2017年第03期

刊出日期:2017-03-08
邮发代号: ISSN 0258-7998
CN11-2305/TN
邮发代号:2-889
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技术专栏-异构计算

同构与异构片上多核系统的演进过程

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.001

作者:黄乐天1,别丽华2

作者单位:1.电子科技大学,四川 成都610054;2.华中农业大学 信息学院,湖北 武汉430070

摘要: 系统级芯片是高端电子系统的核心,而片上多核系统是近年来系统级芯片的主要实现形式。近十年来,片上多核系统一直是数字集成电路领域的热点,经过众多研究者的不断努力诞生了大量很有意义的研究成果。但由于片上多核系统的研究者背景和应用领域不同导致发展演进过程较为复杂而难以理解。为减少这一问题的影响,总结了片上多核系统的演进历史与现状,并对片上多核系统未来的发展提出了一些看法。
关键词:
片上多核
单芯片多处理器
多处理器片上系统

基于异构多核运动控制器的高速接口设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.002

作者:梁建红,罗 亮,刘知贵,万博雨

作者单位:西南科技大学 信息工程学院,四川 绵阳621000

摘要: 随着制造领域对嵌入式运动控制系统应用范围的扩大,基于异构多核的嵌入式控制器必为重要发展方向之一。首先说明异构多核控制器取得成效,以及现有控制器在数据通信接口方面存在缺陷。本设计运动控制器以异构处理器——OMAPL138+FPGA为核心,OMAPL138内部集成ARM9和DSP C6748处理器核。ARM9内嵌Liunx操作系统,以增强控制器多任务协调能力;DSP不运行操作系统,可保证运算实时性。重点阐述ARM与DSP、DSP与FPGA以及控制器与PC之间通信的高速接口设计和固件设计。通过实验表明:该运动控制器数据交换速率高,吞吐量大,稳定性高,为异构多核控制器高速通信接口提供参考。
关键词:
异构多核
运动控制器
高速接口
OMAPL138
FPGA

基于异构多核可编程系统的大点FFT卷积设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.003

作者:张多利,沈休垒,宋宇鲲,杜高明

作者单位:合肥工业大学 微电子设计研究所,安徽 合肥230009

摘要: 如今FFT卷积广泛应用于数字信号处理,并且过去几年证实了异构多核可编程系统(HMPS)的发展。另外,HMPS已经成为DSP领域的主流趋势。因此,研究基于HMPS大点FFT卷积的高效地实现显得非常重要。基于重叠相加FFT卷积方法,设计一款针对输入数据流的高效流水重叠相加滤波器。介绍了基于HMPS的大点FFT卷积实现,获得了高精度的滤波效果。此外,采用流水技术的滤波器设计,提高系统处理速度、数据吞吐率和任务并行度。基于Xilinx XC7V2000T FPGA开发板上的实验表明,参与运算的采样点越大,系统的任务并行度、处理速度和数据吞吐率就会越高。当采样点达到1M时,系统的平均任务平行度达到了5.33,消耗了2.745×106个系统时钟周期数,并且绝对误差精度达到10-4。
关键词:
FFT卷积
重叠相加
算法映射
任务并行度
异构多核

综述与评论

电力监控系统通信安全技术研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.004

作者:胡朝辉,王方立

作者单位:广东电网有限责任公司电力科学研究院,广东 广州510080

摘要: 电力行业是关系到国计民生的重要行业,而电力监控系统的安全关系到电力生产的安全。随着工业4.0的到来,电力监控系统的安全正面临前所未有的考验。介绍了当前电力监控系统通信安全存在的问题,分析了当前解决方案的不足,最后提出一种基于可信网络连接结合工控协议白名单的技术方案。
关键词:
电力监控系统
通信安全
可信网络连接
工控协议白名单

微电子技术

一种适用于LED驱动的高压稳压电路设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.005

作者:苏艺俊1,2,马 奎1,2,胡 锐3,陈 潇3,杨发顺1,2

作者单位:1.贵州大学 电子科学系,贵州 贵阳550025;2.贵州省微纳电子技术重点实验室,贵州 贵阳550025; 3.贵州振华风光半导体有限公司,贵州 贵阳550018

