2016年第02期-《电子技术应用》杂志

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2016年第02期

刊出日期：2016-02-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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技术专栏-高效能计算相关技术

一种软硬件协同控制的片上缓存功耗优化方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.001

作者：李嵩，褚廷斌，袁正希

作者单位：电子科技大学通信与信息工程学院，四川成都611731

摘要：片上多处理器系统的发展导致片上高速缓存的所占面积急剧增加，其对应的泄露功耗也相应增加。将高速缓存行划分成3部分进行控制，其中数据部分的访问分为协议访问和数据访问两部分，每部分支持多种工作模式来进行管控。通过工作模式的切换对高速缓存的三部分进行管控可以使漏过功耗平均减少76.78%，但相应的性能损失最高会达到7.74%。由于性能损失较大，提出了一种改进的高速缓存衰退的方法来优化管控策略。这种策略不仅能够把性能损失控制在3%以下，而且能够保证平均能耗优化达到近75%。

关键词：
片上多处理器

高速缓存

漏过功耗

性能损失

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基于双处理器系统的图形生成电路研究与应用

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.002

作者：高伟林，曹峰，郭超

作者单位：苏州长风航空电子有限公司，江苏苏州215151

摘要：机载显示器分辨率越来越高，显示内容越来越复杂，这对图形生成电路提出了更高的要求。提出了一种基于双处理器系统的图形生成电路实现方法，以两片DSP处理器作为绘图核心，配合FPGA和SDRAM帧存构建硬件平台，由主DSP进行绘图任务分配，并将任务分配结果通过Linkport口传递给从DSP，主从DSP根据任务分配结果并行完成图形生成算法运算，从DSP通过Linkport口向主DSP发送图形数据，主DSP将图形数据写入SDRAM帧存中,配合FPGA对SDRAM进行乒乓操作完成图形数据的实时生成与显示。实验结果表明，该方法与单处理器方案相比，在功耗仅增加15%的情况下图形生成效率可提高53%以上，生成一幅1 024×768的EFIS电子飞行显示系统画面帧率可达86 f/s。

关键词：
双处理器

图形生成电路

Linkport端口

绘图任务分配

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一种基于OpenCL的高能效并行KNN算法及其GPU验证

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.003

作者：贺江1，蒲宇亮1，李海波2，阎波1

作者单位：1.电子科技大学，四川成都610036；2.广东省公安厅，广东广州510050

摘要：近年来数据分类技术已经被广泛应用于各类问题中，作为最重要的分类算法之一，K最近邻法（KNN）也被广泛使用。在过去的近50年，人们就如何提高KNN的并行性能做出巨大努力。基于CUDA的KNN并行实现算法——CUKNN算法证明KNN在GPU上的并行实现比在CPU上串行实现的速度提升数十倍，然而，CUDA在实现过程中包含了大量的冗余计算。提出了一种并行冒泡的新型KNN并行算法，并通过OpenCL，在以GPU作为计算核心的异构系统上进行验证，结果显示提出的方法比CUDA快16倍。

关键词：
KNN

GPGPU

OpenCL

并行冒泡

并行计算

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改进稀疏表示的维吾尔族人脸识别算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.004

作者：伊力哈木·亚尔买买提

作者单位：新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐830047

摘要：针对非均匀光照干扰维吾尔族人脸识别效果的问题，通过对传统稀疏表示方法及对维吾尔族人脸图像中存在的复杂光照问题的研究，提出了基于稀疏表示与偏微分方程组合来改善Retinex算法的维吾尔族人脸辨析方法。该方法首先由偏微分方程的方法改善Retinex，可以有效地减少光晕现象在反射系数图中，进而取得原子库在光照不变的情况，然后利用稀疏表示达到维吾尔族人脸在非均匀光照下的识别。通过实验表明，该方法有效提高了稀疏表示方法在处理复杂光照维吾尔族人脸图像时的识别效果,达到了鲁棒性强、识别率高的目标。

