2017年第10期

刊出日期:2017-10-08
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-电力电子技术

基于IR46标准的双芯电能表主控关键技术研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.179013

作者:周芝梅1,2,赵东艳1,2,张海峰1,2,杜 君1,2,王维彬1,2

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

摘要: 我国标准体系对智能电表的软件和硬件要求比较固化,电能表均为一体化设计,一旦出现硬件或软件故障,只能采取更换整表的方式。基于IR46标准提出计量芯与管理芯分离的双芯电能表技术方案,实现计量芯的法制独立和管理芯应用程序的远程在线升级。详述分析了双芯电能表计量芯和管理芯各自需要完成的功能,并重点研究了计量芯和管理芯各自的主控芯片要完成的功能、核心技术指标及相应的关键技术。此研究成果对未来IR46标准的智能电表和电表主控的开发具有很好的参考意义。
关键词:
智能电表
微控制单元
IR46

Java卡虚拟机的安全攻击技术及防御技术研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.179014

作者:崔炳荣1,2,刘 亮1,2,甘 杰1,2,张海峰1,陈 雷1,2,尹国龙3

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.国网宁夏电力公司电力科学研究院,宁夏 银川750002

摘要: Java卡是一个基于Java的智能卡操作系统,Java卡能够动态更新。着重介绍了在Java卡系统实现过程中需要关注的各种基于Java卡虚拟机的安全点,研究了Java卡虚拟机运行过程中的脆弱性,总结了其在安全方面面临的各种威胁,并进一步研究了这些安全威胁可能产生的影响。最后针对可能出现的不同的安全攻击,提出并完成了相应的安全防御措施。实验证明,这些防御措施能够有效地保障Java卡系统的安全性。
关键词:
Java卡
虚拟机
攻击
防御

宽带电力线通信芯片的低功耗设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.179015

作者:周春良1,2,周芝梅1,2,杨晓平1,2,李 璐1,2,冯 曦1,2,唐晓柯1,2

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

摘要: 针对宽带电力线通信芯片因工作频段宽和通信速率高而导致功耗较大的问题,在介绍宽带电力线通信单元及芯片的基础上,围绕芯片功耗的影响因素,从工作频段、物理层、MAC层及芯片级多方面详细分析了芯片的低功耗设计技术。目前宽带电力线通信芯片及模块已研发成功,测试结果表明完全满足国家电网用电信息采集系统对宽带电力线通信单元的功耗要求。
关键词:
宽带电力线通信
芯片
低功耗
通信单元
用电信息采集

宽带电力线载波系统中的信道编码技术研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.179016

作者:周寒冰1,2,赵东艳1,2,唐晓柯1,2,张海峰1,2,王东山1,2

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

摘要: 电力线载波通信具有网络覆盖范围广、接入方便的特点,但电力线不是一种理想的传输信道,其信道传输环境恶劣,不但具有阻抗匹配和频率选择性衰减的问题,而且还存在着严重的噪声和干扰。长期的实践证明:对抗恶劣电力线信道的最有效手段是信道编码技术,HomepulgAV标准中给出了双二元Turbo编码构造以及码内交织方案,但这种编码已经被国外通信设备商申请了专利,如果照搬恐会引起知识产权纠纷,因而给出了一种新的Turbo码交织方案,其性能比HomeplugAV标准略有提升,复杂程度完全相同,并给出仿真结果。
关键词:
宽带电力线载波通信
Turbo
信道编码

一种EEPROM中高压产生电路的设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.179017

作者:李振国1,2,何 洋1,2,胡 毅1,2,王晋雄1,2,唐晓柯1,2,原义栋1,2,李垠韬3,袁卫国3

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.国网冀北电力有限公司,北京100053

摘要: 设计了一种应用于EEPROM的低电源电压的片内升压电路。基于电压倍乘电路,获得两倍于电源电压的驱动电压,用来驱动高压电荷泵电路得到EEPROM擦写用的15 V高压,实现EEPROM在1.3 V电压下稳定的工作。同时,基于负温度特性的电压分压电路实现电荷泵输出高压的负温度特性,提升了存储器在整个工作温度范围(-40 ℃~85 ℃)内的可靠性。设计的高压产生电路在0.13 μm Embedded EEPROM CMOS工艺实现,工作电压为1.3 V~1.75 V,面积大小为600 μm×80 μm。
关键词:
电荷泵
EEPROM
带隙基准源

