2017年第07期

刊出日期:2017-07-08
邮发代号: ISSN 0258-7998
CN11-2305/TN
邮发代号:2-889
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技术专栏-射频与微波

射频与微波技术在安防领域的应用

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.001

作者:段玮倩,胡岸勇,苗俊刚

作者单位:北京航空航天大学 微波感知与安防应用重点实验室,北京100191

摘要: 射频与微波因其一系列独特的特性,对其他安防探测手段形成了有效补充,使得这项技术在安防领域的应用研究取得了飞速的进展,并已经在出入口人体安检、小型无人机捕获、周界安防以及电子射频识别(RFID)等场合发挥了重要的作用。在安防环境日趋复杂的今天,射频与微波技术在维护公共安全方面已经成为不可或缺的组成部分。
关键词:
射频与微波
安防应用
人体安检
无人机捕获
毫米波雷达

2~6 GHz宽带功率放大器模块设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.002

作者:王浩全1,2,3,郭 昊1,2,3,郝明丽1,2

作者单位:1.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; 2.中国科学院微电子研究所 健康电子研发中心,北京100029;3.中国科学院大学 电子电气与通信工程学院,北京101400

摘要: 实现了一款GaN超倍频功率放大器。基于CREE公司型号为CGHV60040D裸芯片,通过对芯片外围键合线和微带线进行建模及电磁场仿真,利用最佳负载阻抗匹配的原理,并借助仿真软件设计优化了宽带匹配网络,最终完成了一款工作在2~6 GHz的单管宽带功率放大器。对所设计的宽带功放模块进行脉冲测试,在1.8~5.5 GHz的宽频带范围内,增益为10~13 dB,输出功率43 dBm以上,功率附加效率(PAE)达到40%以上。
关键词:
26GHz
输出功率
功率附加效率

三频段高稳定辐射分裂生长式分形微带天线

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.003

作者:林 斌1,游佰强2

作者单位:1.厦门大学嘉庚学院 信息科学与技术学院,福建 漳州363105;2.厦门大学 信息科学与技术学院,福建 厦门361005

摘要: 针对移动通信及射频识别等多应用频段覆盖的需求,提出一种新型分裂生长式分形结构,利用π型四边形雪花结构进行分裂生长式迭代算法,实现了高度集成的等效复合辐射边,研制了一款分裂生长式分形微带天线,能够同时覆盖移动通信的900 MHz频段、1.9 GHz频段和射频识别的2.45 GHz频段,3个工作频带的回波损耗最小值都低于-20 dB,工作带宽都大于0.2 GHz,天线在3个工作频段都具有高稳定辐射特性。该天线成功实现了移动通信系统和射频识别多体系兼容,有望用于通信及远程身份识别及支付体系。
关键词:
分裂生长式分形结构
分形天线
移动通信系统
射频识别系统
远程识别及支付

9.4T磁共振成像系统高通鸟笼射频线圈的研制

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.004

作者:陈思明1,2,张雪雷1

作者单位:1.中国科学院强磁场科学中心,安徽 合肥230000;2.中国科学技术大学,安徽 合肥230000

摘要: 设计并制作了一个发射/接收一体的鸟笼线圈,该线圈采用正交激发/接收,谐振频率可以达到400 MHz,在9.4T成像系统中,可对H原子成像。Workbench测试表明,该线圈Q值较高,两个通道的隔离度达到20 dB。进行了样品测试,结果显示图像均匀、信噪比高、对比清晰。该线圈设计工艺简单,成本较低,对于超高场磁共振成像射频线圈的设计与制作具有一定的借鉴意义。
关键词:
9.4T射频线圈
鸟笼线圈
调谐
信噪比

一种宽带数控模拟复相关器的设计及实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.005

作者:辛 心,王 超,胡岸勇,苗俊刚

作者单位:北京航空航天大学 微波感知与安防应用北京市重点实验室,北京100191

摘要: 介绍了一种加法型增益与偏置可数字控制的1.5~2.5 GHz模拟复相关器的设计原理及实现过程,并分别在点频与宽带输入信号情况下,评估了复相关器的等效相关带宽与相位的测量精度,以及在不同输入功率情况下的信噪比。实验结果表明,此模拟复相关器的增益与偏置可实现数字自动调整,在1 GHz工作带宽内幅度变化不超过1.5 dB,等效相关噪声带宽达到0.905 GHz,相位测量精度优于2.5°,在输入功率为-13 dBm时,信噪比达到13 dB。
关键词:
毫米波
被动成像
复相关
模拟复相关器

