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高温光纤F-P应变传感器测量误差建模与分析
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作者 刘繄 朱云涛 +1 位作者 王锐 陈凡 《自动化仪表》 2026年第3期28-32,42,共6页
针对光纤法布里-珀罗(F-P)应变传感器因胶接层变形带来测量误差的问题,通过深入分析胶接层微观受力变形行为,推导并建立了表征胶接层变形导致应变测量误差的理论模型。基于此模型,系统仿真分析了粘贴工艺参数(胶接层厚度、粘贴长度等)... 针对光纤法布里-珀罗(F-P)应变传感器因胶接层变形带来测量误差的问题,通过深入分析胶接层微观受力变形行为,推导并建立了表征胶接层变形导致应变测量误差的理论模型。基于此模型,系统仿真分析了粘贴工艺参数(胶接层厚度、粘贴长度等)及胶接层材料参数(弹性模量)对应变传递相对误差的影响规律。仿真结果表明,特定工艺与材料参数组合下,粘贴工艺所致误差可达20%。建立的误差模型为提升F-P传感器测量精度、优化粘贴工艺提供了关键理论工具,对航空发动机高精度测量具有重要支撑作用。 展开更多
关键词 光纤法布里-珀罗传感器 两点粘贴式结构 胶接层变形 应变传递率 测量误差 粘贴工艺
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基于频率特征的TIADC非线性校正神经网络研究
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作者 王煜森 张益 +2 位作者 梅思涛 王言立 赵贻玖 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第2期95-104,共10页
模数转换器(ADC)的性能决定了采集系统的性能优劣,随着采集系统采样率和采样带宽的提升,ADC的非线性误差相较于线性误差具有更大的危害。针对频率相关的ADC非线性误差,提出了一种基于人工神经网络(ANN)校正的方法,对ADC采样数据进行数... 模数转换器(ADC)的性能决定了采集系统的性能优劣,随着采集系统采样率和采样带宽的提升,ADC的非线性误差相较于线性误差具有更大的危害。针对频率相关的ADC非线性误差,提出了一种基于人工神经网络(ANN)校正的方法,对ADC采样数据进行数字后校正处理。该方法首先对ADC所采集的单音正弦信号进行频谱分析去除其中包含的非线性谐波失真,并以该结果作为参考真值,从频域角度对神经网络进行训练。所提方法以采集信号频谱的幅度信息作为神经网络的训练对象,将相位信息保留并在校正后对输出的幅度结果进行补偿,随后将幅度校正结果与保留的相位信息重构为复数频谱,并进行逆傅里叶变换以恢复时域信号。在实验验证中,以时间交织(TI)ADC系统为应用场景,将时间交织采样架构子ADC间的多种失配误差与子ADC的非线性误差一同校正。采用多组不同频率的单音正弦信号,按照频率分层抽样与时间分段采样相结合的策略进行数据划分与神经网络训练,并针对多音信号的校正进行了神经网络泛化性能验证,验证所提校正方法在ADC校正应用中的普适性。在一个4通道的20 GSPS采样率的TIADC硬件平台对神经网络的ADC校正性能进行了验证,所提方法保证了多音信号可以维持正确相位关系,且系统无杂散动态范围提升了36 dB。 展开更多
关键词 模数转换器 人工神经网络 非线性误差 失配误差 频率特征 数字后校正
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一种零输入电流纹波高升压软开关DC-DC变换器
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作者 周明珠 刘超 +2 位作者 庄一展 毛行奎 张艺明 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第1期25-36,共12页
高升压DC-DC变换器广泛应用于光伏(PV)发电、燃料电池、直流微电网和混合动力电动汽车等领域。本研究提出了一种零输入电流纹波(ZICR)高升压软开关DC-DC变换器。其通过将输入电感电压箝位在零电压的方式实现ZICR,有效消除输入电流纹波;... 高升压DC-DC变换器广泛应用于光伏(PV)发电、燃料电池、直流微电网和混合动力电动汽车等领域。本研究提出了一种零输入电流纹波(ZICR)高升压软开关DC-DC变换器。其通过将输入电感电压箝位在零电压的方式实现ZICR,有效消除输入电流纹波;较低的输入电流纹波可提高光伏电池板和燃料电池的发电效率和使用寿命。该变换器通过引入耦合电感和开关电容升压技术来实现高电压增益,利用开关管导通占空比和耦合电感匝比灵活调节输出电压。