- 丁浩;刘显华;王玺;白云峰;朱世根;
基于柔性传感材料的传感单元虽具有灵敏度高、支持大变形等优点，但由于高聚物的粘弹性特性，导致迟滞、漂移较大，常无法应用于定量测量场景。针对一种织物基底柔性应变传感器展开研究，建立了可以有效描述其电阻松弛特性的二阶Zener并联力—电学粘弹性模型；设计了拉伸和松弛实验，利用实验数据识别出模型参数。所确定模型在松弛情况下预测电阻变化与实测电阻符合较好，R~2在0.97以上，均方根误差小于0.55 kΩ。结果表明：所提出的力—电粘弹性模型可以较好地描述该传感器的粘弹性特征，对未来基于模型采用数据融合技术提高测量精度建立了重要基础。
2025年02期 v.44;No.396 10-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1096K] [下载次数：301 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 李鹏;汤炼海;林事力;纵彪;于涛;
针对阵列传感器检测二元混合气体时由于交叉敏感特性导致准确率低的问题，提出一种改进型蒲公英优化(IDO)算法优化核极限学习机(KELM)的二元混合气体检测方法。首先，引入Kent映射初始化种群提高初始种群分布的均匀性，后将精英反向学习策略(EOBL)引入蒲公英种子位置更新，提高原算法寻优精度。将该算法用于KELM参数寻优，建立改进DO(IDO)算法优化KELM模型，实现对二元混合气体的成分识别。实验结果表明：IDO算法优化的KELM模型对二元混合气体成分识别准确率可达99.71%,比原始KELM模型提高4.28%。
2025年02期 v.44;No.396 15-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 1128K] [下载次数：161 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 武东辉;王金凤;仇森;刘国志;
近年来，基于传感器手语识别研究受到广泛关注，而传统的手语分析方法很大程度上依赖于专家经验和信号处理技术的先验知识。为此，本文提出一种CGR＿ATT模型自动提取手语特征。首先，构建卷积神经网络(CNN)作为特征提取器通过多层卷积堆叠和池化操作，从传感器数据中提取空间特征，无需先验知识即可从数据中识别并提取关键的空间信息；其次，通过门控循环单元(GRU)构建时序建模器，捕捉和处理空间信息在时间维度上的变化，利用门控机制处理传感器数据中的时序关系；最后，通过ATT模块给序列中的每个元素分配不同权重，进一步处理GRU输出的时序特征。所提模型较CLA＿net、CLT＿net、长短期记忆(LSTM)、GRU模型具有较高的预测精度，预测精度达到96.98%。
2025年02期 v.44;No.396 21-25+30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1259K] [下载次数：344 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 江子明;陆荣鑑;祝前峰;李奉顺;王立杰;
针对以磁控管作为微波源的微波治疗仪输出功率波动严重，对治疗效果产生不利影响的问题，基于耦合式微波功率传感器工作原理设计了一种小型的在线式微波功率检测装置。通过设计优化，改善了磁控管工作过程中温度升高影响检测精度的问题。实验结果表明，该检测装置在30～90 W功率范围内，功率测量值和实际输出功率值的平均绝对误差仅为0.47 W。稳功率环节中，以功率测量值作为反馈信号，采用增量式PID控制器对磁控管输出功率进行负反馈调节，实现了微波开启5 s内，磁控管输出功率与设定功率的相对误差维持在5%以内，有效解决了磁控管输出功率波动严重导致的治疗效果不佳的问题。
2025年02期 v.44;No.396 26-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 1195K] [下载次数：123 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 孟青;赵静楠;郭志全;朱静雪;杨嫄;
