摘要:针对飞行器机翼的大面积壁板等金属结构的多形态裂纹分布难以同时检测、检测精度低等问题，设计了一种互补开口波导谐振环微带阵列多裂纹检测传感器。该传感器群阵列中不同尺寸的互补开口波导谐振环微带传感器能够检测直裂纹、针孔、星型3种裂纹的特征参数。实验结果表明，传感器对3种裂纹的参数变化的最大检测灵敏度达到了150 MHz/mm，传感器可检测出的最小直裂纹尺寸为10 mm×1 mm×0.1 mm。该传感器结合了互补开口谐振环辐射能力强、易于表面共形和基片集成波导低损耗、品质因数高、尺寸小的特性，能够实现对金属材料上多形态裂纹的同时检测，具有灵敏度高、检测范围大等优点。

摘要:传统电流互感器铁心饱和会导致其二次电流波形发生畸变，进而可能影响电能计量的精度或引起继电保护设备错误动作，威胁电网的安全稳定运行。针对此类问题，提出了基于混合铁心的新型电流互感器(CCCT)。CCCT主要由混合铁心、二次绕组、二次电阻、磁场传感器与信号处理电路组成，其中混合铁心包含完整的内铁心与带气隙的外铁心，磁场传感器放置在外铁心的气隙中，其输出信号用于补偿发生畸变的二次电流。为验证该结构的有效性，进行了有限元仿真，制作了CCCT样机并进行了正弦交流电流、正弦半波电流、短路电流和直流电流的测量实验。有限元仿真与实验结果表明，CCCT在额定电流下的复合误差小于0.2%，稳态对称短路电流下的复合误差为2.04%，暂态短路电流下的峰值瞬时误差为4.25%，直流条件下输出与输入的拟合优度为0.999 9，既基本保留了传统电流互感器的测量精度，也具有良好的暂态响应特性与抗直流特性，可同时满足相关标准对测量、保护用电流互感器的精度要求，具备在实际工程中应用的潜力。

摘要:针对室内超宽带（UWB）定位过程中受到非视距误差（NLOS）干扰而导致定位精度下降的问题，提出了基于抗差估计原理的自适应卡尔曼滤波方法，结合加权最小二乘法对测距信息解算得到定位坐标。在通视环境下进行测距，利用测得的数据计算新息向量和协方差，并基于此构建阈值信息，对NLOS环境产生的量测异常值进行判别，在此基础上利用Sage-Husa滤波对系统噪声协方差进行估计。采用加权最小二乘法对测距信息进行处理，得到标签解算坐标的最优估计。通过MATLAB仿真验证算法的可行性和有效性并在室内环境下进行测距、定位试验验证。仿真和实验结果表明，基于抗差估计原理的自适应卡尔曼滤波方法，结合加权最小二乘法能有效识别NLOS误差，且对定位过程中发生的状态突变能有效进行跟踪，解算得到的标签坐标x方向误差1 cm左右，y方向误差2 cm左右，提高了UWB室内定位的精度。

摘要:为研究阻塞现象的形成原理及其对风速校准结果的影响，建立高阻塞比和低阻塞比工况对应的气象风速校准流场仿真模型，分析不同阻塞比工况对圆柱形结构和长方体结构风洞试验段流场影响。现有理论模型和比较法使用单一的修正系数修正所有校准点风速示值，导致低风速校准点风速传感器示值修正存在偏差，针对该问题提出一种各校准点独立计算阻塞修正系数的分段修正方法。结合EC9-1型、EL15-1A型和ZQZ-TF型等常用气象风速传感器校准数据，分析分段修正法与既有理论模型和比较法对传感器测量特性的影响。实验结果表明，3种阻塞修正方法都可改善风速传感器示值误差和频率方程等测量特性，使传感器示值、频率方程的斜率和截距更接近标准风洞的校准数据，分段修正法对传感器偏离程度的改善效果最为显著，经分段修正法修正后的传感器偏离程度最接近标准风洞测得值。

