2013年第04期-《电子技术应用》杂志

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2013年第04期

刊出日期：2013-04-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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特约评论

我国集成电路产业发展影响因素及发展模式探索

作者：雷瑾亮1，2

作者单位：1.中国科学院微电子研究所，北京100029； 2.科技部高技术研究发展中心，北京100044

摘要：集成电路产业有其独特的发展规律和特点，影响其发展的因素是多方面、复杂的。认识与分析集成电路产业发展的影响因素，探索适合我国国情的产业分工，不仅是新的理论研究课题，而且是发展集成电路产业的实际需要。本文力求从多个方面、多个角度，通过系统分析和数据验证，研究集成电路产业的影响因素，对现阶段我国集成电路产业发展模式进行探讨。

关键词：
集成电路

影响因素

发展模式

实证研究

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嵌入式技术

一种高速声纳实时处理系统的设计与实现

作者：刘鑫，孙大军，田原，腾婷婷

作者单位：哈尔滨工程大学水声技术重点实验室，黑龙江哈尔滨150001

摘要：水下声成像技术具有广泛的应用前景，日益得到人们的重视。介绍了一种二维图像声纳的数据采集、实时处理系统。讨论了系统硬件组成以及软件程序设计，使用高性能A/D、FPGA和DSP进行数据采集及实时处理，用以太网进行数据传输。可以实时处理200通道的基元数据，图像刷新率达到20 f/s，为图像声纳提供了一套可行的设计方案。

关键词：
DSP

图像声纳

数据采集

实时信号处理

FPGA

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基于误差映射的无线传感器网络同步精度测试方法

作者：汪付强1，2，吴晓明1，2，李刚1，2

作者单位：1.山东省计算中心，山东济南 250014； 2.山东省计算机网络重点实验室，山东济南250014

摘要：传统的时间同步精度测试方法使用查询的方式需要占用无线网络资源，有可能影响系统正常运行。为此设计了基于误差映射的同步精度测试方法。通过使用FPGA对节点对应端口变化监测获得节点间时间同步误差的变化，从而避免了对无线通信资源的占用。实验结果表明，与传统方法相比，该方法可以获得更加实时的测量结果，而且使用更加灵活、方便。

关键词：
无线网络

无线传感器网络

时间同步

精度测试

误差映射

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基于W5300和FPGA的实时数据采集系统设计

作者：白佳俊1，孟祥勇2，张德平1，冯起1，袁乃昌1

作者单位：1.国防科学技术大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073； 2.齐齐哈尔建华有限公司试验场，黑龙江齐齐哈尔161000

摘要：为实现数据采集的实时传输和远程控制，设计并实现了基于W5300和FPGA的实时数据采集系统。系统选用W5300搭建网络模块，采用TCP协议与远程上位机通信，控制以AD7357为核心的A/D模块进行数据采集。通过对系统稳定性和准确性的反复测试，最终可实现两路A/D以1.5 MS/s采样率对50 Hz~750 kHz信号的准确采样并向远程上位机实时传输数据。

关键词：
FPGA

AD7357

数据采集

实时传输

W5300

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基于指令前缀的专用VLIW压缩技术研究与实现

作者：姬忠宁，陈迅，徐金甫，张鹏

作者单位：解放军信息工程大学，河南郑州450004

摘要：指令槽空闲率高是VLIW处理器一直面临的问题。通过对专用VLIW处理器架构及其应用程序进行分析，提出了VLIW指令前缀压缩技术。该技术通过删除各个指令字中无效的指令槽操作来对VLIW指令字进行压缩。同时设计了解压缩电路，对压缩代码进行解压缩处理。实验结果表明，该技术能够以较小的面积代价换取约47.2%的指令存储器面积的节省。

关键词：
专用VLIW处理器

指令前缀压缩技术

解压缩电路

指令存储器

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基于高频RFID的微处理器IAP技术

作者：刘根贤1，龚雪容2，生拥宏2，邢勇3

作者单位：1.清华大学计算机科学与技术系，北京100084； 2.解放军信息工程大学，河南郑州450004； 3.第二炮兵装备研究院中试中心，北京100085

摘要：针对应用高频RFID的嵌入式设备设计了一种IAP方案，通过大容量高频RFID对系统进行软件升级，确保系统无论升级是否成功都可以维持正常工作。该技术基于IAP11F62X和STM32F103单片机硬件平台进行了验证。

