摘要:针对超宽带室内机器人定位系统中TDOA的时钟难以同步以及测量存在各种干扰问题，提出一种室内机器人TDOA异步无参测距的定位新方法。该方法将实际测量计算而来的时间作为校正因子，为主基站构建异步时钟下无参考节点的测距算法模型，由主、从基站的测量信息可直接计算出机器人到达距离差；提出关联权值滤波算法获得到达距离差状态矩阵，有效降低信号干扰。并从测量性能、测距及定位等方面进行误差分析。实验结果表明，测距精度98%维持在10cm以内，且不会随着长时间运行发生测量偏移，具有较好的定位精度，可满足室内机器人的定位需求。

摘要:为实现利用平面电容传感器直接测得的电容值对碳纤维增强复合材料（CFRP）缺陷的表征，本文基于电容边缘效应，在有限元仿真软件COMSOL中构建平面电容传感器，分析电极参数对其性能的影响并进行优化，灵敏度提高2%~52%，穿透深度可达到4.13mm。当传感器的面积一定时，研究感应电极的最优长宽比，并拟合得出传感器电极长度与面积之间的线性关系。在单电极直流激励的情况下，改变缺陷大小，检测感应电极的电容值变化。结果表明随着缺陷大小的增加，感应电极的电容值会随之减小，利用拟合曲线可以实现对CFRP缺陷的量化评估，其相关系数达到0.996以上。

摘要:本文基于一台摄像机、一台投影仪构成光学测量系统，提出一种非特定位姿下的主动编码光源非接触立体测量方法。利用一张混合标定板分别标定测量系统中的摄像机与投影仪，建立二维图像坐标与三维空间坐标之间的映射关系，再主动投影横、纵两组格雷码及其多分频测量条纹形成投影特征点，进而通过反演映射出目标特征的三维空间坐标。本方法避免了单目立体视觉测量中对于测量系统位姿的制约，去除了外部传感测量设备的使用；同时，主动光投影技术也解决了双目立体视觉测量中特征点匹配困难的问题。实验表明，在测量距离1.2-1.6m范围，测量精度可以达到1.5mm，能够实现单目摄像机主动编码光的立体测量。

摘要:INS/BDS组合导航数据来源于不同的分系统，而不同系统之间在硬件和软件方面的因素都会导致系统间数据不同步，影响最终组合导航精度。可见在组合导航的应用中数据对准非常重要。针对这一问题，本文采用 FPGA+DSP小型导航解算平台实现INS/BDS组合导航数据对准的方法。将BDS 接收机的1PPS所激发的可调脉冲作为中断，通过FPGA主控芯片的控制实现对惯性传感器以及卫星导航模块的数据采集编帧和计时，然后由DSP实现对时延误差的计算以及外推拟合补偿，从而达到INS/BDS实时数据同步对准的目的。多次试验对比表明，该方法能够将位置精度提高50%左右，能够达到并且完成数据对准的要求，有一定的工程应用价值。

摘要:为克服合成孔径雷达中现有微带天线带宽窄、效率低、成本高的缺陷，提出了一种在低成本FR4基板上实现的X波段宽带高效堆叠微带贴片天线。天线通过多层FR4基板堆叠方式构成，通过空气腔的引入，天线的有效介电常数和介质损耗得到降低，天线的效率和带宽得到提升。利用寄生贴片在带内增加了谐振点，使得天线的带宽得到进一步增大。同时为补偿馈电探针的寄生电感，利用微带匹配器对天线的输入阻抗进行匹配。实测表明，天线输入驻波低于2.0的频率范围为7.7~11.7GHz，相对带宽大于40%。天线的增益为7.6dBi，效率为83%。与传统微带贴片天线相比，具有宽带、高效、低成本的特点，具有一定应用前景。

摘要:为了提升高炉生产的智能化水平，提出了基于集成学习算法的高炉下部压差预报模型，解决了基于在线数据精准预报下部压差的难题。通过对高炉内部机理进行系统分析，全面选取了高炉原料参数、操作参数、状态参数和指标参数作为模型的输入。并采用实际现场数据得到了变量间的相关系数，确定了高炉下部压差相关的重要特征变量。采用极限树集成算法建立了压差预报模型，并结合模型的预报精度，采用向前选择法优化了模型的输入。通过对模型算法超参数的选择，获得了最优超参数集合，该参数集合建立的下部压差预报模型精度R2达到了0.8264，且MSE接近零值。测试结果证明，该模型具有良好的预报精度和泛化能力，对现场操作者提前预判高炉运行状况和调整炉况具有重要的指导意义。