摘要:开关磁阻电机（SRM）驱动系统的可靠运行，需要位置传感器提供可靠的位置信号。因此针对霍尔位置传感器时常故障影响电机正常工作的问题，研究一种有效的位置信号诊断方法对于提高系统工作可靠性是有重要意义的。本文提出了一种时间阈值与状态预测相结合的故障诊断方法。首先分析了位置传感器故障的类型和发生位置；其次对所提出的基于时间阈值结合状态预测的方法作了理论分析，该方法将3个位置信号组合的实际状态值与预测状态值作实时比对，结合状态值转换时间进行阈值约束从而检测出各种故障并达到快速准确的效果；最后，为了验证所提方法的有效性，以三相12/8结构电机作为研究对象，对该方法进行了实验验证。实验结果证明了该方法在故障检测中的可行性和有效性。另外，该方法无需复杂的计算和额外硬件即可实现，可推广到无刷直流电机（BLDC）等驱动系统使用。

摘要:针对MEMS传感器所测得的加速度和角速度输出信号噪声较大问题,提出一种基于鹈鹕优化算法(pelican optimization algorithm,POA)的变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)结合小波阈值(wavelet threshold,WT)的去噪方法。首先利用POA对VMD的参数组合进行优化选择,然后应用POA-VMD将含噪信号自适应、非递归地分解为一系列本征模态函数（intrinsic mode function,IMF)。再通过计算每个IMF的余弦相似度对IMFs进行分类，根据计算结果将IMFs分为噪声主导分量与信号主导分量,对分类后的噪声主导分量进行改进小波阈值去噪处理,最后对处理后的噪声分量与信号主导分量进行重构,获得降噪后的MEMS传感器信号。静态和动态实验结果表明,该方法去噪处理后信号的信噪比分别提高12和10 dB,均方误差分别降低75.5%和46.6%,去噪效果显著,能够提高MEMS传感器的精度。

摘要:针对在役风力发电机组叶片内部缺陷类型难以区分的问题,本文提出了基于自然日光激励的动态热成像检测理论与方法,并进行有限元仿真模拟与试件实验研析了自然日光激励下风机叶片不同内部缺陷的动态热成像规律。首先,建立风机叶片切片的有限元传热仿真模型,通过数值计算揭示脱粘、积水两类典型内部缺陷在日光激励热传导物理场下热特征的变化规律;其次,对叶片切片进行同质加工,并利用无人机搭载热成像载荷搭建了日光激励热成像检测平台;最后,在自然日光激励条件下进行全天不同时段下的日光激励热成像实验。仿真和实验结果表明,风机叶片内部脱粘、积水两类典型缺陷在日光激励下将导致表面温度场呈现不同的变化趋势,脱粘缺陷会导致风机叶片表面对应区域出现高温异常到低温异常的动态演化,积水则相反,上述规律将为在役风机叶片的智能运维提供新的方法论。

摘要:针对RRT算法在狭长空间中存在的收敛速度慢及规划路径不平滑的问题，提出了一种RSS_GN RRT算法。为了提升算法的收敛速度，提出了引导节点导向策略与分区域采样策略，极大地减少了算法对无效区域的搜索；其次，算法引入了采样角度约束策略来提高规划路径的质量，并采用父节点拓展选择的方法有效解决了由角度约束引起的迭代次数增加的问题。此外，算法可根据感知信息进行地图地动态重构并规划避障路径，提高了算法在低速动态环境中的适应性。仿真结果显示，在狭长通道环境中，RSS_GN RRT算法在规划路径的耗时上比RRT、Goal_bias RRT、角度约束下的RRT、Informed RRT*及DR-RRT算法分别减少了77.3%，51.9%，84.7%，98.8%和60.3%。在迭代次数上，相比于上述算法，分别减少了95.9%，92%，98.3%，98.3%和89.5%。路径的平均曲率也分别降低了94.1%，93.2%，88.7%，91%和92.9%。仿真结果证明了RSS_GN RRT算法在提升规划速度和改善路径质量方面具有显著优势。同时，本文采用了阿克曼模型的小车实测了算法的局部避障能力。经测试，小车可对行驶途中出现的障碍物进行合理避让。

