摘要:针对在线教育课程客观评价较差的问题，设计了基于决策树算法的梯度提升算法-场感知因式分解机-逻辑回归（Light Gradient Boosting Machine - Field-aware Factorization Machine - Logistic regression，LightGBM-FFM-LR）算法的评分预测模型。该模型采集在线课程观看历史数据，提取用户的通用特征、时间特征等特征值，并着重考虑特征值的高维特征和低维特征关系来实现多维特征组合，改善数据稀疏性，从而提升评分预测性能。通过对某在线课程网站的脱敏数据实验表明，该模型的评分预测值与评分实际值的决定系数为0.87，平均均方误差为0.42，提升了模型的泛化能力，对在线课程的预测评分结果更加客观真实。

摘要:为了增强数字图像采集识别过程中的高效性、实时性以及稳定性，设计了一款以Altera公司Cyclone IV E系列EP4CE10F17C8型号的FPGA为主控芯片，利用SCCB传输协议进行印刷体数字采集识别的系统。该系统采用OV5640摄像头作为图像的采集前端，将采集到的数字图像数据缓存到外部SDRAM，再从SDRAM中读取数据通过LCD驱动进行颜色空间转换、二值化处理、投影分割以及特征匹配识别操作，最后通过数码管及RGB LCD显示屏对识别结果进行显示。对于印刷体数字，该系统可以实现快速准确的识别，适合低延时以及对识别精度等要求较高的场合。

摘要:为降低不可测负荷分支接入对配电网保护的影响，提出一种基于线路两侧电流相似性的差动保护方案。首先，分析了含不可测负荷分支的有源配电网在不同故障位置下线路两侧电流特征。在此基础上，利用欧式距离对线路两侧电流的相似性进行计算，以此实现制动系数随故障位置自适应地修改。利用PSCAD仿真软件对本方案进行验证，结果表明在不同容量的不可测负荷分支接入下，本文方案中的制动系数在区内故障时减小为0，区外故障时增大为0.87，确保电流差动保护能够正确动作，避免了不可测负荷分支对配电网保护的影响。

摘要:为了解决地下环境中无线磁感应通信系统存在路径损耗大，无法实现较远距离通信的问题，本文构建了基于波导技术与协同技术的磁感应信道模型。通过波导技术，向收发线圈之间引入无源中继线圈，经过谐振线圈的磁耦合完成信号传递；通过协同技术，传输的磁感应波由多条不同路径到达接收端，从而完成信息的传输。对路径损耗、误码率等特性仿真分析，结果表明：路径损耗小于100dB时，普通磁感应系统最大传输距离约为20m，而磁感应协同系统与波导系统最大距离分别延长至45m与150m以上；在传输距离较近时，磁感应波导系统的路径损耗大于协同系统，可通过减小中继线圈的间距和电阻进一步降低其路径损耗；磁感应协同系统的路径损耗受线圈的位置、间距和数量影响较小，从而降低了部署的难度。因此，构建的两种通信模型都能有效降低信道路径损耗，增大通信距离，波导技术效果更明显。

摘要:针对三相四线制配电网静止同步补偿器（distributation static synchronous compensator，DSTATCOM）对不平衡负载的无功电流以及不平衡电流补偿速度与补偿精度不足的现象。首先建立四线制DSTATCOM数学模型，然后完成新型线性自抗扰控制（linear active disturbance rejection controller，LADRC）的设计，并将新型控制器应用于电流内环以快速跟踪指令电流信号，通过经典控制理论以及数学理论分析其抗扰性、跟踪性、稳定性，最后通过Matlab/Simulink仿真平台搭建传统LADRC与新型LADRC下三相四线制DSTSTACOM系统模型进行仿真实验，结果显示新型控制器作用下系统功率因数更接近1、中线电流更接近0且响应曲线更快，表明新型LADRC下的四线制DSTATCOM具有更加良好的补偿速度及精度。

摘要:标准金属量器是计量行业中一种常用的计量器具，在计量行业中得到了广泛的应用。本文针对标准金属量器人工检定流程中存在的效率低下、实验精度不高等问题。提出了一种液位控制方法，该方法首先对标准金属量器罐体进行建模分析，并计算大小流量阀的切换点，然后采用液位传感器实时读取罐颈玻璃管处的液位高度，通过可编程控制器（Programmable Logic Controller）对小流量阀的占空比进行控制，从而实现高精度液位控制的目的。最后基于仿真平台对标准金属量器玻璃管处的液位控制进行仿真，液位控制误差为±0.05mm。该结果表明本文所提方法能够提高标准金属量器液位控制精度，有较好的推广价值。

