2015年第06期-《电子技术应用》杂志

综述与评论

连续型ΔΣ调制器设计综述

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.001

作者：徐伟1，黄乐天2，吕立山2，李强2

作者单位：1．上海华虹宏力半导体制造有限公司，上海201203； 2.电子科技大学微电子与固体电子学院，四川成都610054

摘要： ΔΣ调制器作为数字转换器中重要的类型，以其较高精度及对CMOS工艺演进的更强适应性得到广泛应用。阐述了ΔΣ调制器中连续型的ΔΣ调制器的主要设计要点，介绍了国内外在连续型ΔΣ调制器上的研究现状，并对相应设计方法进行分类总结。分析了连续ΔΣ调制器的工作原理、系统结构、电路误差及模型，对其发展趋势以及面临的挑战进行了总结。结果说明合理地利用新工艺及新型积分器可以有效提高连续型ΔΣ调制器的带宽及能效。

关键词：
ΔΣ调制器

量化器

压控振荡器

带宽

功耗

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预取技术分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.002

作者：隋然1，张铮2，张为华3

作者单位：1．全军后勤信息中心，北京100084； 2．解放军信息工程大学数学工程与先进计算国家重点实验室，河南郑州450001； 3.复旦大学并行处理研究所，上海200433

摘要：内存时延是制约现代处理器性能的主要因素之一。预取技术通过提前从内存读取将来可能使用的数据降低内存时延对处理器执行的影响，是一种被广泛应用的提升处理器性能的技术。探讨了当前主流硬件平台的预取技术，分析了现有预取技术的不足并展望了预取技术的发展趋势。

关键词：
预取

时间局部性

空间局部性

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嵌入式技术

Yaffs2文件系统中对NAND Flash磨损均衡的改进

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.004

作者：温朝建，严华

作者单位：四川大学电子信息学院，四川成都610065

摘要：针对以NAND Flash为存储介质时Yaffs2文件系统存在磨损均衡的缺陷，通过改进回收块选择机制，并在数据更新中引入冷热数据分离策略，从而改善NAND Flash的磨损均衡性能。实验借助Qemu软件建立Linux嵌入式仿真平台，从总擦除次数、最大最小擦除次数差值和块擦除次数标准差等方面进行对比。实验结果表明，在改进后的Yaffs2文件系统下NAND Flash的磨损均衡效果有明显提升，这有益于延长NAND Flash的使用寿命。

关键词：
Yaffs2文件系统

NandFlash

垃圾回收

冷热数据

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基于DLP投影技术车载集成终端的软件设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.005

作者：王琼，姜栋

作者单位：合肥工业大学计算机与信息学院，安徽合肥230009

摘要：提出一种基于DLP投影技术的车载集成显示终端设计方案。以嵌入式处理器S5PV210作为控制中心，采用基于DLPC300 DMD芯片的DLP投影仪，软件设计平台基于Linux2.6.38和QT/E4.6，在此基础上设计并完成了软件开发工作并在样机上进行了模拟实验。实验结果表明，系统能够图形化实时显示汽车行驶信息，色彩明亮，视频图像采集清晰，集成化显示避免了驾驶员视线分散，提高了行车安全性。

关键词：
集成显示终端

数字光处理

嵌入式系统

图形用户界面

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一种适用于GMR-1移动地面站的低功耗优化方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.007

作者：夏军，林毅，段红光，黄俊伟

作者单位：重庆邮电大学，重庆400065

摘要：在对地球同步轨道卫星的移动通信系统中，典型的移动地面站（Mobile Earth Station，MES）的主要形态是车载终端、便携式终端、手持终端。手持终端的电池容量有限特性使得低功耗设计成为手持MES的焦点问题。为了延长基于对地球同步轨道移动无线接口(GMR-1)标准的MES待机时间，根据其空中接口规范的特点，采用优化系统架构和合并周期性唤醒任务的方式，在保证系统性能的前提下，使得移动地面站的基带核心处理部分在典型待机场景下的功耗减少了20.9%。

关键词：
低功耗

移动地面站

GMR-1

移动卫星通信系统

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用于压缩感知的DMD控制系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.008

