2017年第05期-《电子技术应用》杂志

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2017年第05期

刊出日期：2017-05-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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技术专栏-机器人与工业自动化

萤火虫时间同步算法的拥堵避免机制研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.001

作者：郝创博，宋萍

作者单位：北京理工大学机电学院，北京100081

摘要：针对多机器人中分布式萤火虫时间同步方法在网络接近同步时，导致同步报文冲突，加剧导致信道拥堵等问题，提出了一种萤火虫时间同步算法的拥堵避免机制，采用简化相位模型进行同步，并将耦合信号随机分布在整个相位增长过程中，有效解决了通信报文冲突的问题。最后通过仿真实验验证了同步策略的有效性，证明了其在高节点密度网络环境中能够加速同步进程，极大地缓解报文冲突，取得良好的同步效果。

关键词：
无线传感器网络

时间同步

仿生算法

萤火虫算法

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基于ZigBee的快递监管系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.002

作者：刘丁1，2，李新娥1，2，崔春生1，2，尤文斌1，2，王朋1，2

作者单位：1.中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051； 2．中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051

摘要：针对快递业需要大量人力完成快件的地区分拣、信息核对、派送的问题，为实现快递行业自动化、智能化，减少劳动力的投入，提高快递业运作效率，设计了一种新型智能快递监管系统。该系统采用ZigBee组网技术，建立了协调器节点和与快件绑定的电子标签终端节点，实现了对快件的高效管理、自动分拣和快速查找。通过可靠通信协议，实现了节点间数据的高效稳定传输，设计加工了自动分拣机械装置，有效融合了通信技术与自动化技术。经过实验表明，该系统实现了快件自动分拣和派件过程中的快速查找，大大提高了物流效率。

关键词：
物流

ZigBee

快递

智能

自动化

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基于离线编程技术的喷涂机器人第七轴开发

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.003

作者：郑悠1，2，方丹丹2，曾春年2

作者单位：1.宁波工程学院电子与信息工程学院，浙江宁波315000；2.武汉理工大学自动化学院，湖北武汉430070

摘要：基于离线编程技术的喷涂机器人轨迹生成已成为喷涂机器人控制方法的发展趋势。通过对现有的六轴机器人轨迹生成方案的分析和研究，提出了在喷涂轨迹设计中增加第七轴的方案。该方案通过改变六轴机器人的运动方式扩展了机器人的可达空间，使其能够完成复杂工件曲面的喷涂。实验结果表明，与传统的六轴机器人轨迹生成方案相比，所提出的方案对于复杂曲面的喷涂效果更好，更适于实际工业应用。

关键词：
离线编程技术

喷涂机器人

第七轴

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基于视觉引导的SCARA机器人自动装配系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.004

作者：党宏社，候金良，强华，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：现有生产线工业机器人抓取点固定，工件只能以固定的姿态提前摆放在固定的位置，这种装配模式很难满足复杂的工业生产要求且效率低下。设计了基于视觉引导的机器人装配系统改进原有系统。设计了机器视觉系统，实现了工件的快速识别、定位以及姿态确定功能；设计了抓放系统，实现了工件的精确抓取和安装功能；采用Visual Studio的MFC开发，实现图像处理算法，并利用Socket通信将坐标和姿态数据发送给机器人。通过实验验证本系统具有良好的稳定性和快速性，可以满足生产的要求，大幅提高生产效率。

关键词：
机器视觉

SCARA

装配系统

Socket通信

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基于超宽带的移动机器人室内定位系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.005

作者：卢靖宇1，2，余文涛1，2，赵新1，2，孙广毅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：针对目前移动机器人室内定位方式灵活性差和精度不高的问题，设计了一种基于超宽带（UWB）的高精度移动机器人室内定位系统。系统以UWB射频模块组成无线传感器网络，包括基站(Anchor)和安装在移动机器人顶端的标签(Tag)。采用非对称双边双向测距技术（ADS-TWR）获得标签到各基站之间的距离信息，无需基站与标签、基站与基站之间的时钟同步。距离信息通过WiFi由基站传输到上位机，利用卡尔曼滤波算法对距离信息进行优化后进行定位。测试结果表明，该系统具有布设简单、高精度、高实时性的特点，定点定位误差在13 cm以内，动态点定位误差小于20 cm。

