《电子技术应用》杂志2025年第04期-AET-电子技术应用

2025年第04期

刊出日期：2025-04-06

本期精选：基于多尺度伸缩卷积与注意力机制的光伏组件缺陷分割算法

本期精选：一种基于改进的生成式对抗网络的完整12导联心电图重构方法

邮发代号：2-889

上一期

综述与评论

机器学习在恶意加密流量检测中的应用及研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245979

作者：田睿1，2，张雅勤1，2，董伟1，2，李致成1，2，冯志1，2

作者单位：1.中国电子信息产业集团有限公司第六研究所；2.华北计算机系统工程研究所

摘要：随着加密通信的普及，恶意攻击者利用加密流量隐藏活动，传统基于签名和规则的检测方法面临挑战。机器学习为恶意加密流量检测提供了新解决方案。综述了监督学习、非监督学习、深度学习和集成学习在该领域的应用。监督学习通过标记数据识别已知攻击，非监督学习在未标记数据中发现新型攻击模式，深度学习提升了在大数据环境中的特征提取能力，而集成学习则通过模型融合增强系统鲁棒性。研究表明，机器学习显著提高了恶意行为识别的准确性，特别是在复杂数据特征提取和新攻击模式发现方面。

关键词：
加密流量识别

机器学习

加密流量

恶意行为识别

集成学习

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航空兵场站信息保障体系发展研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.256265

作者：边兵齐1，2，杨霄鹏2，张军3

作者单位：1.92187部队；2.空军工程大学；3.92941部队

摘要：场站作为航空兵部队训练保障基地，为任务单位飞行和装备维修进行组织指挥和专业勤务工作。飞行任务全过程通信导航保障是场站信息通信保障的中心工作，信息通信发展更新速度不断加快，面临的新问题急需解决。为了更好适应当前信息通信体系建设的发展，通过研究网络信息一体化建设，采取仿真计算模型，得到了实现场站高效通信导航保障、控制方式全面的系统发展思路。该研究为适应信息化条件下的航空兵导航保障体制、提高体系信息保障能力，奠定了扎实的理论基础。

关键词：
信息保障

系统建设

GRWAVE模型

网信体系

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人工智能

一种基于改进的生成式对抗网络的完整12导联心电图重构方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245796

作者：曾超权1，2，骆炜2，3，王森林2，3，戴玲凤2，3，陈豪2，3

作者单位：1.福州大学先进制造学院；2.中国科学院福建物质结构研究所； 3.福建省复杂动力系统智能识别与控制重点实验室

摘要：心电图（ECG）是评估心脏健康的重要工具。随着科技的进步，越来越多的智能设备被开发用于监测心电信号。然而，由于便携性的要求，这些智能设备通常只能测量有限导联数量的心电信号，这可能会影响心脏疾病诊断的准确性。为了解决这一问题，提出了一种基于生成对抗网络（GAN）的模型。该模型融合了Transformer和U-Net结构，能够从单一导联的心电信号重建完整的12导联心电信号，从而提高便携式智能设备的诊断性能。在PTB-XL和绍兴人民医院12导联心电信号数据集上对提出的模型进行了评估，并将其与几种先进的方法进行了比较。相关代码全部上传至https：//github.com/Chaoquan-123/12-lead-ECG-reconstruction。

关键词：
心电图

生成式对抗网络

Transformer

U-Net

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基于SAM和pix2pix的商品数据集生成网络

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245759

作者：于惠钧1，2，邹志豪1，康帅1

作者单位：1.湖南工业大学轨道交通学院； 2.湖南工业大学电气与信息工程学院

摘要：针对商品包装快速变换带来的商品数据集采集和标注过程繁琐的问题，设计了一种基于SAM和pix2pix的商品数据集生成网络。该网络以单个商品多角度图像作为输入，生成与实际结算场景相近似的数据集。在RPC大型商品数据集上进行数据集生成，在YOLOv7、Fast R-CNN、AlexNet三种目标检测网络上验证生成数据集对目标检测效果的提升。实验结果表明，生成数据集融合到原数据集后用于训练模型能够有效提升商品识别准确率，并且与真实数据集相比具有较好的替代性。相较于原数据集，融合生成数据集三个网络上识别精度分别提升7.3%、4.9%、7.8%。通过该方法，显著提高了模型训练的效率与实用性，减轻传统商品数据集采集与标注所需的人力物力投入。

