理。

摘要:针对变压器故障诊断方法中单一参数表征不够全面的问题，文中提出了一种基于混合特征MGCC的干式变压器故障诊断模型。首先，将预处理后的干式变压器噪声信号分别通过Mel滤波器和Gammatone滤波器得到抗噪性能一般的MFCC和鲁棒性更强的GFCC特征参数；然后，将两者参数进行线性叠加并利用Fisher比舍弃贡献率低的分量，得到混合参数MGCC；最后送入LSTM分类模型进行模式识别。计算结果表明，所提出的混合特征MGCC故障诊断率高达96.11%，相比于单一的声信号倒谱特征参数具有更好的准确性和抗噪性。

摘要:在风电等清洁能源的开发和应用中,为提高风电输出功率预测精度,设计出改进最优觅食算法-优化支持向量机（IOFA-SVM）预测模型,在传统最优觅食算法中加入柯西变异和差分进化策略来提高算法的全局寻优能力以获取SVM的最优参数。用改进后的IOFA-SVM模型进行预测,并将预测结果与BP、GWO-SVM、OFA-SVM模型进行对比,在相同的条件和参数下,该模型三种评价指标MAE、NMAE和NRMSE至少下降0.59%、0.53%和0.50%,表明IOFA-SVM模型确实提高了风电功率预测精度和准确性,对电能调度和电网稳定运行具有重要意义。

摘要:矿井提升机是矿井生产的“咽喉”，其可靠性对煤矿安全高效生产起着至关重要的作用，提升机故障预测是提高提升机可靠性的重要措施。针对传统提升机故障预测模型相对误差较大的问题，本文建立了基于最小二乘支持向量机的提升机故障预测模型，并利用采集到的提升机相关数据对模型进行训练，再对提升机的实时数据进行预测，以发现是否可能异常。实验结果表明，该模型的平均绝对百分比误差和均方误差分别为1.1301%和1.1663，较小波神经网络预测模型更低，且运行时间更短，收敛速度更快。该预测方法可以提前准确地发现提升机故障，为矿井提升机预知维修提供重要依据。

摘要:针对航天测试中数据经过较长电缆传输可靠性下降的问题，设计了一种基于FPGA高可靠性传输系统。传输系统硬件采用成都振芯国产芯片GM8223和GM8224，配合使用驱动器和均衡器，增加增强电路驱动能力；加入预加重设计，增强信号高频成分，补偿衰减。传输系统软件从发送端初始化、LVDS收发逻辑流、CRC+8b/10b双重编码方面说明高可靠性传输。初始化可以保证发送端发送有效数；CRC+8b/10b双重编码以牺牲带宽来减少误码率。实践验证，在传输速率240Mbit/s长度为120m同轴电缆上可以实现零误码率传输。

摘要:目前绝大部分数码相机拍摄获取的彩色图像的红、绿、蓝三个分量各自采用8位的色深位数，对这些图像进行运算、分析和处理以提取图像中的信息或使其满足视觉、心理等要求时，处理后的图像容易出现色彩断层现象，尤其在放大图像时该现象更加明显，不利于人眼主观视觉效果。色深越大，色彩变化越细腻，色深位数超过8位的图像在后期处理中有着更优异的表现。本文利用对多幅图像求平均的方法，对图像色深进行扩展，并对色深扩展后的低照度图像进行增强处理，实验结果证明，高色深图像经处理后色彩变化更加平滑细腻，得到的图像质量更高，验证了本文提出方法的有效性，具有一定的实用价值。

摘要:传统网络流量分类方法难以区分使用VPN加密的网络流量，为了实现加密流量的分类，提出了一种基于多种构图方式的网络流量图像分类方法。研究了五种特殊的构图方式，将加密网络流量转换为流量图像，最后利用卷积神经网络进行分类。通过在自己采集的VPN加密流量数据集和ISCX VPN-nonVPN公开数据集上的实验结果表明，此加密流量分类方法的分类精度在两个数据集上分别达到90%以上与95%以上。对角型或瀑布型构图方式的分类精度较传统线型构图方式有1%左右的提升。特殊的构图方式能加强流量图像中像素点的相关性，增加流量图像中的图像特征，实现流量分类精度的提升。

摘要:对液晶屏表面进行缺陷检测时，其表面纵横分布的纹理会对检测精度造成干扰。本文提出了一种液晶屏缺陷检测方法，首先采用基于相对总变差模型的图像结构提取方法抑制液晶屏纹理，该模型对非统一或各向异性的纹理均适用，能有效分解液晶图像中的结构信息和纹理。提取后的结构信息采用High-boost滤波器增强高频分量同时保持低频分量的特性，对图像中的缺陷进行显著性检测。实验结果表明该方法确实有效地抑制了背景纹理信息,同时完整的保留了缺陷信息，实现了液晶屏缺陷的显著性检测并提高了液晶图像的缺陷检测准确性。

