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电子测量技术
电子测量技术

孙圣和

月刊

1002-7300

dzcl@vip.163.com

010-56103931

100009

北京市东城区北河沿大街79号

电子测量技术/Journal Electronic Measurement Technology北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊坚定不移地确保社会效益功能的发挥，刊登新技术、工艺、设计、设备材料为主要内容，推广交流步进技术、科研成果和实践经验及时传播新成就、新技术、新器材的信息，以利于社会主义生产建设。
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    基于DOB和反演时变滑模的PMSM位置跟踪

    闫宏亮李飞艳
    86-94页
    查看更多>>摘要：针对传统反演滑模位置伺服系统中位置跟踪误差较大,以及采用固定滑模面时系统动态响应速度和抖振抑制之间的矛盾,设计了一种基于扰动观测器和反演时变滑模的复合控制策略.首先在传统指数趋近律中引入状态变量并设计自适应律,提出一种新型趋近律,来提升系统的响应性能.为进一步提升系统在各个阶段的收敛速度,利用预测控制中遍历寻优思想,设计一种在线寻优的时变滑模面,并进行稳定性证明.最后设计非线性负载干扰观测器,对系统进行干扰估计与补偿.实验数据表明,本文所提复合控制策略与传统反演滑模控制相比,其稳态误差仅占传统方法的9/17,动态响应速度提升了30 ms,抗扰性能明显优越.

    反演控制位置伺服系统时变滑模趋近律

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    基于CSSA-LSTM神经网络的动态称重算法的研究

    狄俊豪郭晨霞杨瑞峰
    95-100页
    查看更多>>摘要：为了提高动态称重的测量精度,实现智慧牧场的实时监测和精细化管理,提出利用混沌麻雀搜索算法优化LSTM的神经网络的动态称重算法.通过动态称重台进行数据采集,并使用卡尔曼滤波算法对干扰数据进行处理.利用Tent映射策略和高斯变异后的麻雀搜索算法优化LSTM神经网络各参数,从而建立CSSA-LSTM神经网络模型.结果表明,CSSA-LSTM神经网络的平均绝对百分比误差在1.5％以内,平均绝对误差减少了0.874,均方根误差减少了1.1153.对比实验证明,该混合算法预测的误差最小,有效提高了动态称重的测量精度.

    动态称重卡尔曼滤波算法混沌麻雀搜索算法LSTM神经网络

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    基于改进蜘蛛蜂算法的无人机三维路径规划

    张颖姜文刚陈一鸣管文瑞...
    101-111页
    查看更多>>摘要：为了提高无人机路径规划在复杂环境中的收敛速度和收敛精度,避免陷入局部最优,提出了一种基于改进蜘蛛蜂算法的无人机三维路径规划方法.本文在传统SWO算法中引入自适应t分布扰动变异和Cubic映射策略更新搜索阶段位置,避免局部早熟收敛;然后,引入周期性随机振幅动态调整追逐和逃逸阶段搜索方向,帮助算法跳出局部最优,并结合螺旋更新机制和Levy飞行策略增强算法全局寻优能力,提高算法收敛精度;最后,将ISWO算法在8个测试函数中进行性能验证并实验仿真,结果表明,复杂地形环境中ISWO算法执行时间相比传统SWO算法减少了26.86％,并且较CPO、COA、GOOSE、PSO、GWO算法执行时间减少了13.80％～28.27％不等.同时,ISWO算法最小适应度值较传统SWO算法减小49.76％,较其他算法至少减小27.73％.由此得出,本文所提改进算法能够在复杂地形环境中快速得到一条更短且更安全的路径.

