《电子技术应用》杂志2025年第06期-AET-电子技术应用

2025年第06期

刊出日期：2025-06-06

本期精选：基于FPGA的音频Sigma-Delta调制器设计与实现

邮发代号：2-889

上一期

技术专栏-工业软件与新质生产力

AirGAN：空调机理模型增强生成对抗模型

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.256513

作者：徐玉婷1，刘畅1，王雨薇2，吴含青2，陈伟杰3

作者单位：1.中国电力科学研究院有限公司；2.国网镇江供电公司；3.北京邮电大学

摘要：为引导资源庞大、调控灵活的空调负荷参与需求响应实现“源荷互动”，保障电网的安全经济运行，各大研究单位开展了楼宇空调需求响应实时控制仿真与实践研究。然而，如何准确地估算空调的负荷，并对空调负荷进行预测是目前面临的重要挑战。当前主流方法包括模型驱动型、数据驱动型两种方法体系。其中模型驱动型依赖对空调负荷的建模，难以实现对空调负荷复杂变化的模拟。数据驱动则是依赖大量数据进行模型训练，但难以覆盖空调负荷的各类特点。为此，拟从模型驱动及数据驱动相结合的角度进行空调负荷的智能拟合，以提升空调负荷生成预测的准确性和适应性。提出了一种基于机制模型与生成对抗网络（GAN）相结合的负荷生成方法和模型AirGAN。该方法通过GAN生成器生成的虚拟数据，持续调整物理模型的超参数，以使其更好地符合实际空调负荷特性。同时，采用GAN判别器对机制模型预测的负荷进行判别，以此训练机制模型，从而提升其预测精度。

关键词：
生成对抗网络

非线性优化

负荷生成

智能电网

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面向电气设施火灾早期检测的多模态融合模型

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.256563

作者：潘明明1，王白根2，齐红涛3，徐子尚1，刘金友3

作者单位：1.中国电力科学研究院有限公司；2.国网安徽省电力有限公司安庆供电公司； 3.国网安徽省电力有限公司

摘要：高层建筑电气火灾难以预测，危害程度大。为此，提出了一种面向高层建筑电气火灾早期检测的多模态数据融合模型，该模型融合了温度、CO气体浓度与烟雾三种不同模态传感器的数据，利用了各模态间的互补优势。首先使用gMLP捕捉三种模态数据的内在模式，完成特征提取。然后利用基于多头注意力的融合方法，融合不同模态数据间的有效信息，完成特征融合，并识别出存在火情隐患的电气设施。通过在无隐患与不同电气设施存在火情隐患情况下的多模态数据集上进行实验，证明了多模态数据融合模型的早期预测具有较高的准确率，表明了融合方法的优越性。

关键词：
多模态数据融合

gMLP

多头注意力

火情隐患

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数据驱动的商业负荷集群动态聚合研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.256516

作者：徐玉婷1，柏晶晶2，朱道华3，刘畅1，许森4，张政4

作者单位：1.电网安全全国重点实验室（中国电力科学院有限公司）； 2.国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司；3.国网江苏省电力有限公司； 4.北京邮电大学计算机学院（国家示范性软件学院）

摘要：商业负荷集群的动态聚合对提高电网的调度灵活性、优化需求侧管理以及促进可再生能源消纳具有重要意义。基于典型相关分析（CCA）选取商业负荷特征，并结合DBSCAN 和 K-means等聚类算法对负荷进行分类，以构建适用于不同场景的负荷集群。进一步，提出了三种负荷聚合标准，即基于调节速度、负荷稳定性和经济性的标准，并分析不同标准下的商业负荷聚合特性、适用性及其在电力调度中的潜在应用。

关键词：
商业负荷

典型相关分析CCA

DBSCAN

k-means

负荷聚合标准

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基于机器阅读理解的电力安全命名实体识别方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.256517

作者：葛朔1，邹华1，潘明明2，王白根3

作者单位：1.北京邮电大学计算机学院（国家示范性软件学院）；2.中国电力科学研究院有限公司； 3.国网安徽省电力有限公司安庆供电公司

摘要：为解决现有命名实体识别方法在电力安全规程等领域文本中识别效果不佳的问题，提出了一种基于机器阅读理解的电力安全命名实体识别方法。首先，使用预训练模型对待识别文本进行编码处理得到文本向量表示。其次，利用层次化注意力机制捕捉嵌套实体间的层次关系，重新分配文本序列的注意力权重；在此基础上，利用分类器预测文本中实体范围，得到最终实体识别结果。将该方法在ACE 2005与OntoNotes 4.0公开数据集上进行验证，对比主流方法其取得最优的识别效果，在电力安全领域实体识别场景下，该方法可达到89.3%的识别准确率，实现电力安全领域命名实体的精准识别。