作者：史久根，田志强

作者单位：合肥工业大学计算机与信息学院，安徽合肥230009

摘要：基于数字光处理(DLP)的数字微镜器件(DMD)灰度控制主要针对视频应用，故帧频较低，只有约60～120 Hz，而用DMD实现的伯努利矩阵作为压缩感知测量矩阵，是0-1二值矩阵，不需要灰度控制，且帧频要求通常在数千帧每秒。研制了基于Xilinx公司Virtex-5 FPGA的DMD控制系统来实现伯努利矩阵，系统由随机数发生器(RNG)、DDR2 SDRAM控制器、DMD控制器等模块组成。随机数发生器产生的随机数存储在DDR2 SDRAM中，实现与DMD的高速数据传输。经验证，该系统可实现二值高速显示，帧频可达到2 kHz。

关键词：
数字微镜器件

压缩感知

测量矩阵

现场可编程门阵列

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基于PCIe总线的卫星导航信号传输系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.006

作者：蔡晓晖1，郑植2，李浩1

作者单位：1.电子科技大学电子科学技术研究院，四川成都611731； 2.电子科技大学通信与信息工程学院，四川成都611731

摘要：为了满足高精度软件接收机对卫星导航中频信号传输系统的新要求，设计了一种基于PCIe总线的传输系统。该系统以Virtex-5 FPGA为核心控制器件，以DMA方式通过4通道PCIe接口传输导航卫星数据。详细介绍传输系统AD模块、DMA控制模块、中断模块等核心模块的FPGA实现方法。经过测试与验证，系统读写速率分别达到了800 MB/s和650 MB/s,可以满足不同层次导航软件接收机对原始导航数据的需求。

关键词：
卫星导航

FPGA

PCIe

DMA

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基于北斗和ZigBee的农田数据采集与传输

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.009

作者：卢兴森，陈苏婷，施佳驰

作者单位：南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏南京210044

摘要：以ZigBee无线网为采集子系统，以北斗短报文通信为远程数据传输子系统设计了一个基于ZigBee和北斗卫星的实时农田采集与传输系统。系统远程传输数据时使用Burrows-Wheeler Transform（BWT）算法进行转换，改进型Run-Length Encoding(RLE)算法和静态huffman编码进行数据压缩，提高通信效率。系统上位机显示采用嵌入式Linux界面，简洁便携。

关键词：
Zigbee无线网络

北斗卫星

农田数据采集

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基于FPGA的AXI4总线时序设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.003

作者：马飞，刘琦，包斌

作者单位：北京空间机电研究所，北京100094

摘要：针对AXI4总线设备之间的高速数据传输需求，根据AXI4总线协议，设计实现了一种基于FPGA的AXI4总线读写时序控制方法。以FPGA为核心，采用VHDL语言，完成了满足AXI4总线协议的读猝发方式数据传输和写猝发方式数据传输时序控制模块的设计。利用FPGA内部嵌入式系统提供的高性能数据传输接口完成AXI4时序控制模块的功能验证。实际应用表明，依据提出的设计方法实现的读写时序控制模块能够满足AXI4总线协议规定的时序关系，实现数据的高速正确传输，总线数据传输速率能够达到1.09 GB/s。

关键词：
AXI4总线

时序控制

FPGA

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微电子技术

基于改进DDS算法的任意信号发生器设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.010

作者：卫恒，王德功，刘扬，朱敏

作者单位：空军航空大学信息对抗系，吉林长春130022

摘要：针对传统直接数字频率合成（DDS）算法存在的幅度量化误差、相位截断误差问题，提出了一种混合利用信号对称性+Sunderland构造对数据ROM进行压缩的方法，用来增大数据ROM的存储量，同时采用改进型相位抖动注入法抑制相位截断误差。硬件电路部分设计了幅频校正电路，对信号进行校正，保证了信号幅度的稳定输出。测试结果表明，信号发生器可以输出高速、稳定、低衰减、低杂散的任意波形，输出信号频率范围为1 MHz~30 MHz，幅度峰峰值为40 mV~6.7 V。

关键词：
直接数字频率合成

任意信号发生器

杂散分析

延时抖动法

LC校正电路

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带残余补偿的外推冲激响应低成本FIR滤波器实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.011

作者：叶丰1，徐红2，黄朝耿3

作者单位：1.杭州国芯科技股份有限公司，浙江杭州310012； 2.浙江工业大学信息工程学院，浙江杭州310023； 3.浙江财经大学信息学院，浙江杭州310018

