当期目录

2019年 第32卷 第10期 刊出日期：2019-10-15

  

基于人工鱼群的中继卫星多用户检测方法

陈晓光,吴芝路,蒋旭,张晓军

2019, 32(10):  1-6.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.001

摘要 ( 273 )   HTML ( 21 )   PDF (932KB) ( 67 )  

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随着航天技术的发展,未来的中继卫星系统需要为多个用户航天器提供码分多址通信服务。因此需要采用多用户检测技术来抑制多个用户航天器信号之间的多址干扰。文中将人工鱼群优化算法引入到中继卫星系统多用户检测中,通过模拟人工鱼群觅食过程中的觅食行为、聚集行为以及尾随行为,利用人工鱼群的迭代优化,实现多址干扰的最小化。为加快人工鱼群算法的收敛速度,文中将解相关多用户检测的结果作为人工鱼群算法的迭代初值。结果表明,基于人工鱼群算法的多用户检测方法误码率在信噪比为10 dB时可以达到10 ^-6数量级,在误码率、远近效应以及用户容量等方面的性能优于传统的多用户检测方法。

基于UG二次开发的齿轮仿真加工与模态分析

张雁飞,杜茂华,章孝琴,程正

2019, 32(10):  7-12.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.002

摘要 ( 491 )   HTML ( 12 )   PDF (1192KB) ( 47 )  

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针对传统的齿轮刀具设计计算量大、试制周期长,难以适应市场竞争需求的问题。文中提出了一种基于NX软件平台,通过二次开发方法与数据库技术结合的方法来实现齿轮仿真加工。以滚齿加工原理为理论基础,采用VC6.0作为二次开发工具,结合MFC数据传递技术实现NX界面与数据库的无缝对接,并对仿真加工的齿轮进行了模态分析,验证了系统设计的合理性。最后完成了系统构建,实现了齿轮的仿真加工。

毫米波MIMO系统中稀疏度自适应的压缩感知信道估计

汪凤玲,吴贇,支佳

2019, 32(10):  13-16.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.003

摘要 ( 299 )   HTML ( 7 )   PDF (642KB) ( 40 )  

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利用毫米波MIMO系统的稀疏特性,信道估计可以转化为稀疏信号重构的问题。解决毫米波MIMO稀疏信道估计问题时,传统的OMP方法需要信号的稀疏度作为先验信息,实际系统难以满足此需要。文中引入StOMP算法,根据信号已知的稀疏先验信息确定阈值,并结合动态的阈值调整,提出一种新的StOMP-D算法,实现了稀疏度自适应的毫米波MIMO信道估计。仿真结果表明,所提的方法与传统的LS方法比较,信道估计性能显著提高,并且与稀疏度已知的OMP方法性能十分接近,在稀疏度未知时有明显的优势。

波浪作用下的操雷浮囊海面漂浮仿真研究

乔亚慧,李世芸,李凌曦

2019, 32(10):  17-21.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.004

摘要 ( 289 )   HTML ( 3 )   PDF (918KB) ( 41 )  

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为了更加合理地评估操雷浮囊装置在海面漂浮过程中的生存能力,文中依据有限元方法并基于商业软件Fluent建立三维数值水槽。采用边界造波法及源项消波法来实现水槽的造波和消波功能,对操雷浮囊装置施放海域的波浪情况进行模拟。在此基础之上,建立波浪与操雷浮囊结构相互作用的流固耦合模型,分析了三级海况下海浪对操雷浮囊结构生存能力的影响。仿真结果表明,建立的三维数值水槽产生的波浪具有良好的稳定性及可重复性,可得到浮囊最大应力响应的位置及数值,为操雷浮囊装置的设计与改良提供了重要的数值参考依据。

基于UWB定位系统硬件平台设计

刘琦,沈锋,王锐

2019, 32(10):  22-27.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.005

摘要 ( 510 )   HTML ( 14 )   PDF (1338KB) ( 67 )  

