- 盛斌;徐达;贺铭净;文斌;陈上碧;
柔性电子器件由于其稳定、高导电性和高拉伸性等特点而受到广泛的关注。本文制备了一种由热塑性聚氨酯(TPU)线和铜(Cu)丝组成的双螺旋柔性导体(DHFC),导体初始电导率为5.71×10~7 S/m。通过增大螺旋直径,使其拉伸性能增加,DHFC可恢复的最大形变量可达6 706%。在弹性应变范围内,DHFC在重复形变(1 000次循环的拉伸,应变为2 200%)下表现出较高的稳定性,电阻的增加可以忽略不计。此外,由于导体外部涂有水性聚氨酯(WPU)而使其具有优异的防水性能,在水中所测的电阻值与在空气环境中所测的电阻值基本一致。
2024年03期 v.43;No.385 10-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 557K] [下载次数:56 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:3 ] - 王新志;曾洪;张华宇;宋爱国;
为了使机器智能达到人类的识别能力,需要提供标注的难例样本。常用的键盘、鼠标等标注方式效率较低,基于眼动信号的标注方式无需手动操作,但目前研究多采用依赖特征工程的浅层模型实现感兴趣检测以标注样本。针对浅层模型存在的问题,基于特征通道权重重分配多尺度残差网络模型对注视序列分类以实现感兴趣检测,并通过对比实验验证本文方法的有效性。实验结果表明:提出的多尺度残差网络模型分类精度达到96%,较现有基于浅层模型的方法和未改进的基于深层模型的方法,显著提升了感兴趣检测的精度和鲁棒性。
2024年03期 v.43;No.385 14-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 620K] [下载次数:90 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ] - 钟远婷;孙爱发;刘阳泉;钟爱华;
氢气易燃易爆,因此需要海量快速响应的氢气传感器对加氢站、运输车及氢能源汽车等氢能源各个环节进行预警预报。本文研究了基于贵金属钯(Pd)为栅极的高速二维电子气晶体管(HEMT)型氢气传感器,金属Pd栅极为敏感电极,Ti/Al/Ti/Au为源漏极。结果表明:该晶体管开关比为3.58×10~7。实验研究了不同厚度Ga_2O_3插入层对氢气响应特性的影响规律。随着Ga_2O_3插入层的厚度增大,传感器的饱和体积分数明显增大,从1×10~(-3)提高到7×10~(-3)。对于Ga_2O_3插入层厚度为10 nm的器件,其综合性能最好,饱和浓度为5×10~(-3),且具有很高的响应度,1×10~(-3)时的响应度为4 300%。特别地,其响应速度非常快,最快可以2 s内完成氢气检测。
2024年03期 v.43;No.385 18-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 731K] [下载次数:68 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 耿跃华;王欣瑜;翁玲;
磁性纳米粒子表面修饰后,可以与核酸、蛋白质、重金属离子等物质结合,通过检测磁粒子的磁响应信号,可以得到待测物的含量。基于电磁学理论与隧道磁阻效应,设计了一种用于检测不同质量磁性纳米粒子磁信号的测试平台。利用COMSOL Multiphysics有限元分析软件优化了磁场产生装置,改进后的线圈在通入直流电流不变的情况下,能将磁场的均匀区域扩大1.5倍,数值提高2 Gs。新型三匝线圈的实验结果与仿真结果相比最大误差为6.25%。选择了适合常规样品的磁场检测装置,分析了各类传感器的最优测量方向,测得了磁粒子质量与输出信号的关系曲线。实验结果表明:随着悬浮液中磁粒子含量的增加,隧道磁阻(TMR)传感器的输出信号也呈上升趋势,两者为线性正比关系。
2024年03期 v.43;No.385 22-25+30页 [查看摘要][在线阅读][下载 810K] [下载次数:82 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:3 ] - 魏国;廖宁波;章城;
在压阻层引入压敏结构是提高压阻传感器灵敏度的有效方法,但是压敏结构的形变在实际实验中难以直接观察,使得微结构的形变、电阻变化等机制尚不明确。为此,采用有限元仿真分析软件,模拟不同载荷大小和不同敏感结构对石墨烯基柔性传感器压敏结构的作用机制,揭示了压敏结构对传感器形变、电阻变化的影响。结果显示,方柱和圆柱压敏结构的传感器形变程度小,但电阻和应力变化区域大,而金字塔和半圆球压敏结构的传感器形变程度较大,但电阻和应力变化区域较小。
