2015年第04期-《电子技术应用》杂志

综述与评论

VANETs路由协议综述

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.001

作者：吕代刚1，王静蕾2，李英豪3

作者单位：1.郑州职业技术学院，河南郑州450121； 2.郑州大学电子信息工程学院，河南郑州451150； 3.成都理工大学地球物理学院，四川成都610059

摘要：随着车联网VANETs(Vehicular Ad hoc Networks)应用日益受到关注, 研究者对VANETs路由协议进行了深入研究。为此，首先总结VANETs的特点及应用，再介绍了基于位置的、基于拓扑以及基于广播路由的概念，并着重分析和总结了近期路由协议的核心思想以及特点，此外，还从应用场景、前提条件、虚拟设备要求、电子地图需求、路由恢复策略以及转发模式六个方面对路由协议进行全面比较，最后，展望了VANETs路由技术的未来研究方向。

关键词：
车联网

路由协议

位置

广播

鲁棒性

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嵌入式技术

基于LED的星内光无线CAN通信系统的设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.002

作者：杜蓉1，2，李慧军2，刘瑞鹏2，贾文远1，2

作者单位：1.中国科学院大学，北京100190； 2.中国科学院空间科学与应用研究中心，北京100190

摘要：描述了一个利用LED实现的星内光无线CAN通信系统。通过光收发电路代替有线CAN通信的收发器部分，实现了基于LED的光无线CAN通信。所实现系统在器件选用、功耗等方面尽可能考虑了在轨应用可行性。实验结果表明，所实现基于LED的星内光无线CAN通信系统在漫反射通信状态设备间距离为0.5 m时，通信速率最高可达100 kb/s，可应用于卫星内部特定载荷之间的CAN通信。

关键词：
LED

无线通信

CAN

星内

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基于背景融合的机载字符生成

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.003

作者：沈梦杰，周建江，韦小杰，叶明

作者单位：南京航空航天大学电子信息工程学院，江苏南京210016

摘要：分析了在VxWorks操作系统下，如何利用FreeType字体引擎提取高质量字符并不失真地进行字形变换。另外，为了让飞行员能在复杂的视频背景中识别出字符，提出了一种字符描边方法和一种视频背景融合算法。实验证明，新的解决方案既保证了显示效果，又符合实时系统对传输速度的要求。

关键词：
背景融合

描边

FreeType

Vxworks

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基于FPGA的通用PCM测试系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.004

作者：苏淑靖，何青

作者单位：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

摘要：遥测系统中，使用大量、种类繁多的数据综合设备将不同种类、不同通道的有用信息综合、编码为PCM流。为满足种类繁多的数据综合设备的测试需求，研制了基于FPGA的通用PCM测试系统，实现对具有不同码型、码速率、帧结构以及接口等的数据综合设备的功能测试。系统功能强大，使用灵活方便。

关键词：
FPGA

PCM

解码

IRIG-106

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UM-BUS总线传输系统的建模与仿真

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.005

作者：王钊1，2，张伟功1，2

作者单位：1.首都师范大学信息工程学院，北京100048； 2.北京市高可靠嵌入式系统技术工程研究中心，北京100048

摘要： UM-BUS（动态可重构高速串行总线）是一种基于故障实时检测和动态重构的新型多通道高速串行总线。UM-BUS总线的传输介质为屏蔽双绞线，传输通道采用MLVDS（TIA/EIA-899-2002）信号传送方式，能够支持多个节点设备直接连接。基于传输线理论，采用Hyperlynx建立了UM-BUS总线物理线路的电阻隔离型、电容隔离型、阻容隔离型3种传输模型，并对仿真眼图及实测眼图进行了分析，确定了UM-BUS总线物理链路模型，为进一步研究UM-BUS总线传输系统提供了支持。

关键词：
建模

仿真

眼图

动态可重构高速串行总线

HyperLynx

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基于ARM的农药喷雾飞行器越界控制系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.006

作者：王晓龙，穆春阳，张盼盼，马行

作者单位：北方民族大学信息与通信技术研究所，宁夏银川750021

摘要：针对当前的农药喷雾飞行器需要人时刻观察是否飞出农田边界这一情况，从机器视觉的角度出发，综合嵌入式、图像处理和测控等技术，设计了一种以ARM Contex-A8平台为核心的农药喷雾飞行器越界控制系统。首先，采用混合高斯模型算法进行目标检测，通过计算目标的形状描述符来获得形状特征并进行目标定位。然后，计算目标的质心位置同时结合运动方向来判断飞行器是否出界。最后，根据综合判断的结果，用无线模块控制农药喷雾飞行器的飞行方向。实验结果表明，该系统能够很好地识别到农药喷雾飞行器，并能精准定位和越界判断，实现了无人操控，提高了工作效率。

