• 2017年第31卷第10期文章目次
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    • 专题前言

      2017, 31(10):1533-1533.

      摘要 (2523) HTML (0) PDF 3.31 M (14326) 评论 (0) 收藏

      摘要:柯熙政,理学博士,西安理工大学教授(技术二级),博士生导师,信息与通信系统学科带头人,光电工程技术中心主任。陕西省教学名师,陕西省学位委员会学科评议组成员。中国光电工程学会理事,陕西省光学学会理事。中国电子学会高级会员,中国仪器仪表学会高级会员。《电子测量与仪器学报》编委、《西安理工大学学报》编委。曾获省部级科技奖励10项,其中一等奖1项,二等奖4项。有20多项有关空间光通信的发明专利。有5部代表性著作由科学出版社出版,发表论文300余篇,培养硕士研究生100多名,博士研究生15名。

    • 地面自动气象观测的技术发展与展望

      2017, 31(10):1534-1542. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.001

      摘要 (2288) HTML (0) PDF 2.91 M (14393) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据地面自动气象观测技术的实际情况和国民经济发展的战略需求,介绍了我国地面气象观测技术及仪器的现状,阐述了国家对未来气象观测技术的发展要求,重点分析和研究了我国地面气象观测技术、观测仪器和观测方法的发展历程,指出了我国地面气象观测技术发展过程中存在的问题与不足,结合现代电子技术,信息与通信技术和物联网技术,展望了我国未来自动化、智能化气象观测技术,专用与通用气象观测技术,专业与大众气象观测技术的发展方向。

    • 利用总辐射估算日照时数的方法研究

      2017, 31(10):1543-1548. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.002

      摘要 (2272) HTML (0) PDF 1.23 M (14277) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了一种由总辐射估算日照时数的方法,利用云南丽江太阳能资源观测站总辐射表和直接辐射表观测的总辐射和直接辐射资料,以总辐射和地球外总辐射求得晴朗指数,以直接辐射大于120 W/m2的时间累积作为日照时数参考标准值,分析晴朗指数和日照时数之间的关系,采用分段拟合的方法,得到由总辐射估算日照时数的分段函数关系。通过丽江观测数据验证,由总辐射计算得到的日照时数与直接辐射表观测的日照时数之间的线性相关系数达到0.992 3,具有良好的相关性,两者之间月累计误差0.07 h,月内每日误差的均方根误差为0.5 h,能够较好地由太阳总辐射估算出日照时数。

    • 金属氧化物避雷器在线监测的谐波校正及研究

      2017, 31(10):1549-1554. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.003

      摘要 (2171) HTML (0) PDF 1.15 M (14219) 评论 (0) 收藏

      摘要:泄漏电流阻性分量是金属氧化物避雷器(MOA)在线监测的重要指标,传统的容性电流补偿算法并未考虑谐波电压的作用,对监测结果产生很大的误差。为解决该问题,利用电压过零时避雷器阻性电流与容性电流的关系求解避雷器晶介电容C,并推导了谐波电压下的容性电流补偿系数G,提出了一种金属氧化物避雷器在线监测的谐波电压校正方法,有效降低谐波电压对阻性电流提取的影响,提高避雷器阻性电流的提取精度。MATLAB仿真结果表明,通过 MOA在线监测谐波校正方法,避雷器晶介电容C、基波阻性电流分量iR1、3次谐波阻性电流分量iR3误差均≤10%,有效地减小谐波电压给监测结果带来的影响,降低了阻性电流提取的误差,提高了避雷器在线监测结果的准确性。

    • 基于微脉冲激光雷达的能见度反演算法

      2017, 31(10):1555-1560. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.004

      摘要 (2336) HTML (0) PDF 1.52 M (14305) 评论 (0) 收藏

      摘要:在基于后向散射原理的大气能见度测量过程中,大气消光系数边界值的选取对反演精度具有较大影响。提出一种基于弦截法的大气消光系数边界值的确定方法,并利用迭代的思想对边界值的选取结果进行修正。通过理论仿真和实地测量对本方法的可行性进行验证,结果表明,弦截法具有较快的收敛速度,且迭代次数较少,经过比对迭代修正之后的消光系数边界值可以更准确的反演出大气消光系数,进而实现大气能见度的高精度测量,具有较强的实际应用价值。

