检索结果-内蒙古大学图书馆

激光杂志 2018年第2期39卷 34-38页

作者：罗磊王培俊李文涛唐晓敏西南交通大学机械工程学院

为解决传统人工检测可靠性差和精度低的问题,设计了一种基于机器视觉的道岔尖轨轮廓无损检测系统。根据尖轨的结构特点提出多截面静态测量,并针对截面特点改进算法。针对检测环境的复杂性,提出一种适用性广、速度快、质量高的光条提取方... 详细信息

为解决传统人工检测可靠性差和精度低的问题,设计了一种基于机器视觉的道岔尖轨轮廓无损检测系统。根据尖轨的结构特点提出多截面静态测量,并针对截面特点改进算法。针对检测环境的复杂性,提出一种适用性广、速度快、质量高的光条提取方法,即改进的差分法。为减轻操作和环境对检测结果的影响,提出一种基于特征点的数据校准方法;基于MFC和OPENCV,设计检测软件框架和集成相关图像处理算法,完成了道岔尖轨检测软件系统的测试。通过实际检测试验获得较高的精度,较好地满足工程实际的精度要求。

关键词：机器视觉尖轨轮廓改进的差分法特征直线数据校准 OPENCV

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基于X射线荧光光谱仪空间分布预测准确性因素分析及模型校准效果评价——以砷为例

基于X射线荧光光谱仪空间分布预测准确性因素分析及模型校准效果...

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作者：乔鹏炜中国科学院大学

学位级别：博士

便携式X射线荧光光谱仪(FPXRF)在土壤污染调查中迅速发展，利用FPXRF测定重金属数据进行空间分布预测是污染评价及土壤修复的前提。在土壤污染调查中，往往需要根据FPXRF测定数据分析土壤重金属总体空间分布，并识别重点区域空间位置，... 详细信息