2024年03期 v.43;No.385 26-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 801K] [下载次数:161 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 付乐乐;陈宏;叶镇豪;巩伟杰;何莉;
针对水下路径跟踪问题,研究了基于模型预测控制(MPC)的仿生海豚跟踪控制。在误差模型线性化基础上引入MPC,使仿生海豚在满足控制约束的条件下有效地完成路径跟踪,且克服了反步控制算法的速度跳变,超限问题。并建立海流模型,针对有无海流干扰影响情况,进行路径跟踪分析,仿真与实验表明,不同环境下其提出的跟踪算法均有效可行。
2024年03期 v.43;No.385 31-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 621K] [下载次数:135 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 范子璇;魏明洋;
本文提出了一种基于声压系数变换的分布式球形传声器阵列方位估计算法,适用于估计低频声源方位但阵列布放空间受限的情况。考虑到单一球形传声器阵列可以利用其球谐波函数正交性得到高分辨率的方位估计性能,算法利用加法定理将分布式球形阵列各子阵的球心声压系数变换到坐标原点处,为避免球贝塞尔函数零点的影响,对变换后的各子球系数进行加权。最后,利用正交性估计声源方位。仿真结果表明:所提算法能有效提升低频信号的方位分辨率,具有工程应用价值。
2024年03期 v.43;No.385 35-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 513K] [下载次数:13 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 树东生;陶继方;徐茂森;赵佳;李炎;张小水;
本文基于微机电系统(MEMS)设计和加工技术,研制了一种高辐射率、低功耗、高调制速率的MEMS红外(IR)光源,通过在工艺中引入高可靠的纳米铂黑(Pt-black)材料作为红外辐射层,在2~14μm光谱范围内成功实现了99.5%以上的平均辐射效率。在5 V驱动电压下,该MEMS红外光源的辐射区温度达到407℃,响应时间(T_(90))为17 ms,在10 Hz和100 Hz工作频率下的调制深度分别达到100%和42%。最后,把该MEMS红外光源芯片集成在一种微型二氧化碳(CO_2)气体传感器样机中进行了实验验证,结果表明:该器件具备良好的辐射特性和温度特性。该MEMS红外光源可以用于常规的CO_2和甲烷(CH_4)气体检测,以及二氧化硫(SO_2)、硫化氢(H_2S)、六氟化硫(SF_6)、氨气(NH_3)等多种工业气体检测。
2024年03期 v.43;No.385 39-42+51页 [查看摘要][在线阅读][下载 804K] [下载次数:68 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 张金阳;刘倩;王珅;刘云鹏;淡勇;武玮;
常规电磁超声换能器(EMAT)中永磁体难以应用于实际情况、产生的信号幅值较小,根据电磁超声检测和涡流检测在检测范围内的互补性,本文设计了脉冲电磁式EMAT—涡流检测复合传感器结构,采用多物理场耦合技术验证了复合检测方法的可行性,并讨论了影响传感器检测灵敏度的关键参数。结果表明:该复合传感器能够激发用于检测表面缺陷的涡流信号和检测深层缺陷的超声波信号,并且对不同宽度和深度缺陷具有良好的灵敏度;此外,对励磁线圈与涡流线圈进行参数优化设计,为电磁超声和涡流的复合检测应用提供思路。
2024年03期 v.43;No.385 43-46+51页 [查看摘要][在线阅读][下载 853K] [下载次数:79 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 杨洋春;胡敬芳;肖疏雨;宋钰;李延生;高国伟;
重金属镉离子(Cd(Ⅱ))是水体质量评价的重要指标之一,本文提出一种基于纸基印迹预富集的痕量镉电化学传感器构建方法,将离子印迹技术、丝网印刷技术、蜡印法和电化学还原有机结合,合成纸基Cd(Ⅱ)印迹聚合物膜(Cd(Ⅱ)-IIP@paper),获得改性后的纸基电极(rGO/SPCE@paper)。通过优化石墨烯沉积时间、预富集时间、模板离子洗脱时间等实验条件,发现在5~100μg/L浓度范围内Cd(Ⅱ)溶出峰电流与浓度表现出良好的线性关系,检出限为0.91μg/L(S/N=3)。结果表明:Cd(Ⅱ)-IIP@paper具有较好的重复性和稳定性,制备的电化学传感器表现出良好的选择性,将其应用于实际水样中Cd(Ⅱ)的检测,回收率在94.0%~104.4%之间,具有较强的实用价值。
2024年03期 v.43;No.385 47-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 808K] [下载次数:50 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 柯伊宇;许沧粟;李孝禄;杨孟洋;李运堂;陈源;