摘要: 在LED驱动电路中,若采用传统的BUCK型DC-DC降压方式或利用MOS管级联钳制降压方式为芯片内部低压模块提供电源,存在不易集成化和受高压工艺限制等问题。为此,提出了一种改进的高压稳压电路,利用高压LDMOS构成电流源对RC电路充电,电容上的电压经过线性稳压器稳压后给芯片提供稳定的低压电源。该电路只需外置电容,其他部分均可集成在一块芯片上。基于华虹宏力0.5 μm 700 V BCD工艺对电路进行仿真验证,在0~311 V周期脉动高电压输入条件下,电路能稳定输出4.97 V;负载电流在0~10 mA范围内变化,负载调整率为11.6 mV/mA;在-40 ℃~130 ℃温度范围内,输出电压温度系数为27.2 ppm/℃。仿真结果表明,该高压稳压电路各指标参数均满足预期要求。
关键词:
LED驱动
高压稳压电路
线性稳压
低压电源
BCD工艺

基于交点队列型Crossbar的多层AXI总线设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.006

作者:胡春林1,2,王 镇2,王申卓1,2,汪 健2,徐大诚1

作者单位:1.苏州大学 电子信息学院,江苏 苏州215006; 2.中国兵器工业集团北方电子研究院有限公司微电子部,江苏 苏州215163

摘要: AXI总线内部传统的核间通信结构对处理器核之间的通信存在多方面的限制,已难以满足多核SoC(System on Chip)日益发展的性能需求。提出以交点队列(Crosspiont-Queued,CQ)型Crossbar代替传统的核间通信结构,设计一种多层AXI总线。通过Simulink工具对交点队列型核间通信结构进行建模与仿真,确定其交点缓存的最佳深度。并结合VCS仿真工具对所设计的RTL代码进行了全方面的仿真,结果表明,所设计的通信架构能够完整地实现读写功能。
关键词:
AXI总线
多核SoC
交点队列
多层总线

45 nm MOSFET射频小信号噪声等效电路建模直接提取方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.007

作者:王丹丹,王 军,王 林

作者单位:西南科技大学 信息工程学院,四川 绵阳621010

摘要: 针对45 nm MOSFET射频等效电路建模和参数提取技术进行了研究,在精确地提取了射频小信号模型参数之后,基于双端口网络的噪声相关矩阵和多端口噪声理论,使用本征电路的噪声电流源嵌入有噪声贡献的元件,从而分析推导出射频噪声参数模型,并与商用的45 nm CMOS射频测量值相对比,在相应的频段内显示出很好的正确性。
关键词:
等效电路
射频小信号
噪声参数
参数提取

面向片上网络路由器FIFO故障的实时容错设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.008

作者:杭彦希,徐金甫,陈松涛,郭朋飞

作者单位:解放军信息工程大学,河南 郑州450001

摘要: 为满足对片上网络路由器FIFO故障的实时容忍需求,设计了一种可实时检测路由器FIFO故障并对故障容忍的方法。首先建立了路由器FIFO的功能模型及故障模型,在此基础上利用测试地址在线生成法,提出了一种针对于片上网络路由器FIFO的故障实时检测算法,并提出利用FIFO重定向机制容忍FIFO故障。实验结果表明,对测试电路参数进行合理地设置,可将测试电路对路由器性能影响降到很小范围,且在故障条件下,吞吐率和延时得到较好的改善。
关键词:
片上网络
路由器
FIFO
容错

能源并网系统中IGBT模块的温度场分布分析

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.009

作者:皮凯云,崔昊杨,李 祥,李 鑫,束 江

作者单位:上海电力学院 电子与信息工程学院,上海200090

摘要: 温度影响着绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的可靠性,采用传统的功电热耦合仿真模型只能测得IGBT模块离线情况下的一个结温,不能获得实际工况下芯片表面的温度场分布。在传统功率循环试验仿真的基础上进行改进,考虑到IGBT关断过程中的电压缓变,将该电压作为载荷,利用数值仿真软件ANSYS热分析环境,采用有限元分析方法得到模块温度场分布图,分析了温度场分布特征,可知温度较高区域出现在有源区的四周边沿处,这同以前的实验结果一致,证明仿真模型的正确性。以上分析对研究IGBT模块的可靠性和模块在线监测具有一定的指导意义。
关键词:
并网系统
IGBT模块
MATLABSimulink
ANSYS
温度场分布

