2017年第04期

刊出日期:2017-04-08
邮发代号: ISSN 0258-7998
CN11-2305/TN
邮发代号:2-889
上一期 下一期

技术专栏-ADAS技术与实现

手机ADAS:基于OpenCL的车道线检测应用评估

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.001

作者:朱 笛,张文权,蔡 行,黄 凯

作者单位:中山大学 数据科学与计算机学院 无人系统研究所,广东 广州510006

摘要: 先进驾驶辅助系统(Advanced Driving Assistant System,ADAS)有利于提高驾驶安全性。如今,Open Computing Language(OpenCL)框架以及集成Graphics Processing Unit(GPU)手机的出现,使得在手机上高效运行ADAS应用成为可能。基于OpenCL框架实现了ADAS最典型的一个功能——车道线检测,并运行在三款手机上。通过比较该应用的检测准确度、帧处理速度、应用能效,根据实验结果手机设备非常适合运行基于视觉的ADAS应用。
关键词:
ADAS
手机
OpenCL
车道线检测

基于多尺度重采样的车道线检测

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.002

作者:付黎明,李必军,叶雨同

作者单位:武汉大学 测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北 武汉430079

摘要: 提出了一种适用于辅助驾驶的高鲁棒性车道线检测算法。算法采用了根据距离的影像金字塔,有效提高了检测效率和准确率,实现了Android平台的实时检测,使用水平方向暗-亮-暗特征、二次曲线车道模型和基于卡尔曼滤波的跟踪实时提取跟踪路面车道线,实现相机俯仰角的快速标定。实验证明,基于简单特征和车道线模型算法在Android系统的行车记录仪上可稳定地进行车道跟踪。
关键词:
车道线检测
多尺度重采样
影像金字塔
二次曲线模型

基于多特征融合的驾驶员状态检测的实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.003

作者:许鹏程,李志斌,黄启韬,周奕轩,吴文峰

作者单位:上海电力学院 自动化工程学院,上海200090

摘要: 针对驾驶员状态检测和提取特征单一化以及检测设备成本过高的缺陷,提出了一种多特征融合的驾驶员状态的实现。该系统以内置DSP芯片的STM32L4低功耗单片机为核心,首先通过SON1303、MPU6050等传感器实时采集,分别获取人的脉搏、加速度、角速度以及姿态角特征参数;其次,脉搏调用DSP库实现快速傅里叶变换(FFT),利用切比雪夫窗口设计滤波器提取频谱;最后,通过驾驶员状态良好、疲劳、分心以及紧张频谱分析,定义第一主峰B以及频谱比K,融合B、K、姿态角、加速度、角速度等特征实现对驾驶员状态的判断。通过实验测试,该系统具有抗干扰强、低成本等特点,可以广泛应用于驾驶员状态检测,便于ADAS技术推广。
关键词:
脉搏
姿态
FFT
切比雪夫滤波器
频谱分析

基于TMS320DM6437的车道线检测与跟踪

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.004

作者:赵午峰,乔瑞萍,孙 贺

作者单位:西安交通大学 电子与信息工程学院,陕西 西安710049

摘要: 在TMS320DM6437平台上实现了车道线的实时检测与跟踪。通过两级Hough变换实现了车道线实时检测,利用视频帧与帧之间的相关性对车道线进行跟踪。在算法移植到TMS320DM6437平台过程中,利用DSP特点,对算法在结构以及流程等方面再次进行优化进行进一步优化。经过实验测试,该系统实现了车道线实时检测与跟踪。
关键词:
TMS320DM6437
车道线检测与跟踪
两级Hough变换
算法优化

高精度北斗定位技术在交管执法取证中的应用研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.005

作者:彭 璇1,王梦媛2,曾洁茹2,郭 迟2

作者单位:1.公安部交通管理科学研究所,江苏 无锡214151;2.武汉大学,湖北 武汉430072

摘要: 车道级违法行为指移动目标相对于地面车道或其他移动目标而言,相对位置移动在一个车道级别内的、违反交通法规的行为。由于数据精度等问题,该类行为一直是交管执法取证中的难点。高精度北斗/GPS定位的实现依靠广域实时精密定位技术,通过全球/全国建立的北斗地基增强网系统,将卫星定位精度从平均4~20 m左右提升到大众应用亚米级的水平。从高精度定位技术入手,设计了具有车道级定位能力的执法取证终端,并在无锡等地开展了技术验证。实验表明,这些技术可为车辆行为分析、车辆主动安全等车联网系统提供支撑。
关键词:
高精度北斗定位
执法取证
车道级违法行为
车联网

