摘要:随着微小卫星技术的提高,高功能密度、低成本并且能够快速研制的微小卫星已经成为现代航天领域的研究热点之一。 但传统的微小卫星电子系统集成度较低,板间连线复杂,可靠性较低,质量、体积、功耗和性能等多方面需求相互制约,逐渐不能 满足微小卫星发展的需求。 微小卫星星载综合电子系统的提出,实现了其在体积、质量有限的情况下,可靠性、功耗和性能等方 面的全面提高。 在微小卫星综合电子系统发展历程和研究现状的基础上,分析了微小卫星综合电子系统在通用化和柔性化设 计中应用的关键技术,并总结其目前的挑战和未来的发展趋势。

摘要:针对人脸视频数据中包含大量低质量数据和冗余信息的问题,提出了一种利用深度强化学习实现人脸视频的关键帧和 困难负样本的判别采样,实现了视频人脸亲属关系的验证。 设计了 3 个深度网络来实现特征的学习与关键帧的采样,其中基于 残差网络(Resnet)训练的亲属关系验证网络(KVN)用于验证亲属分类;通过深度强化学习方法分别设计了两个采样网络:关键 帧采样网络(KSN)和负样本采样网络(NESN),用于实现视频关键帧的选取以及负样本的筛选。 实验结果表明,相比于现有的 主流人脸亲属关系验证算法,方法有效提高了亲属关系验证识别率。

摘要:针对直驱式永磁风电变流器开关管开路故障诊断的问题,提出了一种基于机侧电流畸变规律的故障诊断方法。 该方法 研究了在不同开路故障类型下的机侧三相电流的畸变规律,总结畸变规律并设计诊断变量,实时监测低通滤波后的机侧三相电 流并计算诊断变量,然后根据诊断变量得出诊断信号,最后根据诊断信号完成实时故障诊断,并在单管故障诊断方法的基础上 提出了支持双管故障诊断的方法。 实验结果表明,该方法对单管故障和双管故障均能进行准确且快速的诊断,诊断成本较低, 鲁棒性较好,不容易出现误诊和漏诊。

摘要:针对陀螺仪电机转矩波动高精度微力矩测量需求,提出了一种基于力矩器与角度传感器的高精度反力矩测量系统方 案,基于共轴传递的阶梯轴结构,采用弹簧状游丝柔性连接外部接线,降低接线引入的弹性干扰力矩,实现了转矩波动的高精度 测量;在传统砝码标定基础上,开展了测量系统静态标定及不确定度分析。 实验结果表明,与优化前相比,系统测量精度提高了 90%,在-10~ 10 mN·m 的量程内,测量精度高达 0. 06%,线性度优于 0. 03%,漂移误差优于 0. 5 μN·m/ 2 h,不确定度优 于 0. 025%。

摘要:D-S 证据理论在合成冲突较大的证据时会产生直觉相悖问题,现有的修正证据源的改进方法大多只从单一角度做出改 进,不能全面反映冲突信息特征。 针对此问题,提出了一种基于皮尔逊相关系数和不确定性测度的证据组合方法。 首先,利用 皮尔逊相关系数衡量证据之间的相关性,定义证据的可信度。 其次,引入基于区间概率的不确定度对可信度进行修正,得到权 重。 最后,使用该权重对原始证据进行加权平均,使用 Dempster 组合规则进行合成。 与经典改进方法相比,该方法能有效处理 冲突证据的融合问题,指认正确命题的准确率达到 0. 992 0。 与已有皮尔逊系数改进方法相比该方法更具有合理性,且有较高 的准确度。

摘要:针对 IEEE1588 时钟同步过程中存在时钟频率漂移问题,提出了一种基于滑模控制的新型时钟同步算法。 首先根据主 从时钟偏差与漂移的递推关系,建立系统状态空间模型;然后运用滑模控制缩小时钟偏差与时钟漂移;最后结合滑动平均滤波 对实验过程中的频率抖动和随机误差进行优化。 结果表明,基于滑模控制的时钟同步算法可有效抑制时钟漂移引起的时钟偏 差线性增长,将时钟偏差控制在 1 μs 以下,从而实现亚微秒级网络对时。 相比传统 IEEE1588 协议同步方法,所提方法提供了 更高的同步精度。