关键词：
农药喷雾飞行器

ARM

越界检测

混合高斯模型

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强电磁干扰下远距离综合无线通信设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.007

作者：王洪伟

作者单位：中国人民武装警察部队工程大学，陕西西安710086

摘要：针对大功率电磁干扰环境下以及复杂烟雾条件下的排爆机器人作业时的通信控制问题，提出了一套集无线通信、红外通信、激光通信于一体的多手段综合无线通信系统。并对各通信方式采取了多项改善措施以提升通信效果：一是采用功耗低的2.4 GHz频段无线通信，以提高无线射频的抗干扰能力；二是使用大功率红外发射管设计了大功率红外发射电路，利用反射镜与凸透镜凝聚红外光束，在接收端使用多接收器旋转阵列的方式多方向采集信号并利用遮光罩屏蔽杂散光线，从而提升红外通信距离；三是利用视频标注的方式解决激光通信对准的难题。通过试验验证了所设计电路良好的通信效果，达到了设计目标，并为类似的工程项目提供了参考。

关键词：
电磁干扰

排爆机器人

综合无线通信

激光对准

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基于FPGA的数字高清CMOS遥感成像技术

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.008

作者：方彩婷，叶盛，汪雪峰，袁承宗，吴红松

作者单位：上海航天电子技术研究所，上海201109

摘要：为得到高质量的数字高清遥感图像，设计了一种基于FPGA的CMOS遥感成像系统。首先阐述了以FPGA为主处理器的硬件平台结构，然后从模块化的角度详细介绍了如何用FPGA器件实现硬件系统的数字功能并得到高质量的遥感图像，这些内容主要包括主控制接口、传感器接口、图像预处理、DDR2控制、数字视频合成等模块。通过软件仿真和硬件测试，验证了设计方案的正确性和有效性。

关键词：
CMOS图像传感器

FPGA

图像预处理

遥感成像

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微电子技术

三通道高亮度LED驱动芯片的ASIC设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.009

作者：黄伟1，翟江辉1，杨秋玉2，康金星3

作者单位：1.桂林电子科技大学，广西桂林541004； 2.广州金升阳科技有限公司，广东广州510663； 3.中国人民解放军95853部队，北京100076

摘要：根据LED驱动芯片的应用场合和应用模式设计了一款脉冲式LED驱动芯片。该芯片自带3路PWM驱动输出，具有8位（256灰度等级）数据解析和2 048级对比度的显示性能。同时，完成的芯片具有自动整形转发技术，从而实现了芯片单线级联的功能。在实际应用中芯片级联个数仅受限刷屏技术要求，大大简化了应用电路的复杂度。所设计的驱动芯片的版图完全通过dracula的DRC和LVS验证。目前芯片已加工制作完毕，测试结果正常，完成了预定的功能。

关键词：
高亮度LED

ASIC

解码

ROM

PWM控制

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MEMS陀螺仪参数校准方法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.010

作者：马帅旗

作者单位：陕西理工学院电气工程学院，陕西汉中723003

摘要：针对陀螺仪标定成本与精度之间矛盾的问题，建立了陀螺仪的误差模型，探索了一组最佳标定位置，提出了针对陀螺仪的零偏、标度因数和安装误差角等参数引起测量数据出现偏差的4位置标定方法。并将该方法应用于机载系统的姿态测量单元，估计出了陀螺的标定参数，并对标定后的陀螺仪进行试验测试。测试结果表明，标定后陀螺仪的性能满足预期试验要求，验证了该标定方法的正确性和有效性。

