摘要:以基于浮标平台的动态风速测量为背景，根据运动姿态补偿的原理和实际需要，设计了一套双天线GNSS/SINS组合姿态测量系统，采用卡尔曼滤波实现信息融合，通过在卡尔曼滤波的观测量中引入双天线GNSS输出的航向角信息，解决了惯性系统航向角可观测性较弱的问题，并通过实验验证了系统的有效性。实验结果表明，该运动补偿设计方案能够提高平台姿态测量的精度和稳定性，准确测量平台的姿态信息，并有效降低平台运动对风速测量的影响，风速测量误差低于4%，满足了海洋浮标观测的需求。

摘要:提出了一种基于紧凑型过渡结构的低变频损耗太赫兹宽带三次谐波混频器。混频器中的紧凑型过渡结构，位于射频端波导内部，由电路正面的悬置带线和背面的三角形过渡段两部分组成，用于提高混频器的带宽，优化变频损耗。其中，悬置带线末端位于波导内射频信号电场的最大值处，正上方放置具有一对串联肖特基结的混频二极管，形成单平衡混频电路，使得射频信号仅与本振信号的奇次谐波混频，减少无效谐波分量。背面的三角形过渡段降低了悬置带线与射频波导之间的不连续性，有利于实现宽带匹配及混频电路小型化。混频器电路介质基板总尺寸为5.1 mm×6.9 mm×0.127 mm，实测结果表明，在135-165 GHz范围，混频器的单边带变频损耗为10.8-15.7 dB，典型值为13.0 dB，中频频率范围为0-15 GHz。

摘要:锥形线圈具有平面螺旋线圈与柱形螺旋线圈的综合特性，可用于无线电能传输系统中的磁耦合机构。本文首先基于电路理论建立模型，推导出磁耦合机构参数与系统输出参数的关系；然后利用Maxwell软件，从磁感应强度与互感的角度分析与比较传统平面螺旋线圈与圆柱螺旋线圈，提出匝间距不同的两种锥形线圈，两种线圈分别使用铁氧体板及铁氧体条；最后搭建无线电能传输系统实验样机。实验与仿真结果表明，与柱形螺旋线圈相比，锥形线圈结构作为发射线圈时，接收线圈在偏移距离为0～75mm内可获得最高达85.5%的电能传输效率，最高提升4.9%；偏移距离为0～50mm内输出功率也较高，最高达264W，提升15.3%。

摘要:视频监控系统实时采集视频数据，可以作为有效的第三方目击者，为案件侦破提供有利线索与信息。但由于数据量巨大，检索工作量很高，给案件取证带来了不便。针对这一问题，本文以视听资料中的目标人物检索为目标，对现有的跨摄像头人体重识别方法进行改进，实现目标人物的快速重识别。首先对目标人物图像进行切分，获得分块特征图；其次引入局部融合模块，充分保留局部特征信息及局部关联信息；然后引入全局融合模块，在去除背景噪声的同时，全面表征图像全局特征；最后，综合交叉熵损失与三元组损失函数，加速模型收敛并有效防止过拟合。仿真实验结果表明，与现有人体重识别方法相比，本文方法的准确度更高；应用软件结果表明，本文方法可以实现跨摄像头目标人物快速定位，满足视听资料目标人物的快速检索需求。

摘要:为了保证工业机械设备运行安全，避免轴承损伤引起的设备严重损害，实现对机械设备上滚动轴承的变工况故障诊断，设计了基于卷积神经网络的变工况滚动轴承故障诊断系统。该系统使用格拉姆矩阵方法将一维时序数据转换为二维特征图，卷积神经网络训练最大化的学习数据中的特征信息，将训练好的模型部署于LabVIEW编写的上位机中实现实时故障诊断，将所提方法在美国凯斯西储大学轴承数据中心数据集进行实验，实验验证：在美国凯斯西储大学轴承数据集上，所使用的方法变工况下无故障运行数据识别准确率达到99.85%，变工况下综合识别准确率达到91.67%，实验结果表明该方法取得了较为准确的识别效果且具有不错的泛化能力，为变工况下滚动轴承的故障诊断积累了应用经验。