摘要：基于带残余补偿的外推冲激响应设计技术，利用硬件描述语言编程在集成电路上对FIR数字滤波器进行了综合。该技术利用冲激响应的准周期特性近似滤波器系数，有效降低了FIR滤波器常系数乘法的复杂度，并通过残余补偿降低滤波器阶数，同时应用子项共享技术进一步减少加法器个数。综合结果表明所提方法可以有效节省高阶FIR滤波器硬件资源的消耗，适用于低成本数字系统设计。

关键词：
FIR数字滤波器

外推冲激响应

子项共享

ASIC

FPGA

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一种高精度基准源电路

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.012

作者：董大伟

作者单位：中国电子信息产业集团有限公司，北京100086

摘要：基于90 nm CMOS标准工艺，设计了一种低温漂的带隙基准源电路。一种结构新颖的温度曲率校正电路被采用，作为一级温度补偿电路的曲率校正电路。Hspice仿真结果表明：所设计电压源在温度－20 ℃～+120 ℃范围内，平均温度系数约为2.2 ppm/℃，获得了一个低压高精度的带隙基准电压源。

关键词：
带隙基准源

温度系数

曲率校正

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一种用于音频信号的Sigma-Delta A/D转换器设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.013

作者：吴书园1，张海英2，卫宝跃2

作者单位：1.中国科学院大学工程管理与信息技术学院，北京100049； 2.中国科学院微电子研究所，北京100029

摘要：基于SMIC 180 nm混合信号CMOS工艺，实现了一种应用于音频信号的16 bit四阶级联Sigma-Delta ADC。其过采样率为64，信号带宽为20 kHz。数字滤波器采用CIC抽取滤波器、CIC补偿滤波器及半带滤波器级联实现，其通带纹波小于0.01 dB，阻带衰减达到-100 dB。在1.8 V电源电压下，该ADC整体功耗约为2.34 mW。信噪失真比可达95.9 dB。

关键词：
Sigma-Delta调制器

开关电容积分器

数字滤波器

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基于模糊遗传算法的埋入式电阻热布局优化

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.014

作者：邓莉1，李天明2，黄春跃3，张瑞宾2，庞前娟1，黄伟3

作者单位：1.桂林航天工业学院电子工程系，广西桂林541004； 2.桂林航天工业学院汽车工程系，广西桂林541004； 3.桂林电子科技大学机电工程学院，广西桂林541004

摘要：针对标准遗传算法优化埋入式电阻热布局存在的过早收敛等问题，通过设计适应度函数、采用模糊逻辑控制器自适应调整交叉概率和变异概率，以及对长时间未进化的种群实施局部灾变等措施维持种群多样性，使算法最终收敛于全局最优解。仿真结果表明，该算法能够更好地抑制早熟收敛，算法优化布局结果的温度分布更平均，并通过热成像仪对实验样件进行温度分布测试验证了算法的有效性。

关键词：
埋入式电阻

热布局优化

模糊遗传算法

早熟收敛

有限元分析

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测控技术与仪器仪表

基于LabVIEW的弹载计算机测试系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.015

作者：孙玉环1，2，李永红1，2，岳凤英3，岳妮4

作者单位：1.中北大学仪器与电子学院，山西太原030051； 2.山西科泰微技术有限公司，山西太原030051； 3.中北大学计算机与控制工程学院，山西太原030051； 4.内蒙古蒙东能源鄂温克电厂，内蒙古呼伦贝尔021000

摘要：为了测试某弹载计算机的控制策略及工作时序的准确性，设计了一套基于PXI总线和LabVIEW软件的弹载计算机的自动化测试系统。该系统能准确地完成弹载计算机的各种功能测试，同时，利用LabVIEW丰富的信号处理模块稳定且高效地完成系统参数配置、信号监控、数据采集、数据处理、数据保存等功能。实际应用表明，该系统工作稳定、操作便捷、扩展性强，极大地提高了弹载计算机的研制效率。

关键词：
弹载计算机

控制策略

工作时序

自动化

LabView

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基于色素谱吸收原理的肝储备功能无创测量系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.016

作者：战荫泽1，秦颖1，张晶1，蔡靖2，戴强2，刘莉莉3

作者单位：1.长春理工大学光电信息学院，吉林长春130012； 2.吉林大学仪器科学与电气工程学院，吉林长春130012； 3.吉林大学第一医院，吉林长春130026