微悬臂梁阵列生物传感器因其强大的适用性和快速响应特性，在无标记生物分子的检测工作中广泛应用。为提高传统微悬臂梁传感器的灵敏度，设计了具有纳米孔洞结构的微悬臂梁，并详细模拟了单个微悬臂梁的固有频率及其在集中载荷作用下自由端的弯曲位移，进一步研究了纳米孔洞结构如何改善微悬臂梁传感器的力学性能，以确定微悬臂梁传感器的最佳纳米孔洞几何参数。结果表明：经过设计改进后的微悬臂梁自由端弯曲位移增加了1.21%。设计的纳米孔洞结构微悬臂梁有效提高了灵敏度，为微悬臂梁的进一步优化设计和工艺改进提供了新的策略。
2025年02期 v.44;No.396 31-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 1064K] [下载次数：211 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：5 ] - 辛明勇;王景琦;祝健杨;何雨旻;张紫嫣;鲁彩江;
磁电复合材料由于其优异的磁场测量性能，在电流传感领域具有极大的应用潜力。本文对磁芯的开合形状进行优化，提出了一种齿形开合式闭环磁电电流传感器，由FeSiB/PZT-fiber/FeSiB磁电复合材料、硅钢磁芯以及永磁体组成。对比分析齿形开合和平面开合磁芯结构对电流传感器性能影响；实验结果表明，齿形开合结构的磁场汇聚能力更强，在被测电流为0～5.5 A范围的工频(50 Hz)电流时，是平面开合结构灵敏度的3倍；此外，齿形开合电流传感器始终表现出良好的线性度、较小的迟滞性和较强的稳定性。本文提出的齿形开合磁电电流传感器在工频小电流监测领域有广阔的发展前景。
2025年02期 v.44;No.396 35-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1201K] [下载次数：158 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：1 ] - 沈悦;陆佳嘉;唐玥;权硕;褚子扬;
为了减小由于矩形导体偏心和倾斜导致的传感器测量误差，实现电流高精度测量，提出一种基于灰狼优化(GWO)算法优化反向传播(BP)神经网络的椭圆阵列霍尔电流传感器误差优化方案。首先，基于三维磁场模型确定导体偏心参数和倾斜参数，并进行电流反演，得出电流积分模型；然后，使用BP神经网络估计导体参数，并引入GWO算法优化BP神经网络的初始权值和阈值，构建导体状态参数估计模型，实现偏心与倾斜误差优化；最后，搭建实验平台，对本文提出的误差优化方案进行验证。实验结果表明：本文提出误差优化方案能够精确估计导体状态参数，进而有效减小偏心误差和倾斜误差，导体X向偏心产生的电流误差减小65.07%,Y向偏心产生的电流误差减小45.74%,偏离Z轴产生的倾斜电流误差减小76.15%。
2025年02期 v.44;No.396 39-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1271K] [下载次数：191 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：2 ] - 陈林兵;孙丙宇;
针对现有电缆沟巡检机器人巡检和维修时因通过性不高而无法实现智能化、自主化和长距离巡检等问题，设计并研制了一种具备高通过性、高自主性，并能够进行连续作业的电缆沟巡检机器人。为此，通过数学建模对巡检机器人的稳定性进行了研究，得到了表征机器人稳定性的数学模型，为分析机器人的爬坡能力，建立了整机质心运动学模型，得到了机器人姿态与质心坐标的关系，并进行多体动力学仿真实验，获得不同姿态下机器人爬坡的质心位置变化曲线和质心纵向加速度曲线，明确了该机器人的最佳爬坡姿态。
2025年02期 v.44;No.396 44-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 1213K] [下载次数：325 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 赵小芬;彭朋;
针对单模态语音识别在复杂环境中易受噪音、口音、语速等因素干扰的局限性，本研究提出一种基于多模态视听融合的Transformer语音识别算法。通过综合音频和视频两种模态信息，并引入不同模态间的动态权重分配机制，有效解决了模态间信息分布不均的问题。通过将原始音频和视觉信号转换为Transformer模型可处理的特征表示，并结合编码器和解码器结构实现语音到文本的精确转换，利用多头自注意力机制捕捉序列间的内在相关性。实验结果表明，本算法在字错误率上降低了6%～22%,显著提升了语音识别率，验证了算法的有效性和优越性。