基于CAN数据的安全驾驶评价的建模与分析

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.006

作者:张家波,王超凡

作者单位:重庆邮电大学 通信与信息工程学院,重庆404100

摘要: 研究中自主搭建车辆CAN数据采集平台,提出以行车安全性为主,辅以乘车舒适度和机动车油耗量共3个指标评价驾驶人的综合素质,其很大程度上反应了驾驶安全,涉及到方向盘转角熵值、方向盘转角速率 、机动车速度熵值等7个因素。模型中先用层次分析法建立单因素权重向量,然后建立隶属度函数确定单因素模糊判断矩阵,最后结合最大隶属度原则对模型求解评定驾驶人的综合素质。实践表明,此模型为驾驶安全的评价提供了一个简单有效的数据分析方法。
关键词:
安全驾驶
CAN
层次分析法
熵值
数据分析

综述与评论

BLE Mesh网络协议综述

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.007

作者:徐春燕1,肖扬文2,蔡 敏1

作者单位:1.华南理工大学 电子与信息学院,广东 广州510640;2.国家质量监督检验检疫总局信息中心,北京100088

摘要: 蓝牙低功耗(BLE)技术由于其低功耗的特性被广泛应用到物联网领域。然而,数据点对点的传输协议以及传输范围小,组网能力差的限制使得BLE在物联网应用中大打折扣。此时,Mesh组网技术显得尤为重要,针对BLE提出的Mesh技术可以大范围地延伸BLE设备或节点的传输距离。首先介绍 Mesh网络的特点,再从路由选择算法、广播信道的局限以及睡眠模式这三方面分析现有BLE Mesh技术的不足并展望了其发展前景。
关键词:
蓝牙低功耗
Mesh网络
物联网
路由选择算法

基片集成波导多模宽带天线研究进展

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.008

作者:张叶枫,朱永忠,刘明飞

作者单位:武警工程大学 信息工程系,陕西 西安710086

摘要: 基片集成波导由于其自身的独特优势,低剖面、易制作且易于平面电路集成,在天线中应用广泛。多模宽带、可重构、多输入多输出是当前天线发展的主要方向。阐述了当前基片集成波导多模宽带天线的主要实现方法和发展前景,为更好地设计基片集成波导多模宽带天线提供了依据。
关键词:
基片集成波导
多模宽带天线
馈电结构

微电子技术

基于4 KB数据块映射的固态硬盘算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.009

作者:骆建军1,陈艳芬1,方立春1,Chris Tsu2

作者单位:1.杭州电子科技大学,浙江 杭州310018;2.Sage Microelectronics Corp,California 95008

摘要: 固态硬盘(Solid-State Drive,SSD)采用NAND型闪存(Flash Memory)为主要存储介质,闪存的读写不同于其他介质,需要闪存转换层(Flash Translation Layer,FTL)对闪存的存储空间进行管理。传统方式的映射算法随着页面(Page-size)的逐渐扩大,在随机数据块写入的速度方面难以提升。针对这个问题,提出一种基于4 KB数据块映射的闪存转换层算法,固态硬盘控制器芯片采用110 nm工艺实现,集成了SATA-II接口(3 Gb/s数据传输速率),最大可以并行驱动5通道的闪存芯片。该算法结合芯片的内部资源,经过了可靠性检测,达到了预期的可靠性和读写速度。
关键词:
闪存FlashMemory
固态硬盘SSD
闪存转化层FTL

SM4算法在粗粒度阵列平台的并行化映射

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.010

作者:徐金甫,杨宇航

作者单位:信息工程大学,河南 郑州450000

摘要: 粗粒度可重构密码阵列提供了大量并行的密码硬件资源,是针对多种分组密码算法硬件快速实现而设计的加速平台。该平台以提升性能和资源效率为目标对SM4算法进行了映射。在直接映射方案的基础上,使用合并操作和任务并行的思路提出了3种改进方案。实验结果表明,改进方案不同程度地发挥了阵列运算资源优势,吞吐率和资源使用效率有了大幅度提升。
关键词:
粗粒度可重构密码阵列
并行
性能
资源效率
SM4