关键词：
非均匀光照

维吾尔族人脸

稀疏表示

偏微分方程

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微电子技术

基于FPGA的FLAC音频硬解码的设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.005

作者：刘乔寿，黄国臣，吉福生

作者单位：重庆邮电大学光通信与网络重点实验室，重庆400065

摘要：针对高保真FLAC音频播放系统中软件解码效率低下、占用系统资源大的问题，提出一种基于FPGA的FLAC音频硬解码的设计方案。分析了FLAC音频基本编解码原理，并详细介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)器件的FLAC解码器各模块的设计思想和实现。利用Verilog语言在Quartus II 的开发环境中进行设计输入与仿真验证。实验测试结果表明，该FLAC解码器设计灵活、工作稳定可靠、解码效率高，可作为IP核应用于不同SoC的无损音频播放系统中。

关键词：
FPGA

FLAC

硬解码

IP核

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温度循环下IGBT热阻退化模型的研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.006

作者：李志刚，张亚玲，梅霜

作者单位：河北工业大学电气工程学院，天津300130

摘要：绝缘栅双极型晶体管(IGBT)在工作过程中经常要承受过热和较大的温度波动，当热损伤达到一定的程度时，模块极有可能出现失效，从而带来巨大损失。首先从理论上分析了IGBT的失效机理，然后利用热阻测试平台和加速老化实验平台测得IGBT热阻在温度循环冲击下的退化情况，最后根据实验结果建立IGBT热阻退化数学模型，得出热阻的退化规律。

关键词：
IGBT

热阻

温度循环

退化模型

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脉冲测距系统的多径干扰影响及消除

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.007

作者：孙晔1，2，易克初1，向新2，王锋1，2

作者单位：1.西安电子科技大学综合业务网国家重点实验室，陕西西安710071； 2.空军工程大学航空航天工程学院，陕西西安710038

摘要：由于地空无线信道的多径特性的影响，采用脉冲测距原理的机载脉冲测距系统的精度受到较大影响。在对机载脉冲测距设备原理进行深入研究的基础上，对多径干扰对脉冲测距系统的影响进行了分析，确定了最为不利的多径形态，进一步提出了一种针对多径消除的基于第一脉冲延迟译码的解决方案，并予以了工程实现。仿真结果表明该方案效果良好。

关键词：
脉冲测距系统

多径干扰

第一脉冲延迟译码

FPGA

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基于电感源极退化技术的高线性混频器设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.008

作者：张雷鸣，刘博，张金灿

作者单位：河南科技大学电气工程学院，河南洛阳471023

摘要：基于电感源极退化技术设计了一款新颖的高线性度正反馈跨导放大器，并且将该跨导放大器应用于折叠结构式混频器当中。通过抵消反相器和辅助放大器之间的三阶跨导分量，改善了其线性度。电路采用TSMC 0.13 μm CMOS工艺进行设计与仿真，完成了版图设计与流片。与传统结构相比，该混频器的输入三阶交调点IIP3高达8.6 dBm，噪声系数为10.9 dB，增益高达14 dB，并且取得了更优的归一化FOM指标。

关键词：
线性度

跨导放大器

混频器

电感源极退化技术

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基于SiGe HBT的38 GHz功率放大器设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.009

作者：邸士伟，刘昱，李志强，张海英

作者单位：中国科学院微电子研究所 “新一代通信射频芯片技术”北京市重点实验室，北京100029

摘要：功率放大器（Power Amplifier，PA）是射频前端关键的模块，基于0.13 μm SiGe HBT 工艺，设计了一款38 GHz功率放大器。提出了HBT集电极寄生电容和传输线谐振的方法减小芯片面积，针对毫米波频段下，晶体管可获得最大增益较低，采用堆叠晶体管提高了功率放大器的增益，同时通过优化有源器件参数，提高了功率放大器的输出功率和效率。仿真结果显示，在4 V的供电电压下，工作在38 GHz的功率放大器1 dB压缩点输出功率为17.8 dBm，功率增益为19.0 dB，功率附加效率为32.3%，功耗为252 mW。

关键词：
功率放大器

38GHz

HBT

有源偏置

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一种新型电荷泵电路设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.010

作者：徐华超，林长龙，梁科，王锦，李国峰

作者单位：南开大学电子信息与光学工程学院，天津300071

摘要： Dickson电荷泵在多级级联时，体效应会显著降低电荷泵的效率。提出了一种新型电荷泵电路，该电荷泵采用交叉耦合的NMOS开关管传输电荷，利用每一级的输出电压控制开关管的栅极，有效抑制了体效应的影响，提高了电压增益。Spectre结果显示，在3.3 V的工作电压下，四级新型电荷泵轻松实现了15 V的高输出电压。该电荷泵电路性能优异，具有很强的实用性。