综述与评论

面向5G的大规模MIMO关键技术研究分析

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.006

作者:王茜竹,邱聪聪,黄德玲

作者单位:重庆邮电大学 通信与信息工程学院,重庆400065

摘要: 第五代移动通信网络(5G)目前已经得到了全球企业、研究院所和高校的广泛关注和大量研究,大规模MIMO技术被认为是未来5G中的一项重要技术,主要用于提高通信系统的频谱利用率和信道容量,详细分析了MIMO技术的标准化进程以及大规模MIMO的技术优势,主要应用场景,然后从信道测量和信道建模的角度进行了介绍,分析了大规模MIMO系统下的信道估计技术,预编码技术以及信号检测技术,最后进行了总结。
关键词:
5G
大规模MIMO
信道估计
预编码
信号检测

微电子技术

基于FIB技术攻击芯片主动屏蔽层

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.007

作者:王 敏1,2,刘 莹3,邵 瑾1,2,胡晓波1,2,刘 亮1,2,赵东艳1,2,张海峰1,2,尹国龙1,4

作者单位:1.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; 2.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; 3.国家电网公司 信息通信部,北京100088;4.国网宁夏电力公司,宁夏 银川750001

摘要: 安全芯片通常在芯片顶层布满主动屏蔽层,以防止侵入式物理探测、攻击篡改芯片部分功能模块,从而获取芯片内部存储的关键数据和敏感信息。本文提出了一种基于FIB技术攻击芯片主动屏蔽层的方法,对现有静态或动态检测的主动屏蔽层的安全芯片,均可避开主动屏蔽层的检测实施攻击。该方法简易直接,可操作性极强,对芯片的安全设计和攻击具有重要的现实意义。使用该攻击方法,成功实现对智能IC卡进行侵入式攻击,探测到芯片RAM存储器输出数据信号,并重新激活了芯片测试模式。
关键词:
安全芯片
主动屏蔽层
聚焦粒子束
侵入式攻击

基于电流复用技术的低功耗正交信号VCO

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.008

作者:张顶顶1,2,3,张钊锋1,3,廖友春1,2

作者单位:1.中国科学院 上海高等研究院,上海201210;2.中国科学院大学,北京100049;3.上海科技大学,上海201210

摘要: 针对低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy,BLE)正交上/下变频收发机,实现了一种低功耗的正交信号产生器。相比传统电流复用技术VCO,增加尾电流源以降低平均电流损耗,同时确保相位噪声满足指标要求。基于TSMC 0.18 μm标准CMOS工艺的仿真结果表明,正交信号频率为849.7 MHz时,在偏移中心频率1 MHz时的相位噪声为-126 dBc/Hz;在1.8 V电源电压下仅消耗1.05 mA电流,FoM值为182 dBc。经过二分频后的正交信号总体频率范围是783~866 MHz,整体版图面积为0.38 mm2。相位噪声和频率范围满足BLE指标要求,对其他低功耗射频应用具有指导意义。
关键词:
电流复用
低功耗
正交信号

基于FPGA的CMOS相机实时数据处理设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.009

作者:侯絮絮1,马松龄1,孙 晨2,郭子靖1

作者单位:1.西安建筑科技大学 机电工程学院,陕西 西安710055;2.中国科学院 西安光学精密机械研究所,陕西 西安710119

摘要: 针对CMOS图像传感器输出的LVDS串行数据在传输过程中因数据无法对齐引起误码率升高,图像分辨率降低问题,提出一种基于现场可编程门阵列FPGA的CMOS相机实时数据处理研究方案。采用VHDL硬件语言,对数据处理进行模块化设计,确保高速数据的正确采样,减少误码产生。经软件仿真及实测表明:该方案设计合理,系统运行稳定可靠,解决了高分辨率图像在高速传输中的数据校正问题,输出的图像轮廓清晰、无斑点。
关键词:
CMOS图像传感器
FPGA
数据校正
高分辨率