关键词：
商品识别

SAM

pix2pix

数据集生成

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基于改进U-Net的沥青拌合站混合料装车语义分割

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245955

作者：李东丽1，成高立1，郭涛2，夏晓华2

作者单位：1.陕西高速机械化工程有限公司； 2.长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室

摘要：针对现有的沥青拌合站混合料装车语义分割方法平均交并比（Mean Intersection over Union，mIoU）值较低、检测速度较慢等问题，提出一种轻量化网络RCS-UNet对沥青拌合站混合料装车状态进行语义分割。首先在U-Net网络中加入残差连接以缓解梯度消失的问题，使网络在训练过程中更加稳定，提高模型的收敛速度和泛化能力；其次加入坐标注意力（Coordinate Attention，CA）机制，增强位置与通道的信息感知，提高模型的特征提取能力，使模型更加关注图像中的重要区域；最后将U-Net网络中的标准卷积修改为深度可分离卷积，以减小模型的体积和参数量，使得模型在保持较高性能的同时，具有更低的资源消耗和更快的推理速度。实验结果表明，改进模型的准确率、mIoU值以及FPS值分别为99.20%、98.41%和22.98，与经典模型和当前先进模型相比三个指标均为最高，取得了最优的语义分割效果。

关键词：
残差连接

CA

深度可分离卷积

语义分割

沥青拌合站

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集成电路与应用

器件级带电器件模型静电放电测试标准分析及应用

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246015

作者：江徽1，2，唐震1，王倩倩1，万永康1，2，虞勇坚1，2

作者单位：1.中国电子科技集团公司第五十八研究所； 2.无锡市集成电路测试和可靠性重点实验室

摘要：针对器件级带电器件模型（CDM）静电放电国内外主要测试标准进行了整理、分析与解读。梳理了各标准之间的差异性和关联性，明确了各标准的应用范围与技术要点。深入研究了影响器件级带电器件模型（CDM）静电放电测试结果的因素与控制方法，提出了在标准应用过程中保障结果一致性和准确性的相关技术技巧，为器件级带电器件模型（CDM）测试标准的选择、测试和工程应用提供了指导。

关键词：
带电器件模型

器件级

测试标准

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T型栅GaN HEMT微波器件ESD特性研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246116

作者：倪志远，白霖，林罡，鲍诚，章军云

作者单位：南京电子器件研究所

摘要：对Si基GaN HEMT器件在ESD事件下的失效机理与影响因素进行了研究。探究了器件在不同偏置下的失效电压分布情况，并结合微光显微镜定位了引起器件退化的异常点，进行了对应的微区分析。另外，还探究了T型栅几何尺寸如栅脚、栅帽宽度与总栅宽等工艺参数对器件抗静电能力的影响并进行相关机理分析，为器件ESD性能、可靠性的优化提供了方向与参考。

关键词：
GaNHEMT

T型栅

ESD

栅脚栅帽

总栅宽

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基于多线缝隙耦合的Ka波段薄膜功分器设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246044

作者：徐慕华1，周雨进2，3，李帅帅2，顾江川2，周骏2，沈亚2

作者单位：1.南京电子器件研究所，江苏南京 210016；2.南京国博电子股份有限公司； 3.南京市高密度射频微系统集成工程技术研究中心

摘要：传统的功分器结构由于高频串扰明显、阻抗变换线体积大等原因，难以满足微波系统高频率、小型化的需求。为此，提出一种基于多线缝隙耦合结构的Ka波段功分器。从电路拓扑出发，对该器件进行了电路设计、建模仿真与实验验证。测试结果表明，该器件具备良好的高频性能，且表现出通带两侧具有传输零点的滤波响应，实现了多线缝隙耦合的薄膜功分器设计。

关键词：
微波器件

多线缝隙耦合结构

功分器

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高稳定性光纤激光器恒流驱动系统设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244826