关键词：
电力安全

命名实体识别

机器阅读理解

注意力机制

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电力系统较大波动数据条目自适应检索方法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.256297

作者：马玉龙，俞阳，王逸民，王娅

作者单位：国网江苏省电力有限公司营销服务中心

摘要：针对电力系统数据具有复杂性、多样性特点，导致检索难度过高的问题，设计了电力系统较大波动数据条目自适应检索方法。依据电力系统出力变化率，选取二分量一维混合高斯模型，构建电力系统波动概率分布模型。对比概率分布模型模拟的电力系统波动数据与量测数据，依据判定阈值辨识电力系统较大波动数据条目，构建数据条目检索库。利用哈希函数获取检索库内较大波动数据条目的哈希特征，生成二值码。较大波动数据条目检索时，生成用户检索词的二值编码，计算检索词二值码与检索库内条目二值码的汉明距离，并对其加权处理，利用加权汉明距离排序数据条目，获取较大波动数据条目的自适应检索结果。实验结果表明，该方法能够依据用户输入的检索词，自适应检索电力系统较大波动数据条目，检索结果的归一化折损累积增益均高于0.9，检索时间低于500 ms。

关键词：
电力系统

较大波动

数据条目

自适应

检索方法

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人工智能

基于特征选择和优化CNN-BiLSTM-Attention对SF6断路器漏气故障诊断

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246103

作者：欧阳鑫1，赵龙周1，彭晶2，龚泽威一2，段雨廷2，马宏明2，帅春燕3

作者单位：1.昆明理工大学信息工程与自动化学院；2.云南电网有限责任公司电力科学研究院；3.昆明理工大学交通工程学院

摘要： SF6（六氟化硫）断路器是保障电网稳定运行的重要设备，但其在长期使用中容易发生漏气问题，既影响设备性能，又威胁电网的安全性。为精准诊断SF6断路器的漏气故障，提出了一种基于Gini指数特征选择和贝叶斯优化（Bayesian Optimization， BO）的CNN-BiLSTM-Attention组合模型。首先，针对影响SF6断路器漏气的内外部因素，进行特征映射与重要性分析，并采用KMeans-SMOTE技术解决数据分布不均的问题。其次，利用基于Gini指数的方法筛选关键特征，并通过贝叶斯优化精调CNN-BiLSTM-Attention模型的超参数以提升分类性能。实验结果表明，设备缺陷、运行年限、运维水平、天气和温度是导致漏气的主要因素。与其他模型相比，所提方法在漏气故障的0/1分类任务中展现出更高的分类精度和鲁棒性。研究不仅验证了方法的有效性，还揭示了引发SF6断路器漏气的关键因素，为设备巡检和运维管理提供了科学支持，进一步提升了电网运行的安全性与可靠性。

关键词：
SF6断路器

贝叶斯优化

特征选择

卷积神经网络-双向长短时记忆网络-注意力机制

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复杂景观图像的语义多状态图像风格迁移

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245971

作者：桑晨浩，莫路锋，屠国青

作者单位：浙江农林大学数学与计算机科学学院

摘要：复杂景观图像包含具有不同特征的各种对象，传统的风格迁移方法无法在同一图像中对不同对象进行局部风格迁移。CycleGAN可以通过伪监督策略在没有配对样本的情况下实现风格迁移。但是CycleGAN无法实现对复杂风景图像中不同类别对象的风格迁移；同时CycleGAN在复杂场景中的泛化能力不足且复杂度高。因此，提出了一种基于语义类别的复杂风景多状态图像生成方法，即语义类别风格迁移（Semantic Category Style Transfer，SCST），能够有效地结合局部特征实现复杂风景的图像生成。同时提出了上下文感知的风格迁移模型GCycleGAN。实验结果表明本文提出的GCycleGAN的性能优于CycleGAN、DualGAN和Munit等基于深度学习的图像生成模型。

关键词：
景观图像

局部风格迁移

SCST

CycleGAN

Gated-MLP

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面向多源异构数据的知识图谱可视化融合方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245966

