2018年第10期

刊出日期:2018-10-08
邮发代号: ISSN 0258-7998
CN11-2305/TN
邮发代号:2-889
上一期

技术专栏-人工智能

基于TensorFlow深度学习手写体数字识别及应用

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182249

作者:黄 睿,陆许明,邬依林

作者单位:广东第二师范学院 计算机科学系,广东 广州510303

摘要: 手写体数字的识别是人工智能识别系统中的重要组成部分。因个体手写数字的差异,现有识别系统准确率较低。基于TensorFlow深度学习框架完成手写体数字的识别及应用,首先建立TensorFlow深度学习框架,并分析了Softmax、卷积神经网络(CNN)模型结构,再对手写体数据集MNIST的60 000个样本进行深度学习,然后进行10 000个样本的测试对比,最后移植最优模型到Android平台进行应用。实测数据验证,相对于传统的Softmax模型,基于TensorFlow深度学习CNN模型识别率高达99.17%,提升了7.6%,为人工智能识别系统的发展提供了一定的科研价值。
关键词:
TensorFlow
深度学习
卷积神经网络
数字识别

基于深度学习的人体行为识别算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182201

作者:黄友文,万超伦

作者单位:江西理工大学 信息工程学院,江西 赣州341000

摘要: 为改善人体行为识别任务中准确率低的问题,提出了一种基于批归一化的卷积神经网络(CNN)与长短期记忆(LSTM)神经网络结合的神经网络。CNN部分引入批归一化思想,将输入网络的训练样本进行小批量归一化处理,经过全连接之后,送入长短期记忆神经网络中。该算法采用时空双流网络模型结构,视频数据的RGB图像作为空间流网络输入,光流场图像作为时间流网络输入,再将时空双流网络各自得到的识别结果进行加权融合得到最终的行为识别结果。实验结果表明,本文设计的时空双流神经网络算法在人体行为识别任务上具有较高的识别准确率。
关键词:
行为识别
批归一化
长短期记忆神经网络
深度学习

基于胶囊网络的指静脉识别研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182236

作者:余成波,熊递恩

作者单位:重庆理工大学 电气与电子工程学院,重庆400050

摘要: 针对卷积神经网络(CNN)中空间上的指静脉信息丢失的问题,提出了一种基于胶囊网络(Capsule Network,CapsNets)的指静脉识别算法。CapsNets在整个学习过程中以“胶囊”的形式从底层传递至高层,如此以向量的形式封装指静脉的多维特征,特征会在网络中被保存,而不是丢失后进行恢复。采用60 000张图像作为训练集,10 000张图为测试集,通过对图像增强、裁剪后进行网络学习。通过实验表明,CapsNets的网络结构特征相比CNN在处理脊线区域时效果更加明显,对比VGG精确度增加了13.6%,loss值也收敛到0.01。
关键词:
CapsNets
指静脉识别
深度学习
CNN

基于深度学习的实时识别硬件系统框架设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182417

作者:王 昆,周 骅

作者单位:贵州大学 大数据与信息工程学院,贵州 贵阳550025

摘要: 设计了一种基于深度学习的实时识别硬件系统框架。该系统框架使用Keras完成卷积神经网络模型的训练并提取出网络的参数,利用ZYNQ器件的FPGA+ARM软硬件协同的方式,使用ARM完成对实时图像数据的采集、预处理及显示,通过FPGA实现卷积神经网络的硬化并对图像进行识别,再将识别结果发送至上位机进行实时显示。系统框架采用MNIST和Fashion MNIST数据集作为网络模型硬化试验样本,实验结果表明,在一般场景下该系统框架能够实时、准确地完成图像数据的获取、显示及识别,并且具有可移植性高、处理速度快、功耗低的特点。
关键词:
深度学习
卷积神经网络
Zynq
软硬件协同

基于卷积神经网络的图像着色

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182404

作者:徐中辉,吕维帅

作者单位:江西理工大学 信息工程学院,江西 赣州341000

摘要: 图像着色的目标是为灰度图像的每一个像素分配颜色,它是图像处理领域的热点问题。以U-Net为主线网络,结合深度学习和卷积神经网络设计了一个全自动的着色网络模型。在该模型中,支线使用卷积神经网络SE-Inception-ResNet-v2作为高水平的特征提取器,提取图像的全局信息,同时在网络中使用PoLU(Power Linear Unit)函数替代线性整流函数(ReLU)。实验结果证明此着色网络模型能够对灰度图像进行有效的着色。
关键词:
着色
卷积神经网络
深度学习
SENet模块
PoLU

综述与评论

能量收集认知传感器网络研究综述

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180940

作者:焦万果,李昱融,周 雯

作者单位:南京林业大学 信息科学技术学院,江苏 南京210037

摘要: 能量收集认知传感器网络采用能量收集技术和认知无线电技术来解决节点能量的不足和频谱资源的匮乏,实现网络持续有效工作。然而,由于能量收集过程和可用频谱资源动态、随机变化的特征,该网络在网络资源管理方面面临着巨大的挑战。首先介绍了能量收集认知传感器网络产生的背景,然后对现有研究工作进行系统的归纳和总结,进而讨论现有的研究不足和可能解决方法及未来的研究方向。
关键词:
传感器网络
能量收集
认知无线电
资源管理