关键词：
陀螺仪

标定

4位置

零偏

标度因数

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射频MOS管的非线性特性分析与线性度提高技术

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.012

作者：徐元中，刘凌云

作者单位：湖北工业大学太阳能高效利用湖北省协同创新中心，湖北武汉430068

摘要：基于射频(RF) MOS管的等效电路及非线性等效模型，采用Agilent公司ADS软件中的Symbolically Defined Device(SDD)，对RF MOS管的非线性特性进行了综合分析。在此基础上，针对栅源电容(Cgs)、跨导(gm)、输出导纳(gds)和漏极结电容(Cjd)四个主要非线性源，提出了多栅晶体管补偿、PMOS管补偿、NMOS管补偿、共栅管栅电容补偿、深N阱和二次谐波短路等线性度提高技术。将这些线性度提高技术应用在射频功率放大器(PA)上，该PA采用TSMC 0.18 μm RF CMOS工艺设计，仿真结果表明：采用线性度提高技术后，该功率放大器的线性度提高了4~10 dB。

关键词：
射频场效应晶体管

非线性

三阶交调失真

线性度提高

电容补偿

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高效率高谐波抑制功率放大器的设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.013

作者：陈思弟，郑耀华，章国豪

作者单位：广东工业大学，广东广州510006

摘要：介绍了一种对功率放大器高次谐波处理的方法，该方法通过在输出低通匹配网络中引入多个LC谐振网络来对功率放大器产生的谐波能量进行回收，抑制了负载处的谐波分量，同时也提高了功放的效率。利用该方法采用InGaP/GaAs HBT工艺设计了一个供电电压为5 V、工作于2 GHz频率的功率放大器。测试结果表明，该功率放大器的增益为35 dB，饱和输出功率为35.2 dBm，效率为48%，2次到5次的谐波分量分别为：-53 dBc、-58 dBc、-65 dBc、-60 dBc。

关键词：
功率放大器

效率

谐波抑制

InGaPGaAsHBT

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一种数字陀螺中Σ-Δ DAC的数字调制器设计和验证

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.011

作者：郭红转

作者单位：南阳理工学院计算机与信息工程学院，河南南阳473004

摘要：采用单环级联分布式前馈结构(CIFF)设计并实现了一款三阶四比特量化的Σ-Δ数字调制器。噪声传递函数通过局部反馈技术进行了零点优化，并且对各系数进行CSD(Canonical Signed Digit)编码优化。系统建模仿真结果得到SNDR为120.3 dB，有效位数(ENOB)为19.7位。针对多位量化适配问题，采用数据加权平均(DWA)算法对误差进行噪声整形，以减小失配引起的非线性误差。利用增加单元DAC的方法，对DWA算法进行改进，解决了其在直流或低频周期信号下会产生杂波的问题，并对其进行系统建模与仿真。最后利用FPGA验证了IDWA-DAC系统模型的正确性，这种结构能够有效提高动态范围，满足设计要求。

关键词：
DAC

Σ-Δ调制器

数字调制器

多位量化

DWA

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测控技术与仪器仪表

一种基于ATP微生物检测仪的设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.014

作者：张健伟1，钟冠明1，吴清平2，李程思2

作者单位：1.广东环凯微生物科技有限公司，广东广州510063； 2.广东省微生物研究所，广东广州510070

摘要：介绍了一种基于三磷酸腺苷(ATP)生物发光原理的微生物含量检测方法，并利用这种方法设计了一种检测仪的软硬件系统。其中主要采用光电倍增管以及外部放大处理电路将ATP光信号转换为电脉冲信号，然后利用微控制器进行脉冲计数从而计算出待测物体中的ATP的浓度，通过μC/OS-II实时操作系统以及μC/GUI图形库将结果实时地显示在触摸屏上，并同时保存在外部microSD卡中。最后对系统进行了详细测试并给出了相关数据。

关键词：
三磷酸腺苷ATP

光电倍增管

微处理器

人机交互

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基于FPGA的电子变焦系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.015

作者：梁青1，李广卿1，陈文艺2，田科3

作者单位：1.西安邮电大学电子工程学院，陕西西安710061； 2.西安邮电大学物联网与两化融合研究院，陕西西安710061； 3.京信通信系统（中国）有限公司无线接入产品事业部，广东广州510530

摘要：针对数码相机、手机等移动设备的特点，提出一种基于高分辨率传感器的无损电子变焦模型，该模型同时克服了光学变焦模型和传统电子变焦模型的缺陷，输出图像可以达到光学变焦的效果。针对图像在缩放过程中的混叠现象，提出一种基于FPGA的抗混叠滤波和双线性插值相结合的图像缩放算法。通过MATLAB仿真表明，该算法得到的图像质量较高,硬件实现简单。

关键词：
图像

变焦

混叠

FPGA

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基于开源硬件与虚拟仪器的智能农业监测系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.016