一种双频电子标签芯片及电源管理电路

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.010

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: 提出集成两个频段的双频RFID电子标签芯片设计方案,两个频段共享电源和存储器,解决了集成的双频电子标签芯片的电源冲突问题和双频段同时读写存储器的冲突问题,设计了集成符合ISO 18000-6C协议的 UHF频段和符合ISO 11784/11785协议的LF频段的双频RFID电子标签芯片,并给出了电源管理电路。经流片后测试,该双频RFID标签的两个频段的功能正确,灵敏度和识读距离与目前同类型单频段的电子标签相近。
关键词:
双频
RFID
状态检测
电源管理

基于LTCC技术的微型化巴伦设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.011

作者:刘 红,叶 强

作者单位:中国计量大学 信息工程学院,浙江 杭州310018

摘要: 基于低温共烧陶瓷(LTCC)技术设计了一种微型化巴伦(Balun)。微型化的Balun采用Marchand Balun结构和LTCC的立体集成结构,Balun内部带状线利用宽边带状线结构,采用一种螺旋化方式,减小巴伦的体积。该巴伦的带宽为2.4~2.5 GHz,尺寸仅为2.0 mm×1.25 mm×0.8 mm,该巴伦不仅插损小,而且平衡端口输出具有良好的幅值平衡和180°相位差。
关键词:
巴伦
低温共烧陶瓷
微型化
立体
集成

SiP系统级封装设计仿真技术

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.012

作者:李 扬

作者单位:奥肯思科技有限公司,北京100045

摘要: SiP(System in Package)系统级封装技术正成为当前电子技术发展的热点,国际国内许多研究院所和公司已经将SiP技术作为最新的重要发展方向。首先阐述了SiP系统级封装的设计仿真技术及应用,然后结合实际工程项目,详细介绍了SiP最新的设计和仿真方法,并提出SiP设计仿真中应注意的问题。
关键词:
SiP-系统级封装
键合线
腔体
芯片堆叠
SiP仿真

嵌入式技术

基于多DSP的PD脉冲压缩雷达信号处理机的设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.013

作者:姚 旺,金红新,赵鹏飞,丛彦超,王 雪

作者单位:中国运载火箭技术研究院,北京100076

摘要: 为满足脉冲多普勒(PD)脉冲压缩雷达高速数据处理需求,设计了一种基于多DSP架构的高速PD雷达信号处理机,详细描述了该处理机的硬件方案、软件设计、算法映射方法,应用软件流水线技术针对信号处理算法与流程进行了优化设计,验证了该处理机针对线性调频(LFM)信号的处理结果,并针对处理实时性进行了分析。
关键词:
雷达
处理机
DSP

基于K64的USB驱动构件化设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.014

作者:胡唯唯1,王宜怀1,张 永2

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.苏州华祥信息科技有限公司,江苏 苏州215006

摘要: USB由于其支持热插拔、接口简单、扩展方便以及数据传输率高等特点,已经成为当前主流的数据通信方式。USB协议比较复杂,驱动程序的开发具有一定难度,同时由于硬件平台的多样性,使得开发过程中有很多重复性的工作。鉴于此,根据USB协议栈架构和驱动构件化思想设计了USB驱动构件;并使用恩智浦半导体公司的K64微控制器,在KDS 3.0环境下对该构件进行测试,作为一个HID(人机接口)设备与PC的上位机软件之间通信,为USB驱动程序的开发提供了基本规范和参考。
关键词:
USB
驱动构件
K64
枚举

基于System Generator模型导出法的Boost变换器控制

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.015

作者:刘朝勇1,王绥超2,郑先成2

作者单位:1.上海飞机设计研究院,上海201210;2.西北工业大学 自动化学院,陕西 西安710000

摘要: 利用System Generator软件平台,实现基于模块化建模方法的变换器建模,并简化语言编写控制系统的复杂过程。研究了从MATLAB-Xilinx环境中导出使用模块化建模方法搭建的控制算法。通过MATLAB仿真、软硬件联合仿真和实验进行验证,证明了将控制算法导出使用的可行性。
关键词:
systemgenerator
模块化建模
控制算法导出