摘要:滑油磨粒静电监测技术中,磨粒出现在不同的径向位置时,传感器感应到的电荷量不同,传统的静电传感器很难获得准 确的磨粒的径向位置和数量。 为此,在阵列式静电传感器的基础上,设计并实现了 12 路信号调理电路,搭建基于现场可编程门 阵列(field programmable gate array,FPGA)的静电层析成像(electrostatic tomography,EST)高速数据采集系统,通过对滑油中的带 电小球进行监测实验验证系统的有效性和准确性。 结果表明,基于 FPGA 的 EST 成像系统可以满足实际测量的要求,实验结果 接近仿真结果,并能够准确判断滑油中的带电小球数目和位置,对不同位置的荷电磨粒均有较好的成像效果。 数据采集速率达 到 10 Msps,为进一步研究滑油磨粒实时无损监测提供参考。

摘要:在建的全程可控的地基微重力试验设备是一种采用直线电机驱动实验舱体,以上抛下落方式来产生微重力环境的新型 落塔装置,其支撑结构上的微小形变是决定实验舱能否在轨道上平顺运行的关键因素。 为了更加科学有效地布置应变传感器 对其进行监测,将改进后的量子粒子群算法用于传感器布局优化。 以有限元模型作为实际算例,比较和验证了粒子群算法、量 子粒子群算法以及改进量子粒子群 3 种算法布局优化策略在形变重构上的有效性和优劣性,改进后的量子粒子群算法得到的 重构形变平均绝对误差为最大形变的 1. 2%。 该结果表明对量子粒子群算法的改进方法是有效的,同时也说明了随机算法用于 形变重构的传感器优化布置是可行的。

摘要:针对非平稳状况滚动轴承振动信号易受速度波动、幅值或频率调制、噪声和其他无关分量的干扰,导致生成的时频面复 杂,难以识别滚动轴承故障特征频率等问题,提出一种新的基于自适应调频模式分解和脊检测相结合的方法。 所提出的方法构 建了高分辨率的时频表示,提升了诊断的准确度,而且具有非常强的自适应性。 通过对不同健康状况滚动轴承振动信号分析发 现,所提方法非常适合于变工况下的滚动轴承故障诊断,且诊断效果优于最新发展的时频分析方法。

摘要:针对传统容积卡尔曼滤波器(CKF)在非高斯噪声下滤波精度下降以及传统最大相关熵(MCC)算法收敛速度较慢的问 题,提出了一种改进的自适应相关熵高阶容积卡尔曼滤波(ADMCC-HCKF)算法。 该方法依据 MCC 迭代过程的误差变化自适 应调整核宽大小,核宽能够改变核参数对输入数据的敏感性,从而提高算法收敛速度及对非高斯噪声的处理能力。 基于非高斯 噪声环境,搭建 SINS / CNS / GNSS 组合导航实验,研究结果表明,改进的 ADMCC-HCKF 算法相比传统 HCKF 和基于常规 MCC 的 HCKF 算法具有更强的鲁棒性,在降噪性能及对非高斯噪声的适应性角度均有所提升的同时,滤波精度较 HCKF 算法提高 了 9. 63%。

摘要:针对车用永磁同步电机传统模型预测控制方法存在转矩波动和转速波动较大,从而影响汽车乘坐舒适性的问题,提出 了一种新型的考虑永磁同步电机开关切换状态转移概率的改进型模型预测控制方法。 通过永磁同步电机工作中开关切换状态 的历史数据计算状态转移概率矩阵。 在获得转移概率的基础上,根据当前的开关状态和状态转移矩阵得到状态转移约束误差。 接着在模型预测控制算法中制定包含状态转移约束误差项的代价函数,通过代价函数对下一时刻的开关状态进行在线寻优以 获得最优的控制变量。 并基于 MATLAB 平台对该改进型模型预测控制策略进行仿真分析,仿真结果表明,改进型模型预测控 制策略具有更好的转矩和转速响应特性,从而表明基于状态转移的模型预测控制方法能够用于车用永磁同步电机的控制中,并 且对于改善汽车的乘坐舒适性具有重要意义。