摘要:智能汽车自动泊车功能的基本要求之一是能够快速准确地检测出未被占用的停车位。针对这一问题，设计了一种融合停车线方向与全局特征的端到端可训练的停车位检测网络。首先提取出车位关键点的坐标以及关键点对应停车线的方向，并从图像全局特征中使用关键点的坐标提取出局部特征。将关键点信息、局部特征、全局特征使用交叉注意力机制融合，利用入口线鉴别器推断出关键点的停车位构成关系。根据关键点的停车位构成关系以及停车线方向，裁剪出停车位的区域图像并送入定制的车位占用分类网络进行分类，得到车位的占用信息。本文提出的方法在公共基准数据集PS2.0上进行了实验，其中该方法对矩形停车位的检测精度为99.65%，对倾斜停车位的检测精度为99.04%，在单块GPU上能够达到80 fps的检测速率。经验证，所提出的方法可以实时高精度的检测停车位位置、方向以及占用情况。

摘要:在电动汽车无线电能传输系统（WPT）中，如何通过电磁屏蔽技术来降低WPT系统中的漏磁，同时维持较高的传输效率是一个难题。为此本文提出了一种全向环绕型有源磁屏蔽线圈结构来减少WPT系统中的漏磁。首先，分析了该结构的磁屏蔽工作原理以及设计思路，推导了该结构的数学模型；其次，根据本文线圈结构高效率低漏磁的特点，提出了一种线圈优化方法，得到了满足设计要求的线圈参数；最后，根据得到的线圈参数，搭建了一套基于所提线圈结构的WPT系统，并通过仿真和实验验证了该结构和方法的合理性。结果显示，在传输功率为4 kW时，本文提出的线圈结构在偏移0 cm时，目标面的最大漏磁为3.76 μT，相比无屏蔽线圈结构降低了43.63%的漏磁，并且传输效率高达95.58%；在偏移10 cm时目标面的最大漏磁为6.03 μT，仍符合漏磁安全标准，并且传输效率为92.92%，高于同尺寸无源屏蔽线圈结构和传统有源屏蔽线圈结构的传输效率。

摘要:为了解决可见光图像在微弱光环境下会出现检测性能下降的问题,本文提出了一种半监督域适应的行人检测算法。首先,结合均值教师模型和YOLOv8检测器搭建半监督检测网络;其次,使用图像融合算法和风格迁移算法相结合的方式生成伪图像进行伪交叉训练,减少图像之间的域差异问题;最后,将基于Transform的混合注意力机制引入主干特征提取网络,在提升图像分辨率的同时进一步提升检测精度。实验结果表明:在LLVIP数据集和KAIST数据集上,该算法的检测精度分别达到89.3%和66.8%,相比SSDA-YOLO算法分别高出7.6%和19.8%;相比Efficient Teacher算法分别高出4%和8.7%;相比全监督算法ICAFusion分别高出1.8%和17.9%。与以往的算法相比,该算法具有更高的检测精度。

摘要:宽厚板生产过程中，其粗轧工艺需控制交叉的锥形辊实现板坯长宽方向的对调，该过程严重依赖人工操作，节奏无法有效控制，制约生产线智能化改造进程。结合视觉检测和自动控制技术设计的粗轧板坯自动转钢系统可有效解决该问题，在粗轧机出入口分别安装视频监控相机，捕捉转钢辊道区域上板坯的状态，利用改进的包含去雾模块的PIDNet（proportionalintegralderivative network）模型提取板坯前景轮廓，通过组合式角度度量方法实时跟踪板坯旋转角度。过程中融合安全限位、位置优选、速度调控、过转修正等策略共同优化转钢控制，保证转钢的安全稳定，自主学习人工经验提升转钢效率。应用结果表明，系统可准确测量板坯角度并实现自动转钢功能，能够替代人工操作，节省能耗，实现智能化生产的目的。