    路径规划蜘蛛蜂算法自适应t分布扰动周期性随机振幅螺旋更新机制

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    基于混合尺度健康因子的LSTM-Transformer锂电池寿命预测

    赵昱坡黄伟张剑飞
    112-122页
    查看更多>>摘要：为提高锂电池剩余使用寿命(RUL)预测的精度,提出基于混合尺度健康因子的集成模型进行RUL预测.针对电池退化数据噪声大,数据量少和非线性特点捕捉不全的问题,首先提出奇异值分解(SVD)对电容信号处理,通过奇异值的能量分布优化变分模态分解(VMD)的最佳模态数,降噪重构出直接健康因子SR.提出一种幅度、相位双扰动(APP)的数据增强方法,依据SR数据分布变化,生成人工标记数据ESR,此ESR与电容相关系数均高于0.97.将SR、ESR结合GRA算法择取的3个间接健康因子,建立了更全面的混合尺度寿命特征信息;此外,为了避免单一模型预测的局限性,采用LSTM模型改进了Transformer结构中的解码器,引入新兴Optuna框架分析了影响模型预测精度的关键超参数并对它们进行了优化.最后通过NASA数据进行实验,并与RNN、LSTM、Transformer以及现有模型方法进行比较,结果证明RMSE控制在2.39％以内,MAE在1.59％以内,且预测性能受预测起点的影响小,稳定性更高,95％置信区间更窄.

    锂离子电池混合尺度特征提取LSTM-Transformer模型APP数据增强Optuna框架

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    轻量级锻件表面裂纹检测算法

    张上许欢张岳
    123-130页
    查看更多>>摘要：针对复杂场景下缺陷检测算法占用内存大、计算复杂度高和检测速度难以满足实时需求等问题,本文提出一种基于YOLOv8的轻量级锻件缺陷检测算法.首先,采集重卡转向节生产流水线探伤车间的磁粉检测图像,构建锻件表面裂纹数据集;然后,提出轻量化卷积模块GSConvns,以增强特征交互并降低计算量;同时,引入Shape-IOU损失函数,优化训练效果;最后,利用LAMP剪枝策略去除不重要的权重参数,减少模型体积并提高检测速度.实验结果表明,模型的mAP值为83.8％,参数量和计算量分别减少85.05％和80.25％,检测速度从38.7 FPS提升至65.6 FPS,显著优于其他主流算法,更适用于实时检测.在公开数据集上的测试进一步验证了其泛化能力,与基准算法相比,未剪枝的改进算法mAP值提升了2.0％.综上,本文算法能在不显著降低检测精度的前提下,大幅度提升了检测速度和资源利用效率.

    表面缺陷检测YOLOv8算法轻量化模型损失函数模型剪枝

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    基于SMT-YOLOv8的PCB缺陷检测研究

    王军伍毅陈正超
    131-137页
    查看更多>>摘要：针对PCB缺陷检测中目标尺寸小、权重文件庞大难以部署的问题,提出一种改进的YOLOv8小目标缺陷检测方法.该方法将SE注意力机制融入C2f中,使网络能够根据通道域的信息给图像不同位置赋予不同的权重,获取更重要的特征信息;在SPPF中引入Basic RFB以增强网络感受野,提升网络的特征提取能力;新增小目标检测尺度,提升模型对微小缺陷的检测能力;舍弃大目标检测尺度,降低计算负荷并缩小权重文件.实验结果表明,在公开的PCB缺陷数据集,改进后的YOLOv8较原算法平均精度提升了2.6％、权重文件缩小了27.3％、FPS达到34.4 ms/帧.

    PCB缺陷检测YOLOv8SEBasicRFB小目标检测尺度

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    大尺寸圆形零部件尺寸高精度视觉测量方法

    巢渊曹震杜帅帅张敏...
    138-150页
    查看更多>>摘要：圆环类零部件,在进行环形光源和条形光源照射方式下的圆环直径尺寸测量时,通常存在零部件倒角特征成像出现宽边缘、受厚度影响导致圆环边界呈现阴影、表面纹理及擦痕影响图像处理效率、相机视野不足无法单次采集大尺寸圆形零部件高分辨率全景图像等问题.本文提出一种基于改进SURF图像拼接的圆形零部件尺寸测量方法,通过光照优化、图像拼接和亚像素边缘检测实现零部件尺寸的高精度测量.首先,分别提出条形光源45°布置、环形光源垂直向下和条形光源45°组合布置的照射方式,用以消除在零部件成像中存在的宽边缘、阴影、纹理及擦痕等对尺寸测量的影响.其次,改进SURF特征匹配法,定位拼接图像重叠区域进行特征点粗匹配.接着,提出RANSAC算法对特征点进行精匹配,改进图像配准法,等尺寸扩充零部件拼接图像,补充缺失背景区域.然后,提出加权平均融合算法对拼接图像进行平滑处理,获取高分辨率零部件全景图像.最后,改进最小二乘法拟合圆方法,以实现图像中边缘圆环的拟合,通过像素尺寸转化获取零部件实际尺寸值.实验结果表明,该方法相比传统视觉测量方法精度更高,与三坐标测量仪测量参考值相对误差在0.0444％以内.