微电子技术

基于CMOS-MEMS工艺的高深宽比体硅刻蚀方法的研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180945

作者:张海华1,吕玉菲2,鲁中轩1

作者单位:1.北京空间飞行器总体设计部,北京100094;2.北京航天时代激光导航技术有限公司,北京100094

摘要: 为了满足提高MEMS传感器阵列的集成度和精度以及降低成本等需求,对高深宽比的体硅深槽刻蚀方法进行研究。在一种小尺寸、高集成度的MEMS传感器阵列的制造中,需要加工一种深宽比为25 μm/0.8 μm的隔离深槽,并且为了便于MEMS传感器和CMOS集成电路的集成,需要采用COMS工艺兼容的MEMS工艺。为此,采用了RIE、Bosch工艺以及RIE和Bosch工艺结合的3种方法进行深槽刻蚀工艺的探索,并最终采用RIE和Bosch工艺结合的方法获得槽侧壁非常光滑的深槽形貌。
关键词:
CMOS-MEMS工艺
高深宽比
深槽刻蚀
RIE和Bosch工艺

基于FPGA的SRRC滤波及多速率变换

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180491

作者:杨 阳1,闫 峥2,刘民伟2,董继承2

作者单位:1.航天天绘科技有限公司四川分公司 集成电路设计中心,四川 成都610100; 2.航天恒星科技有限公司 集成电路设计中心,北京100086

摘要: 为消除通信系统中的码间串扰,提高频带利用率,常采用平方根升余弦滤波器来实现基带信号的成形滤波处理;为实现不同符号率的信号在通信系统中的高速率传输,常采用数字信号处理中的多速率变换技术提高数字信号的采样率。采用平方根升余弦滤波器及半带、CIC、Farrow滤波器级联,基于FPGA实现了一种多速率变换模块。该模块能够实现任意倍数的上采样变换,且通过在线重载升余弦滚降系数,及CIC滤波器、Farrow滤波器上采样倍数,有效节约了FPGA内部资源。在ISE平台采用Verilog编程及IP核调用实现了该SRRC滤波及多速率变换模块,并给出了ModelSim仿真波形及实验结果,验证了其升余弦滚降及变速率特性,有效消除了码间干扰,提高频带利用率。其实现方式简单、高效。
关键词:
FPGA
成形滤波
上采样
任意倍数
码间干扰

小波变换的开关电流电路实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180443

作者:胡沁春1,霍 平2,尤小泉1,张 松1,郭丽芳1,谭化勇1

作者单位:1.成都工业学院 网络与通信工程学院,四川 成都611730;2.成都工业学院 电气工程学院,四川 成都611730

摘要: 为更好地满足工程应用中低功耗、实时信号处理的需要,提出了一种基于开关电流电路的小波变换实现。研究了小波变换在时频两域的实现原理,采用开关电流电路实现冲激响应为高斯一阶导数的小波滤波器,通过调节时钟频率可实现不同尺度的小波变换,提出方法的有效性得到了仿真结果的验证。
关键词:
小波变换
时域
频域
开关电流

一种多遗忘因子自适应卡尔曼降噪的MEMS间接对准

作者:孙 佳,邹 靖,胡 桐

作者单位:齐鲁工业大学(山东省科学院) 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 山东省海洋环境监测技术重点实验室,山东 青岛266001

摘要: 针对MEMS惯性器件输出精度低导致惯导系统初始对准误差大问题,提出了一种先利用多遗忘因子自适应卡尔曼(MFFAKF)对原始数据降噪处理后再采用磁强计辅助的MEMS间接粗对准的方法。该方法采用多重遗忘因子调节不同的滤波通道对加速度计与磁强计传来的原始数据进行预处理后再进行姿态角解算,提高初始对准精度,缩短对准时间。实验结果表明,采用MFFAKF得到的粗对准航向角精度满足MEMS惯导系统粗对准要求。
关键词:
MEMS
惯导系统
遗忘因子自适应
姿态解算

DC-30 GHz GaAs pHEMT分布式功率放大器设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180349

作者:刘雁鹏,魏启迪,章国豪

作者单位:广东工业大学 信息工程学院,广东 广州510006

摘要: 采用 0.25 μm GaAs pHEMT工艺研制了一款分布式功率放大器,详细介绍了电路设计和优化过程。通过增加低频交流终端,使得该放大器低频段的增益平坦度有明显的改善。仿真结果表明该放大器带宽约为30 GHz,小信号增益约为8.5 dB,1 dB压缩点输出功率约为21 dBm,功率附加效率最高能达到20%以上。
关键词:
分布式放大器
GaAs
pHEMT