综述与评论

高精度光电编码器信号补偿技术的研究进展

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.171107

作者:沈思博1,2,万秋华1,杜颖财1,赵长海1,孙 莹1

作者单位:1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春130033;2.中国科学院大学,北京100049

摘要: 近年来,由于多领域对于旋转控制需要的增长,光电编码器获得了广泛的应用,同时也对光电编码器的测角精度和分辨力提出了更高的要求。指出了光电信号补偿技术的发展为光电编码器精度的提高提供了重要保障;介绍了光电编码器的原理及衡量光电信号质量的4项指标;从此4项指标出发,总结了国内外的信号自适应补偿技术的研究现状;最后,分析了现有补偿方法的优点和存在的限制,展望了光电编码器信号补偿方法的发展趋势。
关键词:
高精度光电编码器
信号补偿方法
实时

微电子技术

一种双核安全芯片的设计实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.171629

作者:柯志斌,叶 琨,周媛媛

作者单位:福建睿矽微电子科技有限公司,福建 福州350003

摘要: 介绍了一种双核安全芯片的设计方法,并以已实现的双核POS机安全芯片为例,对其原理及功能实现进行阐述。目前,纯粹的安全芯片基本都是单核的实现方案,主要通过监测是否遇到攻击来清除机密数据;在此基础上,通过特殊的双核设计,使得机密数据运行在与实际应用完全隔离的密闭环境当中,杜绝了机密数据在应用开发终端被诱取的可能。
关键词:
双核
安全芯片
机密数据
POS机

基于ADF4351和FPGA的合成频率源的设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.171271

作者:王 晗,程 诚,施嘉儒

作者单位:清华大学 工程物理系,北京100086

摘要: 以数字锁相环ADF4351和Xilinx公司的Spartan-6系FPGA为主要元件设计了一个合成频率源。重点讨论了ADF4351的工作原理、两者之间的SPI通信过程、电路板的设计过程,并给出了关键的控制代码和性能测试结果。该频率源具有结构简单、成本低廉、代码占用资源少、易于维护和升级等特点,在100~700 MHz的宽频范围内可输出SFDR为40 dB左右的稳定波形。
关键词:
锁相环
FPGA
频率源
ADF4351
SPI

面向密码逻辑阵列的可编程控制网络设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.171048

作者:刘 露1,徐金甫1,李 伟1,2,杨宇航1

作者单位:1.解放军信息工程大学,河南 郑州450001;2.复旦大学 专用集成电路与系统国家重点实验室,上海201203

摘要: 为解决粗粒度密码逻辑阵列控制开销大、控制效率低的问题,在研究主流阵列处理架构下三层控制模型的基础上,提出了一种阵列的四层控制模型,并设计了对应的可编程控制网络。在规模为4×4的可编程控制网络上实现了对AES、A5-1等对称算法的控制流映射。在65 nm CMOS 工艺下,DC综合结果显示总面积为13 712 μm2,折合等效与非门数0.95万,占阵列面积0.37%。映射AES和A5-1控制流最高频率分别为1 389 MHz和1 190 MHz,达到面积小、速度快的应用需求。将四层控制模型与三层控制模型进行六个不同性能对比,前者整体性能远超后者,且能满足任意网络互连结构阵列的高效控制需求。
关键词:
粗粒度密码逻辑阵列
四层控制模型
可编程控制网络
高效控制

基于FPGA的自适应MIMO-OFDM无线基带传输系统的研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170967

作者:谭 凯1,彭 端2

作者单位:1.广东工业大学 信息工程学院,广东 广州510006;2.广东工业大学 实验教学部,广东 广州510006

摘要: 针对自适应MIMO-OFDM无线基带传输系统,提出了一种并行复用的基4-FFT/IFFT算法的FPGA实现方法,并对其中的自适应数字调制、STBC编码和FFT/IFFT模块进行了FPGA实现研究和仿真。仿真结果表明,该方法实现了模块的功能,且性能良好,具有一定的应用价值。
关键词:
自适应
MIMO-OFDM
并行复用
FFTIFFT

