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基于支持向量机的飞行器多余物信号识别

孟偲 李阳刚 张国强 赵长兴

孟偲, 李阳刚, 张国强, 等 . 基于支持向量机的飞行器多余物信号识别[J]. 北京航空航天大学学报, 2020, 46(3): 488-495. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0266
引用本文: 孟偲, 李阳刚, 张国强, 等 . 基于支持向量机的飞行器多余物信号识别[J]. 北京航空航天大学学报, 2020, 46(3): 488-495. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0266
MENG Cai, LI Yanggang, ZHANG Guoqiang, et al. Signal recognition of loose particles inside aerobat based on support vector machine[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2020, 46(3): 488-495. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0266(in Chinese)
Citation: MENG Cai, LI Yanggang, ZHANG Guoqiang, et al. Signal recognition of loose particles inside aerobat based on support vector machine[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2020, 46(3): 488-495. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0266(in Chinese)

基于支持向量机的飞行器多余物信号识别

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0266
详细信息
    作者简介:

    孟偲, 男, 博士, 副教授, 博士生导师。主要研究方向:机器视觉、机器人智能系统; E-mail:Tsai@buaa.edu.cn

    李阳刚, 男, 硕士研究生。主要研究方向:图像处理、机器学习

    张国强, 男, 硕士研究生。主要研究方向:无损检测

    赵长兴, 男, 高级工程师。主要研究方向:无损检测

    通讯作者:

    孟偲, E-mail:Tsai@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: TP274+.3;TP274+.5;V19

Signal recognition of loose particles inside aerobat based on support vector machine

More Information
  • 摘要:

    针对飞行器控制电路在生产制造过程中可能引入金属线头等微小多余物,从而留下短路等安全隐患的问题,提出了一种基于微粒碰撞噪声检测(PIND)的飞行器多余物材质识别方法。首先,利用短时自相关函数提取PIND信号的脉冲部分;然后,提取多种时频域统计特征,并与梅尔频率倒谱系数(MFCC)特征结合起来;最后,训练多分类支持向量机模型实现材质分类。为验证所提方法的有效性,采集了3种不同材质多余物的PIND信号进行模型训练及测试,实验结果表明,所提方法材质识别准确率达98%,优于同类方法的相关结果。

     

  • 图 1  多余物检测系统

    Figure 1.  Loose particle detection system

    图 2  不同材质的多余物信号及对应频谱

    Figure 2.  Loose particle signals of different material and corresponding spectra

    图 3  一段PIND信号样例及主次峰比

    Figure 3.  An example of PIND signal and main-secondary peak ratio

    图 4  基于SVM的材质识别方法流程

    Figure 4.  Process of method for material identification based on SVM

    图 5  MFCC提取过程

    Figure 5.  Process of MFCC extraction

    图 6  Mel滤波器组

    Figure 6.  Mel filter set

    图 7  SVM多分类策略

    Figure 7.  SVM multi-classification strategy

    图 8  搜索网格

    Figure 8.  Grid for search

    图 9  网格搜索过程

    Figure 9.  Process of grid search

    图 10  实验设备

    Figure 10.  Experiment equipment

    表  1  仅使用时频域特征的识别结果

    Table  1.   Identification results by using features in time and frequency domain

    材质 样本数 正确识别数 错误识别数 识别准确率/%
    锡渣 181 174 7 96.13
    环氧 169 150 19 88.76
    细丝 150 143 7 95.33
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    表  2  时频域特征与MFCC组合的识别结果

    Table  2.   Identification results by using features in time and frequency domain combined with MFCC

    材质 样本数 正确识别数 错误识别数 识别准确率/%
    锡渣 181 176 5 97.24
    环氧 169 167 2 98.82
    细丝 150 148 2 98.67
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    表  3  与同类方法的结果对比

    Table  3.   Result comparison with other methods

    方法 材质类别 颗粒
    质量/mg
    信号
    长度/s
    识别
    准确率/%
    文献[5] 金属与非金属 1.8~4.4 10 85
    文献[6] 铝、锡、导线、芯片 1~4 5 91
    本文 锡渣、环氧、细丝 0.1~4 0.128 98
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-28
  • 录用日期:  2019-08-30
  • 网络出版日期:  2020-03-20

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