同时,该变换器中所有开关都实现了零电压开关(ZVS),所有二极管都实现了零电流开关(ZCS),这样可以降低开关的开关损耗和二极管的反向恢复损耗,进而降低开关器件的损耗来提高变换器的工作效率。详细分析了变换器的工作原理、ZICR特性、电压电流应力和软开关特性,并将所提ZICR变换器与其它相似的高升压DC-DC变换器进行了性能参数比较。最后,搭建了一台100 kHz、200 W、38~380 V的实验样机,验证了所提ZICR变换器在额定功率下的拓扑结构性能和理论分析的正确性。同时,在额定功率下具有ZICR和不具有ZICR的变换器的实验效率分别为95.4%和96.1%。实验结果表明该ZICR变换器具有良好的稳态性能,能够实现高电压增益和高效率输出,满足新能源与直流微电网之间的功率变换应用需求,是一种性能优越的高升压DC-DC变换器拓扑。 展开更多
关键词 高升压DC-DC变换器 零输入电流纹波 耦合电感 零电压开关 零电流开关
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基于CEEMDAN-IWT的冲击波压力信号降噪方法
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作者 陈家辉 孔德仁 《振动.测试与诊断》 北大核心 2026年第1期32-40,214,共10页
针对实测爆炸冲击波信号中包含大量噪声信号,对试验结果分析及弹药爆炸毁伤威力评估造成一定影响等问题,提出了一种基于自适应噪声完备经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,简称CEEMDAN)... 针对实测爆炸冲击波信号中包含大量噪声信号,对试验结果分析及弹药爆炸毁伤威力评估造成一定影响等问题,提出了一种基于自适应噪声完备经验模态分解(complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,简称CEEMDAN)和改进的小波阈值(improved wavelet threshold,简称IWT)的冲击波信号联合降噪方法。首先,将待处理信号通过CEEMDAN进行模态分解,得到系列本征模态分量(intrinsic mode functions,简称IMFs);其次,对传统的小波阈值方法进行改进,通过计算各分量每层分解并重构后的信号信噪比(signal noise ratio,简称SNR),定量确定最佳分解层数以提高降噪精度;然后,利用IWT对含噪的IMFs进行阈值降噪处理并重构,进而实现信号降噪;最后,对CEEMDAN-IWT方法的降噪性能开展相关试验验证。研究结果表明:相比于经验模态分解(empirical mode decomposition,简称EMD)、小波阈值、CEEMDAN等方法,采用CEEMDAN-IWT方法降噪后,信号信噪比分别提高了32.18、6.85和22.19 dB,且均方根误差最低;降噪前后冲击波正压作用时间与比冲量的最大相对偏差分别为1.31%和0.86%,峰值上升最大滞后时间为0.002 ms,各表征参量在降噪前后的偏差值明显低于其他降噪方法。可见,CEEMDAN-IWT方法在有效去除噪声信号的同时,能够最大程度地保留原始信号特征信息,降噪效果优于其他降噪方法,其计算效率可满足工程测试中对批量数据的处理要求。 展开更多
关键词 信号处理 冲击波 完全自适应噪声集合经验模态分解 改进的小波阈值
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基于闭环图像矫正和线特征聚类的改进PL-VINS
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作者 张原玮 王祝 +1 位作者 姚万业 王天宁 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第1期340-352,共13页
在光照变化和重复纹理环境中,现有视觉惯性导航系统(VINS)存在特征提取数量不足和特征误匹配率高等问题,导致位姿估计精度和系统鲁棒性难以满足应用需求。对此,提出了一种改进PL-VINS算法,改善光照变化环境下的特征提取性能和重复纹理... 在光照变化和重复纹理环境中,现有视觉惯性导航系统(VINS)存在特征提取数量不足和特征误匹配率高等问题,导致位姿估计精度和系统鲁棒性难以满足应用需求。对此,提出了一种改进PL-VINS算法,改善光照变化环境下的特征提取性能和重复纹理环境下的特征匹配性能。