QRS Detection Based on Multiscale Mathematical Morphology for Wearable ECG Devices in Body Area Networks

A novel wearable electrocardiograph (ECG) QRS detection algorithm for wearable ECG devices in body area networks is presented in this paper, which utilizes the multistage multiscale mathematical morphology filtering to suppress the impulsive noise and uses the multiframe differential modulus accumulation to remove the baseline drift and enhance the signal. The proposed algorithm, verified with data from the MIT/BIH Arrhythmia Database and wearable ECG devices, achieves an average QRS detection rate of 99.61%, a sensitivity of 99.81%, and a positive prediction of 99.80%. It compares favorably to the published methods.      

Improved ICA algorithm for ECG feature extraction and R-peak detection

Electrocardiogram (ECG) signal transmission and monitoring plays a paramount role in long-term cardiac monitoring and analysis to provide remote health care in time, especially for the postoperative people and people in remote areas. The accuracy of ECG signals is of fundamental importance in cardiac diagnosis like R-peak detection. So we need to incorporate analytical methods in existing healthcare systems, to capture more meaningful ECG components and to represent physical cardiac sources more clearly. With this aim, hardware optimized FCAICA (fast confluence adaptive independent component analysis) algorithm is proposed to extract pure ECG components from the ECG mixtures. The extracted signals are then subjected to R-peak detection for further analysis. The proposed improved fast confluence adaptive independent component analysis (IFCAICA) method occupies less hardware resources, consumes low power, improves accuracy, and sensitivity in R-peaks detection. In 0.18 nm technology, the IFCAICA consumes 10.13 mW of power and operates with 3.4 MHz operating frequency.     

DWA：一种新的心电实时检测算法

提出了一种简单可靠的心电信号实时检测方法——差分窗口法（DWA）。该算法首先用基线一相对幅值一差分法检测出QRS波群,再采用均值-方差-窗口法对TP波进行检测。试验采用MIT—BIHArrhythmiaDatabase中提供的48组心电数据及一些临床采集的心电数据,先在MATLAB下仿真了DWA算法,然后在ARM7TDMI—S上运行该算法,准确率达99．98％,实现了对心电的实时分析,验证了算法的可行性和可靠性。试验得到的结论为DWA算法能对心电信号的主要特征参数进行提取和识别,从而能够快速准确地对心电图进行诊断,易于在便携式系统中实现。     

舰船地震波信号的滑动功率谱实时检测算法

为提高低信噪比环境下的地震波信号检测概率,结合自适应线谱增强技术,基于滑动功率谱提出一种新的舰船地震波信号实时检测算法。首先利用自适应线谱增强技术对信号进行处理,然后对处理后的信号进行功率谱估计,选取一段频带内的平均功率作为检测特征量,并设计相应的自适应检测阈值算子,最后根据一定的检测规则完成对舰船地震波信号的实时检测。实测数据和仿真数据表明,该检测算法能够有效完成低信噪比的目标检测,在信噪比为-15 dB时,检测概率达到93%。     

雷达频率源自动测试系统软件设计

雷达频率源是现代雷达系统中非常重要的组成部分,主要介绍了雷达频率源自动测试系统软件设计方案,针对系统的硬件组成、测试原理、软件开发以及开发的关键技术进行了探讨。着重介绍了以VB软件为平台,基于GPIB和LAN口通信的自动测试系统软件设计技术。经过实际应用证明,该软件具有良好的通用性,自动化程度高,真正实现了仪表参数的自动设置、数据自动采集、测试结果自动存储等多项功能,减少人工干预,有效提高了雷达频率源测试效率和产品质量,充分满足雷达产品的测试需求。     

基于CCD图像处理的焊缝识别技术研究

在分析焊缝的CCD数字图像信息的基础上,提出了优化的图像处理和焊缝提取算法,有效地实现了焊缝的识别。对图像进行预处理,设计了扩展的自适应中值滤波器以去除噪声和干扰;提出了改进的自适应阈值分割法(Otsu)对图像进行二值化,得到二值图像;选择Roberts算子识别焊缝边缘信息,并采用Hough变换获取焊缝中心线,得到焊缝的坐标值。在VC++平台上分析和处理焊缝图像,实现上述算法,结果表明,所设计算法不仅能够快速、准确地识别焊缝,而且具有计算量小、实时性强的优点,有很高的理论和应用价值。     

Unstable Morse code recognition with adaptive variable-ratio threshold prediction for physically disabled persons.