摘要:针对无先验地图条件下电力管廊无人机自主巡检能力不足的问题，本文提出了一种不依赖先验地图的无人机巡检方法。首先，无人机搭载激光雷达，通过SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）算法进行实时场景构图，并基于RRT（Rapidly-exploring Random Tree）算法对构建的全局栅格地图进行边界搜索；其次，针对传统RRT算法难以判断环境地图完整性、保障巡检全面性的问题，提出了一种基于数字图像处理的边界检测方法。通过Canny算子对实时构建的地图进行边缘检测，并对地图进行完整性评估。最后，为验证本文提出方法的有效性，在江苏无锡处某220kV电力管廊的仿真模型中进行验证，分别采用RRT算法和本文改进算法进行自主巡检测试，结果表明本文提出的算法相比RRT算法可提升21.8%的巡检覆盖率。

摘要:针对动车组内无线通信质量问题，在微带线的基础上运用分枝法，设计出满足高速列车车载要求的双频单极子天线。天线尺寸为23mm×36mm×1.3mm，最大增益为3.8dBi，其工作频段为2.28~2.64GHz和5.47~6.15GHz，在2.4GHz和5.8GHz频段相对带宽分别为14.6%和11.7%，覆盖ISM频段。以CRH380A型动车组内部环境为研究对象，运用CST电磁仿真软件，建立车厢内部车载天线布局仿真模型。同时，将车内传输效果与自由空间进行对比。各BSS内的天线传输系数在ISM频段内位于-20~-50dB之间，RSRP属于最优等级Ⅰ。验证了所设计天线的有效性及其布局的可靠性。研究结果对动车组车载天线设计以及车内天线布局有很好的参考价值。

摘要:针对非晶合金变压器运行时铁心产生碎片引起绝缘故障的现象，通过电磁-结构多场耦合计算理论和静电场计算理论，建立非晶合金变压器三维模型，计算不同工况下非晶合金变压器铁心的形变。计算结果表明负载电流越大，导致铁心的形变越大，铁心形变超过非晶合金材料碎裂极限后将有碎片产生。尤其在单相短路工况下，铁心产生大幅度形变引起大量碎片形成。通过计算主绝缘结构中存在碎片引起的电场畸变，得出了不同尺寸、数量以及碎片与绕组所成不同角度对电场畸变幅度的影响规律，从而得出铁心振动产生的碎片对绝缘存在影响的结论。

摘要:针对H.266/VVC视频编码标准下的上下文自适应二进制算术编码器编码速度慢、资源开销大的问题，面向可重构结构依据算法的内在并行特性优化了编码架构，并基于动态可重构阵列处理器设计实现了CABAC编码器常规编码模式下的并行映射方法，阵列结构能够根据编码输入对优化后的算法进行动态重构，在避免专用硬件编码器较高的资源开销情况下利用软件重构的方法实现熵编码过程，保证编码准确性的同时提高了视频数据流编码效率，为此类运算密集型算法的硬件实现提供了更为灵活高效的参考途径。仿真结果表明，映射实现的编码过程中每个编码周期完成5个二进制序列的编码，平均编码效率达到384.13Mbin/s。基于FPGA的测试结果表明，软件重构方法与专用硬件实现的编码器相比，资源开销降低且编码效率提升5.47%，与同类型可重构视频编码结构相比，编码效率提升7.03%。

摘要:交联悬垂控制系统是一个非线性、时变、强耦合多干扰的复杂控制系统，为提高悬垂控制系统的抗干扰能力和鲁棒性。提出一种基于自抗扰的悬垂控制策略。文中分别针对下牵引交流异步电机的速度环、电流环以及磁链还进行自抗扰控制器的设计,通过所设计的自抗扰控制器有效地提高了系统的悬垂控制精度。考虑到悬垂控制系统是一个非线性时延系统，时延的存在一定程度上降低了系统的控制性能。本文将史密斯预估技术引入到自抗扰控制器的设计中，设计了一种基于史密斯预估器的输出预估自抗扰控制器，有效地降低了时延的影响，提高了系统的鲁棒性和抗干扰性能。文中最后给出了仿真分析，仿真结果验证了所设计的复合控制器的有效性。

