球面镜像电荷的一种求解方法

对电磁场教学中的镜像法进行了研究,给出了一种球面镜像法中镜像电荷位置及大小的求解方法。依据唯一性定理,以镜像电荷为未知量,利用理想导体电位条件,在三维空间建立待定系数方程,推导出镜像电荷的大小和位置。从三维空间出发的推导与常用教材中利用对称性的二维推导相比更具一般性,可以用于课程中的探究式教学或课程实践教学环节,在电磁场课程教学中有较好的参考价值,可为教学者和学习者提供有益的参考。

基于智能优化深度网络的轨道电路故障诊断研究

针对无绝缘轨道电路故障的随机性和复杂性,采用单一诊断模型存在提取特征片面,且模型结构经验设计不合理的问题,提出一种智能优化深度网络的故障诊断方法。首先以轨道电路信号集中监测系统的6个电压检测量建立故障特征集,使用卷积神经网络(CNN)提取特征空间信息,长短期记忆网络(LSTM)提取时间特征信息,从而让轨道电路故障诊断所提取的特征兼具时空信息;同时,引入遗传算法(GA)优化上述深度神经网络的结构及参数,并结合强化学习中的Q-learning方法对两个组合网络特征级的输出权重进一步优化;最后,使用多层感知器(MLP)对深度网络的分类误差进行拟合修正,提高模型对轨道电路的故障诊断精度。仿真结果表明,利用智能优化的深度网络模型对轨道电路的故障诊断相较于单一模型、精炼设计的组合模型识别率可达99.28%,评价指标等均有所提升,具有更高的故障诊断准确度,证明了智能优化深度网络能进一步提高轨道电路的故障诊断性能。

基于射线追踪对矢量分析与复数运算的讨论

“场论与复变函数”可为学生提供矢量分析和复分析两种数学工具,但教师授课时往往发现学生难以融会贯通。通过引入圆柱形腔体的射线追踪问题,将场论中的矢量分析与复变函数中的复分析结合在一起,提出圆柱形腔体射线追踪的解析公式,使学生通过可视化的方式加深理解矢量分析与复分析,提高解决复杂工程问题的能力。

开放式相控阵概念与系统架构

该文首次全面系统地阐述开放式相控阵的具体概念内涵和系统架构,开放式相控阵具有资源虚拟化、应用软件化和硬件积木化特征,能够适应当前和未来不断变化的作战任务、工作环境、适装平台等需求,将成为下一代相控阵系统发展的主流,在探测、通信、电子战等方向具有广阔的应用前景。该文详细阐述了开放式相控阵的发展需求、发展历程及其具体概念内涵,系统描述了开放式相控阵系统层次化架构,从硬件层、资源层、应用层等方面对开放式相控阵设计理念、设计方法进行了全面介绍,重点介绍了开放式相控阵的核心特征,资源虚拟化和处理流程重构,提出支撑开放式相控阵实现的核心技术,探索引领新一代射频系统形态发展。

基于场路结合的微波加热系统等效电路模型

研究了微波加热过程中微波与被加热媒质之间动态响应过程。在微波加热动态过程中,求解电磁热耦合多物理场方程组复杂且耗时,为此,本文提出了基于“场路结合”的微波加热等效电路分析方法。首先,定性分析微波传输过程中加热媒质、腔壁、微波馈入口介质片的阻抗特性,用阻抗特性相同的电路元件等效微波传输过程中各类介质的阻抗作用,建立微波加热系统的等效电路模型;其次,用全波场分析方法分析媒质、腔壁、微波馈入口介质片对电磁波的吸收、反射和透射作用,微波电磁场的变化用散射参数定量表示;然后,通过参数转换将定量分析得到的散射参数转换为等效电路阻抗参数,代入等效电路模型中,以提高等效电路模型计算的精确度;最后,通过等效电路计算获得微波应用器中加热媒质部分的电场强度,求出媒质耗散的微波功率,进而计算出媒质加热温度。研究结果表明:当计算微波媒质加热温度时,场路结合方法在保证计算精确度的同时计算耗时为有限元方法的一半,体现了场路结合方法的优越性。在不同条件下的微波加热媒质实例计算中,场路结合求解准确率在96%以上,验证了场路结合方法求解微波加热问题的可行性和有效性。