基于CORDIC改进算法的NCO设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.010

作者:王申卓,胡春林,胡广垠,徐大诚

作者单位:苏州大学 电子信息学院,江苏 苏州215000

摘要: 数控振荡器(NCO)已经被广泛应用于数字信号处理、软件无线电系统等诸多领域中。针对基于传统CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer)算法的NCO存在工作频率较低、精度不高、且消耗资源多等缺点,通过对CORDIC算法进一步优化改进,提出了一种NCO的设计方法,将覆盖角度扩展至整个圆周范围,实现了幅度与相位之间分别对应,且输出的正余弦波形具有完全正交性。实验结果表明,设计的NCO具有运算速度快,消耗硬件资源较少,结构简单易于使用硬件电路实现的优势,最高频率比基于传统CORDIC算法的NCO提高了114.3%,并将精度提高至10-5~10-6的数量级。
关键词:
数控振荡器
CORDIC算法
精度
流水线

嵌入式技术

一种基于FPGA的在线程序升级方案

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.011

作者:张永乐,王永勇,郑 炜

作者单位:北京航天万源科技有限公司,北京100176

摘要: 介绍了一种基于XILINX FPGA的在线程序升级方案,该方案不需要额外增加器件,在不改变硬件状态的前提下,实现产品的软件功能升级。由于对配置芯片(PROM)的所有操作均由FPGA的内部逻辑实现,故此方案具有良好的移植性和扩展性。
关键词:
FPGA
在线升级
JTAG

基于快速RMS算法的低压保护器自恢复设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.012

作者:李元熙1,2,杨国华1,2,邹修国3

作者单位:1.江苏省无线传感系统应用工程技术研究开发中心,江苏 无锡214153; 2.无锡商业职业技术学院 物联网技术学院,江苏 无锡214153;3.南京农业大学 工学院,江苏 南京210031

摘要: 提出了一种具有自恢复能力的机械式低压保护器改进设计。装置采样同一单调区间内的输入电压并利用改进型导数法快速计算出当前有效值,经阈值判断后通过内部电机驱动齿轮组的方式带动机械式保护器实现分合闸操作,并在电压故障排除后自动恢复接通状态。首先介绍了自恢复功能的原理、结构和电路设计,随后分析了快速有效值算法的优缺点并提出了改进方法,最后比较和分析了实验装置在不同电压下断路与恢复的可靠性和有效性。
关键词:
自恢复
快速有效值计算
过欠压保护
断路保护器

KW01-ZigBee无线传感网应用开发平台的研制

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.013

作者:蔡伯峰1,2,蔡伟达3,王宜怀1

作者单位:1.苏州大学 计算机科学与技术学院,江苏 苏州215006; 2.泰州职业技术学院 信息技术学院,江苏 泰州225300;3.西北工业大学 航天学院,陕西 西安710072

摘要: 为解决无线传感网应用开发难度大、周期长等问题,通过深入分析其产生原因和无线传感网应用开发技术的现状,按照软件工程思想和构件设计的基本理论,提出了四层架构的开发平台模型。据此研制了一种架构清晰、对外接口丰富、硬软件构件完备的基于KW01-ZigBee的无线传感网应用开发平台,从开发板及硬软件构件设计、工程框架设计等方面详细论述了整个研制工程。利用开发平台开发的实例工程及运行测试证明了研制的平台正确实用且易于使用,可以降低开发技术难度,提高开发效率。
关键词:
无线传感网
开发平台研制
KW01-ZigBee
构件设计
工程框架