作者：王拓1，唐德东1，王凯2，张淑敏1，李欣宇1，孟坤3

作者单位：1.重庆科技大学电气工程学院；2.中国石油西南油气田川西北气矿； 3.青岛青源峰达太赫兹科技有限公司

摘要：光纤激光器波长和输出功率的稳定性易受泵浦源驱动电流波动的影响，为应对该问题，设计了一款高精度、高稳定性恒流驱动系统。恒流源部分采用闭环负反馈原理，通过金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）来控制恒流输出，实现了对半导体激光器（LD）驱动电流的精准控制；限流保护电路利用二极管的限幅作用使LD免受过电流冲击的影响，电流缓慢启动采用软件控制的方法确保LD免受浪涌电流损害；光功率探测电路采用ADA4530芯片，确保在极低光照水平下也可精准探测到功率输出。实验结果表明，该电路可实现驱动电流在0~1.2 A连续可调，电流短期（120 min）和长期（24 h）稳定性分别为±0.001 mA和±0.002 mA；激光器中心波长波动不超过±0.03 nm，输出功率的稳定度不超过0.084 3%，精度小于±0.15 mW。

关键词：
光纤激光器

恒流驱动

稳定性

泵浦源

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计算机技术

基于ROS的家用老年服务机器人设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245342

作者：赵泽北，冯沛林，谢晓睿，张静

作者单位：北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院

摘要：针对当前老年服务机器人存在的问题，如智能语音功能单一、感知能力不足和集成化水平不高等，设计了一款具有人脸识别、语音交互和摔倒检测功能的机器人。该机器人基于机器人操作系统（ROS）开发，配备Jeston Nano主控板和ZED2i双目立体相机等多种传感器。通过基于Haar特征和LBPH算法的人脸识别、利用百度语音API和Alpaca-2模型实现的语音交互，以及基于ZED2i双目相机的摔倒检测，为老年人提供更加综合、智能的护理服务。实验结果显示，该机器人在人脸识别、语音交互和摔倒检测方面均表现出色。

关键词：
老年服务机器人

机器人操作系统ROS

人脸识别

语音交互

智能感知

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基于零信任的无人机系统安全防护研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245426

作者：姬胜凯，杨志明，赵建坤，李斌，黄毅龙

作者单位：中国电子信息产业集团有限公司第六研究所

摘要：近年来，无人机在军民领域得到广泛应用，尤其是俄乌冲突以来，其成本低、功能强的优势尤为凸显，发挥了巨大的作用。但无人机的使用环境复杂、通常不可控，面临更严重的安全威胁，如无人机劫持、网络攻击、无线通信干扰、恶意接入和数据窃取等安全风险，针对上述风险，目前无人机系统主要采取传统安全防护手段，如采取无线网络安全、数据加密等防护措施。零信任架构作为一种新的安全模式，强调动态信任，为无人机系统安全防护提供了新思路。对零信任安全防护架构展开研究，结合无人机系统的典型应用，对无人机测控、数据传输面临的安全风险进行分析，针对风险提出基于零信任的无人机系统安全防护架构，并设计零信任技术在无人机测控、数据通信和典型场景的实现方案，为零信任架构在军民无人机系统中的具体实现提供有力支撑。

关键词：
零信任

无人机

安全

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基于多尺度伸缩卷积与注意力机制的光伏组件缺陷分割算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245362

作者：党宁，李世峰，于坤義

作者单位：国家电投集团甘肃电力有限公司

摘要：无人机在光伏系统的巡检过程中需要对光伏组件的缺陷进行准确和快速识别，为此提出了一种基于多尺度伸缩卷积与注意力机制的光伏组件缺陷分割网络。首先在传统的U-Net网络每个Stage加入多尺度伸缩卷积模块，从而对光伏组件缺陷进行分割，PA达到了98.61%，与传统U-Net、FCN网络进行对比分析，准确率分别提高了0.32%和1.17%，算法消耗时间0.054 s，相较于对比的分割算法提高了0.006 s~0.013 s；然后将分割后的缺陷掩码mask和原图进行与操作，最后通过轻量级网络MobileNetV3对光伏组件缺陷（热斑、裂缝、鸟粪）进行检测并分类，精确率达到了98.82%，与SqueezeNet、ShuffleNet V2和GhostNet网络进行对比，分别提高了0.43%、1.08%和0.8%，平均检测时间0.026 s，相较于对比的检测算法提高了0.002 s~0.036 s。实验结果表明基于多尺度伸缩卷积与注意力机制的光伏组件缺陷分割网络具有较高的准确率和识别速率。