作者：梁浩1，付达2

作者单位：1.深圳鹏锐信息技术股份有限公司；2.北京京能能源技术研究有限责任公司

摘要：为解决数据冗余冲突与关联缺失问题，研究面向多源异构数据的知识图谱可视化融合方法，提升数据融合的可靠性。利用网络本体语言为多源异构数据建立对应的领域本体库与全局本体库，使得知识实体抽取和知识融合在同一框架下进行；通过长短期记忆网络-条件随机场模型，在本体库约束下，从多源异构数据中抽取符合领域定义的知识实体；利用基于层次过滤思想的知识融合模型，可视化融合抽取的知识实体，解决多源异构数据中冗余信息和不一致性问题，形成准确、完整、可靠的多源异构数据可视化融合知识图谱，有助于发现潜在的数据关联，补全数据关联缺失。实验结果表明：随着数据缺失比例的提升，尺度系数与属性覆盖度均开始下降，最低尺度系数与属性覆盖度是0.86与0.87，均显著高于对应的阈值；所提方法在处理四个数据源时，视觉清晰度达93%~97%，信息融合度达92%~96%，均优于对比方法。说明该方法可有效抽取多源异构数据知识实体，建立知识图谱，实现多源异构数据可视化融合；在不同数据缺失比例下，该方法多源异构数据可视化融合的尺度系数与属性覆盖度均较大，即数据可视化融合效果较优；同时有效提升了数据可视化效果和信息整合程度。

关键词：
多源异构数据

知识图谱

可视化融合

本体库

长短期记忆网络

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通信与网络

基于广义Matern硬核点过程的两层异构蜂窝网络的性能分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246025

作者：林申耀，邹都

作者单位：武汉科技大学理学院

摘要：广义Matern硬核点过程（Generalized Matern Hard-Core Point Process， GMHCPP）是在硬核点过程的基础上通过引入竞争函数和删减函数来限制保留概率的一种排斥点过程。针对两层异构蜂窝网络模型中宏基站与微基站的性能进行了深入研究，获得了该模型的覆盖概率和平均可达速率的近似表达式。首先，基于宏基站的性能差异及其排斥性生成保留概率函数，进而，将宏基站的部署以GMHCPP建模。然后，采用蒙特卡罗模拟方法对基站分布进行仿真，并绘制出了平均干扰信号比与路径损耗因子的关系图，根据该函数图，拟合得到了用泊松点过程近似时GMHCPP的增益因子表达式。最后，将增益因子代入覆盖概率和平均可达速率公式，对两层异构蜂窝网络模型的性能指标进行了仿真与分析。

关键词：
异构蜂窝网络

广义Matern硬核点过程

覆盖概率

平均可达速率

随机几何

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突发通信快速定时恢复设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246114

作者：李超

作者单位：中国西南电子技术研究所

摘要：采用反馈结构定时恢复的数字接收机环路锁定时间存在不确定性，无法满足突发通信快速同步的需求。为快速获取定时误差，同时兼顾实现的复杂度和资源，提出了一种2倍采样下前馈结构的定时恢复方法。首先，根据同步段检测的相关峰值，利用抛物线估计得到定时误差；然后，通过四点分段抛物线插值将采样数据进行重构，恢复出定时同步的数据；最后，采用现场可编程门阵列硬件平台对该方法进行了实现及验证。实验结果表明，该方法计算量小、实现复杂度低，误码率在10-5时较理想采样仿真性能只损失0.05 dB，实现性能损失在0.2 dB以内。

关键词：
定时误差估计

抛物线插值

前馈结构

突发通信

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计算机技术

基于Unity3D的虚拟乡村漫游系统设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245803

作者：刘正丰1，2，胡军国1，陈德锋1，2，杜栖钰1，2，吕旭煌1，2

作者单位：1.浙江农林大学数学与计算机科学学院； 2.国家林草局林业感知技术与智能装备重点实验室

摘要：针对当前乡村旅游基础设施薄弱、宣传手段有限及现有乡村漫游系统功能单一的现状，以临安区青山殿村为示范，运用Blender三维建模技术，结合Unity3D平台打造沉浸式场景交互设计，通过LOD优化、分区加载及视锥剔除策略，开发出高度沉浸、强互动的虚拟乡村漫游系统。该系统不仅兼容Web平台，还支持VR单车漫游，让用户体验更真实、便捷，旨在推动乡村文化传播，促进旅游资源的可持续开发与利用。