具体地,在图像预处理模块,提出一种闭环伽马矫正方法对图像亮度进行迭代调整,直至图像亮度达到期望值,以提高可提取到的特征数量,从而增强系统在光照变化环境下的鲁棒性;在线特征检测和跟踪模块,先计算空间平行线段对在图像平面的交点,并对交点进行聚类得到交点簇及其加权中心点,再依据线特征与加权中心点的距离和方向实现线特征的聚类,以提升重复纹理环境下线特征匹配的鲁棒性;在后端优化模块,将同簇线特征的交点作为特征加入到优化中,构建点、线和交点特征融合的重投影残差,以提升重复纹理环境下的位姿估计精度。公开数据集上对比测试结果表明,改进PL-VINS在EuRoC数据集上的绝对位姿误差平均值相比PL-VINS算法降低17.4%;在UMA-VI数据集上的绝对位姿误差平均值相比SuperVINS算法降低12.2%。为了进一步验证算法有效性,基于移动机器人搭建试验平台进行实物测试。实物试验结果表明,改进PL-VINS相比对比算法在光照变化和重复纹理环境下表现出更好的准确性和鲁棒性。 展开更多
关键词 视觉定位 图像矫正 线特征聚类 PL-VINS
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基于注意力分割与对抗重建的高压电缆绝缘厚度测量
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作者 邱文俊 侯北平 +2 位作者 朱文 董建伟 介婧 《仪器仪表学报》 北大核心 2026年第2期322-333,共12页
针对高压电缆绝缘层人工检测效率低、传统图像算法在弱边界条件下精度低的问题,提出了一套便携式测量方案,并设计了一种基于“粗定位-精细重建”的两阶段电缆绝缘厚度测量算法。首先,构建了融合多尺度特征与空间注意力机制的语义分割模... 针对高压电缆绝缘层人工检测效率低、传统图像算法在弱边界条件下精度低的问题,提出了一套便携式测量方案,并设计了一种基于“粗定位-精细重建”的两阶段电缆绝缘厚度测量算法。首先,构建了融合多尺度特征与空间注意力机制的语义分割模型SA-UNet,并结合提出的多尺度注意力融合编码器(MSAF)、精细多核池化模块(RMP)和跳跃注意力特征融合模块(SAFF),有效增强了模型对复杂细节与弱边界的感知能力,能够精准分割出包含导体屏蔽层、主绝缘层和绝缘屏蔽层的完整绝缘结构,通过注意力机制聚焦关键特征,准确提取高压电缆绝缘区域,有效缓解了因类别不平衡导致的分割精度下降问题;其次,引入Pix2Pix GAN生成对抗网络对分割后的低对比度区域进行图像重建,通过学习构建了图像边界从模糊到清晰的映射,以增强层间边界的梯度信息与纹理细节;最后,基于重建结果采用射线交点法自动计算厚度参数。在包含3300张高压电缆截面图像的数据集上进行验证,实验结果表明,SA-UNet模型在分割性能上表现优异,交并比(IoU)高达99.36%,优于U-Net、DeepLabv3+等主流模型;Pix2Pix GAN重建图像具有极高的结构保真度(SSIM>0.98);绝缘层厚度测量的平均绝对误差(MAE)仅为0.01 mm。该方法为高压电缆绝缘参数的高精度自动化测量提供了有效解决方案。 展开更多
关键词 高压电缆 绝缘层厚度 语义分割 生成对抗网络 机器视觉
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基于温度场测量的铸坯火焰切割预热点位置设定方法
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作者 何庆 刘通 张本涛 《热加工工艺》 北大核心 2026年第3期78-84,共7页
铸坯火焰切割的关键一步是对铸坯边缘(即预热点位置)进行预热,然而铸坯在输送过程中由于运动产生边缘位置横向偏移,使火焰切割预热点位置偏离设定值,导致切割失败。提出一种基于温度场测量的铸坯边缘和预热点位置检测方法,针对输送轨道... 铸坯火焰切割的关键一步是对铸坯边缘(即预热点位置)进行预热,然而铸坯在输送过程中由于运动产生边缘位置横向偏移,使火焰切割预热点位置偏离设定值,导致切割失败。提出一种基于温度场测量的铸坯边缘和预热点位置检测方法,针对输送轨道上的待切割铸坯,在火焰切割设备的铸坯输送前方安装检测装置,利用测量的铸坯温度场信息结合图像处理算法检测出铸坯边缘位置。并根据铸坯的切割方式计算火焰切割的预热点位置,为铸坯火焰切割的顺利进行提供关键技术保障。现场试验表明,该方法的检测误差在1 mm内,满足火焰切割生产工艺需求,实现了铸坯火焰切割的全自动化操作。 展开更多
关键词 铸坯 火焰切割 预热点位置 温度场测量 边缘检测算法
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机载方波供电压力传感器相移特性可靠校准方法
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作者 马靖杰 姚贞建 +1 位作者 赵宇星 史博 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2026年第1期289-297,共9页