关键词：
超宽带

室内定位

移动机器人

系统设计

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综述与评论

车联网安全威胁综述

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.006

作者：李馥娟1，王群1，2，钱焕延2

作者单位：1.江苏警官学院计算机信息与网络安全系，江苏南京210031； 2.南京理工大学计算机科学与工程学院，江苏南京210094

摘要：伴随着车联网技术的飞速发展，其所面临的安全威胁日渐凸显，已引起学术界、工业界和政府部门的普遍关注。作为在智能交通中具有典型性和先进性的车联网，较之传统的互联网，因其应用环境更加特殊、组网更加复杂、管理更加困难，其安全威胁更加突出。从数据通信角度出发，提出车联网的安全架构，重点从车域网安全、车载自组网安全和车载移动互联网安全3个方面分析存在和面临的安全威胁。

关键词：
车联网

安全威胁

车域网安全威胁

车载自组网安全威胁

车载移动互联网安全威胁

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微电子技术

0.13 μm CMOS电流模式高精度基准源设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.007

作者：彭何，王军

作者单位：西南科技大学信息工程学院，四川绵阳621000

摘要：为提升基准源的精度，降低功耗，设计了一种新型带曲率补偿的低功耗带隙基准电路。该电路根据MOS管亚阈值区固有指数关系去补偿PNP型晶体管发射结电压的高阶温度特性，在只增加两股镜像电流下，该带隙基准电路与传统一阶低压带隙基准电路相比，具有低功耗和更低的温漂系数。基于中芯国际130 nm COMS工艺，仿真表明，温度在-20 ℃～80 ℃范围内，温漂为4.6 ppm/℃，电源抑制比为60 dB，输出基准电压为610 mV，整体电路功耗为820 nW。

关键词：
带隙基准

压阈值

低功耗

低压

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一种HEVC标准中IDCT变换的FPGA实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.008

作者：黄友文，董洋

作者单位：江西理工大学信息工程学院，江西赣州341000

摘要：为降低新一代高效视频编码(HEVC)标准中解码端多尺寸逆离散余弦变换(Inverse Discrete Cosine Transform，IDCT)中的资源消耗，设计了一种IDCT硬件电路结构。通过使用现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)内部嵌入式RAM单元进行矩阵转置运算，从而减少了对内部寄存器的使用。对IDCT系数矩阵进行分解得到不同尺寸下的统一运算电路结构，利用流水线技术实现对运算单元的加速，同时采用并行数据调度减少数据处理等待时间。设计结果表明，设计吞吐量为3.6点/时钟周期，满足了4k×2k@30 f/s视频信号的实时处理需求。

关键词：
HEVC

IDCT

FPGA

嵌入式RAM

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一种加Nuttall窗三谱线插值FFT谐波检测算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.009

作者：李平1，李源2，孔银昌3

作者单位：1.黄淮学院信息工程学院，河南驻马店463000；2.国网重庆市电力公司信息通信分公司，重庆400014； 3.黄淮学院文化传媒学院，河南驻马店463000

摘要：为获取电网中的谐波量的精准估测，给出采用Nuttall窗体模式的FFT方法。为获取波形的突变部分，采用小波变化检测数据的暂态状况。为判断方法的性能，选取MATLAB进行仿真实验，结果表明检测所得的幅值和相位结果较为精确，并且得到拟合层级仅作用于基波检测结果。

关键词：
谐波

Nuttall

FFT

小波变化

Matlab

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一种带参考注入信号的TIADC时间失配校准算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.010