关键词：
电荷泵

体效应

交叉耦合

电压增益

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嵌入式技术

基于MEMS的帕金森病震颤实时评估系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.011

作者：郄剑文，贾方秀，鲁鹏威

作者单位：南京理工大学智能弹药技术国防重点学科实验室，江苏南京210094

摘要：针对如何全面、客观地提取出帕金森病人震颤信息的问题，构建了一套基于MEMS惯性传感器的帕金森病震颤实时分类与量化评估系统。将3组惯性传感器单元（IMU）分别固定在被测对象的大腿、胸腔和手腕上，上位机中基于LabVIEW平台设计特定的算法实现对4种特定人体姿态的识别及震颤信号的分析，提取特征参数。设计了二叉决策树特征分类器，利用特征信号对分类器进行特征训练。算法验证试验结果表明，系统针对4种特定人体姿态和两种震颤状态具有较高的识别率，震颤评估参数具有一定的合理性，能够辅助医生给出更加客观的诊断结论。

关键词：
震颤评估

帕金森病

MEMS

分类器设计

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基于Cortex-M3低功耗三角形堰坡面径流采集器研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.012

作者：温立民，巨永锋，朱旭，雷旭

作者单位：长安大学电子与控制工程学院，陕西西安710064

摘要：采用Cortex-M3为内核的微处理器设计了基于三角堰低功耗坡面径流采集器。采集器通过RS485总线挂接水位传感器组，根据需求开启或关闭外设时钟电源，设置采集休眠时间间隔以降低系统功耗。采集器采用SPI总线接口的SD卡存储水位数据，最高速度可达2 M带宽，通过设置菜单界面，可实现采集/休眠间隔、存储、系统时间、通信设置等数据，采用JBOSS搭建了信息显示和发布平台。与现有径流测定方法相比,采集器具有结构简单、功耗低、精度高（精度<0.3 mm，分辨率0.1 mm）等特点，经现场测试系统在10瓦光伏电池供电且在最大负荷下（挂载4组×8个水位传感器）最长稳定工作62天。

关键词：
坡面径流

三角形堰

低功耗

水位采集

STM32

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基于B/S模式的嵌入式系统测试方法与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.013

作者：陈娟1，2，李元1，李万国1

作者单位：1.北京航空航天大学机械工程及自动化学院，北京100083；2．宇航智能控制技术国家级重点实验室，北京100854

摘要：针对分布式测试系统的研发需求，综合网络通信技术、数据库技术以及嵌入式技术等构建了一种基于B/S（Browser/Server）模式的嵌入式测试系统。通过移植Web服务器Boa、轻量级数据库SQLite、网络时钟同步协议NTP（Network Time Protocol），实现了一个完整的测试系统。系统前台采用实时图形化Web页面显示，使用Ajax异步数据传输与后台进行数据通信，实现了页面局部动态刷新，优化人机交互过程。测试系统通过局域网实验验证，取得了良好的效果，符合预期目标，为今后研发基于B/S模式的嵌入式分布式测试系统打下基础，具有一定的参考价值。

关键词：
嵌入式测试系统

嵌入式服务器

数据库

异步数据交互

通用网关接口

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基于DDS技术的多路电气隔离程控信号源

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.014

作者：李嘉楠，谢雪松，张小玲，陈君，哈悦

作者单位：北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京100124

摘要：为了解决实际军工测试中需要遥测多达几百路的被测信号来完成对遥测信号的调理和动态校准，基于直接数字频率合成技术(DDS)设计了一种多路电气隔离型的程控信号源，为遥测系统提供模拟激励信号。用户通过上位机人机交互界面完成对下位机模拟激励信号源的参数设置，经485总线通信使下位机自动产生多种波形，最多实现128路相互电气隔离通道中的一路或多路独立输出。信号源的频率范围为0～8 kHz，波形幅值能达到70 VP-P，精度达到±0.2% FS，具有高精度及多用途性，应用前景广泛。

关键词：
直接数字频率合成

模拟激励信号

电气隔离

485通信总线

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基于Zedboard的掌静脉采集认证系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.015