基于LUT的高速低硬件开销SHA-3算法设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.011

作者:张跃军,廖澴桓,丁代鲁

作者单位:宁波大学 电路与系统研究所,浙江 宁波315211

摘要: 通过对SHA-3算法和查找表(Look-Up-Table,LUT)方法的研究,提出一种高速低硬件开销SHA-3算法设计方案。首先,该方案利用状态机实现SHA-3算法核心置换函数的轮运算,并结合LUT方法处理每轮运算的数据交换和数据存储;然后,采用硬件模块并行处理和存储单元共用的方式,提高SHA-3算法的速度、降低硬件开销。最后,在SMIC 65 nm CMOS工艺下设计SHA-3算法,DC综合后电路面积为65 833 μm2,在1.2 V电压下最高工作频率可达到150 MHz,功耗为2.5 mW。
关键词:
SHA-3算法
LUT查找表
高速
低硬件开销
CMOS电路

基于能量攻击的FPGA克隆技术研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.012

作者:许纪钧,严迎建

作者单位:解放军信息工程大学,河南 郑州450000

摘要: 针对FPGA克隆技术展开研究,指出其关键问题在于对加密密钥的攻击,并以Xilinx公司7系列FPGA为列,讨论了采用AES-256 CBC模式解密条件下的攻击点函数选择方法,通过单比特功耗模型实施差分能量攻击,成功恢复了256 bit密钥。同时,针对不可直接代入密钥检验正确性的问题,设计了一种基于DPA攻击相关系数极性的检验方法,避免了密钥错误引起FPGA错误配置,实验表明,该方法能够有效消除相关系数的“假峰”现象。
关键词:
FPGA克隆
能量攻击
AES-256CBC
相关系数
结果检验

带温度补偿和AGC功能的10 Gb/s跨阻放大器设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.013

作者:陈 伟1,黄启俊1,何 进1,王 豪1,常 胜1,童志强2

作者单位:1.武汉大学 物理科学与技术学院,湖北 武汉430072;2.武汉烽火通信科技股份有限公司微电子部,湖北 武汉430074

摘要: 基于0.18 μm BiCMOS工艺设计了一个工作速率为10 Gb/s的跨阻放大器。为了解决温度变化对放大器性能的影响,引入了与温度变化有关联的电流(温度电流),从而锁存成与温度有关联的电压给跨阻放大器供电,使得放大器增益在频带内平坦和带宽变化减小。为了扩大输入信号的动态范围,引入了可变MOS电阻来实现AGC功能,使得放大器可以工作在较大的输入功率。为了提高增益,引入了两级差分放大电路,同时采用电容简并的方法来进一步扩展带宽。版图后仿真结果表明,跨阻放大器电路差分跨阻增益为9 kΩ,-3 dB带宽为8.7 GHz,等效输入电流噪声为17 pA/√Hz,灵敏度为-20 dBm,输入饱和光电流为2 mA,功耗为66 mW,电源噪声抑制比为-16 dB,放大器核心电路版图面积为94 mm×63 mm,整体版图面积为937 mm×828 mm,满足商业应用的要求。
关键词:
温度补偿
温度电流
AGC
跨阻放大器
宽动态输入电流

一种10 bit 200 MS/s分段式电流舵DAC设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.014

作者:王 帅,黄海生,李 鑫,尹 强,李东亚

作者单位:西安邮电大学 电子工程学院,陕西 西安710121

摘要: 基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺,设计一种10 bit采样率为200 MS/s的DAC(数模转换器)。为了提高DAC的整体性能,电路主体采用了分段式电流舵结构,高6位为温度计码,低4位为二进制码。电流源开关单元采用了cascode结构(共源共栅)和差分输出结构。另外,采用了一种低交叉点开关驱动电路来提高DAC的动态性能。电路仿真结果显示,在1.8 V电源供电下,DAC的微分非线性误差(DNL)和积分非线性误差(INL)的最大值为0.05 LSB和0.2 LSB。在输出信号频率为0.976 MHz时,DAC的无杂动态范围(SFDR)为81.53 dB。
关键词:
电流舵
cascode结构
低交叉点驱动电路

嵌入式技术

基于机器视觉的智能导盲眼镜设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.015

作者:何腾鹏,张荣芬,刘 超,房乐楠,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: 提出一种基于机器视觉的智能导盲眼镜系统的设计方案。采用三星公司Cortex-A8架构的 S5PV210作为中央处理器,搭载Linux系统,配备双目采集、GPS定位、语音播报、GSM短信、语音通话、无线传输六大核心功能模块搭建智能导盲眼镜系统的硬件平台,结合深度学习算法在远程云服务器上完成了对目标场景的智能识别,最后以语音的形式实时对盲人的行走作出准确引导。系统测试结果表明,该智能导盲眼镜系统在测试环境下不仅能对盲人出行正确导航,还具有一定的目标识别能力,能帮助盲人进行简易物品归类。该系统还兼有GPS定位、语音通话、GSM短信等多项辅助功能。
关键词:
机器视觉
Cortex-A8
双目采集
智能识别

