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当期目录

    2013年, 第47卷, 第12期 刊出日期:2013-12-28 上一期    下一期
    自动化技术、计算机技术
    一种基于点表面的尖锐特征绘制方法
    戴春锋,顾力栩
    2013,47 (12):  1813-1817. 
    摘要 ( 824 )  
    针对抛雪球算法不能很好地处理尖锐特征这一问题,对已有的点边混合模型进行了改进,提出了一种通过射线法判断点与裁剪区域关系的裁剪算法,并给出了基于该算法的绘制策略.该算法能够处理多种复杂裁剪情况,包括复杂多边形及非闭合区域,减少了表面边界对表面点采样率的约束,有效避免了原有绘制方法中复杂的增加采样率的预处理过程,简化了整个绘制流程.通过对比不同模型的绘制速度,得出裁剪算法对绘制速度的影响主要取决于每个像素点的裁剪边数.
     
     
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    航拍图像中绝缘子串的轮廓提取和故障检测
    方挺,董冲,胡兴柳,王彦
    2013,47 (12):  1818-1822. 
    摘要 ( 1010 )  
     针对绝缘子爆裂和缺失将导致整个输电线路绝缘能力下降的常见故障,提出一种通过计算绝缘子数目实现故障检测的算法.输电线路绝缘子串中绝缘子数目相对固定,通过计算绝缘子的数目,进而达到故障检测的目的,可应用于航拍直升机智能巡检系统中.利用Otsu算法与形态学滤波对图像进行预处理;提出免疫遗传Snake算法优化绝缘子串凹陷区域边界,得到较为完整的绝缘子串轮廓;用椭圆拟合和连通区域方法计算出绝缘子的数目.该算法能够有效地提取绝缘子轮廓并计算出绝缘子数目,为进一步实现精准、稳定检测绝缘子缺失和爆裂等故障奠定了良好的预研基础.

     
     
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    基于KSII试验的焊点失效模拟研究
    李萌,毛博文,王武荣,韦习成
    2013,47 (12):  1823-1827. 
    摘要 ( 1338 )  
    基于8-Hex实体单元束焊点模型,对部件试验中焊点的失效进行模拟.设计了一种KSII点焊试样试验装置,利用该装置分别进行KSII0°和KSII90°试验,确定焊点的失效剪切力和失效轴向力;对比分析了KSII0°试验和点焊搭接试验(Lap-shear)在测量焊点拉剪强度方面的差异;以KSII0°仿真和实验为基础,确定焊点材料属性中的弹性模量和切线模量.基于KSII试验确定的焊点失效模型,进行前纵梁的压溃实验及其仿真.结果表明,基于KSII试验的焊点失效模型有较高的模拟精度.
     
     
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    采用核Rayleigh商二次相关滤波器的星图自适应杂波抑制
    郭敬明1,2,何昕1,杨杰3,魏仲慧1
    2013,47 (12):  1828-1835. 
    摘要 ( 778 )  
    为了实现星图中弱小星点目标的检测,提出了一种基于核Rayleigh二次相关滤波器(KRQQCF)的星图自适应杂波抑制方法.采用星图模拟方法随机产生视轴指向,根据二维高斯模型产生训练样本,提取改进的加速鲁棒特征(SURF),通过训练学习构建KRQQCF.为了快速检测目标,对待测图像首先用频域残差法检测星图中星点可能存在的显著性区域,然后提取该显著区域改进的5维SURF特征.最后,通过KRQQCF识别目标,有效抑制杂波及噪声,提高星图的信噪比.实验结果表明,该算法快速、有效、可靠.

     
     
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    金属零件上二维条码高光区域的恢复
    王佳婧1,2,张树生1,何卫平1
    2013,47 (12):  1836-1841. 
    摘要 ( 877 )  
    基于配套光源的优化,提出了基于随机共振算法的图像溢出信息恢复方法.该方法利用噪声激发饱和系统的随机共振,扩大输出图像的动态范围,挽回高光溢出的信息.分析了不同类型和不同强度的噪声对恢复信息可分辨性的影响.仿真结果表明,不同类型的噪声都有对应的特定强度,使系统输出信息的可分辨性达到极值.最后,通过局部过曝的实例,验证了基于随机共振的图像信息恢复方法能达到抑制高光和提高图像对比度的目的.
     