作者：尹勇生，吴景生，陈红梅，李琨

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：提出了一种带参考注入信号的校准算法，用于校准时间交织模数转换器（Time-Interleaved Analog-to-Digital Converter，TIADC）的时间失配误差。该算法引入参考注入信号，参考注入信号通过采样保持电路（sample hold circuit，S/H）后，利用TIADC的各子通道时钟依次控制S/H，对其输出后的值进行运算获得时间误差，再将时间误差反馈回多相时钟产生器，利用可变延迟线实现时间失配的补偿。该算法运算简单，消耗的硬件资源低，对输入信号没有限制，可以扩展到任意通道。算法应用于一个4通道12 bits的TIADC，当输入信号的归一化频率fin/fs=0.485 0，设定的最大误差为1.0%Ts时，MATLAB仿真结果表明，经过本算法校准后的SFDR从31.009 4 dB提高到了95.627 0 dB，SNDR从31.074 9 dB提高到了73.480 5 dB，证明了该校准方案的有效性。

关键词：
参考注入信号

时间交织模数转换器

时间失配

可变延迟线

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面向并发错误检测机制的故障灵敏度零值分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.011

作者：严迎建，王寿成，许纪钧，王忠

作者单位：解放军信息工程大学密码工程学院，河南郑州450001

摘要：通过研究零值分析的基本原理与故障灵敏度分析的本质，提出了针对现有并发错误检测机制安全性的通用评估模型。为减小攻击分析的复杂度，提出了一套完整的区分模型选取准则。为验证提出的故障灵敏度零值分析方法的高效性，构建了故障灵敏度分析平台，并对提出的攻击方法进行验证分析。实验结果表明，提出的零值分析方法具有计算复杂度低、准确性高、实现简单的优点。

关键词：
故障灵敏度分析

零值分析

并发错误检测机制

评估模型

区分模型

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基于外推补偿技术改进结构的低成本FIR滤波器实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.012

作者：徐红1，叶丰2，黄朝耿3

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

摘要：外推补偿技术利用 FIR滤波器冲激响应的准周期特性进行系数外推，并将近似误差补偿回去，从而有效降低了多常系数乘法的复杂度，但延时链的增加是其固有特性，3种改进结构通过改变延时链位置来减小其位宽。综合结果表明，改变输入端延时链位置的改进结构能够进一步降低FIR滤波器的硬件实现成本，具有较好的实用性。

关键词：
FIR数字滤波器

外推冲激响应

残余补偿

延时链

ASIC

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一种基于负载均衡的3D引擎任务调度策略

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.013

作者：邓艺，田泽，韩立敏

作者单位：中航工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710065

摘要：针对3D引擎内如何合理调度、高效分配统一着色架构中的染色器资源问题，提出一种基于负载均衡的任务调度策略和硬件设计方案。首先，分析了统一着色架构GPU的图形绘制特点；在此基础上提出了一种基于染色器预先分配的避免图形绘制流水线死锁策略和一种基于队列统计的资源分配及负载均衡策略；最后，基于各类复杂渲染场景的仿真结果证明，论文提出的调度策略可有效地降低染色器资源的空闲时长和调度时间，提升了染色器资源的利用率和3D引擎的处理效率。

关键词：
任务调度

负载均衡

统一架构

图形处理器GPU

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嵌入式技术

嵌入式操作系统异常处理框架设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.014

作者：王继刚1，方芳2，张华强1

作者单位：1.中兴通讯股份有限公司技术规划部，江苏南京210012； 2.信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司信息中心，四川成都610021

摘要：异常处理对于提升嵌入式系统可靠性至关重要，而传统面向硬件的异常处理方法难以适应当前嵌入式应用的发展。通过分析嵌入式系统新的异常处理需求，提出一种结构化异常处理框架，在传统的异常处理机制基础上引入了新的功能特性，并以电信级嵌入式Linux为原型，描述了该框架的具体实现及应用。与其他主流异常处理机制的对比结果表明，异常处理框架功能完善，接口丰富，多级异常处理流程为系统解决各类异常提供多层面的支持。

关键词：
嵌入式系统

异常处理

状态机

结构化模型

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基于图像处理的产品表面缺陷检测系统研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.015

作者：高正中，赵晨晖，薛寒，商春雷

作者单位：山东科技大学电气与自动化工程学院，山东青岛266590

摘要：随着嵌入式技术的发展，基于图像处理的产品表面缺陷检测技术的优势越来越突出，其技术主要包括产品表面图像的采集、匹配和识别。本系统采用单精度浮点运算的STM32F405作为核心处理器，CMOS彩色数字摄像芯片OV7610作为图像采集传感器，并在VC++环境下使用面向对象的方法设计控制程序，主要用于产品表面图像的采集与处理。实验结果表明，该系统工作稳定，实时性和可控性达到设计要求。