关键词：
光伏组件缺陷

注意力机制

多尺度伸缩卷积

U-net网络

MobileNetV3网络

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射频与微波

19~21 GHz GaAs高线性功率放大器MMIC

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.256340

作者：刘晓禹1，韩程浩1，阮文武1，郭润楠1，2，刘伶1，许鑫东1，侯泽文1，庄园1，2，余旭明1，陶洪琪1，2

作者单位：1.南京电子器件研究所；2.固态微波器件与电路全国重点实验室

摘要：基于0.15 μm GaAs高电子迁移率晶体管（pHEMT）工艺研制了一款19~21 GHz的高线性功率放大器单片微波集成电路。高峰均比信号传输场景中，功率放大器的效率和线性度对射频前端性能具有关键影响。该放大器在功放栅极级联冷模线性化电路，以补偿放大器辐相失真特性，进而实现线性度和效率的提升，为克服冷模对电压敏感问题，采用片上有源稳压及温度补偿偏置电路扩展动态范围，降低大动态失真，抑制工艺离散、外部离散等带来的线性度恶化问题。测试结果表明，在19~21 GHz频带内，饱和输出功率为22.3~22.8 dBm，饱和功率附加效率为35.3%~36.5%。在19 GHz、20 GHz和21 GHz频点，输出功率19 dBm时，三阶互调失真均小于-30 dBc；6 dB峰均比、100 MHz正交频分多路复用的64-QAM调制信号激励下，平均输出功率及对应的功率附加效率为19 dBm和27%，实现了-31.9 dBc、-33.2 dBc和-31.2 dBc的邻道功率比及4.32%、4.13%和5.3%的误差矢量幅度。

关键词：
自适应稳压偏置

冷模

高线性

砷化镓

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一种陡峭截止的曲面三阶带通频率选择表面天线罩设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245770

作者：王义富，蒋坤，何林涛，陈玄，陈毅乔

作者单位：中国西南电子技术研究所

摘要：针对传统频率选择表面（ Frequency Selective Surface，FSS）天线罩存在结构剖面高以及带外截止性能不足等问题，提出了一种K波段具有带外陡峭截止的低剖面带通型FSS天线罩设计方法。该方法通过采用多层非谐振型FSS单元结构及其电磁强耦合设计，实现了K波段三阶带通频率选择滤波特性。该天线罩不仅具有极低的剖面，而且实现了通带到阻带的快速陡峭过渡。进一步采用多层电路板压合技术和天线罩敷制工艺加工了该K波段曲面FSS天线罩样件，不仅保证了天线罩的图案加工精度，同时也确保了复杂曲面成型精度。最后，进行了天线罩传输特性及对天线方向图影响的测试验证，测试结果与设计结果吻合较好，证明了设计方法的可行性。

关键词：
频率选择表面

陡峭截止

曲面天线罩

K波段

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K波段跨导增强双路噪声抵消低噪声放大器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.256372

作者：王英骐1，王嘉文1，蒯杨1，2，郭润楠1，陶洪琪1

作者单位：1.南京电子器件研究所；2.东南大学信息科学与工程学院

摘要：为满足通信系统发展对高性能硅基低噪声放大器的需要，提出了一种跨导增强双路噪声抵消电路拓扑，能对晶体管噪声进行抵消，以实现良好的噪声性能。共栅路径中引入的跨导增强结构进一步改善了增益与噪声性能。基于以上拓扑设计了一款K波段低噪声放大器，由共栅与共源两条路径组成，两者互为反馈支路，通过两路合成实现双路的噪声抵消。电路采用90 nm CMOS SOI工艺设计，芯片核心尺寸为500 μm×280 μm。仿真结果表明，在17~22 GHz频带内实现了1.61~1.87 dB的噪声系数和15.8 dB的峰值增益，1 dB压缩点输入功率为-4.3 dBm，体现了较好的噪声性能与线性增益。

关键词：
噪声抵消

低噪声放大器

跨导增强

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基于开口环谐振器的二维线性位移微波传感器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245734

作者：袁汪楷，马润波

作者单位：山西大学物理与电子工程学院

摘要：采用微波技术测量位移的方法，设计了一种基于开口环谐振器（Split Ring Resonator，SRR）的二维线性位移微波传感器。传感器由定子与动子两部分构成，其中定子由两组不同尺寸的SRR耦合一条传输微带线构成，动子采用单面覆铜的FR-4介质基板制成。动子二维移动时两个SRR的谐振频率将发生变化，传输零点也产生对应偏移，从而建立起位移和传输零点的关系。此外通过对SRR加载缺陷地结构，提高了检测灵敏度。经电磁建模和仿真，传感器在1 GHz至3.2 GHz范围内产生两个传输零点，可在x和y方向表征0~6 mm的位移，灵敏度分别为122 MHz/mm和82 MHz/mm。制作并测试了传感器实物，实测与仿真的数据基本吻合，证实了该传感器设计的有效性。