作者：王凡1，杨亮2

作者单位：1.电子科技大学中山学院机电工程学院，广东中山528402； 2.电子科技大学中山学院计算机学院，广东中山528402

摘要：为了智能化采集农作信息，高效利用农业资源及实现智能农业，设计了基于开源硬件的智能农业监测系统。系统以开源硬件Arduino为核心控制器，配合光照传感器、土壤水分传感器、温湿度传感器、二氧化碳传感器采集农作环境参数，利用ZigBee技术上传数据至虚拟仪器LabVIEW，实现数据在线监测。该系统具有性价比高、扩展性强、可更换组网方式等优点，有着较强的实践性和可操作性。

关键词：
智能农业

开源硬件

传感器

虚拟仪器

LabView

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冰箱贮存食品新鲜度检测与识别的智能电子鼻设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.017

作者：陈辰星，邹莹畅，张希，安超，高凡，王平

作者单位：浙江大学生物医学工程与仪器科学学院，生物传感器国家专业实验室，浙江杭州310027

摘要：针对冰箱贮存的肉类与蔬菜新鲜度检测需求，设计了基于智能电子鼻的新鲜度检测仪器。针对食品新鲜度特定气体的检测目标，设计了新型的气体传感器阵列，使用单片机及通信技术，研制出一台小型电子鼻仪器，实现了冰箱内食品信息的快速采集和检测以及数据通信功能。采用线性判别分析方法（LDA）及主成分分析（PCA）等算法实现了冰箱内食品种类和新鲜度的智能识别。在实际应用中，该仪器可根据冰箱保鲜贮存的特定低温环境，改进专用的检测气室和识别算法。

关键词：
电子鼻

冰箱保鲜贮存

食品新鲜度检测

智能识别

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LabVIEW与PSoC3基于USB的通信方式

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.018

作者：王程程，王安腾，王阡智，赵洪亮

作者单位：山东科技大学电子通信与物理学院，山东青岛266590

摘要：针对LabVIEW无法直接支持非NI公司的USB接口数据采集卡的问题，介绍了上位机LabVIEW驱动USB设备的方法。同时使用PSoC3作为下位机数据采集仪器，研究了将PSoC3构建为USB设备的方式。系统地阐述了上位机LabVIEW与下位机PSoC3通过USB实现通信的各种方式，并提出了一种新方法：即将PSoC3构建为LabVIEW中已有的驱动类型的USB设备，例如声卡、串口类型等。

关键词：
LabView

PSoC3

USB

数据采集卡

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基于DSP+CPLD的电动舵机控制系统的设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.019

作者：陈诚，陈晓平，王识君

作者单位：江苏大学电气与信息工程学院，江苏镇江212000

摘要：设计了一个基于DSP+CPLD的电动舵机控制系统。硬件电路包括控制器、驱动电路、信号检测电路以及保护电路，完成了对各部分电路的检测，同时采用了PI控制算法，并对参数进行了调整。采用DSP和CPLD相结合的主控单元，简化了DSP的外围电路，减少了DSP消耗的运算资源，并充分运用了CPLD编程的灵活性。实验结果表明，该电动舵机控制系统运行可靠、稳定，具有较强的实用性。

关键词：
舵机

DSP

CPLD

控制系统

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一种高速数字视频信号记录装置关键技术研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.020

作者：曹翱翔1，2，张会新1，2，刘文怡1，2，丑修建1，2

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.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

摘要：针对数字视频信号传输速度快、数据量庞大的特点，结合航天遥测系统对仪器设备可靠性和稳定性的实际要求，设计了一种专用的数据记录装置。从图像完整采集、高速数据存储和图像准确回传三个方面介绍了程序编码算法，使用异步FIFO解决了模块间跨时钟域的问题，选择Flash交叉双平面的工作方式并提出一种“无效块动态管理算法”以保障高速存储，最后使用检测设备现场模拟系统前端摄像机和终端计算机，验证了程序编码算法的有效性。

关键词：
高速数字视频信号

图像采集

数据存储

Flash

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通信技术

无线传感器网络中平均时延约束的自适应休眠机制

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.022

作者：朱赟1,2，唐玉春3，白承森4，谢江蓉5

作者单位：1.赣南师范学院物理与电子信息学院，江西赣州341000； 2.国家脐橙工程技术研究中心，江西赣州341000； 3.中国电子科技集团公司第三十四研究所，广西桂林541004； 4.南京陆军指挥学院，江苏南京210045； 5.解放军63981部队，湖北武汉430311