摘要:可靠性评估是保证机械设备安全正常运行的重要技术手段。 在航天设备中应用的循环泵需要经历火箭发射阶段以及 航天器在轨运行阶段的极端环境,为了研究火箭发射和航天器在轨等极端环境下循环泵的可靠性,在地面构建了一整套的可靠 性试验系统,并进行了数次模拟实验,采集了相关数据。 分别通过时域特征参数分析法和小波降噪-Hilbert 包络分析法来对模 拟实验过程中采集到的振动信号进行数据分析处理,根据分析结果对循环泵进行可靠性评估,结果表明循环泵的可靠性满足航 天设备在极端环境下的使用要求。

摘要:针对电感耦合等离子体原子发射光谱法( ICP-AES)分析过程中出现的元素浓度-光强关系的非线性标准曲线,提出基 于正交最小二乘法(OLS)及改进 LM(Levenberg-Marquardt)算法的标准曲线拟合方法,以实现元素浓度的准确分析。 采用二次 多项式、三次多项式、Limbek 表达式、Lwin 表达式作为标准曲线的非线性模型,以适用不同数据的分布特点。 依据各表达式在 拟合过程中的损失函数特性,对二次、三次多项式利用 OLS 法计算其最优拟合参数,对 Limbek、Lwin 表达式利用改进 LM 法得 到其最优拟合参数,实现标准曲线的拟合。 针对 Sb、Cd、Sn、Mo、Ni、Ba 元素的一系列不同浓度标准样品的光强实测数据,进行 上述方法的标准曲线拟合实验。 实验结果表明,各元素的浓度-光强数据均可拟合得到决定系数在 0. 999 以上的非线性标准曲 线,且标准曲线对于已知数据点的拟合浓度的相对误差均在±5%。

摘要:针对强背景噪声下轴承复合故障特征难以分离提取的问题,提出了一种基于快速独立成分分析-天牛须-最大相关峭度 解卷积算法(FastICA-BAS-MCKD)的滚动轴承复合故障特征提取方法。 首先,引入 FastICA 对滚动轴承多通道故障信号进行盲 源分离;其次,利用 BAS 算法同步优化 MCKD 算法的解卷积周期 T、滤波器长度 L 和移位数 M,构建基于 BAS-MCKD 的滚动轴 承振动信号自适应分析方法;然后,应用 BAS-MCKD 方法处理分离后的信号,实现分离信号的降噪和特征增强;最后,应用希尔 伯特解调方法对 MCKD 处理后的信号进行包络谱分析,实现滚动轴承不同类型故障的识别。 仿真和实测信号的分析结果表 明,所提方法能清晰地从复合故障信号中提取出单一故障特征频率,为滚动轴承复合故障特征提取提供了一种有效的解决 方案。

摘要:77 GHz 毫米波雷达技术已臻成熟且被广泛应用于智能汽车环境感知、机动车安全车距检测等领域。 为了评价和确保 其在实际使用中的工作性能,77 GHz 毫米波雷达的目标运动参数在使用前必须进行校准。 提出了基于虚拟仪器技术的 77 GHz 毫米波雷达目标运动参数模拟校准方法,并搭建了一套基于虚拟仪器技术的模拟校准装置。 分析了模拟校准方法的基本原理 以及模拟校准装置的主要设计思路与技术参数,选取了一款 77 GHz 毫米波雷达样品进行速度与距离模拟校准试验,从测量重 复性、雷达分辨力及模拟校准装置精度等方面对试验结果进行了不确定度评定。 速度与距离模拟校准试验结果的扩展不确定 度分别为 0. 7 km/ h 和 0. 12 m (k = 2),初步验证了模拟校准方法的可行性及模拟校准装置的模拟性能。

摘要:针对机器视觉检测实时性不足、视距较短、环境适应性差,无法满足铁路全天候多环境运行的需求等问题,提出基于微波 雷达的铁路直轨环境物体检测方法。 通过离线实验对雷达的测量特性进行标定,经数据处理得到雷达的误差校正函数。 综合铁 路安全限界标准、雷达测量参数、雷达横向测量误差,实时构建雷达坐标系下的限界区域,对误差校正后的物体进行限界内方侵限 判断,并对雷达检测范围内的动目标进行滤波跟踪。 实景测试结果表明,雷达检测性能好,实时性高,具有很好的环境适用性。