便携式X射线荧光光谱仪(FPXRF)在土壤污染调查中迅速发展，利用FPXRF测定重金属数据进行空间分布预测是污染评价及土壤修复的前提。在土壤污染调查中，往往需要根据FPXRF测定数据分析土壤重金属总体空间分布，并识别重点区域空间位置，划分区域面积和边界。因此，基于FPXRF获得的空间分布预测的准确性直接影响土壤污染调查工作可信度。\n 基于FPXRF获得的空间分布预测结果与基于化学测定数据空间分布预测结果之间存在差异性，导致重金属总体空间分布及重点区域识别准确性较低。这就限制了FPXRF在土壤污染调查中的适用性。目前还没有研究针对基于FPXRF获得的空间分布预测误差进行分析，已有研究只分析FPXRF测定单点土壤样品重金属浓度误差的影响因素。虽然FPXRF测定单点土壤样品重金属误差但基于FPXRF获得的空间分布预测误差的根本来源，但进行空间分布预测是将样点误差转化为面误差的过程，可以放大或缩小样点误差。因此，从空间角度分析基于FPXRF获得的空间分布预测准确性对土壤污染调查具有更深远的意义。\n 由于受到多种因素影响，导致基于FPXRF获得的空间分布预测准确性下降，无法用于土壤污染调查工作。为提高空间分布预测准确性，需要对基于FPXRF获得的空间分布预测结果进行校准。但目前没有针对土壤As含量空间变异性对空间分布预测准确性影响的校准方法，只有针对单点样品重金属浓度测定误差的校准方法。降低FPXRF测定样品重金属浓度误差是提高空间分布预测准确性的一种重要手段。但模型不能套用单点样品重金属浓度误差校准效果，必须从空间角度分析模型对空间分布预测准确性的校准效果才更有意义。\n 本研究主要分析了基于FPXRF对As空间分布预测准确性影响因素，并分析各因素对空间分布预测准确性的影响规律。利用本课题已有模型对重金属浓度进行校准后，从空间角度评价模型对各影响因素的校准效果。论文主要结果如下:\n (1)基于FPXRF获得的As总体空间分布预测及三个等级空间分布预测准确性评价指标CM均随As含量空间变异性增加而逐渐升高。当As含量空间变异性达到63％时，基于FPXRF对As总体空间分布预测准确性可达到80％。此外，基于FPXRF对自然裂点等级3(level3)空间预测准确性显高于自然裂点等级1(level1)和自然裂点等级2(level2)。\n (2)利用校准模型对As含量空间变异性影响校准后，As总体空间分布预测及三个等级区域空间分布预测准确性评价指标CM仍随As含量空间变异性增加而逐渐升高。与校准前相比，在As含量弱空间变异性区域，As总体空间分布预测准确性提高65.8％，在As含量中等和强空间变异性区域校准效果不明显。此外，校准后基于FPXRF对自然裂点等级1(level1)空间预测准确性明显高于自然裂点等级2(level2)和自然裂点等级3(level3)。\n (3)元素含量会对空间预测准确性产生影响。当Pb/As＜20时，空间分布预测准确性评价指标CM呈下降趋势，当20＜Pb/As＜60时，CM随Pb/As增加快速下降，当Pb/As＞60时，CM对Pb/As变化不敏感，三个自然裂点等级中，七个子区域的等级3平均空间分布预测准确性高于等级2和等级1;CM随Fe、Ti、K、Ca含量增加呈现波动性变化趋势，四种基体元素对CM影响程度从大到小为:Fe＞Ti＞K＞Ca;CM随As含量增加呈上升趋势，当As＜60mg/kg时，CM随As含量增加而增大的速率较快，当As＞60mg/kg时，CM随As含量增加而增大的速率较为缓慢。\n (4)校准模型能够提高受元素含量影响的空间预测的准确性。利用模型对Pb/As、基体元素(Fe、Ti、K、Ca)和目标元素(As)浓度的影响校准后具有以下效果:当Pb/As＜60时，模型对As污染总体空间分布预测准确性提高不明显，当Pb/As＞60时，校准效果相对较好且较为稳定，即模型对高Pb/As校准效果较好。校准后自然裂点等级1的CM得到提高，等级2的CM没有明显变化，等级3的CM甚至有下降趋势，即模型对自然裂点等级1校准效果较好。对Fe、Ti、K和Ca影响校准后，四种基体元素对空间分布预测准确性评价指标CM影响程度从大到小为:Fe＞Ti＞K＞Ca。对As浓度校准后，总体空间分布预测准确性仍然随目标元素(As)含量增加而逐渐增大。模型在As＜60mg/kg区域校准效果较好，在As＞60mg/kg区域校准效果不明显，说明模型对低As浓度区域校准效果较好，对高As浓度区域校准效果不明显。模型对自然裂点等级3校准效果较好。\n (5)通过增加FPXRF测定样品数量，可以提高基于FPXRF空间预测准确性。以化学测定数据得到的空间预测准确性为标准，为使基于FPXRF和基于化学

关键词：土壤污染重金属空间分布 X射线荧光光谱仪预测准确性数据校准

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基于压差原理的矩阵式均衡流量检测系统

基于压差原理的矩阵式均衡流量检测系统

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作者：汤智博合肥大学

学位级别：硕士

在我国大力提升新质生产力以及发力先进制造业的背景下,2023年我国火力发电新增装机容量相较于去年同比增幅达到4.1%,同时化工生产、医疗生物及航空航天等产业的蓬勃发展对于工业生产过程中管道内气体流速流量的准确测量提出了更高要求... 详细信息