关键词：
产品表面缺陷检测

图像处理

STM32F405

CMOS图像传感器

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基于事件触发的充电机与BMS通信设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.016

作者：陈如尹，赖松林

作者单位：福州大学物理与信息工程学院，福建福州350108

摘要：为简化充电机与电池管理系统BMS的通信流程，并能够对BMS传送来的数据进行辨识和分类，通过对国家充电标准协议（GB/T 27930-2011）的研究和解析，提出了一种基于事件触发的充电机与BMS通信系统。该系统对新国标充电协议所规定的通信流程按事件触发顺序进行逻辑功能函数封装，运用等待固定触发的数据接收方式取代了传统的中断接收方式。研究结果表明，该通信系统能够实现对BMS数据的接收、识别、解析、分类、传输和答复等功能，优化了通信流程，为充电机和BMS的通信设计提供简便的使用参考。

关键词：
电动汽车

充电机

BMS

事件触发

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基于Vivado HLS的边缘检测硬件加速应用

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.017

作者：彭习武，张涛

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：针对计算机处理高清图像或视频的边缘检测时存在延时长和数据存储带宽受限的缺点，提出了用Vivado HLS将边缘检测软件代码转换成RTL级硬件电路的硬件加速方法。硬件加速是将运算量大的功能模块由硬件电路实现，根据硬件电路工作频率高和数据位宽自定义，可以解决延时长和数据宽度受限的缺点。实验结果表明，边缘检测硬件加速方法不仅使延时和数据带宽都得到了改善，而且也缩短了边缘检测的开发周期。

关键词：
HLS

边缘检测

硬件加速

片上系统

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一种具有自恢复功能的嵌入式可信平台的设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.018

作者：孙铂1，2，温旭霞1，2，宮树红3，刘新生4

作者单位：1.中北大学仪器与电子学院，山西太原030051；2.山西百信信息技术有限公司，山西太原030006； 3.首钢长治钢铁有限公司，山西长治046031；4.江苏曙光光电有限公司，江苏扬州225009

摘要：以TCG规范为基础，分析和讨论了可信链技术和安全启动过程，构造出一种适用于嵌入式平台的可信链模型以及具有自恢复功能的可信启动实现方法。在Beaglebone开发板上进行了相关实验，验证了其可行性，并作出了总结。

关键词：
可信平台

自恢复

嵌入式系统

可信启动

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测控技术与仪器仪表

基于FPGA的小型化实时CMOS成像处理系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.019

作者：张龙祥，王向军，曹雨

作者单位：天津大学微光机电教育部重点实验室，天津300072

摘要：针对成像处理系统的实时性和小型化的问题，设计了一种基于Cyclone IV系列FPGA的CMOS数据采集处理系统，实现了图像的实时采集、处理和双通道输出；通过体系结构上的优化实现了系统的小型化设计。介绍了系统总体框架、硬件体系结构、FPGA功能模块以及图像预处理算法等。最后对系统进行了功能性实验，在满足双通道实时显示的情况下，可以实现图像增强等实时处理，表明该系统具有一定的实用价值。

关键词：
成像处理系统

CMOS

FPGA

实时

小型化

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基于PCB RFID抗金属标签的互感器制造追溯系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.020

作者：张松1，洪涛1，盛泉根2

作者单位：1.中国计量大学质量与安全工程学院，浙江杭州310018；2.浙江华采科技有限公司，浙江杭州310023

摘要：针对智能电表用电压互感器类的离散型制造业，设计出一套基于PCB RFID抗金属标签的制造溯源系统。通过分析产品需求和RFID优势，描述系统的各个功能模块并且构建系统的应用架构。针对产品设计了一款性能较好的抗金属RFID标签，实现了阻抗共轭匹配和较低回波损耗，并且利用三面环绕的金属增强了天线的增益和辐射方向。系统增强了企业的综合竞争力，为实现智能制造和智慧管理奠定了基础。