摘要：针对流量动态变化的无线传感器网络，提出了具有平均时延约束的自适应休眠机制。在休眠阶段，节点采取自适应地周期性休眠和苏醒来节省能量且保证平均传输延迟。在苏醒周期的节点没有数据发送或者收到目的地址为其他节点的RTS/CTS帧后进入休眠周期。通过建立马尔科夫链模型分析可得到该机制中平均时延约束下休眠周期的优化值。

关键词：
无线传感器网络

休眠

时延约束

能量效率

马尔科夫链

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基于电磁波反射的协作SR-ARQ协议发送端延时分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.023

作者：张翠1，黄生叶1，章晋龙2，罗小芳1，周冠宇1

作者单位：1.湖南大学信息科学与通信工程学院，湖南长沙410082； 2.广东电网发展研究院，广东广州510080

摘要：分集技术可以有效地提高无线通信系统的抗衰落性能，提出了一种基于反射的协作分集有限状态Markov模型，解决使用中继带来的大量消耗资源的问题，给出了选择式合并和最大比值合并的合并下的延时分析，并对最大比值合并方式进行仿真。

关键词：
分集接收

电磁波反射

最大比合并

仿真

查看(3990)

无线体域网高能效竞争接入机制研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.025

作者：刘帆1，高伟东2，胡炜2，刘景文2，池连刚2

作者单位：1.北京大学人民医院信息中心，北京100044； 2.普天信息技术有限公司系统规划部，北京100080

摘要：低能耗是无线体域网WBAN通信最重要的指标。构建了IEEE 802.15.6无线体域网CSMA/CA竞争接入的功耗模型，分析了用户优先级、MAC帧负荷尺寸和数据到达量对信道接入能耗的影响，提出了一种通过数据汇聚传输提高能量效率的增强型信道接入方法。仿真结果表明，在低业务量及混合业务场景下，所提方法能够显著减少信道接入的能量消耗。

关键词：
无线体域网

竞争接入

低能耗

汇聚传输

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双向中继协作通信系统的迭代接收机设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.026

作者：张云帆1，赵宏杰2

作者单位：1.中国移动通信有限公司，北京102206； 2.北京遥测技术研究所，北京100094

摘要：针对双向中继协作系统建立了中继节点多用户接收机因子图模型，通过利用高斯参数化对混合高斯分布进行近似，提出了一种联合信道估计、多用户检测与译码的迭代消息传递算法，在合理的复杂度下有效地提高了中继接收机对于多用户混合信号的检测性能。

关键词：
双向中继

迭代接收机

因子图

消息传递

查看(5592)

基于半马尔科夫链的无线网络能耗模型的研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.027

作者：魏锐，蔺莉

作者单位：黄淮学院信息工程学院，河南驻马店463000

摘要：在分析无线传感网络能量消耗特征的基础上，根据无线通信环境和节点的状态转换关系，建立了基于半马尔科夫链的无线传感网络的能耗模型，并通过仿真实验验证得出传感节点实际能耗剩余值与所建模型能耗预估值基本相同，从而说明所建立的能耗模型准确有效，为改变传感节点工作状态、延长传感网络使用寿命提供了可靠的节点能量数据。

关键词：
无线传感器网络

能耗模型

半马尔科夫链

能量剩余

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无线传感器网络LEACH协议的二进制粒子群改进算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.021

作者：曹欲晓，徐金宝，徐梦溪，彭焕峰

作者单位：南京工程学院计算机工程学院，江苏南京211167

摘要：针对无线传感器网络LEACH协议分簇时，能量较低的节点可能会成为簇头，簇头在簇中的位置未必最优的问题，提出了一种基于二进制粒子群的LEACH协议优化算法。首先在成簇过程中使簇的个数最优，然后应用二进制粒子群算法在每个簇中选择最优簇头。仿真证明，二进制粒子群优化的LEACH协议较原始LEACH协议有效降低了总的能量消耗，延长了网络的生命期。

关键词：
无线传感器网络

分簇

LEACH协议

二进制粒子群算法

查看(6848)