    • 基于BP神经网络的地温推演模型

      2017, 31(10):1561-1567. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.005

      摘要 (2303) HTML (0) PDF 1.79 M (14435) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对地温观测中数据缺测和国家一般气象站无深层地温观测的问题,提出了采用BP神经网络建立的实时地温推演模型和深层地温推演模型(40~160 cm地温模型和320 cm地温模型)。前者可用于整点地温观测数据缺测的填补,后者用于无深层地温观测地区的地温估算。以样本站的小部分数据训练网络,用样本站全部数据测试,反复调试神经网络参数,筛选出误差性能好的地温模型,再用对比站数据测试地温模型的输出误差。实时地温模型样本站推演正确率为77.705%,对比站推演正确率为66.168%;40~160 cm地温模型72%以上的输出误差不大于0.5℃;320 cm地温模型83%以上的输出误差不大于1℃。实验结果表明,该方法建立的地温推演模型具有较高的精度和实用性。

    • 基于关联规则挖掘的气象观测设备一致性检测算法

      2017, 31(10):1568-1573. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.006

      摘要 (2593) HTML (0) PDF 1.10 M (14078) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了保证气象观测设备采集数据的稳定性,从而需要对观测设备进行一致性检测。提出了一种基于兴趣度的关联规则的算法。并将该兴趣度关联规则挖掘算法应用于气象观测设备一致性检测上,可以形成关联规则气象观测设备一致性的模型。通过真实数据验证表明,该算法不仅能够挖掘出所有相关性很强的规则,同时与同类非Apriori类的算法相比,在时间性能上更加优越。通过该关联规则算法挖掘出所有关联项对形成范例库,利用规则匹配的方法对设备之间进行一致性检测,对算法实验优化,得到最优参数解,从而判定设备一致性。

    • 基于openCV的玉米出苗期和三叶期自动检测系统的设计

      2017, 31(10):1574-1581. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.007

      摘要 (2259) HTML (0) PDF 6.94 M (14127) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了远程实时动态监测玉米长势,为农事活动提供准确的玉米生长状态信息,提出了基于轮廓和骨架提取的玉米出苗期和三叶期的自动识别算法。该算法实现了对玉米图像的分割,并对图像中轮廓和骨架等图像特征进行提取,根据所提取的图像特征判断玉米是否进入出苗期或三叶期。利用该算法与计算机视觉库openCV进行玉米出苗期和三叶期的检测系统的设计,实现了玉米出苗期和三叶期的自动识别。此外,在VS2013环境下实现了对一个简单的玉米出苗期和三叶期的自动检测系统软件的界面开发。该系统对玉米出苗期和三叶期的识别速度较快,识别结果准确,可以作为玉米全部生长期检测系统的开发基础。

    • 基于改进型BP神经网络的SF6气体传感器

      2017, 31(10):1582-1588. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.008

      摘要 (2721) HTML (0) PDF 1.68 M (14206) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对非色散红外SF6气体传感器测量精度易受环境温度、气压影响的问题,提出采用混合粒子群优化误差反向传播(PSOBP)神经网络预测模型对环境温度、气压变化引起的测量偏差进行实时补偿,并与其他补偿方法进行分析比较。实验结果表明,该SF6气体传感器在气体浓度0~1000×10-6、温度10~40 ℃、气压100~120 kPa,相对测量误差为1.5%,检测精度小于±15×10-6,检测分辨率为1×10-6,有效地消除了环境温度、气压波动引起的非线性影响。相比于经验公式法和RBF神经网络补偿方法,该方法具有较高的测量准确度和稳定性,且无需增加电路模块,有利于降低传感器的体积和成本。

    • EEMD在激光测云仪后向散射信号处理中的应用

      2017, 31(10):1589-1595. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.009

      摘要 (2045) HTML (0) PDF 1.95 M (14015) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光测云仪后向散射信号是典型的非线性、非稳态信号,容易受噪声污染。针对该问题采用集成经验模态分解(EEMD)去噪算法进行处理,首先对含噪信号进行经验模态分解(EMD),将分解后的IMF分量进行自相关性分析,找出含噪占有量较大的IMF分量,对其进行SG(savitzkygolay)滤波,最后将滤波后的IMF分量和剩余分量进行信号的重构。经仿真实验结果表明,与传统的EMD方法相比,EEMD方法处理含噪信号后的输出信噪比提高了1.695 dB,均方误差平均降低了30%以上,说明该方法可以适用于非线性、非稳态的后向散射回波信号去噪处理,能为激光测云仪下一级的云底高度反演提供高信噪比的初始数据。