关键词：
Unity3D

乡村漫游

虚拟现实

三维建模

场景交互

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基于改进CenterNet的发票检测算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245560

作者：万成凯1，李居朋2

作者单位：1.北京世纪瑞尔技术股份有限公司；2.北京交通大学电子信息工程学院

摘要：为了提高发票检测准确性和效率，提出了一种基于CenterNet的发票检测算法。首先，算法模型采用类似CSPDarkNet作为主干网络，将Triplet Attention引入CSP结构中形成TA-CSP结构，主干网络末端引入ASPP以提高网络的感受野范围，使模型能够更好地理解图像的上下文信息；其次，在网络的Neck部分，采用CBAM来引导高低层特征融合，利用高层特征图中语义信息对低层特征图进行监督，以抑制低层特征图中的背景噪声；再次，在网络的Head部分，算法在CenterNet网络的基础上增加4个通道的特征图输出，在发票检测的同时实现发票朝向的预测；最后，在损失函数中增加朝向损失项，以解决发票朝向的优化。在测试数据集上的实验结果表明，本文算法mAP优于CenterNet和YOLOv5s算法达到84.3%，有效提高了发票检测准确率和鲁棒性。

关键词：
CenterNet

YOLO

目标检测

CBAM

空洞空间卷积池化金字塔

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基于物联网边云协同的电网灵活性资源聚合商博弈优化调度方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245531

作者：滕昌志1，曾锃1，夏元轶1，李马峰2，顾亚林2，张俊杰2

作者单位：1.国网江苏省电力有限公司信息通信分公司；2.南京南瑞信息通信科技有限公司

摘要：提出了一种基于云边协同的能量管理双层优化算法，旨在优化电网运营商与用户聚合商的调度。该算法通过边缘计算提升用户聚合商的计算能力，降低能源系统运行成本和计算复杂度。采用修正最优值函数的启发式算法求解双线性优化问题，实验表明，该框架提高了协同效率，为能源管理系统提供了技术支持。

关键词：
物联网

边云协同

灵活性资源

博弈模型

优化调度

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射频与微波

用于多机协同平台的高隔离度收发一体射频装置

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245647

作者：代孝俊，王璟，杨柳青，周鹏

作者单位：成都天奥信息科技有限公司

摘要：针对多机协同平台的通信需求，提供了一种高隔离度、宽动态、快速响应的收发一体射频装置设计方法。介绍了收发一体机的射频电路架构设计，从工程应用角度详细分析了AGC电路、隔离度、线性度等关键技术指标。研制了一种高隔离度的收发一体4×2射频开关矩阵，通过装机测试试验，收发隔离度指标大于99 dB，接收动态范围大于65 dB，收发一体射频装置的各项射频指标可靠稳定，满足多机通信使用需求，为后续多机数据交换设备的研制提供了参考。

关键词：
高隔离度

收发一体

宽动态

快速响应

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一款双频段双极化天线设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245882

作者：刘巾军1，沈飘飘2，肖如奇3

作者单位：1.陆军装备部驻南京地区军事代表局驻南京地区第四军事代表室； 2.中国电子科技集团公司第三十六研究所； 3.江苏第二师范学院人工智能与教育现代化研究中心

摘要：设计了一款2.4 GHz和5.8 GHz频段的双频双极化天线，可应用于同步双通道无线通信。首先利用特征模理论分析无U形缝隙加载的辐射结构的谐振特性，存在两个不同的谐振模式；其次引入辐射结构加载U形缝隙，在高频段得到两个幅度相同，相位差为90°的谐振模式，实现了圆极化；最后在模式电流最大处引入耦合馈电，实现双频双极化天线的设计并进行实测验证。实测结果表明：天线在低频处实现全向线极化，阻抗带宽为2.1%（2.38 GHz~2.43 GHz）；在高频处实现定向圆极化，阻抗带宽为22.8%（4.90 GHz~6.16 GHz），轴比带宽为2.4%（5.75 GHz~5.89 GHz）。测量结果和仿真结果基本吻合，验证了设计的有效性。

关键词：
特征模分析

双频段天线

双极化天线

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电路与系统

基于FPGA的音频Sigma-Delta调制器设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246137

作者：吴永丽1，许增辉2，钱波2，汪富乐2，于泽琦3

作者单位：1.国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心；2.郑州轻工业大学计算机科学与技术学院；3.郑州轻工业大学电子信息学院