电容传感器具有非侵入式、低成本、结构简单等特点,被广泛应用于液体管内含气率的测量。基于电容传感器,设计了含气率测量系统,对外径25 mm、内径21 mm液体管内含气率进行测量。为了验证含气率测量系统的准确性,搭建了可视化验证平台。对管内气液两相进行图像采集,对管道截面处的含气率进行计算;分析了视窗左右截面的含气率偏差,研究了采集位置偏差对验证方法有效性的影响。研究表明:通过传感器系统测量的含气率与图像处理得到的含气率吻合;视窗左右截面的平均含气率的偏差不超过3.097%。本研究设计的含气率测量系统的准确性较好,所提出的可视化验证方法能够有效地对含气率测量系统的准确性进行验证。
2024年03期 v.43;No.385 52-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 678K] [下载次数:51 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 韩冬子;衣文索;余双勇;王鑫睿;蒋雨辰;
目前光纤传感器增敏的研究方向主要从改变光纤自身结构和成分的角度出发或者借助外部封装工艺来实现增敏效果,导致传感器研发制作的成本和时间都会大幅提升。为满足地震勘探和结构安全监测中分布式光纤传感系统对振动测量的实际需要,设计了一种基于马赫—曾德尔干涉仪(MZI)光纤干涉的盘片式振动增敏结构,结合弹性力学与光纤弹光效应对其灵敏度进行了推导;使用有限元方法分析了盘片参数对灵敏度的影响,通过对增敏结构的合理设计及优化确定了盘片的尺寸。基于此结构设计的振动传感器有效工作频率范围为0.1~2.5 kHz,灵敏度可达6 988.2 rad/g_n,对于60 m外的震源可以采集到有效振动信号,能够满足振动监测领域的实际需要以及系统运行的经济性。
2024年03期 v.43;No.385 56-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 758K] [下载次数:194 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 苗晋威;杨沙沙;齐秉楠;曹文萍;史一明;王任鑫;
通过关键工艺步骤,将硅(Si)纳米膜制备在差分结构水听器上作为压敏电阻,利用Si纳米膜的巨压阻效应来提高水听器的灵敏度;利用深Si刻蚀,将Si柱与芯片一体化,减少了差分结构的对准误差,同时抑制海洋洋流带来的振动干扰。设计了相对应的光刻掩模版和整套工艺流程,通过MEMS工艺,成功加工出Si纳米膜作为压敏电阻,实现矢量水听器芯片与Si柱集成化。对制备好的芯片进行观测与测试,使用激光共聚焦显微镜和扫描电子显微镜(SEM)设备观察芯片形貌良好,尺寸与设计基本一致;通过半导体分析仪测量得到压敏电阻器的阻值为15.3×10~4Ω,线性度良好,符合矢量水听器功能需求。
2024年03期 v.43;No.385 60-62+75页 [查看摘要][在线阅读][下载 676K] [下载次数:42 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 陈朝阳;杨文荣;张雨蒙;石小晖;
针对目前配电变压器长圆形绕组的故障诊断研究较少的问题,本文提出一种基于灰狼优化(GWO)算法的变压器长圆形绕组机械故障诊断的方法。首先,建立长圆形绕组的辐向和轴向振动数学模型;其次,建立变压器电磁—机械耦合有限元模型,计算长圆形绕组在正常、松动以及翘曲状态下的振动分布,选取R点作为特征值提取点;最后,对变压器样机进行正常、松动以及翘曲3种状态试验,获取R点的小波包能量特征,采用GWO算法优化支持向量机(SVM)参数对变压器长圆形绕组机械故障诊断,最终优化后的诊断综合准确率达到90%。
2024年03期 v.43;No.385 63-66+75页 [查看摘要][在线阅读][下载 825K] [下载次数:129 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:3 ] - 刘宸歌;黄丽斌;
针对硅微谐振式加速度计在复杂的常温环境下输出不稳定问题,设计了基于改进的模糊PID控制的加速度计温控系统。通过对加热片的热分析和加速度计的温度场仿真,验证了温控系统加热片放置的有效性。采用果蝇优化算法(FOA)和积分分离对模糊PID控制进行优化,给出了优化后温控系统的整体设计。搭建温控系统实验装置,对优化方案进行验证。与PID控制相比,改进的模糊PID控制算法使得温控系统收敛时间减少到60 s,超调量减少了9.8℃,稳态误差减少到0.1℃。与无温控相比,加速度计在40℃恒温下启动20 min后的零偏稳定性值减少了71.4%。实验结果表明:基于改进模糊PID控制的温控系统可显著提高温度控制的精度。