2025年02期 v.44;No.396 48-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1217K] [下载次数：1124 ] |[引用频次：16 ] |[阅读次数：4 ] - 李鑫;庞超;王智爽;
随着天然气网络与电网耦合性的逐步提高，电力和天然气综合能源系统的运行更易受到多重因素的影响。提出了一种基于成长型分类与回归树(CART)的电力和天然气综合能源系统安全调度方法。首先，构建了基于成长型分类与回归树的安全域划分模型，根据CART确定安全域和可控变量边界；其次，提出了电—气综合能源系统的安全调度策略，构建了基于安全约束的功率流和天然气流优化模型，CART规则用于描述安全域的约束，对最优发电量和产气量进行预防性调整；最后，本文以15节点天然气网络和IEEE118节点电网测试系统为例，验证了所提出的安全调度方法在恢复安全运行方面的效果。
2025年02期 v.44;No.396 53-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1119K] [下载次数：541 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] - 刘杰;王军;
建立了B/N掺杂单栅石墨烯场效应管(GFET)全工作区域下的漏极电流模型。利用自洽方法获取精确的电势—电荷关系，解决了建模过程中的多重对数问题。该模型明确捕捉到产生非零带隙和狄拉克(Dirac)点偏移对载流子片电荷密度和迁移率等参数的影响。此外，通过考虑相互作用参数和杂质浓度建立了一种半经典扩散迁移率模型。所提出的漏极电流模型和扩散迁移率模型的模拟数据与7.5%B—掺杂单栅GFET的实验数据具有良好的一致性，验证了方法的有效性。在不同掺杂浓度下，B/N掺杂单栅GFET漏极电流模型所预测的转移特性曲线与输出特性曲线表明，通过掺杂能够完全抑制单栅GFET的双极性行为，增强了输出饱和性，并提高了开关比。因此，B/N掺杂单栅GFET能够同时满足模拟/射频电路和数字电路的应用条件。
2025年02期 v.44;No.396 57-61+66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1441K] [下载次数：45 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：5 ]
- 祝可伊;薛茜男;
大气污染日益严重，悬浮纳米粒子和病毒颗粒通过肺泡进入体内，给人体带来未知的健康危害。本文通过将磷脂双层集成在场效应晶体管延长栅极表面体外模拟局部肺泡膜，设计并搭建了肺泡膜—纳米粒子相互作用实时监测系统。通过对粒子作用下源漏电流尖峰信号的检测与分析，该系统可以获取纳米粒子/病毒颗粒与肺泡膜相互作用行为的精确定量数据。测试结果表明，所提出微传感系统表面磷脂膜具有良好的完整性和生物活性，集成磷脂双层的延长栅极性能稳定、响应快、灵敏度高，可以准确、及时捕获带电离子跨膜转移信号，有望成为膜—粒相互作用行为有效的体外研究平台，推广用于广泛评估纳米粒子对人体健康的影响。
2025年02期 v.44;No.396 62-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1189K] [下载次数：87 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 陈友争;刘嵩;周丙涛;
基于可穿戴设备，提出了一种人体跑步时下肢矢状面姿态拟合方法。通过在人体大腿、小腿和脚踝上布置惯性测量单元(IMU)模块采集人体跑步时下肢的加速度、倾斜角和角速度数据；然后，使用滑动窗口方法处理数据；最后，采用自注意网络和长短期记忆网络(LSTM)进行数据拟合，并引入了一个多模态框架。训练目标来自于基于OpenPose的视频采集系统。本文招募了5名参与者，从每位参与者身上收集了大约3.5 min的数据。通过比较不同模型架构和滑动窗口长度的结果，研究的最佳结果如下：数据格式为均值±标准差，髋关节和膝关节关节角的均方根误差(RMSE)和相关系数分别为3.88°±1.22°和0.906±0.075,7.31°±1.84°和0.957±0.072,与现有研究相比，本文研究在预测角度准确度方面具有优势。
2025年02期 v.44;No.396 67-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 1143K] [下载次数：226 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 段晓瑞;马游春;叶思楠;