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为进一步研究基于UWB的无线定位技术,文中设计了一种基于UWB定位系统硬件平台。硬件平台基于模块式设计思路,选用STM32F405作为主控制器,通过SPI总线与DW1000射频芯片通信。UWB射频电路围绕DW1000设计布局,使用全向外置天线。硬件平台在通信方面设计使用GPRS无线通信模块并采用TOA定位方式,预留GPIO外设扩展接口。经制板测试,在视距空旷环境下最远通信距离为110m,在相同环境下100m测距均方根误差20.2cm,室内非视距环境中定位误差为20cm,满足室内高精度定位技术研究需求。

基于多种群动态协同的多目标粒子群算法

于慧,王宇嘉,陈强,肖闪丽

2019, 32(10):  28-33.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.006

摘要 ( 493 )   HTML ( 10 )   PDF (655KB) ( 85 )  

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针对复杂的多目标问题,文中提出了一种基于多种群动态协同的多目标粒子群算法。该算法设置多个种群同时进行独立搜索,从而有效提高算法的搜索能力。此外,为进一步保证种群多样性,该算法利用动态聚类策略将种群划分为两个子群,并改变子种群的更新方式。通过动态学习样本和差分变异,进一步避免算法陷入局部最优。经过对一系列标准测试函数进行仿真,验证了该算法在多目标问题上的有效性。将该算法与5种现存算法进行比较,结果显示该算法的多样性和收敛性均具有明显的优势。

基于第一性原理的铁/铬掺杂单层MoS₂电磁特性研究

卿晓梅,镇思琦

2019, 32(10):  34-38.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.007

摘要 ( 336 )   HTML ( 3 )   PDF (1016KB) ( 35 )  

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文中利用第一原理计算,发现Cr/Feδ型掺杂是一种调节单层MoS₂的电磁特性的有效方法。区别于铁磁半金属,Feδ型掺杂MoS₂、Cr和Fe交替δ型共掺杂MoS₂呈现半金属亚铁磁性。Cr和Fe的3d轨道与其最近邻S的p态强耦合,其之间的虚拟跃迁遵循GKA规则。因此,Cr和Fe之间的反铁磁超交换相互作用产生了系统的亚铁磁性质。结果表明,单层MoS₂中的三维δ型掺杂提供了一种产生一维自旋极化传输通道的有效途径。

基于神经网络MIV算法的烟叶加料均匀性预测分析

陈霖,袁锐波

2019, 32(10):  39-42.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.008

摘要 ( 309 )   HTML ( 5 )   PDF (836KB) ( 35 )  

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为了预测分析不同工况下烟叶加料的均匀性,文中提出一种基于神经网络MIV算法的烟叶加料工艺参数优化方法。通过对烟叶加料的工艺参数进行神经网络训练,利用MIV计算出各参数与加料均匀性的相关性,确定影响加料均匀性的关键工艺指标。文中进行了相应的试验证明,结果显示相对误差被控制在5%以内。由此结果推出影响加料均匀性的关键工艺指标为:排潮开度、工艺流量、气体压力及料液流量。其中,排潮开度、工业流量及料液流量与加料均匀性负相关,气体压力与加料均匀性正相关;经过MIV进行变量剔除的神经网络的预测性较好。

基于星像位置误差估计星敏感器姿态角偏差的方法

张勇,何贻洋,由四海

2019, 32(10):  43-47.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.009

摘要 ( 276 )   HTML ( 2 )   PDF (769KB) ( 27 )  