体外反搏装置充排气时间自动优化算法与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.016

作者:肖前军

作者单位:重庆工业职业技术学院 自动化学院,重庆401120

摘要: 针对体外反搏装置充排气时间准确性及自动化程度差的缺陷,提出了一种体外反搏装置充排气时间自动优化方法。开发了颞脉波的采集和处理电路,并根据采集的颞脉波在反搏前后的特征点,设计了颞脉波特征点的搜索算法。根据搜索的特征点,给出了体外反搏装置充排气时间自动调节算法,实现了体外反搏装置充排气时间自动调节,获得了最佳的反搏效果,大大提高了体外反搏装置的自动性、安全性和有效性,具有广阔的市场应用前景和参考价值。
关键词:
体外反搏
颞脉波
自动优化
充排气时间
特征点

腹腔镜持镜臂运动控制器的硬件设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.017

作者:李叶丹1,2,张建勋1,2,代 煜1,2,曹 刚1,2,尚 翰1,2,张 绕1,2

作者单位:1.南开大学 计算机与控制工程学院,天津300350;2.天津市智能机器人技术重点实验室,天津300350

摘要: 在自主研发的腹腔镜持镜臂样机的基础上,针对微创手术的实际需求,利用DSP在数字信号处理方面的优势以及CPLD在构建逻辑功能方面的灵活性,设计并实现了基于DSP+CPLD平台的硬件系统。利用CPLD模块产生控制机械臂电机运动的PWM波形,并作了相应的信号优化处理,在CPLD内部设计了码盘信号采集模块、电机抱闸控制与限位开关保护模块。采用访问外部寄存器方式实现了DSP和CPLD的数据传输,最终实现持镜臂的速度控制和位置控制,并且可以满足运动控制的实时性和稳定性要求。
关键词:
DSP
CPLD
持镜机械臂
运动控制器
硬件设计

一种彩色FDM型3D打印机的设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.018

作者:宋廷强,邢照合

作者单位:青岛科技大学 信息科学技术学院,山东 青岛266061

摘要: 设计了一种可以打印彩色三维模型的3D打印机。传统FDM型桌面3D打印机只能打印单色,因此在开源FDM型3D打印机的基础上重新设计组合了打印机的机械结构和电气控制系统来实现打印材料的混合,借助Bresenham直线算法设计了彩色打印机的控制软件,并增加了Gcode指令。实验结果表明,这种设计可以保证打印不同颜色的3D模型,并且与原来相同类型的单色3D打印机相比,提高了打印速度。
关键词:
3D打印
直线算法
彩色模型
Gcode指令

一种船用雷达模拟器控制板的设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.019

作者:杨 建

作者单位:解放军镇江船艇学院,江苏 镇江212003

摘要: 针对船用导航雷达模拟训练的特点,设计了一款能够控制雷达模拟器软件的控制板。此板可完成大多数型号的船用雷达训练,并能提供接近真机的操作体验,易便携;硬件电路设计简单实用,利用单片机控制能力强的特点,结合按键、电位器、与门和USB串口等电路,把各种模拟信号处理成电脑能识别的二进制代码,直接控制电脑模拟器软件的各种功能实现;软件设计灵活且升级方便,可根据雷达型号的不同,对各种按键和电位器的功能重新进行软件设置,编译过的软件通过USB串口直接下载到单片机。
关键词:
雷达模拟器
单片机
ADC采样
串口通信
软件设计

测控技术与仪器仪表

电能表现场检验数据挖掘研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.020

作者:甄昊涵,沈 华

作者单位:国网上海市电力公司电力科学研究院,上海200051

摘要: 近年来,随着电力用户信息采集系统功能应用不断完善,对用电信息大数据挖掘更加深入。电能表现场检验数据是获取电能表运行状态的重要手段之一,其数据覆盖范围广、周期性强,能够较为准确地反映出电能表误差、用户负荷、运行环境等。因此,有必要将电能表现场检验数据纳入电力大数据挖掘来源。初步探讨了电能表现场检验数据的大数据挖掘策略,有利于更加准确地分析电能表运行状态和用户用电行为,充分发挥现场检验在电能表运维管理工作中的作用。
关键词:
电能表
现场检验
数据挖掘