针对目前箭载无线传感器网络数据可靠采集与能源消耗间的矛盾，在研究Powerlink工业以太网特点的基础上，设计了多路采集的低功耗箭载监控系统。该系统将Powerlink网络搭载在现场可编程门阵列(FPGA)硬件平台，通过修改硬件参数，将Microblaze软核重新配置并规划FPGA片上资源，实现数据高速传输；采用实时时钟芯片DS1306部署多个自定义触发中断作为主节点唤醒标志信号，在保证系统可靠性的情况下，实现系统功耗动态管理。搭建实验平台对监控系统进行测试。实验结果表明：系统数据采集无误码，平均通信周期450μs,最大偏移量仅为25μs,启用功耗管理模块后，系统功耗降低54.6%,在一定程度上，可以改善传统传感网络在箭载监控过程中的局限性。
2025年02期 v.44;No.396 72-76页 [查看摘要][在线阅读][下载 1318K] [下载次数：148 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] - 颜昌沁;张靖;万璞;杨德升;李鑫;刘音序;
为了解决传统电阻式、磁式等角度传感器存在磨损严重、易受电磁干扰的问题，设计了一种基于激光光斑图像识别的角度传感器，采用灰度重心法计算出光斑的中心点像素坐标，根据光斑中心点像素坐标来计算当前输入的角度值。采用傅里叶曲线拟合法，将中心点像素坐标和输入角度值拟合成一条平滑的曲线。并采用改进的反向传播(BP)神经网络算法对输入、输出曲线存在的非线性进行补偿。实验结果表明：进行非线性补偿后的角度传感器的非线性误差为1.017,降低了1.069。其迟滞性、灵敏度、分辨率和平均测量误差分别为±2.65%、2.428/(°)、2560像素/(°)和0.6°。
2025年02期 v.44;No.396 77-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 1245K] [下载次数：196 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 袁凯烽;侯璐;黄永锋;
由于脑电(EEG)信号的特异性、隐私性，数据集相对匮乏，运动想象EEG(MI-EEG)信号分类是一项具有挑战性的任务。提出了一种基于半监督变分自编码器—条件生成对抗网络(SSVAE-CGAN)模型应用于MI-EEG信号的增强和分类。SSVAE-CGAN模型的SSVAE-CGAN的编码器为EEGNet网络，获得MI-EEG信号的时域、频域和空间域的复合特征的潜在空间表示。不同于传统的无监督变分自编码器，在训练编码器时，SSVAE-CGAN使用MI-EEG信号的标签信息以监督的方式更好地构建潜在空间。然后，SSVAE-CGAN使用条件生成对抗网络接收带有标签信息的随机噪声进行生成器—判别器的对抗训练，并生成与潜在空间分布对齐的隐空间。在真实MI-EEG数据集进行了数据增强和分类实验，实验结果验证了本文模型的有效性。
2025年02期 v.44;No.396 82-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1256K] [下载次数：349 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 汪谦谦;张伟;金小俊;韩余;陈勇;
目前现有的采茶末端执行器多为剪切式，不适用于高档名优绿茶的采摘，为解决这一问题，提出一种模仿人工“提手采”动作的柔性采摘指机构。对采摘指结构参数进行有限元分析，使上、下夹爪在夹持中产生可感知的弹性形变。基于该机构，设计采摘指电动控制系统。采用嵌入式处理器，通过步进电机控制两对夹爪的开合和提拉动作，并设计测力电路，实时检测夹持力，以提拉方式实现对嫩芽的采摘。分析得到夹爪所受的最大应力为0.16 MPa,夹爪的最大形变为0.000 38 mm。依此结果制作样机，并进行采摘试验。试验结果表明：柔性采摘指能有效实现一芽一叶的采摘，成功率达到92.5%,验证了该采摘指的可行性，具有应用价值。
2025年02期 v.44;No.396 87-89+94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1100K] [下载次数：294 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 戴书浩;孙俊;彭艺;罗会龙;张莉;