基于虚拟孔的多米诺逻辑混淆电路设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180395

作者:李立威,汪鹏君,张跃军

作者单位:宁波大学 电路与系统研究所,浙江 宁波315211

摘要: 通过对逻辑混淆电路和物理级伪装技术的研究,提出一种能防御逆向工程的多米诺逻辑混淆电路方案。该方案首先利用接触孔的虚实性,设计相同的电路结构实现与非、或非、非三种逻辑功能;然后采用TSMC 65 nm工艺综合基准电路ISCAS-89,并将多米诺逻辑混淆电路应用到电路网表;最后,完成对更换后网表的性能测试。与已有混淆电路相比,所设计的电路功耗开销降低4.79%,面积开销降低2.16%,延时开销降低16.66%,有效提高了电路安全性。
关键词:
逻辑混淆
虚拟孔
多米诺逻辑
硬件安全

一种基于热噪声振荡器的高速真随机数设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180002

作者:魏子魁1,2,符 令1,2,王 雪3,何 洋1,2,金 鑫1,2,谭 浪1,2, 胡 毅1,2,唐晓柯1,2,张海峰1,2,赵东艳1,2

作者单位:1.北京智芯微电子科技有限公司 国家电网公司重点实验室 电力芯片设计分析实验室,北京100192; 2.北京智芯微电子科技有限公司 北京市电力高可靠性集成电路设计工程技术研究中心,北京100192; 3.国网辽宁电力有限公司信息通信分公司,辽宁 沈阳110006

摘要: 分析和设计了一种基于振荡器的真随机数发生器,电阻热噪声作低频时钟的噪声源。利用两个独立工作的高、低频振荡器之间的相对关系采样噪声源,用带有抖动的低频振荡器通过D触发器采样有固定周期的高频振荡器,产生随机数序列。电路采用SMIC 28 nm CMOS工艺设计,完成了版图设计和流片,仿真结果表明,基于热噪声的真随机数产生器输出吞吐率范围为1.8~12 Mb/s,随机数输出满足AIS31真随机数熵源测试要求,电路整体功耗为0.388 mW。
关键词:
真随机数产生器
热噪声
振荡器
随机抖动
功耗

嵌入式技术

VxWorks下TRDP协议栈移植

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181196

作者:周浩尚1,2,高照玲3

作者单位:1.中车大连电力牵引研发中心有限公司,辽宁 大连116052; 2.动车组和机车牵引与控制国家重点实验室,辽宁 大连116052;3.大连东软信息学院 电子工程系,辽宁 大连116023

摘要: 在VxWorks操作系统下对TRDP协议栈移植遇到的问题进行分析与解决,介绍了在TRDP(Train Real-time Data Protocol)应用过程中遇到数据发送失败时的应对方法,最后指出了目前VxWorks 6.5版本FTP组件中普遍存在的后门问题。经过两年的验证,超20万公里运用考核,在机车车辆网络控制系统中应用该协议栈所遇到的问题及其解决方法,可以证明移植成功,方法可靠,值得推广。
关键词:
VxWorks6.5
TRDP协议栈
中央控制单元

基于FPGA的光纤振动定位系统的设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181072

作者:罗义军,方 理

作者单位:武汉大学 电子信息学院,湖北 武汉430072

摘要: 针对防区周界被入侵时无法实时定位报警的问题,设计并实现了一种可实时定位的分布式光纤振动定位系统。以马赫-曾德尔光纤干涉技术为基础搭建光路,采用以FPGA结合高速ADC的硬件平台,对光路传来的两路信号进行转换、采集,并以互相关为主要算法处理采集信号得到振动位置。在一段160 m的光路上进行试验,系统能在振动发生后500 ms内给出振动位置。设置采样率为10 MHz,经过多次定位测试得出系统实际的定位误差为±10 m。且定位不需要上位机,提高了装置便携性,降低了成本。
关键词:
FPGA
光纤振动
互相关
定位

基于实时工业以太网的脉冲发生器

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180998

作者:林 浩,韩庆敏,宋 栋,陈 海

作者单位:中国电子信息产业集团有限公司第六研究所,北京100083

摘要: 脉冲发生器广泛应用于电力电子、运动控制、车辆控制等场合,是设备驱动和控制的基础通用部件,但目前脉冲发生器的网络通信能力较弱,无法满足高速控制需求,难以集成到智能制造系统。针对该问题,基于实时工业以太网EtherCAT和龙芯LS1C处理器设计了一种脉冲信号发生器,通过EtherCAT实现高速、实时通信功能,并可灵活地配置成链形和环形拓扑结构。脉冲信号发生器可工作在4种工作模式,满足多种控制需求。最后,通过实验测试了脉冲发生器的工作模式和精度。
关键词:
实时工业以太网
EtherCAT
脉冲发生器