多通道GNSS数据采集平台的设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.016

作者:赵玉东,秦红磊,张润萍

作者单位:北京航空航天大学 电子信息工程学院,北京100191

摘要: 随着GNSS系统的发展,多径效应逐渐成为影响定位精度和可靠性的重要因素之一。为了验证天线阵列方法对于多径效应的消除情况,需要对多个天线接收到的数据进行实时同步采集存储。为了实现这一目标,利用基于PCIE通信总线的FPGA开发板与多路AD采集卡设计并实现了满足系统要求的数据采集平台。首先简要介绍了该采集平台的结构及PCIE通信链路的搭建,然后设计实现了一种数据连续存储的方法,最后通过实验验证了该方法的可行性及采集平台的整体性能。
关键词:
阵列天线
PCIE总线
AD采集
连续存储

FMCW搜索监视雷达系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.017

作者:方德闯1,张 磊2,王录涛1

作者单位:1.成都信息工程大学 计算机学院,四川 成都610225; 2.长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室,吉林 长春130022

摘要: 基于调频连续波技术,给出了一种可用于海面目标搜索监视的轻型雷达的系统设计方案。该方案采用AD9914产生高宽带、低杂散扫频信号,采用反射功率对消技术与高速、高精度模数转换芯片AD9467实现弱目标回波信号接收。系统设计7大功能模块,模块间数据交换采用高速光纤接口,在提高系统电磁兼容特性的同时又便于在各类平台部署。实验结果表明,该系统能有效分辨邻近目标,探测灵敏度满足设计要求。
关键词:
调频连续波
雷达
弱目标
监视

测控技术与仪器仪表

多板卡多模卫星信号模拟器的研究与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.018

作者:姜东方1,2,纪元法1,2,孙希延1,2

作者单位:1.桂林电子科技大学 信息与通信学院,广西 桂林541004;2.广西精密导航技术与应用重点实验室,广西 桂林541004

摘要: 针对多模多频点卫星信号模拟器设计难度高、占用系统硬件资源大的问题,提出一种多板卡传输与同步方式生成卫星导航信号的设计方案。该方案以FPGA+DSP作为核心处理器,并集成了高速D/A转换以及射频上变频电路,详细介绍了信号传输与同步方案的设计思想及实现。通过联合定位测试结果表明,该方案有效降低硬件平台及芯片的个体性差异带来的误差,实现信号同步生成,设计灵活、工作可靠稳定,对于低成本实现多系统多频点卫星信号模拟器的研究具有重要意义。
关键词:
GNSS卫星信号模拟器
FPGA
多板卡
跨时钟域
源同步

微型云液水含量传感器设计与实验研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.019

作者:王 聪1,2,3,刘清惓1,2,3,杨 杰4,丁仁惠5

作者单位:1.江苏省大气环境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; 3.江苏省气象探测与信息处理重点实验室,江苏 南京210044; 4.南京信息工程大学 大气物理学院,江苏 南京210044;5.江苏省气象探测中心,江苏 南京210009

摘要: 针对传统云水含量传感器测量误差大、精度低、功耗大等问题,设计了一种探空仪搭载的云液水含量传感器。该新型传感器系统包括探头、嵌入式处理电路、高精度信号检测电路以及数据传输电路。通过采用计算流体动力学分析方法对云水含量传感器进行仿真与数值计算,验证了该云水含量传感器设计的可行性。采用模糊自适应(PID)算法对传感器表面探头进行温度控制,提高了系统的稳定性。设计了一种基于24 bit ADC的高精度测控电路,提高了系统的测量精度。实验结果显示,在云水含量值是1.0 g/m3时,传感器所消耗的平均功率为1.63 W。与传统热线仪传感器比较,这种新型云水含量传感器具有精度高、功耗低等优点。
关键词:
云水含量传感器
计算流体动力学
PID算法

高速GJB289A总线仿真系统研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.020

作者:王仲杰

作者单位:中国飞行试验研究院,陕西 阎良710089

摘要: 随着目前军用航空电子系统的发展,机载数据总线的传输速率越来越高,标准的GJB289A总线(1 Mb/s)已无法满足机载数据总线高吞吐率的发展需求,因此研究高速GJB289A总线技术是目前航空机载数据总线发展趋势之一。为了对高速GJB289A总线技术进行研究,构建了一个仿真系统,介绍了其拓扑结构、工作原理以及构建仿真系统的重要性。
关键词:
高速GJB289A总线
仿真系统