在超材料吸波体的设计过程中，研究人员常采用耗时长的全波仿真方法，设计思路主要以耗时长的参数扫描和经验设计为主。为了减少设计耗时，本文提出了一种基于神经网络加速粒子群优化(PSO)算法的快速设计方法。该方法利用神经网络对超材料吸波体的电磁参数进行准确地预测，其预测结果与仿真结果均方误差(MSE)不超过0.001 1。在PSO算法对结构参数空间进行搜索的过程中，预测结果被用于算法优化过程中的适应度计算，PSO算法能够根据不同的适应度值自动调节结构参数以到达电磁波宽频带吸收的目的。该方法将设计耗时缩短为全波仿真设计耗时的0.3%。通过该方法设计的超材料吸波体在8.5～17.9 GHz频段内的吸波率大于90%,吸波带宽为9.4 GHz。此外该方法优化过程避免了人工干扰，能够移植到超材料的其他应用设计中。
2025年02期 v.44;No.396 90-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1331K] [下载次数：277 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 张桐林;石云波;曹慧亮;张越;张英杰;
陀螺在工作时，会受到由环境温度变化产生的热应力的影响，破坏谐振子的振动稳定性。本文基于应力集中理论，提出了一种新型水滴状的导向结构，通过有限元仿真，研究了六波腹杯形谐振子在不同环境温度下的热力学特性。仿真结果表明：在相同条件下，水滴形比经典的圆形导向结构对谐振子刚性轴稳定性的优化效果更佳。最后，利用温控箱对具有两种导向结构的六波腹杯形谐振子进行零偏稳定性测试，实验结果表明，具有水滴形导向结构的六波腹杯形谐振子在不同温度下具有更好的振动稳定性。
2025年02期 v.44;No.396 95-99+103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1536K] [下载次数：91 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 韩月月;刘欢;杜永兴;李敏超;李晨璐;
阵列天线可以有效地辐射涡旋电磁波，但该方法难以实时辐射多种模态，且其尺寸较大，馈电网络也非常复杂。涡旋天线的单贴片结构设计可以有效地简化馈电，减小天线尺寸。通过将不同模态的贴片集成到同一个介质板上，可以实现实时多模态传输。然而，目前贴片涡旋天线仍采用2个或2个以上的馈电点进行馈电，形成阵列后仍有庞大的馈电系统。本文提出了一种单点馈电的椭圆环形天线，并利用这种结构设计了8种模态的涡旋天线。天线的最大尺寸为8 mm。通过在微波暗室测试，证明了提出的椭圆天线成功地产生8种模态的涡旋电磁波。该结构的实现使得以不同模态贴片天线为阵元的涡旋阵列天线的设计更加容易。
2025年02期 v.44;No.396 100-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1204K] [下载次数：200 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] - 叶永芳;石守东;蓝艇;邱科迪;赵天翔;
由于人体姿态的复杂性和多样性，取得高准确度的网络模型往往具有大量的参数和复杂的结构，给部署和应用带来一定困难。本文提出一种基于注意力细化的实时人体姿态估计网络，使用多分辨率图像金字塔嵌入模块融合图片中多分辨率的空间特征，减少单分辨率下空间特征损失；使用注意力细化网络进行人体姿态估计，对全局注意力特征进行局部细化，降低参数量与计算量，实现实时的人体姿态估计。本文方法达到701 fps的推理速度，与推理速度为174 fps的HRFormer-small相比，提升4倍，但在精度上略低0.34%。
2025年02期 v.44;No.396 104-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1104K] [下载次数：210 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 孙鹏程;杜海英;李瑞鑫;王敬;陈吉平;卢宪波;