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利用传统的反正切法估算星敏感器测量姿态角偏差时,存在因计算量大干扰算法实时性等问题。针对上述问题,文中提出了根据星像位置误差直接估算星敏感器姿态角偏差的方法。通过分析星敏感器姿态测量原理,推导出星敏感器姿态角变化量对星像位置影响的数学关系式,进而在小视场条件下,得到星像位置误差与星敏感器姿态角测量偏差的公式。该公式计算过程简单,避免了大量的反正切计算。仿真结果表明,在相同的仿真实验条件下,该方法的计算时间比传统方法缩短了近四分之一,且该方法的计算精度也优于传统的反正切法。理论推导和仿真实验说明该方法具有计算量小、实时性好且精度较高的优点,具有一定的工程应用价值。

基于AMESim的铅电解阴极抽棒电液比例控制系统仿真分析

宋勃,袁锐波

2019, 32(10):  48-53.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.010

摘要 ( 224 )   HTML ( 4 )   PDF (948KB) ( 31 )  

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在铅电解生产中,需在电解完成后将阴极板上的阴极导电棒进行抽取、收集以便再次利用。目前大多数国内厂家在此工序上仍采用人工的方式进行抽取。文中采用电液比例技术,设计了一台快速、稳定、有效的自动化铅电解阴极棒抽取设备。利用AMESim软件,对拍棒、翻板、出口举升三个重要系统进行了仿真分析。仿真结果显示:拍棒油缸1.5 s伸出,1.5 s收回,伸出量为300 mm;翻板机构最大转角91.8°,运行周期9 s;举升油缸运行为间歇运动,每次下降10 mm,间隔1.5 s;各阶段系统输出均大于设备的最大需求。仿真结果表明,系统定位准确、时间把控精准、输出充足,可完全达到设计需要。

基于GA-PSO融合算法的二自由度PID参数优化

吴延凯,张伟,马盈满,李佳阳

2019, 32(10):  54-59.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.011

摘要 ( 283 )   HTML ( 3 )   PDF (916KB) ( 44 )  

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在工业过程控制中,PID参数调节直接影响工业生产的质量和效率。针对PID参数调节难这一问题,文中提出了一种将遗传算法和粒子群算法相结合的智能融合算法,并将该算法应用于二自由度PID参数的优化中。该算法在遗传算法的变异算子中引入粒子群算法,充分发挥两种单一智能算法的优点,并弥补了两者的缺点。算例仿真验证结果显示,该算法可以很好的应用于PID参数优化,且在调节PID参数的过程中具有优良的性能指标数值,在目标值跟踪特性和外扰动抑制特性上具有更好的控制效果。

求解改进布谷鸟算法的置换流水车间调度问题

邴孝锋,陶翼飞,董圆圆,孙思汉

2019, 32(10):  60-64.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.012

摘要 ( 234 )   HTML ( 9 )   PDF (959KB) ( 35 )  

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针对实际工况下置换流水车间调度问题,文中以最小化完工时间为目标对标准布谷鸟算法进行了改进。为提高优化解的稳定性和算法的计算精度,该算法将淘汰概率引入动态自适应机制,将局部搜索引入差分进化机制,并在初始种群的生成中引入NEH算法。文中将改进的布谷鸟算法运用于解决实际工况下的置换流水车间调度问题,通过与标准布谷鸟算法仿真优化结果进行对比,证明了改进布谷鸟算法具有更好的解的稳定性和更高的寻优精度。

一种基于体表肌电信号通信原理的功能性电刺激系统设计

王海鹏,阮伟华,王兰英,曹聪

2019, 32(10):  65-69.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.013

摘要 ( 406 )   HTML ( 11 )   PDF (1003KB) ( 58 )  

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基于传感与通信原理和肌电阈值不应期算法,文中设计了一种基于对侧体表肌电信号控制的上肢功能电刺激原型系统。该系统穿戴方便,具有基本的FES功能、对侧控制FES功能以及体表电极刺激和电针刺激两种输出接口。通过对探测端自主肌电脉冲序列利用阈值不应期算法进行解码并实时生成对应的FES刺激脉冲序列,使受刺激肢体跟随探测端肢体力量运动。文中对健康志愿者上肢腕伸动作进行了力量跟踪实验,测试结果显示,探测端腕关节力矩曲线与刺激端腕关节力矩曲线的相关系数为r=0.925 4,均方根误差RMSE=0.184 3。实验结果显示,该系统能够使志愿者刺激侧腕伸肌较好的跟踪探测端肌肉发力情况,完成腕伸运动功能重建。该原型系统对于偏瘫上肢康复训练具有重要的临床意义。