摘要:为解决微机电系统（MEMS）中陀螺仪输出噪声大、精度低的问题，基于自适应滤波算法与小波阈值算法的基础上，将小波阈值算法与模糊理论结合，提出了Sage-Husa自适应滤波算法联合小波模糊阈值去噪算法应用在MEMS陀螺去噪中。首先使用改进的Sage-Husa自适应滤波算法进行预处理，通过修正状态的预测值抑制干扰数据对滤波的影响，然后使用小波模糊阈值去噪算法对信号进行后处理，实现抑制随机噪声的效果。实验结果表明：在静态实验中，该算法去噪效果优于Sage-Husa自适应滤波算法和小波阈值算法，其与Sage-Husa自适应滤波算法、小波模糊阈值算法相比，噪声方差分别降低78.7%和14.6%，信噪比分别提高43.7%和16.3%。；在动态实验中，该算法能够自适应地减少异常值的不利影响，保持原始信号的波形，其与Sage-Husa自适应滤波算法、小波模糊阈值算法相比，噪声方差分别降低62.7%和31.6%，信噪比分别提高47.8%和10.0%。

摘要:为提高工业上焊缝缺陷自动检测与处理的效率，基于深度学习提出一种改进的YOLOv5焊缝缺陷检测方法。针对焊缝样本数据不足的问题，提出一种Mosaic+Mixup的数据增强策略，同时为减少网络的计算量和网络参数量，引入轻量型的GhostNet网络代替YOLOv5主干网络中CSP1模块中的残差模块，并且采用CIOU_Loss作为坐标位置损失提高算法的收敛速度与准确率。最后使用测试集进行焊缝缺陷检测，改进的YOLOv5的平均精度均值（mean Average Precision,mAP）达到96.88%，单张图片检测时间不超过50毫秒，优于传统机器学习算法，能够满足实际工程中对焊缝缺陷的实时性检测要求。

摘要:对空气质量影响因素进行分析与预测是确定关键因素和追溯污染源的简单而有效的途径。针对当前空气质量预测方法预测精度不高，且极易陷入局部最优值的问题，本文提出了一种基于交叉递归定量分析（Cross Recurrence Quantification Analysis, CRQA）与深度置信网络-极限学习机（Deep Belief Network-Extreme Learning Machine, DBN-ELM）的空气质量数据预测方法。首先，采用CRQA对多种空气质量影响因素间的关联度进行分析，筛选出影响空气质量的重要因素。然后，将获取的空气质量主要影响因素输入到DBN-ELM模型中进行预测。其中，DBN用于提取空气质量主要因素的关键特征，ELM用于最终空气质量时序数据的非线性逼近。实验结果表明，在北京奥体中心站点空气质量数据集上，该模型的RMSE值为1.7759，R2为0.9833，优于其他对比模型。进一步，采用散点图与分位比较图方法验证了所提出模型的有效性。

摘要:针对在存在复杂障碍物的环境中，利用人工势场法进行移动机器人路径规划时出现的局部最小值和目标不可达问题。本文提出了一种基于凹形障碍物补齐的改进人工势场法进行局部路径规划。首先，通过对凹形障碍物补齐，防止机器人进入局部最小值区域。然后，通过新增距离影响因子，改进了斥力场函数，使目标点成为全局势场中的最小点，防止机器人陷入目标不可达区域。最后仿真结果表明，本文所提出的改进人工势场法可以解决存在复杂障碍物的环境中的局部最小值问题和目标不可达问题，并且相对于其他算法，可以有效减少路径补偿，提高规划效率。