关键词：
射频识别

天线设计

抗金属标签

电压互感器

智能制造

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无人机双余度电动舵机角度传感器故障检测方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.021

作者：杨金鹏，梁东，杨涛，张志新

作者单位：中国航天空气动力技术研究院测控事业部，北京100074

摘要：双余度舵控系统的基本思想是通过不同余度之间的切换来保证舵控系统的可靠性。针对无人机双余度电动舵机角度传感器故障检测技术提出了基于辨识参考模型的方法。首先介绍了电动舵机的双余度方案，然后通过机理分析和理论推导相结合的方式建立了舵系统的输入输出模型，利用系统辨识的方法确定了模型的参数。最终利用辨识的参考模型对双余度角度传感器进行故障检测，并通过实验，验证了方法的有效性。

关键词：
双余度舵控系统

角度传感器

故障检测

参考模型

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基于HPS和FPGA的图像压缩感知编解码系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.022

作者：翁天阳1，庄宇1，于玮2，刘云飞1

作者单位：1.南京林业大学信息科学技术学院，江苏南京210037；2.南通大学工程训练中心，江苏南通226019

摘要：针对图像编码与重构系统的实际需求，设计了一种基于HPS和FPGA的图像处理系统。该系统实现了图像的实时采集、压缩、传输和重构。系统采用DE1-SoC开发板，在FPGA中设计了D5M摄像头、SDRAM、VGA的IP核，在QSYS中利用AXI和Avalon总线连接IP核，利用Linux C编程在HPS中实现了图像的压缩感知(CS)编码和传输，在MATLAB上位机中接收压缩数据并实现图像的重构，减少了FPGA资源使用和设计复杂度。结果表明，该系统能够实现任意自然图像的处理，图像压缩比约为8%，PSNR约为41 dB，应用灵活，可移植性强，能够满足实际工程的需要。

关键词：
HPS

压缩感知

FPGA

图像处理

PSNR

查看(14060)

基于锁相环的高速示波器等效采样系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.023

作者：查添翼1，陈晟祺2，戈浚尧3

作者单位：1.江苏省常熟中学，江苏苏州215500；2.清华大学电机工程与应用电子技术系，北京100084； 3.南京邮电大学通信与信息工程学院，江苏南京210023

摘要：采用小数分频锁相环芯片ADF4351作为采样时钟发生器，利用FPGA进行等精度测频，运用差频法顺序等效采样原理，设计了最高等效采样率为160 GS/s的高速示波器等效采样系统。同时通过时钟分配器和数字延迟线产生交替采样时钟，利用4片最高采样率为250 MS/s的8 bit ADC进行时间交替采样，使系统的最高实时采样率达到1 GS/s。由于采用低抖动的时钟源，系统在DC到500 MHz的设计带宽内保持了良好的噪声性能，信噪比优于基于DDS技术的等效采样系统。

关键词：
小数分频锁相环

等效采样

时间交替采样

高速示波器

查看(14350)

基于隐马尔可夫的非入侵式负载监测方法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.024

作者：蒋炜华，马临超，郑先锋

作者单位：河南工学院电气工程系，河南新乡453000

摘要：为了实现准确、高效且可大规模化的用电器状态解码，提出了应用隐马尔可夫模型将切换稀疏性和序列可行性限制嵌入解码过程中的监测方法。结合单电表树分解，提出了一个快速序列解码算法，将在线解码的时间复杂度降到多项式。实验分析结果表明，快速序列解码使得大量用电器状态高效且准确的在线监测成为可能。

关键词：
隐马尔可夫

负载检测

非入侵式

查看(8484)

基于双CPCI总线的地震数据采集接口卡设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.025

作者：邱永成，谢荣清，郭轶

作者单位：中海油田服务股份有限公司物探事业部，天津300450

摘要：针对地震勘探大数据量的采集要求，设计了一种基于双CPCI总线的地震数据采集接口卡。接口卡采用双CPCI总线结构，使用高性能的FPGA和DDR2 SDRAM进行数据处理和存储，实现地震数据的高速采集、预处理及CPCI总线传输等功能。重点介绍了双CPCI总线结构、存储器接口以及高速通信接口的设计和实现方案。海上生产应用结果表明，板卡满足海上地震勘探对接口卡的采集、处理和存储要求。