摘要:悬跨弯曲严重威胁着海底管道安全,可以使用不易卡堵、收发便捷的球形内检测器开展准实时检测。 通过在球形内检 测器内合理布置加速计及其质量分布,实现了球形内检测器在管道内的定轴转动,建立了加速度计的精确输出模型,实现了对 加速度交流分量频率和直流分量的提取,用于指征管道向下弯曲。 通过峰值检测或连续小波变换从加速度数据中提取直流分 量,可以实现对管道弯曲的高灵敏检测。 若加速度频谱特征峰为单峰,则管道没有发生悬跨弯曲;若特征峰存在展宽现象,则管 道发生了悬跨弯曲。 对于 12 m 的管道,弯曲检测分辨率可以达到 1 cm。

摘要:研究基于键合图模型的多电飞机非相似余度作动系统的分布式故障估计方法。 首先,采用键合图方法对多电飞机余度 作动系统进行建模。 由于该模型结构复杂,采用传统的基于全局模型的故障诊断方法计算效率不高,且扩展性较差。 为了解决 这些问题,通过模型分解方法对全局模型进行结构分解,得到若干个计算独立的局部子模型。 其次,基于局部子系统模型,推导 解析冗余关系进行分布式故障检测和隔离。 最后,提出基于模糊扩展卡尔曼滤波(FEKF)的分布式故障估计算法。 仿真结果验 证了分布式故障估计方法的有效性。

摘要:大气电场仪的环境误差修订对于提高雷电预警准确率具有非常重要的意义。 针对已有的模拟计算方法难以准确还原 真实复杂的边界条件这一问题,利用有限元法模拟大气电场仪所在位置处的真实地形和建筑物等对大气电场畸变的影响,并对 实测数据进行了环境误差修订。 与已有方法相比,有限元法既模拟还原了真实的边界形状又提高了求解精度和计算速度。 结 果表明,位于平地时大气电场仪的误差修订系数与导体距离之间具有幂函数的变化关系,在屏蔽距离内山地的修订系数变化率 较平地更大;误差修订系数与屋顶边缘距离具有二次函数的变化关系,山地的修订系数较平地更小。 通过模拟计算还得到,崂 山各测站的环境误差修订系数均小于 1,对于屋顶测站和地面测站,地形都是其环境误差的主要影响因素。

摘要:在密封电子设备的生产制造过程中,对多余物进行检测和定位至关重要。 针对设备体积大和多余物位置难以确定的问 题,使用参数优化支持向量机对设备内部的多余物进行定位。 通过设计信号调理电路与多通道信号同步采集电路,调理和采集 微弱的多余物信号,设计两级双门限脉冲提取算法和多通道脉冲匹配算法对信号进行预处理,得到有效的信号数据。 提取和选 择性能优良的时频域特征构建定位数据集,比较不同分类算法在数据集上的性能表现,对更优的支持向量机进行参数优化设 计,将优化后的支持向量机定位模型用于实物测试。 测试结果表明,参数优化支持向量机的定位模型在航天电源内部的多余物 定位测试的平均精度达 82. 58%,定位模型的泛化能力良好,达到航天系统工程的精度要求,该方法理论上可以推广应用于类似 产生机理的碰撞信号定位。

摘要:电力电子电路中的高频开关管会在电路回路中产生高 di / dt 电流,其会对相邻近的回路产生严重的磁场干扰,破坏电路 的正常工作,尤其是在布线愈加紧凑的印刷电路板(PCB)上。 为了减小 PCB 上导线间的磁场干扰,对回路间耦合系数表达式 进行分析,抽取出特征量,矩形回路间距离 d 与线圈 l 1 长度 a1 之比 d / a1 、两回路面积之比 A2 / A1 以及两回路中心偏移夹角 α, 再利用有限元分析方法,分析 PCB 上矩形回路之间的耦合系数 k 与各特征量的关系。 并且通过 MATLAB 对仿真数据进行分 析,得到耦合系数 k 与(d / a1 ,A2 / A1 ,α)的关系曲线,据此分析提出减小 PCB 电路回路之间磁场干扰的准则。 最后,通过实验进 行了验证,为 PCB 上电路回路的参数设置提供了依据。