摘要：随着数字音源的普及，数模转换器（Digital to Analog Converter， DAC）成为音频设备中不可或缺的元件，其精度往往决定着整个系统的信号保真度。基于此，利用噪声整形技术对用于高精度音频DAC的Sigma-Delta调制器进行设计和现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array， FPGA）实现。通过搭建测试系统，测试结果表明，所设计的Sigma-Delta调制器在输入信号为1 411.2 kHz采样频率、1 kHz频率、0 dBFS（Full Scale）幅度的正弦信号条件下，其输出信噪比（Signal to Noise Ratio， SNR）可达107.4 dB；当输入信号频率在音频频带内时（输入信号幅度为0 dBFS），其输出SNR稳定保持在104 dB以上；并可用于WAV音乐播放器中。

关键词：
Sigma-Delta调制器

噪声整形

噪声传递函数

FPGA实现

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大功率射频放大电路过冲损伤的研究与设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246155

作者：徐豪

作者单位：中国电子科技集团公司第十研究所

摘要：大功率射频放大电路因多种不易察觉的设计缺陷极易出现功率过冲情况，对硬件的可靠性和使用寿命造成不可忽视的影响，且严重干扰工作质量。针对大功率射频放大电路过冲损伤问题，重点研究收发时序控制、频率控制、ALC响应等对大功率射频放大电路的可靠性和使用寿命的影响，提出大功率射频放大电路收发时序控制、频率控制、ALC响应的设计原则。典型运用和验证表明，正确、可靠的收发时序控制、频率控制、ALC响应能够有效解决过冲损伤问题，提高产品的可靠性和使用寿命。

关键词：
大功率

射频放大电路

收发时序

频率控制

ALC响应

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雷达与导航

基于声波激励天线圆形阵列空间连续采样的地下目标三维定位方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.256384

作者：琚朝文1，2，刘一萱1，2，成幸儿1，2，张卓1

作者单位：1.中国科学院空天信息创新研究院微波成像全国重点实验室； 2.中国科学院大学电子电气与通信工程学院

摘要：声波激励天线技术能够使天线尺寸实现数量级缩减，可在甚高频段实现探地雷达系统的小型化。但当前声波激励天线带宽受限，距离分辨率较低，针对该问题，提出一种不依赖距离分辨率的圆形阵列波达方向估计联合空间连续采样的地下目标三维定位方法。依靠声波激励天线小尺寸优势构建均匀圆形阵列，利用二维波达方向估计获得目标方位角和俯仰角，根据二维角度在空间连续采样中的变化规律，采用遗传算法对地下目标三维坐标进行估计。数值仿真结果表明，本方法三维定位精度均方根误差为0.039 m，优于传统宽带天线系统使用双曲线顶点检测方法，且鲁棒性良好，电磁仿真结果表明本方法具备地下目标三维定位能力。

关键词：
声波激励天线

探地雷达

二维DOA估计

空间连续采样

三维定位

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基于NVRAM复合故障日志的机载雷达故障定位

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.256275

作者：李志科，孟宏鹏，杨建设

作者单位：航空工业雷华电子技术研究所

摘要：为解决机载雷达在复杂故障情景中因故障现象强耦合导致的分析和定位困难问题，提出了一种基于NVRAM故障日志的复合故障日志设计方法。该方法将BIT信息和状态标志等多种数据整合，用于优化故障定位过程。以某机载雷达典型故障为例，在采用该设计的复合故障日志后，能够迅速定位故障并揭示故障出现的根源，查出故障机理，同时验证了该方法的有效性。通过复合故障日志的故障分析与定位，能够有效解决机载雷达产品故障定位中的不确定性问题，并处理故障发生时的多重故障现象，从而显著提高故障定位的效率。

关键词：
机载雷达

NVRAM

复合故障日志

故障定位

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智能背景下的雷达通信电子对抗一体化技术

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246048

作者：杨进，娄军，郭田田

作者单位：湖南第一师范学院电子信息学院

摘要：在人工智能技术兴起的大背景下，针对雷达通信电子对抗一体化技术进行了分析研究，梳理了一体化技术概念，讨论了一体化技术在此背景下的实现意义，总结分析了国内外一体化系统发展状况，重点围绕一体化波束、一体化信号设计两方面阐述了主要技术研究现状，对一体化技术的实现要点进行了归纳讨论，探讨了从认知到智能化的技术发展趋势，并简单列举了无人驾驶场景下一体化技术的影响，指出一体化智能系统实现的可能方式，最后展望了一体化技术实现前景。