摘要：肝病一直是我国高发疾病，肝储备功能是肝病诊治中重要的生理参数，医院传统方法采用采血比色法进行肝储备功能测量。利用吲哚氰绿ICG色素指示剂对805 nm波长光的吸光效应,患者注射ICG色素，分别采集0 min、5 min、10 min、15 min的血液样本，通过比色测量，绘制ICG浓度代谢曲线，测量肝储备功能。为了避免采血法对测量结果和病人的不良影响，提出基于色素谱吸收原理的无创肝储备功能测量系统的设计方案。实验证明，利用805 nm和940 nm敏感波长以及吲哚氰绿ICG色素吸光特性，能较好地实现无创肝储备功能测量。

关键词：
肝储备功能

色素谱吸光原理

无创检测

吲哚氰绿

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基于ZigBee的分体式便携导航系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.017

作者：刘思庆，张晞，王娜

作者单位：北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191

摘要：为了使便携式导航系统穿戴方便、工作可靠，设计了一种基于ZigBee技术的分体式便携导航系统。系统由传感器无线发送终端和手持无线接收终端两部分组成，发送终端采集微惯性测量单元（MIMU）数据并通过无线传输给接收终端。与其他个人导航系统相比，系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低和便于携带等优点，传感器数据通过无线传输不需要硬件连接，并且采用了DMA控制器实现串口数据收发，极大地提高了MCU利用效率。经过测试系统能够稳定可靠地实现导航数据无线传输和导航功能。

关键词：
便携式导航系统

ZigBee

MIMU

DMA

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通用可编程接口IP核的设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.018

作者：胡小刚1，赵琳娜1，虞致国1，魏敬和2，顾晓峰1

作者单位：1.江南大学电子工程系轻工过程先进控制教育部重点实验室，江苏无锡214122； 2.中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏无锡214035

摘要：为满足SoC外设接口高带宽、外部电路接口多样性的要求，利用可编程状态机和波形描述符存储器，设计了一种通用可编程接口IP核。分别从接口硬件连接设计、固件程序设计、波形描述符设计和仿真平台设计等方面对接口的设计流程进行了详述。以8051 CPU核为基础，利用所设计的接口IP核构建了仿真验证环境，对接口IP核编程后实现了对外部存储器的访问，并通过比较写出和读入的数据验证了设计的正确性。

关键词：
系统芯片

通用可编程接口

IP核

数据传输

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一种异网组合的远程无线控制系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.020

作者：胡景春1，2，曾锡山3，刘红亮1，施计彬2

作者单位：1．南昌航空大学信息工程学院，江西南昌330063； 2.江西应用科技学院，江西南昌330100； 3.江西新源电测仪器有限公司，江西新余338004

摘要：以单片机STC12C5A60S2和单片无线通信模块WISMO228、无线射频收发器nRF24L01为基础，采用远程无线通信和近距离无线局域网相结合的方法，设计并实现远程无线控制系统。系统使用手机进行远程控制，局域控制网络节点采用电源插头方式，可以“即插即用”、随意组合，应用领域较宽，性价比较高。

关键词：
单片机

无线通信模块

远程无线控制

无线局域网

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基于ZigBee的家用智能防水浸探测器设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.021

作者：谷善茂，刘云龙，纪志祥

作者单位：潍坊学院信息与控制工程学院，山东潍坊261061

摘要：为了解决目前市面的家用防水浸探测器体积大、价格昂贵及不便于使用的缺点，提出了将新型高分子吸水树脂的强吸水膨胀特性与压力传感器、CC2430处理芯片相结合，设计一种价格低廉、使用简单、可靠性高的家用智能防水浸探测器，实时检测家中是否出现跑水状况并给出相应的报警提示，减少一时疏忽而造成的经济、时间损失。实验结果表明，该系统结构简单，性能可靠，具有很高的推广应用价值。

关键词：
防水浸探测器

高分子吸水树脂

压力传感器

ZigBee

CC2430

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LHC光纤数据链路传输中 LOCic系统编解码延时测量

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.019

作者：邓彬伟1，2，刘天宽2

作者单位：1.湖北理工学院，电气与电子信息工程学院，湖北黄石435003； 2.南方卫理公会大学物理系，德克萨斯州达拉斯75275

摘要：在高速数据传输中，数据传输延时是表征编解码系统性能的重要参数，特别是在欧洲核子中心 LHC(大型强子对撞机) ATLAS(超环面仪器实验)探测器读出系统里尤为重要。针对将用于LHC ATLAS实验升级中的LOCic（线码在芯片专用集成电路）线性编码系统的FPGA实现给出了其延时参数测量的设计方法和实现过程。准确地测得了延时大小，说明了LOCic线性编码的低延时特性，为用于ATLAS实验升级中对该线性编码系统性能标定提供了依据。