基于时间累加器的二阶ΔΣ时间数字转换器

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.172185

作者:赵 磊1,2,张 锋1

作者单位:1.中国科学院 微电子研究所,北京100029;2.中国科学院大学,北京100049

摘要: 提出以一个可获得高的分辨率和宽的信号带宽的二阶ΔΣ时间数字转换器(TDC),TDC基于门控环形振荡器型TDC并结合时间差加法器构成的时间累加器实现了二阶量化噪声整形。采用SMIC 28nm工艺设计,Spectre仿真结果表明,在1 M带宽内噪声底约为-82 dBps2/Hz,等效到50 Ms/s 奈奎斯特率型TDC的分辨率约为2 ps,功耗取决于输入时间间隔,在测量间隔1ns时功耗约为1.19 mW。受到结构限制,这种类型时间数字转换器输入范围较小。
关键词:
时间数字转换器
时间累加器
噪声整形
时间域

一种新型的无芯片RFID双极化标签设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170893

作者:左正璞,郭海燕,刘明敏

作者单位:西南科技大学 信息工程学院,四川 绵阳621010

摘要: 为了实现无芯片射频识别标签的低成本、小型化和大容量设计要求,提出了一种单面紧凑、可完全印制并基于导体自然谐振的无芯片射频识别(RFID)双极化标签的设计。利用谐振体的极化特性,在垂直极化和水平极化的两种平面波激励下,通过极化复用,该标签在固定的超宽带频段内容纳的数据位数提高了1倍,在22.48×22.48 mm2的尺寸内可实现18位编码容量。通过仿真,得到标签的雷达散射截面(RCS)曲线,验证了标签结构的可行性。
关键词:
射频识别
无芯片标签
自然谐振
双极化
雷达散射截面

测控技术与仪器仪表

基于Profibus-DP总线的位移传感器设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170747

作者:张强庆,张梦翔,张 霞,胡剑凌

作者单位:苏州大学 电子信息学院,江苏 苏州215006

摘要: 设计了一套基于磁致伸缩原理且支持Profibus-DP总线通信协议的位移测量系统。系统采用ARM+FPGA的架构,FPGA实现激励信号产生、回波信号检测及接口控制等功能,ARM实现系统的主控、位移的计算、位移的非线性和温度补偿、通信控制等功能。测试结果表明,所设计的位移测量系统能良好地支持Profibus-DP总线协议,位移传感器分辨率可达到10 μm,测量精度达到±0.1 mm,温漂控制在预定范围内。系统运行稳定,抗干扰能力良好,达到了设计要求。
关键词:
磁致伸缩
位移传感器
Profibus-DP协议

安全可信工业控制系统构建方案

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.179018

作者:丰大军1,张晓莉1,杜文玉2,徐一凤1,马保全1

作者单位:1.华北计算机系统工程研究所,北京100083;2.最高人民检察院,北京100726

摘要: 针对当前工业控制系统所面临的信息安全问题,提出了一种安全可信的体系架构。首先分析了工控系统特点、整体模型和控制流程,然后结合可信计算的思想,对工控系统的启动、组态和运行进行了安全加固,设计了静态度量、安全传输以及运行结果安全性验证。该体系可有效提高工控系统的安全防御能力。
关键词:
工业控制系统
嵌入式系统
信息安全
可信计算
静态度量

基于多层激光雷达的可行驶区域信息提取算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170392

作者:段建民,王昶人,任 璐,刘 丹

作者单位:北京工业大学 信息学部,北京100124

摘要: 为了提取无人驾驶车前方可行驶区域信息,提出了一种基于多层激光雷达可行驶区域信息提取算法。首先,根据雷达返回数据的特征结合数据区间密度分布获得路沿点集,并利用基于加权欧氏距离KNN改进的OPTICS算法对得到的路沿点聚类。然后,使用最小二乘法拟合出两侧路沿。最后,通过改进的OPTICS算法将路面上的障碍物点云进行聚类,并通过计算得到障碍物的位置、距离、尺寸等信息。利用数据区间密度分布法提取路沿点不受障碍物以及路面点的影响,而改进的OPTICS算法则不再受Eps的约束,并且可以准确分辨出噪点,解决了障碍物信息由于噪点而提取不准确的问题。实车实验证明了算法的有效性和实时性。
关键词:
无人驾驶车
多层激光雷达
可行驶区域
数据密度分布
OPTICS算法