基于6LoWPAN的分布式桥梁索力监测系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.021

作者:李东明,胡亚斌,王永涛

作者单位:中国地质大学(武汉) 自动化学院,湖北 武汉430074

摘要: 桥梁整体安全性能的一个重要评价指标是斜拉索当前的索力值。研制了基于6LoWPAN的分布式无线索力监测系统,首先介绍系统的总体结构,分别给出了系统的软、硬件设计以及数据传输策略,然后进行了振动测试与实际拉索测试实验。实验表明,监测系统能够准确地进行分布式远程索力监测,为桥梁远程、长期监测提供了一种便捷高效的测试系统及方法,应用前景广阔。
关键词:
加速度传感器
振动法
分布式
物联网

基于摄像头的输电线无人机自主巡线方案设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.022

作者:张科比,雷 勇

作者单位:四川大学 电气信息学院,四川 成都610065

摘要: 为满足输电线的巡检需求,提高输电线巡检效率、安全性以及自动化程度,提出了一种基于摄像头的输电线无人机自主巡线方案。无人机采用STM32F407为主控制芯片,用黑白摄像头采集输电线与背景的灰度图像信息,然后依次对图像进行二值化、中值滤波和输电线提取处理,规划无人机的巡线路径。此外,无人机还搭配433 MHz无线通信模块,用户可以通过无线手柄远距离遥控。仿真实验表明,此方案能有效地实现无人机自主巡线飞行,为无人机搭载可见光视频采集、紫外成像等装置及进行输电线航拍巡检搭建了良好的平台。
关键词:
无人机
摄像头
灰度图像
二值化
自主巡线

基于行人航迹推算的室内定位算法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.023

作者:王亚娜,蔡成林,李思民,于洪刚

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: 针对室内定位的实际应用需求,提出了基于行人航迹推算算法(PDR)的适用于手机采集数据的室内定位方法。不同于传统的数据采集方法,该种定位方法利用手机得到加速度、陀螺仪以及地磁原始数据,通过分析加速度信号实现步频探测和步长估计。利用扩展卡尔曼滤波器(EKF)融合各惯性传感器数据以提高方向角的解算精度。最后设计了基于Android平台的数据采集软件,可利用手机内置的传感器设备实现数据采集。经实验数据分析,该算法的定位精度优于2 m,在实用的基础上具有较高的定位精度和较低的实现复杂度。
关键词:
行人航迹推算
扩展卡尔曼滤波
惯性传感器
室内定位
Android

基于ASR降噪和改进LMD的齿轮故障诊断方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.024

作者:边兵兵

作者单位:平顶山工业职业技术学院,河南 平顶山467001

摘要: 针对恶劣环境影响下齿轮特征信息难以被有效提取出来的情况,提出了一种基于自适应随机共振降噪和改进局部均值分解的齿轮故障诊断算法。利用粒子群优化算法对随机共振参数进行优选,实现最佳随机共振输出,提取出微弱故障信息;基于故障特征频率信噪比,改进局部均值分解,剔除伪分量的干扰,提取模糊熵特征对齿轮类型进行诊断识别。实验研究表明,该方法能较好地识别出多种齿轮类型,是一种有效的齿轮故障诊断算法。
关键词:
自适应随机共振
局部均值分解
支持向量机
故障诊断

姿态测量系统稳定性优化算法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.025

作者:杜红彬,侯秋华,康小明

作者单位:华东理工大学 信息科学与工程学院,上海200237

摘要: 设计了一种基于模糊规则调整的串级线性卡尔曼(LKF)姿态解算方法,用旋转矩阵部分元素建立状态方程首先以机动加速度补偿的加速度为观测量,并采用模糊规则调整不同运动状态下的协方差阵,减小加速度的干扰,得到水平姿态角;然后采用磁强信息和姿态信息获取间接观测量,得到偏航角。动静态测试表明,该方法消除了累计误差和磁干扰对水平倾角的耦合干扰,与扩展卡尔曼滤波(EKF)相比,提高了在运动加速度干扰和磁场干扰下的姿态估计精度,并且降低了计算量。
关键词:
姿态估计
加速度补偿
串级
解耦合
模糊规则

基于EEMD与矩阵分形的自动机故障诊断方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.026

作者:张玉学,潘宏侠,安 邦

作者单位:中北大学 机械与动力工程学院,山西 太原030051

摘要: 针对自动机振动响应信号非线性、瞬态和冲击特性,提出基于聚合经验模态分解(EEMD)和矩阵分形相结合的自动机故障诊断方法。首先对采集到的自动机各种工况信号采用EEMD分解的方法对其进行分解,通过对分解得到的固有模态函数(IMF)分量信号进行广义维数计算,得到每个工况广义维数分形矩阵,发现不同工况下的分形矩阵有较大差别。通过计算待检测信号与样本信号之间的的相关系数,采用折线图进行直观比较,确定待检测信号的故障类别。验证了该方法能有效地应用在自动机故障诊断中。
关键词:
聚合经验模态
矩阵分形
自动机
故障诊断