基于FPGA的宽频超声波电源频率跟踪系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.014

作者:苏文虎,陈 迅

作者单位:江苏科技大学 电子信息学院,江苏 镇江212003

摘要: 针对传统超声波电源无法驱动及锁频不同谐振频率段的换能器,实现不了宽频域内的锁相和频率跟踪的问题,设计了一种基于FPGA的具有自动频率搜索与跟踪、动态匹配不同谐振频率换能器的宽频域超声波电源。根据换能器的阻抗特性曲线,设计出动态步长的宽频域频率搜索方法,快速跟踪到换能器的谐振频率,并根据反馈电路的电压电流相位差,实时调整输出频率,锁定整个系统工作在谐振状态。实验结果表明,设计的宽频域超声波电源频率搜索快、跟踪准,动态匹配换能器适应性好。
关键词:
频率搜索
频率跟踪
宽频超声波电源

基于模拟BIOS的可穿戴设备固件在线升级实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.015

作者:何国锋,李月婷,刘宇红

作者单位:贵州大学 大数据与信息工程学院,贵州 贵阳550025

摘要: 可穿戴设备需要不断地进行系统升级以达到良好的用户体验度,产品升级方法和安全性是最为直观的用户体验。针对以MSP430芯片为核心的可穿戴设备,通过研究芯片内部的程序启动方式,借鉴了计算机中BIOS启动加载系统的方法,将Flash划分成不同空间,一块内固化了BIOS程序,模拟计算机BIOS,另外两块空间模拟了C盘和光驱,实现了一种在线升级方案。
关键词:
可穿戴设备
在线升级
BIOS
嵌入式
Flash

测控技术与仪器仪表

基于EtherCAT从站的IO扩展模块设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.016

作者:林志航,高军礼,徐超蓝,蒋 杰

作者单位:广东工业大学 自动化学院,广东 广州510006

摘要: 针对目前EtherCAT通信网络中从站节点的数字IO应用需求问题,基于微处理器和ESC一体化的嵌入式EtherCAT从站,提出易于实现的工业数字IO扩展方案,并详细阐述了相关软件和硬件的设计过程。实验结果表明,从站与数字IO扩展模块结合的系统能够实现多路数字信号的实时采集和输出,达到了预期的设计要求。本设计对基于EtherCAT从站的应用开发也有一定的参考价值。
关键词:
EtherCAT
从站
IO扩展
SPI
SYSBIOS

基于Kinect的家庭助理机器人系统设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.017

作者:党宏社,侯金良,张 超

作者单位:陕西科技大学 电气与信息工程学院,陕西 西安710021

摘要: 为了使独自在家的小孩、行动不便的老人和病人得到更好的照顾,设计了基于Kinect的家庭助理机器人系统。系统采用单服务器多客户端模型,Kinect和智能手机作为客户端连接到服务器。设计制作了助理机器人,其头部为网络摄像头,臂部为舵机结构,腿部为轮式结构。提出了基于Kinect的改进动作识别算法,实现了机器人的体感控制,可帮助老人和病人抓取物体。设计了手机APP,在外的家人可远程监视室内情况,与家中的老人和病人进行视频通话。
关键词:
Kinect
机器人
动作识别算法
APP

基于Android的智能蓝牙温度计的研究与设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.018

作者:方天恩1,漆 晶1,马金辉2,刘德庆1,张朝阳1

作者单位:1.重庆邮电大学 移动通信技术重庆市重点实验室,重庆400065;2.重庆邮电大学 无线传输技术研究所,重庆400065

摘要: 针对人们对智能温度计需求的不断提升,结合目前最流行的Android智能终端和蓝牙低功耗通信技术,设计了利用智能移动平台和蓝牙通信实现温度数据实时传输显示的系统。该系统采用基于BLE技术的CC2541芯片,MF52A2热敏电阻经CC2541节点设备内部A/D转换器进行温度数据采集,通过CC2541芯片自带的蓝牙模块以无线的方式将采集到的数据发送到Android App端。该系统经过测试表明,运行稳定、实时性好、性价比高,满足了人们对设备温度的实时监控。
关键词:
CC2541
蓝牙
Android
温度检测

基于Android平台改进的室内WiFi定位算法的研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.019

