2011年第04期-《电子技术应用》杂志

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2011年第04期

刊出日期：2011-04-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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嵌入式技术

CAN应用层MWCPro协议在微波控制系统中的应用研究

作者：徐超1，2，胡安2，杨正新2，曾锃1，刘文国1，2等

作者单位：1.湖南大学计算机与通信学院，湖南长沙410082； 2.长沙隆泰微波热工有限公司，湖南长沙410013

摘要：针对现阶段大阵列磁控管控制系统存在的结构复杂、成本高等问题，提出了一种基于CAN总线的解决方案。该方案中自定义了CAN总线应用层协议MWCPro，该协议综合了国际上广泛采用的CANOpen、DeviceNet以及iCAN等应用层协议的优点，针对微波控制系统的特点所创建。阐述了MWCPro协议的报文结构、软硬件实现及其在大阵列磁控管控制系统中的应用前景。

关键词：
CAN总线

MWCPro应用层协议

微波

控制系统

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基于XML和工作流的构件化软件框架研究

作者：房莉，陈湘平，程敏，涂文婕

作者单位：空军雷达学院预警监视情报系，湖北武汉430019

摘要：基于XML技术，采用构件化设计方式，搭建了构件组装和运行框架，并研究了基于工作流控制方式的构件动态调度策略。用户可以在构件组装框架下集成应用系统，并实现相应的业务功能。

关键词：
XML

工作流

构件

接口测试

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基于微震监测技术的地下田野文物监控系统设计与实现

作者：孙弋1，杨海科1，屈耀军2

作者单位：1.西安科技大学通信学院，陕西西安710054； 2.陕西省工业和信息化厅，陕西西安710001

摘要：针对地下田野文物被盗过程中洛阳铲、爆炸等行为特点，提出基于微震监测技术的地下田野文物监控系统。通过埋藏于地表的多个地震检波器，建立检波监测网，识别多种人为行为特点，区分是否是洛阳铲、爆炸等盗窃及损坏地下田野文物的行为，从而向控制中心发出报警信号，实现对地下田野文物监控的目的。

关键词：
文物

监测

检波

微震

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基于DM642的高分辨率红外热像仪设计与实现

作者：刘波1，2，3，房斌1，张世勇3，吴华4，青红宏5

作者单位：1.重庆大学计算机学院，重庆400044； 2.电子商务重庆市重点实验室，重庆400067； 3.重庆工商大学计算机科学与信息工程学院，重庆400067； 4.重庆大学通信工程学院，重庆400044； 5.重庆工商大学商务策划学院，重庆400067

摘要：提出了一种基于DM642处理器和DSP/BIOS操作系统的红外热像仪设计方案。通过PHOTON640红外探测器机芯实现热辐射到电信号的转换，转换后的信号通过FPGA采集并调整时序后直接输出到DSP的采集VP口。DM642对原始数据进行校正、测温等处理后通过网络输出未压缩的高分辨率红外图像，同时通过显示VP口输出红外模拟视频。

关键词：
红外热像仪

高分辨率

BIOS操作系统

DM642

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基于MC8051内核的便携幅频特性测试仪设计

作者：丁昊1，庄贵敏2，宋杰1，关键1

作者单位：1.海军航空工程学院信息融合技术研究所，山东烟台264001； 2.中国人民解放军91049部队，山东青岛266000

摘要：为满足实际工程应用的需要，研制了以嵌入式MC8051内核为核心技术的便携式幅频特性测试仪。系统以Xilinx公司生产的型号为XC3S400的FPGA芯片为硬件处理核心，以MC8051内核作为用户交互界面设计的控制核心。采用“正弦查找表IP核+D/A”的方式实现DDS技术并产生系统扫频信号，以异步FIFO作为FPGA与MC8051内核之间数据传输的缓存模块，同时采用TFT彩屏液晶进行显示界面设计。

关键词：
MC8051内核

幅频特性测试仪

异步FIFO

TFTLCD

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基于光纤数字通信的煤矿供电防越级跳闸保护设备应用研究

作者：李文江1，宋莉1，张文超1，范燕萍2

作者单位：1.辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105； 2.南京磐能电力科技股份公司，江苏南京210000