丝网印刷电化学传感器在生物医学检测和环境分析等领域具有巨大的应用潜能。为了研究不同形状、尺寸的电化学传感器对循环伏安(CV)性能的影响，利用有限元模拟仿真技术对电化学传感器进行了建模和结构优化，基于CV法理论分析了电化学反应过程中电极表面反应物与生成物的浓度分布和扩散现象。采用丝网印刷工艺在聚偏二氟乙烯膜表面印制了碳基电化学传感器，并进行实验测试。仿真和实验结果表明：传感器的形状不会影响其CV特性，传感器的工作电极表面积越大，其响应曲线的峰值电流越大。在确保丝网印刷效果的前提下，选择最大工作电极面积12.56 mm~2,以获得CV性能最佳的丝网印刷电化学传感器，为开发性能优良的一次性丝网印刷电极提供了一定的理论依据。
2025年02期 v.44;No.396 108-111+115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1354K] [下载次数：260 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] - 井嵩皓;李子瑞;
电荷量不同的同性粒子分离成为目前许多工业和学术研究中的中心问题。本文使用数值模拟的方法研究电渗析系统中单价离子选择性膜改性层参数对离子输运的影响，结果表明，改性层内的电荷对阳离子施加的能量障碍控制着离子的选择性输运，低于限制电流密度条件下，改性层电荷密度、厚度以及正负电荷交替改性层数的增加会显著降低阳离子通量并提升单价离子选择性。在低电荷密度、低厚度以及单层改性层条件下，系统表现出良好的离子选择性运输性能，能够有效分离单多价离子。这些结果为膜制造以及工业应用提供理论指导。
2025年02期 v.44;No.396 112-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1150K] [下载次数：56 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 余煜;徐征;
研究了静电诱导液滴加载过程中的液面监测问题。通过在静电加载电路中串联附加电容，将液位变化转换成电容波动，进而根据电信号的变化确定探测液面高度。建立了串联电容的静电诱导加载仿真模型，计算分析了驱动电压、探头距液面的初始距离等参数对电容电压与液面高度的关系的影响。以环氧树脂胶为样品进行实验研究。结果表明：电容电压与液面高度呈明显负相关，电容电压初始值与驱动电压近似呈线性关系，初始距离对电容电压初始值影响较小，而电容电压变化幅值与驱动电压近似呈负线性关系，与初始距离近似呈线性关系。研究成果为静电诱导过程液面监测提供了新思路。
2025年02期 v.44;No.396 116-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1076K] [下载次数：43 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 顾文菁;张轩;姚镭;
随着神经科学的发展，降低单位通道所消耗的功耗和硅面积成为设计多通道植入式神经接口电路的关键。提出了一种在通道内使用低功耗比较器将模拟信号转化为带有神经动作电位(AP)特征的数字信号的方式来降低单位通道的功耗和面积，所提出的原型电路包括低噪声放大器、带通滤波器和比较器，在中芯国际(SMIC)0.18μm CMOS标准工艺下设计和制造，核心电路面积为0.039 mm~2。在实验室测试环境中，电路的中频增益为63.2 dB,在0.3～10 kHz带宽范围内的总等效输入噪声为6.1μV_(rms),噪声效率因子(NEF)为2.2,该电路能够识别18μV_(PP)的信号，在1.8 V电源电压下的功耗仅为1.66μW。
2025年02期 v.44;No.396 119-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 1185K] [下载次数：92 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] - 刘鹏;王爱民;
为实现电磁干扰(EMI)检测的自动化工作，设计了一种基于视觉图像的机器人检测引导系统。该系统通过使用双目视觉获取深度信息，使用Canny边缘检测并结合大津法来选取重要位置点，同时提高对视觉图像中纹理不明显处的检测能力。后续利用随机抽样一致性(RANSAC)算法纠正路径点偏差来获取一系列目标坐标值，控制机械臂携带近场探头进行检测扫描。使用UR3机械臂、D435摄像头以及近场磁场探头进行验证，能依据选取路径点测量较强磁场位置，得到磁场源位置信息。