在我国大力提升新质生产力以及发力先进制造业的背景下,2023年我国火力发电新增装机容量相较于去年同比增幅达到4.1%,同时化工生产、医疗生物及航空航天等产业的蓬勃发展对于工业生产过程中管道内气体流速流量的准确测量提出了更高要求。传统测量方法所采用的如卡门涡街式、热式、超声波式等结构虽然具有制造简便、成本低、易于维护的优势,但无法处理管道内复杂环境下不均匀流动气体流量的实时检测任务。因此,本文研究的基于微压差原理的矩阵多点式均衡流量计,利用管道内气体流动产生的压差变化计算实时的气体流速及流量,具体内容如下: (1)本文充分调研了面向大型管道内复杂环境下气体流速流量检测的国内外研究现状以及相关的市场需求。在调研的基础上,采用基于微压差原理的气流流速流量测量方法,针对管道内气流压差的采集、压差数据处理和预测模型整体抗干扰性等问题,结合流体力学和电子信息进行了系统总体设计。 (2)为解决大型管道内复杂气流环境的微压差采集问题,本文利用计算流体力学分析管道内气流流场特性分布,分析多种常规气体流速检测方法后,根据本文所需的设计指标和要求,提出矩阵多点式压差采集方法。故由此产生的气体压差作为基础,引入压差数据校准机制,保证了压差数据采集的有效性。以微压差为基础利用伯努利方程计算出管道内实时的气流流速。 (3)为解决常规气体流速数据处理算法易造成过拟合现象的问题,以及提高模型的整体抗干扰性,本文提出一种基于Stacking集成思想的多模型融合算法。在第一层级融合多个模型,第二层级引入非线性最小二乘拟合关系。利用非线性关系,将二阶多项式模型、弹性网回归模型和e指数模型三种算法进行融合。根据拟合精度以及均方误差分布证明本文所改进的算法有效地提高了模型预测能力和抗干扰性,也避免了过拟合现象的发生。 (4)针对大型管道内气体流动不均匀、流速变化快、干扰因素多等复杂环境下的气体流量的精准测量课题。本文设计的微压差流量计可以自动化地实时检测管道内气体流速流量,并通过人机交互单元、通信单元实现数据远程传输。为验证系统功能指标,本文搭建实验平台对基于微压差原理的矩阵多点式均衡流量计进行系统准确性、重复性和稳定性设计相应实验方法并验证。同时针对本文提出的基于Stacking集成思想的多模型融合算法进行全样本实验验证,与传统的单一模型进行对比,表明多模型融合算法可以有效提升检测系统数据预测时的抗干扰能力,也可以避免过拟合现象的发生。基于微压差原理的矩阵多点式均衡流量计可以精准、稳定、实时检测管道内气体流速流量。为精准、实时检测火电厂大型燃煤锅炉进风道提供技术支持,有效保障了火力发电领域的工业控制效率。

关键词：微压差 Stacking集成思想风量阈值判断非线性拟合数据校准

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高精度功率分析仪的软件设计与实现

高精度功率分析仪的软件设计与实现

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作者：唐月明电子科技大学

学位级别：硕士

随着电子技术的发展,各种功率设备的各项功率指标的测量越来越重要。对于电压电流波形有明显畸变、供电不平衡等场合,普通的功率计已经越来越难以满足高精度的测量需求;虽然可以采用多种仪器来共同完成测试任务,但测试系统复杂、搭建难... 详细信息

随着电子技术的发展,各种功率设备的各项功率指标的测量越来越重要。对于电压电流波形有明显畸变、供电不平衡等场合,普通的功率计已经越来越难以满足高精度的测量需求;虽然可以采用多种仪器来共同完成测试任务,但测试系统复杂、搭建难度大。需要一台具有高次谐波分析、精确的各种功率参数测量和实时波形显示功能的多通道高精度功率分析仪来完成所有关键功率参数的测量。与国外高端产品相比,国内的高精度功率分析仪在功能和技术指标上还存在较大差距,因此,高精度功率分析仪的研究很有必要。本文首先设计了以OMAP-L138双核处理器为核心的高精度功率分析仪的软件总体方案。在该方案中,DSP程序负责将FPGA发送过来的数据进行校准和参数运算,ARM程序负责人机交互系统的设计与实现。对采样数据进行校准是实现电压、电流测量高精度的方法。本文采用了一种基于正弦激励和DFT变换的非线性校准算法,并结合项目实际情况设计了合适的校准区间。仿真结果表明,在系统存在5%幅度（26dB）随机白噪声的情况下,对比校准区间为半周期的情况,当校准区间为一周期时,算法在满量程附近的校准误差从?6?10-4降低至?1?10-4。在谐波测量方面,由于基2-FFT算法在采样点数方面的限制,本文引入了混合基FFT谐波测量算法。经仿真验证,该算法能够克服基2-FFT算法的缺陷,精确地计算出各阶次谐波的含量。在功率运算方面,本文结合IEC标准,确定了系统在不同接线方式下功率参数的测量方法。本文通过实现人机交互界面的数据交互和事件管理关键技术,最终样机的人机交互界面既能对波形进行实时显示,又能对功率参数进行多样化显示。最后实际做出了一台完整的高精度功率分析仪。将研发的高精度功率分析仪在实际平台上进行系统功能和性能测试。测试结果表明,该高精度功率分析仪的各种参数测量功能均工作正常;本文通过使用校准算法,并设计合适的校准参数,将仪器的电压、电流测量精度从0.088%FS提高至0.04%FS,使本高精度功率分析仪的电压、电流测量精度符合指标要求。频率、有功功率、无功功率、谐波参数的测量精度均符合指标要求。

