1 华北电力大学 电子与通信工程系
2 华北电力大学 河北省电力物联网技术重点实验室
3 华北电力大学 保定市光纤传感与光通信技术重点实验室,河北 保定 071003
形状传感技术是近年来传感领域备受关注的新研究方向，具有广阔的应用前景。文章提出了一种基于应变模态振型和误差补偿的形状重构方法，通过测量物体部分位置点的应变数据，采用模态理论实现应变-位移转换，进而重构物体形状。以长宽高分别为1 000，1 000和0.5 mm的钛合金板作为研究对象，通过ANSYS workbench18有限元仿真软件获取位移模态振型及应变模态振型，依据有限元仿真中位置点模态的相似性，采用K-means++聚类算法对应变测量点位置进行优化，在合金板上表面施加400 N的力使其产生形变。该算法的形状重构误差小于常规的均匀分布算法。采用径向基函数神经网络对误差和重构位移数据集进行了训练，依据拟合重构误差和重构位移的关系，补偿误差后重构误差不大于3.5%。
形状重构 模态法 布局优化 误差补偿 仿真模型 shape reconstruction modal method optimal placement error compensation simulation mode
南京邮电大学电子与光学工程学院、柔性电子（未来技术）学院，江苏 南京 210023
为了吸纳业务的不确定性并将业务网络灵活高效地映射到数据中心的物理网络中，研究了弹性光数据中心网络中业务模型为软管模型的动态虚拟数据中心映射问题。首先建立了软管虚拟机在弹性光数据中心网络中的映射模型，然后提出了基于虚拟拓扑图的虚拟机放置算法（VT-VMPA）。VT-VMPA首先将软管模型转化为管道模型，再由业务量最大化原则寻找核心虚拟机。然后按照业务量降序，将满足资源约束条件且与核心虚拟机相连的虚拟机合并成簇，以减少簇映射到服务器后的通信带宽需求。最后将构成簇集按跳距自适应和最短路径原则映射到弹性光数据中心网络的服务器和光路上。仿真结果显示，该算法与其他算法相比，平均带宽消耗减少了21%、阻塞率减少了27%、时间平均收益提高了117%。这表明该算法能够降低网络带宽资源的消耗、提高网络映射率。
光通信 弹性光网络 软管模型 虚拟网络映射 虚拟机放置 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1706003
1 浙江大学 机械工程学院，浙江 杭州 310027
2 浙江西子势必锐航空工业有限公司，浙江 杭州 310018
为提高复合材料铺放质量，辅助现场人员快速对缺陷进行检测，提出一种基于Transformer的复合材料多源图像实时实例分割网络Trans-Yolact，用来对复合材料缺陷进行检测、分类、分割。在Yolact网络框架基础上，针对复合材料缺陷特点，从空间域与通道域两个维度，增强网络对复合材料缺陷的检测能力。在空间域上，常规卷积核具有空间尺度的局限性，对狭长形、大尺寸缺陷的检测效果不佳。因此，采用CNN+Transformer架构的BoTNet作为基础主干网络；同时将Transformer引入Yolact网络的FPN结构中，增强网络从非局部空间中获取信息的能力。在通道域上，采用红外与可见光联立的检测方式，并改进主干网络浅层结构，将其分为可见光通道、红外通道、混合通道，混合通道中引入通道域注意力机制，进一步增强网络对红外与可见光图像的综合判断能力。实验结果表明：改进后Trans-Yolact对复合材料缺陷mAP为88.0%，较基准Yolact网络提高5.5%，缺丝、扭转等狭长形缺陷AP提高15.2%、5.1%，包含部分大尺寸缺陷的异物类缺陷AP提高9.1%。最终对Trans-Yolact网络进行结构化剪枝，剪枝后较基准Yolact网络减少26.5%的计算量(FLOPs)、减少44.7%的参数量；检测帧数提高58%，达到57.67 fps。并在大型龙门复合材料自动铺放设备上进行在线测试，可以满足生产过程最大铺放速度1.2 m/s下，复合材料缺陷的实时检测分割。
缺陷检测 多光谱融合 纤维自动铺放 深度学习 实例分割 defects detection multi-spectrum fusion automatic fiber placement deep learning instance segmentation 红外与激光工程
2023, 52(2): 20220338
中南林业科技大学 计算机与信息工程学院, 长沙 410004
针对正交频分复用(OFDM)系统中的稀疏信道估计问题, 文章提出了一种基于二进制编码的多导频并行搜索导频设计算法。文章所提算法在最小互不相干性(MIP)规则下, 通过最小化字典矩阵的相干性来考虑确定性导频设计问题, 并要求将导频分配放在有效子载波范围内以实现更实际的目的。导频集在文章所提算法中是二进制编码的。在每次迭代中, 将二进制编码段的序列重新组合, 以更新近似最优导频位置。某些编码段的更新可以同时改变多个导频位置, 既增加了导频的多样性, 又降低了计算的复杂度。实验结果表明, 与现有导频优化方法相比, 文章所提算法可以找到更小的MIP测量矩阵, 相应的导频模式可以显著提高信道估计的性能。
信道估计 压缩感知 导频位置 二进制编码 channel estimation compressed sensing pilot placement binary code
1 西南交通大学 信息科学与技术学院, 成都 611756
2 西南交通大学 微电子研究所, 成都 611756