2024年03期 v.43;No.385 67-70+83页 [查看摘要][在线阅读][下载 801K] [下载次数:88 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ]
- 周克佳;张玉东;邱京江;齐国臣;豆帅威;卫荣汉;
针对基于光学或荧光传感原理开发的微颗粒计数常规技术存在需对样品预处理、无法实时检测或无法精确识别微颗粒大小等问题,基于电磁感应原理,采用微型平面线圈提出了一种微颗粒识别计数传感器,可在无需预处理的情况下对不同材质及尺寸的微颗粒进行精确识别与实时计数,实验选用了钢、铜及铝3种材质及粒径范围为250~1 000μm的金属微球进行测试,检测结果表明,开发的微颗粒计数传感器具有精确识别与计数能力。有望为细胞定量封装、药物定量输送、工业微颗粒检测等应用提供一种新的技术方案。
2024年03期 v.43;No.385 71-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 756K] [下载次数:22 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ] - 王旭东;温阳;王慧云;秦丽;温焕飞;马宗敏;
利用光偏转原理设计并实现了原子力显微镜(AFM)的光电检测系统,研究了影响光偏转噪声的影响因素。设计了新型螺旋式嵌套结构调节准直光斑,使激光发散角降低到0.053°,利用压电陶瓷特性设计了高精度三维调节结构,可以在α,β,γ方向精准调节偏转角度,36 mm的聚焦焦距满足了小型化、集成化的设计目标。基于该高灵敏度光电检测系统的设计,AFM系统得到了清晰的硅材料表面台阶结构,系统分辨率达到了0.1 nm,为今后的亚原子测量奠定了实验基础。
2024年03期 v.43;No.385 76-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 761K] [下载次数:103 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 贾纹纹;谭军;张秦;党磊;徐溢;陈李;
针对气溶胶微生物粒子实时监测的需求,对基于微生物粒子本征荧光和光散射检测方法和装置进行了研究。分析了粒子光散射检测的基本原理,对微生物粒子荧光活性分子以及金黄色葡萄球菌等6种微生物进行了荧光光谱的测试和分析,确定了405 nm激发光和双路散射光的整体设计方案。通过对气路和检测腔结构的重要参数仿真,实现了其优化设计,最后,完成了检测装置的构建。初步测试结果表明:该装置实现了对粒子散射光和荧光的同步探测,可以对普通尘埃粒子和微生物粒子进行区分和计数,为进一步开展气溶胶微生物粒子浓度的实时监测仪器研发奠定了基础。
2024年03期 v.43;No.385 80-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 808K] [下载次数:32 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 桑豆豆;卢洪义;杨禹成;章斌;刘舜;
为了在航空发动机试验时,对旋转部件的温度状态进行实时监测,利用铂(Pt)薄膜热电阻温度传感器和STM32,设计了多通道温度实时无线测试系统。该系统以STM32控制多路选择开关和放大器等元器件,并使用其片内模/数转换器(ADC)对多路电信号进行转换,通过无线技术将温度数据发送到上位机。在涡桨发动机试验台完成了对桨叶的温度实时无线测量,解决了旋转部件无法引出信号线进行实时温度监测问题。实验结果表明,该系统的测量精度优于0.1℃,分辨率达到0.01℃。
2024年03期 v.43;No.385 84-87+91页 [查看摘要][在线阅读][下载 819K] [下载次数:149 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 徐征;杜宏宇;杨一帆;王晓东;王彦琪;韩刚;
针对复杂微装配中视觉高分辨率和大视野难以兼顾的问题,基于无限远成像原理研制了一种宏微视觉单元,通过调配后端的镜筒透镜实现单物镜双通道变倍成像。对宏微视觉单元进行像质评价和精度测试,测试结果表明:在保证工作距离和视野的前提下,宏微视觉单元的测量精度优于0.5μm;测量运动定位的精度优于2μm。最后,利用研制的宏微视觉单元搭建了微装配实验平台,通过在宏成像下姿态调整和微成像下位置对准两步操作,实现了微流控芯片流道和检测光纤的对准连接,表明研制的宏微视觉单元可以胜任同时需要高分辨率和大视野的复杂微装配视觉引导任务。
2024年03期 v.43;No.385 88-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 682K] [下载次数:32 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 张彦鹏;孙学宏;刘丽萍;袁一杰;王艳妮;赵灵芝;