关键词：高精度功率分析仪数据校准参数运算人机交互

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基于终端传感器的驾驶行为识别

基于终端传感器的驾驶行为识别

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作者：常莉北京邮电大学

学位级别：硕士

驾驶员的驾驶行为是影响道路交通安全的重要因素之一,随着智能手机的终端设备的出现和发展,从终端设备方面为驾驶行为识别的研究更为便捷。智能移动手机作为人们随身携带的终端设备,普及率、使用率较高,且终端内的嵌入式传感器种类丰富... 详细信息

驾驶员的驾驶行为是影响道路交通安全的重要因素之一,随着智能手机的终端设备的出现和发展,从终端设备方面为驾驶行为识别的研究更为便捷。智能移动手机作为人们随身携带的终端设备,普及率、使用率较高,且终端内的嵌入式传感器种类丰富,非常适用于驾驶行为的检测识别。因此,在现有的研究基础上,本文对基于终端传感器的驾驶行为识别相关技术进行了进一步的深入研究与探索,对此本文做了以下两方面的研究:第一,提出一种基于终端传感器的水平姿态融合校准的算法。在实际中,使用终端传感器识别驾驶员的驾驶行为时,大多对于终端在车内的摆放姿态、位置等能反映车辆真实信息有严格的要求。此外,不同生产商采用的运动传感器来源不同,导致运动传感器采集的数据精确度性能差异较大,不利于使用。本文针对终端运动传感器采集的数据,分析了 5种不同型号的终端设备内置运动传感器之间的姿态差异,设计了基于终端传感器的水平姿态融合校准算法,消除了不同型号的传感器差异并提升了数据精度,实现了传感器的姿态融合和数据校准,使其更准确地表示车体的运动状态。第二,提出一种基于终端传感器的驾驶行为分类识别的算法。本文基于终端传感器的数据,分析了多种驾驶行为状态的特征,并提出了正常和危险驾驶行为的划分规则;优化并应用本文所提出的水平姿态融合校准算法,选用机器学习分类算法中训练稀疏数据效果较好的XGBoost算法,设计并实现了一种基于终端传感器的驾驶行为识别的算法。实验结果表明,本文所提出的算法成功预测识别了多种类型的驾驶行为,准确率、召回率等性能较高,具有很好的自适应性和实际应用前景。最后,本文对整体的算法框架进行优化融合,验证上述所提两个算法的鲁棒性。设计了一种流式输入的驾驶行为识别算法,优化融合上述两个算法,并进行了整体平台的联合测试。测试结果表明,算法成功地实现了基于终端传感器数据的驾驶行为流式识别的可达方案,验证了本文所提出的基于终端传感器的水平姿态融合校准算法和驾驶行为识别算法具有很好的准确性、普适性、自适应性和广阔的实际应用前景。