关键词：
开口环谐振器

二维位移传感器

耦合微带线

缺陷地结构

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雷达与导航

FOCMLAD算法：未知相关杂噪下的MMW-FMCW雷达的角度估计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245873

作者：毛喻仟，盛继松，张连江，王强

作者单位：中国船舶集团有限公司第八研究院

摘要：针对毫米波（MMW）FMCW雷达在时空相关杂噪下提出了一种基于四阶累积量（FOC）的MUSIC和LAD角度估计算法（FOCMLAD）。基于FOC的MUSIC方法用于解析和重构中频（IF）信号。然后，将每个传感器的信号表达式视为一个独立的回归形式，并使用LAD估计来获得目标角度。该算法有效地抑制了相关杂噪。FOCMLAD算法结合使用LAD方法来抵消相关杂噪的非高斯性，并减轻了相关杂噪的时域相关性的不利影响。实验结果验证了FOCMLAD算法有效地抑制了相关杂噪干扰。

关键词：
角度

四阶累积量

MUSIC

MMW-FMCW雷达

相关杂噪

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组合导航微系统陶瓷基三维集成技术

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245991

作者：沈时俊，何一蕾，汪金华，庄永河

作者单位：中国电子科技集团公司第四十三研究所微系统安徽省重点实验室

摘要：为了解决高精度组合导航系统的体积和重量较大的问题，基于多层陶瓷基板高密度布线和三维立体组装等系统级封装（System In Package，SiP）工艺技术，提出了一种全新的三维立体微系统封装结构。采用低温共烧陶瓷（Low Temperature Cofired Ceramic，LTCC）基板高密度布线及贴装、基板堆叠、高正交度立体组装等SiP工艺，将三轴加速度计、三轴陀螺仪、卫星导航、地磁计和气压高度计等集成在一个封装单元中，研制出外形尺寸仅3.1 cm×2.9 cm×0.96 cm、重量仅18 g的组合导航微系统产品，拓展了应用领域。通过数据融合算法，可以有效提升导航精度和可靠性，具有广阔的应用前景。

关键词：
组合导航微系统

系统级封装

三维立体组装

低温共烧陶瓷

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一种改进的分段FFT两级快速捕获方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.246098

作者：宋若宇1，王振岭1，蔚小龙1，刘亚廷2

作者单位：1.中国电子科技集团公司第五十四研究所； 2.火箭军装备部驻廊坊地区军事代表室

摘要：通导融合信号中一体化设计的导航增强信号具有频谱资源受限和非连续播发的特点，针对对低轨卫星L频段的高动态短时突发导航增强信号，提出了一种改进的分段FFT两级时频域二维快速捕获方法，通过两级分段相关FFT的捕获处理方式，同时获取导航增强信号到来时刻和信号多普勒频移估计，实现低轨场景下信号快速实时捕获处理。仿真验证结果表明，在信号载噪比48 dBHz以上时，快速捕获算法可适应±40 kHz的信号多普勒频移并且可以适应短时突发的播发模式，信号多普勒估计误差控制在±80 Hz，信号到来时刻估计误差控制在±1码片。

关键词：
通导融合

高动态

短时突发

FFT

分段相关

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基于特征点提取和PCA的改进ICP点云配准方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245473

作者：马然

作者单位：广州南方测绘科技股份有限公司

摘要：传统迭代最近点（Iterative Closest Point， ICP）方法进行点云配准时存在实时性差、易陷入局部极值且配准精度低等问题。提出一种基于特征点提取、主成分分析（Principal Component Analysis， PCA）粗配准和ICP精配准的三步点云配准方法。首先定义点云数据局部密度概念，并自动选择局部密度较大的点作为特征点，然后利用PCA对提取的特征点进行分析，根据PCA主分量方向计算配准所需平移和旋转参数。最后利用ICP对数据进行精配准。试验结果表明，所提方法相对于对比方法的配准精度提升超过13.4%，实时性提升超过38.2%，并且在低信噪比条件下表现出了更高的适应性，具有较高的应用前景。