随着芯片的集成度越来越高, 物理设计布局阶段的拥塞问题越发严重。提出了一种基于溢出值的局部拥塞消除技术, 根据溢出值选择出拥塞密度最高的拥塞区域, 然后基于模拟退火算法对该区域内的高引脚单元设置合适大小的隔离区域, 以缓解局部拥塞。将提出的方法应用于SMIC 180 nm工艺的四万门设计和SMIC 55 nm工艺的七千门设计进行优化。相较于Synopsys的ICC工具的拥塞优化结果, 提出的方法使设计规则违例下降48%, 短路违例下降52%, 总线长缩短5%, 比现有文献的布线质量更好。
设计自动化 物理设计 布局 拥塞 溢出 启发式算法 design automation physical design placement congestion overflow heuristic algorithm
1 浙江大学 机械工程学院，浙江 杭州 310027
2 浙江大学 机械工程学院 流体动力与机电系统国家重点实验室，浙江 杭州 310027
3 浙江大学 机械工程学院 浙江省先进制造技术重点实验室，浙江 杭州 310027
针对利用可见光图像检测AFP铺层表面缺陷受光源条件差、预浸纱纹理对比度低等因素影响，检测结果不理想，提出一种基于改进CenterNet的AFP铺层表面红外图像缺陷检测方法，提高AFP铺层表面缺陷检测性能。首先，针对CenterNet模型参数数量过多而工控机硬件配置有限的问题，提出利用基于ASFF的轻量级MobileNetV3作为骨干网络，构建轻量级anchor-free检测模型AFP-CenterNet，减少网络参数数量的同时降低计算机存储资源占用率。然后，针对高斯核函数带宽参数的求解，提出一种根据ground-truth bounding box长宽比自适应调整带宽参数的方法，减小负样本数量，降低网络模型的损失误差。实验结果表明，改进后的AFP-CenterNet在AFP红外数据集上的AP为90.2%，模型内存容量为12.9 MB，使用GPU加速时单张检测时间为52 ms。和原有的CenterNet骨干网络相比，AFP-CenterNet检测精度略差于DLA-34，和ResNet-101相当，比ResNet-18高7.7%，内存占用率和DLA-34、ResNet-101、ResNet-18相比分别降低83.2%、93.6%和78.6%。和SSD、YOLOv3相比，AFP-CenterNet模型的AP分别提升9.6%和8.3%，内存占用量降低85.1%和94.5%。在不使用GPU加速的条件下，改进后的AFP-CenterNet的检测速度和CenterNet、SSD、YOLOv3相比提高近一倍，具有明显的检测优势。
自动纤维铺放(AFP) 红外图像 缺陷检测 CenterNet AFP-CenterNet Automated Fiber Placement(AFP) infrared images defect detection CenterNet AFP-CenterNet 红外与激光工程
2021, 50(10): 20210011
1 南京航空航天大学机电学院，江苏 南京 210016
2 航空工业北京长城计量测试技术研究所，北京 100095
为了获得更优的发射器布局，使系统达到更高的定位精度，提出一种基于免疫优化算法的iGPS发射器布局优化方法，根据系统的测量原理得到该系统的测量不确定度模型，由此建立亲和度函数，使用免疫优化算法对发射器布局进行优化，并通过仿真进行验证。结果表明：所提方法可以显著优化发射器布局，提高系统的测量精度；与遗传算法相比，免疫优化算法具有更好的全局寻优效果，可以得到更优的iGPS发射器布设站位。
测量 布局优化 交汇测量 iGPS 免疫优化算法 激光与光电子学进展
2021, 58(11): 1112009
1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
2 上海市计量测试技术研究院机械与制造计量技术研究所, 上海 201203
激光多边测量网是基于激光跟踪仪多站测量的大尺寸坐标测量网络。跟踪仪的位置、数目,即网络布局,是影响测量网性能的关键因素。为此,在遗传算法基础上,提出基于网格的布局优化方法。以覆盖能力、测量精度及总体成本作为多目标评价函数,利用全局网格和局部网格对布局区域进行划分,将全局搜索和局部搜索相配合,无需初始布局即可全局寻优。实验表明,相较于经验布局,该方法更易获得符合测量要求的网络布局,大大降低了对操作人员测量经验的要求,具有良好的实用性。
测量 大尺寸计量 多边测量 布局优化 遗传算法 激光跟踪仪 激光与光电子学进展
2019, 56(1): 011201
1 The University of New South Wales, Sydney, NSW 2033, Australia
2 华中科技大学激光加工国家工程研究中心, 湖北 武汉 430074
大功率半导体激光器越来越成为主力光源, 针对传统的开关型电源半桥或全桥变换器电流的动态响应速度及控制精度问题, 根据激光加工中快速开关的要求, 使用了ZVS软开关技术及端采用同步倍流整流, 从而达到减耗高效以及对负载电压的自适应能力的目的, 同时采用一种基于最优算法的极点配置控制实现电压和电流的精准调节。整个系统使用闭环负反馈回路控制, 系统软件仿真采用SIMULINK环境, 调控简便。研究结果表明, 控制精度高达0.1%, 并在0.1 s内完成回路响应。当实验负载RL＞0.48 Ω时, 变换器输出为恒流特性; 满载(50 A/24 V)输出时, 电源效率超过90%, 纹波系数小于1%。采取同步整流具有高于二极管整流的效率。
半导体激光器 软开关启动 倍流整流 恒流源 最优算法 极点配置控制法 semiconductor laser soft-switching start double current rectifier constant-current source optimal algorithm pole-placement control method