摘要:针对高压共轨型航空活塞发动机的电控单元硬件电路，采用模块化设计方法有助于电控硬件系统适应功能化集成芯片的发展趋势。以英飞凌32位微控制器芯片为核心，从整体到细节对3.3 V和5 V电源供电稳压、MCU晶振供电、0 ～5 V传感器信号调理、执行器高低边功率驱动、PCB电路板布局等进行了模块化电路设计。经过PCB印刷电路制板和电子元器件的手工焊接，在发动机台架上进行了电路硬件系统的实验验证。实验结果中重点分析了曲轴凸轮轴传感器信号调理模块的0 ～3.3 V电压限幅和变频方波变换、高压泵油量计量电磁阀高边MOS管满足最大5 A的功率驱动和喷油器24～48 V混合半桥MOS管驱动Peak-Hold型瞬态电流。其整体实验效果好，符合应用要求。

摘要:针对快速扩展随机树算法（RRT）扩展无方向性且路径冗长曲折的问题，本文提出了一种改进的RRT算法并应用于机械臂的路径规划。该算法首先利用概率目标偏向与双采样点择优原则优化采样点，以增强算法的启发性；然后引入目标引力思想来改变新节点的扩展方向，并在此基础上提出了一种可变步长思想来增强避障的效果。在Matlab中将改进算法与RRT算法和概率偏向RRT算法进行仿真，结果表明在三维环境中改进算法的执行时间比RRT和P-RRT分别减少54.7%和33.6%，路径长度也有较大的改善。

摘要:针对电能质量综合评估中使用传统单一评价方法造成的主观意识过强、对客观原始数据评判不全面以及权重分配不均的问题，提出一种基于博弈论-改进TOPSIS(逼近理想及排序法)的电能质量综合评价方法。首先在考虑实际工程情况后甄选出8个指标，并建立了评价指标体系，使用BWM(最优最劣法)求得主观权重，利用CRITIC(指标相关法)求得客观权重，引入博弈论思想将主客观权重有机结合，避免了单一赋权法的缺陷。其次，根据相对距离改进TOPSIS的贴合度缺陷，提升了该算法的适用性，然后运用改进TOPSIS对评价对象进行优劣排序以及级别判定。最后以某供电地区4个监测点所采集的数据为实例开展电能质量综合评价以及与其他评价方法作对比分析。对比分析结果表明，改进TOPSIS法的在监测点2、3的相对距离分别为0.232和0.256，克服了传统方法贴合度相近难以区分的缺陷，表明所提方法可以对监测点电能质量进行合理的评价及分档排序，验证了方法的有效性。

摘要:波束形成技术是一种常用的声源定位方法，但在多数研究中声源强度往往没有考虑到。为准确定位和量化复杂环境下的单一点声源，本文在常规波束形成图的基础上，提出一种基于残差网络的声源定位及其强度估计方法，旨在精确预测点声源的位置和强度。研究采用Acoular软件模拟时间信号，对神经网络进行训练得到预测模型，并通过计算机仿真对深度神经网络能否从麦克风阵列数据中得到单一点源的精确描述进行了验证。结果表明，该方法不仅能够快速准确地给出单一点声源的位置和强度，其中距离误差edist / ∆x ≈ 0.15，水平误差均值，且对于较大的频率有更好的预测效果。

摘要:由于红外测温仪在新冠肺炎疫情中需要近距离对被测者进行体温的测量，并且测量精度比较低，导致体温测量安全性不高及造成误判的风险。为了提高红外测温设备检测人体温度的精度，本文研究了提高红外温度精度的距离温度补偿方法，设计了一款测距远、测量准、应用广的红外测温枪系统。该系统以STM32F103为主控制器，采用AMG8833红外热像仪传感器模块、OLED显示器模块、激光测距模块、蜂鸣器等进行外围设计。将红外热像仪传感器模块采集到的一组单独的红外点阵温度读数进行光感及距离温度的补偿，并采用快速降序排序法对采集的不同距离的温度点进行处理，通过多次的线性函数进行拟合，对不同距离的温度点进行补偿，以实现精度的提高，并得到不同距离排序钝化后的温度补偿。经过多次实验调试验证，在没进行距离温度补偿时误差很大，进行距离温度补偿后的温度值与基准温度值相比误差很小，能够满足人体体温测量的精度要求，实现了远距离测温精度的提高。