一种基于入侵检测的空间网络安全路由技术

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.024

作者：王雪霞1，张泽琦1，李明2，杜军1，王景璟1，姜春晓1，任勇1

作者单位：1.清华大学电子工程系，北京100084； 2.中国空间技术研究院通信卫星事业部，北京100094

摘要：随着空间信息网络在各领域尤其是军方的广泛应用，空间网络安全技术成为研究人员越来越关注和重视的研究方向，其中空间网络的路由安全是重要的研究热点之一。针对基于入侵检测的空间网络安全路由技术进行了研究，以无线Mesh网络开发的OLSR路由协议为例，对空间信息网络中基于入侵检测的安全路由技术进行仿真分析，证明了此安全机制的可行性。

关键词：
空间信息网络

路由安全机制

入侵检测

仿真分析

查看(10808)

网络与信息安全

基于通信链路质量的无线HART图路由算法实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.029

作者：封岸松1，2，3，王宏1

作者单位：1.中国科学院沈阳自动化研究所，辽宁沈阳110016； 2.沈阳化工大学信息工程学院，辽宁沈阳110142； 3.中国科学院大学，北京100039

摘要：图路由是无线HART提出的路由机制，目前对图路由算法的研究较少。提出了一种基于通信链路质量的无线HART图路由算法，引入路径稳定度作为判断链路质量的机制。采用基于路径稳定度的分层算法，保证跳数最少和通信可靠性；依据层间节点的路径稳定度选择层间路由，保证层间路由冗余性和可靠性，实现了无线HART的图路由算法，并应用到无线HART网络管理者中。

关键词：
图路由

通信链路质量

无线HART

路径稳定度

查看(6240)

一种新的在线社交网络的隐私保护方案

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.030

作者：刘天华1，2，殷守林2，李航1，2

作者单位：1.东北大学软件学院，辽宁沈阳110034； 2.沈阳师范大学科信软件学院，辽宁沈阳110034

摘要：针对用户数据隐私容易被截取的问题，提出了一种新的用户在线社交网络隐私保护方案。传统解决方案依赖于公共密钥基础设施或传统密钥分布技术，而新的方案则充分利用朋友和用户的私有属性熵之间的信任。通过重新构建密码模块建立安全协议，对在线社交网络提供安全信息服务、安全信息匹配和安全通信三种服务，最终使用户能够安全地存储自己的私有数据，并建立一个会话密钥的安全通信。

关键词：
在线社交网络

数据隐私

安全协议

安全通信

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一种应用于生物识别领域的AES算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.028

作者：彭海，高俊雄，王耘波

作者单位：华中科技大学光学与电子信息学院，湖北武汉430074

摘要：生物识别技术已广受重视，利用AES加密算法对生物识别过程中的特征模板进行加密可以大大提高生物识别技术的安全性。为提高AES加密算法的吞吐率，使其更好地应用于生物识别领域，以FPGA为实现主体，采用串行缓存结构，充分利用FPGA并行处理的特点，成功实现了一种大吞吐量的AES算法。最后在Xilinx的XC7A200T芯片上对算法进行了验证，经计算其理论吞吐量可以达到30.3 Gb/s。

关键词：
FPGA

AES

生物识别

吞吐率

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电源技术与应用

电力谐波检测改进算法在DSP上的应用与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.031

作者：高红霞，刘晓乐

作者单位：河南工程学院计算机学院，河南郑州451191

摘要：针对在传统电力谐波检测手段中存在的精度低和速度慢的问题，提出了一种基于提升小波变换和变步长LMS（Least Mean Square）相结合的自适应谐波检测算法。通过对谐波电流进行正交变换，有效减少了输入数据的互相关，并加快了LMS的收敛速度。采用变步长的收敛因子不仅加快了算法的收敛速度，还实现了较小的稳态误差。同时，采用DSP处理器TMS320F2812设计了电力谐波检测电路系统。实验结果表明，设计的电力谐波检测电路能够准确、实时地检测出电网上的谐波参数，提出的改进算法能在1/4个周期内跟上负载电流的变化，并且稳态误差小于0.5%，比传统的LMS自适应算法具有更高的检测精度和更快的瞬时响应速度，适合于对有源电力滤波器实时性要求较高的场合。

关键词：
有源电力滤波器

电力谐波检测

提升小波变换

变步长最小均方

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三相电压型逆变器的一种非线性复合控制策略研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.032