为解决方波信号在方波供电压力传感器相移特性校准中的干扰,提出一种基于正弦激励的机载方波供电压力传感器相移特性可靠校准方法。基于希尔伯特变换算法,辨识方波供电压力传感器校准输出信号的正弦响应信号,针对正弦响应信号的非平稳... 为解决方波信号在方波供电压力传感器相移特性校准中的干扰,提出一种基于正弦激励的机载方波供电压力传感器相移特性可靠校准方法。基于希尔伯特变换算法,辨识方波供电压力传感器校准输出信号的正弦响应信号,针对正弦响应信号的非平稳偏移问题,采用鲁棒局部均值分解和模糊熵指标,实现正弦响应信号偏移趋势消除,并根据对消除偏移趋势的正弦响应信号进行正弦拟合,估计方波供电压力传感器初始相位,结合参考压力传感器初始相位,实现机载方波供电压力传感器相移特性可靠校准。分别通过仿真实验和正弦校准实验验证该方法对于方波供电压力传感器相移特性校准的性能。仿真实验结果表明,该方法在不同频率的正弦压力激励条件下相移特性校准相对误差均值为0.594%,优于经验模态分解、极值包络法等传统方法,其相对误差均值分别为24.543%和1.553%。正弦校准实验证明了该方法可有效解决校准过程中正弦激励信号、方波供电信号和干扰噪声的耦合问题,实现了机载方波供电压力传感器相移特性可靠校准。 展开更多
关键词 压力传感器 相移特性 校准 包络提取 正弦拟合
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超高精度平面度误差的混合优化评定及应用
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作者 谭陆洋 齐天飞 +3 位作者 武智渊 张弘治 贾学志 张雷 《光学精密工程》 北大核心 2026年第3期393-402,共10页
针对传统智能优化算法在评定平面度误差时存在计算精度不足、收敛速度慢等问题,提出一种兼具高精度与高效率的平面度误差评定方法。通过设计一种以序列二次规划(Sequential Quadratic Programming,SQP)算法为主、粒子群优化(Particle Sw... 针对传统智能优化算法在评定平面度误差时存在计算精度不足、收敛速度慢等问题,提出一种兼具高精度与高效率的平面度误差评定方法。通过设计一种以序列二次规划(Sequential Quadratic Programming,SQP)算法为主、粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法为辅的混合算法(PSO-SQP),以满足自研1200 mm口径非接触式平面度检测仪对评定算法的严格要求。利用PSO算法的全局搜索能力进行初步粗搜索,快速获得一个接近全局最优的解作为SQP算法的优质初始点;针对精搜索阶段,利用自适应步长策略替代传统固定步长,从而在局部搜索中实现快速稳定收敛。实验结果表明,PSO-SQP混合算法对初始点偏差、采样规模及测量噪声具有良好的稳定性,与高精度三坐标测量机相比,评定结果差异小于7 nm。在实际工程应用中,对直径280 mm的平面镜进行评定,平面度评定结果与平面镜面形精度指标相符,验证了其工程实用性。PSO-SQP混合算法具有计算精度高、收敛速度快和稳定性好等优点,特别适用于超高精度、大数据量的平面度检测。 展开更多
关键词 精密测量 平面度误差 序列二次规划 粒子群优化 非接触式平面度检测仪
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智能压力变送器非线性温度漂移补偿控制算法
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作者 张旭 《自动化应用》 2026年第4期144-146,共3页
现有压力变送器的温度补偿控制方法多依赖单一模型或神经网络进行全局补偿。然而,在温度-压力耦合作用下,这些方法易出现非线性拟合不足的问题,导致在高温高压工况下补偿误差较大。基于此,研究了智能压力变送器非线性温度漂移补偿控制... 现有压力变送器的温度补偿控制方法多依赖单一模型或神经网络进行全局补偿。然而,在温度-压力耦合作用下,这些方法易出现非线性拟合不足的问题,导致在高温高压工况下补偿误差较大。基于此,研究了智能压力变送器非线性温度漂移补偿控制算法。首先,构建包含温度、压力一次项、二次项及交叉项的多项式模型,量化温度和压力耦合作用下的测量误差规律。然后,依据误差敏感度自适应划分补偿区间,采用局部二次多项式模型进行分段补偿,并通过重叠区域加权融合消除区间边界处的补偿突变。最后,结合实时误差反馈,利用梯度下降法动态优化局部模型参数,实现闭环控制。结果表明,该方法在-40~120℃全温度区间内补偿误差始终低于对比方法,高温段(100~120℃)误差可控制在±0.2 mV范围内,这表明该方法有效提升了补偿精度与稳定性。 展开更多