关键词：
微处理器微控制器

微处理器

RFID

IAP

中断向量

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基于FPGA和ARM的船舶防撞系统设计

作者：靖朋，王和明，魏蔚

作者单位：空军工程大学防空反导学院，陕西西安710000

摘要：研究设计了一种基于FPGA和ARM的船舶防碰撞告警设备。该设备主要应用在中小型船只上，与船上原有经济型航海雷达配合使用构成一个新系统。防碰撞告警设备从原航海雷达上采集雷达原始数据，并将数据进行变换和二次信息处理，使系统具有自动目标跟踪、危险目标自动识别以及各种危险目标告警的功能。在不影响原航海雷达功能的前提下，为其增加了防撞避碰的功能。

关键词：
ARM

FPGA

船舶防撞

航迹跟踪

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热定型机尾气余热回收效率监测系统

作者：丁晓雄，王剑，黄国辉

作者单位：杭州电子科技大学自动化学院，浙江杭州310018

摘要：目前纺织印染企业热定型机的能耗大，能源利用率低。为了节能降耗，采用了热定型机尾气余热回收装置，设计了一个针对该装置的热能回收效率监测系统。系统包括采集模块和监控中心。采用CAN总线构建网络进行通信。利用嵌入式实时操作系统μC/OS-II进行任务管理和中断响应。用户界面使用嵌入式图形系统UCGUI进行设计，通过高性能的电阻式触摸屏实现用户交互。经过实验测试和现场运行证明，系统具有实时性强、网络响应快、受环境影响小等优点。

关键词：
热定型机

余热回收

监测系统

CAN总线

嵌入式系统

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集成电路应用

TDD-LTE系统下行资源分配的研究及DSP实现

作者：李俭兵，周元元，李小文

作者单位：重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆400065

摘要：介绍了虚拟资源块的计算以及虚拟资源块到物理资源块的映射，并在此基础上，提出了一种可用DSP实现的方案。该方案简化了实现过程，算法简单，耗时小。

关键词：
NGN4G

长期演进

虚拟资源块

资源块的映射

DSP实现

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高性能可重构流水线ADC的设计与仿真

作者：陈振宇，王立志，任晓岳

作者单位：空军工程大学理学院，陕西西安710051

摘要：提出了一种14 bit、100 MS/s可重构流水线ADC的设计方案，在采样/保持电路、栅压自举开关、折叠式共源共栅运算放大器、可重构控制器等关键电路上均有明显改进，降低了非理想因素对系统的影响，保证了所设计的流水线ADC的指标实现，并对关键模块电路和ADC系统进行了仿真验证。

关键词：
数据转换

通信标准

可重构流水线ADC

栅压自举开关

非理想因素

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一种基于ADI低成本DSP实现的QR码识别系统

作者：余维克，黎福海

作者单位：湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙410082

摘要：设计了一种可在ADI低成本DSP（小内存平台）上实现的QR码识别系统，并在以BF592为核心的硬件平台上实现。系统基于图像处理方法，在32 KB的数据空间内实现了二值化压缩并行的图像采集时序、多个方向扫描对QR码进行定位、采样解码等功能。经测试，该系统取得了良好的识别效果。

关键词：
DSP

QR码识别

图像处理

小内存

BF592

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一种适用于无源RFID测温标签的温度传感器

作者：孔令荣

作者单位：深圳市远望谷信息技术股份有限公司，广东深圳518057

摘要：提出了一个适用于无源RFID温度检测标签芯片的低压、低功耗、快速A/D转换的数字温度传感器电路。采用BJT管的Vbe电压和PTAT电流相结合的方法，同时使用SAR A/D转换器，避免了使用带隙基准电压电路所需的较高工作电压，使电路在1 V以上就可工作。电路的功耗电流约4 μA，使用80 kHz 的时钟，A/D转换时间小于100 μs。