2025年02期 v.44;No.396 123-126页 [查看摘要][在线阅读][下载 1148K] [下载次数：202 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：2 ] - 刘磊;侯悦民;
为了减少微型飞行器(MAV)在视觉系统硬件需求方面的损耗，提高工作效率，利用Simulink仿真平台设计了一种飞行器视觉自主避障仿真系统。由LGMD神经网络对飞行器在虚拟世界获取的图像进行处理，输出的信息经模糊控制器推理后，得出飞行器实际飞行过程中的期望偏航角。实验结果表明，整个视觉避障系统不仅能对即将发生碰撞的物体做出准确避障响应，还能使飞行器在复杂环境中能根据障碍物的局部分布情况自动选择安全的运动方向，躲避前方障碍物。研究结果为探索微型飞行器在自然环境中高效、可靠的避障提供了参考依据。
2025年02期 v.44;No.396 127-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1243K] [下载次数：148 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 李帅;郭亮;刘广孚;
针对工业领域低浓度挥发性有机化合物连续检测问题，设计了一种带有三维叉指状传感电极的光离子化传感器。叉指状电极与传统的电极相比具有更高的表面体积比，能够更好地捕获电离产生的离子和电子，从而进一步提升光离子化传感器的灵敏度，降低最低检测限。构建了传感器的测试与标定系统，采用标准异丁烯气体测试该传感器的性能，实验结果表明：在相同硬件条件下，三维叉指状结构比传统电极结构灵敏度更高，线性度和稳定性良好，为低浓度挥发性有机化合物的测量提供了可靠的解决方案。
2025年02期 v.44;No.396 131-133+138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1165K] [下载次数：99 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]
- 张志鑫;李雪松;
声学多普勒测速声呐是用于本舰测速的典型仪器。在实际应用中，受舰船姿态、海底地形起伏、海洋内波等因素影响，测速数据易出现精度不稳，甚至失效的“野值”或复杂多“野值”。因此应对各种复杂情况，测速数据的稳健优化，提高数据质量十分必要。为此，围绕具有Levy“厚尾”分布特性的声学测速噪声抑制问题，提出异常噪声高斯化方法，实现一种改进的Kalman滤波算法，用于优化测速数据。该算法弥补了标准Kalman滤波对“野值”敏感的不足，且稳健性强，提高了声学测速数据可靠性。通过仿真和实验数据处理，所提优化方法的性能得以验证，该方法具有较好工程实用性。
2025年02期 v.44;No.396 134-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1664K] [下载次数：140 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 严瀚宇;孙博;马天力;高嵩;
在动态语义同步定位与建图(SLAM)系统中，由于语义分割计算时间长，造成系统的实时性较差，难以满足载体导航以及定位的需要。针对这一问题，本文提出了一种动态场景下融合深度信息的语义SLAM方法框架。首先，采用MASK基于区域的卷积神经网络(R-CNN)对关键帧进行语义分割；然后，利用贝叶斯滤波算法更新特征点的移动概率；最后，融合图像深度信息，通过对深度图像聚类与重投影误差约束辅助去除场景中存在的动态特征点。实验结果表明：相比于ORB-SLAM3算法，本文算法在TUM RGB-D数据集上的定位精度提高了94%,相比于DynaSLAM算法，运行速度提升了93%。
2025年02期 v.44;No.396 139-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1133K] [下载次数：489 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：1 ] - 陈谨;谢良喜;王越;丁勇辉;
由于施工墙面的粗糙度和垂直度问题，激光传感器在调整智能建筑抹灰机器人纵移装置与墙面平行度时受到较大影响。为了提高抹灰机器人纵移装置调整的精确度，提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的纵移装置俯仰位姿估计方法。首先，结合纵移装置的结构特点和激光传感器及推杆的布局位置，确定了系统的运动模型和状态变量。然后，将激光传感器和推杆编码器的数据作为观测量；纵移装置相对于墙面的夹角作为状态变量。通过运用EKF算法，对传感器和编码器的数据进行融合，估算出纵移装置相对于墙面的俯仰位姿，这样可以显著提高抹灰机器人纵移装置的调整精度，并提高喷抹质量。仿真和现场样机实验证明了上述方法的有效性。