嵌入式组态触摸屏与非标准通讯规约设备的一种通讯方法

丁来伟,董彪,李鹏程,杜海江

2019, 32(10):  70-74.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.014

摘要 ( 222 )   HTML ( 8 )   PDF (814KB) ( 20 )  

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目前很多电力电子装置采用非标准通讯规约,以至其无法直接与上位机通讯。文中介绍了一种嵌入式组态触摸屏与非标准通讯规约设备之间通讯的实现方法。该方法使用嵌入式组态软件提供的脚本驱动开发工具,编写非标准通讯规约的设备驱动,并将此设备驱动加载到嵌入式组态软件中,实现了两者之间的通讯。实际测试结果显示,使用该设备驱动,嵌入式组态触摸屏与非标准通讯规约设备之间通讯正常,遥测值读取准确,并且可以按照设定值定时刷新,遥调指令下发正确,从机设备可按照指令正确改变工作模式。

基于攻击图的渗透测试方法

杨本毅

2019, 32(10):  75-78.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.015

摘要 ( 312 )   HTML ( 15 )   PDF (655KB) ( 64 )  

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传统的病毒检测系统、网络防火墙、入侵检测系统等技术只能够检测出已知的大部分威胁,但却无法检测出网络中存在的潜在的问题。为此,文中提出了一种基于攻击图的渗透测试方法。首先,考虑到攻击持续时间、攻击类型等方面因素,对现有的攻击图方法进行改进,提出一种新的攻击图技术;其次,基于实际应用,从攻击的路径、时间、代价、方式等方面综合考虑,提出攻击图最优攻击路径选择策略;最后,设计基于攻击图的渗透测试模型,并进行了试验测试。测试结果表明,该渗透测试算法能够更好的模拟现实世界中的真实攻击。同时能够对当前设备的安全状态进行评估,可以在实际渗透测试中进行应用。

基于物联网的船舱环境监测监控系统设计

张鹏,孙红艳

2019, 32(10):  79-82.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.016

摘要 ( 353 )   HTML ( 23 )   PDF (766KB) ( 47 )  

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传统的船舱环境监测监控系统比较单一,功能简单,通过有线连接,由于环境特殊及空间问题,不利于布线,易出现安全隐患。为此,文中设计了基于物联网技术的船舱环境监测监控系统,通过物联网技术和无线传感网络融合形成监测监控智能体系。实时监测船舱的温湿度、光照亮度、烟雾浓度,视频监控,监测数据无线传输,实时显示。通过实验数据分析证实,系统智能化、准确度提高,同时对于船舱火灾报警的精确性和稳定度有明显提高。

基于智能手机的机动车电子身份认证比对装置

邵和义

2019, 32(10):  83-86.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.10.017

摘要 ( 238 )   HTML ( 9 )   PDF (802KB) ( 35 )  

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针对传统机动车身份识别系统设备体积较大、不方便携带和移动的问题,文中开发了基于智能手机的机动车电子身份比对装置,其由微型便携超高频RFID读卡器、智能手机、手机APP及后台数据服务器共同组成。该装置充分利用了智能手机的拍摄、数据处理和通讯功能,配合微型RFID读卡器使用,具有方便携带、可同时完成机动车电子和传统号牌双重识别、可实时联网完成数据比对、价格低廉、工作稳定等特点。同时方便稽查人员随身携带使用,可完成对机动车辆身份的流动稽查、违章违法查处、盗抢套牌车辆查处等工作。