关键词：
传感技术

温度传感器

无源RFID

逐次逼近AD转换器

温度系数

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基于D/A参考电压调幅的信号发生器设计与实现

作者：王晓飞1，张伏江1，李东1，何昭2

作者单位：1.北京信息科技大学光电学院，北京100192； 2.中国计量科学研究院电磁所，北京100013

摘要：信号发生器以FPGA为核心器件，采用直接数字频率合成（DDS）技术，其信号幅度由D/A芯片THS5661控制，通过控制D/A芯片的参考电压来控制信号幅度的输出。该方案可实现多种信号波形的幅值调节，调节范围为0~±5 V，分辨率为0.1 V，并且可以实现信号频率和相位的调节。

关键词：
数据转换

信号发生器

数模转换

参考电压

FPGA

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一种CMOS型的耐辐射图像采集系统

作者：杜霆，冯常，王从政

作者单位：中国科学院光电技术研究所，四川成都610209

摘要：设计并实现了一种基于CMOS型图像传感器的高耐辐射图像采集系统。根据应用环境提出了相应的系统构架，通过FPGA的控制，使各个模块协调工作，完成从辐射区的图像采集到上位机的图像显示的全过程。主要介绍该采集系统的系统构架及控制软件部分，并针对系统中相应的要点及工作中出现的一些问题给出了相应的解决方法。

关键词：
STAR250

耐辐射

FPGA

图像采集

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测控技术与仪器仪表

基于FPGA的高速多通道数据采集系统设计

作者：甘建伟，秦付军，王鹏

作者单位：西华大学机械工程与自动化学院，四川成都610039

摘要：介绍一种基于FPGA的数据采集系统的设计，以Cyclone Ⅱ系列的EP2C35F484芯片为主控单元，配合模数转换芯片ADS7825和USB传输控制芯片CY7C68013，并结合外围电路实现了采集系统。基于Quartus Ⅱ9.0平台，实现了对ADS7825芯片和CY7C68013芯片的控制与通信，并采用Verilog硬件描述语言，实现了系统的仿真，给出了系统核心模块的时序仿真波形图。经测试，系统实现了对多路模拟信号的采集，具有良好的稳定性、快速性。

关键词：
FPGA

数据采集

现场可编程门阵列

通用串行总线

数模转换

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航空蓄电池运行参数监测系统设计

作者：赵成，华红艳

作者单位：郑州航空工业管理学院, 河南郑州450015

摘要：研究针对航空蓄电池主要运行参数的监测，提出了软件与硬件系统的设计结构，介绍了关键的电路原理与测量运算，最后，通过板载及仪表盘显示设备测试了系统的运行效果。研究结果可以作为新型的履历可追溯航空部件的设计参考。

关键词：
电池模块

航空

蓄电池

运行参数

监测系统

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超高频RFID标签一致性的近场检测技术

作者：童廷洋，马振洲

作者单位：航天信息股份有限公司, 北京 100195

摘要：超高频RFID标签一致性直接影响RFID系统中采集数据的识别率和准确率。采用接收信号强度指示RSSI(Received Signal Strength Indicator)技术及数理统计，采集标签反射信号强度，设定标准差阈值，作为标签一致性检测参数。研制弯折偶极子近场天线，实现0.1 mm近距离标签识读。利用屏蔽效应，在全自动卷筒式RFID标签套装上设置打点标识机构，对标签批量标记，可实现对柔性超高频RFID标签的高速、批量一致性检测。

关键词：
射频识别标签一致性

超高频近场

接收信号强度指示

超高频检测

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基于DSP的多路抄表系统的设计与实现

作者：苑玮琦，杨洋

作者单位：沈阳工业大学视觉检测技术研究所, 辽宁沈阳110870

摘要：分析了目前抄表系统中存在的一些问题，提出了一种基于DSP的多路水表号码识别系统，给出了系统的设计方案及各功能模块实现过程。系统属于无源远程抄表方式，采用嵌入式技术和视觉检测技术，通过对水表号码图片的采集及识别处理，实现对多路水表读数的显示及传输。实验证明该系统成本低、速度快、安全、节能、工作稳定，可以准确识别水表读数。

关键词：
DSP

抄表

号码识别

机器视觉

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一种遥测数据实时压缩系统

作者：冷佳鹏，刘文怡

作者单位：1. 中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051； 2. 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051