摘要:由于色散效应和孔径渡越效应的存在，传统相控阵天线本质上是一种窄带系统。为了解决这一问题，实时延迟在相控阵天线设计中得到了广泛的应用。本文提出了一种分级延迟的方案来改善天线阵列的瞬时宽带性能。本文首先简要介绍了分级延迟方案扩展带宽的原理，然后通过仿真设计对子阵级延迟和分级延迟方案下天线宽带性能进行了讨论和对比分析，最后通过试验测试天线的典型宽带性能，对偏离中心频率1.5GHz，方位/俯仰扫描60°的波位，采用分级延迟方案后和子阵级延迟相比，实测指向误差由1.24°/1.63°降低至0.47°/0.24°，证明该分级延迟方案极大地提升了天线的瞬时带宽，并具有良好的工程实现性。

摘要:现在传统的室内定位技术大多需要在被定位物体上安装标签或者终端设备，在一些特定场合存在很大的局限性。为此提出了一种基于计算机视觉的室内定位系统。该系统通过目标检测算法检测出特定物体并获取其图像坐标，经过目标点判定算法判断该物体是否在待定位区域内，最后通过投影变换算法获取到该物体对应的地图坐标。在被定位物体无感知的情况下，完成对其定位且定位误差在1米以内。为了方便用户直观的观察，采用网页的形式，将实际地图与物体位置显示在终端设备上。

摘要:基于某地铁明挖车站实测数据的基础上，讨论影响地铁车站基坑周边地表沉降的主要因素，开展分析与预测。首先利用相关性分析获取各类监测数据的相关程度并获取关联参数；其次采用多元素拟合回归分析建立非线性回归模型，分析地表沉降规律并进行沉降预测；最后使用某地铁车站明挖深基坑实测数据用于实验及结果检验。经检验后发现预测值与实测值的最大误差为0.273mm且预测沉降趋势与实测沉降趋势完全一致，说明方法具有一定可行性。以期在实际工程实践中减少地表沉降观测频率，降低工作量，更加科学的认知地表沉降的原因及充实防范策略。

摘要:针对某型号民用飞机进行飞行控制自动驾驶仪中俯仰控制通道的模拟建模与控制优化仿真。对飞机自动驾驶仪俯仰控制通道进行模型建模，并对该通道模型系统进行设计改进。俯仰通道控制律的建模在Matlab开发环境中完成，而系统的控制优化仿真是在Simulink开发界面中完成，涉及在Matlab中对C语言函数的调用、对自动控制系统的搭建和在Simulink中对各个模块的调用。利用PID控制器和无纹波最少拍数字控制器对系统进行改进，前者对系统的稳定性、准确性以及物理可实现性进行改善，后者对系统的时间参数进行优化和改进，使其快速性提高。仿真结果表明：系统调节时间被控制在1.1s，超调量不多于5%，稳态误差少于1%，系统的物理可实现性、稳定性、准确性以及快速性都能满足基本要求，采用的方法直接、高效，且模型参数的计算精度也基本能满足要求。选择Matlab/Simulink作为开发工具，有利于控制系统模型的搭建以及后续建模结构的开发，极大程度上降低控制器和系统控制优化仿真模型的开发难度，对基于更加自动化的驾驶仪和系统更深层次自检功能的深入开发应用提供了有力的技术支持和参考。

摘要:在变电站等室内可见光通信（VLC）系统中，发光二极管（LED）光源通过多径色散从发射端经过光通道传输到接收端。文章基于以白光为主的发光二极管特性，通过MATLAB仿真建模，将室内不同反射面的反射率纳入模型，提出了信道脉冲响应算法。仿真信号传输过程引入了直流偏压矢量编码（DCO-VC）技术，采用M位脉冲幅度调制（M-PAM）作为调制方案，通过调节脉冲幅度调制参数来调整系统数据传输效率和准确率。同时，仿真模型中引入了小区间干扰以验证信号传输在干扰存在情况下的表现。研究表明，调制参数越高，系统数据传输效率越高，对信号功率强度的要求也更高；调制参数较低时，系统传输效率相对较低，但同等信号功率条件下传输准确率更高，小区间干扰存在时仍能有效输出。因此实际应用中当信噪比低于35dB时，应采用2PAM或4PAM调制方式保证传输准确率；信噪比高于40dB时可按实际需求采用8PAM及以上调制方式提升传输速率。