高通量可寻址细胞捕获芯片控制系统的设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.021

作者:李生辉1,2,3,卢小冬2,黄成军2,3

作者单位:1.中国科学院微电子研究所 健康电子研发中心,北京100029; 2.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; 3.中国科学院大学 未来技术学院,北京101400

摘要: 针对传统介电电泳细胞捕获生物芯片的通量不高、且无法对微电极阵列进行寻址的问题,设计了一种适用于可寻址、高通量细胞捕获芯片的控制系统,开发了上位机的控制程序模块。下位机的控制电路模块包括STM32微控制器控制单元、信号产生单元、开关控制单元等。实验结果表明,所设计的控制电路系统能对具有32×32个微电极阵列的细胞捕获生物芯片的特定电极进行寻址,并对寻址到微电极加载同相、反相正弦信号。
关键词:
介电电泳
微流控芯片
生物芯片
控制系统
细胞捕获

基于深度学习的无人机识别算法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.022

作者:蒋兆军1,成孝刚2,彭雅琴3,王 俊1,李 智2

作者单位:1.无锡职业技术学院 汽车与交通学院,江苏 无锡 214121; 2.南京邮电大学 通信与信息工程学院,江苏 南京210003;3.三江学院 计算机科学与工程学院,江苏 南京 210012

摘要: 无人机的广泛运用,在给人们带来便利的同时,也引发了不良影响。比如,无人机飞入禁飞区引发安全问题,由于不正当的使用侵犯公民的隐私等,因此需要构建一个无人机警察系统,对无人机实施监控,遏制乱飞现象。采用传统的识别方法,灵活性不足,精度也不够高。为此提出一种基于深度学习的无人机识别算法,通过训练一个基于卷积神经网络(CNNs)的学习网络,得出一个高效的识别模型,实现无人机和非无人机间的分类。模型的测试结果表明,该方法具有较高的识别率。
关键词:
深度学习
无人机
视觉传感网
特征提取

基于FPGA的免疫层析信号数据采集系统

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.023

作者:李国庆1,2,魏建崇1,2,王志炯3,高跃明1,2,韦孟宇2,3,杜 民1,2,潘少恒3

作者单位:1.福州大学 物理与信息工程学院,福建 福州350116;2.福建省医疗器械与医药技术重点实验室,福建 福州350116; 3.澳门大学 模拟与混合信号超大规模集成电路国家重点实验室,澳门999078

摘要: 提出了一种基于FPGA控制的免疫层析信号数据采集系统,系统由免疫层析模拟信号采集模块、FPGA数字控制模块和上位机处理模块组成。FPGA数字控制模块由A/D驱动、电机驱动和数据传输模块组成,其主要工作流程是电机转动的同时控制TM7705同步采样,并在RAM中缓存采样数据。该系统能够实现试条检测的控制,检测结果表示线性度为R2=0.998,灵敏度为0.027 7 mL/μg,最低检测浓度为1.95 μg/mL,重复性小于5%。该系统检测灵敏度较高、一致性稳定,具有较好的实用性和可扩展性。
关键词:
免疫层析
数据采集
FPGA控制

高可靠性传感器数据共享传输协议设计与分析

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.024

作者:孟 峰1,肖 政2,刘军雨3

作者单位:1.神华集团煤炭生产部,北京100011;2.神华集团信息管理部,北京100011; 3.北京国电通网络技术有限公司,北京100011

摘要: 安全高效绿色智能开采是煤炭行业发展的目标,新兴的智能化矿山需要多种类智能传感器,并对数据采集、汇聚传输、数据中心处理的传输能力、可靠性、稳定性提出了更高的要求。为提高煤矿井下复杂条件及解决现有数据传输链路存在的问题,设计了一种数据共享传输协议,经仿真测试表明,可以有效提高数据传输的可靠性、稳定性,进而提升智能矿井的整体安全高效作业水平。
关键词:
煤炭行业
智能矿井
数据共享

通信与网络

CCSDS标准低并行度高速LDPC编码方案

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.025

作者:燕 威1,2,朱 岩1

作者单位:1.中国科学院国家空间科学中心,北京100190;2.中国科学院大学,北京100190

摘要: 提出了一种基于CCSDS标准的低并行度高速LDPC编码结构设计方案。该编码结构通过对输入的待编码信息插“0”和改变校验矩阵的循环子矩阵结构实现了CCSDS标准中的7/8码率编码方案的奇偶并行编码,且编码结果奇偶并行输出。在编码器的编码速率需求和编码器实现的硬件资源开销上达到平衡。仿真和实现的结果表明,该低并行度编码结构的设计相对于其他7/8码率串行编码结构设计,在增加少量的硬件开销的条件下,获得双倍的编码速率。
关键词:
CCSDS标准
低并行度
78码率LDPC编码