With one or two switches, Morse code could provide an effective alternative communication channel for individuals with physical limitations. However, most of the physically disabled persons have difficulties in maintaining a stable typing of Morse code, and hence the automated recognition of unstable Morse code is becoming more on demand. In this study, an adaptive variable-ratio threshold prediction (AVRTP) algorithm is proposed to analyze the Morse code time series with variable unit time period and ratio. Two least-mean-square (LMS) predictors are applied to track the dot interval and the dot-dash difference concurrently, and then a predicted threshold based on a variable-ratio decision rule is used to distinguish between dots and dashes. The same method is also applied to identify character-spaces. By the adaptive prediction of variable-ratio threshold, AVRTP has successfully overcome the difficulty of analyzing severely unstable Morse code time series and outperformed the previously proposed adaptive unstable-speed prediction (AUSP) algorithm and LMS and matching (I,MS&M) algorithm. This study concludes with a computer simulation and a preliminary clinical evaluation that demonstrate AVRTP as an efficient and reliable method for unstable Morse code recognition.     

多场景下的人体跌倒检测方法及应用

针对可穿戴MEMS传感器检测多场景下的人体摔倒行为时,单一采用加速度阈值判断存在表征不完全的问题,提出了改进麻雀搜索算法(ISSA)优化SVM(SVM)的人体跌倒检测识别方法。首先通过可穿戴MEMS传感器采集人体离散化姿态数据,然后通过时间滑动窗口找出加速度阈值与角速度阈值特征向量并进行一级判定;同时构建ISSA-SVM跌倒状态检测模型,即利用改进的麻雀搜索算法对SVM的核参数和惩罚因子进行自适应优化,获得最优分类模型;最后根据SVM分类模型,对一级判定的数据进行分析,判断是否真正跌倒。实验仿真和产品应用结果表明:对于人体在不同场景下意外跌倒的检测,所提出的ISSA-SVM识别检测模型测试正确率达98%以上,同时降低了漏报率。经过多次测试,跌倒检测器表现出较好的鲁棒性。     

基于区间证据推理的继电器接触系统故障检测

针对现有接触电阻阈值检测算法过于依赖先验知识导致漏检率较高的缺陷,提出一种基于区间证据推理的继电器接触 系统故障检测算法。 首先,将先验阈值和接触电阻测试数据转换为区间信度结构;然后,根据修正权重对先验阈值和测试数据 进行区间证据推理融合;最后,计算出融合后的检测阈值。 该方法充分考虑了接触电阻测量模型所包含的不确定性以及区间证 据推理融合过程中的权重一致性,避免了现有算法自适应能力不足的缺陷。 在继电器加速寿命试验平台上进行验证,实验结果 表明,与经验阈值算法和常规区间证据推理方法相比,所提算法具有较好的自适应能力,可以有效提升电磁继电器接触系统的 故障检测精度。 考虑数据不平衡问题,对原始数据进行重采样后,所提算法能进一步提高故障检测效果。     

An adaptive PMU based fault detection/location technique fortransmission lines. II. PMU implementation and performance evaluation