关键词：
地震数据采集

CPCI总线

LVDS

查看(7522)

通信与网络

火星EDL过程中直接对地通信性能研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.026

作者：张天胜1，张晓林1，李赞2

作者单位：1.北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191；2.北京跟踪与通信技术研究所，北京100094

摘要：分析了火星科学实验室在进入、下降、着陆（EDL）过程中直接对地通信使用的MFSK信号及其信号检测算法，针对如何设置数据音频率间隔以及在不同多普勒动态下如何设置调制指数的问题，利用对比分析的方法，研究了MFSK调制指数、数据音频率间隔以及载波捕获/跟踪阶段多普勒频率变化率的大小对信息解算性能的影响。实验结果表明，数据音频率间隔对信息检测性能影响较小，建议将数据音频率间隔设为80 Hz；当载噪比低于17 dB-Hz时，调制指数应设为45°，否则应设为48°；载波捕获/跟踪阶段多普勒频率变化率的大小对信息检测性能影响较大，当多普勒频率变化率绝对值高于500 Hz/s时，信号检测门限会增加3 dB。

关键词：
火星探测

进入下降着陆

MFSK

频率捕获跟踪

信息解算

查看(10770)

一种适用于低信噪比环境下的差分相关捕获方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.027

作者：尚素绢1，2，许耀华1，罗炬锋2，邱云周2

作者单位：1.教育部智能计算与信号处理重点实验室（安徽大学），安徽合肥230026；2.上海物联网有限公司，上海200050

摘要：直接扩频系统中的捕获是一项非常关键的同步技术。常用差分处理来消除频偏对峰值的影响，然而一般差分捕获算法随着伪码的增长、信噪比的降低都会导致信噪比的损失很大。提出一种改进的差分捕获算法,基于差分相关的M阶无偏自相关捕获算法（MUAC-DF），将信号和伪码相乘消除伪码信息后做M阶无偏差分自相关，在一定程度上弥补了差分带来的信噪比损失，提高了抗噪性能；详细介绍了其数学模型，并且从理论上分析了MUAC-DF算法性能；最后在相同条件下进行仿真验证。实验结果表明，MUAC-DF捕获算法比一般的差分非相干码捕获技术性能更加优越，其捕获性能有4～5 dB的改善，更适应于低信噪比条件下工作。

关键词：
直接序列扩频

长伪码捕获

低信噪比

差分相关捕获

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基于模态函数特征谱的海洋小目标检测

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.028

作者：陈泽宗1，2，杨干1，赵晨1，贺超1

作者单位：1.武汉大学电子信息学院，湖北武汉430072；2.武汉大学地球空间信息技术协同创新中心，湖北武汉430079

摘要：经验模态分解算法在海杂波抑制和目标检测方面具有应用潜力，但如何实现模态函数自动筛选和判别是算法的关键问题。通过分析模态函数谐波模型，提取其信号特征谱，选取检测量实现目标自动检测。首先，对雷达回波进行复数经验模态分解；然后对得到的各个内模分量提取特征谱，并根据特征谱分布情况得到散布特征；最后基于散布特征在各个内模函数间的分布差异实现目标检测。实测微波多普勒雷达数据处理结果表明，目标检测结果和实际情况一致，且在一定的虚警率约束下检测概率较传统检测算法有一定提高，为雷达海洋目标检测提供了新方案。

关键词：
微波多普勒雷达

目标检测

经验模态分解

特征谱

海杂波

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一种基于网内缓存协助的缓存机制研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.029

作者：刘胜1，王江涛2

作者单位：1.四川中医药高等专科学校信息中心，四川绵阳621000；2.重庆邮电大学软件工程学院，重庆400065

摘要：移动数据网络流量的大幅增长导致终端用户无法接受的延迟和移动运营商传输成本的大幅增长。为此，提出了基于网内缓存协助的eNodeB缓存机制，提高其缓存性能，以实现eNodeB在缓存中的高效应用的方法。通过网内缓存的信息优化eNodeB的本地缓存决策。通过从实际网络中采集到的真实流量数据，对所提出的缓存策略进行了实验验证。结果显示该机制能显著降低网络延迟和带宽消耗。