关键词：
高速数据传输

延时测量

LOCic

大型强子对撞机

ATLAS实验升级

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通信技术

非标准约束恒模盲多用户检测的改进算法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.022

作者：周先春1，2，3，王洁1，2，3，孙文荣1，2，3

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； 3.南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室，江苏南京210044

摘要：针对码分多址蜂窝移动通信中存在的多址干扰问题，以瑞利分布为变步长，构造了基于瑞利分布变步长的非标准约束恒模算法；与差分形式相结合，提出了基于瑞利分布变步长的非标准约束差分恒模算法（RDV-NSCDCMA）；分析了此算法的性能并与非标准约束恒模算法(NSCCMA)进行了仿真比较。

关键词：
瑞利分布

恒模算法

盲多用户检测

非标准约束

差分

查看(7136)

基于信任函数理论的修正融合目标识别算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.023

作者：张安安1，彭嵩松2，杨威3

作者单位：1.江西省科学院能源研究所，江西南昌330029； 2.井冈山大学电子与信息工程学院，江西吉安343009； 3.国防科学技术大学指挥军官基础教育学院，湖南长沙410072

摘要：针对信任函数理论中经典Dempster组合规则难以有效融合高冲突证据并存在焦元基模糊问题，提出了一种基于信任函数理论的修正融合目标识别算法。修正融合算法在对相容命题进行组合时，考虑了焦元基的影响，使基本信任质量合理地向基数较小的焦元命题聚焦，以避免焦元基模糊问题；在对冲突命题进行组合时，对命题进行倾向性分析并对局部冲突采用局部分配的策略，以有效融合高冲突证据。算例与仿真比较分析验证了此修正融合目标识别算法的合理有效性和优越性。

关键词：
信息融合

信任函数理论

高冲突证据

组合规则

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一种基于信号强度的室内定位干扰抑制新方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.025

作者：余彦培，周成虎

作者单位：中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101

摘要：针对WiFi、蓝牙等基于信号强度的室内定位技术易受遮挡、反射等影响，导致较大定位误差的问题进行研究。在室内信号传播模型的基础上，推导出基于信号传播模型的场强测距模型，根据该模型对现有定位解算中的牛顿迭代算法进行改进，对不同信号计算不同权值，采用加权最小二乘法求解，在不增加解算复杂度的情况下，提高定位精度。仿真表明，该算法抑制干扰能力强，有效提升了定位精度。

关键词：
室内定位

干扰抑制

场强测距模型

加权最小二乘法

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认知无线电系统容量性能分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.026

作者：陈松，王盛，胡捍英

作者单位：解放军信息工程大学导航与空天目标工程学院，河南郑州450001

摘要：采用连续时间马尔可夫链对主用户系统和认知系统的认知-传输过程进行建模。在此模型基础上，分析构建了次用户到达率、检测概率与频谱利用率之间的关系方程，依据系统状态平稳分布与频谱占用时间的等效性，进一步推出了认知系统容量的闭式解。仿真结果表明，随着漏检概率的增加，频谱利用率呈现先快速升高后缓慢下降的趋势。认知系统容量随着次用户到达率的提高而增加，但是增加幅度逐渐变小。

关键词：
认知无线电

频谱感知

连续时间马尔可夫链

系统容量

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基于拉普拉斯分布天线阵列下MIMO性能研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.027

作者：刘鹏，周杰，钱堃

作者单位：南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏南京210044

摘要：多天线系统是可以克服多径干扰的影响并增加频谱使用效率的系统。MIMO系统的容量增加主要取决于无线电信道的空间相关性性能。主要研究了MIMO天线阵列系统的性能，包括MIMO空间时间相关性和天线阵列配置，推导了当角能量遵循拉普拉斯分布时均匀线性阵列、均匀圆阵的衰落相关性解析公式，并分析了两种天线阵列下的系统信道容量。通过计算机程序模拟仿真验证了分析结果，验证结果表明当阵元间距增大或者衰减因子减小（角度扩展增大）时，空间衰落相关性减小，系统信道容量增大，提升了系统性能。

关键词：
MIMO

衰落相关性

信道容量

拉普拉斯分布

查看(8562)