通信与网络

电力无线专网中基于频谱检测的SDR技术

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.027

作者:王继业1,赵东艳2,3,原义栋2,3,毛 敏4,靳嘉桢2,3

作者单位:1.国家电网公司,北京100031; 2.北京智芯微电子科技有限公司 国家电网公司重点实验室 电力芯片设计分析实验室,北京100192; 3.北京智芯微电子科技有限公司 北京市电力高可靠性集成电路设计工程技术研究中心,北京100192; 4.北京邮电大学,北京100876

摘要: 230 MHz电力无线专网系统作为目前电力负荷管理系统的主要构成部分之一,随着服务面的扩展和服务量的增大,传输速率低下、频谱资源浪费的缺点日益突出。频谱检测机制能够有效地搜索未使用的频谱空穴,而软件无线电可以充分利用检测到的频谱空穴并有效地提高频带利用率。提出了一种针对电力无线专网的基于频谱检测的软件无线电技术,结合电力无线专网230 MHz频段特点设计了通信系统中收发信机的数字电路,并通过MATLAB仿真验证了方案在在频谱检测上的性能表现。
关键词:
电力无线专网
频谱检测
软件无线电
收发机
频谱利用率

面向移动自组织网络的随机密钥构建策略研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.028

作者:吴 冬1,魏艳鸣2,吴方芳3

作者单位:1.浙江长征职业技术学院 计算机与信息技术系,浙江 杭州310023; 2.河南经贸职业学院 信息管理系,河南 郑州450018;3.清华大学 电机工程与应用电力技术系,北京100084

摘要: 为了提高移动自组织网络数据通信的安全性,提出了一种随机密钥构建策略算法。首先为每一个节点构建一个路由信息表,记录路由标识、部分路由和完整路由信息。接着依据路由标识进行信息协调,使得两节点共享完整路由。最后,依据共享完整路由的二值比特序列表示生成随机密钥,依据最小熵计算比特数上下限。仿真结果表明,与常用的ARAN和TARF安全路由协议相比,在恶意节点比例不同的条件下,采用本文策略改进的DSR路由协议具有更高的报文送达率。
关键词:
移动自组织网络
随机密钥
恶意节点
DSR
路由算法

不同耦合方式下相依网络的级联故障评估

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.029

作者:王 曦,张新刚

作者单位:南阳师范学院 软件学院,河南 南阳473061

摘要: 为了更全面地评估级联故障对相依网络的影响,采用随机耦合、同配耦合和异配耦合3种不同的连边耦合方式,构建相依边为逻辑依赖的相依网络。提出一种新的负载全局分配的级联故障模型,从最大连通子图、迭代步长、过载节点分布等方面评估级联故障的结果。仿真结果表明:(1)同配相依网络比随机相依网络和异配相依网络有更小的最大连通子图占比,且非最大连通子图占比的差异非常显著;(2)容忍系数增大时,同配相依网络的迭代步长下降最为缓慢,不同耦合方式的相依网络在容忍系数取值0.1处均取到步长峰值;(3)不同耦合方式的相依网络在首次故障迭代时,过载节点倾向于选择初始故障节点的邻居节点的邻居节点,而非故障节点的邻居节点。
关键词:
相依网络
级联故障
耦合方式
最大连通子图
迭代步长

基于无线信号接收强度定位的无人机群避碰

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.030

作者:杨润丰1,骆春波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.英国埃克塞特大学 数学与计算机科学系,英国EX4 4QF

摘要: 碰撞避免算法对无人机群的安全飞行极其重要。当无人机无法获得准确的定位信息,特别是其全球定位系统(GPS)信号失效时,更需要准确高效的碰撞躲避和控制算法。利用无人机的无线射频信号,根据信号强度估算无人机间的距离和飞行信息,计算碰撞概率,采用正交规则修改预设的飞行路线,提出完整的无人机碰撞避免系统方法。理论分析和实验测试结果证实了此避碰策略的有效性,从而使无人机获得安全的飞行路线。
关键词:
无人机
无线信号接收强度
无人机避碰