摘要：介绍了一种遥测数据实时压缩系统的设计方案，该设计以FPGA+DSP为硬件架构，以具有一阶差分预测的ARC编码为无损压缩方案，达到了较高的压缩去除率和较快的压缩速度，适合在可靠性要求较高的遥测系统中使用。经实验验证,无损压缩系统有效地缓解了遥测系统的传输带宽压力。

关键词：
FPGA

遥测

数据压缩

一阶差分预测

ARC编码

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基于ADS1298的新型脑电信号采集前端设计

作者：谢宏, 颜林, 姚楠, 夏斌, 董洋洋

作者单位：上海海事大学信息工程学院, 上海 201306

摘要：以ADS1298转换器为基础，通过将高精度模数转换与数字降噪处理技术结合来简化信号调理硬件电路设计，利用芯片内部集成的右腿驱动模块设计了右腿驱动信号电路，实现一种精度高、体积小、低功耗的多通道脑电信号采集前端，并讨论了实现更多通道脑电信号采集的多芯片级联技术，可广泛应用于便携式多通道脑电信号采集设备。

关键词：
数据转换

脑电信号

ADC

便携式

低功耗

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FPGA在温度补偿气压测量系统设计中的应用

作者：张宏涛，薛军晓

作者单位：郑州大学, 河南郑州450002

摘要：介绍一种基于FPGA带温度补偿设计的气压测量系统,详细论述了FPGA处理器在气压测量系统设计中各功能部分的内部设计结构、工作流程以及补偿算法的分析和设计，最后通过系统测试结果验证FPGA设计对气压测量系统中温度补偿的可行性和有效性。由于FPGA具有高可靠性、强数据处理能力、速度快等特点，有效地改善了一般气压测量系统精度低、处理速度较慢、实时性较差的问题。

关键词：
FPGA

温度补偿

测量系统

压力传感器

补偿算法

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通信与网络

基于FastICA的高精度多径时延估计算法

作者：赵卫波，胡捍英，周游，漆飞

作者单位：解放军信息工程大学信息工程学院, 河南郑州450002

摘要：在高精度无线定位中，针对现有超分辨率时延估计算法在低信噪比时性能较差的问题，提出了一种基于FastICA的多径时延估计算法。利用噪声子空间对白化矩阵进行修正，并采用参考信号约束初始分离矩阵，算法可快速收敛至所需的首达径分量，最后利用参考信号提取首达径时延。仿真结果表明，在信噪比较低的多径环境中，与已有超分辨时延估计算法相比能够有效提高时延估计精度。

关键词：
无线网络

无线定位

多径时延估计

快速独立成分分析

超分辨

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信息论准则的频谱感知技术

作者：赵友轩，朱世磊，胡捍英

作者单位：解放军信息工程大学信息工程学院，河南郑州450002

摘要：频谱感知是认知无线电通信的前提，针对传统单天线能量检测算法易受噪声不确定性影响的问题，结合MIMO的空间处理能力，提出一种基于信息论准则的频谱感知算法。首先通过实时侦听信道，获得观测信号的相关矩阵；然后利用AIC准则检测周围环境中是否有主用户存在。该算法无需预先得知噪声的功率信息、无需设置判决门限。仿真结果表明，相比于能量检测算法，该算法有效提高了系统的检测概率，对噪声不确定性具有鲁棒性。

关键词：
无线网络

认知无线电

频谱感知

信息论准则

噪声不确定性

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基于RSSI的WSN吞吐量自适应优化策略

作者：丁凡，周永明

作者单位：韶关学院物理与机电工程学院电子系, 广东韶关512005

摘要：基于MicaZ型节点参数分别建立了ARQ技术和FEC技术的吞吐量模型,分析并仿真了各参数对吞吐量的影响,得出ARQ技术的最优数据帧长和FEC技术的最优BCH码,进而提出了一种基于RSSI测距技术的吞吐量自适应优化策略,以适应无线传感器网络(WSN)中动态变化的网络拓扑。该策略依据RSSI测距技术测量节点间的通信距离,自适应地为数据包选择最优的差错控制策略来提高WSN的吞吐量。仿真结果表明,在吞吐量和动态范围方面,该策略整体上优于单纯的ARQ或者FEC方案。