关键词：
网内缓存

eNodeB

移动数据网络

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基于协作中继的高吞吐量机会网络路由算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.030

作者：任智，王中永，张勇

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：基于Barter机制的机会网络路由算法在数据分组交易过程中存在的僵局问题，导致网络吞吐量降低，为此，提出一种基于协作中继的路由算法（Routing Algorithm based on Cooperative Relays，RACR），在Barter机制中采用协作中继机制，引入多方交易激活数据分组的单向传递，同时优化分组删除的判定条件，对分组交易僵局问题加以有效解决，从而提高网络吞吐量，降低数据分组端到端时延。仿真结果表明，与现有的Barter路由算法和DT(Direct Transmission) 路由算法相比，RACR路由算法的网络吞吐量提高了7.9%以上，分组平均端到端时延则至少降低了8.5%。

关键词：
机会网络

以物易物

博弈论

协作中继

路由算法

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计算机技术与应用

消除局域分解端部效应的BP神经网络闭合方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.031

作者：王莉娜1，杨剑2，孟庆强3

作者单位：1.江苏第二师范学院数学与信息技术学院，江苏南京210036； 2.江苏第二师范学院信息化建设与管理办公室，江苏南京210036； 3.南京南瑞集团信息通信技术分公司,江苏南京210003

摘要：详细阐述了局部均值分解(LMD)信号处理方法，该方法非常适合处理非平稳信号，可其端部效应严重制约了其进一步应用推广。镜像延拓是局域分解端部效应处理的基本途径，需要镜像面放置在局部极值点处，而实际信号有时难以满足这个条件，可能导致信号分解结果严重失真现象。为此，提出了一种基于传统镜像延拓与BP神经网络相结合进行信号预测以改进LMD端部效应消除效果的新方法。通过BP神经网络模型预测原始信号端点之外的数据点，由此捕捉到端点之外的一个或者多个极值点，再用镜像技术形成闭合处理，从而抑制端部效应。仿真信号的应用实例表明，所提方法可以有效抑制LMD端部效应。

关键词：
局部均值分解

BP神经网络

仿真信号

端部效应

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PT二次回路压降无线检测同步法研究与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.032

作者：陈国强1，朱重冶2

作者单位：1.杭州职业技术学院，浙江杭州310018；2.宁波三维电测设备有限公司，浙江宁波315032

摘要：提出了可以用于PT二次回路压降无线检测的电流同步法，弥补了基于GPS同步的测试仪的不足。利用二次回路中的电流取样信号的过零点信号作为同步源信号，主从机之间通过握手实现测试启动同步；整周期的多点采集的同步通过测试步长修正法实现。试验样机的性能测试能够满足相关国标的要求，新型测试仪器将会在行业中推广使用。

关键词：
同步法

无线检测

二次回路压降

电压互感器

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基于串级PID四旋翼飞行器控制系统研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.033

作者：薛佳乐，程珩

作者单位：太原理工大学机械工程学院，山西太原030024

摘要：四旋翼飞行器具有不稳定、非线性、强耦合、建模不确定性等特性，同时是一个四输入、六输出的欠驱动系统。针对这样的系统，学者们在飞行器控制算法方面做了许多研究，比如LQR、滑模控制、反演控制等。虽然这些控制算法在姿态控制等方面有比较好的效果，但需要建立准确的数学模型，数据的实时处理对处理器性能要求高，实现起来有一定的困难。针对上述问题，以小型四旋翼飞行器为研究对象，根据牛顿-欧拉方程建立了四旋翼飞行器的运动、动力学模型，设计了一种易于实现的串级PID控制器，分别对飞行器的位置与姿态进行控制，应用MATLAB/Simulink对所设计的控制器进行仿真。结果表明，串级PID控制器能够快速、稳定、准确地对四旋翼飞行器实现姿态和位置的控制，同时具有比较好的鲁棒性。