摘要:油田系统中离心泵因长期在恶劣环境下运行,受现场工况、介质腐蚀等因素影响，故障信号多表征出明显的非线性和时变非平稳性，数据量大，运行状态难以实时准确预测，本文提出了一种基于PSO（Particle Swarm Optimization，粒子群算法）优化LS-SVM（Least Squares Support Vector Machines，最小二乘支持向量机）的离心泵状态预测方法。首先利用粒子群算法的全局搜索特性，对最小二乘支持向量机的核参数g和惩罚因子C进行快速自动寻优，其次确定了平均绝对误差、平均相对误差和均方根误差为预测精度评估指标，最后通过实时采集的数据对本文的预测方法进行验证。结果表明：与LS-SVM预测模型相比，PSO优化LS-SVM模型降低了计算的复杂性，具有泛化能力强，预测精度高的优点，平均绝对误差、平均相对误差和均方根误差较LS-SVM模型分别减少了52%、56%和44%。该方法可为预测性维修提供理论依据，在工程实践方面具有良好的应用前景。

摘要:本文针对传统的自适应滤波算法降噪性能差、收敛速度慢以及应对突变能力不足等问题，提出了基于改进的方程误差算法和镜像优化算法。其中，改进的方程误差算法在FURLMS算法基础上进行离线二次路径建模，解决了降噪性能和收敛速度的问题。为了提高系统应对突变的能力，该算法在FURLMS算法基础上进行了镜像优化。结果表明，本文提出的两种算法在系统频率为250 Hz左右范围时，均方误差可稳定在-20dB，提出的改进方程误差算法和镜像修改算法分别有28dBA和30dBA的噪声衰减效果。

摘要:针对大范围、复杂的野外测量环境下，多点布设外业测控点，难度较大，且耗时耗力的问题，文章以后差分方法优化POS数据精度为研究基点，基于后差分原理，进行两层面创新。首先，基于外方位元素对POS数据精度的影响，利用相机延迟测定及控制技术获取真实的POS数据，并融合码伪距和载波相位双差方程，通过建构基于UbloxN-M8T芯片的后差分GNSS模块，来消除POS数据误差；同时，使用联立GPS与IMU观测值方程的光束法区域网平差模型，通过平差循环迭代运算，获取精度最优的POS数据，并据此，在不同的控制点方案下生成DOM正射影像，通过成像精度测评，得出后差分可显著提升POS数据精度，且在极少控制点、无架构航线下的效用更为明显。

摘要:心电图特征参数特征提取技术是人体信号智能化检测领域研究热点之一。论文从差分阈值、模板匹配、小波变换、神经网络等多种特征提取法系统评述常见心电图特征参数自动化检测提取方法，阐述各种方法机理、主要研究应用方向及特点，总结分析指出各方法在不同应用场景下的优缺点。其中神经网络特征提取法准确性高、鲁棒性好，是心电图特征参数提取研究趋势及热点，后续可将神经网络深度学习、自学习与差分阈值、模板匹配、小波变换等特征提取方法相结合，实现更高要求的复杂心电图特征参数检测。

摘要:随着第5代无线通信技术的高速发展，无线通信广播特性带来生活便利的同时也使得通信过程存在被非法用户拦截和窃听的风险。为了保护信息传输过程，低检测概率通信自提出以来逐渐受到学界和产业界的关注。与传统固定干扰辅助低检测概率通信不同，移动干扰辅助能够大幅提升低检测概率通信的场景适应性，论文建立了一种基于车载移动干扰辅助的低检测概率通信模型，并在瑞利衰落信道下使用波束成形技术，分析低检测概率通信性能。首先利用假设检验分析检测方检错概率并以此获得最优检测阈值；然后根据最优检测阈值分情况求解模型的平均隐蔽概率进而推导出中断概率的表达式；最后以隐蔽吞吐量为优化目标设计优化算法。仿真结果表明相比于固定干扰，采用车载移动干扰对低检测概率通信性能有所提升。