为了应对频率可重构模式单一,尺寸偏大,工作频段较窄等问题,基于传统的微带缝隙天线,通过对其进行结构的改造,设计并实现了一种应用于C,S,X,Ku波段的多模式频率可重构微带缝隙天线。天线为叉型结构,分别在3个叉形枝节和微带线之间嵌入PIN二极管,通过控制二极管的导通状态,使天线具有4种不同的模式,分别对应于单频带、双频段、三频段和四频段。此天线尺寸为20 mm×22 mm,较传统缝隙天线体积减少了20%以上,实现了小型化。天线在工作频点处的最大增益可达5 dBi,具有良好的辐射特性。
2024年03期 v.43;No.385 92-95+98页 [查看摘要][在线阅读][下载 940K] [下载次数:83 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 尚帅锟;高峰;杨学山;杨巧玉;
针对拾振器的原位校准在高频段的灵敏度误差大的问题,构建了改进校准电路后系统模型。通过实验,得到原位校准与激光干涉法的归一化灵敏度的相对误差,发现改进电路后的相对误差小于改进电路前的相对误差。此外,在实验过程中,水平向传感器对于安装角度有较高的要求,分别改变传感器与水平面的夹角,获得了激光干涉法与原位校准法的校准结果,发现当传感器与水平面有一定夹角时,使用改进后校准的方法后,低频灵敏度与高频灵敏度的误差变大。
2024年03期 v.43;No.385 96-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 528K] [下载次数:42 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 韩兰侠;徐方超;孙凤;张一民;贾潇;
设计了一种可以测试2 min原地高抬腿和30 s坐站动作的可穿戴集成系统。检测方法采用改进的自适应峰值计次算法,该算法根据测试者做高抬腿和坐站动作时的周期性加速度,确定加速度阈值,再结合计次频率实现不同动作下的自适应计数。测试结果表明:该算法能够自动识别并去除不标准动作,计次准确率基本满足体质检测的要求。
2024年03期 v.43;No.385 99-102+107页 [查看摘要][在线阅读][下载 940K] [下载次数:36 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 袁泽慧;陈国栋;张亚;王忠言;
四旋翼无人机能否快速、精确地降落在地面充电装置或回收装置上是实现空地机器人协同的关键步骤之一。提出了一种基于视觉的四旋翼无人机在静止平台上自主降落的模型化框架,设计了基于AprilTag的复合标签着陆标志,将视觉测量与无人机自驾仪提供的状态信息利用卡尔曼滤波器进行融合,提高无人机位姿估计精度。利用PID控制器计算无人机的期望加速度,并将其转化为无人机的姿态指令,使得无人机飞行到期望位置。在专用模拟器下,对提出的无人机自主降落系统进行了多次仿真,仿真结果表明,无人机的平均降落误差小于5 cm,验证了无人机自主降落系统的有效性和精确性。
2024年03期 v.43;No.385 103-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 815K] [下载次数:122 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 梁永;孟繁胜;王任鑫;张国军;贾利成;张文栋;
电容式微机械超声换能器(CMUT)具备比压电式超声换能器微型化、高密度阵元集成、高机电耦合系数等优势,在医学成像、流量测量等领域展现出巨大的潜力。本文基于牺牲层释放工艺,设计并成功制造了高密度集成的微型CMUT阵元,在水中对其进行了性能测试和表征。实验结果显示,该换能器具有优异的发射线性度(非线性度为0.74%),以及良好的发射和接收灵敏度。此外,轴向声压衰减趋势符合负指数衰减规律,并且具备出色的指向性能(-6 dB主瓣宽度为26°),同时旁瓣干扰极小。
2024年03期 v.43;No.385 108-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 706K] [下载次数:38 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 智文虎;刘柏青;简荣坤;夏云阳;秦仕鹏;赵鹏程;
金属屑传感器已成为机械设备健康状态监测和故障诊断的重要手段。结构式金属屑传感器具有结构简单、吸附磁性粒子强等优点。然而,受到环境压力和温度变化等因素影响,导致传感器连接器输出端容易出现泄漏现象。本文对传感器这类故障的原因进行了分析,并通过采用玻璃烧结的方法实现了外壳和插针材料的连接,对传感器进行了改进设计。经验证,方案可行,产品性能可靠,能够实现金属屑的监测功能。
