泛在嵌入式智能系统专题前言

目前,世界范围的科技革命和产业变革正在孕育兴起,一些重要科学问题和关键核心技术正在呈现革命性的突破先兆.同时,“万物智联”时代正在加速到来,IOT/CPS、AIOT 等蓬勃发展,以泛在感知、泛在互联、泛在智能为特征的各类智慧系统,以嵌入式系统为基础,与大数据、区块链、云计算呈现融合发展趋势.随着人工智能技术和嵌入式AI 芯片技术的发展,人工智能已经开始逐步向嵌入式系统迁移,尤其是伴随着机器人、无人机、无人车等智能设备的技术成熟,越来越多的应用系统需要在以边缘计算为主的嵌入式系统上实现.目前,嵌入式系统应用前景愈发广阔,如5G 通信、智能制造、智能电网、智能交通、国防军事、航空航天、智能网联汽车、数字医疗设备、机器人、智慧家庭、智能建筑等产业的创新发展都与嵌入式系统的技术发展息息相关. 本专题采取定向邀请和自由投稿相结合的方式,共收到 9 篇投稿,其中 8 篇通过了形式审查.特约编辑邀请了13 位领域专家参与审稿,每篇稿件至少邀请2 位专家进行评审,每篇稿件都经过2 轮审稿.共计6 篇稿件通过第1 轮评审,并在CCF 形式化方法专委会年度会议上进行了报告.经过第2 轮终审,最终有6 篇论文入选本专题.     

定子接地保护的应用及其定值整定

介绍了某发电机定子接地保护配置情况,对该发电机中性点接地电阻的选取进行计算.分析总结了定子接地保护原理,详细介绍其整定计算过程,确保发电设备的安全运行,给现场和与定子接地保护有关工作的人员提供参考.     

面向传感器攻击的概率时间窗感知融合算法研究

信息物理系统需要部署传感器对真实物理状态进行测量,通过网络传输到控制器实现各类功能.传感器攻击使得控制器接收的物理状态测量值存在较大误差,不能准确反映真实物理状态,从而促使控制器生成错误的决策和控制指令.除传感器攻击外,物理状态估测的准确性还受到两个因素影响:传感器测量过程中存在随机噪声,测量值在网络传输过程中存在随机延迟.针对以上因素,本文设计了能够抵抗传感器攻击的概率时间窗感知融合算法,对随机延迟进行补偿并计算在时间窗内不同传感器的正确概率累积值,进而作为权重调整卡尔曼滤波更新值,减小受攻击的传感器测量值带来的负面影响.自动驾驶车队仿真结果表明,在噪声和延迟的概率信息准确的条件下,与传统卡尔曼滤波、欧拉卡尔曼滤波、间隔融合等算法相比,本文所提出的延迟补偿-概率时间窗卡尔曼滤波算法具有最小的测量误差,物理状态估测累积误差较传统卡尔曼滤波降低67%;即使攻击者完全掌握本文融合算法对传感器进行自适应攻击,本文算法能够将融合值误差控制在可接受范围,系统仍能正常工作.     

基于图像处理技术的混凝土碳化深度测量

针对现有混凝土碳化深度测量方法（直尺测量法）的不足，提出了一种新的测量方法.首先比较了照相机和普通扫描仪的不同工作原理和图像获取效果，介绍了利用专用扫描设备获取混凝土试件碳化图像的具体方法；对比RGB与HSV模式图像各通道的灰度直方图，给出了利用色相灰度图测量碳化深度的思路；并基于Matlab软件开发了相应的GUI程序，方便地实现了对图像的读入、裁剪、旋转、灰度处理、碳化深度测量及数据导出.为验证新方法的可靠性，分别采用常规测量与色相灰度图测量方法对多个试件的碳化深度进行测量并比较.结果表明，新方法不仅测量值准确，能有效减小人为误差、提高精度，而且在操作上具有明显的便利性并可大大减少试验工作量.因此，该种基于专用扫描设备获取混凝土试件碳化图像结合色相灰度图测量碳化深度的新方法，可以用于混凝土碳化深度测量，并且操作方便、测量结果可靠.     

介绍一种简易可行的“零秒切换”技术方案

本文通过对“零秒切换”概念的理论分析及江都电视台安全播出系统工程实践的介绍,强调县级电视台节目播出系统必须具备“零秒切换”技术.     

转子系统油膜振荡的小波包分解与频带能量比例特征分析

在介绍小波包分解原理的基础上。对试验测得的单盘单跨转子系统的油膜振荡非平稳信号用小波包分解方法进行了研究。采用db44小波基函数进行4层小波包分解。给出了各频带内分解信号的特点及频带能量比例，其中第3频带是该转子系统在9600r／min时产生油膜振荡的特征频带。得到的试验数据及其分析结果对转子系统油膜振荡研究和旋转机械状态监测等具有重要意义。     

某建筑物不均匀沉降的原因分析和处理办法

本文简要介绍了某办公楼发生倾斜沉降的原因分析、处理措施及施工要点、处理效果等方面的经验和体会。     

结合运动方程与卡尔曼滤波的动态目标追踪预测算法

针对传统定位技术误差较大且无法预测目标位置等问题,提出了一种结合运动方程与卡尔曼滤波的动态目标追踪预测算法ME-KF。通过运动方程模拟动态目标运动特性,利用卡尔曼滤波来减小干扰噪声对测量结果的影响,并预测下一时刻的目标位置。该算法在辽宁排山楼矿井的人员定位系统中得到了实际应用,并取得了显著成果。实验结果表明,该方法提高了定位精度,能够对人员位置进行预测以及对危险区域进行预警,并且成功地分析判断了障碍物的分布状况。     

高灵敏度呕吐毒素时间分辨荧光快速定量检测卡的研发和应用

利用时间分辨荧光快速定量检测技术采用稀有元素“铕”作为示踪物,开发出一种用于检测粮食谷物中的呕吐毒素含量的高灵敏度呕吐毒素时间分辨荧光快速定量检测卡。交联剂碳二亚胺(EDC)用量25 μL/mL、抗体量10 μg/mL标记脱氧雪腐镰刀菌烯醇DON单抗并用硼酸-硼砂缓冲液(12 mmol/L,pH 7.27)体系作为喷膜稀释液喷于结合垫上。Tris-HCl (10 mmol/L,pH 7.0)作为T线划膜液体系,羊抗鸡二抗以及呕吐毒素抗原均匀地划于硝酸纤维素膜(NC)上质控线和检测线的位置,C线划膜浓度0.2 mg/mL, T2线划膜浓度0.05 mg/mL, T1线划膜浓度0.15 mg/mL。依次将样品垫、结合垫、NC膜和吸水纸组装切割装入检测卡中。测试结果表明定量值250 μg/kg的抑制率为39.54%。并进一步使用检测卡检测来自国家粮食和物资储备局科学研究院、江苏质检中心以及南京微测生物科技有限公司的18个质控样本,样本类型覆盖玉米、小麦以及小麦制品。与液相色谱法检测出的结果相符,准确度的平均值高达102.41%。该检测方法适合用于现场的快速筛查,具有广阔的市场应用前景。