2017年第11期-《电子技术应用》杂志

技术专栏-物联网与工业大数据

一种用于5G IOT通信的能量效率方案

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.173812

作者：陈发堂，刘一帆，唐成

作者单位：重庆邮电大学重庆市移动通信技术重点实验室，重庆400065

摘要：为了提高第五代物联网(5G IOT)系统的能量效率（EE）性能，提出了一种EE优化方案。在引入大规模MIMO系统的前提下，所提方案采用迫零波束成型(ZF-BF)接收，利用天线的选择睡眠机制进行部署，通过联合优化基站的发射功率和激活天线数量来最大化系统EE性能。根据EE方程的制定，EE优化问题被定义为分数规划问题，采用Dinkelbach算法将分数规划问题转换为减式形式，使得能效性能可在超快的收敛速度下达到最优。仿真结果表明，所提出的方案以较少的迭代次数获取最优的EE，并且比现有方案显示出更好的EE性能。

关键词：
能量效率

5G

MIMO

功率优化

IOT

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基于物联网的多算法智能监护系统研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.173805

作者：王畅1，孙福明1，李漾2

作者单位：1.辽宁工业大学电子与信息工程学院，辽宁锦州121001；2.大连云动力科技有限公司，辽宁大连116000

摘要：根据中高龄老人的日常生活监护需求，设计一种智能监护系统，由实时监护设备、网络传输模块、监护中心服务平台3部分组成。内部集成多个高精度传感器，采用RTOS实时操作系统，通过多维度的数据组合全方位实时监测到老人的活动数据以及周边环境数据，并上传到监护平台。针对现实应用中系统误报率高的问题，采用个性化异常判定算法与CRC校验技术，在精准预测的同时，有效降低误报率。试验表明，系统可以对老人活动数据以及周边环境实现智能远程实时监控、判断、报警、预测等功能，并减少约95%的误报率。

关键词：
个性化异常判定算法

智能监护

物联网

误报警

CRC校验

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面向电力无线业务的上行动态资源调度算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.173936

作者：邢宁哲

作者单位：国网冀北电力有限公司信息通信分公司，北京100053

摘要：电网作为一个典型的物联网应用，电力无线专网上行调度过程中存在业务服务质量得不到保障、系统吞吐量低和资源分配不连续等问题，因此提出了基于业务优先级的电力无线专网上行动态资源调度算法。通过研究电力无线专网承载业务的特点，对业务优先级进行评定，并结合TD-LTE资源分配的特点，针对不同业务设计不同的调度方法。仿真结果表明，所提算法能有效提高系统吞吐量，并保障业务QoS，改善业务传输性能。

关键词：
电力无线专网

上行资源调度

业务优先级

服务质量

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机器视觉笔迹识别和Arduino控制机器人的设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.173409

作者：王磊1，张翠霞2

作者单位：1.北京联合大学自动化学院，北京100101；2.北京联合大学工科综合实验教学示范中心，北京100101

摘要：随着现代信息技术的高速发展，机器视觉技术已经成为研究应用的一个热点，并且结合自动化技术的机器人也更加趋向于智能化以及多功能化。由Arduino单片机、液晶显示屏、NRF2401L无线通信模块等构成该机器人的基础下位机硬件系统，具备无线传输数据、人机交互等功能；使用Python语言、结合机器视觉算法构建了笔迹识别模型，并将在上位机中识别好的信息通过NRF2401L无线通信传输至下位机硬件。

关键词：
机器视觉

Arduino

支持向量机

无线通信模块

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一种自适应选择样本的用电负荷预测方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.173985

作者：方芳1，田世明2，卜凡鹏2，苏运3

作者单位：1．国网北京市电力公司昌平供电公司，北京102200； 2．中国电力科学研究院，北京100192；3．国网上海市电力公司，上海200437

摘要：针对传统短期负荷预测中预测模型缺乏自适应性、预测影响因素复杂难于筛选的问题，提出一种结合自适应技术的岭回归预测模型。通过引入岭回归技术，能在预测中多方面考虑各种复杂因素而不会受到因素间多重共线性的影响；引入虚拟预测日，同时设置不同权重对相似历史样本进行自适应筛选并训练，能够对每一个预测日减小预测误差。算例分析表明，应用结合自适应技术的岭回归预测方法后，实际预测误差得到显著降低。

关键词：
岭回归

自适应

虚拟预测日

短期负荷预测

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综述与评论

物联网无人机应用关键技术研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171931

作者：刘青龙1，2，董家山2

作者单位：1.华南理工大学电信学院，广东广州510640；2.广州海格通信集团股份有限公司，广东广州510663

摘要：物联网中应用无人机可从空中实现服务投递为目的的物联网业务以及包括视频监视、传感数据收集、救灾应急通信、智能交通等在内的物联网增值服务。对于物联网无人机应用，首先对其典型架构及其特点作了详细介绍；详细分析了物联网无人机应用关键技术；最后对其未来的发展趋势进行了展望。