摘要:针对有源电力滤波器(active power filter，APF)的直流侧电压控制问题，基于传统比例积分(proportional integral,PI)控制方法控制精度低，存在超调和快速性这一矛盾，自抗扰控制(active disturbance rejection control，ADRC)因引入干扰补偿，大大提高其抗干扰能力。但目前单一的优化算法整定ADRC参数不能提高控制精度及响应速度，现提出通过改进天牛须算法(beetle antennae search，BAS)来优化自抗扰控制器参数的方法，将变异环节引入天牛须算法，使其跳出局部搜索，更快搜索得到全局最优解,并提高精度的同时兼顾响应速度，搭建MATLAB/Simulink仿真以及充电桩谐波治理的APF实验平台进行验证，通过实验验证，该算法优化后能够减少超调，实现电流的精确跟踪，其谐波率从3.32%降低到1.34%,证实算法的有效性。

摘要:提出一种根据适应度值使粒子侧重于不同寻优任务的改进粒子群优化(FPSO)算法，并将其应用于UAV三维路径规划问题。传统粒子群优化(PSO)算法对所有粒子设置统一的控制参数，寻优过程不够灵活，易陷入局部极值且收敛速度慢。改进的FPSO算法提出三种优化策略，即将PSO算法与遗传算法(GA) 结合、设置动态惯性权重、引入步长因子，以充分发挥不同适应度值粒子的搜索优势，使其动态侧重于局部搜索或全局搜索。仿真结果表明，FPSO算法搜索结果更优，迭代次数更少，平均消耗时间比PSO算法缩短22.0%、比GA算法缩短39.6%，具有显著的性能优势。

摘要:在实际爆炸试验中，由于观测点数据稀疏，重建区域大等因素造成了数据量不足，利用传统迭代重建算法来重建冲击波超压场有其局限性。为提升单投影角度不完全投影数据条件下的成像效果，提出了一种基于TV最小化联合字典学习的冲击波超压场重建方法。结合压缩感知在稀疏约束方面的优势，利用TV正则化方法优化冲击波超压场的边缘信息，通过字典学习方法提高超压场内部细节信息的刻画程度，能够用较少的数据来重建冲击波超压场。经试验验证，与SART重建算法相比，TV-DL方法的重建精度有明显提升，其RMSE值降低了近40m/s，且在每个网格内的相对误差减少了2.5%左右，实现了一种更高效的重建方法，在武器弹药毁伤评估、工程防护等领域，具有一定的理论意义和工程应用价值。

摘要:电力信息系统的虚假数据注入攻击（FDIA）通过恶意篡改对应物理系统的状态数据，影响电网的正常运行。本文提出一种基于动态核主元分析（DKPCA）的虚假数据注入攻击检测方法，目的是解决电力信息系统中FDIA事件的时间相关性（动态性）问题，以及非线性变量难以分离问题。该方法通过构建动态增广矩阵解决了变量间的动态自相关性，利用核矩阵将非线性变量映射到高维空间转化为线性变量，引入主元分析建立DKPCA模型求得统计量的控制限，实时检测数据判断是否有故障发生。通过在IEEE-30节点系统上进行实验仿真，与KPCA、PCA、NPE、TNPE等检测方法比较，结果显示DKPCA模型检测率高达100%，同时保持较低的误报率0.2%。证明了所提方法可以实时检测电力信息系统中的攻击数据，有效避免故障漏报，确保电力信息系统数据安全。

摘要:为了充分挖掘电站锅炉NOx排放数据中时序性特征联系，提高NOx排放预测精度，提出一种基于卷积神经网络（CNN）和长短期记忆网络（LSTM）的NOx排放预测方法。以某300MW电站锅炉历史数据为样本，采用k-means聚类方法对NOx排放训练样本集进行分组，再基于CNN网络的卷积层和池化层提取NOx排放变量的高维映射关系，构造高维时序特征向量，将抽象化的特征集输入到LSTM网络，通过训练LSTM网络参数建立基于CNN-LSTM的NOx排放预测模型。通过某电站锅炉实际数据验证，所提预测模型对训练和测试样本的平均相对百分比误差分别为1.76%和3.85%，远低于其他模型。结果表明所提模型在预测精度和泛化能力方面具有显著优势。