作者：董锋斌，侯波

作者单位：陕西理工学院电气工程学院，陕西汉中723000

摘要：为了减少在三相电压型逆变器系统中应用精确线性化时选择反馈增益矩阵参数的随机性，提出将精确线性化方法和反步法结合起来应用于此系统中。首先根据非线性微分几何理论，验证了该系统仿射非线性模型满足2输入2输出系统精确线性化的条件。经过非线性坐标变换得到系统的参数严格反馈形式模型，再根据反步法的设计步骤，逐步设计虚拟控制相量和中间控制相量，使系统的状态分量具有渐近稳定性，从而得到原非线性系统的控制模型。最后通过实验验证了该复合控制策略的可行性。

关键词：
三相逆变器

非线性系统

精确线性化

反步法

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应用于手持设备功率放大器的开关电源设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.033

作者：王雨辰1，严伟1，2，时广轶1，3，王振宇1，牛旭4

作者单位：1.北京大学软件与微电子学院，北京100871； 2.上海北京大学微电子研究院(SHRIME)，上海201203; 3.北京大学深圳研究生院，广东深圳518055； 4.唯捷创芯(天津)电子技术有限公司，天津300457

摘要：提出了一种应用于TD-LTE信号手持设备功率放大器MRF9742的开关电源设计。该电源采用脉冲宽度调制的降压电路结构，采用包络跟踪技术，通过输入信号功率值来动态调节功率放大器的供电电压，与使用稳压电源供电的功率放大器相比，在不影响输出的条件下降低直流功耗，因此提高了功率放大器的功率附加效率。使用开关电源进行供电的功率放大器比使用稳压电源供电的功率放大器PAE提高了10%左右。故在手持设备中采用开关电源进行供电可以提高电源的使用效率，从而延长了手持设备的使用时间。

关键词：
TD-LTE

包络跟踪

开关电源

高效率

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均流式并联双向DC-DC控制器的设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.034

作者：杨海学1，2，张继业1，贺晓2

作者单位：1.西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都610031； 2.西南交通大学信息科学与技术学院，四川成都610031

摘要：首先介绍混合动力列车能源框架图；然后对其中的核心枢纽（并联双向DC-DC）进行建模与分析，提出了自均流的双闭环控制方案；最后，为验证方案的可行性，在Simulink下进行了仿真。结果表明，均流式并联双向DC-DC控制器在双闭环的控制下，不仅能够保证输出电流与输出电压的稳定，并且在自均流的控制方案下，能够将初始电感平均电流差值由0.34 A降到低于0.01 A以下，验证了上述理论方案的可实践性。

关键词：
混合动力列车

蓄电池

超级电容

自动均流控制

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计算机技术与应用

基于粒子群算法的交通干线协调控制的研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.035

作者：陈贵林，沈忱，李海滨

作者单位：燕山大学电气工程学院，河北秦皇岛066004

摘要：目前各大城市交通拥堵的一个重要原因是交通控制仍然为单点控制，未能实现协调优化。基于此，提出一种基于粒子群优化的干线交通总延误最小协调控制方法。首先，通过对城市交通干线协调控制进行数学抽象，建立干线交通双向绿波控制总延误模型。其次，依据总延误模型的特征，设计了一种利用历史最优共享的粒子群算法(VSHBPSO)。接着，对干线总延误模型进行优化，以总延误最小为目标，得出相位差、绿信比的最优解，进而获得交通信号相位的动态配时策略。最后以秦皇岛市交通干线为例进行仿真实验，实验结果表明，优化后的交叉口配时方案比传统的定时控制方案减少了43.1%的延误时间，有效提高了干线通行效率。

关键词：
干线交通

延误模型

协调控制

粒子群算法

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基于蚁群和自适应滤波的模糊聚类图像分割

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.036

作者：张自嘉1，2，岳邦珊1，潘琦1，2，季俊1，陈海秀1，2

作者单位：1.南京信息工程大学信息与控制学院，江苏南京210044； 2.江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏南京210044

摘要：为了改进模糊C均值聚类(FCM)算法对初始聚类中心敏感、抗噪性能较差、运算量大的问题，提出一种新的基于蚁群和自适应滤波的模糊聚类图像分割方法(ACOAFCM)。首先，该方法利用改进的蚁群算法确定初始聚类中心，作为FCM初始参数，克服FCM算法对初始聚类中心的敏感；其次，采用自适应中值滤波抑制图像噪声干扰，增强算法的鲁棒性；最后，用直方图特征空间优化FCM目标函数，对图像进行分割，减少运算量。实验结果表明，该方法克服了FCM算法对初始聚类中心的依赖，抗噪能力强，收敛速度快，分割精度高。

