检索结果-内蒙古大学图书馆

火炮发射与控制学报 2024年

作者：赵瑜婕李杰张德彪冯凯强张春兴中北大学动态测试技术省部共建国家重点实验室中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室

目前，由于导弹系统的不断发展，导致飞行过程中所要记录的数据越来越多，为满足弹载记录仪的数据存储要求，现针对弹载记录仪的数据压缩展开研究。通过对LZ4压缩算法的数据帧格式以及匹配方式进行改进，再利用FPGA并行处理数据的特点... 详细信息

目前，由于导弹系统的不断发展，导致飞行过程中所要记录的数据越来越多，为满足弹载记录仪的数据存储要求，现针对弹载记录仪的数据压缩展开研究。通过对LZ4压缩算法的数据帧格式以及匹配方式进行改进，再利用FPGA并行处理数据的特点设计并行化实时压缩处理器。该压缩处理器在FPGA上搭建，无需额外的数据缓存芯片，保证弹载记录仪轻量化的需求。实验结果表明，该处理器接收、处理数据位宽为8 bit，在200 MHz的工作频率下，能够实现1.60 Gbit/s的数据吞吐量，平均压缩比达到了1.82，可以有效实现弹载记录仪的实时压缩，为导弹后续的评估、分析和改进提供可靠的保障。

关键词：弹载记录仪 FPGA LZ4压缩算法并行化实时压缩

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复杂场景下无水尺水位的影像水位反演智能检测方法

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测绘学报 2024年第3期53卷 558-568页

作者：孙传猛魏宇李欣宇马铁华武志博中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051 中北大学电气与控制工程学院山西太原030051

实现精细化水务管控和洪涝灾害预警,需要实时、准确感知水位突变事件。现有技术不能满足夜晚、雾霾、雨天、雪天、漂浮物遮挡及阴影等复杂恶劣环境下的水位识别需求。为此,本文提出一种融合改进YOLOv5与卡尔曼滤波原理的无水尺水位智能... 详细信息

实现精细化水务管控和洪涝灾害预警,需要实时、准确感知水位突变事件。现有技术不能满足夜晚、雾霾、雨天、雪天、漂浮物遮挡及阴影等复杂恶劣环境下的水位识别需求。为此,本文提出一种融合改进YOLOv5与卡尔曼滤波原理的无水尺水位智能检测技术:①引入YOLOv5对水位线(水岸分界线)进行检测,并利用线性拟合方法获得实际水位线;②针对水位线在延伸方向无限大而在其法向无限小特点,提出强化中尺度特征的多层级特征融合方法改进原YOLOv5算法;③利用卡尔曼滤波引入水位历史信息作为先验知识,提高本技术对复杂恶劣环境的泛化性能;④将图像中事先标定的固定的标志物加入到深度学习网络中训练,根据标志位真实尺寸解算实际水位高程,实现无水尺检测方案。相关试验和实践表明,改进的YOLOv5更加轻量化;本文所述水位智能检测技术斜率准确性为97.3%,较原算法提高了2.4%;截距准确性为99.3%,较原算法提高了0.5%;在夜晚、雾霾、雨天、雪天、漂浮物遮挡及阴影等复杂恶劣环境下可以自动、准确识别出水位高程,误差小于0.1 m。

关键词：水位识别无水尺水位检测深度学习 YOLOv5 卡尔曼滤波

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基于偏振的暗通道先验去雾

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物理学报 2022年第14期71卷 112-120页

作者：霍永胜中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051

基于暗通道先验去雾的图像增质方法在目标探测中表现良好,但其以光强信息为载体,光学维度单一的不足导致其目标表征效能下降.本文借助偏振对物理属性的敏感特性,提出在传统暗通道先验去雾方法中引入偏振信息来增强不同物体之间的辨识程... 详细信息

基于暗通道先验去雾的图像增质方法在目标探测中表现良好,但其以光强信息为载体,光学维度单一的不足导致其目标表征效能下降.本文借助偏振对物理属性的敏感特性,提出在传统暗通道先验去雾方法中引入偏振信息来增强不同物体之间的辨识程度.研究了暗通道先验去雾方法中退散射与偏振探测的理论,并搭建机械式偏振滤波成像设备在雾天环境对所提方法的目标表征功能进行了实验验证.研究表明,基于偏振的暗通道先验去雾方法能够同时获取物体的光强与偏振信息,与传统暗通道先验去雾方法相比,利用目标与背景的偏振差异能够明显地提高二者对比度.此研究结果可应用于现有的偏振成像仪器系统,实现退散射与偏振信息的实时提取,进一步提高雾天目标探测与表征的效率.