     
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    基于局部特征点检测与匹配的微悬臂梁变形受力测量方法
    刘洪涛,梁振宁,胡文,莫锦秋,王石刚
    2013,47 (12):  1842-1847. 
    摘要 ( 626 )  
    提出了一种基于局部特征点检测与匹配的微悬臂梁变形受力测量方法.通过光学显微镜得到微悬臂梁变形前后的图像和基于放大的微悬臂梁表面的散斑纹理特征,在尺度空间中定位具有局部响应极值的LOG(Laplace of Gaussian)特征点,并在LOG特征点周围提取局部仿射不变封闭区域,其质心可以作为具有亚像素精度的特征点位置.由封闭区域构造仿射不变特征描述算子并进行特征点匹配,根据匹配点的位移信息进行悬臂梁弯曲挠度曲线拟合以描述微悬臂梁的弯曲变形,并采用最小二乘法计算悬臂梁受力大小与受力点.通过对实际的微悬臂梁变形图像实验,验证了所提方法的有效性.
     
     
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    基于改进粒子滤波的声图像多目标跟踪方法
    马珊,张铁栋,庞永杰,万磊
    2013,47 (12):  1848-1855. 
    摘要 ( 154 )  
    摘要: 
    针对利用声图像实现水下多目标跟踪问题,提出一种改进的粒子滤波多目标跟踪算法.通过引入联合概率数据关联算法,建立了联合概率数据关联粒子滤波算法模型,使粒子权值中得以反映量测与目标轨迹间的关联概率,有效保证了各目标跟踪轨迹的连续性.采用了包含距离及角度的双重跟踪门得到确定矩阵,使跟踪精度得以提高.补充了轨迹起始及轨迹终结方法,以对跟踪过程进行完善.最后,通过水下多目标跟踪试验,对比分析了不同数据关联算法的试验结果,验证了所提方法的有效性,为基于前视声纳的多目标跟踪提供了一种更为有效的方式.
    关键词: 
    联合概率数据关联; 粒子滤波; 目标跟踪; 前视声纳
    中图分类号:  TP 39
    文献标志码:  A
     
     
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    结合最优类别信息离散的细粒度超网络微阵列数据分类
    王进,张军,胡白帆
    2013,47 (12):  1856-1862. 
    摘要 ( 180 )  
    针对传统演化超网络只能有效处理二值数据输入的问题,提出一种结合最优类别信息离散(Optimal Class-Dependent Discretization, OCDD)的细粒度演化超网络模型,对连续数据进行离散化生成细粒度二进制编码,并通过对其进行演化学习得到具备决策能力的超网络分类器.该方法避免了传统超网络模型对连续数据进行直接二值化后的高信息损失,使演化超网络的概率估计更接近于数据真实分布,提高了超网络的决策分类能力.对结肠癌、肺癌、前列腺癌和急性白血病4种DNA微阵列数据集进行实验的结果表明,结合OCDD的细粒度演化超网络具有比传统演化超网络更高的识别率和鲁棒性.
     
     
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    基于Clifford代数的3D点云模型数字水印算法
    王瑞,金林波,陶磊,郭水林,万旺根
    2013,47 (12):  1863-1869. 
    摘要 ( 147 )  
    引入Clifford代数,在G3空间中建立了不依赖于特定坐标系的、多维统一的3D点云数据几何表征与计算模型.介绍了Clifford代数空间中的Fourier变换及其计算公式,进而提出了基于Clifford-Fourier变换的3D点云模型数字水印算法.该方法将点云模型映射为相应的Clifford几何空间域系数,并对其进行水印信息的嵌入和提取.实验分析表明,所提出的方法对平移、旋转、均匀缩放、重排序、简化和噪声等各种攻击均具有较好的鲁棒性.