摘要:为消除干涉幅值对分布光纤振动传感系统在相位解调时的影响,提出了一种基于改进型相位生成载波(PGC)调制解调 技术的 Michelson 干涉仪型光纤振动传感解调系统。 其首先对 Michelson 干涉仪光纤振动传感系统的参考光纤上施加一定幅值 和频率的高频载波信号,完成对待测振动信号的高频调制。 而后通过零次谐波、一次谐波载频信号和低通滤波器还原出含有待 测振动信号的正弦项和余弦项。 最后通过对正弦项和余弦项的适当变换并相除解调出不含有干涉幅值的待测信号项。 通过仿 真与实验分析,提出的改进型 PGC 解调方案可以有效消除干涉幅值对解调输出信号产生的失真影响。

摘要:机载热成像检测太阳能光伏板表面时,热斑的产生存在不确定性,为解决上述问题,分析热斑产生的机理,构建阴影遮 挡下的光伏板等效电路模型,得到局部阴影条件下的光伏板表面发热量与输出电流的数学表达式,经 MATLAB/ Simulink 仿真 及温度实测验证。 搭建无人机热斑模拟检测平台,改变输入电流及检测高度得到光伏板表面热成像图,建立表征不同温度下的 像素统计值的分段函数,采用 K 均值聚类算法搭建特征值数据库,用于后续故障光伏板的定位。 实验结果表明,该方法具有电 流对光伏板表面温度的可控性且采用分段函数-K 均值聚类混合算法构建的红外热成像特征库能准确表示热斑。

摘要:为了实现膝关节声发射信号的动态分析和模式识别,以膝关节在坐-立-坐运动的不同阶段产生的声发射信号为研究对 象,进行主成分分析、差异性检验和基于支持向量机的分类测试。 声发射特征参数经过线性变化提取为 2 个主成分;对膝关节 在两个运动阶段产生的声发射信号进行差异性检验,渐进显著性健康组主成分 F1<0. 05、主成分 F2 >0. 05,对照组均小于 0. 05; 支持向量机对膝关节声发射信号的分类准确率达到了 97. 9%。 结果表明,主成分分析的方法能够对膝关节声发射信号成功降 维,对降维后的信号进行差异性检验和诊断识别发现患病膝关节的不同运动阶段存在更为明显的差异,支持向量机的方法能够 对膝关节骨性关节炎做出准确的诊断识别。

摘要:针对目前机场跑道摩擦系数车测量控制系统落后、上位机操作繁琐和数据传输不稳定的问题,采用西门子 1200PLC 作 为下位机控制系统和基于 C#开发的 Winform 上位机可视化界面,通过 TCP / IP 协议作为二者数据传输的桥梁。 采用多线程设 计提高数据传输的效率和稳定性,采用巴特沃斯低通滤波器滤除原始数据中的干扰信号。 该测量系统使用方便,设置完成后对 同一路面进行多次摩擦系数测量实验,测量结果重复性好,平均摩擦系数值标准差在±0. 02 范围内,满足民航特种设备相关 要求。

摘要:为设计更有效的声源定位方法,深入研究了传统 MUSIC 算法,并针对其分辨率低且在麦克风数目较少时波达方向 (direction of arrival,DOA)估计精度较差等问题,对传统 MUSIC 算法进行了优化,利用广义互相关算法估计出声源信号到达各 麦克风之间的时间差,并据此构建出对应的矢量信号,最后通过计算谱函数确定 DOA 估计值。 仿真和实验结果表明,优化后的 MUSIC 算法可以得到更加尖锐的指向性波束,更低的旁瓣,并且能使方位角的定位精度达到±4°,俯仰角的定位精度达到±5°。

摘要:针对陀螺仪存在低频噪声和漂移误差导致姿态测量精度下降的问题,提出采用经验小波变换( empirical wavelet transform,EWT)算法融合陀螺仪、加速度计解算姿态角。 首先运用 EWT 算法对陀螺仪采集的数据进行频谱分割,得到信号的 模态分量;其次采用小波自适应软阈值去噪的方法对信号进行降噪处理并重构信号,得到处理后的陀螺仪数据;然后根据 PID 互补滤波方法,利用加速度计的数据实现对陀螺仪数据的修正;最后利用校正后的陀螺仪数据,结合龙格库塔法解算四元数,从 而通过四元数获得精确的姿态角。 实验结果表明,EWT 算法融合陀螺仪和加速度计,能够将姿态解算精度提高 50%,且降噪效 果良好,满足姿态解算准确性的要求。