空间耦合LT码的性能研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.026

作者:陈 朝,毛明慧,陈 彬,赵卓亚

作者单位:中国地质大学(武汉) 通信工程系,湖北 武汉430074

摘要: 空间耦合LT码是将空间耦合概念用于LT码的一种新型信道编码技术,因其良好的性能被广泛研究。介绍了空间耦合LT码的编码过程,利用密度演进算法研究了其在信息位无限长时的渐进性能,并且比较了空间耦合LT码在规则度分布与不规则度分布下的译码错误率和译码复杂度。同时在有限信息位长度下针对两种度分布进行大量仿真,分析并比较了两者的性能。结果表明:信息位越多,空间耦合LT码越能在低开销时获得低译码错误率,以更快的速度接近渐近性能,在译码错误率相差无几的情况下,使用不规则度分布的空间耦合LT码比使用规则度分布有更快的译码速度,而且在有限信息位长度时译码错误率性能更好,能以更快的速度接近渐近性能。
关键词:
空间耦合
LT码
渐进性能
密度演进

超密集网络中小小区分簇和子载波分配算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.027

作者:黄俊伟1,2,周朋光1,张仁迟1,滕得阳1,徐 浩1

作者单位:1.重庆邮电大学 通信与信息工程学院,重庆400065;2.重庆邮电大学 新一代宽带移动通信重点实验室,重庆400065

摘要: 超密集网络中,严重的小区间干扰制约了终端用户尤其是边缘用户的数据速率。有效地对干扰进行管理、提升边缘用户的数据速率是超密集网络中的研究难点。在超密集网络架构的基础上,提出一种基于图论的不完全染色算法,对网络架构中的基站划分簇,同簇内的不同基站共享频带资源。同时,提出一种子载波分配算法,优先为边缘用户分配信道增益较优的子载波。通过仿真表明,不完全染色算法能够有效地减小小区间干扰,提升系统吞吐量,子载波分配算法在不影响系统吞吐量的基础上能够优化边缘用户的吞吐量。
关键词:
超密集网络
干扰协调
分簇
子载波分配

基于能量获取下协作认知网的资源联合分配

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.028

作者:杨 路,黄 凯,杨品章

作者单位:重庆邮电大学 通信与信息工程学院,重庆400065

摘要: 频谱共享和能量获取是提高带宽和能量效率的前沿技术,满足了无线传输数据的不断增长的要求。在协作认知无线网络中,由混合接入点提供无线能量的次用户系统帮助主用户传输数据。作为回报,次用户以时分多址的方式获得频谱接入的机会来传输自己的数据。为了最大限度地提高次用户系统的吞吐量,提出了一个次系统吞吐量最优的资源分配方案。在满足主系统基本性能的约束下,根据次用户参与度来选择最佳次用户集合,联合对SUS进行时隙和能量的分配。
关键词:
协作认知网
频谱共享
能量获取
参与度
资源分配

基于博弈论能耗均衡的无线传感网络路由算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.029

作者:朱亚东1,高翠芳2

作者单位:1.江苏联合职业技术学院 信息中心,江苏 南京211135;2.江南大学 理学院,江苏 无锡214112

摘要: 为了平衡能量消耗,延长网络寿命,提出基于博弈论能耗均衡的无线传感网络路由算法——EGT-EBGR。EGT-EBGR路由的目的是使节点能耗均衡,进而延长网络寿命。首先,将发送节点的传输范围划分几个转发子区域,然后再结合进化博弈论EGT(Evolutionary Game Theory),从平衡负载角度,从转发子区域内选择一个转发子区域,再利用贪婪算法从此转发子区域内选择一个节点作为下一跳的转发节点。通过进化博弈论和贪婪算法GA(Greedy Algorithm)平衡负载,缩短传输距离,有效地降低地能量消耗速度,进而延长网络寿命。仿真数据表明,提出的EGT-EBGR协议能够有效地平衡能量消耗,扩延了网络寿命。
关键词:
无线传感网
路由
能量均衡
进化博弈理论
贪婪