关键词 智能压力变送器 非线性温度漂移 补偿区间 分段补偿 闭环控制
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基于多传感器信息融合的便携式室内面积测量仪设计
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作者 郭岩 唐洪贶 王伟熙 《机电工程技术》 2026年第1期196-201,共6页
针对传统面积测量仪因无法测量倾斜角度,导致存在测量误差的问题,基于多传感器信息融合技术和误差处理算法,设计一款便携式室内面积测量仪,不仅能够对长度和面积进行测量,并且可实现倾斜角度的实时测量。测量仪以STM32为主控核心,通过... 针对传统面积测量仪因无法测量倾斜角度,导致存在测量误差的问题,基于多传感器信息融合技术和误差处理算法,设计一款便携式室内面积测量仪,不仅能够对长度和面积进行测量,并且可实现倾斜角度的实时测量。测量仪以STM32为主控核心,通过姿态传感器采集的欧拉角判断测量的方向和倾斜角度,并采用激光测距模块测量长度,将长度和倾斜角结合余弦函数计算出实际测量距离,而且根据记录的长度数据推算出室内面积,最后通过OLED显示测量结果,当测量仪处于亏电状态时进行充电提醒。采用对比实验进行结果分析,长度和面积测量的最大相对误差分别为4.0%和4.1%。实验结果表明,采用多传感器信息融合和误差处理的策略,能显著提升测量的精度和稳定性,证明了所设计测量仪在长度和面积测量方面的有效性,也为类似的室内面积测量应用提供了可靠的技术方案,具有一定的创新性和应用价值。此项研究成果对于推动高精度、高稳定性激光测距技术在工业领域的应用具有重要意义。 展开更多
关键词 激光测距 姿态传感器 欧拉角 误差处理
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基于动态自适应通道注意力特征融合的小目标检测 被引量:6
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作者 吴迪 赵品懿 +2 位作者 甘升隆 沈学军 万琴 《电子科技大学学报》 北大核心 2025年第2期221-232,共12页
针对小目标检测中卷积操作导致检测特征缺失和不同尺度语义隔阂的问题,提出一种基于动态自适应通道注意力特征融合的小目标检测方法。1)提出一种多尺度三角动态颈(Tri-Neck)网络结构,用于融合多尺度特征语义隔阂及弥补小目标特征缺失的... 针对小目标检测中卷积操作导致检测特征缺失和不同尺度语义隔阂的问题,提出一种基于动态自适应通道注意力特征融合的小目标检测方法。1)提出一种多尺度三角动态颈(Tri-Neck)网络结构,用于融合多尺度特征语义隔阂及弥补小目标特征缺失的问题。2)提出一种分组批量动态自适应通道注意力模块,增强弱语义小目标特征同时抑制无用信息,且在动态自适应通道注意力模块中设计新的激活函数和交并比损失函数,提升通道注意力表征能力。3)采用ResNet50作为骨干网络依次连接特征金字塔网络和Tri-Neck网络。实验结果表明,该方法在Pascal Voc 2007、Pascal Voc 2012上比YOLOv8算法mAP分别提升5.3%和6.2%,在MS COCO 2017数据集上AP和AP_S分别提升1.6%和2%,在SODA-D数据集上比YOLOv8算法AP提升0.9%。 展开更多
关键词 小目标检测 多尺度融合特征 特征金字塔 动态通道注意力 交并比损失函数
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基于三维姿态估计的智能康复运动检测系统应用研究 被引量:1
13
作者 张堃 张鹏程 +2 位作者 陈孝豪 张彬 华亮 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第6期181-193,共13页
在康复运动场景中,运动输入通常是视频序列,基于主流的2D人体姿态估计方法和深度相机进行的伪3D方案无法对视频中的骨骼点测距,影响最终评估效果。为了解决这个问题,提出一种针对视频的序列到序列3D帧聚焦姿态识别方法用于康复评估。其... 在康复运动场景中,运动输入通常是视频序列,基于主流的2D人体姿态估计方法和深度相机进行的伪3D方案无法对视频中的骨骼点测距,影响最终评估效果。为了解决这个问题,提出一种针对视频的序列到序列3D帧聚焦姿态识别方法用于康复评估。其目的是从最原始的二维噪声场景中直接提取更全面、更详细的三维坐标信息,并基于这些信息进行运动序列分析。该方法采用四支路流式变换器,能够捕获长序列时间与空间之间的交互关系,同时分别对原始2D输入进行时序与空间处理。这四支路信息通过可学习比例参数进行整合,并通过一个额外模块,结合空间编码器和增强型时间解码器获得最终输出。所提方法在Human 3.6M数据集上的表现优于最先进方法,平均关节位置误差仅为14.4 mm,三维姿态坐标误差最低,证明了所提主干架构能够有效处理更复杂的康复运动视频序列任务,同时在实际康复视频序列的对比实验也验证了本方法的有效性。此外,基于先进的人体姿态估计方法,研发了一种新颖的多维度智能康复运动评估分析系统,能够对人体各个关节120个动作进行运动指标估计,已进入临床验证阶段,并完成2000余例病人测试,平均准确率93.2%。 展开更多