关键词：
FCM聚类算法

蚁群算法

图像分割

自适应中值滤波

直方图特征

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基于VTK的三维点云曲面重建研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.039

作者：莫建文，庞建铿，袁华

作者单位：桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林541004

摘要：针对三维点云数据重建效率低、不能实时交互等问题，利用鲁棒性强的Power Crust算法和三维可视化类库Visualization Toolkit(VTK)的良好并行机制与强大的图像处理能力，实现了三维点云数据曲面快速重建。该算法使用Power Crust对三维点云进行曲面重建，接着对得到的网格进行线性调整、简化和平滑，最后引入VTK进行渲染、绘制、显示，并实时交互。实验结果表明，该算法可以加快散乱点云数据的重建速度，较好地保持了点云数据的拓扑结构，提高了曲面重建的精确性和鲁棒性，且交互性强，适合实时处理。

关键词：
三维点云

VTK

曲面重建

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微震定位系统中拾震器布阵研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.037

作者：张法全，杨晓哲，叶金才，王鹏飞

作者单位：桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林541004

摘要：对微震监测中拾震器阵列进行科学有效的布置是保证微震定位系统能有效运行的一个关键条件，设计了4种拾震器阵列布设方案，使煤矿中微震定位监测系统运行得更加科学有效。首先建立复杂地质模型，利用微变网格射线追踪正演模拟出微震源起震到拾震器阵列接收信号的过程，然后在施加随机扰动的情况下，利用粒子群-神经网络算法（PSO-BP）反演推算出震源位置，最后通过震源位置的误差来分析各个布阵方案的特点，同时分析了阵列中拾震器数量的合理值。研究结果表明，在微震监测系统中拾震器利用率最高的情况下，可以给出准确、合理、有效的拾震器布阵方案。

关键词：
震源定位

神经网络算法

遗传算法

微震监测

拾震器布阵

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基于分层滑模控制的VTOL分星期轨迹跟踪

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.038

作者：邹立颖，苗凤娟，朱磊，陶佰睿

作者单位：齐齐哈尔大学通信与电子工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006

摘要：摘要：针对VTOL飞行器的轨迹跟踪和稳定性问题，在考虑输入耦合前提下，提出了一种分层滑模控制方案。首先，将整个系统分成两个子系统，分别设计两个子系统的滑模面；然后利用其中一个子系统滑模量来构造中间变量，进而构造出整个系统总的滑模面；再利用等效控制法求取系统在该滑模面上的等效控制量，采用李雅普诺夫方法设计了系统的切换控制量，从而获得系统总的控制量。该控制器能够保证各个滑模面的稳定性和误差闭环系统的全局渐近稳定性。最后的仿真结果表明了该方法的有效性和可行性。

关键词：
VTOL

滑模控制

欠驱动

轨迹跟踪

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基于PBBShift的ROI编码方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.040

作者：陈鑫1，2，陈晓1，2，沈千里1，2，蔡婷婷1，2

作者单位：1.南京信息工程大学大气环境与装备技术协同创新中心，江苏南京 210044； 2.南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏南京210044

摘要：为使观察者提早了解图像的大致情况，提出了基于部分背景位平面位移(PBBShift)的感兴趣区域(ROI)编码方法。该方法将背景(BG)位平面分为两部分，编码时下移剩余的BG位平面，解码时可优先传输ROI系数和重要的BG系数，然后传输剩余的BG系数。实验证明，该方法在低码率下，ROI和BG质量相差无几；在高码率下，ROI获得比BG更好的质量。改进的方法在带宽受限的网络中有很大的实用价值。

关键词：
PBBShift

ROI编码

BG位平面

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基于Django框架的故障诊断和安全评估平台

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.04.041

作者：柴庆龙，谢刚，陈泽华，赵靓

作者单位：太原理工大学信息工程学院，山西太原030024

摘要：符号有向图（SDG）作为一种定性研究方法，在系统推理和图形绘制上有待改进。详细描述了计算机辅助下的SDG故障诊断和安全评估平台的开发过程。平台的开发基于开源Django框架，具有搭建维护简单、操作方便、易于二次开发等特点；利用分层SDG模型和新的推理算法实现对系统的故障诊断和安全评估，支持故障传播路径查询和分层SDG的自动绘制。以田纳西-伊斯曼过程（TEP）为例，对平台的有效性进行验证，结果证明平台推理结果完备、有效，具有实际应用的前景。