摘要:针对电机多参数多目标协同优化较为复杂的问题，提出了基于非支配排序遗传算法分层迭代优化的思想。首先，介绍定子分段混合励磁开关磁阻电机的设计流程和工作原理。其次，选择电机的待优化参数和优化目标，并引入Pearson相关系数分析电机参数与优化目标的相关性，根据相关性结果对待优化参数进行分层；建立各层优化参数与优化目标的非线性模型，将非线性目标模型引入多目标优化算法。最终，在Pareto前沿中选取最优个体，完成对电机结构参数和控制参数的分层迭代优化，确定电机的最优结构参数和控制参数，并通过有限元分析软件进行验证。相比较于初始模型，优化后电机的效率略有提高，平均转矩增加12.44%，转矩脉动减小64.96%。根据最优参数制造出实验样机，实验结果验证了优化设计的有效性和优越性。

摘要:由于节能以及用户需求等原因，中央空调系统(HVAC)设定温度和风量等工况时常发生改变，这会导致系统模态发生变化，给故障诊断增加难度。为此开展了中央空调变工况下的故障诊断方法研究，首先为了准确模拟HVAC系统变工况及其典型故障，通过专用建筑能源模拟器TRNSYS软件进行建模，并实时采集HVAC系统各传感器数据，随后针对传统PCA算法模型无法适应系统工况变化，容易出现大量误报的问题，发展一种递推主元分析(RPCA)方法，通过利用传感器输出的新数据在线更新原始的PCA模型，即对数据矩阵的均值、方差等进行更新，解决了HVAC系统变工况时参数动态变化所引发的误报的问题，最后基于TRNSYS和MATLAB联合仿真，验证了所提方法的有效性和优越性。

摘要:为丰富空天测距成像一体化技术理论体系，本文就测距通信一体化系统在中近距离的技术瓶颈，提出了一种变基准式三角法测距模型。通过详细分析中短程内高精度激光测距的主要约束，论证了传统三角法量程远端灵敏度急剧恶化的技术特征。在此基础上，基于电真空半导体复合探测器件模型体系，提出采用变基准机制可以有效地将三角法的测量量程延展至中近距离区间，进而弥补传统通信成像测距一体化系统在该工作区间的空缺。通过理论分析、数据计算、系统设计以及仿真模拟与实验，可验证该模型的正确性和有效性，其分辨率可优于千分之一量程，完全可以满足后续工程及系统化设计需求。

摘要:卫星导航信号模拟与测试作为全球卫星导航定位系统研制建设及导航接收机厂家测试验证的必要环节，其相关技术的进步集中反映了一个国家卫星导航系统建设和应用的水平。随着北斗新体制BOC信号的应用推广，给导航信号模拟与测试又提出了新的要求和挑战，基于伪距迭代和时延滤波技术，实现了对北斗新体制BOC B1C信号的基带生成，并利用开源软件接收机平台对自生成的基带信号进行了捕获、跟踪、解调、定位解算，定位结果显示，三维定位误差方差优于0.74 m，二维定位误差方差优于0.43 m，该模拟信号能够满足测试要求。

摘要:将无线紫外光通信与传统射频通信进行优势互补结合，针对双链路异构组网时的中继协作混合传输问题，采用建模与数值计算分析的方法，对比分析了不同策略和参数条件下系统的中断概率和误码率性能。基于无线紫外非直视散射信道和射频无线衰落信道的各自特点，建立了描述双链路并行传输中继与协作问题的模型，给出了3种典型情况下的传输策略。通过理论分析和数值计算的方法，给出了不同策略下混合链路中继的中断概率和误码率表达式，并在不同信道参数条件下对系统性能进行了对比分析。研究结果表明，相比于无线紫外光单链路传输，混合链路的中继协作策略在不同距离和不同参量条件下获得更低的系统中断概率。在误码率为1×10-6条件下，双链路中继传输可以在不同湍流强度和不同莱斯因子情况下可获得约0.4~6.1 dB的信噪比增益改善。