     
     
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    模块化软体机器人运动模式
    费燕琼,吕海洋,沈星尧
    2013,47 (12):  1870-1873. 
    摘要 ( 152 )  
    设计了一种模块化软体机器人,其由多个可变形的球形模块单元组成,根据球形模块单元的膨胀和收缩,能改变自身的尺寸向前移动.应用有限弹性理论,分析了球形模块单元的充气膨胀过程,结果表明球形模块单元的初始膨胀半径越小,其最大压力越大.描述了3个球形模块单元依次膨胀和收缩过程,得出1个周期内该软体机器人的运动模式.最后, 通过3个球形模块软体机器人膨胀和收缩运动的实验,验证了模块化软体机器人运动模式的可行性.
     

     
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    水下自重构机器人Kane动力学建模方法
    王旭阳,葛彤,杨柯,吴超
    2013,47 (12):  1874-1880. 
    摘要 ( 159 )  
    针对水下自重构机器人构形多变且外部环境复杂等特点,提出了一种通用的、基于构形描述及Kane动力学的建模方法.利用图论中关于拓扑结构的描述方法,建立水下自重构机器人多种拓扑构形的统一数学表达,再结合Kane方法,在模型中加入水下各种外部环境作用力,最终建立封闭的水下自重构机器人运动方程.通过典型构形的建模实例,证明了该方法的可应用性和有效性.

     
     
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    体内微型医用机器人
    王振1,谢叻1,2,YU Wenwei3,蒋峻1,周朝政1
    2013,47 (12):  1881-1887. 
    摘要 ( 285 )  
    依据不同的人体环境中体内微型医用机器人不同的驱动机制,综述体内微型机器人国内外研究现状,包括仿生物游动(泳动)驱动、特殊机械机构驱动、体外特殊场(磁场、超声波场等)驱动、胶囊类内窥镜微型机器人;分析目前体内微型机器人驱动机制在运动控制、手术安全存在的问题,讨论体内微型医用机器人关键技术:尺寸微型化、驱动机制、精确控制系统和能量供应等.探讨体内微型机器人在临床疾病诊断、体内手术的应用前景和发展方向.
     
     
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    特征尺度自动选择边缘分割方法
    向可,王宣银,曹松晓
    2013,47 (12):  1888-1895. 
    摘要 ( 137 )  
    针对复杂边缘错综交织而不易分割的问题,提出了特征尺度自动选择边缘分割方法.该方法通过定义相邻两层离散尺度空间中边缘点最大偏移量,以及分析极值路径的4种演化方式,得到具有实际意义的边缘点特征尺度.根据边缘线尺度直方图和尺度空间边缘连通性,对交织的边缘进行剥离和合并,得到分割的结果.通过在多幅测试图片上的实验表明,根据尺度范围获得的边缘多尺度表达层次清晰分明,并且按照显著性提取的显著边缘较少出现细碎旁枝与实际显著边缘能较好地吻合,证明提出的边缘分割方法切实有效.
     


     
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    基于渐近松弛的协同优化方法
    方鹏亚,常新龙,胡宽,张有宏
    2013,47 (12):  1896-1901. 
    摘要 ( 104 )  
    针对协同优化方法受起始点影响较大、稳定性不足和收敛难度大的问题,定义了耦合一致度来衡量各学科变量间的一致性要求,并提出了基于渐近松弛的协同优化方法(CO-AR).该方法的计算过程分为2个阶段:① 根据设定的耦合一致度,确定系统级松弛因子,并计算得到近似全局优化解;② 以第1阶段的优化解作为起始点,并选取符合一致性精度要求的松弛因子进行协同优化,求得最终优化解.减速器标准算例结果表明,所提方法能够大大降低对起始点的敏感程度,有效改善协同优化方法的收敛性和稳定性.
     