改进扩展卡尔曼滤波对四旋翼姿态解算的研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.171650

作者:侯玉涵,王耀力

作者单位:太原理工大学 信息工程学院,山西 太原030024

摘要: 为解决四旋翼飞行器飞行控制中的稳定性问题,尤其是姿态解算精确性问题,提出改进EKF算法。该算法采用两个EKF并行地对四旋翼飞行器的姿态数据进行处理,将改进的EKF输出的状态变量和协方差加权后整合为飞行器的输出状态和协方差对飞行器姿态进行实时解算。该算法有效地克服了非高斯白噪声对飞行器姿态解算的影响,减小了姿态数据的滤波偏差。仿真表明,该算法较之普通EKF算法的滤波效果更好,改进EKF的均方误差较之普通EKF降低了43.8%,提高了系统的鲁棒性。最后搭建以NI myRIO为核心控制器的四旋翼飞行器,验证改进EKF算法在四旋翼飞行器系统上的正确性和有效性,且该算法亦能满足飞行器实时控制的需求。
关键词:
四旋翼飞行器
EKF
改进EKF

多传感器滤波融合的惯性定位算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.171373

作者:张梦影,曾 成,狄素素,王云瑞

作者单位:河北工业大学 电子信息工程学院,天津300400

摘要: 针对在导航系统姿态解算中,陀螺仪和电子罗盘在解算姿态时分别存在积分误差和磁场干扰的问题,提出了利用Kalman滤波和互补滤波相融合的算法进行定位。首先将电子罗盘和陀螺仪通过Kalman滤波得出最优估计四元数,然后利用互补滤波算法对陀螺仪的漂移进行补偿得到校正后的四元数,将此次得到的四元数和Kalman滤波得出最优估计四元数再次通过Kalman滤波对四元数进行第二次最优估计,进而输出姿态角。实验中对比了本算法和互补滤波算法、无滤波算法的效果。实验证明,该算法不仅可以有效解决方位角误差发散问题,还有效解决了磁场干扰问题,实现了高精度的方位输出。
关键词:
陀螺漂移
互补滤波
Kalman滤波
磁场干扰

通信与网络

D2D通信系统中中继辅助的资源分配算法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170472

作者:李同会1,段红光1,2,唐 虹1,刘梦露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: 在D2D(Device-to-Device)通信中引入中继节点可以延伸蜂窝覆盖范围,提高系统性能。在中继辅助的D2D通信中,中继节点的选择是关键。提出了一种中继辅助的资源分配算法,讨论了中继节点的选择问题,同时根据社交关系因素和距离因素来选择最优中继。该方案保证了通信链路的QoS(Quality of Service),并且使得系统吞吐量达到最大。仿真结果表明,距离和社交关系因素都对D2D通信产生很大影响,同时考虑两个因素比单纯考虑社交关系因素或者距离因素性能提高很多。
关键词:
中继节点
中继辅助
社会关系
距离

跨平台的上位机监控系统中数据通信的实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.179019

作者:王毅璇,丰大军,王 皓,张晓莉

作者单位:华北计算机系统工程研究所,北京100083

摘要: 针对国产PLC实现上位机监控系统时系统平台与开发软件强耦合不易实现跨平台数据通信的问题,提出了一种跨平台的数据通信实现方案。在对数据通信进行功能分析的基础上,通过对系统整体设计及对模块局部拆分,实现底层网络和上层应用的分离。在底层网络通信中,综合应用数据包大小动态调整、大文件智能压缩、过载选择型丢包的技术手段,对数据通信进行整体优化。采用Qt平台的本地Socket消息封装技术实现Linux系统的进程间以及机器间的消息通信,并且在接口级与Windows的消息通信兼容。在不同操作系统平台,采用各自最优的文件共享策略,实现机器间文件的类本机文件操作。
关键词:
跨平台
上位机监控软件系统
数据通信