计算机技术与应用

水下航行器智能航向滑模控制

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.030

作者:刘 青,黄茹楠,陈 勇,李建坡,赵德林

作者单位:燕山大学 电气工程学院,河北 秦皇岛066004

摘要: 为了实现对自主水下航行器参考航向的平滑、快速跟踪,提出了一种基于干扰观测器的航向跟踪自适应反演滑模控制算法。针对水池试验中不同程度的水流干扰,利用一种干扰观测器观测系统的不确定性和外部干扰,未观测到的部分干扰采用自适应滑模控制器进行补偿。控制器的设计消除了传统滑模控制的“抖振”现象,且保证了闭环系统的稳定性。同时该控制系统可智能选取控制策略,通过判断水流循环等外界干扰的程度,自动选取合适的控制策略,最终消除外界干扰,提高了跟踪的稳定性和快速性。仿真结果表明,该控制策略能很好地实现智能航向跟踪控制,使跟踪误差在有限时间内快速收敛到零,对外界扰动的变化具有强鲁棒性和良好的自适应性。
关键词:
自主水下航行器
干扰观测器
自适应反演滑模控制

结合分块模糊熵和随机森林的图像分类方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.031

作者:肖玉玲1,仵 征1,朱 煜2

作者单位:1.河南应用技术职业学院 建筑工程学院,河南 郑州450042;2.华东理工大学 信息科学与工程学院,上海210040

摘要: 为提高图像分类性能,提出了一种图像分类方法。其基本思想是将图像内容的不确定性描述看作是一个随机过程,采用分块模糊熵来提取图像特征,采用随机森林方法进行特征分类。首先,考虑全局和局部特性,将图像划分为多个图像子块;然后,对每一个图像子块进行模糊c均值聚类,提取模糊熵特征;接着,通过归一化处理,得到图像的模糊熵特征向量;最后,构造随机森林分类器,实现模糊熵特征向量的分类。实验结果表明,该方法的错分率低,分类耗时少。
关键词:
图像分类
模糊熵
随机森林
模糊c均值
图像分块

DFT插值算法在鼓风机故障模式识别中的应用

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.032

作者:谢长贵1,2,陈 平2

作者单位:1.重庆工程职业技术学院 机械工程学院,重庆402260;2.重庆大学 机械工程学院,重庆400044

摘要: 提出一种离散频谱估计新方法,该方法在传统插值方法基础上运用加零技术,能较快确定频谱的小数部分。新方法提高了离散频谱估计的速度与精度,并能被应用于煤气鼓风机等旋转机械的故障模式识别。实验结果表明,新算法有效提高了煤气鼓风机故障模式识别的准确度。此外,仿真研究显示,该方法不仅在噪声条件下的估计误差较传统算法低,而且能适用于除汉宁窗以外的其他经典窗函数,具有较强的兼容性与鲁棒性。
关键词:
模式识别
插值算法
频谱估计
噪声

结合SIFT特征和神经网络池的物体分类方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.033

作者:白艳宇1,申超群2,杨新锋3

作者单位:1.中原工学院信息商务学院 信息技术系,河南 郑州451191; 2.河南机电职业学院,河南 郑州451191;3.南阳理工学院 计算机与信息工程学院,河南 南阳473004

摘要: 为了提高物体分类性能,提出了一种神经网络池特征分类方法,并结合SIFT特征实现物体的可靠分类。该方法首先提取样本的SIFT特征向量,并从特征向量集合中随机选取样本子集;然后采用径向基神经网络为每一个样本子集构建基元分类器;接着通过重复迭代方式得到许多基元分类器集合,再结合增强技术组建神经网络池;最后采用朴素贝叶斯模型对神经网络池中的各个基元分类器集合的分类结果进行融合,预测特征的最终分类结果。实验结果表明,新方法的运算效率高,对VOC-2007数据集的分类正确率高。
关键词:
物体分类
神经网络
尺度不变特征变换
径向基函数
贝叶斯