典型船用通导设备低温性能试验研究

目的建立有效的低温试验检测手段及评估方法,以保障冰区航行船舶在低温环境下的通讯导航能力。方法在国军标与船标的指导下,针对典型船用通导设备磁罗经与电子罗经,开展包括试前工作测试、–25℃低温贮存试验、–20℃低温工作试验以及附加防寒措施的系列考核试验。结果试验成功复现了低温环境下磁罗经与电子罗经的性能失效模式。磁罗经经历低温后,磁力指向稳定性大幅减弱,试验前后指向刻度最大偏差可达3.3°;电子罗经经历低温后,指向误差最大可达3.7°,电流最大增长32.8%。通过遮蔽防寒、伴热措施保温后,整个试验过程中温度趋于稳定,磁罗经与电子罗经的刻度示值变化幅度减小。结论磁罗经内部部件机械阻尼的增大以及自差校正磁棒磁力的改变是引起磁罗经定位精度率波动、定位误差变大的主要原因。电子罗经天线内部电气元件的性能改变是引起指向刻度变化的主要因素。通过采取一定的防寒保温措施,减小温度变化范围,将有利于提高磁罗经与电子罗经低温工作的稳定性。

基于Rowhammer物理不可克隆函数的物理设备测绘框架

网络空间测绘的核心问题是准确识别和动态跟踪设备。然而,随着匿名化技术的发展,设备可以拥有多个IP地址和MAC地址。这使得通过传统的测绘技术将多个虚拟属性映射到同一个物理设备上变得更加困难。该文提出一种基于物理不可克隆函数(PUF)的测绘框架。该框架可以主动检测网络空间中的物理资源,并根据物理指纹构建资源画像来动态跟踪设备。同时,该文提出一种在配备第四代双倍速率(DDR4)内存的个人电脑(PC)上实现基于Rowhammer的动态随机存取存储器物理不可克隆函数(DRAM PUF)的方法。性能评估表明,该方法在PC上提取的Rowhammer PUF的响应是唯一且可靠的,并可以作为设备的唯一物理指纹。实验结果表明,即使目标设备修改了MAC地址、IP地址或重装了操作系统,该文提出的框架仍然可以通过构建一个用于设备匹配的物理指纹数据库,对目标设备进行准确的标识。

ISM频段的LPWAN物理层技术分析

随着物联网的快速发展,低功耗、广覆盖、支持大量终端节点的低功耗广域网得到极大的关注和发展。在低功耗广域网中,相比基于传统蜂窝技术演进而来的技术,基于ISM频段的技术具有终端成本低、耗电量小、避免频率申请等优势。文中针对基于ISM频段的LoRa、SIGFOX、MIOTY的物理层信号在时间、频率上的分布特点,分析各自避免干扰及冲突的方法,得到MIOTY具有明显优势的结论。

基于母函数的非线性反馈函数及其子序列研究

针对非线性最大长度移位寄存器反馈函数难以构造问题,本文提出了一种基于母函数构造非线性最大长度移位寄存器反馈函数方法.首先,我们阐述了母函数模3分类法,证明了各类母函数新的特征状态集,提取了母函数的特征式;其次,根据特征式对母函数的筛分特性合成了非线性m子序列移位寄存器反馈函数;最后,分析了该移位寄存器生成的伪随机序列,对其自相关值和线性复杂度进行了大量搜索.结果一致表明该序列不仅具有良好的周期特性、平衡特性、游程特性,还具有尖锐的自相关特性和理想的线性复杂度.

一种实现导纳矩阵宏模型无源性的快速方法

传统的二次规划方法使用不等式约束,并利用数值优化来补偿无源性违背,仿真时间很长.针对上述问题,提出了一种新的二次规划方法来实现宏模型的无源性.该方法在二次规划方法的基础上,用等式约束代替不等式约束,采用拉格朗日乘数法进行优化.由此优化算法所产生的线性系统通过Krylov子空间方法进行求解,可以充分利用矩阵的稀疏性,从而使求解时间大大减小.同时还给出了无源性违背的频率选择策略.实验表明,该方法的仿真时间小于传统二次规划方法的1/10.