    光照优化SURF特征提取图像拼接圆拟合视觉测量

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    基于像素强度顺序变换和UNetFormer的裂缝分割模型

    姚成武常琛
    151-159页
    查看更多>>摘要：路面裂缝作为道路的最普遍病害之一,及时准确地识别和定位裂缝对道路的养护与持续健康运行具有重要意义.然而路面裂缝检测易受路面光照、路面阴影以及路面环境等复杂因素的影响,导致路面裂缝分割精度低并容易出现断裂等问题.为实现路面裂缝图像快速、准确的语义分割,本文提出了基于像素强度顺序变换和UNetFormer的路面裂缝分割模型.首先采用像素强度顺序变换算法对裂缝图片进行预处理,根据各像素与其附近像素之间的强度顺序,将图像沿着对角线4个方向转换为对比度更高的四通道图像,保留裂缝曲线结构固有特征的同时有效增强了裂缝与背景像素对比度;然后基于UNet和Transformer网络的结构特征,通过构建UNetFormer分割模型完成对路面裂缝的高精度分割,其中设计并引用了全局-局部注意力机制以充分捕获路面裂缝特征信息.最后,使用CFD、Crack200和Crack500三个开源数据集进行实例验证,实验结果表明,本文所提的裂缝分割模型F1-score分别达到83.4％、82.6％和81.9％,模型参数仅为UNet网络模型的37.7％,相较于现有的裂缝分割模型具有更高的分割精度以及更强的泛化能力.

    路面裂缝语义分割PIOTUNetFormerGLAM

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    基于改进鲸鱼优化算法的工业CT图像增强方法

    王紫荆刘卫星杨爱民
    160-168页
    查看更多>>摘要：针对工业CT图像中存在着的前景遮挡,背景噪声干扰和对比度低等问题,提出了一种基于改进鲸鱼优化算法的图像增强方法.首先应用混沌映射对鲸鱼优化算法的种群进行初始化,通过让鲸鱼种群分布的更加广泛来提升全局搜索能力.然后使用莱维飞行对鲸鱼个体的位置进行更新,进一步提高算法的局部搜索能力.最后应用改进的鲸鱼优化方法来寻找CLAHE的最佳参数,实现对图像的自适应最优增强.实验结果显示,相比于几种流行的图像增强算法,本文提出的方法能够更好的对工业CT图像进行增强,能够显著提升图像质量,并保留更多的细节信息.

    鲸鱼优化算法图像增强混沌映射莱维飞行策略CLAHE算法

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    基于抗差估计的多GNSS共视基准站数据融合

    罗诗琦陈瑞琼刘娅
    169-175页
    查看更多>>摘要：为了满足远程时间用户对标准时间UTC(NTSC)纳秒级配送的需求,建立了一套标准时间远程复现系统.该系统目前使用的单基准终端服务模式,存在一定的风险,若单个接收机出现故障,会影响得到的本地时间和卫星钟之间偏差(即星站钟差)的准确性.为了解决上述问题,本文提出了一种基于抗差估计的多GNSS共视基准站融合星站钟差的方法.该方法利用中位数绝对值偏差(MAD)对星站钟差数据进行异常值检测,采用IGG Ⅲ等价权函数的抗差估计方法对多站的星站钟差数据进行融合,输出一组稳定的基准站参考值.通过Matlab仿真,对比MAD法和3-Sigma法的异常值检测性能,对于基准站星站钟差数据,MAD法更加适用.同时,将基于抗差估计的融合法与等权融合法进行对比,前者融合数据的标准差比后者下降0.11～6.65 ns,提高了系统的稳定性.

    GNSS共视数据融合MAD抗差估计

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