异构网络中D2D资源优化算法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170281

作者:薛建彬1,2,梁艳慧1

作者单位:1.兰州理工大学 计算机与通信学院,甘肃 兰州730050;2.东南大学 移动通信国家重点实验室,江苏 南京210096

摘要: 针对蜂窝用户和D2D(Device-to-Device)用户构成的混合异构网络中频谱资源利用率低的问题,提出了一种基于拉格朗日对偶的资源优化算法。该算法首先在保证蜂窝用户QoS需求的情况下,使D2D用户复用蜂窝用户上行链路中负载最轻的资源块,并构造拉格朗日对偶函数,通过不断迭代计算,实现了D2D用户发射功率的最佳分配。研究结果表明,此算法能使系统中的资源块充分利用并实现D2D用户吞吐量的最大化,且明显提高了系统吞吐量。此外,D2D用户的发射功率会随着迭代次数的增加而呈现出逐渐增大的趋势,且当迭代次数达到21次时,这种趋势将趋于平稳。
关键词:
资源分配
QoS
拉格朗日对偶
迭代优化
功率分配

基于精确网络模型的CRLH-TL简化设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170842

作者:刘孝鹏1,张云华1,陈海涛2,陈 可1,朱国强1

作者单位:1.武汉大学 电子信息学院,湖北 武汉430072;2.中船重工集团公司第七二二研究所,湖北 武汉430079

摘要: 提出了一种针对左右手混合传输线(CRLH-TL)的精确网络模型和元胞结构提取方法,简化了多节左右手混合传输线设计方案。以往常规的CRLH-TL网络模型及其元胞提取方法忽略了末节耦合效应(end-couple)和末节空间波效应(space-wave),得到的单节元胞的网络参数无法准确设计多节CRLH-TL结构。提出的精确网络模型基于极少节元胞结构的仿真数据,将单节元胞和末节效应的网络参数分离,获得准确的元胞网络参数,为快速准确地设计多节CRLH-TL结构打下基础。以此模型方法,设计了30节元胞级联的CRLH-TL漏波天线,与CST全波仿真结果进行对比,辐射角和辐射波束宽度的计算误差分别小于1°和2°,验证了精确网络模型的准确性。
关键词:
左右手混合传输线
精确网络模型
末节效应
漏波天线

基于北斗通信的工业过程数据压缩方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170127

作者:陈 勇,黄茹楠,刘 青,李建坡,李 鑫

作者单位:燕山大学 电气工程学院,河北 秦皇岛066004

摘要: 短报文通信是我国北斗卫星导航系统特有的一个功能,可用于公网通信覆盖盲区位置的数据传输。而通信频度和报文长度的限制,降低了北斗短报文通信的效率,为此,提出了一种用于北斗通信数据的压缩方法。该压缩方法分两步,第一步为有损压缩,以工业数据库压缩技术中的旋转门算法为基础,同时为了实现有损压缩的精度可调,用改进的BP神经网络PID控制器对旋转门算法的参数进行在线调整;第二步为无损压缩,提出了前置特殊字节配合差值传递的无损压缩策略。实验表明经过此方法两步压缩后,对工业过程数据完成了较高的压缩,同时,压缩精度也可在压缩过程中准确调整。
关键词:
北斗短报文
BP神经网络
工业数据

密集场景基站协作休眠能效优化策略

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170491

作者:沈海强1,尹生华1,伍映吉2,唐 伦1

作者单位:1.重庆邮电大学 移动通信重点实验室,重庆400065;2.重庆邮电大学 软件学院,重庆400065

摘要: 现有的基站休眠节能策略面临如何在提高能效的同时保证业务QoS的问题,提出了一种在密集场景下微基站与宏基站协作的微基站休眠策略,以提高系统能效。首先,微基站在业务请求较低时进入休眠状态以达到节能的目的;其次,利用宏基站覆盖范围广的特点,将其作为协作基站,当微基站休眠时它能够辅助处理一些业务;最后,将业务按照容量大小分类,发挥出宏基站与微基站的各自特点,有区别地选择基站处理业务。仿真结果表明,该方案比现有的基站休眠节能方案具有优势。
关键词:
超密集网络
微基站休眠
时延
节能