FBMC系统中原型滤波器的迭代设计算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.031

作者:穆亚起

作者单位:桂林电子科技大学 信息与通信工程学院,广西 桂林541004

摘要: 基于滤波器组的多载波系统的整体性能完全由一个原型滤波器决定,例如频率选择特性、符号间干扰和信道间干扰。为构建近似完全重构的多载波系统,提出了一种迭代算法来设计原型滤波器。该算法将设计问题归结为一个无约束的优化问题,其目标函数为符号间干扰、信道间干扰以及原型滤波器阻带能量的加权和。通过推导目标函数的梯度向量和海森矩阵,采用修正牛顿算法来迭代优化原型滤波器,每次迭代更新中,原型滤波器都是通过闭合公式求解,因此算法的计算复杂度很低。仿真实验表明, 与已有的设计算法相比,所提出的算法提高了系统的整体性能。
关键词:
基于滤波器组的多载波系统
原型滤波器
无约束优化
修正牛顿算法

一种低复杂度非正交多址接入功率分配算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.032

作者:谭 歆,肖 杰,高 翔,吴广富

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: 功率分配是非正交多址系统(NOMA)资源分配中的一个重要研究问题。最优迭代注水功率分配算法能提高系统性能,但是算法复杂度较高。提出一种低复杂度的功率分配算法,首先对子载波采用注水原理得到总的复用功率,然后在单个子载波上叠加用户间采用分数阶功率分配方法进行功率再分配。通过仿真分析,与最优迭代注水功率分配算法相比,该算法在性能损失不超过3%的情况下,大幅减低了计算复杂度。
关键词:
非正交多址
功率分配
注水
分数阶功率分配方法

计算机技术与应用

基于改进ViBe的运动目标检测算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.033

作者:胡昭华1,2,张维新1,王 珏1,邵晓雯1,卞飞飞1

作者单位:1.南京信息工程大学 电子与信息工程学院,江苏 南京210044; 2.南京信息工程大学 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: 在运动目标检测领域,ViBe算法由于其实时性高、鲁棒性好等特点,已经被广泛地研究与使用。但动态背景往往会干扰检测结果。通过度量背景复杂度更新距离阈值和背景模型更新率的方式,提出了一种基于改进ViBe算法的运动目标检测算法,能有效地降低动态背景对检测结果造成的影响。最后,利用全局运动补偿算法将改进的ViBe算法应用到摄像机运动情况下,取得了一定效果。
关键词:
ViBe算法
动态背景
背景复杂度
运动目标检测
运动补偿

联合部件特征与增强SVM的行人检测算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.034

作者:欧中亚1,2,山田宏尚2

作者单位:1.河南经贸职业学院 信息管理系,河南 郑州450046;2.日本岐阜大学 工学研究科,日本 岐阜5011193

摘要: 为解决遮挡、姿态变化等局部变化引起的行人检测性能下降问题,提出一种融合全局和局部特征的行人检测方法。首先,将人体分为全局和局部6个部件;然后,改进Haar-like特征描述子,用于快速提取人体局部部件特征,再融合全局部件的方向梯度直方图特征,构建人体的联合部件特征。最后,结合增强学习思路改进支持向量机学习方法,对联合部件特征进行训练和分类。实验结果表明,该方法正确率高,虚警率低,受遮挡、姿态变化影响小。
关键词:
行人检测
方向梯度直方图
Haar-like
支持向量机
增强学习

SMT-PAAG下的Harris角点检测与匹配算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.035

作者:车 芳,韩俊刚,郭志全

作者单位:西安邮电大学 计算机学院,陕西 西安710121

摘要: 结合多核处理器SMT_PAAG的平台特性,实现基于数据并行和任务并行的Harris角点检测与匹配算法。在SMT-PAAG仿真器上对其算法进行验证,根据加速比和效率两个性能指标对实验结果进行分析,结果表明SMT-PAGG上Harris角点检测与匹配算法的并行化实现效果显著。
关键词:
SMT-PAAG
Harris角点检测与匹配
数据并行
任务并行

基于警务云的快递业安全监管平台设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.036

作者:宋 华1,刘 亮2,胡 芳1,贾志卿1

作者单位:1.重庆警察学院,重庆401331;2.重庆邮电大学 移通学院,重庆401529

摘要: 为实现对快递业信息的全面采集与监管,并结合公安信息化建设的实践和需求,研究了基于警务云架构的快递业安全监管平台的设计与开发。平台采用浪潮Loushang 6框架开发,通过需求分析,完成相应功能模块和数据库的设计,详细介绍了平台的两个关键技术:监管数据云存储的实现和采用中间件技术与现有警务地理数据的共享对接,使快递业安全监管数据能可视化展示,实现了对快递业安全的智能监管。
关键词:
安全监管平台
警务云
警用地理信息系统
NoSQL
云存储