摘要:功率环和信号环的电流检测是太阳帆板驱动机构的重要测试项目。现有检测方法对SADA电流回路进行接触式检测，若检测设备故障或者人员操作不当会对SADA造成损伤。为了避免损伤，基于霍尔效应设计了一种非接触式多通道电流测试仪，可以在不接触被测目标的情况下，对SADA功率环和信号环中电流进行有效测量，检测精度优于0.2％。与原有检测方法的对比试验表明，两种方法对SADA信号环和功率环的相对误差均在0.1%之内。可见，该仪器测量精度足以有效满足SADA信号环和功率环的测试需求，其优点在于降低检测过程中产品损坏的风险。

摘要:减速器是工业机器人的运动核心部件之一，在其实时负载计算中存在大量三角函数计算，计算量较大，使用传统方法计算复杂且延迟较高。本文提出一种机器人减速器负载的CORDIC计算算法，能有效降低负载计算延迟，重点研究该算法在FPGA中实现方法及结构改进等，最后在Quartus Ⅱ及ModelSim软件中进行联合仿真，结果表明：基于CORDIC算法的机器人减速器负载计算绝对误差小于，计算延迟15ns，与传统负载计算方法相比，具有准确性高、实时性好、占用FPGA内部资源少的特点。

摘要:针对滚动轴承早期故障特征微弱，且振动信号是一组随时间变化的序列，具有一定的时序相关性，导致滚动轴承早期故障检测难度增加的问题，本文提出了一种基于深度分解的动态独立成分分析（deep dynamic independent component analysis，Deep DICA）故障检测方法。主要思想是首先增加观测数据矩阵，以便将动态过程考虑在内。然后，为了更好地挖掘出微弱的早期故障信息，提出了深度分解原理对早期故障进行特征提取。最后，建立故障检测模型进行在线故障检测，并通过轴承实验对所提出的方法进行了验证。实验结果表明，提出的基于Deep DICA的故障检测方法有很好的准确率和适用性。

摘要:为满足卫星通信某滤波器小型化需求，基于薄膜工艺设计了一款陶瓷基板的C频段交指滤波器。该滤波器由5阶平行耦合的谐振单元构成，输入输出形式采用抽头结构，相比于平行耦合输入输出更有利于实现滤波器的小型化。为了满足高抑制度的指标，该滤波器采用交叉耦合与并联1/4波长开路线的方式引入传输零点，有效的提高了滤波器的带外抑制度。同时采用了阻抗补偿的方式对滤波器驻波进行调节。测试结果显示，滤波器中心频率为3.7GHz，相对带宽为27%，通带插损为-1dB，在2.7GHz与4.8GHz处阻带抑制30dB，在2.5GHz与5GHz处阻带抑制40dB。滤波器尺寸为9.25m6.72mm。

摘要:在用射线跟踪技术预测山地场景下无线电波传播特性的过程中，为了提高射线跟踪算法的计算效率，提出了一种改进的基于区域划分并考虑射线方向性的加速方法。该方法连接发射点与地形三角网模型的四个顶点将地形面划分为四个区域，然后求出发射点发出的各组射线与地形面四条边的交点并根据地形模型中的三角形索引求出发射点与各交点连线所经过的网格，最后根据竖直方向上的射线方向性进一步筛除掉射线不可能相交的三角网格以减少求交次数。文章选取同一山地地形，在发射点和接收点位置相同情况下，分别采用本文提出的加速方法与传统的八叉树加速技术进行仿真并对比分析仿真结果。数值结果表明，当发射射线条数设置为120×181时，本文加速方法比传统的八叉树算法计算效率可提高50.302%，误差为9.547%。因此，相比于八叉树算法，本文所提方法的算法实现更简单，在提高仿真速度的同时可以保持较小的误差，具有一定的参考价值。

摘要:为了实现小型水下工作平台对水声换能器长时间采集存储，设计了一种以STM32H743系列为核心控制器的小型化、低功耗、大容量采集存储系统。程序设计主要采用STM32CubeMX完成整体框架搭建和外设控制器配置，并在HAL库基础上完成应用控制逻辑设计。特别在存储类型外设控制上添加了必要的异常处理和信息反馈，不仅提高系统可靠性，还为应用平台提供了多种应急处理方案。经测试，系统工作性能稳定，整体功耗可控制在1.5W以内。经数据上传和分析，以太网上传速度可达到3MB/s，上传功能稳定，数据存储正常。目前该系统已小批量生产，并应用于小型水下工作平台。