摘要:圆阵靶标广泛应用于三维测量和相机标定。在相机的透视投影作用下，靶标上圆形标记点退化成椭圆。然而，椭圆的几何中心并非圆形标记点在像面上的圆心投影。为此，本文利用射影变换下共点、共线等几何不变性质，提出了一种基于射影几何的圆阵靶标中心像点快速提取算法。首先，经过边缘检测、形状滤波及亚像素边缘提取，拟合椭圆得到一般方程；其次，通过射影变换矩阵计算靶标坐标轴方向上的两个消隐点坐标；最后，利用透视不变性原理将消隐点与椭圆一般方程联立解出椭圆的两组公切点坐标，两组切点连线的交点即为圆形标记点在像面上的圆心投影。实验结果表明：与传统搜索公切点方法相比，本文提取中心像点的重建平均距离降低了32.34%，实现了圆形标记点的精确定位，并大幅简化求解过程，具有较强的实用性。[基金项目 国家自然科学基金（62173127，61973104，61803146）、中原科技创新领军人才资助项目（224200510008）、河南省优秀青年科学基金（212300410036）、河南省高校科技创新人才支持计划（21HASTIT029）、河南省高等学校青年骨干教师培养计划（2019GGJS089）、河南省科技攻关项目（212102210169，212102210086）、郑州市协同创新专项（21ZZXTCX06）、河南工业大学自科创新基金支持计划（2020ZKCJ06）、河南工业大学青年骨干教师培育计划（21420080）、粮食信息处理与控制教育部重点实验室开放基金（KFJJ2020107，KFJJ2020111，KFJJ2020114）。]

摘要:针对传统供水管网泄漏检测问题，本文提出了一种基于稀疏轻量卷积神经网络的管道泄漏检测算法。首先通过声音传感器采集管道泄漏的声音信号，经过立体声转换、重采样、长度对齐等预处理操作后，将其转换成梅尔频谱图。然后，构建一种稀疏轻量化的卷积神经网络模型来对梅尔频谱图进行特征抽取和泄漏检测。针对声音特征图的稀疏和时延性质，本文采用Inception网络结构来进行提高模型的特征抽取能力。此外，因为该模型需要被部署到边缘侧，因此设计了一种基于SqueezeNet的轻量化卷积神经网络模型来减少模型的参数，降低模型复杂度。实验结果表明，提出的管道泄漏检测算法在保证复杂度较低的同时具有较高的识别准确率。

摘要:针对药剂师在药丸分拣过程中因疲劳而出错的问题，本文提出了一种基于改进EfficientDet的药丸检测算法。首先，引入Mosaic数据增强技术来提高采样数据的复杂度；然后，对主干网络EfficientNet进行改进优化，嵌入了CBMA模块的特征融合层，通过增强学习特征提高对药丸关键特征的提取能力；最后，对BiFPN特征融合部分增加了下层到上层的跨级数据流，通过充分利用多级数据，提高了不同层次的多尺度特征融合效率。实验表明，改进后的EfficientDet算法在测试中mAP值达到99.84%，相比较原始EfficientDet算法提高了0.65%，同时也比YOLOv3，YOLOv4和YOLOv4-Tiny等性能较好的目标检测网络具有更高的准确率和更好的实际应用性。

摘要:针对电致发光图像边缘模糊、纹理不清晰造成光伏电池缺陷难以定量化评估问题，提出一种基于电致发光偏振图像融合的晶硅光伏电池缺陷检测方法。首先，在分析晶硅光伏电池结构的基础上给出电致发光偏振成像的基本原理。然后，利用拉普拉斯金字塔对获取的红外光强图像与偏振度图像进行分解、引导滤波对高频细节成分进行增强，通过区域能量最大、区域能量加权平均规则对高低频部分进行融合。最后搭建短波红外偏振检测平台开展晶硅光伏电池缺陷检测实验。结果表明，偏振成像可以凸显光伏电池缺陷图像的轮廓边缘和纹理细节，融合图像 中光伏电池缺陷特征更加突出，信息熵、标准差等客观评价指标显著提高，验证了方法的有效性。