摘要:永磁同步发电机(permanent magnetic synchronous generator, PMSG)作为海上风力发电的主要设备,是风电技术的重要发展方向。然而,PMSG在运行过程中，受到大扰动干扰会导致其暂态稳定性下降。因此,针对PMSG风机大扰动下的暂态稳定性阈值难以判定的问题,本文基于混合势函数理论,建立了PMSG风机系统简化后的混合势函数模型,并推导出PMSG风机在大扰动后的暂态稳定判据。通过仿真后的网侧电流波形和网侧功率波形验证了暂态稳定判据的准确性,并调整各参数数值以分析PMSG风机暂态稳定性与风机参数、故障深度、故障时间和风速的关联性。

摘要:脱粘缺陷是影响填装材料物理安全性能的重要指标,计算机层析成像(CT)是进行脱粘缺陷检测的有效方法。但填装材料脱粘缺陷紧贴外轮廓、面积小,对比度低,分割时易受其他信息干扰,传统活动轮廓模型难以适用。本研究提出了一种基于SoftMax和正则项的Chan-Vese (SRCV)模型用于填装材料脱粘缺陷分割,系统比较了SRCV模型与多种活动轮廓模型对脱粘缺陷分割效果的差异,利用不同图片分割效果揭示了SRCV模型的抗干扰能力和兼顾全局与局部信息的能力,利用分割曲线的欧氏距离实现脱粘深度测量。研究结果表明，SRCV模型对填装材料脱粘缺陷分割更贴近脱粘边缘,分割曲线更光滑,准确度达99.56%,Dice系数为99.82%,脱粘深度误差不超过6%,特别适用于有大量干扰信息的微小脱粘缺陷的分割,较其他活动轮廓模型具有明显的优势。

摘要:工程应用中环境噪声多表现为高斯有色噪声，而针对高斯白噪声进行处理的算法失效问题，提出了一种高斯色噪声环境中用于多分量衰减正弦信号频率和衰减因子估计的四阶累积量ESPRIT算法。首先，推导出四阶累积量与观测样本中的自相关矩阵和互相关矩阵之间的关系，求出其四阶累积量矩阵。其次，通过对四阶累积量进行广义特征值分解，根据广义特征值即可得到信号衰减因子和频率的估计值。最后对所提算法进行了仿真实验验证，在混合信噪比为0 dB时，所提算法针对多分量衰减正弦信号角频率和衰减因子的平均估计误差分别为0.002 0π rad和0.002 0。在高斯白噪声和高斯色噪声背景下与ESPRIT算法和Prony算法相比具有更强的噪声抑制能力和更高的估计精度。

摘要:海上平台作为海上石油开发的重要设施，处在海水浸泡、冲击等恶劣环境中，很容易出现损伤，影响其安全性。管节点作为高应力集中的部位是海上平台结构中更易产生损伤的地方，因此对管节点进行检测十分重要，为适应海上平台管节点这种特殊结构的损伤检测，利用涡流热成像技术，考虑管节点结构、在管节点表面感应出的涡流分布情况等因素，设计出了圆台形线圈、三角形线圈、扁平双线圈三种形式的线圈，并通过COMSOL、SolidWorks完成了相应的仿真模拟，为了符合实验室需求，又构建出了等比例待测工件及线圈的实际模型，通过实验模拟、MATLAB数据处理验证了仿真模拟的准确性及所设计线圈的有效性。结果表明，扁平双线圈对海上平台管节点的加热效果更佳，能够用于对其损伤缺陷的检测。

摘要:针对传统基于轮廓的步态识别方法受限于输入特征及模型特征提取的能力，从而导致识别准确率不高的问题，提出一种融合轮廓增强和注意力机制的改进GaitSet步态识别方法。首先通过预处理获取行人的轮廓图，求得其均值，合成步态GEI能量图，将其作为神经网络模型的输入特征，增强了人体外观的表示。其次在提取特征的过程中引入注意力机制，增强模型的特征提取能力，从而提高步态识别的精度。最后在CASIA-B和OU-MVLP数据集上进行实验，所提方法的平均Rank-1准确率分别为87.7%和88.1%。特别是在最复杂的穿大衣行走条件下，相较于GaitSetv2算法，准确率提升了6.7%，表明所提出方法具有更强的准确性。此外，所提方法几乎没有增加额外的参数量、计算复杂度和推理时间，说明其各模块的快速性。