关键词 序列到序列 FFPose算法 四支路流式变换器 可学习比例参数 无接触式
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LIO-SAM改进:自适应降采样与特征筛选优化 被引量:1
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作者 曾宪阳 于浩 +1 位作者 梁远生 杨红莉 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第7期288-296,共9页
针对激光雷达SLAM算法中的LIO-SAM算法在复杂环境中高度定位精度不足的问题,围绕特征点提取与后端点云匹配两个关键环节提出改进策略。在后端匹配方面,鉴于其存在的帧间误差波动大、鲁棒性差的情况,创新性地提出一种基于前置匹配的自适... 针对激光雷达SLAM算法中的LIO-SAM算法在复杂环境中高度定位精度不足的问题,围绕特征点提取与后端点云匹配两个关键环节提出改进策略。在后端匹配方面,鉴于其存在的帧间误差波动大、鲁棒性差的情况,创新性地提出一种基于前置匹配的自适应降采样方法。该方法借助预匹配操作,有效提升初始匹配精度,并依据点云局部密度,动态调整体素滤波分辨率,从而在保证匹配精度的同时显著提升计算效率。在前端特征点提取环节,针对LIO-SAM中曲率计算冗余、排序开销大以及近处点云特征提取率低问题,提出一种结合早期截断(Early Cutoff)与多尺度体素空间协方差分析的双阶段特征筛选机制。该机制主要针对近处点云,首先通过局部几何变化阈值快速剔除冗余点,随后在多尺度体素网格中进行协方差特征分析,从中筛选出空间分布均衡、几何结构稳定的代表性特征点,远处点云采用原算法提取。在公开数据集KITTI中选取表现稳定的序列07进行对比实验证明,优化后的算法在X、Y轴精度少有提升情况下,Z轴的平均绝对误差下降了26.44%,RMSE下降了24.43%,标准差下降了30.24%,且已在实车平台上完成部署验证,具备良好的鲁棒性与工程适用性。 展开更多
关键词 特征点 自适应降采样 多尺度体素空间 前置匹配
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基于SFTRLS算法的水下自干扰抑制方法研究 被引量:3
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作者 蒋佳佳 杨绪宝 +1 位作者 郭同同 李兆明 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第7期225-234,共10页
随着水下全双工通信技术的不断发展,在收发同频共通的通信模式下,发射端高功率信号易通过多种耦合路径影响接收端,形成强烈的自干扰信号,从而淹没期望信号,导致通信质量显著下降。特别是在复杂的水声信道环境中,自干扰现象更为严重,已... 随着水下全双工通信技术的不断发展,在收发同频共通的通信模式下,发射端高功率信号易通过多种耦合路径影响接收端,形成强烈的自干扰信号,从而淹没期望信号,导致通信质量显著下降。特别是在复杂的水声信道环境中,自干扰现象更为严重,已成为制约水下通信系统性能提升的关键瓶颈。因此,对来自同侧的自干扰信号的有效抑制已成为水下收发一体机系统亟需解决的重要技术难题。针对数字域自干扰抑制中传统LMS算法和RLS算法在实际应用中分别存在的估计精度不足和运算复杂度高的问题,提出了一种基于稳定快速变换递归最小二乘(SFTRLS)算法的数字域自干扰抑制方法。该算法通过引入前向与后向预测结构,将RLS算法中复杂的矩阵运算转化为一维向量运算,有效将计算复杂度从传统的O(N^(2))降低至O(N),在显著降低计算量的同时,时保持了出色的自干扰抑制性能。通过在不同信噪比、不同信道阶数条件下的仿真实验,验证了所提算法在收敛速度、自干扰信道估计精度以及运算速度等方面的优势。随后,在实际湖试环境下进一步对该方法进行了工程验证,实验结果表明在现有测试条件下,该算法可实现高达30 dB的自干扰抑制比,与其他算法对比也进一步证明了SFTRLS算法在复杂水下环境中具有良好的适用性与工程价值。 展开更多
关键词 水声全双工通信 通信探测一体化 水下收发一体机 自干扰抑制 SFTRLS