异步条件下物理层网络编码的性能分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.028

作者：杨志民，胡永江，王长龙

作者单位：军械工程学院无人机工程系，河北石家庄050003

摘要：针对物理层网络编码的性能受各种异步条件影响的问题，理论推导了误码率与载波相位偏移、载波频率偏移和符号偏移之间的数学模型，分析了各种因素对误码率的影响规律。结果表明：在载波相位偏移达到π/2时，系统的误码率趋于一个常数；在载波频率偏移的条件下，误码率受频率偏移和帧长共同影响；在符号偏移的条件下，误码率相对于同步条件下最大损失6 dB。

关键词：
物理层网络编码

载波相位偏移

载波频率偏移

符号偏移

误码率

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基于多功率移动锚节点WSN智能定位算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.024

作者：杜杨洋，毛永毅

作者单位：西安邮电大学电子工程学院，陕西西安710061

摘要：为了降低定位成本及提高定位精度，提出了一种使用单个锚节点移动进行未知节点坐标计算的SAPSO-SMPMA算法。该算法采用单个移动锚节点游历定位区域，并通过功率控制发射不同功率的信标信号，未知节点利用收到的不同位置锚节点信息结合自适应权重粒子群算法计算节点坐标。考虑到实际应用时锚节点可能带有误差，故加入了锚节点矢量误差分析。仿真表明，本算法在充分考虑锚节点自身误差及大幅降低定位成本的情况下，定位精度仍然较高，是一种实用的定位算法。

关键词：
无线传感器网络

移动锚节点

多功率控制

粒子群

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网络与信息安全

基于多角度改进优化的无线视频传感器网络路由协议

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.029

作者：周永福1，曾志2

作者单位：1.河源职业技术学院电子与信息工程学院，广东河源517000； 2.惠州学院计算机科学系，广东惠州516007

摘要：无线视频传感器节点能量有限，为减小其能耗，延长网络生存时间，提出了一种多角度改进优化的视频传感器网络通信协议MSOWVRP。首先对传统技术的不足进行分析，结合相关性感知、虚拟势场等概念从簇首节点的选择、簇的形成、节点感知方向的调整、簇内通信以及簇间通信等几个方面进行改进和优化，最后在Matlab 2012平台上进行了仿真对比测试。仿真结果表明，MSOWVRP协议能够提高传感器网络生命周期和监测区域覆盖率。

关键词：
视频传感器网络

能耗

相关性感知

虚拟势场

生命周期

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双阈值能量检测的无线电网络协作频谱感知

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.030

作者：廖利，许慧雅，朱海

作者单位：周口师范学院计算机科学与技术学院，河南周口466001

摘要：针对认知无线电网络中协作频谱感知使能耗增加而降低网络寿命的问题，提出了一种双阈值能量检测的协作频谱感知方案。利用基于双阈值的能量检测方法最大化网络吞吐量，使能耗低于一个阈值同时保护主用户不受次用户的干扰。利用凸优化分析来获得感知时间和检测阈值的最佳值。仿真结果表明，方法能有效权衡网络吞吐量与能量效率之间的关系，相比传统的频谱感知方法，具有明显的优越性。

关键词：
双阈值

能量检测

认知无线电网络

频谱感知

凸优化分析

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利用能效优化的WSN自组织位置感知协议

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.032

作者：陈孝莲1，周琦1，杨小伟2

作者单位：1.江苏省电力公司无锡供电公司，江苏无锡214000） 2.南京工程学院通信工程学院，江苏南京211167

摘要：针对无线传感器网络存在能耗和投递率等约束问题，提出了一种利用能效优化的自组织位置感知协议(EESLP)。首先，根据主干锚节点的位置感知将网络构建成树结构；然后，利用拓扑控制优化网络的拓扑结构来维持网络的连通性和覆盖范围；接着，在路径选择过程中加入节能机制，均衡网络负载；最后，利用自组织方式最小化消息传输和接收次数，降低消息复杂度，减少协议开销。仿真实验结果表明，该协议具有良好的能量效率，相比其他几种能量感知协议，该协议具有更高的包投递率和更低的能耗，有效延长了网络寿命。