摘要:针对超短波电台检测过程中存在的不能异地检测、破坏电台当前连接状态、不能同时对多地电台检测等问题，研制一种无线快速检测系统，通过北斗卫星导航系统和电台检测适配装置、检测平台的设计，在电台和检测平台之间建立射频信号和北斗短报文双重无线信道，利用北斗卫星系统测定二者之间的距离，推算射频信号的衰减，采用一定的算法进行补偿，并通过北斗短报文进行检测过程中相关信息的传输和修正，在检测平台中利用FPGA技术进行信号的存储和重构，实现了电台主要发射和接收指标的检测。利用该检测系统对相距60km的电台进行检测，与现场计量测试相比，频率误差在10-6以内，发射功率、灵敏度、调制度误差均在5%以内，在20分钟以内完成了两部不同地点电台的检测，满足电台指标快速检测的需求，提高异地电台检测的效率。

摘要:针对工件尺寸测量问题，大部分都是使用人工的方式去测量工件的尺寸，不仅劳动强度大，而且还容易出现错误。为了避免此类情况的发生，设计了机器视觉技术对工件进行尺寸测量。在此，文章利用HALCON图像处理软件对工件进行高度测量，采用双目相机对工件进行图像采集，分析了双目立体视觉的工作原理并对相机进行了标定，提出了一种提取鞍点法来对工件进行定位，并且利用求平面向量来确定工件高度尺寸的方法，结果成功测出了工件的高度尺寸为50.3mm。实验结果表明：经过一系列的双目立体视觉处理手段，最终可以求出工件的高度尺寸，不仅提高了效率，而且在自动化生产方面具有较大实用价值。

摘要:连通管液位测量是实现桥梁挠度检测的一种重要方式。针对传统连通管液位测量方法存在的实时性和测量精度不足的问题，基于机器视觉研究了一由液位观测管、光源、平行光板、工业相机、微型处理器和路由器等构成的连通管液位测量系统。通过图像预处理获取液位图像边缘轮廓，并采用亚像素边缘检测算法进一步精确定位液位图像边缘轮廓的底部坐标。提出了一种基于相对运动原理的液位高度标定测量方法，利用最小二乘法拟合得到液位图像边缘轮廓底部坐标与液位高度的函数关系。最后在实验室通过静态测量试验与拟桥振动试验验证了该液位测量方法的可行性、准确性和动态响应性，其最大绝对测量误差不超过0.5mm，能够满足连通管桥梁挠度测量的工程应用需要。

摘要:为了解决传统分类模型泛化能力差的问题，本文提出了一种新的元学习方法。本文方法首先引入动态特征提取模块使得分类模型能够挖掘外部的任务信息；其次，本文采用协同训练的方法解决由于任务驱动模块的引入而导致的计算量增大问题；最后，本文用图神经网络作为分类模块充分利用样本之间的相关信息，达到进一步提高分类准确率的目的。与传统的元学习分类模型相比，本文方法在MiniImageNet数据集上的准确率提高了6.81%，在CIFAR-FS数据集上的准确率提高了6.20%，实验结果表明，本文方法可以有效解决传统元学习方法泛化能力差的问题。

摘要:为了解决三维块匹配算法在处理图像边缘上产生的高频伪像和抑制阶梯效应，本文提出了一种基于广义全变分的自适应BM3D算法。首先，经过预分类得到两个具有不同结构信息的块子集。在具有复杂变化的子集中，考虑到自适应算法可以显著减小BM3D算法用于匹配的遍历范围，对该区域采用自适应参考块匹配；在具有均匀变化的子集中，应用原始大小固定的参考块。针对图像处理产生的阶梯效应，本文提出一种新型的广义全变分(CTGV)，二阶总广义变分能自动平衡图像的一阶和二阶偏导的特性，本文引入变异系数，可调节广义全变分的扩散效果。通过实验数据对比，本文算法相比较于BM3D算法及其他算法，图像的PSNR值提升1～2dB，SSIM值也有显著提升，同时对比视觉效果，本文算法有效的去除了高频伪像和抑制阶梯效应。