一种实时火灾检测算法研究及其嵌入式应用

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.037

作者:陈 岩,宫宁生,温健阳

作者单位:南京工业大学 计算机科学与技术学院,江苏 南京211816

摘要: 针对户外场景中火灾难于发现的问题,提出了一种基于图像处理的实时火灾哨兵金字塔检测算法。该算法采用哨兵分级策略,在保证报警准确度的同时,较常见的基于逐像素背景差和帧差法视频检测算法运算效率提高数十倍,适用于较大范围内的实时火灾检测,具有良好的应用前景。该算法被成功应用到Hi3516C视频SoC芯片中,成为了某地区秸秆焚烧巡查的重要监测手段,实际报警准确率达94.6%。
关键词:
火灾检测
哨兵算法
实时视频
运动特征

电源技术与应用

基于优先级的谐振式无线充电研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.038

作者:刘 璐1,郝 鹏2,刘维亭1,俞玲娜1

作者单位:1.江苏科技大学 电子信息学院,江苏 镇江212003;2.镇江博联电子科技有限公司,江苏 镇江212001

摘要: 无线充电研究中,多个电子设备同时进行充电场景已经受到广泛关注。然而电子设备的设备类型、功率要求和充电时间不同,设备的充电需求则不同,同时充电就会影响到无线充电的充电效率。考虑谐振式无线充电多设备场景,提出一种基于多参数的无线充电优先级算法,以实现更优的充电系统效率。该算法涉及的参数包括:电池容量、实时残余电量、实时充电距离、负载,以及用户对充电优先的主观系数(时间优先或功率优先)等。这些参数较为全面的涵盖了无线充电过程。仿真结果表明,相比于无优先级无线充电,提出的方法可以使得充电效率提高20%左右。
关键词:
无线充电
谐振式
优先级
充电效率

基于次优解集扰动IWD的PID锂电池均衡充电控制

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.039

作者:姚 金

作者单位:梧州学院 机械与材料工程学院,广西 梧州543000

摘要: 为实现串联锂电池组充电均衡控制,提出基于次优解集扰动智能水滴算法(IWD)的PID锂电池均衡充电控制策略。首先,对锂电池的充电均衡电路进行研究,给出具有单均衡器设置的PID充电控制结构图,并讨论了不同情形下的均衡控制策略;其次,针对PID参数整定问题,引入智能水滴算法进行参数优化,为提高其优化性能,利用次优解集和混沌扰动提高水滴进化的多样性,提高进化精度和效率;最后,通过MATLAB/Simulink仿真,对所提出的锂电池均衡充电控制策略的有效性进行了验证,均衡后的电压曲线拟合分布更为集中,所用时间更短。
关键词:
次优解集
混沌扰动
智能水滴算法
锂电池充电

三相可控整流并联系统环流的抑制研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.040

作者:甘 雪1,曹太强1,2,林玉婷2

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

摘要: 三相可控整流并联电路中由于控制与器件不能实时响应、零序开关占空比不同步和器件参数不相同等将导致环流的产生。采用一种统一电压调节器控制方法,即将各并联模块的外环电压调节器独立出来,形成统一电压调节器,通过对并联系统闭环电流的控制实现三相可控整流器的并联均流。对三相PWM整流并联系统进行了小信号建模,分析了其环流产生的原因,通过仿真验证了环流为0.12 mA,输出直流电压纹波电压为输出电压的0.2%;同时负载突变时,0.03 s内电压值就恢复到给定值,其输出直流电压的变化量为2.8%,有较好的稳定性。
关键词:
三相可控整流器
并联
环流
电压调节

反激式微型逆变器新型功率解耦电路控制策略的研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.04.041

作者:胡林静,于士航

作者单位:内蒙古工业大学 电力学院,内蒙古 呼和浩特010080

摘要: 针对光伏并网微型逆变器中光伏电池的输出功率所含有两倍的工频功率脉动问题,提出了一种新型功率解耦电路,可以有效地减小解耦电容的容量,使整个微型逆变器的寿命得到延长。详细分析了交错反激式微型逆变器的拓扑结构组成、工作过程及微型逆变器功率解耦的基本原理,并对目前较常用的三类功率解耦电路的工作方式及优缺点做了对比;对提出的功率解耦电路的两个工作模式及控制策略进行了详细分析,最后,在MATLAB仿真软件中搭建了带有功率解耦电路的交错反激式微型逆变器仿真模型,通过仿真实验可得功率解耦电路可以有效抑制功率脉动问题,控制策略可以实现单位功率因数并网。
关键词:
光伏并网
反激式
微型逆变器
功率解耦