作者：陈腾蛟1，刘娅琴1，叶林锋2，杨丰1

作者单位：1.南方医科大学生物医学工程学院，广东广州510515；2.广东工业大学计算机学院，广东广州510006

摘要：针对普通摄像头难以获取掌静脉图像，提出一种基于OV7720传感芯片的USB红外摄像头静脉采集方案，通过合理配置传感器芯片参数可获取清晰掌静脉图像。针对基于纹理方向的掌静脉识别算法在现有嵌入式平台运算慢耗时长的问题，设计实现一种基于Zedboard的掌静脉快速识别认证系统。该系统由片上处理系统(Processing System，PS)完成掌静脉图像采集、预处理，可编程序逻辑阵列(Programable Logic，PL)实现特征提取算法。结果表明，静脉特征提取算法的FPGA实现可显著缩短识别时间，使整个识别认证过程降到0.1 s以内。

关键词：
掌静脉采集

USB红外摄像头

CortexA9

FPGA

二维离散傅里叶变换

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测控技术与仪器仪表

基于μcos II的贮运温湿度监测系统设计与研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.016

作者：许富景1，2，马铁华1，2，李新娥1，2

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

摘要：针对贮运温湿度监测过程中，监测设备体积大、功耗高、布线繁杂的难点，提出了一种基于μcos II的嵌入式低功耗贮运温湿度监测系统。系统采用嵌入式设计，提出低功耗策略将系统最低功耗降至200 μA以下。系统以STM32F407作为中央处理器，以大容量SD卡作为存储介质，将系统体积降至60×80×20(mm3)以下，并运用ANSYS对其结构可靠性进行了分析。以红外通信方式作为数据读取方式，解决了设备布线繁杂的难点。现场试验表明，系统具有监测精确、布设灵活、数据读取便捷的特点。

关键词：
贮运监测

μCOS-II

低功耗

ANSYS

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BP神经网络在射频识别定位系统中的应用研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.017

作者：徐平，沙从术，赵芳杰

作者单位：河南工程学院土木工程学院，河南郑州451191

摘要：为了提高采用射频识别技术进行定位的精度，针对无源标签射频识别技术及采用BP神经网络对其定位精度的改善进行了研究。首先建立了基于无源标签的射频识别定位系统，之后建立了相应的BP神经网络，并通过实验进行了验证。实验结果表明，在60 cm×50 cm的区域内，通过四角布置四个天线，利用信号强度作为输入信号，采用BP神经网络可以将定位误差控制在2 cm以内，平均欧几里得误差控制在1以内。说明采用BP神经网络可以改善射频识别定位技术的精度。

关键词：
神经网络

射频识别

定位

定位精度

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基于CPLD的光伏数据采集系统的设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.018

作者：卞楠，马聪

作者单位：天津理工大学自动化学院，天津300384

摘要：为了提升光伏阵列的输出效率，设计了一种以复杂可编程逻辑器件（CPLD）为核心，基于MSP430F169单片机的光伏数据采集系统。针对传统的数据采集方式速度慢、外围电路复杂、安全性低的问题，开发设计了基于CPLD的光伏发电数据采集系统，并且内部采用了先进的先入先出队列（FIFO）存储结构。通过RS232串口方式和无线模块方式与上位机通信传输。实验证明，本设计数据采集速度快、功耗低、传输稳定可靠。

关键词：
光伏系统

数据采集

CPLD

单片机

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基于FPGA的阵列信号数据采集系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.019

作者：李广志1，2，3，周卓赟3，谢昱勃3，范新南1，2，3，张学武3

作者单位：1.江苏省世界水谷与水生态文明协同创新中心，江苏南京211100； 2.河海大学江苏省输配电装备技术重点实验室，江苏常州213022；3.河海大学物联网工程学院，江苏常州213022

摘要：针对阵列信号数据采集系统设计要求具有幅相一致、速度快、大数据量的特点，设计了一种基于FPGA的阵列信号数据采集系统。该系统以同步采样A/D转换器为核心，配合基于FPGA的控制单元，完成128路阵列信号同步采样功能。同时采用88E1111作为网络PHY芯片，完成与上位机之间的千兆位UDP通信，实现大数据量高速传输功能。经测试，系统实现了对128路阵列信号的采集与传输，具有良好的幅度一致性、相位一致性以及快速、稳定的特点。

关键词：
阵列信号数据采集

FPGA

同步采样

UDP

查看(11118)