摘要:针对数字图像中常见的混合噪声以及边缘轮廓模糊的问题，提出一种修正的阿尔法均值滤波与边缘增强算法相结合的图像预处理算法。修正的阿尔法均值滤波算法首先对像素矩阵中的像素值统计排序，其次去除定量的最大值和最小值，再次求取像素矩阵中剩余像素点的均值，最后用求取的均值代替原始中心点的像素值从而实现图像去噪。边缘增强算法首先使用Sobel算子定位图像边缘信息，提取图像的边缘后，将边缘叠加于去噪图像，最终实现图像的边缘复合增强。经验证，随着噪声密度的不断增加，该算法相比于传统算法始终保持着较小的均方误差值，且均方误差的增长率约为31%。结果表明，本文算法有效滤除了数字图像的混合噪声，增强了边缘信息，同时满足图像降噪系统的实时性要求。

摘要:针对大尺寸面板级扇出型芯片封装过程中因塑封工序中芯片位置漂移会影响后续工序的问题，研究600mmx600mm大板扇出封装芯片精密定位检测方法。通过大理石气浮龙门架平台搭载的CCD相机实现大幅面小目标的自动定位。对CCD图像边缘定位精度、相机安装水平偏角误差、大理石气浮平台的定位精度、直线度和垂直度误差进行测量分析，建立误差模型，通过误差校正减少运动平台产生的累积误差，提高运动平台的定位精度。实验表明，结合Canny算子和Zernike矩的亚像素边缘检测算法抗干扰能力强，边缘定位精度达到0.3 pixel。误差补偿后运动平台的定位精度由55.3um降到2um，X、Y轴垂直度由14.40arcsec降到0.96arcsec。大理石气浮龙门架平台与CCD相机融合的大板扇出封装芯片定位检测方法的定位精度为7um，能满足大部分芯片封装过程中芯片定位的精度要求。

摘要:现有电解电容极性检测通常分为内圆检测和极性检测两步流程。现有基于GHT的检测方法在内圆亮度非常接近外部时，无法准确定位内圆；基于滑动窗口平滑度的极性检测方法没有考虑极性区域亮度低、噪声大以及非极性区域存在高亮污染这三种情况，应用范围有限。针对现有方法不足，本文首先提出了基于超像素聚类分割的内圆检测方法，同时考虑了图像超像素间的亮度和位置关系，实现了对电解电容内圆的精确定位，算法稳定性能好，精度高。在内圆检测基础上，本文提出基于滑动窗口灰度均值和标准差峰谷值的电容极性检测方法，可实现复杂情况下的极性定位。相对现有算法，本文算法不依赖人工标记极性方向，可实现全自动化检测。目前该算法的测试准确率为98.6%，单张图像的平均检测时间为192ms±23ms，且已投入工厂使用，效果良好。

摘要:由于传感器成像通常存在较大差异，异源高分辨率遥感影像配准面临着更加突出的局部变形问题。特别是城市中高层地物的相对视差偏移更加显著，从而在空间变换中产生严重的非线性误差。为此，本文提出了一种面向高层地物的异源高分遥感影像配准方法。首先，通过开展阴影检测并结合影像分割，实现对高层地物的筛选。在此基础之上，提出了一种基于相位一致性的阈值自适应特征点提取策略，以提升高层地物中特征点数量与特征点整体分布均匀性。其次，通过引入阴影面积加权特征向量距离，以排除阴影对同名点对匹配干扰。最后，针对同名点对设计了一种变换误差自适应惩罚因子，以降低高层地物上空间变化差异对映射方程的影响权重。通过对多组异源高分遥感影像的配准实验表明，所提出方法的总体配准精度和均方根误差分别可达88.9%和1.481。

摘要:针对复杂工业生产环境中机器人在杂乱的零件箱中进行分拣的问题，需要完成工件的空间定位、不同类型的工件识别以及机器人的抓取操作，现有的视觉技术不能满足随机分拣任务。故提出结合双目立体视觉、深度学习和UR5机器人组成一个智能的机器人分拣系统。提出立体视觉与投影结构光结合的三维视觉系统，重构立体匹配能量函数，完成工件的空间定位；利用基于深度学习的实例分割方法完成工件的精准识别；结合机器人手眼标定技术与工件空间定位和识别结果，实现基于双目结构光与深度学习的工件随机分拣系统。分析随机分拣过程中螺丝工件随机分拣成功率，得到不同数量的螺丝工件单次全部分拣成功的平均成功率为92.8%，按工件总数量的随机分拣成功率为98.8%，验证了系统的可行性。