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基于卫星/UWB的鲁棒车载协同定位方法 被引量:2
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作者 孙伟 张晓彤 刘经洲 《传感技术学报》 北大核心 2025年第5期841-847,共7页
相对位置感知作为协同导航的核心也是车辆智能驾驶的关键技术,在车辆自组网(Vehicular Ad Hoc Networks,VANET)协同定位算法中具有重要作用。然而限于系统非线性及有色噪声干扰,相同硬件平台下的相对位置后验信息获取通常局限于一定精... 相对位置感知作为协同导航的核心也是车辆智能驾驶的关键技术,在车辆自组网(Vehicular Ad Hoc Networks,VANET)协同定位算法中具有重要作用。然而限于系统非线性及有色噪声干扰,相同硬件平台下的相对位置后验信息获取通常局限于一定精度。针对上述问题,基于抗差理论提出一种Huber M估计的鲁棒容积滤波(Robust Cubature Kalman Filtering,RCKF)车辆相对位置估计算法。该算法通过结合容积法则进行非线性更新,将量测方程转换为观测量和状态预测的线性回归问题后利用M估计实现求解,通过Huber损失函数降低受干扰量测值权重实现估计性能调整。紧组合车辆相对位置估计的实验表明,与容积滤波(Cubature Kalman Filter,CKF)相比,RCKF估计结果在均方根上改善23.59%,在准确度上改善21.81%,在精度上改善27.39%,有效提高了相对位置估计精确性和鲁棒性,为车辆协同定位解决方案提供一种可供参考的系统质量控制策略。 展开更多
关键词 协同导航 鲁棒容积滤波 M估计 有色噪声 紧组合 超宽带技术
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MFSF-DETR:一种基于多尺度特征移位融合的PCB缺陷与元件检测算法 被引量:1
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作者 张永宏 许鑫豪 +1 位作者 尹贺峰 李子奇 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第8期266-285,共20页
随着电子产品向高性能、小型化方向发展,印刷电路板(PCB)作为电子系统的核心载体,其设计与制造日趋复杂,元件排列更加紧密,结构也更加精细,从而对元件检测与缺陷检测提出了更高的要求。虽然以YOLO为代表的基于卷积神经网络的目标检测模... 随着电子产品向高性能、小型化方向发展,印刷电路板(PCB)作为电子系统的核心载体,其设计与制造日趋复杂,元件排列更加紧密,结构也更加精细,从而对元件检测与缺陷检测提出了更高的要求。虽然以YOLO为代表的基于卷积神经网络的目标检测模型已获得大量研究,但这些模型只针对单一的缺陷或元件检测场景进行设计,且在小目标和密集场景的检测上效果有限,而RT-DETR的出现使得基于Transformer的端到端检测模型在实时检测领域有了出色的表现。为此,在RT-DETR模型基础上,针对PCB场景提出了一种基于Transformer的端到端实时目标检测模型MFSF-DETR。首先,采用Faster-CGLU Block替换主干网络中的Block层,细化通道注意力机制,引入了纠缠Transformer模块(ETB)整合频域与空间域,丰富深层语义。然后,设计了自适应加权跨尺度特征融合网络(RAWCFF)代替了基于CNN的跨尺度特征融合网络(CCFF),并与跨尺度特征移位融合网络(CFSF)组成新的特征融合编码器,实现邻层特征与非邻层特征的深度交互。最后,分别使用PCB缺陷数据集DsPCBSD+与PKU-Market-PCB、PCB元件数据集PCB_WACV、PCB与无人机数据集VisDrone2019评估提出的模型在PCB场景下的检测效果与泛化能力。实验结果表明,MFSF-DETR模型在缺陷与元件检测上达到了85.6%、98.1%与89.9%的最高精度,相比基线模型提高3.1%、1.0%与3.8%,同时FPS指标也达到了120.2、57.1与71.8,实现了PCB背景下的高效、高精度检测。 展开更多
关键词 特征融合 深度学习 注意力机制 缺陷检测 元件检测
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异质自适应ACO:角度惩罚与精英策略融合
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作者 曾宪阳 梁远生 +2 位作者 于浩 刘畅 杨红莉 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第11期298-311,共14页