摘要:为了提高输电线路的巡检效率，保证输电线的分割精度和速度，本文提出基于改进U-Net的轻量级网络GU-Net。首先，以U-Net网络为基础，在编码器部分引入轻量化主干提取网络GhostNet；然后采用双线性插值方法完成上采样，并利用深度可分离卷积代替部分普通卷积；最后在训练过程引入多损失函数以解决输电线和背景像素占比不平衡问题，并采用迁移学习策略训练模型。在E-Wire输电线数据集上测试，GU-Net网络的MIoU和F1-score分别为80.04%和87.77%，与现有的轻量化输电线语义分割网络Wire-Detection相比分别提升了4.26%和2.96%，且分割速度几乎没有损失，参数量约是它的20%。实验结果表明，本文提出的算法能够实现快速高效、轻量化地分割出复杂图像中的输电线。

摘要:绝缘子是输电线路的重要组成部分，其放电问题是导致输电线路故障的主要原因之一，故需要可以准确对绝缘子放电严重程度进行快速评估且可在边缘端实时监测的算法方法。本文针对以上问题，首先对YOLOv8目标检测算法进行轻量化改进，首先引入Mosaic-9数据增强方法改进输入端，提高了算法的鲁棒性及泛用能力；而后引入了GhostNet网络替换主干网络，实现了对模型的轻量化；再引入GeLU激活函数替换ReLU激活函数，提高算法的收敛速度和检测精度；最后，引入了SIoU损失函数，对网络进行了优化，最终形成了UDD-YOLO边缘端绝缘子放电严重程度评估算法。经实验验证，其在边缘端设备实现了87.6% mAP及58 fps的推理速度，满足了在边缘端对绝缘子放电严重程度进行评估的要求，且通过消融、对比试验证明了本文提出的算法的有效性及优越性。

摘要:在磨削过程中，颤振是轧辊表面产生振纹的一个最重要的原因，严重影响了工件表面质量。为避免颤振带来的不利影响，提出了一种基于时变滤波经验模态分解（TVFEMD）和瞬时能量比的（IER）的颤振在线监测方法。该方法采用可靠的指标提前监测出颤振的发生，解决了轧辊磨床早期颤振特征微弱,在背景噪声下难以快速识别的问题。首先对实时采集的振动信号进行实时分段处理。其次对每个砂轮转动周期内的信号进行时变滤波经验模态分解，提高信噪比。然后运用瞬时频率和瞬时能量比选取颤振敏感频带, 将颤振敏感频带的瞬时能量比作为颤振特征。最后基于瞬时能量比上升量确定颤振监测阈值, 判断当前加工状态。试验结果表明, 在不同的轧辊磨床加工条件下, 所提方法均能在颤振过渡阶段将其检测出来, 更快地实现颤振早期预警；与EMD等传统时频分析方法相比，在早期颤振监测中具有明显的优势。

摘要:电弧故障是引发电动汽车电气火灾的重要原因之一。电动汽车行驶工况复杂，电机及其驱动系统电压高、电流大，且其电弧故障随机性强、隐蔽性高导致真车故障实验难以开展，因此提出一种借助小功率电机与负载系统模拟故障的方法，以便快速开展大量实验，研究电弧故障特性。首先，在电动汽车负载转矩计算和等效缩放的基础上搭建了模拟实验平台，采集三相永磁同步电机线路串联电弧故障电流。其次，运用MATLAB软件构建空间矢量脉宽调制控制的电动汽车驱动电机与负载模拟系统，引入Cassie电弧故障模型并进行改进，对电动汽车三相永磁同步电机线路串联电弧故障展开仿真分析。最后，采用基于平肩宽度占比和小波包分解能量占比的特征提取方法，将仿真数据与实测数据进行比较并定量评价。结果表明，所提出的高斯电弧故障复合模型的相对平均误差最小，仅为7.6%。所构建的仿真系统可有效模拟实际线路的电弧故障，对电动汽车电气火灾的防控具有重要意义。