基于特征线方法的无源传输线模型

基于特征线方法的传输线模型只能保证模型的因果性,但是不能保证模型的无源性。针对上述问题,该文提出了一种无源性补偿方法来实现传输线宏模型的无源性。该方法扩展了现有的用于集总模型的无源性补偿算法,以等式约束的二次规划方法为基础,采用拉格朗日乘数法进行优化。数值例子表明该方法在有限的仿真时间内产生了精确的无源宏模型。

手指静脉图像感兴趣区域快速提取方法研究

手指静脉识别技术由于其非接触、高防伪性以及活体检测等优点,成为研究与应用的热点。针对传统手指静脉图像感兴趣区域提取方法过程复杂、运算量大的问题,提出一种感兴趣区域快速提取的方法。该方法采用三点对比法定位手指上下边界以及基于相似三角形定理的图像校正方法。与传统的方法相比,省去了边缘优化的复杂过程以及减少了旋转校正的乘法运算量,能将指静脉图像感兴趣区域提取的速度提高2~3倍。利用指静脉图像库进行仿真实验,结果表明,本算法提取ROI的正确率为100%,识别的等错误率仅为2.45%,说明该方法具有较高的普适性和稳定性,能广泛应用在指静脉识别系统中。

基于E类放大器的无线电能传输系统的参数设计与仿真

研究了基于E类放大器的无线电能传输系统。着重分析了E类放大器的工作原理、系统的各功能组成部分;并基于RAAB条件给出了电路关键参数的设计方法,实现了E类放大器开关管的ZVS和ZDS。最后,通过Saber仿真软件建立了系统的耦合传输电路模型,并对系统参数进行了电路仿真。仿真结果表明,理论设计参数很好地符合了仿真结果。

一种紧凑型Ku频段正交模耦合器的设计

设计了一种结构极为紧凑的Ku频段正交模耦合器(orthomode transducer,OMT),器件最大尺寸36mm,公共端口为方波导,适用于复杂的多馈电网络集成系统.通过一系列阶梯变换以及侧壁缝隙耦合形式实现了电磁波的极化过滤,两个输出端口分别对应一种极化波.加工了耦合器实物并进行了测试,实测15%频带范围内端口驻波小于1.6,两端口隔离度小于-50dB,仿真和实测数据一致.

Hilbert变换及其基本性质分析

Hilbert变换是广泛应用于数字系统和通信系统的基本重要变换.对Hilbert变换及其性质做了较为详细的介绍,给出常用信号的Hilbert变换形式,研究部分特殊函数的变换形式,并与傅立叶变换,Z变换,拉普拉斯变换做比较.

三维FDTD方法中高效平面波源的引入

应用分裂平面波时域有限差分(Splitting Plane wave Finite Difference Time Domain,SP-FDTD)方法到三维时域有限差分(Finite Difference Time Domain,DFDTD)中引入高效平面波源.该方法基于分裂场思想,在一维FDTD上构造了新的迭代公式,使得一维FDTD和三维FDTD离散网格之间的数值相速度一致,消除了由于相速不一致而在总场区引起的泄漏误差以及插值带来的数值误差.通过数值算例验证了SP-FDTD方法对不同波源在任意角度(斜入射)下的平面波入射都是有效的,且泄露误差均在-300dB水平.

认知无线电技术综述

讨论了在感知学习循环的过程中的频谱检测,动态自适应频谱分配,以及频谱管理等关键技术,并对认知无线电应用的场景进行了分析及展望。

基于传播子技术的辛时域多分辨率方法

数值求解三维时域Maxwell方程的过程中,保持方程的内在结构显得尤为重要.利用Hamilton函数的变分形式,将Maxwell方程表述为Hamilton正则方程形式.在时域方向,利用辛传播子技术对方程进行离散以保持方程的内在结构;在空域方向,采用时域多分辨率方法对三维旋度算符进行差分离散,建立了求解Maxwell方程的辛时域多分辨率(S-MRTD)方法.对S-MRTD方法的稳定性及数值色散性进行了系统的探讨,数值结果表明该方法的正确性及高精度性.

光隔离器隔离度的理论分析

针对影响光隔离器性能的诸多因素 ,基于磁致圆偏振二向色性 ( MCD)的理论 ,利用琼斯矢量和矩阵光学的方法分析了法拉第旋转角精度、材料本身的吸收以及 MCD对偏振相关型光隔离器隔离度的影响 ,得出了它们与光隔离器隔离度的解析表达式 .研究结果对光隔离器的优化设计具有一定实际意义 .

基于硬件加速模块的嵌入式语音识别系统解决方案

在基于 CHMM 模型的语音识别原理的基础上,设计了一个以 MCU 和自行设计的语音识别加速模块(ASIC 模块)为核心的低成本、高性能的嵌入式语音识别系统。该系统配合外围电路,能够独立完成语音识别工作,并且有大幅度的性能提升,从而使嵌入式语音识别更加方便简洁。以 ARM7作为系统的控制内核,语音识别加速模块负责完成隐含马尔可夫模型识别算法中运算量最大的 Ma-halanobis 距离运算部分。该系统具有低成本、高性能、高通用性、可裁剪性强等特点。