     
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    基于鲁棒稳定性的多速率采样控制系统设计
    李夏雨1,金惠良1,钟庆昌2
    2013,47 (12):  1902-1906. 
    摘要 ( 143 )  
    提出了基于鲁棒稳定性的多速率采样控制系统设计方法.对于具有给定补偿F的系统,首先拓展Lyapunov上限法得出鲁棒稳定性判定新条件.当系统具有边界不定的不确定性时,定义最大可承受边界为鲁棒稳定半径(Robust Stability Radius,RSR).通过对鲁棒稳定判定条件的分析,可将求解RSR的问题归结为求解一个复杂非线性方程,并利用数值计算方法求解该方程得到解析解.作为F的函数,通过一般优化方法即可实现F优化设计,使得系统RSR最大,而且在保证鲁棒稳定的同时可以承受不确定参数的变化范围最大.最后给出实例,说明了所提方法的可行性和有效性.
     
     
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    基于时间反转的非均匀线列阵超指向性阵元分布模型
    杨伏洲,王海燕,申晓红,荆海霞
    2013,47 (12):  1907-1910. 
    摘要 ( 160 )  
    以目标信号为前提,建立了基于时间反转(TR)的非均匀线列阵(NLA)的设计模型;采用均匀浅海多径信道的经典射线理论,以直达路径信号分量的时延为参考因子,推导了NLA的TR聚焦性能及方向图的影响因子.仿真结果表明,基于TR的NLA设计通过TR自适应修正多径信道传输时延的特性,不但克服了多径信道对目标方位估计(DOA)的影响,且提高了低信噪比下的DOA准确性,其方向图特性F(θ)与信号频带、阵列排布di、多径数目M以及快拍数K有关.基于7阵元分布的NLA方向图仿真结果相比均匀阵列具有超指向性,且在信噪比-6和-13 dB下均准确估计出目标方位.
     

     
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    基于随机退化的串行生产系统机会维护模型
    TAO Hongyu,ZHOU Binghai
    2013,47 (12):  1911-1916. 
    摘要 ( 131 )  
    为了降低生产系统故障频率及维护成本,保证系统的安全运行,通过建立成本分析模型,对随机退化的串行生产系统提出了一种机会维护的建模方法.首先应用定态gamma分布对各设备的随机退化过程进行建模,在此基础上引入不完全维护的整合退化量恢复因子,提出了基于条件的机会维护策略.考虑设备退化的随机性,以总成本为优化目标,建立了有限时间内维护成本的分析模型.最后通过实验分析,确定了系统维护成本和检测周期以及机会维护成本之间的关系.分析结果表明,该机会维护建模方法是可行、有效的.
     
     
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    改进型连续粒子群算法求解重叠联盟生成问题
    杜继永1, 2,张凤鸣1,惠晓滨1,李永宾1
    2013,47 (12):  1918-1923. 
    摘要 ( 131 )  
    采用基于整数编码方式的连续粒子群算法解决重叠联盟生成问题.设计了粒子的编码方式,给出了编码有效性检查方法和无效编码的修正算法.为提高种群多样性,提出了粒子位置的二阶段初始化方法;针对粒子易陷入局部极值问题,给出了粒子重新初始化机制.对出现停滞现象的粒子群,围绕其加权重心位置重新初始化,引导粒子突破了局部极值的限制.最后,通过实验验证了算法的有效性.
     

     
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    基于改进型自适应遗传算法求解设备多行布局问题
    周娜,宓为建,徐子奇,舒帆
    2013,47 (12):  1924-1929. 
    摘要 ( 128 )  
    对面积不等、形状固定的设备多行布局问题,提出了自由换行布局策略和净行间距概念.构建了带逆向物流、净行间距的多目标组合优化数学模型.引入免疫系统群体多样性作为种群进化的标志的基础上,建立了改进的自适应遗传算法(Improved Adaptive Genetic Algorithm, IAGA),实现了交叉概率和变异概率的非线性自适应调整.最后,对算法进行了实验对比分析.结果表明,所提出的算法能快速有效地获得问题的近似最优解,稳定性好,对解决设备多行布局组合优化问题具有实用价值.