摘要:为了减少无人机飞行控制算法调试的困难，需要一种地面试验设备以托举并限制飞行器的运动。为此提出了一种由绳索和丝杠复合驱动的四自由度运动平台，该平台垂直方向的直线运动由电机驱动丝杠提供，三个旋转方向的运动由四个电机拉动绳索驱动。为了实现该平台的位置和姿态控制，建立了该平台的动力学模型。由于平台各方向不同的动力学特性，使用模糊控制器实现的姿态补偿方法提高了系统的跟踪性能。通过仿真实验表明，该系统各方向调节时间小于0.2秒，位置跟踪误差为0，具有响应速度快、抗干扰能力强、定位精度高等优点，可以辅助完成飞行器控制系统的调试工作，具有重要的应用价值。

摘要:为提高3通道偏振图像处理的实时性，以Fourier-Mellin变换为基本配准算法，在型号为TMS320C6670的多核DSP硬件平台上，设计并实现了一种3通道偏振图像配准的并行处理方法。根据图像配准中数据的空间及相关度不同，将FMT算法优化为高内聚、低耦合的多运算任务，设计了一种基于数据流的并行计算结构，克服了原始FMT算法中串行计算低效、数据耦合较高的问题。根据DSP的多核和多协处理单元的处理特性，设计了分组异构、组内异构等并行任务分配方法，保证了较高的系统负载平衡。实验结果表明，在配准精度达到水平偏差小于1个像素，旋转偏差小于0.2度的前提下，平均配准时间达到约16.2ms，能够满足偏振成像探测的实时应用需求。

摘要:为满足大尺寸目标高精度图像测量的需求，提出一种利用鱼眼畸变图像实现宽视野、大几何尺寸目标测量方法。根据非线性畸变的多项式逼近函数建立鱼眼相机成像模型，通过立体标定板来确定相机参数；将相机沿光轴方向移动采集一组图像，建立鱼眼相机的测量模型实现待测目标尺寸的测量。通过对棋盘格和某大型建筑物几何尺寸的测量实验表明，本文提出的直接利用畸变图像进行测量的方法优于传统的将畸变图像校正成线性图像测量的方法，具有更高的测量精度和稳定性。

摘要:针对无人机航拍背景复杂、检测目标小且密集。提出一种基于YOLOv5的轻量化无人机航拍目标检测算法SDS-YOLO。首先，SDS-YOLO算法重构轻量化网络结构，对特征提取网络和特征融合网络进行重构。调节检测层和感受野架构，建立深层语义与浅层语义多尺度检测信息依赖关系，增加浅层网络特征层的权重，提高对微小目标的检测能力；其次，利用聚类算法对预选框进行调整，实现重构网络最优的预选框选择机制，加快模型收敛速度。最后，使用Varifocal loss训练SDS-YOLO使IACS回归，提高模型对密集物体的检测能力。结果表明，模型经过优化后，精度提高了7.64%；模型体积4.25MB，相较于原模型大幅下降；模型计算量和推理速度均有提高。相较于当前主流算法，SDS-YOLO在各方面均取得了不错的改进，满足无人机航拍实时目标检测要求。

摘要:在核磁共振检查前需要进行无磁化确认，针对核磁共振检查所处的环境背景磁场复杂、干扰较多，系统出现误报警高、探测失效等问题，设计了基于磁通门传感器的铁磁探测系统。系统使用二次谐波法测量磁场信号，设计模拟电路进行信号相敏检测。通过积分反馈提高闭环系统的线性度和抗干扰性，探头工作在稳定的状态。采用卡尔曼滤波对背景磁场和磁异信号进行处理，提高信号信噪比，同时设计能量检测器对磁异信号进行检测。试验测试结果表明，系统在核磁共振室外复杂磁场环境可以减少设备工作时的误报警，有效探测出铁磁性物质。