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[期刊] 实验技术与管理
[作者]
龚树凤 方一鸣 施汉银 闫鑫悦 吴哲夫
为了实现基于雷达传感器的人机交互，设计了一个基于深度学习的毫米波雷达手势识别实验。首先，该实验基于77 GHz的FMCW雷达，采集人体手部动作回波数据，并对回波数据进行帧差预处理，再利用多维FFT算法构建距离-速度-角度联合的多维特征融合数据谱图。然后，调用MATLAB中的深度学习工具箱，基于典型的VGG16网络，搭建了适用于多维特征数据提取和动作识别的3D-VGG16-NET网络。实验结果显示，该网络算法对手势的平均识别准确率达到99.38%。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘树博 赖招宇 罗先喜 李跃忠
为了实现对室内老人运动状态的实时与准确追踪，提出一种基于毫米波雷达的多目标人物轨迹追踪（multi-objective human trajectory tracking, MOHTT）算法。首先利用静态杂波滤除算法移除雷达数据中的环境干扰；其次根据自适应聚类（self-adaptive clustering, SAC）算法实现人物质心位置识别，基于质心在二维平面中的坐标信息确定人物状态向量，利用多目标离散追踪（multi-objective discrete tracking, MODT）算法实现人物运动状态估计；再利用CNN-GRU校正（CNN-GRU correction, CGC）算法对人物质心状态进行实时校正，得出准确的人体质心位置坐标；在此基础上，通过足迹获取（footprint acquisition, FA）算法得出足迹坐标，经拟合操作后给出完整的人物“质心+足迹”运动轨迹。实验结果表明，MOHTT算法对1、2、3、4个人的检测成功率分别为99.8%、95.6%、93.7%和87.3%，对单人位置检测误差的RMSE为0.152m，且在不同类型干扰下仍能提供具有信服力的检测结果，具有较好的实时性、抗干扰性和准确性，表现出良好的轨迹追踪效果。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
叶涛 秦文阳 张晞
针对人工智能课程实验要求,结合轨道交通障碍物检测实际工程问题,开发了一种基于毫米波雷达和计算机视觉联用的障碍物自动检测系统实验教学平台。该实验平台由数据采集模块、信息处理模块和预警显示模块组成,涉及图像处理技术、目标检测技术、网络模型部署等。实验结果表明,该系统具有良好的有效性、实时性、鲁棒性以及小目标检测能力,可以满足实际场景下的检测性能要求。通过该实验教学平台,可以提高学生创新实践能力,使学生认识到人工智能技术在实际工程问题中的应用,从而为将来的科研或工作打下基础。
[期刊] 中国科学技术大学学报
[作者]
赵园 张露 邓家俊 张燕咏
在自动驾驶场景下的3D目标检测任务中，探索毫米波雷达数据作为RGB图像输入的补充正成为多模态融合的新兴趋势。然而，现有的毫米波雷达-相机融合方法高度依赖于相机的一阶段检测结果，导致整体性能不够理想。本文提供了一种不依赖于相机检测结果的鸟瞰图下双向融合方法 (BEV-radar)。对于来自不同域的两个模态的特征，BEV-radar设计了一个双向的基于注意力的融合策略。具体地，以基于BEV的3D目标检测方法为基础，我们的方法使用双向转换器嵌入来自两种模态的信息，并根据后续的卷积块强制执行局部空间关系。嵌入特征后，BEV特征在3D对象预测头中解码。我们在nu Scenes数据集上评估了我们的方法，实现了48.2 m AP和57.6 NDS。结果显示，与仅使用相机的基础模型相比，不仅在精度上有所提升，特别地，速度预测误差项有了相当大的改进。代码开源于https://github.com/Etah0409/BEV-Radar。
关键词：
三维目标检测 传感器融合 毫米波雷达
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
牛勇 冯子奇 李勇 金德鹏 苏厉