关键词：
无线传感器网络

RSSI

吞吐量

自适应

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基于平衡距离的无线传感器网络节点部署算法

作者：李强懿1,2, 马冬前2, 张聚伟1,2

作者单位：1. 河南科技大学电子信息工程学院，河南洛阳 471023； 2. 光电控制技术国防科技重点实验室，河南洛阳 471009

摘要：针对随机部署的无线传感器节点，提出一种节点移动方案。将节点移动划分成若干个过程进行，在每个移动过程中根据平衡距离和位置关系进行节点移动，使聚集在一起的节点分散开，实现对监测区域的最大覆盖。由于节点间平衡距离逐渐增大，因此在每个移动过程中节点的移动距离均较小，减少了节点移动距离总和。仿真结果表明，该算法在保证覆盖效果的基础上，降低节点的总移动距离。

关键词：
无线网络

无线传感器网络

节点部署算法

平衡距离

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无线通用串行总线的并行基带处理架构

作者：杨润丰1，李铭钊2

作者单位：1. 东莞职业技术学院电子工程系，广东东莞 523808； 2. 中国电子信息产业集团有限公司, 北京 100846

摘要：无线通用串行总线系统是实现在基于多频带正交频分复用（MB-OFDM）技术的超宽带无线电平台。系统的硬件实现通常需要非常高的时钟频率，导致芯片中硅晶体数量使用的增多和电能消耗增大，从而增加设备的成本。并行基带处理架构的设计使时钟频率降低一半的同时，能完成正交频分复用基带的高速编解码，并使无线通用串行总线系统在超宽带信道中实现了480 Mb/s的传输速率和4 m的传输距离。

关键词：
无线网络

无线通用串行总线

多频带正交频分复用

基带

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人际信息交互中低功耗网络发现应用研究

作者：楼阳平, 张国宏

作者单位：浙江大学电气工程学院, 浙江杭州 310027

摘要：无线人际信息交互网络围绕人际信息交互的特点展开。重点关注无线通信中的网络发现中的能耗问题,利用IEEE802.15.4网络的超帧结构，提出了一种通过变换超帧参数实现的低功耗网络发现算法，分析了该算法的能耗与时间约束的关系。最后，在硬件平台上开发了电子名片应用以测试网络发现算法的有效性。

关键词：
低功耗网络发现

人际信息交互

超帧结构

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基于互复用技术的低轨通信卫星恒包络调制

作者：陈毅君1,2，漆庄平2，姜泉江2，梁旭文1,2

作者单位：1. 中科院上海微系统与信息技术研究所，上海200050； 2. 上海微小卫星工程中心，上海201203

摘要：针对低轨卫星扩频通信系统，在下行同一信道中信号路数可变情况下，采用Interplex互复用技术进行恒包络调制研究。以3，4路信号互复用调制为例，得到调制效率、峰均比与功率比之间的关系，给出功率分配合适的选择范围。这对低轨卫星扩频通信系统中多路信号复用的恒包络调制应用有重要的指导意义。

关键词：
恒包络

互复用

调制效率

峰均比

功率比

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计算机技术与应用

一种小波网络逆变换的谐波检测算法研究

作者：唐红雨1, 陈迅2

作者单位：1．镇江高等专科学校电子信息系, 江苏镇江， 212003； 2．江苏科技大学电子信息学院，江苏镇江212003

摘要：提出一种小波网络逆变换，在小波对原始信号进行高频、低频段分解时，分别用小波系数模极大值进行奇数和偶数抽取，得到信号的特征向量。再利用BP神经网络对抽取后的信号逼近训练，得到新的小波系数，然后用逆变换进行信号重构。通过比较重构和原始信号。得到谐波值，再反相注入电网进行补偿。实验结果表明，该算法可以满足电力系统谐波检测的要求。

关键词：
谐波

逆变换

神经网络

检测算法

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基于H.264视频编码的快速模式决策算法

作者：吴桂清, 陈彦芳, 厉振武

作者单位：湖南大学电气与信息工程学院, 湖南长沙410082

摘要：针对H.264视频压缩中模式决策部分计算复杂度过高的问题，提出了一种实时的快速模式决策算法。首先，在帕累托最优宏块分类方法的基础上制定类决策指标，划分宏块类；然后，检测宏块的运动活跃性，为当前宏块选择率失真代价较小的模式，提前作出模式决策，得到最佳模式。实验结果表明，该算法与参考编码器相比，在比特率平均增加0.09%、峰值信噪比平均损失0.19dB的情况下，编码时间平均减少了64.28%。