膀胱术后自动冲洗治疗系统的设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180950

作者:陈洪超,叶 兵,卞仕雅

作者单位:合肥工业大学 电子科学与应用物理学院,安徽 合肥230009

摘要: 根据尿路手术后护理的发展趋势,设计了一套膀胱术后自动冲洗治疗系统。该系统采用OV2640图像传感器拍摄病人引流液的图像,由STM32微处理器接收拍摄的图像并将其显示在液晶屏上。后续程序中通过平均灰度值和腐蚀算法对显示在液晶屏上的引流液的图像进行分析,并判断引流液中溶有血液的浓度以及是否混有血块,最后微处理器根据识别的结果调节流量阀控制冲洗速率,从而达到智能冲洗的目的。该方法具有计算量小、处理速度快的优点。测试实验结果表明,本系统实现了对引流液中溶入的血液和血块的自动检测,并且确保了检测效率和准确性。
关键词:
STM32微处理器
OV2640图像传感器
平均灰度值
腐蚀算法
自动检测

一种机器视觉距离补偿路面破损位置定位方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181149

作者:缪诚钰1,2,3,李 鹏1,2,3,张精榕1,2,3,顾彬彬1,2,3,蒋 威1,2,3

作者单位:1.南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心,江苏 南京210044; 2.南京信息工程大学 江苏省气象传感网技术工程中心,江苏 南京210044; 3.南京信息工程大学 江苏省气象探测与信息处理重点实验室,江苏 南京210044

摘要: 实时准确的路面破损自动检测技术对于公路管理养护有重要的意义。结合基于FPGA的路面破损识别检测系统进行定位精度的研究。由于该系统设备安装视角和载体运动速度等因素的影响,会造成路面定位精度的下降。提出了一种机器视觉距离补偿的路面破损定位算法,实验结果表明,当车的行驶速度在72 km/h以下时,定位误差从5 m减少到2 m,满足了系统设计的要求。
关键词:
路面破损
自动检测
扩展卡尔曼滤波
机器视觉
距离补偿

测控技术与仪器仪表

基于FPGA的便携式正交锁相放大器研制

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181096

作者:谢桂辉1,2,郑旭初3,赵天明3,刘子绪3,赵 娟1,2

作者单位:1.中国地质大学(武汉) 自动化学院,湖北 武汉430074; 2.复杂系统先进控制与智能自动化湖北省重点实验室,湖北 武汉430074; 3.中国地质大学(武汉) 机械与电子信息学院,湖北 武汉430074

摘要: 基于FPGA研制了一种用于微弱信号检测的便携式正交锁相放大器。先由信号处理模块接收待测信号并对其进行可变增益放大与工频噪声滤波,经过A/D转换模块转换后输入FPGA,通过数字锁相环完成对待测信号的相位锁定,提取反馈信号以计算待测信号幅度,实现微弱信号检测。该锁相放大器的幅度测量范围为100 nV~100 μV、动态范围达60 dB,相位精度达0.001°。该系统设计为便携式设备,成本低,易维护,可满足野外作业等特殊环境的测量要求,具有广阔的应用前景。
关键词:
FPGA
微弱信号检测
便携式
锁相放大

ESD电流波形的小波自适应Kalman滤波去噪方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180921

作者:周 奎1,2,阮方鸣2,3,管 胜1,苏 明3,王 珩3

作者单位:1.贵州大学 大数据与信息工程学院,贵州 贵阳550025;2.北京东方计量测试研究所,北京100094; 3.贵州师范大学 大数据与计算机科学学院,贵州 贵阳550001

摘要: 为降低静电放电电流信号的干扰噪声,将小波分析与自适应Kalman滤波算法结合用于ESD电流波形去噪分析。并将Adams预测校正算法用于人体-金属模型ESD电流的数值计算,建立了相应的加噪ESD电流信号模型,小波去噪在此模型上进行去噪性能分析。针对实测ESD电流波形,使用小波阈值去噪方法对ESD电流波形进行预处理,获得较为平稳的观测数据;再根据观测数据的信息,采用Sage-Husa的自适应Kalman滤波算法对小波预处理后的数据做优化处理。结果显示,基于小波分析和自适应Kalman滤波算法可以有效降低实测ESD电流波形的干扰噪声。
关键词:
静电放电
电流波形
Adams预测校正算法
小波去噪
自适应Kalman滤波

改进人工势场与TAS-RRT融合优化算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181374

作者:徐晓慧1,张金龙2

作者单位:1.江苏城市职业学院 建筑工程学院,江苏 南京210000;2.南京师范大学 电气与自动化工程学院,江苏 南京210042

摘要: 针对人工势场法易陷入局部极小值的缺陷,提出旋转速度矢量角以精确定位逃离点,并将TAS-RRT算法与人工势场算法结合进行动态路径规划。采用人工势场法进行避障规划,当陷入局部最小值时,使用基于速度矢量角度差引导的快速随机扩展树算法调节扩张速度,自适应地寻找逃离点,对RRT算法的采样策略和局部规划器进行改进,使搜索过程快速跳出局部极小值,当采样点的旋转速度矢量角满足条件时,切换人工势场进行规划。仿真实验表明,TAS-RRT算法引导路径快速渐进逃离点,与人工势场结合进行运动规划,能适应环境的变化,控制精度和处理速度得到大大提高。
关键词:
机器人运动规划
人工势场
旋转速度矢量角
TAS-RRT