摘要：结合煤矿井下供电保护技术现状，针对长期存在的越级跳闸问题，基于全站数据共享的数字化变电站技术，应用高速大容量新处理技术及纳秒级同步采样专利技术，采用点对点光纤通信网络的光纤纵差保护取代速断过流保护为主保护，设计了一种煤矿供电防越级跳闸保护设备。现场应用表明，该套设备功能齐全、可靠性高、功能扩展性强，并彻底解决了井下“越级跳闸”问题，满足电力系统中综合自动化的要求。

关键词：
全站数据共享

点对点光纤通信

光纤纵差

防越级跳闸

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集成电路应用

非理想运放增益误差的MathCAD定量分析

作者：杨文璐

作者单位：华中科技大学光电信息工程学院，湖北武汉430074

摘要：在推导非理想运算放大器增益误差表达式的基础上，利用MathCAD分析讨论运算放大器的非理想参数开环增益、输入和输出电阻对实际增益误差的影响，对比现代实际运放与理想运放的差别。结果表明：运放的差模输入电阻和输出电阻对增益误差的影响较小，而开环增益是主要影响因素。开环增益越大，误差越小；目标增益较小，增益误差也较小。对现代运放而言，反馈电阻可以有很大的取值范围，基本不受运放非理想参数的限制。

关键词：
运算放大器

误差

非理想参数

MathCAD

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一种UHF无源RFID标签芯片阻抗测试方法研究

作者：杨跃胜1，2，武岳山1，2，熊立志2，田平2，李曼1，2

作者单位：1.西北大学信息科学与技术学院，陕西西安 710127； 2.深圳市远望谷信息技术股份有限公司，广东深圳 518057

摘要：提出一种用于UHF无源RFID标签芯片阻抗测试的新方法。利用ADS仿真软件对测试原理进行了仿真并实际制作了测试板。利用设计的测试板对NXP_XM芯片和Impinj_Monza4芯片进行了测试，分析了误差产生的原因，最终测试结果符合预期效果。

关键词：
阻抗

RFID

电子标签芯片

集成电路

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基于FPGA的实时中值滤波器硬件实现

作者：王莉，苏光大

作者单位：清华大学电子工程系，北京100084

摘要：针对高清图像在中值滤波预处理过程中排序量多、速度慢的特点，提出适合邻域图像并行处理机的分块存储方法。在流水线结构下，1个时钟周期可以并行处理32个3×3邻域的中值滤波运算，实现了高速、实时的1 920×1 080灰度图像中值滤波器。

关键词：
高清视频监控

中值滤波器

邻域图像并行处理机

FIFO

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基于FPGA的指纹识别系统的设计与实现

作者：郑骏，张丹，潘静

作者单位：南京工业大学电子与信息工程学院，江苏南京210009

摘要：为了提高指纹识别系统的实时性和处理速度，设计和实现了一种基于FPGA的嵌入式指纹识别系统。该系统采用处理器结合自定义硬件逻辑的方法，以下载到FPGA的MICOBLAZE嵌入式软核为系统控制模块，运用FPGA路基单元实现指纹图像的处理。在设计中，指纹图像处理的算法通过SG(System Generator)软件设计，采用Matlab语言和Verilog语音混合编写的方式实现专用的处理模块，较大地提高了系统的处理速度。

关键词：
指纹识别

MICOBLAZE

软硬件协同

嵌入式

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基于改进的CORDIC算法的FFT复乘及其FPGA实现

作者：张伟，张安堂，肖宇

作者单位：空军工程大学导弹学院，陕西三原713800

摘要：根据定点FFT中旋转因子所对应的CORDIC旋转方向可预先求解的特点，改进了CORDIC算法中旋转方向的计算方法，在节约乘法器资源的同时兼顾了速度与精度的要求，并基于改进的CORDIC算法，利用FPGA实现了这种FFT复乘模块。仿真结果表明该设计可行，具有一定的实际意义和应用前景。