作者:武 一,张冀钊

作者单位:河北工业大学 电子信息工程学院,天津300400

摘要: 基于Android手机平台设计并实现了WiFi室内定位系统。该系统采用指纹定位算法,通过手机采集室内WiFi信息并建立数据库,当用户发出定位请求时,手机将扫描到的WiFi信息发送给数据库,通过匹配算法进行位置定位。通过对采集后的数据进行加权以及对数据库数据进行预先处理,降低了运算量,同时去除了较小的信号强度的干扰。实验表明,与传统算法相比,该系统定位精度大大增加。
关键词:
室内定位
WiFi
Android平台
指纹算法
改进算法

基于STM32的多功能空气净化器控制系统开发

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.020

作者:张 鹏1,冯显英1,2,霍 睿1

作者单位:1.山东大学 机械工程学院,山东 济南250061;2.高效洁净机械制造教育部重点实验室,山东 济南250061

摘要: 针对日益受人瞩目的室内空气净化器,开发了一种以STM32为核心的多功能空气净化器控制系统。系统实现了8种常见污染气体浓度检测、温湿度检测、按键操控、红外遥控、风机驱动、紫外杀菌、负氧离子净化、液晶显示等功能的设计。首次采用综合污染指数法评价室内空气品质,并提出了使用多个低分贝风机实现低噪音、大风量的目的。该控制系统具有稳定性好、操作简单、可依据功能需求进行有效裁剪封装等优点,主要用在卧室、厨房和客厅等家用场合的空气净化器上。
关键词:
空气净化器
STM32
控制系统

基于物联网的智能鞋柜系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.021

作者:王佳权,王 皓,陈少勇,黄启俊,常 胜,王 豪,何 进

作者单位:武汉大学 物理科学与技术学院,湖北 武汉430072

摘要: 针对传统鞋柜功能单一、鞋子容易发霉腐烂等问题,设计了一种基于物联网的智能鞋柜系统。在鞋柜中加入杀菌除臭、祛湿防霉功能,使用STM32单片机并嵌入智能控制算法实现系统的智能控制。采用分区处理方法对鞋柜结构进行改造,在鞋柜内安装祛湿装置,并利用安装有传感器和具有杀菌除臭、祛湿防霉功能模块的鞋撑,对鞋柜潮湿空气和鞋子内部臭味进行处理。利用物联网技术,结合云服务器与客户端,实现鞋柜信息实时查看、远程智能控制等功能。实验表明,系统能够有效去除鞋内臭味,防止鞋子发霉,保持鞋柜内空气清新。
关键词:
智能鞋柜
物联网
STM32
云服务器
客户端

基于RFID传感器的配网设备温度监测系统研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.022

作者:关志远,张周胜

作者单位:上海电力学院 电气工程学院,上海200090

摘要: 配网系统中带电设备关键点的测温,尤其是全封闭设备的测温一直是电力设备运行检查中的难点。针对传统温度监测方式的弊端,采用射频技术,提出了一种无源无线温度监测系统方案。主要阐述了监测系统研究中的各项关键技术与开关柜实施方案,并通过实验探讨了系统方案的可行性。该系统不仅能够远程在线实时监测设备各关键点不同运行时刻的温度,还能组成测温网络,实现统一监控、管理,很好地解决带电设备各关键点测温难的问题。
关键词:
配电网
射频技术
温度
在线监测

通信与网络

基于图着色理论的认知网络频谱分配策略研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.023

作者:陈剑斌1,赵志远2,陈 章1,杨 霖1

作者单位:1.南京电讯科技研究所,江苏 南京210007;2.国防信息学院,湖北 武汉430010

摘要: 为了解决认知网络下的动态频谱分配问题,结合图着色理论分析构建了认知系统频谱分配模型。在此基础上结合极大独立集(MIS)算法,通过设计综合分配权重,提出了一种基于信道效益的认知网络动态频谱分配算法。仿真结果表明,相比现有的MIS、Greedy算法,该算法能够有效提升实际认知网络系统的频谱利用率和公平性指标。
关键词:
认知无线网络
频谱分配
极大独立集
效益矩阵
综合分配权重