非正交多址接入系统中关于迫零波束的用户配对

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170321

作者:石兰洁1,陈海华1,2

作者单位:1.南开大学 电子信息与光学工程学院,天津300350;2.天津市光电传感器与传感网络技术重点实验室,天津300350

摘要: 为了满足人们对移动通信越来越多的要求,第五代通信系统(5G)的研究日益受到人们的重视。为了增加系统的容量,非正交多址接入(NOMA)技术作为一种新的多址接入技术很有可能运用到5G中。由于接收端运用串行干扰消除技术,可以将多个信号结合在一起传送。因此将NOMA与多输入多输出技术结合在一起,采用迫零算法设计波束。每个波束可以有多个用户,主要讨论用户的配对选择问题。为了提高系统的效果,利用迫零算法波束的特点,提出了用户的配对选择算法。仿真结果证明,该算法有很好的效果。
关键词:
5G
非正交多址接入技术
迫零算法
用户选择

计算机技术与应用

后验概率改进Fisher向量的高性能图像检索算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170367

作者:邹利华1,战荫伟2

作者单位:1.东莞职业技术学院 计算机工程系,广东 东莞523808;2.广东工业大学 计算机学院,广东 广州510006

摘要: 提出了一种高性能的图像检索方法,结合纹理分类和改进的Fisher向量实现图像检索。首先,将图像划分为互不重叠的图像子块,对每一图像子块依据纹理复杂度进行分类,对不同类别的图像子块提取不同的特征。其次,采用基于后验概率改进的Fisher向量进行特征编码,依据乘积量化和非对称距离计算方法,分段计算两特征向量之间的距离,快速求取相似度指标,据此进行图像检索。在Holidays数据集上进行图像检索的实验结果表明,该方法的查准率和召回率高,且耗费的查询时间少。
关键词:
图像检索
尺度不变特征变换
Fisher向量
高斯混合模型
灰度共生矩阵

基于Websocket的智能家居远程控制系统的实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170114

作者:单振华,王舒憬,强 杰

作者单位:上海大学 机电工程及自动化学院,上海200072

摘要: 针对开发基于移动设备的智能家居控制系统的高成本问题。设计了基于Websocket技术实现的通过HTML5客户端控制的智能设备。HTML5客户端可实现跨平台使用,无需考虑智能手机或电脑平台各个操作系统的兼容性。通过Websocket发送指令至服务器,再由服务器转发给智能设备,实现了智能家居的远程控制。此外,Websocket具有很好的实时传输特性,使得程序能够实现低延时。
关键词:
智能家居
远程控制
移动设备
跨平台

基于代价敏感混合分裂策略的多决策树算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170338

作者:张翕茜1,李凤莲1,张雪英1,田玉楚1,2

作者单位:1.太原理工大学 信息工程学院,山西 晋中030600; 2.昆士兰科技大学 电机工程及计算机科学学院,澳大利亚 布里斯班4001

摘要: 煤矿瓦斯预警可视为是否安全的分类问题,数据呈现不平衡分布特点。为此,提出一种混合策略属性选择多决策树分类算法:算法融合代价敏感因子,结合C4.5和CART属性选择方法作为分裂指标,并采用了基于不同根节点信息的多决策树建树方法。首先采用11个非平衡数据集进行算法有效性验证,实验结果表明,该方法可以有效针对不平衡数据进行分类,保证高准确率的前提下,有效提高了少数类预测准确性;进而将该算法用于煤矿瓦斯数据预测,结果表明,所提出方法可以有效提高煤矿瓦斯数据的总体预测性能。
关键词:
不平衡数据
代价敏感
混合属性
多决策树
煤矿瓦斯预警

基于免疫量子进化算法的惯性传感器信号重构

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.166220

作者:蒋行国1,2,罗珍珍1,李海鸥1,2,欧少敏3

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.桂林电子科技大学 广西精密导航技术与应用重点实验室,广西 桂林541004; 3.桂林电子科技大学 信息科技学院,广西 桂林541004