关键词：惯性传感器传感器姿态融合数据校准驾驶行为识别

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基于结构光视觉的钢轨轮廓高速测量系统研究

基于结构光视觉的钢轨轮廓高速测量系统研究

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作者：康高强西南交通大学

学位级别：硕士

对钢轨状态进行定期检测,是科学地进行线路养护和保证铁路行车安全的必要手段。传统的机械接触式测量方式测量速度慢、工作强度大、危险性高、可靠性差,已不能满足高速度、高密度行车的需要。激光无接触检测技术具有测量范围大、精度高... 详细信息

对钢轨状态进行定期检测,是科学地进行线路养护和保证铁路行车安全的必要手段。传统的机械接触式测量方式测量速度慢、工作强度大、危险性高、可靠性差,已不能满足高速度、高密度行车的需要。激光无接触检测技术具有测量范围大、精度高、速度快、柔性好等优点,已成为轨检技术发展的主流,但国内现有的此类轨检设备存在的速度和精度不够高的问题。本文设计了一种钢轨轮廓高速检测系统,进行了相关的理论和实验研究。实现对钢轨轮廓的高速度、高密度采样,是高速、可靠获取钢轨状态信息的前提。本文设计了一种基于多传感器并行采样的钢轨轮廓图像高速采集系统,对该系统的可行性进行了论证,给出了根据检测速度、采样间隔以及摄像机本身性能确定所需传感器个数的方法。针对高速检测时所产生巨大数据量所带来的数据传输问题,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的钢轨轮廓图像感兴趣区域(ROI)提取算法,并进行了相关实验。结果表明：该算法能够实现图像ROI的实时提取,有效减小通信的数据量。在理论分析的基础上,建立了测量系统的数学模型。采用二维平面靶标对测量系统进行了标定,确定了系统模型中的未知参数。基于钢轨轮廓图像自身特点,设计了一种亚像素光条中心提取算法。为减轻轨检车振动对测量系统的不利影响,建立了振动对测量影响的数学模型,提出了一种基于轮廓曲线特征点和最近点迭代算法(ICP)的数据校准方法。该方法通过识别动态轮廓曲线的特征点,完成数据初步校准,然后利用ICP算法确定初步校准数据与标准数据之间的变换矩阵,实现动态数据最终校准。最后通过实验模拟振动对测量的影响,以验证校准方法的有效性。实验结果表明：在垂磨和侧磨测量点处,校准后数据与标准数据偏差值的标准差分别为0.088mm、0.085mm,取置信水平为0.99时,校正精度分别为±0.227mm、±0.219mm,该方法有较好的重复精度,可应用于工程测量。

关键词：钢轨轮廓结构光视觉图像感兴趣区域现场可编程门阵列数据校准

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采用相对熵评价雷达相对系统误差估值

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雷达科学与技术 2020年第4期18卷 443-446页

作者：高效敬东陈钢中国人民解放军93209部队北京100085

如何评价雷达相对系统误差估值的有效性是雷达校准过程中一个亟待解决的问题。本文借助信息论中相对熵的概念,通过计算次站观测航迹线系统误差修正前后与主站观测航迹线的相对熵,提出了次站雷达相对系统误差估值有效性评价指标和计算方... 详细信息

如何评价雷达相对系统误差估值的有效性是雷达校准过程中一个亟待解决的问题。本文借助信息论中相对熵的概念,通过计算次站观测航迹线系统误差修正前后与主站观测航迹线的相对熵,提出了次站雷达相对系统误差估值有效性评价指标和计算方法,并进行了演示验证。该方法有助于提高雷达检飞、数据校准方法选择和雷达相对系统误差估值表计算过程中对系统误差估值评价的科学性、准确性和可操作性,同时对改进多雷达航迹关联算法具有一定的借鉴意义。

关键词：相对系统误差雷达航迹相对熵有效性评价加权直线航迹线参数迭代估计模型雷达检飞数据校准

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高速信号采集系统设计与测试

高速信号采集系统设计与测试

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作者：吴晓晔哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

高端示波器可在航天、航空装备中的电子单元如通信、雷达、导航、航电、计算机等设备的研发、生产和维护中发挥重要作用,为这些电子设备的功能、性能测试和评估提供核心基础仪器支撑。本论文的研究内容为“20GSa/s宽带高速多功能示波器... 详细信息