Part I of this paper set sets forth theory and algorithms for adaptive fault detection/location technique, which is based on phasor measurement unit (PMU). This paper is Part II of this paper set, A new timing device named “Global Synchronism Clock Generator, GSCG” including its hardware and software design is described in this paper, Experimental results show that the synchronized error of rising edge between the two GSCGs clock is well within 1 ps when the clock frequency is below 2.499 MHz. The measurement results between Chung-Jeng and Chang-Te 161 kV substations of Taiwan Power company by PMU equipped with GSCG is presented and the accuracy for estimating parameters of line is verified. The new developed DFT based method (termed as smart discrete Fourier transform, SDFT) and line parameter estimation algorithm are combined with PMU configuration to form the adaptive fault detector/locator system. Simulation results have shown that SDFT method can extract exact phasors in the presence of frequency deviation and harmonics, The parameter estimation algorithm can also trace exact parameters very well, The SDFT method and parameter estimation algorithm can achieve accuracies of up to 99.999% and 99.99%, respectively. The EMTP is used to simulate a 345 kV transmission line of Taipower System. Results have shown that the proposed technique yields correct results independent of fault types and is insensitive to the variation of source impedance, fault impedance and line loading. The accuracy of fault location estimation achieved can be up to 99.9% for many simulated cases, The proposed technique will be very suitable for implementation in an integrated digital protection and control system for transmission substations     

基于预测模型双模糊分数阶PID的BLDCM调速系统优化控制

无刷直流电机（BLDCM）具有复杂的非线性系统,强耦合、变量多等特点,传统的PID控制无法获得满意的控制效果。为此,在模糊控制、分数阶微积分及模型预测相关理论的基础上,提出了预测模型双模糊分数阶PID控制器。分数阶控制为系统提供更多的控制余度,并采用一种间接算法（Oustaloup算法）完成整数阶PID控制的延伸和扩展,模糊控制实现分数阶PID控制参数的在线调整;建立预测模型,并引入模糊控制动态调整预测模型系数K值,实现更加精确的控制。针对模糊分数阶PID控制器中参数选择,又提出了一种改进的万有引力算法进行参数优化,增强控制器的自适应能力。仿真结果表明:基于改进万有引力算法的预测模型双模糊分数阶PID控制的BLDCM调速系统较传统的PID控制具有更快的响应速度、更小的超调量及抗负载扰动能力强等优良的动、静态性能指标。     

改进型阈值提取心电信号的R峰值

心电信号（ECG）在心脏疾病诊断治疗中起着十分重要的作用,其中,由于R波具有幅度较大且易于检测的特性,故R峰值的检测成为电生理信号处理的一个重要的环节,它的正确检测对进行心率检测和电生理分析起着至关重要的作用。然而,心电信号在采集过程中会受到一定程度的干扰,例如工频干扰,基线漂移等问题,常用的R峰值阈值算法无法检测基线较低的心电波形,产生漏检。针对此问题,文章提出一种R峰值改进型阈值提取算法,通过对每个心电周期设置阈值和重检机制,提高了阈值算法的准确率。仿真实验证明,该方法简单有效,实时性强,显著提高了R峰值检测的准确率,满足临床应用的要求。     

并联有源电力滤波器的自适应重复控制

在现有电力有源滤波器重复控制方法的基础上,提出了自适应负载谐波电流数字检测方法和重复控制自适应信号发生器。基于瞬时无功功率理论,在d-q坐标系中实现谐波电流的数字检测算法,并引入自适应的每基波周期采样点数kmax消除电网电压频率变化的影响。采用比例控制与重复控制并联用于输出波形控制。实验结果证明了这种自适应的谐波电流检测和数字重复控制方式的有效性。     

有源电力滤波器参考电流的预测方法及其实现

为减小系统及数字化控制器延时对有源电力滤波器(active power filter,APF)补偿性能的影响,基于一种改进的自适应预测方法,该文提出3种APF 参考电流的预测策略,并对它们的稳态预测误差和动态跟踪性能进行实例比较和仿真分析,得出：首先对输入信号进行预处理,再利用其来预测电网基波电流的预测策略是最优的。该文还提出利用自适应预测算法和内插值算法相结合来实现对APF参考电流预测的思想,这样既达到了较高的预测精度,又保证了系数的自适应调整运算有充裕的时间完成,使滤波器系数的自适应调整运算不影响功能程序的执行。所提出的预测控制方法在某铜箔厂注入式混合型有源电力滤波器(injection hybrid active power filter,IHAPF)中进行现场实验,之后成功投入到工业应用。实验结果和工业应用效果均表明文章所提方法的有效性和可行性。     