2024年03期 v.43;No.385 112-114页 [查看摘要][在线阅读][下载 538K] [下载次数:32 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ]
- 汤发源;赵永兴;刘晓亮;赵欣;王京华;
针对现有基于人体骨架跌倒检测设备要求高的问题,提出了一种基于轻量级OpenPose生成骨架特征的跌倒检测方法。首先,基于轻量级OpenPose网络检测人体关键点,利用人体部分关键点生成边界框,并对关键点坐标进行标准化处理,将边界框的纵横比和标准化后的关键点坐标作为表示人体姿态的特征向量。最后,将人体姿态特征向量作为多层感知机(MLP)的输入,判断人体是否发生跌倒。实验结果表明,基于单目相机采集图片构造的自定义跌倒数据集,网络可以实现98.64%的跌倒检测准确率,并且在Core~(TM)i5—9300H CPU上达到20 fps的检测速度。
2024年03期 v.43;No.385 115-119+124页 [查看摘要][在线阅读][下载 1011K] [下载次数:196 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ] - 田新壮;孙少明;王君洪;
针对青少年耐力素质逐年下降和缺乏具有便携性与监督性的训练系统的现状,提出一种基于注意力(Attention)机制与门控循环单元(GRU)的、面向耐力训练的Attention-GRU动作识别方法。该方法包括数据采集、数据处理和动作识别,在手机端实现了对耐力训练动作的识别。基于新构建的耐力训练动作数据集,将本文提出的方法与常用动作识别算法——长短期记忆(LSTM)、GRU进行实验对比。实验结果表明:本文提出的方法表现更佳,准确率达到99.56%,较LSTM高出1.5个百分点。
2024年03期 v.43;No.385 120-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 787K] [下载次数:125 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 张大龙;孙顶;张立志;郭仕勇;韩刚涛;
针对无线传感器网络(WSNs)中传统DV-Hop算法定位误差较大等问题,提出基于模拟退火和樽海鞘群优化的DV-Hop定位算法。该算法分别引入RSSI和修正因子来量化最小跳数以及校正平均跳距,在未知节点估计过程中,采用改进的樽海鞘群优化算法代替最小二乘法,并且与模拟退火算法相结合,缓解了樽海鞘群优化算法在寻优过程中容易陷入局部最优的缺点。仿真结果表明:改进后的DV-Hop算法相比于传统DV-Hop定位算法以及其他智能优化算法,定位精度得到明显改善。
2024年03期 v.43;No.385 125-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 712K] [下载次数:98 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 韦静;周洪成;牛犇;
为了进一步探索与研究适用于刑侦调查唇纹识别的网络模型,选取8种不同的CNN模型分别从网络结构设计、核心模块以及各网络之间的联系等方面进行介绍,并在创建的低分辨率唇纹数据库上针对不同网络模型进行性能评估。同时以不同的学习率和网络层数也分别开展了实验。实验结果表明:轻量级模型MobileNetV2实现了97.22%的识别率,其识别效果最佳且模型大小仅8.63 MB。通过实验验证了基于CNN模型识别算法也能良好地应用于唇纹识别任务,有效弥补了传统识别算法中存在的不足。
2024年03期 v.43;No.385 130-133+138页 [查看摘要][在线阅读][下载 861K] [下载次数:38 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 方贤宝;林勇;苏羿安;钟乐天;
为提高超宽带(UWB)定位系统在室内复杂环境下的定位精度,提出一种基于飞行时间(TOF)和自适应抗差卡尔曼滤波(ARKF)的改进定位算法。针对超低功耗宽带设备在复杂室内环境状态下易受周围干扰而存在标准时间偏差的问题,提出一种改进的TOF算法,同时进行测距标定,拟合数据;对室内存在非视距(NLOS)干扰的情形,提出一种ARKF算法,通过比较残差与3倍信息的方差来判断视距(LOS)与NLOS情形。实验结果显示:该算法可以在静态与动态定位实验中有效提高系统定位精度,降低定位误差,取得较好的定位效果。
2024年03期 v.43;No.385 134-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 779K] [下载次数:266 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:3 ] - 彭铎;张腾飞;黎锁平;杨雅文;