高端示波器可在航天、航空装备中的电子单元如通信、雷达、导航、航电、计算机等设备的研发、生产和维护中发挥重要作用,为这些电子设备的功能、性能测试和评估提供核心基础仪器支撑。本论文的研究内容为“20GSa/s宽带高速多功能示波器开发及应用”的子项目,负责研究20GSa/s高速信号采集与校准技术、实时数字下变频技术、高速大容量存储技术,本论文研究内容是高端示波器中的关键技术,可为高端示波器的研制奠定基础支撑。本文首先从示波器总体工作原理入手,研究关键组部件20GSa/s高速信号采集模块硬件总体方案,介绍了高速信号采集模块在整机中的作用、与其它组部件的交互关系、内部功能单元组成以及模块完成的主要功能。针对功能和性能需求,给出了模块上ADC、FPGA、时钟等关键元器件型号。最后介绍了工程化设计要求,包括三化设计、六性设计、软件工程化设计要求。本文重点研究了高速信号采集模块涉及的关键技术,即高速信号采样与校准技术、实时数字下变频技术、高速大容量存储技术。高速信号采样方面,通过4片5GSa/s ADC交叉采样实现20GSa/s采样,分析了高速交叉采样关键事项,从时钟电路设计、ADC设计考虑、数据校准三个方面开展分析。时钟设计方面,从基准时钟的选择、时钟电路方案比较、时钟电路设计开展研究,采用小体积、低功耗、低成本的高性能专用时钟芯片方案。数据校准方面,从偏移校准、ADC数据错序校准、相位校准和增益校准4个方面开展校准工作,给出了校准流程。本文针对应用需求特点,给出了实时数字下变频技术架构,该架构由并行数字正交混频、FIR1-FIR3并行滤波器、HB1-HB10滤波器组成,之后对各个功能单元进行了详细分析,给出了实现架构,对于FIR和HB滤波器,给出了最佳滤波器阶数及其幅频响应曲线。高速大容量存储技术从存储器选型、电路设计仿真、存储器控制三个方面开展分析,对比多种存储器,选择了DDR3存储器。最后本文对开展的工作进行了测试和验证评估工作,介绍了测试和验证评估环境及流程,描述了指标测试和验证评估方法。20GSa/s信号采集指标方面,评估了采样率和有效分辨率指标;实时DDC方面,应用矢量信号分析算法,对不同调制方式不同I/Q速率进行了EVM评估;高速大容量存储方面,评估了误码率、写效率、读效率指标。通过评估,全部指标符合指标要求。

关键词： 20GSa/s 高速信号采集数据校准实时数字下变频

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带数字诊断监控功能的SFP光收发模块设计与实现研究

带数字诊断监控功能的SFP光收发模块设计与实现研究

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作者：苏友章厦门大学

学位级别：硕士

光纤通信己经成为现代信息网络的主要传输手段之一,随着通信容量不断提高和通信网络越来越大,带来了通信链路管理工作日趋复杂的问题。光收发模块和光纤通信网络的技术发展是相辅相成的,这就迫切希望光收发模块具有智能化功能。带数字... 详细信息

光纤通信己经成为现代信息网络的主要传输手段之一,随着通信容量不断提高和通信网络越来越大,带来了通信链路管理工作日趋复杂的问题。光收发模块和光纤通信网络的技术发展是相辅相成的,这就迫切希望光收发模块具有智能化功能。带数字诊断监控(DDM)功能的光收发模块具有一定的智能化,能够为光纤通信系统提供一种简便的性能监测手段,提高通信管理的效率。本文在此背景下,对带数字诊断监控功能的小型封装可热插拔(SFP)光收发模块展开研究。深入研究了光模块原理、数字诊断原理、光模块硬件设计、光模块底层软件设计、监测软件设计,给出了一种通用的带数字诊断功能的SFP光模块设计思路。本文在光模块的控制部分研究中,采用微控制单元(MCU)和存储单元代替传统的带数字诊断功能的控制芯片,具有可扩展性好、性价比高等优点。在五个模拟参量(工作电压、模块温度、偏置电流、发射光功率、接收光功率)的数据校准研究中,基于SFF-8472协议中正向的参数校准方式基础上,提出了一种逆向的新参数校准方式,逆向校准有利于测试人员进行参数校准,提高测试效率。在监测方式研究中,构思了一种光模块全自动测试系统的方案,与手动测试相比,可以提高监测效率。文中还研究了主模式和从模式的IIC通信、并口模拟IIC通信协议、温度自动补偿、A/D转换、FLASH编程、定点运算代替浮点运算、MCU代码优化等。实验验证表明,光模块满足SFF-8472协议和多源协议MSA要求,采用逆向的新参数校准方式,五个模拟量的校准误差满足指标要求。