MEMS个人导航系统设计与试验研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181128

作者:钱文高1,陈静杰1,马红岩2

作者单位:1.中国民航大学 电子信息与自动化学院,天津300300;2.中国民航大学 基础实验中心,天津300300

摘要: 设计了微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)个人惯性导航系统。该系统导航算法在传统惯导算法的基础上,引入零速校正技术,并结合个人的步行特点,首先采用四元数法构造观测方程,并使用毕卡算法的定时采样增量法对方程进行解算,然后通过扩展卡尔曼滤波算法获取惯性导航器件的姿态,采用零速检测算法和UD分解的卡尔曼滤波算法对速度、位置误差进行校正。最后,通过室内步行试验,验证了算法的有效性,为进一步研究提高室内导航精度奠定了基础。
关键词:
个人导航
MEMS
扩展卡尔曼滤波
零速检测与校正

改进指纹库精度下的室内定位算法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180768

作者:王培良1,2,张 婷3,肖英杰1

作者单位:1.上海海事大学 商船学院,航运仿真技术教育部工程研究中心,上海201306; 2.潍坊科技学院,山东 潍坊262700;3.山东交通职业学院,山东 潍坊261206

摘要: 随着传感器网络的不断发展,基于位置服务逐步成为研究热点,其中的室内定位技术发展更为迅猛。为准确而快速地确定室内待测节点位置,通过对ZigBee无线网络的研究,提出在离线建库阶段使用基于离群点检测与双阈值滤波算法(频率阈值和均值阈值)处理采集到的不同接入点(Access Point, AP)的信号强度指示(Received Signal Strength Indication, RSSI),建立高精度指纹数据库,然后在线定位阶段,结合使用模糊C均值聚类(Fuzzy C-Means, FCM)和基于频率因子的加权K最邻近算法(Weighting K-Nearest Neighbor, WKNN)计算出待测节点的最终位置,并给出“备用位置”。结果表明,采用该研究方法建立的指纹库在精度上有较大提升,同时定位精度也显著提高。
关键词:
室内定位
Zigbee无线网络
FCM
WKNN

一种基于RFID和WSN的分布式节点定位方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181472

作者:吕小微

作者单位:中国电子科技集团公司信息科学研究院,北京100086

摘要: 射频识别(RFID)技术和无线传感网(WSN)技术在当今移动定位、目标识别与跟踪方面具有广泛的应用。针对这两种技术在定位领域的应用局限,如感应距离、识别效率、组网能力等方面限制,提出一种网络节点定位方法,将具有标识能力的射频识别(RFID)技术与具有通信、传感能力的无线传感网(WSN)技术相结合。首先,利用射频标签的感应范围获取准确的参考区域;然后,采用基于指纹的非测距定位方法在选定参考区域估算移动节点实时位置。仿真结果表示,在分布式网络定位应用中,所提出的算法有效提升了移动节点的定位精度,同时节约了网络资源,提升了定位效率。
关键词:
射频识别
无线传感网
移动定位
分布式传感网
指纹

基于VR技术的培训系统设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182387

作者:刘 进,张鹏望

作者单位:中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局,云南 大理671000

摘要: 随着计算机技术和虚拟技术的发展,虚拟现实技术已经被广泛的应用到建筑、医学、电力、航空航天、军事等各个领域的培训学习和模拟中。使用虚拟现实技术可以在有限的空间内模拟无限的空间环境,同样可以让很多危险的操作在绝对安全的情况下进行还原,还可以完美地还原各种环境使得体验者进行沉浸式交互体验,而且可以进行反复作业培训,深入学习。介绍了一种基于虚拟现实培训系统的设计与实现方案,此方案已经开始在中国南方电网中推广应用,并取得良好效果。
关键词:
虚拟现实技术
培训
沉浸
交互

通信与网络

基于连续时隙探测的防碰撞算法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180393

作者:杨 帆1,任守纲2,郝水侠1,周 俊3,袁培森2

作者单位:1.江苏师范大学 数学与统计学院,江苏 徐州221116; 2.南京农业大学 信息科学技术学院,江苏 南京210095; 3.南京农业大学 江苏省智能农业装备重点实验室,江苏 南京210031

摘要: 为进一步提高标签的识别速度,针对动态帧时隙类算法对帧长调整的不灵敏性以及Q算法中Q值调整的高计算复杂度,提出了一种基于连续时隙探测的RFID防碰撞算法,详细阐述了该算法的思想和运算流程。该算法通过探测识别帧中连续时隙的应答状况,利用设定的规则调整帧长,使系统工作在最佳状态。仿真结果表明,与标准QA算法相比,改进的算法缩短了系统4%的识别时延,提高了系统6%的识别速度。
关键词:
无线射频识别
防碰撞算法
Q值
时隙探测