关键词：
无线传感器网络

位置感知

能效优化

自组织路由协议

网络寿命

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基于内外混合流水线的高吞吐率AES结构

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.031

作者：江磊，魏震楠，刘明

作者单位：东南大学信息科学与工程学院，江苏南京211100

摘要：提出了一种基于加解密轮内外流水线的、高性能及高吞吐率的128 bit AES算法的硬件实现方法。在此之前人们多采用查找表来实现AES算法中的SubBytes和InvSubBytes转换过程，本设计则仅仅使用了进行复合域运算的组合逻辑单元，硬件面积得以缩小，同时还可以将组合逻辑单元划分为6级次级流水线，轮外和轮内流水线得到更深层次的利用。使用本设计方案，在Altera DE2-115设备上以570 MHz频率实现的加密器可以达到73.562 Gb/s的吞吐率。

关键词：
AES加密标准

复合域运算

内外混合流水线

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电源技术与应用

一种BUCK变换器附加积分定频滑模控制技术

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.033

作者：严宏举，冯全源

作者单位：西南交通大学微电子研究所，四川成都611756

摘要：研究表明，将滑模控制技术应用于BUCK变换器时，其所得到的开关频率是不固定的，并且存在滞环滑模技术中的开关频率对噪声较为敏感等缺点。一般在滞环滑模控制系统中加入一个恒定的时间常数电路，或者利用自适应滞环控制技术，但都要引入外部电路，从而增加了电路的功耗。对此提出了一种附加积分项的定频滑模控制技术，通过将二阶标准系统应用到滑模轨迹中，设计了控制器的滑模系数；分析了引入附加积分对控制器性能的影响；为滑模控制器设计了指数趋近律，改善了趋近运动的动态品质；并利用MATLAB仿真验证了所提出的方法，证实了其在DC-DC变换器中具有较强的实用性。

关键词：
DC-DC变换器

定频滑模控制

附加积分项

指数趋近

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复合式压电振动能量收集器的研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.034

作者：张传娟

作者单位：1．中国矿业大学信电学院，江苏徐州221000； 2.江苏联合职业技术学院，江苏徐州221000

摘要：为解决无线传感器网络和便携式电子产品的自供能问题，研究了基于电磁耦合的压电悬臂梁式振动能量收集器。理论分析表明，通过增加压电悬臂梁的所受外力，可以按平方关系提高其产生的发电量。即采用PZT4压电元件及铍青铜作为金属基板，以固定于基板末端的永磁铁作为质量块制作了基于电磁耦合的悬臂梁式压电振动能量收集器。实验表明，压电悬臂梁附加永磁铁后其最大输出电压增加了222%，压电悬臂梁在磁场强度分别为0 T与1 T的作用力下，电压值的增幅分别为0.38%和2.12%。

关键词：
压电发电

振动能量收集器

电磁耦合

谐振频率

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一种带负充电泵的IR2110驱动抗干扰电路设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.035

作者：管梁1，饶晶晶2

作者单位：1.海华电子企业（中国）有限公司，广东广州510510； 2.广东机电职业技术学院，广东广州510515

摘要：由于IR2110内部不能产生负电压，因此在采用零电压关断IGBT时容易产生毛刺干扰，对此研究了IGBT体寄生二极管反向恢复过程，并结合IGBT的输入阻抗米勒效应，分析出IR2110零电压关断毛刺干扰产生原因，最后对IR2110典型零电压关断电路进行改进，设计一种带负充电泵的IR2110关断电路。经实验验证，该电路可有效解决IR2110的零电压关断毛刺干扰问题，保证逆变器的工作稳定性。

关键词：
IR2110

负充电泵

反向恢复

米勒效应

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谐振式无线传输系统的最大功效积分析与优化

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.036

作者：张瑞成，刘沛

作者单位：华北理工大学电气工程学院，河北唐山063009

摘要：针对目前研究中忽略接收线圈对发射线圈影响从而导致较大误差的问题，建立了谐振耦合线圈LS和LD的数学模型，给出了系统的传输效率和输出功率与线圈尺寸、距离等的关系，通过对比分析得出在考虑接收线圈影响的情况下可使误差从32%下降到3%。针对系统满足效率最大时往往功率较低的缺点，利用功效积的概念对系统进行了优化，使系统传输效率为50.6%时输出功率为2.3 W，两者均较高。最后，通过MATLAB仿真验证了结论的正确性以及功效积的可行性。