    • 基于STM32降水现象仪检测装置设计

      2017, 31(10):1596-1601. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.010

      摘要 (2606) HTML (0) PDF 2.08 M (14040) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前用于检定翻斗雨量计的流量式标准仪器以及采用与雨滴性质相近的玻璃球模拟降水粒子并不能对光学降水现象仪探测性能进行检验的问题。设计了一款基于STM32为数据处理与控制核心的降水现象仪检测系统,通过可控速度的圆盘调节模拟粒子速度,以及在圆盘上贴有不同直径大小的贴片来模拟粒子大小的方法,用以检验光学降水现象仪检验降水粒子速度与尺度的效果。实验表明,该设计可以同时控制模拟降水的下落速度和尺度大小,对检验和衡量雨滴谱仪的测量准确性以及性能判定具有重要现实价值。

    • 无线测向定位算法及实现系统

      2017, 31(10):1602-1607. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.011

      摘要 (2708) HTML (0) PDF 967.60 K (2384) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着无线通信技术和卫星导航技术的发展,无源定位技术成为电子对抗领域的热点问题。主要对无源定位技术方法进行了分析,重点分析了无源测向定位相关理论,并提出了测向定位与几何联立的新算法。通过地面探测系统进行该算法的验证,得到目标辐射源的绝对误差在经度上为1.16°×10-4,纬度上为1.04°×10-4,其相对误差在经度上为9.77×10-7,纬度上为3.23×10-6。实际误差距离通过MATLAB计算得出为26.67 m。通过实验验证与结果分析,对于不定时目标辐射源,该算法具有很好的有效性与可行性。

    • 改进的激光雷达回波信号去噪方法

      2017, 31(10):1608-1613. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.012

      摘要 (3292) HTML (0) PDF 1.61 M (14091) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光雷达回波信号的强度随距离的平方衰减,当探测距离较大时,信号将淹没在较强的噪声之中。因此,如何有效地从强背景噪声中提取出有用信号至关重要。利用经验模态分解将激光雷达回波信号进行分解,根据本征模态函数与回波信号之间的相关性,结合软阈值与粗糙惩罚技术,有效地提高了激光雷达回波信号去噪的效果。实验结果表明,当加入5 dB高斯白噪声时,该方法的输出信噪比为16.67 dB,均方根误差为1.49×10-11。相比于其他去噪方法,该方法具有较高的信噪比及较低的均方根误差,从而证明了此方法的有效性。

    • 基于凸优化算法的水声传感器阵列综合

      2017, 31(10):1614-1620. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.013

      摘要 (2425) HTML (0) PDF 3.15 M (13889) 评论 (0) 收藏

      摘要:稀疏基阵成像技术已在水下探测领域广为研究。针对稀疏基阵的分布特性带来的波束旁瓣电平升高、成像对比度降低等问题,提出一种基于加权范数最小化的阵列综合方法用于水下超声传感器阵列,设定目标函数及约束条件,进行多次的迭代,同时优化阵元位置与阵元激励,最后将20×20的面阵综合优化成51个阵元的稀疏基阵,旁瓣电平在-15 dB以下,并将凸优化阵列综合得到的稀疏基阵的波束图与切比雪夫阵列综合得到的波束图性能进行比较,且进行成像仿真,结果表明,采用凸优化获得的基阵在保证成像质量的同时,可以大幅减少发射阵元的数目,降低系统复杂性,并获得预期的旁瓣电平。

    • 基于三维匹配块的SAR图像相干斑抑制研究

      2017, 31(10):1621-1626. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.014

      摘要 (2535) HTML (0) PDF 4.15 M (13758) 评论 (0) 收藏

      摘要:合成孔径雷达(SAR)图像中存在相干斑噪声,不能准确反映照射区域的散射特性,增加了信息提取的难度。三维匹配块(BM3D)算法是在变换域中的稀疏表示,将相似的图像块分到一个三维空间中,从而达到去噪的目的。通过对噪声模型特征的分析及参数设置,将适用于加性噪声模型的BM3D算法应用到乘性噪声中。采用仿真与传统方法对比表明,利用BM3D算法抑制相干斑噪声,其边缘保持指数达到了0.484 5,在降噪的同时又较好地保存了图像的细节特征,验证了算法的有效性。