摘要:为解决线性二次型控制器(LQR)权值参数难以通过经验选取最优组合的问题，采用一种贪婪Lévy PSO算法对LQR权值矩阵Q进行寻优。传统粒子群算法易局部收敛，在此基础上加入Lévy飞行原理和贪婪选择方法从而扩大参数寻优范围且提高收敛速度，得出最优权值矩阵Q。对在LQR控制下的双层精密隔振系统模型在扫频激励和随机激励两种情况时隔振对象的加速度响应和位移响应进行分析。最终结果为收敛速度提升75%，针对两种激励情况的加速和位移削弱程度均在90%以上。仿真结果表明贪婪Lévy PSO算法可有效增加种群分布的均匀性提高收敛速度寻得最优解，且在更短的时间内寻得更好的结果，两种激励情况时均能有效实现隔振。

摘要:针对传统的UNet对于大小不一、形状多变的皮肤恶性黑色素瘤图像分割效果不佳的问题，主要通过两点改进实现改进方法对多尺度特征的充分利用，首先在编码器中，采用全局密集网络、局部密集网络以及锯齿状空洞卷积设计，之后在解码器中，采用局部残差设计以及分类正则化。与UNet相比，该改进方法分别在Dice系数、准确率（ACC）、敏感度（SE）、交并比（IOU）指标上提高了0.82%、0.03%、1.99%、1.03%。实验结果证明，改进方法能够提高皮肤恶性黑色素瘤图像分割效果，是一种有效的基础网络结构。

摘要:针对圆柱形蜂窝陶瓷侧面裂隙检测困难问题，提出一种基于机器视觉的检测方法。通过对侧面裂隙检测需求分析，选用COMS相机和LED白色平行光源。对采集的图像进行滤波处理，选择中值滤波去除椒盐噪声。根据图像的特点选择ROI区域，使用全局阈值分割算子threshold进行图像分割，采用膨胀方法连接断裂区域。在提取表面缺陷时，先用connection算子对图像区域分割，再选择面积、长度和宽度三个特征对表面缺陷进行提取。将本检测方法与人工检测方法比较分析，试验结果表明在检测样品均为50个时，本方法检测合格、不合格和混合样品所需时间分别为12.50min、6.64min和10.58min，具有更高检测速度，实时性更好；准确率分别为96%、84%和90%，准确率还有待提升，需要进一步的研究。

摘要:为了解决雾霾天气下图像的去雾与增强问题，本文提出了一种结合图像分层与暗通道的去雾增强算法。该算法首先对输入图像建立暗通道模型，估计出大气光值与透射率，对图像进行去雾复原，接下来对图像进行双边滤波变换，将低频图像信息中像素的灰度级地区进行拉伸或压缩，将高频图像信息进行归一化处理，然后利用归一化的直方图与非线性S曲线进行灰度变换，最后利用加权融合方式将低频与高频图像信息进行有效地合并，得到输出图像。实验结果表明，该算法在三组图像中的平均梯度与信息熵的均值分别是0.0734,7.1733，均优于其余三种算法，并且该算法的对比度与时耗的均值分别为422.6与0.76，具有一定的可行性。

摘要:为了解决交警手势在光照不均匀、背景复杂的环境下识别精准度低以及实时性差等问题，本文以yolov5网络模型为基础，针对标准卷积层感受野范围有限的问题，将部分卷积层替换为自校准卷积，增大感受野范围；引入置换注意力模块，提高算法的特征提取能力；针对交警所处环境复杂多变的问题，将焦点损失函数替换为广义焦点损失函数，提高算法在复杂环境下目标框的表示能力。实验结果表明，改进后的算法在满足实时性的基础上对于交警手势的检测平均精度高达98.54%，相比于未改进的算法平均精度提高了3.39%，且损失函数的损失值更小。

摘要:针对现有阴影检测算法在复杂农田场景下难以提取不规则、碎片化阴影的问题，提出了一种农田作物无人机遥感影像阴影检测算法。结合无人机影像的阴影/非阴影区颜色特性，构造基于双通道差值和G波段增强的新型灰度变换方法，使用最大类间方差法对灰度图进行自动阈值分割，从而获取阴影检测结果。以本团队在国家玉米产业技术体系试验示范基地采集的数据进行实验，结果表明，所提方法检测结果更接近真实阴影，平均总体精度为0.9868，平均F1分数为0.9567。