针对传统蚁群算法(ACO)在路径规划中收敛速度慢、易陷入局部最优和路径拐点多等局限性,提出了一种改进的ACO算法。该算法融合了异质自适应机制、角度惩罚与精英策略,并系统验证其泛化性能。通过构建异质-同质双种群协同架构,将两类不同... 针对传统蚁群算法(ACO)在路径规划中收敛速度慢、易陷入局部最优和路径拐点多等局限性,提出了一种改进的ACO算法。该算法融合了异质自适应机制、角度惩罚与精英策略,并系统验证其泛化性能。通过构建异质-同质双种群协同架构,将两类不同特征的蚂蚁种群结合,增强了算法在多种环境下的全局搜索能力,有效避免种群的过早收敛;引入方向感知的角度惩罚因子,通过在路径规划中加入角度惩罚,避免了不必要的路径拐点,优化了路径平滑性,并提升了算法对复杂地形的适应性;采用精英加权信息素更新策略,使得优秀解的影响力在信息素更新过程中得到更大的体现,加速了收敛过程并提高了稳定性。在多规模栅格地图的对比实验中,所提算法展现出了优异的泛化性能与鲁棒性:在50×50复杂环境下,相较于传统ACO算法,路径长度减少14.1%,拐点降低69.4%;相较于现有改进算法,路径长度缩短8.4%,拐点减少66.6%,迭代次数下降82.6%。自动导引车(AGV)实车实验进一步验证了算法在真实场景中的泛化能力,路径长度缩短11.1%,拐点减少78.2%。创新性地提出了种群异质自适应调度机制、方向感知的角度惩罚策略和精英信息素加权更新方法,显著提升了ACO算法的泛化性能,为移动机器人导航系统的实际应用提供了可靠的技术支撑。 展开更多
关键词 蚁群算法 路径规划 泛化性能 异质种群 角度惩罚
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基于人工鱼群算法的网络覆盖优化方法研究 被引量:1
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作者 汤隆 《自动化仪表》 2025年第4期97-100,106,共5页
无线传感网络随机部署移动节点时存在分布不均匀的问题,降低了网络带宽容量和网络覆盖率。为解决上述问题,基于人工鱼群算法的创新点,设计了网络覆盖优化方法。首先,分类处理不同角度的信号,设置多个基站,利用传感器的覆盖能力接收信号... 无线传感网络随机部署移动节点时存在分布不均匀的问题,降低了网络带宽容量和网络覆盖率。为解决上述问题,基于人工鱼群算法的创新点,设计了网络覆盖优化方法。首先,分类处理不同角度的信号,设置多个基站,利用传感器的覆盖能力接收信号,并确定目标函数。然后,将设置的目标函数作为训练目标,对人工鱼群算法进行预训练,并建立网络覆盖模型。最后,确定人工鱼群算法优化后的节点检测范围,以实现网络覆盖优化。试验结果表明,所提方法随着迭代次数和感知半径的增加,覆盖率逐渐稳定。所提方法能够提高网络覆盖率,并在短时间内找到最优解,从而满足设计需求。 展开更多
关键词 人工鱼群算法 无线传感网络 网络覆盖 目标函数 节点信号
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小样本条件下基于YOLOv7的小目标检测方法 被引量:2
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作者 路琪 郭乐江 +2 位作者 于元强 刘飞 熊鑫 《现代电子技术》 北大核心 2025年第5期153-161,共9页
低空慢速小目标的监视一直是预警探测领域的重点和难点。目前主流的基于卷积神经网络的目标检测算法主要设计应用于VOC数据集或COCO数据集,在特定场景下检测精度并不理想。YOLO是目前应用最广泛的单阶段目标检测算法之一,在检测速度方... 低空慢速小目标的监视一直是预警探测领域的重点和难点。目前主流的基于卷积神经网络的目标检测算法主要设计应用于VOC数据集或COCO数据集,在特定场景下检测精度并不理想。YOLO是目前应用最广泛的单阶段目标检测算法之一,在检测速度方面具有独特的优势。利用可见光成像手段获取小型无人机目标图片,基于YOLOv7算法改进了其特征增强网络,提出一种三分支并行特征金字塔网络,以获得更多的小目标上下文语义特征;将改进后的算法与生成对抗网络进行级联,旨在生成更真实的超分辨率图像,从而提高检测精度。与目前最先进的目标检测方法相比,该方法在满足检测实时性要求的前提下,使得检测精度有了显著的提升。由于训练集有限,为了提高泛化能力,还提出了SOD-Mosaic数据增强方法,该方法提高了检测器的鲁棒性和泛化能力。 展开更多
关键词 自动目标识别 卷积神经网络 小目标检测 数据增强 特征增强 特征金字塔网络
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