关键词：光收发模块数字诊断数据校准

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基于前额脑电信号的个体校准和多空间域适应情绪识别研究

基于前额脑电信号的个体校准和多空间域适应情绪识别研究

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作者：邝锋华南理工大学

学位级别：硕士

情绪的产生与大脑活动紧密相关,脑电信号能够直接反映人类情绪的变化。前额脑电极易采集,具有良好的鉴别情绪能力,在基于脑电的情绪识别中应用广泛。为了更好地实现穿戴式脑电情绪监测,需要基于可穿戴技术使用不同的脑电采集设备,收集... 详细信息

情绪的产生与大脑活动紧密相关,脑电信号能够直接反映人类情绪的变化。前额脑电极易采集,具有良好的鉴别情绪能力,在基于脑电的情绪识别中应用广泛。为了更好地实现穿戴式脑电情绪监测,需要基于可穿戴技术使用不同的脑电采集设备,收集不同个体在情绪诱发下的前额脑电,对多设备、多被试的脑电情绪识别展开研究。现有研究主要存在以下问题:(1)缺少针对多设备构建的前额脑电情感数据集及相关研究;(2)脑电信号存在个体差异,导致在跨被试情绪分类中新个体的分类准确率不高;(3)不同脑电采集设备收集的脑电信号存在差异,在跨设备情绪识别中分类准确率较低。基于上述问题,本文主要开展了以下三项工作:(1)构建了在多设备、多被试下进行两轮采集的前额脑电情感数据集,基于虚拟现实场景,一共获得了31名受试者的前额脑电数据,根据两轮实验使用的两种脑电采集设备,将其划分为两个子数据集VRIND-Ⅰ和VRIND-Ⅱ。在两个子数据集中均提取了时域特征、频域特征、脑电连通性特征并组合为特征矩阵,输入至Cat Boost分类器,在混合个体情绪分类中分别获得了80.45%和93.85%的分类准确率,验证了数据集的有效性。(2)针对个体差异问题,提出了基于源选择的个体校准模型,旨在使用少量新个体的数据作为校准数据,在已有个体中选择与新个体更适配的个体并更新其训练权重,最后基于校准数据进行适配新个体的模型校准。在使用正负向虚拟现实场景片段校准的跨被试情绪分类中,所提方法在两个子数据集上分别获得了69.89%和72.64%的分类准确率,相较于仅使用集成学习器分类的方法,提升了近12%。(3)针对跨设备情绪分类中的个体差异和设备差异,提出了基于图卷积的多空间域适应网络,旨在获取图空间中的脑电连通性特征表示和欧氏空间中的时域特征表示,减小源域和目标域在两个空间中的特征分布差异,获取独立于个体和设备的共性特征。所提方法在两个子数据集的跨被试情绪分类中分别获得了72.08%和75.14%的分类准确率,高于对比方法;在跨设备情绪分类中分别获得了61.42%和67.71%的分类准确率,高于对比方法。综上所述,本文构建了多设备多被试的前额脑电情感数据集,同时为解决情绪识别中个体差异和设备差异问题提供了新的思路,有利于穿戴式脑电监测的实际应用。

关键词：脑电信号情绪分类数据校准图卷积神经网络领域自适应

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