摘要:基于图像的降噪算法是构建智能视频监控系统的基础，对准确高速捕获事物具有重要意义。针对经典BM3D降噪算法中的硬阈值不能随噪声强度自适应且缺乏对图像边缘纹理信息保护的缺点，提出了一种基于自适应滤波的改进三维块匹配降噪算法。该方法首先在基础估计阶段使用自适应滤波代替硬阈值滤波进行相似块的匹配，即将软阈值应用于高噪声区域而将全变分应用于低噪声区域；然后在最终估计阶段使用K-means聚类方法寻找匹配块以得到最终去噪图像。实验结果表明，新算法将图像去噪质量平均提高了0.89dB，图像结构相似度平均提高了1.05倍，同时也避免了传统算法造成的边缘振铃效应，有利于实际应用。

摘要:针对我国自然场景下的交通标志检测误差大、检测速度慢等一系列问题。提出了一种对YOLOv4算法的改进的方法。首先在算法的输入端加入图像增强、图像降噪等处理，然后对算法的检测层进行修改，删除19*19检测层，增加152*152检测层。最后利用K-meansⅡ聚类算法对重建的交通标志数据集进行聚类分析，重新定义网络的初始候选框。实验结果表明，改进后的算法能够在自然场景下准确实时的检测到小交通标志。在以CCTSDB数据集为基础建立的交通标志数据集上取得了96mAP，检测速度为26FPS，比YOLOv4算法分别提高了1.7％和1.4。

摘要:研究弹丸弹目交会姿态参数对武器毁伤效能评估具有重要意义，通常对弹丸姿态参数提取都是基于野外实验图像，因此针对野外实验弹丸图像噪声干扰强度大、成像对比度低并且弹丸中轴线提取精度不易控制等问题，设计了基于侧窗思想的高斯与自适应中值滤波的保边去噪算法、基于Canny边缘检测的填补分割算法以及基于目标边缘轮廓的中轴线提取方法，所的结果为外场噪声以及弹丸表面亮度不均的影响明显减弱，实现了弹丸图像的保边去噪、目标分割提取并自动检测出了弹丸中轴线，结果为图像平面上的中轴线直线方程被有效提取。

摘要:在城市交通中，时常出现电动车骑行者引发的安全事故。佩戴安全头盔可以有效的避免或降低安全事故的带来的损害，因此目前多个城市已经颁布了佩戴安全头盔的相关法规。针对现有的安全头盔佩戴检测准确率低的问题，本文提出了一种基于改进YOLOv3的安全头盔佩戴检测算法。文中的改进算法采取了通道和空间注意力模块的加权特征融合，并结合密集连接网络以提高特征提取的效果，并且引入了空间金字塔池化结构以增强特征。文中以收集的电动车头盔佩戴检测数据集测试和比较了改进后的性能，结果表明：本文提出的改进算法平均检测精度达到93.29%，远高于原YOLOv3算法。实验表明，改进后的网络模型能显著提升电动自行车头盔佩戴情况的检测精度。

摘要:随着旋翼无人机的日益发展且其任务中面临环境的复杂性不断提升，单一传感器已经表现出明显不足，因此需要有自主性更强的组合导航方法用以辅助其完成各类急难险重任务。本文从视觉、惯性的基本概念入手，较为全面的分析了此类组合的优势所在。而后对旋翼无人机的基本情况进行介绍，并着重分析以其为载体实现视觉/惯性组合导航的关键技术，包含视觉前端、初始化以及具体的融合方法。特别是对近几年表现出色的算法进行介绍，并分析了其优缺点，最后根据现有文献总结分析了当前针对旋翼无人机实现视觉/惯性组合导航需进一步深入研究的问题。

摘要:为提高图像的加密性能，实现更高性能的图像保密传输与保存，基于传统图像置乱和扩散算法，提出一种比特全置乱超混沌图像加密算法。使用新构建的四维超混沌系统将比特分解后的图像进行比特全置乱，生成中间密文图像，然后进行扩散，得到最终密文图像。使用比特分解与超混沌加密加强了密钥流与加密图像的伪随机性。仿真实验表明，该算法加密的图像具有更好的分布特性，既能较好地抵抗统计特性分析和差分攻击，还具有密钥空间大、初值敏感性好等优点。

摘要:针对传统弹载遥测通信系统所使用的分立元器件占用空间比重较大、移植性差的问题，设计了一款基于ZYNQ和AD9364的软件无线电零中频遥测发射机系统。该系统可以对采编器采集组帧后的数据进行DQPSK调制，利用PS端对AD9364进行寄存器配置，调制后的数据通过PL与AD9364之间的LVDS高速数据接口进行传输，在AD9364芯片内部完成上变频、滤波等处理后，经过功率放大模块，利用所设计的柔性天线将数据发送给地面接收站。最后，搭建了遥测发射机测试系统，对遥测发射机进行了调制通信测试，实现了系统的实地收发数据测试。测试表明，该系统有效降低了弹载遥测系统的体积、功耗和重量，而且依托强大的软件可重构性，不仅简化了硬件设计，还提高了设备通用性，传输距离也大大增加。满足了弹载遥测系统的小型化及通用性需求。