密集D2D网络中提升接入率的资源分配研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.024

作者:余 翔,张海波,柯文韬

作者单位:余 翔,张海波,柯文韬

摘要: 在蜂窝网络中引入D2D通信可以增大系统吞吐量,提升资源利用率,减小终端功耗。传统资源分配算法只解决稀疏D2D网络中资源分配的问题,如何以有限的频谱资源将所有设备用接入网络是目前急需解决的问题。提出一种高接入率的资源分配算法,在基站的控制下为每条蜂窝信道选取满足接入条件的最优D2D链路接入。仿真验证表明,该算法有效提高了混合网络中D2D链路的接入率,同时有效增加了每条蜂窝信道的复用增益。
关键词:
终端直通
资源分配
密集D2D蜂窝网
负载均衡
接入率

CCN中基于内容流行度和节点重要度的缓存设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.025

作者:徐昌彪,王 华

作者单位:重庆邮电大学 通信与信息工程学院,重庆400065

摘要: 随着网络流量的急剧增长,现有的IP体系架构难以满足用户不断增长的需求。CCN成为未来网络研究的热点,其最大的特点是网络节点的处处缓存,所以为CCN设计一种高效的缓存机制显得尤为重要。针对CCN中现有的缓存机制存在一些问题,提出了一种基于内容收益的内容流行度和节点重要度PBCS的缓存方案。在请求次数满足收益标准的前提下,进行内容流行度与节点重要度的匹配,得到符合要求的缓存节点。仿真结果表明,该方案提高了内容的节点命中率,缩短了获取内容的平均跳数。
关键词:
缓存
内容收益
内容流行度
节点重要度

基于训练序列的OFDM频率同步改进算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.026

作者:王思拨,马社祥,孟 鑫,王俊峰

作者单位:天津理工大学 计算机与通信工程学院,天津300384

摘要: 针对现有正交频分复用(OFDM)通信系统中频率同步算法存在的同步精度不高、估计范围较小等问题,设计了一种训练序列结构,并给出了相应的估计函数,提出了基于训练序列的频率同步改进算法。频率同步改进算法是在准确的符号定时之后,根据时域训练序列结构的共轭对称性,利用新的度量函数求出小数倍频偏;根据接收端频域训练序列的循环移位估计整数倍频偏。理论分析和仿真结果表明,改进算法频偏估计的均方误差较低,扩大了小数倍频偏估计范围,提高了整数倍频偏的正确检测概率。
关键词:
正交频分复用
频率同步
训练序列
均方误差
正确检测概率

SDN控制器部署中的可靠性优化研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.027

作者:毛 明,陈庶樵,崔世建

作者单位:国家数字交换系统工程技术研究中心,河南 郑州450002

摘要: 软件定义网络(SDN)将传统网络结构中的控制层和转发层解耦,其将所有转发设备与一个逻辑集中的控制器相连接。为避免网络规模不断扩大引起的单点失效,向分布式控制结构发展成为OpenFlow广域网部署的趋势,其中控制层多控制器的部署问题是SDN设计中的一个关键环节。提出基于控制路径连通度的控制器部署方案来最大化SDN控制器部署的可靠性,并使用3种不同的算法对比控制器部署性能。仿真结果表明,该方案可以在可接受时延范围内提升部署SDN控制器的可靠性。
关键词:
SDN
控制器部署
可靠性优化
控制路径

计算机技术与应用

甲状腺结节超声图像分割算法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.028

作者:王 昕,李 亮

作者单位:长春工业大学 计算机科学与工程学院,吉林 长春130012

摘要: 针对甲状腺结节超声图像易被噪声污染、对比度低、灰度不均匀等特点,提出基于改进的LIF模型与CV模型相结合的分割算法。针对LIF模型在演化过程中易陷入局部最小值的问题,融入了局部梯度能量信息,从而避免了演化时局部最优的问题;同时结合了CV模型对初始化位置不敏感的优点,从而使得该模型不仅能实现对灰度不均匀图像的分割,而且降低了对初始轮廓位置的敏感性。对比实验结果表明,该算法既能有效克服噪声的影响,又能实现对灰度不均匀图像的精确分割。
关键词:
甲状腺结节
图像分割
LIF模型
CV模型
水平集