为了解决毫米波无线通信中模数转换器(analog to digital converter,ADC)无法在接收信号上实现高倍的过采样以及多径影响所导致的定时跟踪问题,该文基于2倍过采样数据,根据相关波形,利用Farrow插值给出2种适用于多径信道的定时跟踪方案,分别在频域均衡之前和之后进行误差精补偿。仿真结果表明:在Rummler信道下,定时频偏为时钟频率的20×10(-6)、误比特率为10(-5)时,这2种方案的信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)与无定时频偏时的只相差2.5dB
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
赵地 杜玉红 丁振宇 谢广明
设计了一个自追踪摄像头云台控制机器人实验。文章从人体的检测定位及云台控制方面阐述了系统的设计思路，利用机器视觉技术得到了人体目标在视角中的坐标，又对舵机进行了目标控制。追踪目标的过程最终以Mobile Net-SSD网络模型为基础，通过深度可分离的整合设计，改善了现有整合网络的复杂参数问题，从而优化了网络结构。后期将引导学生从改进本实验模型结构和图像预处理等方面提高最终算法的检测速度、检测准确率、识别准确率等。该实验设计涉及学科较为综合，功能扩展性好，实用性强，是机器人教学、机器学习实践与嵌入式系统相融合的创新实验项目。
关键词：
实验教学改革 机器视觉 目标识别与追踪
[期刊] 北京林业大学学报
[作者]
李爽 张潇巍 谭旭 徐凌飞 吕生华 文剑
【目的】使用深度学习方法实现对根系雷达图像的多目标检测和多参数估计。【方法】构建了一种以YOLOv5s和CNN-LSTM为主要框架的网络模型实现对根系雷达扫描图像的多目标检测和多参数估计。首先，通过仿真模拟和预埋试验获取试验所需的根系雷达剖面图数据，同时为了增加数据的多样性，使用CycleGAN风格迁移网络获取了一批具有真实雷达图像特征的仿真数据；然后，使用YOLOv5s目标检测网络识别并提取根系响应区域；接着引入频域变换，获取频域特征，并将根系雷达图像的时域特征和频域特征融合；最后，利用卷积神经网络、卷积注意力机制以及长短期记忆网络强调和提取与根系参数相关的信息特征，并使用多任务学习的方法实现对根系半径、深度、相对介电常数以及水平倾角的预测。【结果】（1）仿真试验中，根系半径估计的最大误差是4.3 mm,R2为0.980，均方根误差为1.32，深度估计的最大误差是35.1 mm,R~2为0.962，均方根误差为17.68，相对介电常数估计的最大误差是3.1,R~2为0.960，均方根误差为1.10，水平倾角估计的最大误差是10.2°，R~2为0.821，均方根误差是4.96。（2）在实测数据上对根系半径估计的平均相对误差是9.112%，深度估计的平均相对误差是5.772%，水平倾角估计的平均相对误差是11.25%。【结论】本文提出的基于深度学习与探地雷达的多目标检测方法可以为根系检测和根系参数估计提供便利。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘恒 黄晓钰 吴朝阳 谭智强
设计了一种手势识别系统。测试时,手放在覆铜探头正上方亚克力板上,手和覆铜探头形成间距不变的电容,不同手势对应的电容正对面积不同。由于工频和随机热噪声的存在,采用卡尔曼滤波算法对传感器读取的值进行滤波,在归一化后的有限手势特征样本的支撑下,在单片机上完成BP神经网络训练。实验测试表明:在指定极板间距下,系统对任意测试者的猜拳和划拳手势识别正确率在95%以上,识别响应时间小于1 s,新测试者的手势特征训练时间小于1 min。
关键词：
手势识别 覆铜探头 卡尔曼滤波 神经网络
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
刘泉华 宋媛媛 丁泽刚 陈雅珍
为了加快雷达学科创新型实践人才培养进度和提高人才培养质量,按照理论与实践相结合的原则,针对本科高年级学生设计了交通测速雷达实验课程的教学环节。该实验教学可以让学生提早接触工程实践,不仅提高了学生的动手实践能力,还帮助学生加深了对雷达系统基本原理的理解,锻炼了学生团队合作精神与任务拆分能力,为今后参与科研奠定一定基础。
关键词：