     
     
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    基于自适应非局部均值滤波的图像去块算法
    刘书,王慈
    2013,47 (12):  1930-1933. 
    摘要 ( 119 )  
    针对传输和存储中原始图像被JPEG和MPEG等标准进行压缩而产生的块效应,提出了一种图像去块算法.该算法选取非局部均值滤波作为框架,并通过机器学习来确定和优化参数,使得非局部均值滤波可以做到自适应处理.结果表明,该算法去块效果优于目前最新的形状自适应滤波法和维纳滤波法.
     

     

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    交通运输
    舰载机出动回收网络鲁棒性分析
    郑茂,王超,黄胜
    2013,47 (12):  1934-1939. 
    摘要 ( 112 )  
    为研究航母舰载机出动回收网络的鲁棒性,建立了舰载机出动回收网络模型.在分析随机故障和敌方攻击2种破坏形式下网络鲁棒性的基础上,针对航母实际特点,提出甲板板块理论,并对航母飞行甲板的功能和效率鲁棒性进行了综合研究.分析了舰岛和升降机数量对舰载机出动回收网络鲁棒性的影响.结果表明:舰载机出动回收网络对随机故障具有较好的鲁棒性,对敌方攻击的鲁棒性较差;舰岛对出动回收网络的功能鲁棒性作用很大,升降机和斜角甲板前段对效率鲁棒性有重要作用;双舰岛对功能鲁棒性改善明显,升降机数量超过3台对效率鲁棒性的改善有限.
     

     

     
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    自动化技术、计算机技术
    双起升桥吊双吊具互锁的自适应滑模同步控制
    徐攀,徐为民,谭莹莹,李众峰
    2013,47 (12):  1940-1947. 
    摘要 ( 143 )  
    为解决双起升桥式吊车双吊具同步协调控制中普遍存在的内部参数扰动、外界干扰以及双吊具之间的耦合作用问题,提出了一种双吊具自适应滑模同步协调控制方法.在分析双吊具互锁工作模式运行特性的基础上,建立了双吊具互锁模式下的耦合动力学模型.通过时变滑模方法,实现了控制器在滑模趋近阶段的鲁棒性控制.采用自适应补偿技术,抑制了双吊具运行中存在的不确定扰动,并减小了时变滑模控制中切换函数的增益值.在切换函数设计中采用双极Sigmoid函数代替符号函数方法,明显降低了控制器的抖振现象.利用Lyapunov方法,证明了控制器的全局稳定性.数值仿真和实验结果表明,所提出的控制方法有效.


     
     

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    电工技术
    铁磁性导体材料平板远场涡流探伤技术分析
    陈佩华,黄平捷,张武波,唐华溢,周泽魁
    2013,47 (12):  1948-1956. 
    摘要 ( 150 )  
    介绍了平板远场涡流检测系统的基本结构和基本检测原理.根据检测时系统中磁力线和能量的分布特点,提出了能量凹陷区的概念.利用电磁数值仿真技术,给出了远场涡流检测中导体板无缺陷和有缺陷时,感应线圈处对检测信号起主要作用的方向的磁通密度分布变化特点.对比分析了板中不同深度和不同半径平底孔缺陷对感应线圈处磁通密度分布的不同影响.分析结果表明,因缺陷引起的空间磁通密度分布曲面形状与缺陷形状间有较直观的对应关系.最后,给出了实际平板远场涡流检测实验中,铁板上下表面存在不同尺寸平底孔缺陷时的远场检测信号曲线,显示出缺陷的半径、深度及位置对检测信号的不同影响.