关键词：
h.264编码标准

复杂度

帕累托最优

快速模式决策

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基于生物电阻抗法的椎弓根螺钉植入导航系统

作者：钟胜河1，朱浩1，郭劲松1，梁妃学1，许俊杰2，王智运2

作者单位：1. 南方医科大学基础医学院生物信息学重点实验室，广东广州510515 2. 广州军区广州总医院，广东广州 510010

摘要：介绍一种基于生物电阻抗测量椎弓根螺钉植入手术导航系统。在实验用家猪的6节椎骨上进行了初步实验，所获取的相关生物电阻抗实验数据表明,该导航系统能实时、准确地反应插入电极到达骨组织的不同部位，从而可望在临床椎弓根螺钉植入手术中起到导航作用。

关键词：
DSP

生物电阻抗

椎弓根螺钉植入手术

MSP430F1612

直接数字合成技术

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基于CAN总线技术的高清电子警察系统设计

作者：金森元, 王海恩, 方幸福

作者单位：上海宝康电子控制工程有限公司，上海 201901

摘要：介绍了基于CAN总线技术的高清摄像机电子警察系统设计原理, 同时介绍了摄像机软件架构、曝光算法的计算及偏振镜的控制。CAN总线的使用提高了电子警察产品的可靠性和可扩展性，配合使用基于图像的曝光自适应算法、偏振镜和补光技术,整个系统可在各种不同光照情况下获得优质的抓拍图片。

关键词：
控制网络

电子警察

CAN总线

高清摄像机

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基于WiFi和体感交互的演示系统设计与实现

作者：柳杨

作者单位：浙江科技学院信息学院, 浙江杭州310023

摘要：基于智能手持终端系统内置的三轴陀螺仪捕获手势命令，利用自适应模板匹配方法进行手势识别，在不降低识别率的情况下，提高了识别效率。以WiFi网络作为信息传递载体，将手势命令传输到服务器，以控制演讲时幻灯片的放映。这种基于WiFi和体感交互的演示方式，能克服传统USB激光笔操作方式单一、接收距离有限等问题，提供更好的用户体验。

关键词：
无线网络

体感交互

WiFi

手势识别

手持终端

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基于排队模型的网站评价量化标准

作者：周宇, 杜庆治, 邵玉斌, 龙华, 刘海阳

作者单位：昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明 650500

摘要：在网站评价的体系中，将用户体验作为一种评价的标准。引入信息论中信息熵的概念，同时利用排队论的相关理论计算某一用户组在网站中的停留时间，从用户的角度客观地评价网站效率，提出了一种新的评价网站的量化标准。

关键词：
排队模型

停留时间

网站评价

量化模型

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可伸缩视频编码的快速帧内模式选择算法

作者：杨凯1, 刘世贵2, 于鸿洋1

作者单位：1. 电子科技大学电子科学技术研究院，四川成都 611731； 2. 中央卫星电视传播中心，北京100083

摘要：提出了一种适用于SVC增强层的快速帧内模式选择算法。首先利用基本层和增强层模式分布的相关性，优化了增强层的帧内预测过程；并提出了一种能优化SVC的INTRA_BL模式选择过程的算法。实验结果证明，在比特率和PSNR值保持相近的情况下，该算法的编码时间可减少59.6%。

关键词：
可伸缩视频编码

快速模式选择

层间帧内预测

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信息安全

基于Grain-128a算法的RFID安全机制

作者：赵莲清，陈元勋，段晓萌

作者单位：华北电力大学电气与电子工程学院，北京102206

摘要： RFID技术的安全与成本问题是阻碍其获得更进一步推广的原因。平衡安全与成本这一对矛盾，设计出安全有效的安全技术解决方案，仍然是一个具有相当挑战性的课题。讨论了RFID系统的特点，介绍了相互认证技术的工作流程并分析其安全特性。在此基础上，提出在相互认证机制中应用Grain-128a算法的安全方案并完成了Grain-128a在FPGA上的设计。