异步响应式集群实时监控系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.020

作者：吕海东1，陆永林2

作者单位：1.大连理工大学城市学院，辽宁大连116600；2.大连英科时代科技发展有限公司，辽宁大连116600

摘要：针对传统模式DCS的监控系统无法满足高并发请求的性能要求以及投资过大等问题，使用低价的树莓派嵌入式计算机、异步非阻塞服务器平台Node.js和集群技术设计全新的过程监控系统，以满足工业监控高性能需求。

关键词：
异步

响应式

Node.js

实时监控

查看(6748)

通信与网络

抗冲击噪声的核对数最小绝对差算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.021

作者：林云，雷洋，曾俊俊

作者单位：重庆邮电大学移动通信技术重庆市重点实验室，重庆 400065

摘要：提出了一种鲁棒核自适应滤波算法，其结合了核空间和最小对数绝对差（LLAD）算法，使用对数代价函数来解决冲击噪声对算法收敛的影响，从而提高算法的抗干扰性能。核对数最小绝对差（KLLAD）算法实现了类似核最小均方误差（KLMS）算法的收敛性能，而且KLLAD算法具有很强的抗干扰能力，在非线性系统辨识中的鲁棒性和收敛方面具有很好的表现。

关键词：
自适应滤波

系统辨识

鲁棒性

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一种直扩MSK信号的二维联合捕获方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.022

作者：袁美娟，蒋芸茹，施镇峰，孙红磊，鲍昱蒙，蔡雨琦

作者单位：南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏南京210094

摘要：针对直扩MSK信号的特殊性以及高动态环境下载波多普勒频偏对伪码捕获的影响，提出了一种直扩MSK信号的二维联合捕获方法。将直扩MSK信号构造成近似直扩BPSK的信号形式，在高动态环境下采用基于多普勒补偿-FFT的二维联合捕获算法对伪码相位和载波频率进行搜索，得到二者的估计值。最后通过MATLAB仿真得到了二维捕获的相关输出图形以及恒虚警条件下系统的检测概率和虚警概率随信噪比变化的曲线。仿真结果表明，由该方案设计的直扩MSK信号的捕获方法能够快速而准确地对伪码相位和载波多普勒频偏进行二维捕获。

关键词：
MSK

BPSK

多普勒补偿

FFT

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云计算环境下基于信任属性的混合信任评估模型

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.023

作者：樊晓贺1，2，王娇1，2，杜亮亮1

作者单位：1.桂林电子科技大学电子工程与自动化学院，广西桂林541004； 2.中国电子技术标准化研究院信息安全研究中心，北京100007

摘要：针对用户如何选择安全可信的云服务提供商的问题，提出了基于信任属性的混合信任评估模型。该模型利用“硬”信任属性对云平台的安全能力进行评估，用“软”信任机制对云服务提供商行为的信任度进行评估,并建立信任衰减监控机制。实验结果表明，该模型的评估结果更贴近云服务提供商的真实信任度。

关键词：
安全能力要求

硬信任

软信任

信任衰减

查看(4910)

基于模拟退火的DNA遗传优化小波多模盲均衡算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.024

作者：张冰龙1，徐建敏1，江浩2

作者单位：1.中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江嘉兴314033；2.东南大学信息科学与工程学院，江苏南京211189

摘要：针对小波多模盲均衡算法收敛速度慢、稳态误差大、容易陷入局部最优解的缺点，提出一种基于模拟退火的DNA遗传优化小波多模盲均衡算法。该算法将模拟退火算法与DNA遗传算法相结合，利用模拟退火算法对个体的退火操作，提高了DNA遗传算法的局部搜索能力。同时，在DNA遗传算法中采用自适应变异概率，进一步改善了算法的性能。根据盲均衡算法的特点，将基于模拟退火的DNA遗传算法融入到小波多模盲均衡算法中，对均衡器权向量进行了优化。仿真结果表明，与多模盲均衡算法和小波多模盲均衡算法相比，该算法在收敛速度和均方误差方面都有显著改善。

关键词：
多模盲均衡

DNA遗传算法

模拟退火

收敛速度

均方误差

查看(6280)