基于卷积神经网络的诗词隐写检测方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180439

作者:金 鹏1,2,杨忠良1,2,黄永峰1,2

作者单位:1.清华大学 电子工程系,北京100084;2.清华信息科学与技术国家实验室,北京100084

摘要: 利用诗词作为载体实现文本信息隐藏是近两年非常热门的研究方向。这一类方法具有隐藏容量大并且隐蔽性高的优点。然而现在还没有针对这一类方法的非常有效的隐写检测算法。提出了一种基于卷积神经网络的诗词隐写检测算法,该算法能自动判断输入的文本是否含有隐藏信息。通过大量数据对模型进行训练并测试,实验结果显示所提出的模型能达到94.8%的检测准确率,表现出非常高的诗词隐写检测性能。
关键词:
卷积神经网络
信息隐藏
隐写检测

基于流行度的P2P流媒体复制算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180559

作者:杨 戈1,2,高 兵1,2,黄 静1,贺 辉1

作者单位:1.北京师范大学珠海分校 信息技术学院,广东 珠海519087; 2.北京大学深圳研究生院 深圳物联网智能感知技术工程实验室,广东 深圳518055

摘要: 通过把赤字带宽引入到流媒体文件流行度中,定义了一种新的流媒体文件的流行度, 以该流行度为依据,确定需要复制的流媒体文件,将节点按综合性能指标进行排序,把副本放置在综合性能高的节点上。在副本放置空间不足时需要进行副本替换,替换掉副本实际数量与期望数量之比中比值最大的文件,以复制新的文件。实验表明,和比例复制算法相比,本算法的工作负载更早进入稳态,平均提前了总仿真时间的13%。稳态时,工作负载更小, 工作负载是比例复制算法的33.3% ;达到流媒体文件请求速率的节点数量比比例复制算法的节点数量平均多1‰左右;同时在暂态时,本算法的波动更加平稳。
关键词:
P2P网络
赤字带宽
流行度
副本建立算法
副本更新算法

能量获取框架下的5G绿色通信小区选择算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180367

作者:张德民,付永莉,杨 康

作者单位:重庆邮电大学 重庆市移动通信技术重点实验室,重庆400065

摘要: 随着蜂窝移动网络中用户数的增加,蜂窝网从以前的单一架构转变为异构,基站的能量消耗也呈现出了指数型的增长。能量获取是一种新兴的技术,可以节省传统电网的能量并减少无线通信中的碳排放量。异构网络中的小区选择是影响系统性能的关键因素。从能量获取、能量协作、异构网络等方面考虑,提出了一种折中能量获取、能量消耗、负载均衡、接收速率等性能指标的小区选择算法。仿真结果表明,该算法可以减少基站对电网能量的需求,增加用户选择的可能,满足公平性和有效性,可适用于5G绿色通信。
关键词:
5G绿色通信
能量获取
能量协作
异构网络
小区选择

基于休眠策略的异构网络资源分配研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180616

作者:朱佳佳,吴润泽,唐良瑞

作者单位:华北电力大学 电气与电子工程学院,北京102206

摘要: 为了有效缓解异构网络中的干扰以及能耗问题,提出了基于基站休眠策略的多目标优化资源联合分配方案,建立了以宏用户受到的跨层干扰最小和低功率节点的能量消耗速率最小的多目标优化模型,进而采用改进非支配排序遗传算法对该模型进行求解且对其有效性进行了仿真分析。仿真结果表明,所提方案与现有方案相比,能更好地减小宏用户受到的跨层干扰,同时能降低低功率节点的能量消耗速率。
关键词:
异构网络
休眠策略
多目标优化
资源分配
改进非支配排序遗传算法

计算机技术与应用

基于有向最短路径的冠脉主分支全自动提取算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181233

作者:刘 浏,徐 进,吴鹏飞

作者单位:南京邮电大学 教育部宽带无线通信技术工程研究中心,江苏 南京210003

摘要: 在临床应用中,从心脏计算机断层扫描血管造影CTA图像中提取冠状动脉的中心线一直是一个具有挑战性的研究课题。因此,提出了一种基于模型映射的有向最短路径算法,全自动地提取和识别冠脉主分支中心线。在提出的方法中重新定义了最短路径的代价函数,并利用先验模型提供冠脉感兴趣区域和冠脉中心线的方向信息,全自动地提取冠脉主分支的中心线。在实验中,基于先验模型的有向最短路径在中心线提取过程中显示出较强的鲁棒性,冠脉3个主分支中心线提取结果的平均重叠率达到了81.0%。
关键词:
CTA图像
冠脉中心线
先验模型
最短路径
冠脉提取

基于深度学习的烟雾识别研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180118

作者:王 涛,宫宁生,蒋贵祥

作者单位:南京工业大学 计算机科学与技术学院,江苏 南京211816

摘要: 基于Google第二代人工智能学习系统TensorFlow构建神经网络对烟雾图像进行识别检测,通过改进的运动检测算法截取疑似烟雾区域图像,并结合PCA降维算法和Inception Resnet v2网络模型在TensorFlow平台下进行烟雾特征的训练识别。该算法实现了较大范围的火灾实时检测报警,经过实验证明整个检测过程准确地识别了视频流中的烟雾区域,相比于传统烟雾识别方法具有更高的准确率和自适应性,为大范围的火灾烟雾报警提供了一种有效方案。
关键词:
烟雾检测
TensorFlow
PCA
卷积神经网络
运动检测