关键词：
FPGA

坐标旋转数字计算方法

复数乘法

模校正因子

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采用BCDMOS技术的电流模降压型DC-DC转换器功率级设计

作者：郑浩，刘岩，王道平

作者单位：第二炮兵工程学院，陕西西安710025

摘要：给出采用0.8 μm 30 V BCDMOS工艺技术的电流模降压型DC-DC转换器的功率级设计，该功率级可以输出3 A负载电流，转换效率可达到92%。主要描述了电流模降压型DC-DC转换器功率级的建模以及功率级电路和版图设计，包括功率晶体管及驱动电路、功率晶体管采样电流及斜波补偿电路，最后给出了该功率级设计的测试结果。

关键词：
电流模

降压型DC-DCConverter

BCDMOS

功率级

LDMOS

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测控技术与仪器仪表

DCS系统中提高数字量输入信号采集分辨率的方法

作者：韩宝林，史洪源，万雪飞杭州和利时自动化有限公司

作者单位：杭州和利时自动化有限公司, 浙江杭州 310018

摘要：提出了一种在分布式控制系统（DCS）中采用“滑动窗口”机制提高数字量（开/关量）输入（DI）信号分辨率的方法。PROFIBUS现场总线为主从轮询访问机制，要支持更多的I/O设备，会导致总线轮询周期过长，从而降低DI信号的采集分辨率。为在更多的I/O设备下保持DI的采集分辨率，通过延长DI模块对采集数据的保持时间，使之大于总线轮询周期，能够满足DI信号高分辨率的要求，同时也能为传统的DI信号增加更丰富的数据信息，并提高DI模块的性能。

关键词：
DCS

现场总线

PROFIBUS-DP

DI

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智能家庭控制系统接口访问机制研究

作者：邵鹏飞, 金凤常

作者单位：浙江万里学院电子信息学院, 浙江宁波 315100

摘要：针对智能家庭控制系统，提出了基于中间通用适配层的接口访问机制，分离上层应用和底层硬件，将点对点的接口访问方式转化为总线式接口访问机制，并提供无缝集成底层网络和通信协议的接口。这种通用的接口访问机制将从根本上改变智能家庭控制系统的体系架构，使得核心控制单元能够非常灵活地满足用户应用需求和适配各种底层网络技术。

关键词：
智能家居

智能家庭网络

通信机制

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一种智能家居远程控制系统的硬件设计

作者：曾国敬, 宋跃, 何志辉

作者单位：东莞理工学院电子工程学院，广东东莞 523808

摘要：设计智能的可远程控制的家居控制系统，采用STC89C51RC、STC89C58RD和STC2052AD作为微控制器，通过nRF24L01提供的2.4 GHz无线连接，实现各部分之间的通信，以智能化控制家用电器，并通过TC35提供的SMS接口，实现了通过移动终端远程控制家里电器的功能。

关键词：
智能化

无线通信

nRF24L01

TC35

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基于虚拟仪器的多通道数据分析系统设计

作者：张敬帅1，张丕状1，白雪萍2

作者单位：1. 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原 030051; 2. 中北大学电子与计算机科学技术学院，山西太原 030051

摘要：针对采用引线式测试法进行武器系统参数测试时存在的布线困难、干扰大的问题，提出了基于NandFlash技术的存储式测试法，并以LabVIEW为平台设计开发了用于数据后期分析处理的多通道数据分析系统，该系统由多通道波形显示、波形参数测量、滤波处理和频谱分析、波形打印等模块组成。实验结果表明，该系统能够高效、低误差地完成测试数据的分析与处理，进而实现对高温、高冲击、高压恶劣环境的存储式测试。

关键词：
存储测试

多通道

数据分析

XC2C256

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塔顶放大器中嵌入式控制单元的设计与实现

作者：吕燚, 李文生, 邓春健, 刘伟

作者单位：电子科技大学中山学院, 广东中山 528402

摘要：提出了遵循AISG2.0协议的塔顶放大器(TMA)嵌入式控制单元的设计及实现方法。给出了OOK电路、信号采集电路以及电源模块的硬件设计思路，该硬件设计符合AISG2.0协议在防雷、浪涌、OOK性能参数等方面的要求。软件部分阐述了AISG协议栈的设计、故障检测以及波特率自适应功能的实现。经测试证明，本系统的电气性能和软件性能均满足AISG2.0协议的要求。