智能云测试下拓扑映射算法实现的研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.029

作者:王 亮1,韩连钢2,谢锡海1

作者单位:1.西安邮电大学 通信与信息工程学院,陕西 西安710061;2.西安航天动力技术研究所,陕西 西安710025

摘要: 根据智能云测试平台的特点,为加强测试资源集中管理,结合实际中ATF拓扑映射,提出了智能云测试平台自动拓扑映射实现的方法。该方法在ATF框架的基础上,不断优化候选设备分组解空间的大小和每个候选设备分组的连接映射,详细分析了自动拓扑映射核心算法的逻辑结构。采用进位表、逻辑设备排序、设备组获取排序的方法,给出新的自动拓扑映射的方法。并应用到实际的智能云测试环境中,验证了拓扑映射算法扩展性及保密性较好,在发现效率、准确性、有效性上有了很大提高。
关键词:
智能云测试
ATF
拓扑映射
进位表

微博舆情的Hadoop存储和管理平台设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.030

作者:余 辉1,黄永峰2,胡 萍3

作者单位:1.中国科学院大学,北京100043;2.清华大学 电子工程系,北京100084; 3.清华大学 网络科学与网络空间研究院,北京100084

摘要: 随着Internet技术的迅速发展,网络舆情监控系统正在得到广泛应用。网络舆情监控系统的数据量也急速膨胀,如何高效地存储和管理这些海量的非结构或半结构化数据成为网络舆情系统研发中的挑战课题。传统的关系数据库和分布式计算等数据处理的方式也越来越不能适应日益增长网络大数据。针对微博数据的特点建立了一种面向微博舆情应用的Hadoop存储平台的多层体系架构,并采用列数据库设计多种微博结构化数据的表结构,以及表之间的关系模型。测试结果表明,设计的存储管理平台具有检索响应速度快、可扩展性好等特点。
关键词:
舆情分析
Hadoop
HBase
云存储
云计算

“互联网+”智能门禁控制系统

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.031

作者:朱航江,潘振福,朱永利

作者单位:华北电力大学 控制与计算机工程学院,河北 保定071000

摘要: 该系统在Android的Service组件上实现了蓝牙4.0(Bluetooth Low Electric,BLE)与Android智能手机后台程序的自动连接,在此基础上,又实现了语音开锁、方向开锁、基于iBeacon的距离感应开锁等智能开锁功能。其中距离感应开锁不需要手动操作,自动认证用户信息并开锁,实现了对门锁的灵活控制。门禁系统使用了WiFi连接互联网,实现了智能手机、锁、服务器三者两两相联,能够实时反馈门禁系统状态,家庭用户都能通过手机端查看开锁人的用户信息和现场照片,提高了室内安全性。最后,通过实物现场实验,验证了系统的智能性、便捷性与安全性。系统在智能家居领域有着广泛的应用前景。
关键词:
智能门禁系统
STM32单片机
智能锁
蓝牙
WiFi

电源技术与应用

基于全通滤波器的比例复数积分控制分析

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.032

作者:黎凡森1,曹太强1,2,陈显东1,夏昱成3,林玉婷1

作者单位:1.西华大学 电气与电子信息学院,四川 成都 610039; 2.流体及动力机械教育部重点实验室(西华大学),四川 成都610039;3.电子科技大学格拉斯哥学院,四川 成都611731

摘要: 传统比例积分控制单相并网逆变器存在稳态幅值和相位误差问题,同时谐波成分较大。基于此,采用具有零稳态误差和低谐波注入特点的比例复数积分(PCI)控制方法,复数环节通过全通滤波器实现,在单相并网逆变器系统中,无需构造虚拟三相坐标系或者dq坐标系,简化了控制系统结构。用Simulink对相同条件下的PI和PCI控制进行了仿真分析,PI控制的单相逆变器输出电流THD值为0.83%,而PCI控制的THD值为0.46%,若再加入多重PCI控制,可降至0.25%。仿真结果验证了PCI控制下的单相并网逆变器具有良好的稳态性能以及对并网电流谐波的抑制作用。
关键词:
单相
比例复数积分控制
全通滤波器
零稳态误差
谐波抑制