摘要: 针对惯性传感器信号的特点,提出一种基于免疫量子进化算法的正交匹配追踪重构方法。该方法以正交匹配追踪算法为核心,将免疫机制引入量子进化算法。首先,通过量子编码的叠加性构造抗体、免疫克隆操作实现种群扩张,以加速原子搜索进程,同时借助量子交叉操作避免算法陷入局部最优。然后,利用各次迭代选取的最佳匹配原子完成惯性传感器信号的重构,从而达到滤波的目的。仿真结果表明,在该算法下,静态信号的零漂值得到了改善,信噪比提高了10.48 dB,动态信号均方误差降低了28.551(″/s)。相同条件下,与现有重构算法相比,信号滤波效果提高的同时,重构时间均减少了4 s左右,最终实现了惯性传感器信号的实时性处理。
关键词:
惯性传感器
正交匹配追踪
量子进化算法
实时处理

融合用户属性信息的冷启动推荐算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.179020

作者:魏琳东,黄永峰

作者单位:清华大学 电子工程系,北京100084

摘要: 协同过滤算法广泛应用于个性化推荐系统中。现有的基于社群相似性的协同过滤算法在新用户新商品的冷启动场景中难以使用,性能较差。对此,提出了一种基于矩阵分解和神经网络映射的冷启动推荐算法。首先,使用矩阵分解方法求出用户在潜在兴趣空间的向量表示;然后,训练神经网络学习从用户属性数据到潜在兴趣向量的映射关系;最后,融合用户的历史评分数据与属性数据各自生成的兴趣向量,给出平滑的推荐预测值。实验表明,当用户的评分记录很少时,预测性能有明显提升,融合用户的属性信息能较好地改善“冷启动”情况下推荐系统的性能。
关键词:
推荐系统
矩阵分解
冷启动

电源技术与应用

基于正交磁芯可调电抗的无线电能传输谐振补偿方式

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.166663

作者:余明杨,潘永兵

作者单位:中南大学 信息科学与工程学院 电气工程系,湖南 长沙410075

摘要: 设计的无线充电动态谐振补偿装置,基于磁芯正交磁化的原理,通过对装置输入不同的控制电流,改变装置的电感量,使得耦合谐振式无线电能传输系统始终保持谐振状态,稳定系统的电能传输效率。通过实验分析,本装置可以有效克服主次线圈相对位置和变化负载对系统的影响,降低控制成本,提高无线充电系统实用性。
关键词:
无线电能传输
可调电抗器
正交磁芯
谐振补偿

电动教练车的双电源协同控制方法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170462

作者:孟彦京,贾娟娟,马汇海,吴 辉

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: 采用具有不同性能优势的两种蓄电池协同驱动电机,对负载输出功率进行合理调配,解决了动力电池因频繁大电流放电严重影响其寿命的问题,通过对两电池SOC的监测和比较,调整动力电池的最佳放电阈值,使两电池电量基本在同一时间放完,提高电能的利用率。使用MATLAB软件搭建了系统仿真模型,结果表明,系统可根据负载需求及时调整工作模式,起动电池来满足系统所需的峰值功率,使动力电池的电流基本处于平滑工作区间,避免了动力电池大电流放电,延长了其使用寿命,容量平衡控制使两电池电能被充分利用,具有实用价值。
关键词:
电动教练车
起动电池
动力电池
协同驱动
使用寿命

CCM模式BOOST和SEPIC功率因数校正电路对比分析

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170462

作者:沈黎韬,陶雪慧,杨 斌

作者单位:苏州大学 城市轨道交通学院,江苏 苏州215131

摘要: 对比分析了BOOST和SEPIC两种单级功率因数校正电路。通过对电路参数的设计,使得两个电路都工作在电感电流连续模式下,并且具有相同的功率等级。通过实验分析了两个电路在不同负载以及宽输入电压范围时的功率因数值、总谐波畸变率、效率以及输出电压纹波系数上的优劣性。并以此为依据,分析了两个电路在实际应用中的价值。最后,以LED驱动电源为实际应用,验证了分析结果的正确性。
关键词:
功率因数校正
Boost
SEPIC
性能比较

基于CUK电路无电解电容的AC-DC LED驱动电源设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170462