2025年02期 v.44;No.396 143-146+150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1288K] [下载次数：331 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 刘二林;李杰;
针对太阳双轴跟踪控制系统中跟踪精度低、多干扰的缺点，提出了基于差分进化(DE)算法—模糊PID的复合控制策略。采用DE算法优化PID初始参数，并通过模糊控制器对PID参数进行动态修正。论述了太阳双轴跟踪系统的工作原理和DE算法的实现流程，并建立了太阳高度角传动机构的数学模型，在MATLAB中进行仿真。最后，用真实的太阳轨迹验证控制效果。仿真和实验结果表明：该控制方法比模糊PID和常规PID控制速度快且超调量小。改善了系统的动态性能，提高了系统的跟踪精度，实现了在多变环境中对太阳的精确跟踪。
2025年02期 v.44;No.396 147-150页 [查看摘要][在线阅读][下载 1169K] [下载次数：289 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：4 ] - 梁权伟;关一民;
单细胞分离已成为单细胞分析不可或缺的工具。针对目前的单细胞分离方法效率低、无寻址性的问题，提出了在专用生物打印的微流控芯片上，采集多通道喷孔图像。利用Suzuki轮廓跟踪算法获取喷孔区域内的所有轮廓，通过对轮廓区域的面积、拟合椭圆长短轴和重心位置坐标设置阈值，识别出喷孔图像。并通过浅层卷积神经网络识别孔内单细胞。最后，将识别出的单细胞以热发泡的形式打印出来。已经证明，这种识别多通道的创新性方法用于分离单个细胞，准确率可以达到94%以上，同时，大幅提升了单细胞分离的效率，并提供单细胞可溯源性的证据。
2025年02期 v.44;No.396 151-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 1158K] [下载次数：162 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 王萍;高娇娇;张振亚;殷涛;王文凯;
针对现有摔倒检测方法存在的隐私保护度不够、准确率不高及可穿戴要求高等问题，提出一种基于超宽带(UWB)雷达和深度学习的摔倒检测方法。该方法使用一种商用UWB雷达信号采集板采集2D信道状态信息(CSI)数据。经小波去噪后，通过深度神经网络(DNN)模型进行人员摔倒检测。其中，2D CSI数据由快时间和慢时间2个维度构成，所构造的深度神经网络模型由卷积神经网络(CNN)、长短记忆(LSTM)网络及全连接神经网络(FCN)三部分组成。最后，在高校科研实验室环境下，开展了实测实验以验证方法性能。结果表明：使用UWB2D CSI数据对室内人员摔倒检测具有较好检测性能，检测准确率可达97%;通过实验探讨了2D CSI窗口步长和设备安装位置对方法性能的影响。
2025年02期 v.44;No.396 155-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 1277K] [下载次数：256 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 张枫吟;李永新;
针对袋装水泥运输过程中车厢尺寸多样且装车工况复杂的问题，设计了一种基于双目视觉的自动装车机车厢尺寸测量系统。首先，利用双目摄像头采集运输车辆图像并进行背景差分去除无关环境信息；然后，利用改进的Canny边缘检测算法检测复杂装车工况下的车辆边缘轮廓，接着通过霍夫变换提取车厢特征并确定车厢测量点；最后，结合立体匹配技术完成车厢尺寸测量。实验结果表明：该系统具有较好的测量精度，可以满足袋装水泥自动装车机在复杂装车工况下对车厢尺寸的测量需求。
2025年02期 v.44;No.396 160-162+168页 [查看摘要][在线阅读][下载 1185K] [下载次数：398 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：2 ]