基于SDN的无线网络接入控制

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.025

作者：邓康1，张胜利1，代明军1，丁凡1，2，王晖1

作者单位：1.深圳大学信息工程学院，广东深圳518000；2.韶关学院物理与机电工程学院，广东韶关512005

摘要：传统网络架构封闭、僵化，很难部署新型网络协议和应用。软件定义网络SDN将数据转发层面和控制层面分离，并开放了网络的可编程接口，通过控制器来管理终端的接入和数据转发，提高了灵活性和可控性。提出了一种采用MAC地址的访问控制策略，使网络接入更加安全与便捷，并部署在现实网络中，用实验证明了该策略的可行性和可靠性。

关键词：
软件定义网络

OpenFlow

MAC地址

接入认证

查看(12086)

混合子载波分配下峰均比与吞吐量之间的权衡

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.026

作者：余贝，邵凯，庄陵，王光宇

作者单位：重庆邮电大学移动通信重点实验室，重庆400065

摘要：针对多载波通信中存在峰均比与系统吞吐量无法同时得到满足的问题，研究了块疏密度对峰均比和系统吞吐量的影响，提出了一种将交织式块分配和集中式块分配相结合的混合子载波分配方案。仿真结果表明，随着块疏密度的减少，系统峰均比与系统吞吐量都会增加，混合子载波分配方案灵活度高，可以设置多个梯度，从而能够在系统峰均比与系统吞吐量之间权衡。

关键词：
多载波通信

混合子载波分配

峰均比

吞吐量

查看(8254)

计算机技术与应用

基于邻域处理器自适应图像分割高速实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.027

作者：李余钱，苏光大

作者单位：清华大学电子工程系，北京100084

摘要：在数字图像处理技术中，图像分割质量直接影响到后续算法的效果，因此图像分割技术作为其主要技术之一占有重要的地位。针对非均匀光照下图像分割问题，采用Sobel算子和Bernsen算法相结合的自适应阈值分割方法，结合现场可编程门阵列的特点，在图像邻域处理器实现了该算法。经过实际测试验证，该方法能够很好地实现对非均匀光照下图像的分割问题，而且处理时间较短，仅为0.308 ms，完全满足实际应用的需求。

关键词：
邻域处理器

自适应阈值

图像分割

边缘检测

查看(8564)

基于网格划分和虚拟力的水下传感器网络部署策略

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.028

作者：王军1，2，倪雪莉1，程勇2

作者单位：1.南京信息工程大学计算机与软件学院，江苏南京210044；2.南京信息工程大学网络信息中心，江苏南京210044

摘要：针对三维水下传感器网络存在的节点部署稀疏、水下节点昂贵、网络部署成本高、三维环境复杂等问题，提出了一种基于网格划分和虚拟力的网络部署策略。该策略研究了三维空间多面体填充问题，将水平面划分为一定大小的网格，对水面上的节点运行虚拟力算法，使节点均匀扩散开，落在同一网格的节点通过控制浮标与节点间的缆绳长度控制节点在垂直方向的移动，形成三维水下传感器网络。仿真实验结果表明，该策略能够以更小的节点数目达到更高的三维空间网络覆盖效率，从而有效地减少网络的部署成本。

关键词：
水下传感器网络

多面体填充

网格划分

虚拟力算法

三维

查看(7404)

无刷直流电机的直接功率控制研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.029

作者：程军辉，黄友锐，唐超礼，陈珍萍，张超超

作者单位：安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽淮南232001

摘要：在对无刷直流电机有功功率和无功功率分析的基础上，对比分析直接转矩控制和磁场定向控制，提出一种无刷直流电机的直接功率控制策略和方法。该方法通过对瞬时有功功率、无功功率和磁链角度的计算，得到转矩与磁链之间的关系，并根据功率开关表选择合适的电压开关矢量，实现对功率的直接控制。仿真和实验表明，采用直接功率控制策略的调速系统提高了控制系统的功率因数，减少了到达稳态的时间，能很好地降低转矩脉动，该方法在各种工业应用场合中具有很好的应用前景。

关键词：
无刷直流电机

直接功率控制

功率开关表

电压开关矢量

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基于OS-ELM的风速修正及短期风电功率预测

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.030

作者：张颖超1，2，3，肖寅1，邓华2，王璐1

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.南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心，江苏南京210044； 3.江苏省大数据分析技术重点实验室，江苏南京210044