基于国产化平台监控软件的设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180540

作者:张 姗,刘笑凯,王 超,郝克林

作者单位:华北计算机系统工程研究所,北京100083

摘要: 目前的监控设备大部分是基于国外的基础软硬件研制开发的,存在核心技术受制于人的安全隐患。针对该问题,提出一种基于国产化软硬件平台的监控软件设计与实现。通过分数据库存储实现插入、查询算法的优化,采用多线程设计实现大量并行数据的接收与处理,利用面向对象程序设计方法实现数据接收层、处理层和展示层的有效分离。设计的软件经实际环境应用,表现出良好的数据承载能力、实时性和可靠性,同时具有较好的可扩展性和可维护性。
关键词:
国产化
监控
多线程
数据库

基于先验知识的草莓机器手目标定位算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174745

作者:李艳文1,崔 扬2,李立新3

作者单位:1.哈尔滨工业大学 机电工程学院,黑龙江 哈尔滨150001; 2.杭州电子科技大学 计算机学院,浙江 杭州310018;3.中电海康集团,浙江 杭州310012

摘要: 研究开发了一种基于视觉识别的草莓机器手,重点是采用深度学习辅助草莓机器手进行目标定位。为了加快目标定位速度,先把草莓目标的特定颜色作为先验知识进行候选目标的分割筛选,再将得到的多个候选区输入预先训练好的深度卷积网络进行目标识别,得分最高的候选区作为最终的定位结果。实验证实,该算法可以实时地获取高精度符合要求的目标区域。
关键词:
目标识别
深度学习
卷积网络
草莓机器手

空地机器人协同导航方法与实验研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180065

作者:刘 毅1,2,车 进1,2,朱小波1,2,杭 立1,2,郝志洋1,2

作者单位:1.宁夏大学 物理与电子电气工程学院,宁夏 银川750021; 2.宁夏沙漠信息智能感知重点实验室(宁夏大学),宁夏 银川750021

摘要: 地面移动机器人与空中飞行机器人的功能互补作用具有明显的优越性,对于提高任务的完成度具有重要的作用,因此近年来越来越受到研究人员的关注。空地机器人协作的一种典型模式是通过空中机器人的大范围环境感知能力为地面机器人提供路径导航信息,为此,首先搭建了空地机器人协作平台并利用空中视觉传感信息对地面环境进行感知和识别;然后,利用路径规划算法对路径进行规划并精简指令;最后,地面机器人结合机器视觉执行任务。实验验证成功率在80%以上,表明该方法具有较好的可行性。
关键词:
空地机器人
阈值分割
路径规划
嵌入式
协作平台

多特征融合及最小均方误差优化的阴影检测

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174639

作者:张 涵1,闫怀平1,张 展2

作者单位:1.安阳工学院 计算机科学与信息工程,河南 安阳455000;2.河南理工大学 电气学院,河南 焦作454000

摘要: 为降低阴影对运动目标检测结果的干扰,提出了一种阴影检测方法,作为运动侦测方法的后处理步骤。在运动侦测检测到的目标列表的基础上,该方法针对R、G、B 3个颜色通道提取相邻帧之间像素点的亮度、对比度和结构特征,融合这3类特征生成相似度度量,并依据最小均方误差准则设计目标函数,通过最优化方法求解最佳的像素点分割阈值,检测并消除运动侦测目标中的阴影像素点。阴影检测实验在Changedetection.net数据集的shadow数据子集进行。实验结果表明,该方法的阴影检测率高,检测耗时少。
关键词:
阴影检测
运动侦测
最小均方误差
最优化
多特征融合

电源技术与应用

基于PZT悬臂梁的按压能量采集技术研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174389

作者:王志华1,2,陈东洋1,2,姚 涛3,吕殿利1,2,张惠娟1,2

作者单位:1.省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学),天津300130; 2.河北省电磁场与电器可靠性重点实验室(河北工业大学),天津300130;3.河北工业大学 机械工程学院,天津300130

摘要: 基于PZT的正压电效应设计了悬臂梁结构的能量采集装置,可用于开关等单次按压能量的采集。对单次按压条件下PZT悬臂梁的响应进行数学分析。通过性能对比,选用P-81材料压电片叠加在铜合金片两侧制作成悬臂梁。经有限元分析,压电片并联时比串联时的输出功率要高,但是固有频率相同,表明压电片的联结形式对其应变没有影响。在单次按压条件下,10 kΩ电阻负载下的仿真和测试结果一致,最大瞬时功率分别为28.93 mW和27.46 mW。结合PZT在低频条件下的高阻抗特性设计了能量采集电路,采用阈值开关电路控制放电电压,实验结果表明可输出5.05 mJ的电能,满足驱动LED和射频发射器等的要求。
关键词:
PZT
悬臂梁
能量采集
有限元分析
电路设计