关键词：偏振暗通道先验去雾目标表征退散射

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大视场通用相机的帧插高速成像方法

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红外与激光工程 2024年第12期53卷 225-234页

作者：王宇金武锦辉刘吉张博洋袁涛彭渊李绍栋中北大学仪器与电子学院山西太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051 中北大学信息与通信工程学院山西太原030051

高速摄影在运动物体测试中至关重要,然而,基于电荷耦合器件或互补金属氧化物半导体的传统成像方法在成像速度和光子灵敏度方面存在局限性。高速相机存在设备成本高昂、大视场复杂环境中成像困难、时-空间分辨率的平衡等问题。作为一种... 详细信息

高速摄影在运动物体测试中至关重要,然而,基于电荷耦合器件或互补金属氧化物半导体的传统成像方法在成像速度和光子灵敏度方面存在局限性。高速相机存在设备成本高昂、大视场复杂环境中成像困难、时-空间分辨率的平衡等问题。作为一种补充方案来应对高速成像的需求,提出了一种基于大视场通用相机的帧插高速成像方法(Frame Interpolation High-Speed Imaging Method,FIHSIM),用于提升通用相机的高速成像能力。该方法首先对传统通用相机捕捉的模糊图像进行预处理来消除复杂背景。其次,通过对每张模糊图像的不同时间域的灰度值中恢复出图像的时间信息来重建动态图像,此方法虽未提高相机本身成像速度,但通过插值提升了图像质量,达到高速摄影的成像效果。此外,该方法的性能在强运动或极端光照条件下可能会受到限制。为验证方法可行性,运动目标在FIHSIM与高速相机进行对比实验,通过细致测量及分析图像中物体的位移及其误差,实验结果表明,FIHSIM结合通用相机可以实现高速摄影。基于通用相机的帧插高速成像方法的高速瞬态成像速度能实现从一到一百万帧的速率动态范围,同时保持通用相机相应的空间分辨率。因此,FIHSIM具有高空间分辨率、能够记录大量虚拟帧图片观察动态事件的能力,为高速成像提供了一种有效工具。

关键词：图像重建高速成像帧插算法大视场通用相机

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100 GHz双频带通腔体滤波器的设计及制作工艺研究

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传感技术学报 2024年第3期37卷 416-422页

作者：冯伟雷程秦瑞杰张斌珍段俊萍熊继军中北大学仪器与电子学院省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051

针对当前双频或多频带通滤波器主要以30 GHz以内的工作范围为主,在高频毫米波范围内以单频超宽带设计为主这一现象,设计出一款可以在100 GHz~103 GHz工作范围内存在两个超窄带工作带宽的双频腔体滤波器。两个工作频段分别为100.67 GHz~1... 详细信息

针对当前双频或多频带通滤波器主要以30 GHz以内的工作范围为主,在高频毫米波范围内以单频超宽带设计为主这一现象,设计出一款可以在100 GHz~103 GHz工作范围内存在两个超窄带工作带宽的双频腔体滤波器。两个工作频段分别为100.67 GHz~101.36 GHz和102.67 GHz~102.78 GHz,与之对应的相对带宽分别为0.68%和0.11%。所设计腔体滤波器采用UV-LIGA工艺完成其样品的制备,并使用由矢量网络分析仪和扩频模块所搭建的测试平台完成测试,经测试,相对带宽的绝对误差分别为0.19%和0.02%。

关键词：腔体滤波器双频 UV-LIGA工艺非谐振节点超窄带

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基于压电式微机械超声波换能器阵列的电子听诊器设计、制备与表征

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声学学报 2024年

作者：贾利成薛日辉孟繁胜中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室

传统的机械听诊器难以捕捉较弱的声学信号，为了实现对心血管和肺部疾病的连续、实时监测，设计了一种基于压电微加工超声换能器（PMUT）阵列的电子听诊器。制备的PMUT阵列具有高填充系数和高声学灵敏度，可连续监测机声心音信号。该PMU... 详细信息

传统的机械听诊器难以捕捉较弱的声学信号，为了实现对心血管和肺部疾病的连续、实时监测，设计了一种基于压电微加工超声换能器（PMUT）阵列的电子听诊器。制备的PMUT阵列具有高填充系数和高声学灵敏度，可连续监测机声心音信号。该PMUT传感单元采用蜂窝结构设计和排列，这种结构不仅实现了高填充系数，还增强了PMUT阵列的声学灵敏度。制造的电子听诊器将PMUT阵列与其调节电路结合，并采用声阻抗与人体组织相近的聚氨酯材料进行封装，以获取宽带机声生理信号。对该电子听诊器进行表征，结果显示，其具有-167 dB（参考：1 V/μPa）的声压灵敏度以及45 dB（参考：1 μPa/√Hz）的噪声分辨率。通过测试，该PMUT阵列的电子听诊器实现了对心音信号的连续监测，并有效识别了心脏异常的特征信号。

关键词：压电式微机械超声波换能器(PMUT) 微机电系统(MEMS) 听诊器心音

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基于DDPG的变外形航天飞行器碰撞规避的轨迹规划方法

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兵工学报 2024年第11期45卷 3903-3914页

作者：丁天雲夏逸梅泽伟邵星灵刘俊中北大学仪器与电子学院山西太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051 中北大学电气与控制工程学院山西太原030051

针对变外形航天飞行器制导与变形决策强耦合问题,提出了基于深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)变外形碰撞规避的轨迹规划方法。依托变形参量建立变外形航天飞行器运动学模型,设计具有射程误差校正功能的纵... 详细信息

针对变外形航天飞行器制导与变形决策强耦合问题,提出了基于深度确定性策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)变外形碰撞规避的轨迹规划方法。依托变形参量建立变外形航天飞行器运动学模型,设计具有射程误差校正功能的纵向制导律和基于视线角偏差的横向制导律,实现绕飞障碍物并保证制导精度。建立适用于连续变外形的马尔可夫决策模型,以攻角、马赫数以及飞行器与障碍物的相对距离为状态空间,设计考虑碰撞的势场惩罚函数及满足制导精度的奖励函数,并构建DDPG网络实现状态空间到动作的尺度变换,得到最优外形决策指令。仿真结果表明:与固定外形航天飞行器相比,通过对外形最优决策,提高了航天飞行器制导精度和横向避障能力,降低了对机载雷达感知能力的要求,节省了感知成本。

关键词：变外形航天飞行器深度确定性策略梯度智能决策轨迹规划碰撞规避

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基于CEEMDAN的脉搏波数据增强双层SMOTE算法

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电子测量技术 2025年

作者：李辉李振华李瑞杰张志东薛晨阳中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室

针对SMOTE算法在处理脉搏波数据不平衡问题中存在噪声干扰敏感及生成样本物理特性失真等问题。本文提出了一种基于CEEMDAN改进的CP-SMOTE算法，将预处理的脉搏波分解为主波层与次波层分别生成样本，可有效去除残余噪声。同时，在生成新... 详细信息

针对SMOTE算法在处理脉搏波数据不平衡问题中存在噪声干扰敏感及生成样本物理特性失真等问题。本文提出了一种基于CEEMDAN改进的CP-SMOTE算法，将预处理的脉搏波分解为主波层与次波层分别生成样本，可有效去除残余噪声。同时，在生成新样本时，本算法结合脉搏波信号特征，设计了自适应距离度量和约束监督机制，确保生成样本在保持数据物理特性的同时增强类间区分度。基于自建数据集和公开PPG-BP数据集，结合四种分类器对改进算法进行了全面实验。在自建数据集中，CP-SMOTE在AUC、G-mean、F1等关键指标上全面超越SMOTE系列算法，最低提升1.51%，最高提升18.25%。在公开数据集中对比其他改进算法准确率、G-mean和AUC分别提升2.24%、1.47%和1.43%以上。结果表明，该算法显著优于传统SMOTE及其他变种算法，研究结果验证了该算法生成的样本有效避免了物理特性失真问题与噪声干扰问题。

关键词：数据不平衡 CEEMDAN 自适应距离约束监督机制过采样算法

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乳腺超声成像的相干最大化声速重建技术

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应用声学 2025年

作者：陶晓岩张文栋高丹陈丽娟石刚邵星灵中北大学极限环境光电动态测试技术与仪器全国重点实验室中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室中北大学电气与控制工程学院

医学超声计算机断层扫描成像中，使用传统波束形成方法时，通常假设声速恒定(如 1540 m/s)。然而，软组织中声速的非均匀性会引入相位误差，显著降低图像分辨率，特别是在乳腺成像中尤为显著。目前的基于回波信号的声速估计方法大多依... 详细信息

医学超声计算机断层扫描成像中，使用传统波束形成方法时，通常假设声速恒定(如 1540 m/s)。然而，软组织中声速的非均匀性会引入相位误差，显著降低图像分辨率，特别是在乳腺成像中尤为显著。目前的基于回波信号的声速估计方法大多依赖于强散射点的特定分布或存在估计精度不足的问题。为此，该文提出一种基于环形阵列的相干最大化声速重建方法。该方法通过迭代计算相干因子权重图，并利用设定的阈值去除不合理的声速估计，最终提取每个成像点上相干因子最大值对应的声速，实现介质声速分布的重建。数值仿真探讨了不同参数对相干因子的影响，并分析了多层介质的声速重建结果，声速均方误差分别为10.3和11.7。物理实验表明，该方法能够准确估计声速分布，并将反射成像重建误差从13.0%降低至2.00%。该方法在复杂介质中的高精度声速估计及其对图像质量的提升，展现了其在医学成像中的重要应用潜力。

关键词：超声计算机断层扫描声速重建乳腺超声成像像差校正

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具有长光程气室的小型化NDIR气体传感器设计

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红外与激光工程 2025年

作者：王奕杰张心茹张磊樊磊谭秋林中北大学微纳器件与系统教育部重点实验室中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室

工业排放的大量二氧化碳是导致全球变暖的主要原因之一，引发极端天气事件频发、海平面上升、冰川融化等严重问题，非分光红外（NDIR）传感器具有长期稳定性和快速响应性，被广泛用于工业CO2排放监测。然而，NDIR传感器的精度受到光程... 详细信息

工业排放的大量二氧化碳是导致全球变暖的主要原因之一，引发极端天气事件频发、海平面上升、冰川融化等严重问题，非分光红外（NDIR）传感器具有长期稳定性和快速响应性，被广泛用于工业CO2排放监测。然而，NDIR传感器的精度受到光程长度的影响，小型化NDIR传感器的体积限制了光程长度，导致传感器灵敏度不足，精度较低。针对上述问题，创新性地设计了一款具有长光程气室的小型双通道NDIR二氧化碳浓度传感器。该传感器具有多段折返型气室结构，在紧凑的尺寸（30mm×30mm×11mm）内实现了208.47mm的有效光程，显著提升了传感器的灵敏度。传感器内部通过具有二阶带通滤波器的小信号调理电路，降低了数据传输过程中的噪声干扰。此外，采用遗传算法优化的BP神经网络，构建了探测器双通道输出值、气室温度与二氧化碳浓度之间的关系模型，在实现温度补偿的同时减少了非线性误差的影响，提高了测量的准确性。最终经过测试，该系统能够在的-10℃～40℃范围内，实现0～3%浓度下的测量，绝对误差在0.043%以内，均方根误差为0.99，对小型化NDIR气体传感器的研究提供了有价值的参考。

关键词：气体传感器 NDIR 温度补偿反向传播神经网络遗传算法

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