关键词：
塔顶放大器

OOK

浪涌电流

AISG2.0协议

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基于LabVIEW的SFP光模块测试平台的设计与实现

作者：曾剑，周剑扬，刘舜奎

作者单位：厦门大学电子工程系，福建厦门 361005

摘要：介绍了一种利用LabVIEW构建SFP(Small Form-factor Pluggable)光模块测试平台的方法。测试平台通过读写计算机并口来映射地址上的数据，控制并口端口的逻辑电平实现计算机并口模拟I2C总线。计算机利用模拟的I2C总线与SFP光模块实现通信。分析了生产者/消费者结构队列状态机并用于设计中,该设计模式可以及时响应前面板动作或外部事件,并且使得状态机的状态变换更加灵活多变。

关键词：
SFP光模块

生产者消费者结构队列状态机

计算机并口模拟I2C总线

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通信与网络

MVB非周期信息的通信带宽分配策略研究

作者：曾秋芬, 陈特放，刘毅斌

作者单位：中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙410075

摘要：多功能车辆总线MVB需要传送具有高实时性要求的周期信息和随机到达的非周期信息，合理分配相应信息带宽可以提高整个网络的通信带宽利用率。在分析各类信息特点的基础上，提出了非周期信息通信的两种带宽分配策略。结合MVB非周期信息的调度方法，对两种策略进行了分析研究和性能比较，给出了各种策略的适用范围。

关键词：
MVB

非周期通信

带宽分配

访问延迟

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模拟退火遗传算法在多用户检测技术中的应用

作者：王彦1,2，王超1，刘宏立2

作者单位：1. 南华大学电气工程学院, 湖南衡阳 421001； 2. 湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙 410082

摘要：将遗传算法GA(Genetic Algorithm)与模拟退火算法SA(Simulated Annealing)相结合，提出模拟退火遗传算法(SAGA)，并将其应用于MC-CDMA无线通信系统的多用户检测技术中，以求降低多用户检测算法在实际应用中的复杂度并同时提高多用户检测器的性能。分析了遗传算法和模拟退火算法的性能，从理论上阐述了模拟退火遗传算法应用于多用户检测技术中的方法和可行性。理论分析表明,基于模拟退火遗传算法的多用户检测器的算法复杂度比传统多用户检测器低；数值仿真结果也表明前者在抗干扰能力上优于后者。

关键词：
遗传算法

模拟退火遗传算法

多用户检测技术

多载波码分多址

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低压电力线载波通信的无源耦合电路设计

作者：刘述钢，刘宏立

作者单位：湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙 410082

摘要：低压电力线是一种通信环境十分恶劣的有线信道，其通信的稳定性差且极易被破坏。提出一种变压器与Chebyshev带通滤波器相结合的耦合方法，分析了耦合电路的结构和元件的设计原则。分别对实验室和现场环境中点对点通信能力进行数据统计，结果显示完全满足国家电网用电信息采集系统的检验技术规范，在现场环境中距离110 m的范围内通信成功率超过98%，距离150 m时也可达80%以上，这表明了依照此方法设计的耦合电路性能完全能满足集中自动抄表要求。

关键词：
电力线载波

低压配电网

耦合电路

Chebyshev滤波器

自动抄表

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OFDMA系统的一种资源分配方法

作者：蒋涛1，廖磊1，毛苏英1，查光明2

作者单位：1. 四川师范大学物理与电子工程学院，四川成都 610066； 2. 电子科技大学通信学院，四川成都 610054

摘要：针对OFDMA下行链路发送端只能获得部分信道信息的情况，提出了一种基于部分信道信息的资源分配算法。该算法通过建立部分信道信息模型，考虑传输的中断概率，保证分配的数据速率、子载波等资源与真实的信道条件匹配。仿真结果表明，该方法实现了较好的多用户分集增益和实际吞吐量性能。