摘要：随着时间的推移，风电场风电功率预测模型的适用性逐渐降低，导致预测精度下降。为了解决该问题，基于在线序列-极限学习机(OS-ELM)算法提出了风电场短期风电功率预测模型的在线更新策略，建立的OS-ELM模型将风电场的历史数据固化到隐含层输出矩阵中，模型更新时，只需将新产生的数据对当前网络进行更新，大大降低了计算所需的资源。采用极限学习机(ELM)算法对数值天气预报(NWP)的预测风速进行修正，并根据风电功率的置信区间对预测功率进行二次修正。实验结果表明，采用OS-ELM算法更新后的模型适用性增强，预测精度提高；采用基于风电功率置信区间的功率修正模型后，风电功率的预测精度明显提高。

关键词：
在线序列-极限学习机

数值天气预报

风速修正

功率修正

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一种高效自适应的CICQ交换机数据包切分机制

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.031

作者：王晓婷，王忆文，李平

作者单位：电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川成都610054

摘要：为了有效处理CICQ（Combined Input Crosspoint Queued）交换机中的变长数据包，通常采用切分-重组（Segmentation and Reassembly，SAR）机制将变长包切分为定长信元进行交换。针对目前已有切分方法在不同网络流量下交换效率低、灵活性差的问题，设计了一种基于CICQ交换机的高效自适应数据包切分机制。新机制的主要思想是根据输入端的队列状态实时改变切片大小，并采用相邻数据包合并切分的方式进行切片，以自适应网络环境中的不同流量和数据包长度。仿真结果表明，提出的数据包切分机制较传统切分方法有显著优势，与已有方法中表现最好的变长多包切分相比，在不同的流量下能获得更优的时延性能和系统稳定性。

关键词：
CICQ交换机

切分机制

自适应

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电源技术与应用

一种带辅助电路的ZCS软开关全桥直流变换器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.032

作者：邵珠雷

作者单位：许昌学院电气工程学院，河南许昌461000

摘要：针对零电压零电流开关（ZVZCS）全桥直流变换器在中大功率应用场合效率不高的问题，提出了一种带辅助电路的零电流开关（ZCS）全桥直流变换器。通过为全桥直流变换器的超前臂和滞后臂设计相应的辅助电路，实现了全桥直流变换器两桥臂开关管的零电流关断，即实现了ZCS。根据提出的ZCS软开关全桥直流变换器结构，试制了一台3 kW的样机。实验结果表明，ZCS软开关全桥直流变换器的超桥臂及滞后臂均工作于零电流开关状态。为验证ZCS软开关全桥直流变换器的效率性能，将其与ZVZCS全桥直流变换器进行效率方面的比较。由比较结果可知，ZCS软开关全桥直流变换器在中大功率应用场合中的效率明显优于ZVZCS全桥直流变换器，表现出良好的性能。

关键词：
软开关

全桥直流变换器

零电流开关

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基于DAC拟合输出的可编程交流电源设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.034

作者：夏东升，马宏忠，王行行，施恂山

作者单位：河海大学能源与电气学院，江苏南京211100

摘要：针对基于DC-AC可编程交流电源频率与相位调节分辨率较低、高次谐波叠加困难、输出波形畸变等问题，提出了应用处理器STM32F103ZET6内置的两路12 bit DAC来拟合波形作输出的方案。CPU计算出所需的波形点，经DAC拟合输出、功率放大、滤波、变压器运放等环节处理并结合反馈信号应用数字PID算法，使最终输出信号快速且稳定地达到预设值。经测试，应用此方案设计的可编程交流电源，其频率与相位的分辨率显著提高，方便叠加各次谐波，且输出波形质量明显得到改善。

关键词：
分辨率

谐波

波形

DAC

数字PID

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电力电子负载逆变并网电流谐波抑制研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.02.035

作者：汪通1，麻焕成1，石萍萍2，林晓焕1，郭丹蕊1

作者单位：1.西安工程大学电子信息学院，陕西西安710048；2.驻马店农业学校机电工程系，河南驻马店463002

摘要：为了抑制单相电力电子负载逆变侧并网电流畸变产生的谐波,在带通调节器用于电流环的基础之上，提出采用带通调节器结合扰动观测器的控制策略。该方法为经典控制与现代控制的结合，有效解决电流环前向通道的扰动对并网输出电流的干扰。首先介绍电流环带通调节器的研究背景，其次论述扰动观测器方法的基本原理及其优缺点，最后设计基于扰动观测器方法的并网电流环(Band Pass, BP)调节器控制方案以及电压环的设计。