     
     

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    燃料电池-燃气轮机混合动力系统的燃烧与系统性能分析
    刘爱虢1,翁一武2,曾文1,王冰1
    2013,47 (12):  1957-1962. 
    摘要 ( 139 )  
     对熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机(Molten Carbonate Fuel Cell/Micro-Gas Turbine, MCFC/MGT)混合动力系统中催化燃烧室(Catalytic Combustion Burner, CCB)的反应特性及影响因素进行了分析,并基于燃气轮机的设计方法进行了混合动力系统的设计.在对催化燃烧室的数值模拟中采用了塞子流模型及CH4在催化剂Pt上的详细反应机理,在实验中对3种不同催化剂的反应特性进行了分析.混合动力系统设计中,以燃料电池的温度为限制条件,采用基于现有燃气轮机对燃料电池进行匹配的设计方法,确定了混合动力系统的设计点参数.分析结果表明,所建立催化燃烧室模型可以反映燃烧室的特性,以钙钛矿和金属氧化物为助剂的催化剂活性要比贵金属的差,基于燃气轮机设计的混合动力系统虽然效率低但更具有实际意义.
     

     

    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    自适应算法在船舶电网保护中的应用
    黄彬1,邰能灵1,王鹏2,倪明杰2,卫卫2,张淑蓉2
    2013,47 (12):  1963-1967. 
    摘要 ( 129 )  
    提出了适合于船舶电网的自适应保护方案.根据电网运行方式和故障状态的变化,实时修改继电保护参数,有效提高了供电系统的安全性能,可用于解决多工况下继电保护整定配合的问题.其算法主要包括离线计算和在线计算两部分:离线计算生成船舶电网所有工况下的保护整定值,并将其与对应工况存储在中央控制系统中;在线计算则实时采集系统数据,进行网络拓扑识别,从存储的离线计算结果中查询相应的保护定值.以典型船舶电网为对象,搭建过电流自适应保护仿真,结果证明所提保护方案有效、正确.


     
     

     
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    应用统计外推求解近海风机面外叶根部弯矩最大值
    夏一青,王迎光
    2013,47 (12):  1968-1973. 
    摘要 ( 190 )  
    根据IEC61400-3要求,为了确立统计外推程序以预测近海风机的长期载荷,选用NREL 5MW单桩式近海风机和浮式近海风机进行研究.在风机时域仿真中,对FAST软件进行编译,将塔筒载荷计算程序嵌入FAST,弥补了现有软件的不足.对于仿真得到的短期载荷,分别应用全局最大值法和分块最大值法拟合Gumbel分布来预测面外叶根部弯矩的最大值,并进行对比.根据对比结果,进一步提出了分块最大值法的最优分块数,并通过最大门槛值法进行验证,从而为近海风机的极限载荷计算提供参考.


     
     

     
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    主辅市场联合投标决策的模糊博弈优化模型
    顾洁1,艾学勇2,杨光1,解大1,金之俭1
    2013,47 (12):  1974-1979. 
    摘要 ( 52 )  
    将博弈论与模糊优化理论相结合,构建了发电商主辅市场联合投标决策模型,在解决多目标优化的同时,充分考虑了该问题中存在的不确定性及发电商间竞争博弈关系.应用所建立的模型,在给定的约束条件下,讨论了发电商如何根据模糊博弈优化理论来确定各自的主辅市场投标容量.

     
     

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    基于复Morlet小波变换的变压器绕组模态参数辨识
    耿超1,王丰华1,黄华2,金之俭1
    2013,47 (12):  1980-1986. 
    摘要 ( 135 )  
    为了较为准确识别变压器绕组非线性系统的模态参数,对某10 kV变压器绕组进行了激振实验.基于实验数据,采用复Morlet小波变换法对变压器绕组固有频率及阻尼比进行辨识,并使用最小二乘法进一步对变压器绕组的对应振型进行了识别,得到了绕组的前4阶固有频率、阻尼比及振型.计算结果表明,实验用变压器绕组的各阶固有频率均远离电动力激励频率,各阶固有频率对应的振型呈现出较好的对称性,说明绕组结构设计较为合理.与PolyMax法进行比较,结果验证了基于复Morlet小波变换的识别方法对包括振型在内的变压器绕组模态参数识别的有效性和实用性.

     
     

     
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