交通雷达 创新型实践 系统设计 信号处理
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
李松 史天长 张晓光
设计了基于调频连续波（FMCW）雷达的煤仓料位监测系统。该系统以IWR1843作为信号处理和控制核心，通过对调频连续波反射信号在DSP上进行高精度雷达数据处理，通过ARM进行任务调度控制雷达系统工作，并把结果传至用Qt Creator编写的煤仓监测系统软件。实验结果表明，该系统可实现对煤仓料位信息的高精度实时监测，煤仓满仓、空仓自动报警以及历史煤仓料位信息保存等功能。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
白煜 李香萍 张雨菡
该文面向本科实践教学，以静态手势识别为目标，利用机器学习开发了机器视觉实验项目。在实验的算法设计部分，分别利用支持向量机和卷积神经网络实现了两种手势识别算法。文中详细介绍了两种手势识别算法的原理、特点和流程。在实验的算法验证部分，详细介绍了利用Python语言、编译环境和数据集实现算法仿真的方法。仿真结果显示，两种算法均可有效识别多种静态手势。该实验项目包括任务分析、算法设计、算法优化、编程实现、结果分析等环节。通过本实验的训练，有助于提升本科生在智能图像处理领域的实践能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
覃晖 耿铁锁 谭岩斌 王骞
设计了跨孔雷达检测地下结构缺陷的实验系统,由地下连续墙模型和跨孔雷达系统2部分组成。内置缺陷的地下连续墙模型为钢筋混凝土结构,尺寸5.0 m×3.0 m×4.0 m,为跨孔雷达检测提供测试条件。跨孔雷达系统硬件部分采用步进频率体制,包括网络分析仪、控制主机以及收发天线等部分;软件系统可实现数据采集、显示和储存等功能。实验测试表明,该系统实现了跨孔雷达对地下结构内部缺陷的准确检测,创新性强,有助于激发学生的科研兴趣和探索精神。
关键词：
地下结构 无损检测 跨孔雷达 实验教学
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
唐杰 孙成禹 吴国忱
阻抗反映了地下的岩性信息，在储层预测中具有广泛应用。该文设计了基于空间上下文信息的卷积神经网络叠后声阻抗反演教学实验，结合地震道周围的数据重建约束对反演网络进行了联合训练，优化了基于单道反演的效果。该实验从1D CNN网络出发，通过教师对理论知识的讲解，激发学生的思考能力，指导学生举一反三地实现基于空间上下文信息的叠后地震数据声阻抗反演。实验结果表明，该实验教学设计加强了学生对理论知识的理解，提高了学生的综合实验能力和教学质量。
关键词：
阻抗反演 实验教学 深度学习 空间信息
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
王慧 王乐 郭宁
该文基于团队在振动力学应用领域的最新科研成果，构建了基于振动信号测试及深度学习的结构健康监测实验教学系统。通过振动力学基本理论知识与人工智能领域深度学习技术的拓展应用，旨在使学生在掌握课程基本知识的同时，培养处理复杂问题的综合能力和高阶思维，激发学习热情，增强科研创新能力。实践结果表明，该实验教学系统仅利用现有的振动测试设备及相对简单的教学模型，即可将学科领域最新的研究成果应用到振动力学实验教学中，实验结果演示度高、实验方法先进，有助于学生理解振动力学的基本知识，掌握振动测试的基本原理，弄清深度学习的基本方法，从而提升学生利用已学知识处理相关工程问题的能力。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
马学条 陈龙 程知群 牛小燕 杨柳 郑雪峰
将手势识别车载人机交互系统虚实结合实验教学项目引入到数字电路实验教学中,设计了基础实验、能力提高和延伸拓展3层次、递进式实验任务。虚实结合实验教学项目面向电子信息类学生开放,在培养学生设计复杂数字系统能力方面取得了一定成效。
关键词：
图像处理 手势识别 虚实结合 教学改革
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