基于ABPSK的自适应盲同步载波恢复算法研究

卫星通信作为大有发展前途的通信方式之一,在全球范围内得到了广泛的应用。针对卫星通信中由于多普勒频移造成的大频偏无法利用相位处理直接完成的问题,本文提出了一种基于ABPSK调制方式的自适应盲同步载波同步算法,包括载波频偏估计算法和载波相位估计算法。该算法利用前向载波频偏估计开环与载波相位估计闭环校正,完成载波频率的快速捕获和载波相位的跟踪。利用ADS软件进行理论分析和计算机仿真表明,该算法简单有效,运算量小,便于用FPGA器件来实现,适用性强。     

基于LoG算子的双滤波边缘检测算法

边缘检测是图像处理中的重要步骤,为了有效抑制噪点并保留边缘信息,分析了高斯滤波不具有自适应性的缺陷,根据噪声灰度值不连续的特性,在改进传统均值滤波的基础上,提出了一种加权系数自适应的均值滤波,并通过与LoG算子相结合,得出一种基于LoG算子的双滤波边缘检测算法。通过实验对比发现,该算法可有效的消除噪点的干扰,又能保证获取边缘的准确性,并且与LoG算子、Canny算子等算法相比较,在保持检测速度基本不变的情况下具有更好的检测精度。     

并联型有源滤波器三相谐波电流的全数字化快速提取

提出一种三相谐波电流全数字化快速提取算法和检测装置.通过采用实时性较高的基于瞬时无功理论的谐波检测原理,并辅以三相数字锁相技术和无限冲击响应的数字滤波技术,构成了完整的三相谐波电流全数字化快速提取算法.与此同时,开发了一套基于浮点DSP TMS320F28335的主从式双DSP+CPLD及外扩16位高精度采样单元的硬件检测装置,以保证能够实时地实现该算法.样机试验结果验证了设计的有效性.     

单神经元变步长控制算法在谐波检测中的应用

提出了基于单神经元的变步长自适应谐波检测方法,充分利用单神经元具有的自学习、自调节、自组织能力的优点,运用变步长自适应控制算法,通过实时在线调节步长,达到系统本身自调节以应对电网参数的突变.同时,以TMS320F2812型DSP为核心搭建了检测分析平台,实时检测分析电力谐波次数;运用CAN总线将分析结果实时传送到上位机...     

基于改进QPSO形态滤波器的电能质量暂态扰动检测

提出一种基于改进量子粒子群算法（QPSO）的形态滤波器,用于电能质量暂态扰动检测。首先对量子粒子群算法进行改进,利用混沌序列对粒子位置初始化以提高算法全局寻优能力,通过引入变异算子进一步避免算法过早收敛。然后将改进后的算法应用于形态学滤波器的结构元素的自适应优化中,结合结构元素的特点,寻找出属性最佳的结构元素从而提高滤波能力。结合仿真实验,研究了含有复杂多变噪声的环境下,发生电压骤升、电压骤降和电压中断暂态干扰现象时所构造改进滤波器的滤波性能。通过实验对比,证明所提方法具有快速、准确的特点,较传统的滤波方法有了很大的改善,提高了电能质量扰动检测的可靠性。     

基于RLS自适应算法的APF电流检测

有源电力滤波器(APF)电流检测算法使用低通滤波器(LPF)提取基波有功直流分量,直流分量的提取精度直接影响着指令电流信号的计算精度。提出一种应用数字递推最小二乘法(RLS)替代模拟LPF的电流检测新方法。RLS自适应滤波算法是在采样周期内对整体采样序列进行滤波器权系数最优化搜索,即对权系数迭代中的步长寻优,从而准确地跟踪输入信号的直流分量。新方法以瞬时无功功率理论为电流检测依据,利用坐标、三角变换矩阵根据电网三相瞬时电流计算出电流瞬时有功、无功交/直流分量。应用Matlab软件编写RLS自适应滤波算法程序进行仿真,结果表明APF电流检测中采用数字RLS自适应滤波提取直流分量的方法是可行、有效的。