电源技术与应用

集成功率解耦的单相PFC AC/DC变换器设计及控制

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.035

作者:崔 超,李红梅,张恒果,曹灵灵

作者单位:合肥工业大学 电气与自动化工程学院,安徽 合肥230009

摘要: 对于电动汽车车载充电器,其前端PFC AC/DC变换器输出存在二倍频脉动功率,传统解决方法导致充电器使用寿命和安全可靠性的直接下降。为此,论文采用的方法降低了变换器输出脉动功率和电容容量,并基于功率解耦电路工作原理的分析,完成其关键参数的确定。针对PFC AC/DC变换器设计无模型非线性功率控制器,旨在提升变换器的动静态性能和鲁棒性,针对2 kW车载充电器,建立了集成功率解耦电路的PFC AC/DC变换器的SIMULINK仿真模型,通过系统仿真研究证实所建立的集成功率解耦电路的PFC AC/DC变换器一体化解决方案的可行性和有效性。
关键词:
PFCACDC变换器
二倍频脉动功率
功率解耦
无模型非线性功率控制

基于SOPC的交错APFC变换器设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.034

作者:阎昌国1,龚仁喜2,刘小雍1

作者单位:1.遵义师范学院 工学院,贵州 遵义563006;2.广西大学 电气工程学院,广西 南宁530004

摘要: 针对基于串行结构控制器(如MCU、DSP)设计的交错有源功率因素校正(APFC)变换器存在运行速度慢、动态特性差的问题,提出了一种基于SOPC技术控制的交错APFC变换器架构。该架构采用并行结构FPGA作为开发平台,以NiosⅡ软核处理器为核心,运行速度快,提升了系统的整体性能。文中设计了系统各模块的IP核,并构建了交错APFC变换器的SOPC系统。800 W的样机实验结果表明:该方案具有功率因素校正效果好、峰值限流能力强、动态响应速度快等优点。
关键词:
串行结构
交错APFC
SoPC
并行结构

高稳定度磁体电流测量系统的研究和设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.036

作者:宋敏慧1,费 伟1,2,刘小宁2

作者单位:1.中国科学技术大学,安徽 合肥230026;2.中国科学院强磁场科学中心,安徽 合肥230026

摘要: 40 T混合磁体外超导磁体需要高稳定度电源,其输出电流纹波要求控制在±5 ppm以内(额定电流为16 kA)。电源控制系统是基于数字调节环,所以电源稳定度主要受限于磁体电流的测量。而且,模拟测量系统的输入分辨率要优于1O μV。对于这样一个高稳定度的模拟测量系统的设计,首先分析了系统噪声和温度特性对测量系统的影响,然后给出了实际的电路。最后通过实验验证该电路满足要求。
关键词:
高稳定度模拟测量系统
系统噪声
温度漂移
ADS1281

基于μC/OS-II的蓄电池状态监测与智能控制系统

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.037

作者:汤健强,周凤星,沈春鹏

作者单位:武汉科技大学 信息科学与工程学院,湖北 武汉430081

摘要: 针对12 V车载蓄电池供电系统中蓄电池提前失效的情况,设计了一套基于μC/OS_II的蓄电池状态监测与智能控制系统。该系统综合使用反激式开关电源技术、μC/OS_II多任务管理、数字PI控制器以及PWM脉宽调制技术,实现了对蓄电池充、放电过程的统一管理,有效避免了蓄电池的欠充、过充以及过放发生。此外,提出了采用最小二乘拟合局部放电曲线,获取一阶系数的方法对蓄电池的使用寿命和性能进行评估。实验表明:该系统实时性能良好,运行可靠,为蓄电池维护和管理提供了良好的解决方案。
关键词:
智能控制与监测
反激式开关电源
多任务管理
多段式充电策略
寿命评估预测

一种新型交错并联型buck变换器

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.2017.07.038

作者:陈显东1,曹太强1,2,黎凡森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

摘要: 通过传统buck变换器的三端口网络模型中引入一个开关电容,得到了一种新型带开关电容交错并联buck变换器。通过对新型变换器进行理论分析可知,与传统buck变换器相比,当占空比D<0.5时,新型变换器不仅输出电流纹波减小,且在相同占空比下实现了更高的电压增益;同时开关管的电压应力减小,其电流应力均为输出电流的一半,有利于器件的选择和散热。因此新型变换器非常适合于低输出电压、大电流的场合及输入、输出电压相差较大的系统。最后通过仿真验证了理论分析正确性。
关键词:
Buck变换器
交错并联
三端口