    • 基于微流控谐振式芯片的金属颗粒检测

      2017, 31(10):1627-1632. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.015

      摘要 (2520) HTML (0) PDF 1.35 M (13852) 评论 (0) 收藏

      摘要:液压系统中大部分的异常磨损是液压油中的金属颗粒造成的。通过检测这些金属颗粒可以及时预测故障并减少损失。由此设计了一种简单有效的液压油微小金属颗粒快速检测系统。基于LC谐振的原理进行金属颗粒检测,通过理论分析了检测的可行性;设计并制作了微流控检测芯片,芯片的流道为300 μm;在所搭建的检测系统上进行了金属颗粒计数检测。实验结果表明,在所有参数一致以及颗粒相同的情况下,谐振式芯片的颗粒检测的信噪比优于单线圈式检测芯片的信噪比。当激励频率高于谐振频率时,铁磁性颗粒通过检测区域输出信号的脉冲向上,当激励频率低于谐振频率时,铁磁性颗粒通过检测区域输出信号的脉冲向下,非铁磁性金属颗粒则相反。所设计的微流控检测芯片及其检测系统可实现金属颗粒的区分检测,在实验室条件下,最小可对50 μm的铁颗粒和110 μm的铜颗粒进行区分检测。

    • 移动气象计量现场校准核查信息系统

      2017, 31(10):1633-1640. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.016

      摘要 (2725) HTML (0) PDF 2.85 M (14059) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对自动气象站现场较准核查工作需求,设计了移动气象计量现场核查校准信息系统。以VB编程技术和数据库技术为基础,采用串口通信和基于EXCEL的VB报表制作等方式,完成了自动站常用采集器DT50与ZQZCII的自动校准,以及温度、湿度、气压、风向风速、雨量、蒸发、辐射的现场校准与核查。系统通过在区域站现场较准核查工作中实际应用,能够对采集的数据进行处理,合格判断,并将数据保存到数据库中,实现数据查询,校准证书打印和数据记录表输出等功能。所设计系统为气象计量工作提供了一个智能化的现场校准核查平台,提高了气象计量的工作效率和自动化水平,保证了自动气象站的正常运行和数据的准确可靠。

    • 色彩传递算法在不同色彩空间中的成像效果研究

      2017, 31(10):1641-1645. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.017

      摘要 (2620) HTML (0) PDF 3.30 M (13654) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了在红外与可见光图像融合系统中,评价不同色彩传递算法在不同色彩空间中的成像效果,分别在YCbCr色彩空间和lαβ色彩空间中,采用全局色彩传递算法和点对点色彩传递算法分别对一组图像进行效果对比研究,并使用客观评价方法对处理结果进行计算分析,所得到的评价结果与主观评价结果基本一致。经过实验对比,客观评价方法的结果与主观评价方法的结果一致,色彩空间的选择对色彩传递算法的最终效果有显著的影响,在YCbCr空间中,全局色彩传递效果好于点对点色彩传递效果;在lαβ空间中,点对点色彩传递效果好于全局色彩传递效果。

    • LCMV分频的改进维纳滤波后置波束形成算法

      2017, 31(10):1646-1652. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.018

      摘要 (2298) HTML (0) PDF 2.34 M (13568) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对封闭环境中语音信号受到混响影响,提出了LCMV分频的改进维纳滤波后置波束形成算法。该算法通过计算麦克风阵列接收到含混响信号的短时傅里叶变换得到频域阵列信号,对频域阵列信号分频处理,将分频的信号进行线性约束最小方差波束形成滤波处理,该波束滤波根据每个频段上混响时间不同的特性对频域阵列信号进行分频处理后,将波束形成算法分别应用到高低频中,以提高混响抑制的精度;再由频域阵列信号的组合功率谱进行维纳后置滤波以抑制混响,由麦克风阵列接收到混响信号的直达波和反射波之间不相关性及麦克风阵列接收信号的空间信息解决维纳滤波器的精确估计问题;最后由逆短时傅里叶变换恢复出时域信号。仿真结果表明,该算法对混响抑制具有明显的改善;且在混响时间600 ms条件下语音增强系统的PESQ值提高了0.26。

    • 压缩感知在电能质量扰动信号去噪中的应用

      2017, 31(10):1653-1658. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.019

      摘要 (2551) HTML (0) PDF 2.90 M (13584) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对电能质量信号去噪中阈值去噪存在信号失真,去噪效果不理想,阈值选取影响重构质量的问题,提出了一种基于压缩感知理论(compressed sensing,CS)的电能质量信号去噪新方法。CS去噪将扰动信号映射到低维空间,利用电能质量信号具有稀疏性可以重构,噪声信号不具备稀疏性不可重构的特点,应用正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit algorithm,OMP)重构算法重构电能质量信号达到去噪目的。实验表明,CS电能质量信号去噪法优于传统的基于小波去噪的阈值去噪法,且信号不失真,具有扰动信号采集与压缩的同时完成去噪和易于实现的特点,为电能质量信号去噪提供了一种新的方法。