作者:戴文桐,牟宪民,范永升

作者单位:大连理工大学 电气工程学院,辽宁 大连116024

摘要: 为提高LED驱动电路的使用寿命并优化其整体性能,提出了一种新型的基于CUK电路的非隔离型AC-DC电路拓扑。该拓扑通过在基本的CUK电路上增加一个MOSFET来实现。可实现高功率因数并消除电解电容。对于该结构进行了详细分析,并且使用LTspiceIV软件对其进行了开环和闭环的仿真,最后通过带载实验来证实分析的正确性。
关键词:
LED驱动电源
Cuk电路
AC-DC

嵌入式技术

基于GTP的Cameralink图像采集传输系统应用

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170929

作者:张 磊,姜会林,宋延嵩,佟首峰

作者单位:长春理工大学 空间光电技术研究所,吉林 长春130022

摘要: 针对星间激光通信中光斑实时检测与跟踪需求,设计了一套基于Cameralink的图像采集、传输与显示系统。可编程逻辑器件(FPGA)接收Cameralink接口图像数据并在片内RAM缓存后,由数据通用传输(GTP)完成无压缩并行图像数据至高速串行数据的转换,然后经单模光纤实现至上位机的实时传输。对系统架构、收发端的软硬件设计进行了详细阐述。实验表明,在2.5 Gb/s链路传输速率下,系统可实现图像数据的准确解析与稳定传输,且具有抗电磁干扰能力强等优点,满足工程项目应用需要。
关键词:
光斑检测
CameraLink
GTP

IMA架构航电系统多级故障管理的设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170994

作者:张晓红,郝玉锴

作者单位:中航工业西安航空计算技术研究所,陕西 西安710115

摘要: 飞行器故障管理技术是避免其部件/系统部分或全部失效的技术和方法,是保护飞行器安全性、维护性的重要技术之一。面对综合化模块化航空电子(IMA)系统架构显现出的故障密集、多类、相互影响和蔓延等特点,讨论了一种多级故障管理机制,通过故障检测、健康监控、故障滤波和故障处理等方法,针对IMA航电系统的面向域的层次化划分方式,实现了航电系统模块级、集成区域级和飞机级的多级故障管理机制,使得航电系统故障能够自动收集、过滤、分级派发、接管等,制止了故障蔓延,提高了飞机的安全性。试验验证表明满足设计需求,并已在某型飞机上得到应用。
关键词:
综合化模块化航空电子
故障管理
健康监控
故障滤波
机载嵌入式系统

基于PowerPC的汽车安全气囊控制系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.171264

作者:周天元1,2,曹立波2,张飞铁2,吴梦华3

作者单位:1.联创汽车电子有限公司,上海 201206;2.湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室,湖南 长沙410082; 3.泛亚汽车技术中心有限公司,上海200120

摘要: 为减小驾驶员和乘员的伤害,安全气囊系统已成为重要的安全设备。随着安全气囊数量的增多,对ECU控制器的实时性、运算速度等要求也越来越高,同时为了增加点火算法的抗干扰性及稳定性,设计了一款以32位微处理器MPC5634M为主芯片的安全气囊控制系统。该系统包括TLE6710Q集成芯片,可实现电源管理和点火控制,增加系统稳定性,采用MMA6825BKW加速度传感器检测车身双向加速度,软件编程通过可变窗宽移动窗积分算法来判断是否需要点爆安全气囊。实验结果表明,该控制系统有效解决了误点火与漏点火的问题,从而提高点爆的准确率与稳定性。
关键词:
安全气囊
MPC5634M
加速度传感器
移动窗积分

基于双核DSP的被动声探测系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.170718

作者:程 宇,周印龙,袁 彦,王志峰

作者单位:中国电子科技集团公司第三研究所,北京100015

摘要: 介绍了一种以双核处理器芯片TMS320C6657为核心处理器的被动声探测系统,利用24位同步ADC、FPGA和MCU实现数据采集、信号处理和人机交互的功能。详细阐述了基于双核DSP技术的声学目标定向识别软件设计。实测结果表明,该探测系统较已有探测系统的性能有了明显提高。
关键词:
TMS320C6657
双核DSP
目标定向
目标识别