关键词：
资源分配

正交频分复用

中断概率

多用户分集

部分信道信息

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基于谱相关分析的频谱空洞检测方案

作者：包亚萍, 陆川, 张进明

作者单位：南京工业大学电子信息与工程学院，江苏南京 211816

摘要：设计了一种新的频谱空洞的检测方法，基于谱相关分析的理论，在循环相关匹配滤波器的基础上，采用单通道信号的检测统计量作为统计判据，用Bartlett（巴特利特）窗周期图法进行功率谱估计，并进行了蒙特卡罗仿真。仿真结果表明，在低信噪比的情况下，该检测方案具有良好的检测性能。

关键词：
逻辑波形分析仪

认知无线电

频谱检测

循环相关匹配滤波器

周期图

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基于复合左右手传输线的带通滤波器小型化设计

作者：王恒，丁君，陈沛林

作者单位：西北工业大学电子信息学院，陕西西安710129

摘要：提出了一种工作于X波段的基于复合左右手传输线理论的零阶谐振器单元。利用两个这样的零阶谐振器单元设计出一种工作于9.2 GHz~9.5 GHz的新型带通滤波器，对设计进行全波的仿真，并且将全波仿真结果和实验测量结果进行了对比。运用基于S参数的提取方法对该滤波器性能进行了理论分析。结果表明，该滤波器与基于耦合微带线形式的传统滤波器相比,保持了相对小的带内波纹和良好的截止特性, 尺寸缩小了80%。

关键词：
复合左右手传输线

带通滤波器

S参数提取方法

查看(4436)

计算机技术与应用

基于PC和FPGA的运动控制系统

作者：赖晓丰，刘敬猛，顾天宇，李善锋

作者单位：北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院，北京 100191

摘要：针对运动控制系统对高速度与高精度的要求，基于二次插补原理及最小偏差插补法，提出一种以PC机为主控制器、FPGA为从控制器的主从式运动控制系统的设计。主控制器的功能是对系统运行过程进行控制规划和粗插补；从控制器的功能是对加工进行精插补和执行速度控制。该系统在Matlab环境下进行了插补仿真，并在两轴数控雕刻床上进行了加工测试，验证了系统的可靠性与高精度。加工精度可达0.01 mm,为高精度、高速插补数控系统提供了有效的解决方案。

关键词：
FPGA

运动控制

最小偏差插补法

速度补偿

查看(7372)

基于SoPC的二维IDCT分布式算法的IP核研究

作者：付扬, 邓超

作者单位：北京工商大学计算机与信息工程学院, 北京 100048

摘要：研究基于SoPC的视频解码系统中二维IDCT 硬件设计与实现。针对二维IDCT的运算量大、乘法运算多，导致占用FPGA资源多和系统速度慢等问题，其设计采用一维IDCT复用，研究分布式算法实现乘法累加，并使用偏移二进制编码来减小其查找表大小，其直接占用FPGA逻辑单元内的查找表LUT,没有寄存器或内置RAM。综合结果表明,芯片占用资源少、访问速度快，其最高可综合工作频率达到140.39 MHz。此外，基于Avalon总线接口实现二维IDCT IP核的SoPC Builder系统构建，在以Nios II处理器为核心SoPC视频解码系统中测试,结果表明,该IP核能提高视频解码速度20%以上，很大程度上增强了解码的实时性。

关键词：
IP核

离散余弦逆变换

分布式算法

偏移二进制编码

可编程片上系统

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应用两级分类实现车牌字符识别

作者：李志敏，张慧，古利超

作者单位：重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆 400044

摘要：在分析特征提取方法的基础上，提出了一种模拟人类智能的两级分类识别算法。第一级采用描绘字符整体信息的统计特征，利用SVM分类器进行识别；第二级采用描绘字符细节信息的结构特征，依据决策表区分形近字符，使车牌中形近字符的识别率得到提高。算法对提取的统计特征值进行了优化调整，使其有效地克服了字符偏移的影响，并引入可信度评判机制，使SVM分类器的性能得以提高。