摘要:为实现铁磁性物体的无损检测，设计了一种基于FPGA和磁传感器阵列的磁场扫描系统。本系统采用了FPGA作为主控器，其中包含了AD配置模块、AD接口模块和数据缓存模块，FPGA控制传动装置进行扫描，通过磁传感器阵列扫描将磁场转换为对应的电压信号，通过以AD7768为核心的模数转换模块将电压信号传送给FPGA，实现8路并行高速磁场数据采集，然后在FPGA中通过双线性插值和伪彩色转换算法的处理，把采集的磁场数据转换成磁场分布的图像，存储在SD卡中并在LCD中实时显示。实验中，使用磁场扫描系统对环型磁铁、磁化后的铁丝、内嵌于木板中的铁钉、剥线钳和尖嘴钳进行了磁场扫描，采用基于磁通量与大津法为基础的程序处理，对物体进行定位与识别，定位的均方根误差平均值为3，测量的长度接近实际物体的长度，能够辨别磁性物体的位置和方向，能够通过物体的特征磁场识别磁性物体，达到对铁磁性目标的无损检测和识别的目的。本系统采用了以FPGA ZYNQ7010、AD7768、HMC1001为主的电路采集磁场数据，具有采集速率高、扩展方便、功耗低，能获取磁场空间分布图像等优点，可以应用于铁磁性目标的定位和识别等领域，如安全检测、地下水下的磁性目标探测等。

摘要:为达到导波非接触式自动化检测，基于空气耦合超声检测技术，利用A0模态lamb波对铝板中预置的0.5mm和1mm深度的凹槽模拟的腐蚀缺陷进行正交扫查以获取缺陷的位置信息，分别以lamb波波包的能量和lamb波虚拟时间反转重构信号与原始信号的相关系数为损伤指数来表征缺陷大小，最后基于概率损伤成像方法，使用全乘法对缺陷损伤指数进行融合成像。成像结果显示使用虚拟时间反转算法成像结果要比常规的能量算法成像效果好，结果显示缺陷的位置和形状与实际情况较吻合，对缺陷的深度有较好的区分能力。

摘要:随着装备系统测试性验证的开展，雷达发射机系统中存在着故障样本数量庞大、试验周期长、试验成本高的问题，提出一种基于改进信息熵和Bayes后验风险准则的方法，对故障样本量进行优化。首先以雷达发射机系统子部件的虚拟试验数据为基础，采用改进信息熵的方法，通过折合系统子部件的虚拟先验信息，得到其系统级试验数据，确定先验分布；再通过Bayes后验风险准则方法，确定试验样本总量与最大允许失败次数，即确定试验方案。以雷达发射机系统的故障检测率为例，在保证双方指标要求的前提下，采用本文所提方法获得的测试性试验故障样本量为165，与经典抽样和序贯概率比检验方法相比，故障样本量分别减少了64.97%和51.18%，在一定程度上验证了本文所提方法的有效性。

摘要:针对DC-DC电路软故障诊断准确度不高的问题，提出了一种基于改进鲸鱼（IWOA）优化支持向量机(SVM)的电路软故障诊断方法。首先，对故障信号进行VMD提取特征向量；然后通过引用反馈机制来改善传统鲸鱼算法的全局搜索能力防止陷入局部最优，把线性因子改为非线性因子用来平衡全局搜索和局部开发能力来改进鲸鱼算法，以解决易陷入局部最优和局部开发能力低的问题。最后建立IWOA-SVM模型用来进行电路软故障诊断,最终对电路软故障诊断准确度不高的问题，实现了高效的诊断。根据故障诊断的结果表明，改进后的鲸鱼算法优化支持向量机相比本文对比的其他方法具有更好的诊断效果。故障识别准确率达到了99.1667%。

摘要:为了实现电路板故障检测智能化，设计了一种电致发光电路板故障检测系统，介绍了系统构成，提出了一种电路板故障检测方法。在图像预处理模块中对原始图像进行灰度增强，并使用方法实现原始图像的预定位。对以ASCII码形式保存的PCB 文件的代码进行了深入的剖析，使用MATLAB软件读取 PCB 文件数据，将其保存在特定结构体中，并利用绘图函数绘制出模板图像。利用彩色图像分割方法提取出电路板预定位图像中感兴趣的部分，再将软件绘制的模板图像与预定位的原始图像进行配准，达到了较为理想的结果。并通过对发光电路板故障检测定位的实验说明了方法的有效性。实验结果表明该方法对电路板的损害较小，而且检测有效，操作比较快速，周期短，易于工程实现。