电动汽车无线充电系统线圈参数的仿真与设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.033

作者:张 鑫,贾二炬,范兴明

作者单位:桂林电子科技大学 电气工程及其自动化系,广西 桂林541004

摘要: 磁耦合谐振式无线能量传输技术能实现中等距离的大功率高效率的能量传输,更加适用于电动汽车的无线充电。线圈作为该技术的核心部件,合理的线圈参数设计能够有效地提高系统的输出功率和传输效率。为此,首先介绍了该技术的工作原理并基于等效电路理论建模。其次描述了该技术在电动汽车无线充电中的应用。再次利用MATLAB仿真分析了线圈参数对系统传输性能的影响,得出结论:存在最佳匝数和平均半径使系统的输出功率和传输效率达到最大。随后对适用于电动汽车无线充电的线圈参数进行设计,设计的系统在传输距离为0.3 m时,输出功率为1.60 kW,传输效率可达到96%。最后通过Pspice仿真证明了参数设计的可行性。
关键词:
电动汽车
磁耦合谐振
无线能量传输
等效电路理论
参数设计

一种支持外部控制的动态电源管理方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.034

作者:宋云雷1,刘兴辉1,阎 斌2,金传恩2

作者单位:1.辽宁大学 物理学院,辽宁 沈阳110036;2.合肥科盛微电子科技有限公司,安徽 合肥230088

摘要: 为降低微控制器(MCU)应用系统的功耗,节省硬件资源,提出了一种新型的动态电源管理方法。该动态电源管理方法在支持内部软件控制MCU系统内部电源域的基础上,扩展支持了外部设备对MCU系统内部电源域的控制;外部设备能够根据实际的应用场景实时通过通信电路对MCU系统内部电源域进行开启或关断控制;通信电路使用的通信端口与外部唤醒端口复用一个IO端口。仿真结果表明,对比传统门控时钟的低功耗方法,采用该动态电源管理方法在降低驱动电机的通用MCU系统的静态功耗方面有显著作用:在脉宽调制模块(PWM)稳定工作和待机状态时,系统总静态功耗分别降低了27.43%和98.18%。有效降低了MCU的系统功耗,节省了硬件资源,提高了对MCU内部电源域控制的灵活性和高效性。
关键词:
内部电源域控制
IO端口复用
动态电源管理
低功耗MCU

交直流叠加电源的研制

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.035

作者:王胜利,吴云峰,唐 辉,胡波洋,苗 玲

作者单位:电子科技大学 能源科学与工程学院,四川 成都611731

摘要: 为了运用电化学腐蚀法制备金属氧化物纳米颗粒,设计了一种有良好动态响应的可调频率的交直流叠加电源。该电源能够输出的最大峰值电压为30 V,允许流经的最大电流为10 A,方波频率为35~101 Hz。电源电路主要包括驱动电路、方波产生电路和直流叠加电路。此电源给出了主电路拓扑结构,分析了电路原理,并对其调频控制方法进行了阐述,给出了调频调压的结果。此电源应用于电化学腐蚀试验中,取得了很好的效果,得到了尺寸为30 nm的四氧化三铁颗粒。在用电化学腐蚀法制备金属氧化物纳米颗粒实验中表明了该电源具有较快的动态响应、频率可调节、稳定性高等优点。
关键词:
交直流叠加电源
金属氧化物
纳米颗粒
对称方波
电化学腐蚀试验

基于瞬时无功功率理论的ip-iq算法中的SPLL改进研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.03.036

作者:高文华1,周 娟2,王子绩2

作者单位:1.首钢京唐钢铁联合有限责任公司 热轧作业部,河北 唐山063210; 2.中国矿业大学 信息与电气工程学院,江苏 徐州221116

摘要: 谐波电流检测是有源电力滤波器的关键环节之一,采用锁相环准确锁定电网电压频率是保证正确检测谐波电流的重要前提。基于瞬时无功功率理论ip-iq谐波电流检测算法,详细研究了应用于谐波检测环节的各种软件锁相环的原理及优缺点,并在此基础上,对基于DSC(Delay Signal Cancellation)模块的三相软件锁相环进行了改进。仿真和实验结果表明基于DSC模块的新型三相软件锁相环SPLL(Software Phase-locked Loop)算法实现简单,运算速度快,能够准确锁定相位信息。
关键词:
谐波检测
瞬时无功功率理论
ip-iq算法
软件锁相环