关键词：
字符识别

轮廓特征

支持向量机

特征提取

形近字符

查看(5974)

基于HT46RU232单片机的智能家居电话远程控制系统

作者：谢辉, 王体见, 黄俊森

作者单位：重庆三峡学院应用技术学院, 重庆404100

摘要：以HT46RU232单片机为核心，配接DTMF的MT8870解码芯片和ISD2560语音芯片，使用电话通信网络，设计一个智能家居电话远程控制系统。用于校验用户身份、远程控制家用电器、语音提示引导操作、家电状态查询等。可使操作者根据各种提示音及时了解受控对象的有关信息，并通过电话远程控制多个受控对象，实现家电的远程智能化控制。具有推广价值。

关键词：
单片机

电话网络

智能家居

远程控制

查看(3694)

基于特征加权的KNNFP改进算法及在故障诊断中的应用

作者：赵俊杰

作者单位：安徽财经大学工商管理学院，安徽蚌埠 233030

摘要：针对传统K最近邻特征投影(KNNFP)算法中假设各维特征对分类的贡献相同而导致分类性能下降的问题，提出一种基于特征加权的KNNFP改进算法(WKNNFP)。改进算法利用ReliefF算法确定特征的权值，使样本的分类效果更好，同时还可以分析各特征对分类的贡献程度，并利用改进算法对轴承故障进行诊断。结果表明,改进算法的诊断率优于传统的KNN和KNNFP算法。

关键词：
K最近邻特征投影

特征加权

K最近邻

故障诊断

查看(4320)

参数化可配置IP核浮点运算器的设计与实现

作者：刘竹松，陈平华，陈璟

作者单位：广东工业大学计算机学院，广东广州 510006

摘要：将参数化可配置IP核的设计方法引入到浮点运算器设计中，通过设计时提取的可用参数，将浮点运算器设计成为参数化、可配置、可重用的IP核。通过仿真验证了实现参数化IP核浮点运算器的可行性和有效性。

关键词：
参数化

可配置

浮点运算器

混沌电路

查看(6880)

信息安全

基于角色访问控制的HSS数据库越权访问防护

作者：杨静，季新生，刘彩霞

作者单位：信息工程大学国家数字交换系统工程技术研究中心, 河南郑州 450002

摘要：针对HSS数据库中合法用户的非法越权访问问题,提出一种基于角色访问控制的越权访问防护方法。该方法将基于角色的访问控制策略应用到HSS数据库访问控制中，给出新的访问控制模型并设计出相应的HSS数据库。最后以S-CSCF为例，给出了S-CSCF越权访问流程，分析了访问控制模型对防护越权访问行为的效果，仿真验证了其有效性。

关键词：
无线网络

基于角色的访问控制

HSS

越权访问

查看(5410)

无线802.11蜜罐研究综述

作者：刘永磊1,2，唐国峰1，李志圣1，郝琨1,2

作者单位：1. 天津城市建设学院电子与信息工程系，天津 300384; 2. 天津大学计算机科学与技术学院，天津 300072

摘要：介绍了典型的无线802.11蜜罐,并对其进行了比较和评估。分析了目前无线802.11蜜罐的主要应用领域,对无线802.11蜜罐面临的主要挑战和发展方向进行了讨论。

关键词：
无线蜜罐

IEEE802.11

网络安全

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基于FPGA的改进DES算法的实现

作者：张捍东, 朱明慧

作者单位：安徽工业大学电气信息学院, 安徽马鞍山243002

摘要：介绍了DES算法原理，详细分析了子密钥生成、S盒和轮函数的设计。将DES算法采用资源优先方案，在轮函数内部设置流水线架构，提高了整体处理速度；简化子密钥与原始密钥的生成关系，实现子密钥在迭代过程的动态分发；利用双重case语句实现S盒的变换功能，加快算法执行速度。运用硬件描述语言Verilog,采用自顶向下的设计思想,在FPGA平台上实现了改进DES算法的功能。