针对三维(3D)-DV-Hop定位算法未知节点从最近的锚节点获取平均跳距估算距离时定位精度低的问题,提出了一种新的基于WBOA的3D-DV-Hop算法。首先,该算法去除了网络中无法通信和无法定位的节点;然后添加了修正因子,修正平均跳距。接着创建一个用于优化的蝴蝶初始种群,构建目标函数。采用自适应权重来平衡全局搜索与局部搜索的能力,使得算法不易陷入局部最优,加快了算法的收敛精度;最终求得全局最优平均跳距。仿真结果表明:尽管算法的平均运行时间略有增加,但算法的定位精度得到了有效提高。
2024年03期 v.43;No.385 139-143页 [查看摘要][在线阅读][下载 747K] [下载次数:31 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 陈国良;庞裕双;
将Faster RCNN引入微操作系统的目标检测之中。针对微操作空间下待检测目标存在尺度变化和在显微镜放大倍数较小时,待检测目标尺度过小、特征不明显的问题,提出了一种基于改进Faster RCNN的微操作空间目标检测算法。使用在图像分类任务中性能优越的深度残差网络提取图像的特征。引入递归特征金字塔网络,对特征进行融合。改进区域建议网络的采样策略,对损失函数进行优化。实验结果表明:这种改进的Faster RCNN算法能有效解决由于目标尺度变化和目标尺度过小带来的问题。相比通用的目标检测算法,该算法的准确度更高,速度更快,具有实际应用价值。
2024年03期 v.43;No.385 144-147+151页 [查看摘要][在线阅读][下载 805K] [下载次数:217 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 焦阳阳;黄润才;万文桐;张雨;
针对纹理特征提取方法单一及深度学习不能有效提取图像局部特征的问题,提出一种基于图像融合与深度学习的人脸表情识别方法。首先,对人脸表情图像分别提取局部二值模式(LBP)图像与韦伯局部描述符(WLD)图像;然后,将2种纹理图像进行融合作为输入图像送入改进后的残差神经网络(ResNet)提取表情特征;将ResNet中的卷积核替换为空洞卷积,并在网络中添加改进后的注意力机制,使模型更加关注有效特征;最后,使用SoftMax进行表情分类。在JAFFE和CK+数据集上进行实验,准确率分别为97.0%与99.3%。实验结果表明,该方法能有效提高人脸表情识别的准确率。
2024年03期 v.43;No.385 148-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 590K] [下载次数:801 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:3 ] - 张峰凡;张良力;刘江;
内温状态(SOIT)可用于锂(Li)电池热失控风险评估以及提高荷电状态/可用性能剩余比例(SOC/SOH)估值精准度。在分析锂电池等效电路模型和热模型的基础上,提出了一种反映锂电池内温升高并对SOC估算形成噪声影响的双重极化热电耦合模型。通过实施恒流放电和混合脉冲功率特性(HPPC)实验并引入带遗忘因子的递推最小二乘法,分别得到锂电池等效电路模型、等效热模型辨识参数。为应对热噪声,提出将无迹卡尔曼滤波(UKF)与自适应协方差匹配相结合为自适应UKF(AUKF),在SOIT估算中,完成过程噪声协方差、测量噪声协方差的在线修正。实验结果证明,当外界因素引发锂电池内部电流电压波动加剧时,AUKF在抑制SOIT估值误差趋大方面明显优于UKF。
2024年03期 v.43;No.385 152-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 750K] [下载次数:52 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 陈亮;陈维;张婕;何剑;
针对目前越野滑雪运动教练员对于撑杖数据量化的需求,设计了一种越野滑雪撑杖计数算法。通过快速傅里叶变换(FFT)分析窗口内撑杖数据的特征频率,再设置数据的特征频率为低通滤波的截止频率,对信号进行滤波处理。将窗口内信号邻近峰谷差值的均值作为阈值,用以区分撑杖动作的波形和杂峰,并对撑杖动作进行计数。设定有效撑杖动作波形的波峰时间间隔范围为0.8~2.5 s,从而剔除因伪信号而产生的误差计数。为了验证算法的准确度,分别采集分析了3位越野滑雪运动员的撑杖数据,结果表明:本文所提出计数算法的准确度达到98.5%,能够满足竞训团队日常的训练需求。
2024年03期 v.43;No.385 156-158+163页 [查看摘要][在线阅读][下载 759K] [下载次数:75 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ]