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基于FAST和Sobol指数法的雷达系统效能敏感性分析

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系统工程与电子技术 2024年第2期46卷 561-569页

作者：胡涛申立群朱镜达孙成会董伟锋哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了以较小的代价快速提升对空探测雷达系统的综合效能,首先搭建了对空探测雷达系统综合效能的评估指标体系,在此基础上完成了综合效能评估模型的建立。选择两种基于方差原理的全局敏感性分析方法,即傅里叶幅度敏感性测试(Fourier ampli... 详细信息

为了以较小的代价快速提升对空探测雷达系统的综合效能,首先搭建了对空探测雷达系统综合效能的评估指标体系,在此基础上完成了综合效能评估模型的建立。选择两种基于方差原理的全局敏感性分析方法,即傅里叶幅度敏感性测试(Fourier amplitudes sensitivity test,FAST)和Sobol指数法,分别从频域和时域对建立的评估模型进行敏感性分析。在基于FAST进行敏感性分析时,提出了21维输入指标所对应的特征频率集的选取方法;在基于Sobol指数法进行敏感性分析时,考虑了二阶及高阶敏感性指数的影响。对比FAST和Sobol指数法的分析结果,两种方法获得的敏感性分析结果具有较好的一致性。其中,功率和频率为对空探测雷达系统的主要影响指标,为雷达系统的研发和升级提供了可靠性依据。

关键词：雷达系统效能评估敏感性分析傅里叶幅度敏感性测试 Sobol指数法

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风能接入电机气隙磁链定向矢量控制技术

北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1639-1645页

作者：王嘉豪田玉茹于乃昭哈尔滨工程大学智能科学与工程学院哈尔滨150001 扬州船用电子仪器研究所扬州225001

风能是中国最具潜力的可再生能源之一,而影响风能转化应用的主要因素是风力发电机的控制方法及特性。针对风能转化应用过程中遇到的风力发电机控制方法难以实现对风能的有效捕获问题,提出一种基于气隙磁链定向的矢量控制技术,通过6s/2r... 详细信息

风能是中国最具潜力的可再生能源之一,而影响风能转化应用的主要因素是风力发电机的控制方法及特性。针对风能转化应用过程中遇到的风力发电机控制方法难以实现对风能的有效捕获问题,提出一种基于气隙磁链定向的矢量控制技术,通过6s/2r矢量变换得到旋转坐标系下电机的数学模型;对气隙磁链定向矢量控制技术进行研究,设计电机电流电压混合磁链观测模型,实现对电机转矩与磁通的独立控制;以双Y移30°六相同步电机为例进行仿真分析。结果表明:所提技术在电机空载启动与突加负载时具有较好的稳态性能和动态性能,解决多相电机控制的非线性和耦合性,提高模型的通用性和快速性。

关键词：风电系统六相同步电机矢量坐标变换气隙磁链定向矢量控制

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基于近红外光谱法的精米品种判别优化研究

光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1988-1992页

作者：杨森王振民宋文龙邢键戴景民东北林业大学计算机与控制工程学院黑龙江哈尔滨150040 哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

由于地理标志性大米巨大的市场价值,导致掺假行为时有发生。因此,为保证地理标志性大米品牌效益和消费者权益,实现准确的精米品种判别具有重要意义。近红外光谱法是精米品种判别的常用方法,通过提取不同品种近红外光谱中的差异性特征实... 详细信息

由于地理标志性大米巨大的市场价值,导致掺假行为时有发生。因此,为保证地理标志性大米品牌效益和消费者权益,实现准确的精米品种判别具有重要意义。近红外光谱法是精米品种判别的常用方法,通过提取不同品种近红外光谱中的差异性特征实现品种分类。然而,现有研究中存在特征波长选取性能不足和针对指定品种判别准确度不足的问题,限制了基于近红外光谱法的精米品种判别准确度的提升。针对上述问题,面向东北地区五常、响水、越光、银水四种大米,从特征波长选取和品种判别策略两个方面,研究基于近红外光谱法的精米品种判别优化。首先,为提高特征波长选取性能,将排列熵和自适应滑动窗口分割相结合,提出了基于自适应滑动排列熵的精米光谱特征波长选取方法,并开展与传统特征波长选取算法的对比实验。其次,为提高面向不同指定品种的判别准确度,提出基于判别目标的精米品种判别策略,通过研究光谱预处理算法与分类建模算法匹配优化,建立“指定品种-选定模型-选定算法的”的判别流程。实验结果表明,采用所提出的自适应滑动排列熵算法进行特征波长选取,相比于传统算法精米品种判别误差至少可降低50%;采用所提出的基于判别目标的精米品种判别策略,相比于传统的基于固定模型的判别策略的判别准确度至少可提高2.5%。

关键词：精米近红外光谱特征波长选取品种判别策略

基于多种群遗传算法的航天复杂系统测试任务调度

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计算机集成制造系统 2024年第4期30卷 1255-1262页

作者：胡涛申立群付晋黄昌彬哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院哈尔滨黑龙江150001 首都航天机械有限公司北京100076

针对航天复杂系统型号较多,传统测试流程与调度设计只能人工定制化排布,效率较低且未有效优化,同时,考虑到航天复杂系统快速测试的迫切需求,提出一种基于多目标遗传算法的航天测试流程自动生成方法。该方法在测试项集合明确的前提下,将... 详细信息

针对航天复杂系统型号较多,传统测试流程与调度设计只能人工定制化排布,效率较低且未有效优化,同时,考虑到航天复杂系统快速测试的迫切需求,提出一种基于多目标遗传算法的航天测试流程自动生成方法。该方法在测试项集合明确的前提下,将测试项抽象为离散事件,以测试总时间和测试资源均衡度为优化目标,充分考虑航天器测试的诸多约束,将其作为遗传算法执行过程中交叉或变异的禁忌项。在初始种群确定后,对测试流程和调度方案进行自动生成和优化。对算例的仿真结果表明,该方法相对于同实验条件下的传统半串行测试方法和单目标优化方法,测试总时间或资源均衡度得到了较大提升。在进一步扩展优化目标和约束项后,该方法可有效提高航天复杂系统测试过程的快速响应能力和可靠性。

关键词：流程优化多种群遗传算法并行任务调度航天复杂系统测试

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基于局部摄影的单目视觉输电线路弧垂测量

光学精密工程 2024年第8期32卷 1175-1185页

作者：胡冠华孙成会申立群胡涛东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

定期监测输电线路中导线弧垂的大小对输电线路的稳定运行有重要意义。传统的弧垂测量方法操作复杂且耗时较长,应用单目视觉获取完整导线图像是一种便捷的弧垂测量方法,但是当输电线路的档距过大时,相机受视场角和分辨率的限制,无法拍摄... 详细信息

定期监测输电线路中导线弧垂的大小对输电线路的稳定运行有重要意义。传统的弧垂测量方法操作复杂且耗时较长,应用单目视觉获取完整导线图像是一种便捷的弧垂测量方法,但是当输电线路的档距过大时,相机受视场角和分辨率的限制,无法拍摄完整的导线,难以测量弧垂。针对上述问题,设计了一种便捷可用的局部摄影测量方法,将IMU中的加速度计传感器与高分辨率工业单目相机结合,在已知少量输电线路参数的条件下,只需拍摄待测导线的左侧部分即可。获得单幅导线图像后,引入语义分割技术提取图像中的导线,以摄影测量模型为基础将导线的实际点与对应成像点建立联系,以此建立非线性方程组,经非线性求解恢复导线的三维形状,进而计算导线弧垂。弧垂的测量相对误差可以控制在5%以内,满足实际应用需求。

关键词：输电线路弧垂局部摄影惯性测量单位语义分割

超分辨荧光显微镜中的解卷积技术及应用(特邀)

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中国激光 2024年第1期51卷 314-329页

作者：赵唯淞黄园园韩镇谦曲丽颖李浩宇陈良怡哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院黑龙江哈尔滨150080 北京大学未来技术学院北京100871

超分辨荧光显微镜突破了光学衍射极限造成的空间分辨率限制,使得生物学家能够在生命体和细胞具有活性的状态下,对其功能与结构进行高精度动态记录,有望揭示更多重要的生命现象细节。然而,由于超分辨荧光显微技术的成像视场、深度、分辨... 详细信息

超分辨荧光显微镜突破了光学衍射极限造成的空间分辨率限制,使得生物学家能够在生命体和细胞具有活性的状态下,对其功能与结构进行高精度动态记录,有望揭示更多重要的生命现象细节。然而,由于超分辨荧光显微技术的成像视场、深度、分辨率、速度等不易兼得,所以解卷积作为一种最有效且直接的求解逆问题的框架,被广泛应用于增强超分辨显微镜的时空分辨率。研究人员聚焦于通过相应算法设计实现高质量显微图像的重建,在一定程度上克服了超分辨荧光显微镜的硬件限制,可以更好地恢复生物信息。本文首先介绍了解卷积方法的基本原理及其发展历程,接着列举了不同解卷积技术在不同模态下的重建原理和效果以及这些技术在生物学上的应用,最后总结了基于深度学习的解卷积方法在超分辨荧光显微镜技术上的最新进展和未来的发展潜力,并对包括傅里叶环相关的定量评估图像重建质量的方法的最新进展进行了阐述。

关键词：显微解卷积超分辨显微镜活细胞成像计算成像荧光显微镜

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电介质储能陶瓷薄膜研究进展及改性方法

硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1413-1437页

作者：岳文锋颜廷楠王大伟哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院哈尔滨150001 顺络电子股份有限公司研发部广东深圳518110

电介质陶瓷薄膜材料制备的储能电容器,具有充放电速率快、功率密度大以及良好的温度稳定性和循环稳定性等优势,在脉冲激光武器、心脏起搏器等军事、民用领域具有广阔的应用前景。然而,电介质电容器的储能密度相对较低,限制了其应用范围... 详细信息

电介质陶瓷薄膜材料制备的储能电容器,具有充放电速率快、功率密度大以及良好的温度稳定性和循环稳定性等优势,在脉冲激光武器、心脏起搏器等军事、民用领域具有广阔的应用前景。然而,电介质电容器的储能密度相对较低,限制了其应用范围,因此如何提高其储能密度成为当前研究的重点之一。此外,电介质储能陶瓷薄膜材料种类繁多、制备工艺复杂,因此选择合适的材料体系和制备工艺至关重要。本文总结了电介质储能陶瓷薄膜材料的研究进展,重点讨论了6种类型的材料,包括线性电介质、顺电材料、铁电材料、弛豫铁电材料、超顺电材料和反铁电材料。此外,进一步总结了目前常用的提升电介质储能陶瓷薄膜材料储能性能的方法。期望本文的研究成果能够对开发新一代高性能电介质储能陶瓷薄膜提供有价值的参考。

关键词：陶瓷薄膜电介质电容器储能性能

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基于双通道Residual-LSTM的SINS/GNSS组合导航算法

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仪器仪表学报 2024年第4期45卷 325-333页

作者：奔粤阳王奕霏李倩魏廷枭周一帆哈尔滨工程大学智能科学与工程学院哈尔滨150001

针对全球导航卫星系统信号中断情况下SINS/GNSS组合导航系统无法持续进行误差校正的问题,提出一种基于双通道Residual-LSTM的SINS/GNSS组合导航算法。首先,考虑到SINS经度、纬度误差传播特性不同所导致的模型输入、输出信息之间的非线... 详细信息

针对全球导航卫星系统信号中断情况下SINS/GNSS组合导航系统无法持续进行误差校正的问题,提出一种基于双通道Residual-LSTM的SINS/GNSS组合导航算法。首先,考虑到SINS经度、纬度误差传播特性不同所导致的模型输入、输出信息之间的非线性相关性差异化,构建具有不同权重系数的双通道长短期记忆神经网络模型结构,并引入遗忘信息共享机制自适应地利用历史导航数据对经度、纬度信息进行拟合预测。其次,针对深层神经网络存在的模型退化和梯度消失问题,在多层双通道LSTM网络之间建立残差高速通道形成Residual-LSTM模型结构,以增加不同网络层次之间的信息传播路径。最后,通过实船数据验证本文所提算法的有效性。实验结果表明,与基于常规智能方法的SINS/GNSS组合导航算法相比,所提组合导航算法在GNSS信号中断期间经度误差降低了51.97%,纬度误差降低了31.45%。

关键词： SINS/GNSS组合导航 GNSS中断双通道结构残差长短期记忆神经网络深度神经网络

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卫星激光通信精跟踪时滞预补偿技术(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第7期61卷 119-124页

作者：陈阳赵子达张书哲陈奕辛俞达于思源哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 北京宇航系统工程研究所北京100072

对卫星激光通信跟踪系统的组成以及控制方式进行分析,总结精跟踪控制过程中时滞来源,对精跟踪系统时滞环节对最终跟踪精度以及稳定性的影响进行分析并通过系统优化提高精跟踪精度。在不损失系统功能的基础上通过优化程序处理逻辑精简精... 详细信息

对卫星激光通信跟踪系统的组成以及控制方式进行分析,总结精跟踪控制过程中时滞来源,对精跟踪系统时滞环节对最终跟踪精度以及稳定性的影响进行分析并通过系统优化提高精跟踪精度。在不损失系统功能的基础上通过优化程序处理逻辑精简精跟踪系统中的时滞环节,消除变长时滞、减少定长时滞,实现精跟踪系统时滞缩短,在此基础上提出一种鲁棒预估控制算法,减少定长时滞对精跟踪系统带来的不利影响。结果表明,精简时滞环节后精跟踪系统的跟踪误差与原来相比从4.1μrad减少到2.3μrad,采用鲁棒预估控制算法后,在匹配延时存在误差的情况下,跟踪误差从4.1μrad减少到2.6μrad,系统跟踪精度分别提升43.9%和36.6%。在精跟踪系统中采用鲁棒预估控制算法进行试验,精跟踪的跟踪精度可达1.9μrad。

关键词：卫星激光通信精跟踪系统时滞补偿预估控制