摘要:检测浅层隐匿目标要求探测系统能有效穿透各种介质并能对不同深度处的目标实现成像。毫米波由于其穿透性高、对生物体伤害小、环境适应能力强和在该波段下不同材料的回波对比度较好的特点广泛应用于隐匿目标探测领域。宽带毫米波探测系统通过FMCW毫米波雷达阵列采集隐匿目标的反射信号以重建电场分布信息，获取目标的图像。但是毫米波探测系统的距离分辨力不足，重建的图像会受全息散斑的影响引入伪像而干扰真实目标的图像。针对这一问题，本文提出基于结合局部信息的模糊c均值阈值算法(FLICM)分割真实目标的方法以减少虚假目标的干扰，并将所提出的算法与传统算法进行了比较。实验结果表明，所提出的算法有效地实现了隐匿目标的图像分割，抑制了散斑的影响，提高了对隐匿物品的探测精度。

摘要:为满足数字孪生（Digital Twin）要求下的组合秤仿真实时性，提出了一种以中间转换板为桥梁的通讯与仿真方式。在该方式中，组合秤控制信号由控制板发出，被中间转换板捕捉到，然后在转换板中将信号转换后发送给上位机。上位机Unity3D平台上构建的组合秤模型识别转换板发来的数据，并由此对真实的组合秤进行运动仿真。为准确获取控制信号，在转换板上利用中断对信号进行捕捉，之后将信号变为固定格式的数据通过以太网发送给上位机。为仿真组合秤运动，利用Unity3D中Physics系列组件保证运动准确。最后对比分析了组合秤仿真过程中的传输速度。此外，该仿真方式也可用于高频脉冲驱动的机器人、组合机床等机械的仿真，以实现数字孪生。

摘要:根据便携式拉曼光谱仪的电源需求，设计了一种小体积、数字化的电源管理系统。该电源管理系统以STM32为主控芯片，采用TI公司的电池管理芯片BQ3060和BQ24005实现锂电池的管理，设计了供电电源切换模块和开关控制模块分别用于控制双电源的切换和系统的开关机，利用DC/DC转换模块保证系统恒定的电压输出，最后通过软件编程协同各个子模块使系统能实时查询电源状态且自行调整供电策略。该电源管理系统经制板调试后以小型拉曼光谱系统作为负载进行供电测试，结果表明，该系统供电过程中输出功率平稳，温度变化范围小，能实时管理电源并向用户反馈供电电源状态，满足设计需求，为便携式拉曼光谱仪的电源管理设计提供了良好的解决方案。

摘要:为了确保测量温度的准确性，需要对热电偶电路进行冷端补偿。目前使用AD590对热电偶测温进行冷端补偿时，存在电路不对称与安全性不高等问题。本设计针对S型热电偶的冷端补偿进行优化，将热电偶输入电路与AD590冷端补偿电路进行分离，冷端补偿电路输出电压作为偏置电压与热电偶信号叠加，并对叠加后的信号进行放大、滤波等调理。测试结果表明：优化后的电路共模抑制比提高了约50dB，冷端补偿精度控制在±0.20FS范围内，可以提高热电偶输入电路的对称性与安全性。

摘要:针对某小型水下航行体深度传感信号受环境影响，产生的零位、线性度漂移，以及现场校准困难等问题，提出一种集成软硬件加纯软件的传感信号处理改进方法。该方法以嵌入式处理器和数字电位器为主，利用高阶低阻值的数字电位器进行仪表运算放大器增益和零位调整。结合相应处理算法，不仅可自动实现个体差异较大的深度传感器输出信号自适应调理，使其线性放大输出区间稳定，亦具备可扩展的数字输出，实时内部记录及便捷现场校准等功能。该方法搭载某小型水下航行体联调测试，可将其不同批次深度传感器输出信号调整至1V～5V范围内线性输出，解决不同深度传感器个体差异带来的后置处理输出线性区间不一致问题。同时，采用的硬件调零方式，也避免了常规软件调零方式带来的调整范围受限，甚至超出传感器线性区带来更大误差等问题。经实航测试，该方法在某内陆湖约100m水深下，其实航深度测量精度可提高约2.2m。

摘要:水中总有机碳含量(Total Organic Carbon, TOC)是实验用超纯水的一项重要指标,其测量是否准确，关系到相关实验结果的准确性。针对现有基于紫外氧化法的TOC检测设备中氧化池体积偏大，导致超纯水氧化效率低、时间长，且大多结合NDIR传感器进行二氧化碳含量检测，复杂工艺的引入，导致设备工作过程复杂，降低了测量精度和检测效率等问题，本文设计一款高效高精度的超纯水TOC检测设备，采用紫外氧化法与电导率法相结合的方式，从氧化池结构入手，设计一款超小体积、结构精密的一体式电导氧化池，通过一系列对比实验得到氧化池的最优体积，兼顾反应速率与精度。基于高性能、低功耗的嵌入式微控制器对设备进行了电控系统的硬件设计和配套软件开发，通过一系列实验证明了本设计在提高检测速率的同时，兼具较高的测量精度同与生产成本，使得该设备具有完全无污染、低耗能、高效高精度、低成本等特点。