关键词：
谐振耦合

输出功率

效率

功效积

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计算机技术与应用

基于平均影响值和支持向量机的小麦病害识别

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.037

作者：夏永泉，李耀斌，黄海鹏

作者单位：郑州轻工业学院计算机与通信工程学院，河南郑州450001

摘要：为了提高小麦病害识别准确率，提出了一种基于平均影响值思想和支持向量机的小麦病害识别方法。首先，使用阈值分割方法对小麦叶片图像进行分割；其次，利用灰度共生矩阵和颜色矩提取病害的纹理和颜色特征；再次，将平均影响值思想应用于支持向量机回归进行特征变量优选；最后，将优选出的特征变量作为支持向量机的输入向量进行识别。实验结果表明，经过特征变量优选，特征变量个数由14个减少到7个，识别准确率达到96.25%，为农田小麦病害识别提供了有效方法。

关键词：
平均影响值

支持向量机

特征筛选

纹理特征

颜色矩

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基于云计算的温室视频监控系统设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.038

作者：刘文慧，王喆

作者单位：齐齐哈尔大学通信与电子工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006

摘要：针对目前温室大棚视频监控系统存在着离线数据量大的特点，为了更加高效、安全地处理离线数据信息，并准确获取温室大棚视频数据信息，将云计算技术与视频监控技术融合在一起，既可以解决传统的网络视频监控不能传输大量数据、无法实现海量视频文件存储及计算的问题，又能从本质上保证监控系统的安全性、稳定性、实时性和提高计算效率。这一技术的结合在增加农民经济效益、减少人力消耗的同时，促进经济的快速发展，最终达到农业科技信息化。

关键词：
云计算

视频监控

温室

农业信息化

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形式化方法在机载电子硬件研制中的应用研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.039

作者：金志威１，刘万和2，薛茜男１，田毅１

作者单位：1.中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室，天津300300； 2.中国民航大学安全科学与工程学院，天津300300

摘要：详细设计规范是机载电子硬件适航性设计流程中的关键文档。通过对形式化方法特点分析，给出基于模型检验的设计规范提取步骤，以提高设计的正确性和完整性。以ARINC429总线传输模块设计为例，基于形式化方法完成正向设计过程。试验结果表明，基于形式化方法的设计流程能够有效帮助制定详细设计规范并在后期提高验证效率，进而缩减研制周期。

关键词：
模型检验

形式化方法

NuXMV

机载电子硬件

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基于语音起始段检测语音可懂度客观评价方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.041

作者：徐宇卓1，马建芬1，张雪英2

作者单位：1.太原理工大学计算机科学与技术学院，山西太原030024； 2.太原理工大学信息工程学院，山西太原030024

摘要：传统的语音评价算法，如SNR，存在语音的可懂度相关性不高的问题。有研究表明，语音的不同部分对可懂度的贡献不同，语音的浊音起始段对可懂度的影响较大。提出一种可懂度相关性相对较高的语音评价算法。在计算分段SNR之前，对语音段进行选择，选出起始段。所提出方法的可懂度计算结果与主观得分进行比较，实验结果表明，结合语音起始段(speech onset)检测算法，能够将可懂度与主观评价的相关值分别提高0.11（辅音）和0.06（句子），这也从一个侧面验证了语音的起始段对可懂度有较大影响这一研究结论。

关键词：
语音可懂度

分段信噪比

语音起始段检测

相关系数

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基于CoAP协议的数据采集网关设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.042

作者：李琦，张康，王月明

作者单位：内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头014010

摘要：针对呼伦湖流域环境大数据采集的需求，同时为了解决不同厂商协议标准的不兼容性，设计了一种基于CoAP协议的数据采集网关。详细讨论了CoAP协议的基本原理和实现方法，并在开源系统RT-Thread和微控制器STM32的软硬件平台上实现。给出了系统整体设计以及各部分软硬件设计，实验结果表明，该设计方案可行，具有传输效率高、兼容性较好的特点。

关键词：
数据采集

网关

STM32

RT-Thread

CoAP

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基于体感遥控的全向移动机器人的系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.06.043

作者：孙强，王文涛

作者单位：中南民族大学计算机科学学院，湖北武汉430074

摘要：设计一款利用人体骨骼移动信息生成控制指令控制基于麦克纳姆轮的具有全向移动抓取功能的机器人及其控制系统。首先通过kinect获取人体深度图像数据，然后利用骨骼追踪技术提取人体各个关节点，并建立空间坐标系，最后通过空间向量计算法计算出人体关节转动角度，从而识别出控制动作并映射成相关控制命令。之后利用WiFi无线传输，将控制命令传输到机器人使其执行相应动作。对系统动作识别效率和模拟场景任务执行进行测试,并给出测试结果。