    • 混合维纳滤波与改进型TV的图像去噪模型

      2017, 31(10):1659-1666. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.020

      摘要 (2491) HTML (0) PDF 10.60 M (13877) 评论 (0) 收藏

      摘要:在图像去噪处理过程中,为了保持图像的边缘及内部纹理信息,提出一种基于全变差改进的加权维纳滤波图像去噪模型。提出的模型利用加权项将维纳滤波与改进后的全变差模型相结合,通过构建新算子建立新的扩散模型使得图像每一个像素点的梯度信息可以自适应地选择去噪的最佳模式来平滑噪声图像,既能够在保护边缘的条件下预先处理高斯噪声,同时可以克服全变差模型的“阶梯效应”。结果表明,新模型不仅能够有效去除噪声,强化边缘还有效地保证了边缘结构的细节信息。在峰值信号噪声比测试中,该模型较之于传统线性滤波法的信噪比提高了20 dB左右,均方差也大幅降低,更具理想性。

    • 靶场远程监测自动评估系统及弹落点定位研究

      2017, 31(10):1667-1672. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.021

      摘要 (2373) HTML (0) PDF 1.65 M (13639) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出的靶场报靶系统实现对炮兵、航空兵对地火力打击的远程监测以及弹落点落地位置的自动评估,给部队作战训练效果提供有效的科学依据,同时也是建设数字化靶场的需要。系统基于无线网络传输终端及RS485,是具有分布式测量、无人值守、远程控制、人机交互界面友好等特点,实现弹落点自动识别定位、信息无线传输、数字化显示及数据管理等功能的三级报靶系统。系统构建基于双目立体视觉测量原理,相机25 fps连续采集100帧图像,实时在线实现15个弹落点定位解算,较好解决了超大三维空间下多个目标自动定位解算问题。

    • 空间信号误差对北斗单向授时的影响

      2017, 31(10):1673-1678. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.022

      摘要 (2505) HTML (0) PDF 819.28 K (1683) 评论 (0) 收藏

      摘要:北斗卫星广播星历是影响授时服务的主要误差源,分析它的精度是非常必要的。分析了空间信号误差的主要组成星历误差和星钟误差的计算方法,并阐述了计算过程中应注意的问题:参考时间尺度不一致、坐标系不一致和卫星位置参考点不一致。以IGS分析中心GFZ提供的事后精密星历为参考,利用北斗卫星广播星历分析了空间信号误差对北斗单向授时的影响。结果表明,空间信号误差对北斗单向授时的影响随机波动在7 ns以内,由于不同北斗卫星对应的星钟误差中存在大小不等的系统误差,导致星钟误差对单向授时结果的影响大于星历误差。

    • 基于测量的量子图像识别研究

      2017, 31(10):1679-1686. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.023

      摘要 (2261) HTML (0) PDF 4.62 M (13945) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,已有的量子相似度比较算法:1)逐个比较图像对应位置的像素值;2)将两幅图像分别用量子态表示,再将两幅图像进行连接(意味着将两个量子态连接成一个态),再进行相关的量子操作。所提出的比较算法,是在不连接图像的基础上,将图像用量子态表示,进行控制交换(cSwap)操作,再进行量子测量,根据测量结果判断两幅图像的相似度。将所提的量子相似度比较算法应用到量子手势识别中,实验结果表明所提算法在识别问题上具有可行性。在经典领域中,手势识别的流程比较复杂。而在量子领域中,无需提取手势的颜色、纹理、特征等步骤,直接可以将手势进行二值化表示,再根据所提的图像相似度算法来实现手势识别。

    • 一种结合阴影补偿的城市高分遥感影像分割方法

      2017, 31(10):1687-1692. DOI: 10.13382/j.jemi.2017.10.024

      摘要 (2478) HTML (0) PDF 5.41 M (13498) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着遥感影像空间分辨率的不断提高,由于阴影导致的弱边缘及虚假边缘等对于准确定位对象边缘所造成的干扰也更加突出。在传统的影像分割中进一步引入阴影补偿策略,在之前所提出的WJSEG算法基础上,通过将阴影视为出界点并利用卡方变换进行阴影识别,提出了一种结合阴影补偿的城市场景高分辨率遥感影像分割算法SWJSEG。实验表明,该方法能够有效应对阴影造成的干扰,有助于更加准确地定位对象边缘,使影像分割的精度及可靠性显著提高。

主编:彭喜元

创刊:JEMI

国际标准刊号:ISSN 1000-7105

国内统一刊号:CN 11-2488/TN

国内邮发代号:80-403

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