关键词：
小型四旋翼飞行器

串级PID控制器

建模

仿真

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基于边缘自适应的Mean Shift目标跟踪方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.034

作者：周杨，胡桂明，黄东芳

作者单位：广西大学电气工程学院，广西南宁530004

摘要：针对Mean Shift算法固定搜索核窗口存在局限性的问题，提出了一种基于边缘特性的Mean Shift搜索核半径自动调节的运动目标跟踪方法。在视频序列图像中，当目标远离、靠近摄像机时，会发生尺寸变小、变大的变化，导致固定核窗口的Mean Shift搜索算法得到的结果要么存在太多的背景噪声，要么没有包含完整的目标特征，从而使跟踪效果变差。利用边缘检测求出以目标为中心，略大于Mean Shift核半径区域的二值图像，根据二值图像的形心，用逐步缩小的圆去逼近目标的办法求出适合真实目标的Mean Shift核窗口半径，达到核函数半径自适应目标的目的。实验结果表明，根据边缘特性自动调节Mean Shift搜索核窗口半径的方法，显著降低目标形状大小变化所带来的影响，准确而有效地实现了运动目标的跟踪。

关键词：
MeanShift

搜索半径

边缘检测

自适应

目标跟踪

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电源技术与应用

低输入纹波光伏微型逆变器的研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.035

作者：傅敏，嵇保健，黄胜明

作者单位：南京工业大学电气工程与控制科学学院，江苏南京211816

摘要：提出一种全新低输入纹波单级隔离反激拓扑结构，实现输入电流低纹波，使得电池板更易实现最大功率点跟踪（MPPT），并且能够同时实现逆变器的高转换效率和高可靠性。通过理论分析、计算模拟和实验验证等方面验证了技术的正确性、先进性和可行性，为推动太阳能和风能等清洁能源的广泛应用提供理论指导和技术支持。

关键词：
光伏逆变器

低纹波

电流控制

反激

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增强型准Z源逆变器的设计和验证

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.036

作者：李正明，周建伟，张国松

作者单位：江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江212013

摘要：传统的Z源逆变器的升压倍数较低，限制了Z源逆变器在一些输入电压等级较低的场合的应用。针对这种情况，提出增强型准Z源逆变器。相比于前人提出的拓扑具备下列优势：提高了逆变器整体的升压能力，从而增加了逆变器的使用场合；高调制因子，使逆变器可以输出较高质量的电能。对两种增强型拓扑进行理论分析，仿真和实验验证了这两种拓扑的可行性和优越性。

关键词：
准Z源逆变器

升压能力

直通

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一种小电容器电压应力的准Z源AC/AC变换器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.037

作者：房绪鹏，马伯龙，赵珂，赵扬，闫鹏

作者单位：山东科技大学电气与自动化工程学院，山东青岛266590

摘要：为了克服传统AC/AC变换器的缺陷，设计了一种小电容电压应力的AC/AC变换器，分析了电路的拓扑结构和工作原理，拓扑结构是由两个串联准Z源网络和单相LC滤波器构成，采用脉冲宽度调制法（PWM）对电路的占空比进行控制，从而改变输出电压。采用MATLAB/Simulink对电路仿真，最后以TMS320F2812DA为控制核心搭建出实验电路，仿真和实验结果共同验证了电路拓扑理论分析的正确性和可靠性。

关键词：
准Z源

ACAC

PWM

电容电压

升降压

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电动汽车无线充电系统拓扑与控制策略研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2017.05.038

作者：刘新天，秦稳稳，郑昕昕

作者单位：合肥工业大学科学技术研究院，安徽合肥230009

摘要：研究了新型电动汽车无线充电系统拓扑与控制策略。采用双闭环控制的AC/DC和双闭环控制的DC/DC结构，去除了传统控制系统中的无线信号反馈模块，并加入了功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)和软开关技术。在MATLAB/Simulink环境下对充电控制系统进行了仿真，搭建了AC/DC、磁耦合和DC/DC变换电路，对蓄电池充电过程进行了仿真实验，并设计了充电系统PCB，最终搭建硬件平台验证了该方案的可行性和稳定性。