水下双向无线电能传输系统设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180190

作者:高雪飞1,张 剑1,2,李金龙1

作者单位:1.中国科学院电力电子与电气驱动重点实验室 中国科学院电工研究所,北京100190; 2.电驱动系统大功率电力电子器件封装技术北京市工程实验室 中国科学院电工研究所,北京100190

摘要: 为摆脱水下电能传送的束缚,提出了一种新型水下探测器供电方案,方案采用双向无线电能传输拓扑,实现了海洋环境下电能的非接触式双向传递。以磁耦合谐振式无线电能传输理论为基础,分析了双向无线电能传输系统的原理以及系统总体的设计方案,根据实际环境确定了补偿电路的形式,并分析了工作频率对系统的影响,对海水环境下涡流损耗进行了分析及验证,最后以海水为介质,进行了无线电能传输水池实验,实现传输距离15 cm下系统传输效率达83%,验证了双向无线电能传输方案的可行性。
关键词:
双向无线电能传输
海水环境
涡流损耗

Buck恒流变换器负载调整率的研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.175180

作者:李亦鸣1,魏金成1,郭筱瑛2,张煜枫1,贺金玉1,李 雍3,曹太强1

作者单位:1.西华大学 电气与电子信息学院,四川 成都610039;2.攀枝花学院 电气信息工程学院,四川 攀枝花617000; 3.国网河南省电力公司郑州供电公司,河南 郑州450000

摘要: 针对传统LED电源存在负载调整率差的问题,采用了一种基于输出电压反馈的电感电流补偿控制策略,用负载电压信号补偿负载调整引起的输出电流偏差。对影响Buck恒流拓扑负载调整率的因素进行了理论分析,结合工程应用数据,优化了负载调整率的控制策略。最后在一台200 W恒流LED电源样机上进行了实验验证,负载调整率从0.03%/V降到了0.01%/V,验证了所提控制方法的正确性,达到了优化负载调整率的效果。
关键词:
LED电源
负载调整率
电感电流峰值

基于三次样条函数的加Rife-vincent自卷积窗 插值FFT算法的电力系统谐波检测

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182545

作者:张莹莹

作者单位:河南省信阳市质量技术监督检验测试中心,河南 信阳464000

摘要: 采用快速傅里叶变换(FFT)对电力系统进行谐波分析时,由于非同步采样和数据截断,将会产生栅栏效应和频谱泄漏现象,无法得到准确的谐波参数。为提高非同步采样的谐波检测精度,提出基于三次样条函数的加Rife-vincent自卷积窗插值FFT算法。Rife-vincent自卷积窗旁瓣峰值低,旁瓣衰减速度快,能够有效抑制频谱泄漏,采用三次样条函数逼近幅值比函数,可有效抑制栅栏效应,避免解高次方程,实时性好,计算精度高。通过MATLAB仿真分析,验证了基于三次样条函数的加Rife-vincent自卷积窗插值FFT算法能够有效抑制频谱泄露和栅栏效应,提高谐波检测精度。
关键词:
谐波分析
Rife-vincent自卷积窗
三次样条函数
频谱泄漏
栅栏效应

轨到轨可调输出单级Buck变换器的研究与设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.174140

作者:汤健强,周凤星,梅鸣阳

作者单位:武汉科技大学 信息科学与工程学院,湖北 武汉430081

摘要: 高压电源作为电缆故障检测仪的重要组成单元,其输出电压的安全性、稳定性以及可调输出范围对电缆故障点的快速检测具有重要的促进作用。针对高压电源的宽范围可调输出问题,设计了具有轨到轨输出特性的宽范围可调单级Buck变换器作为高压电源的前级预调压。采用Buck变换器统一电路模型分析并设计了闭环反馈补偿控制器和可软件配置的软启动控制方法,同时完成了基于TL494的Buck变换器硬件电路设计,最后通过仿真分析与实验测试验证了所设计的Buck变换器能够实现输出电压10~300 V连续可调,系统具有良好的稳定性和动态响应,连续带载工作2小时无异常。
关键词:
轨到轨可调输出
Buck变换器
反馈补偿
TL494
软启动

基于空间插值算法的功率模块散热分析

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180047

作者:陆 地1,薛敬伟1,梁嘉宁2

作者单位:1.西安建筑科技大学 机电工程学院,陕西 西安710055;2.中国科学院深圳先进技术研究院,深圳 广东518055

摘要: 针对电动空调功率模块损耗计算困难,散热设计依据不足的问题,分析了其产热和散热的机理,提出了基于空间插值算法的实际损耗值计算方法,建立了热量从功率模块传导至冷媒的数学模型,提出了降低热阻的两种途径,通过有限元软件对不同导热系数和基座厚度条件下的功率模块温度分布状况进行了热仿真分析,利用实验对理论分析和仿真结果进行了验证,结果表明提出的两种提高散热效率的方法能够改善功率模块的散热性能。
关键词:
电动空调
功率模块
插值算法
散热