关键词：
无人机

物联网

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微电子技术

基于AXI总线的安全防火墙研究与设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171962

作者：刘志强，徐金甫，戴强，李军伟

作者单位：解放军信息工程大学，河南郑州450001

摘要：为了增强SoC的总线访问安全，阻止非法地址的访问行为，提出了基于AXI总线的分布式安全总线防火墙架构。针对不同的任务制定了多级可动态更新的安全策略，设计了具有较低延时的高速总线防火墙接口，增加了安全更新模块来保证策略配置与更新安全，结合系统的任务管理机制实现了面向多任务处理的任务隔离机制。实验结果表明，该防火墙的传输延时小、资源消耗少，可实现任务隔离。

关键词：
SOC

AXI

总线安全

防火墙

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一种带数模混合输出的加速度计系统设计和验证

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.166586

作者：刘晓慧，刘克成

作者单位：南阳理工学院信息化建设与管理中心，河南南阳473004

摘要：为了满足用户的不同应用需求，设计了一种带数模混合输出的加速度计系统。通过外围控制信号来选择模拟闭环输出或者数字闭环输出。系统测试表明加速度计的量程为±3 g，模拟输出带宽大于2 kHz，噪声密度小于-100 dBV/√Hz；数字输出带宽大于1 400 Hz，噪声密度小于2 μg/√Hz。

关键词：
MEMS

GPS

噪声密度

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14 nm工艺下基于H-Tree和clock mesh混合时钟树的研究与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171805

作者：高华，李辉

作者单位：中国科学技术大学信息科学技术学院，安徽合肥230026

摘要：在数字集成电路设计中，时钟信号是数据传输的基准，时钟信号作为数字芯片内部转换频率最高和布线距离最长的信号，也是数字芯片功耗的重要组成部分。为了优化数字芯片的功耗、功能和稳定性，在GF14 nm工艺下对时钟树进行优化设计，提出一种H-Tree和clock mesh相结合的混合时钟树结构的设计方法，通过clock mesh和clock spine的布局优化整体时钟树的性能和稳定性。仿真结果表明，该混合时钟树能够结构显著提升时钟树性能，有效减少布线长度、时钟偏移以及传播延迟，降低PVT等环境参数的影响。

关键词：
14nm

时钟信号

H-Tree

clockmesh

时钟树综合

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智能化分段线性恒流LED驱动电源设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171740

作者：苏艺俊1，马奎1，2，胡锐3，杨发顺1，2

作者单位：1.贵州大学电子科学系，贵州贵阳550025；2.半导体功率器件可靠性教育部工程研究中心，贵州贵阳550025； 3.贵州振华风光半导体有限公司，贵州贵阳550018

摘要：传统的开关型LED驱动电源中含有大电解电容和高频变压器，导致LED驱动电源的体积庞大且使用寿命较短。分段式线性恒流驱动电源可以避免使用大电解电容和高频变压器。设计了一种新型的分段线性恒流LED驱动电源，利用整流之后的高压脉动直流电压的变化，自适应地控制LED灯珠分阶段恒流工作。除整流桥和采样电阻外，整个驱动电路可实现单芯片集成，有效缩小了体积、延长了寿命。电路中还设计了智能拓展端口，可实现智能化控制。基于华虹宏力0.5 μm 700 V BCD工艺对电路进行了仿真验证，在0～311 V周期脉动高电压输入条件下，驱动芯片分四阶段恒流工作，输出最大恒定电流可达97.17 mA，在恒流阶段，电流的瞬态精度误差仅为0.031%。仿真结果表明，该LED驱动电路各指标参数均满足预期要求。

关键词：
LED驱动

分段控制

线性恒流

智能化

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GPS/BD射频接收机中镜像抑制混频器设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171801

作者：李东亚1，黄海生1，李鑫1，曹新亮2，尹强1

作者单位：1.西安邮电大学电子工程学院，陕西西安710121；2.延安大学物理学与电子信息学院，陕西延安716000

摘要：针对GPS/BD射频接收机中镜像干扰信号难消除的问题，采用TSMC 0.18 μm COMS工艺，设计了一款高镜像抑制比（IRR）、高转换增益、单边带噪声系数（NF）和线性度指标良好的镜像抑制混频器。基于传统Hartely镜像抑制结构，混频器中采用了共射频输入端正交混频结构和无源多相滤波器（Poly Phase Filter，PPH），有效地抑制了所需频带内镜像信号的干扰。另外在PPH后级设计了加和电路，对前级PPH引起的电路损耗进行增益补偿。利用Candence软件中的Spectre对电路进行仿真表明，针对GPS L1和北斗B1两个不同频段，镜像抑制混频器输出中频频率均为4 MHz，IRR均为47.8 dB，转换增益均为24 dB，输入1 dB压缩点(P1dB)均为-23.4 dBm，单边带NF均为14.9 dB。

关键词：
镜像抑制混频器

无源多相滤波器

转换增益

镜像抑制比

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一种基于传感器温度补偿的双指数函数拟合算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.170943

作者：刘一兵，李荣宽

作者单位：电子科技大学电子工程学院，四川成都611730

摘要：温度漂移是影响传感器可靠性、精度和使用效能的关键因素，是制约加速度计精度提高的瓶颈。提出一种基于传感器温度补偿的双指数函数拟合算法，一方面采用双指数函数对非线性的温度系数曲线进行补偿，另一方面在双指数函数拟合的算法中，提出一种具有高精度初值的交替迭代法。该方法首先利用四组数据点计算出高精度的初值，再使用交替迭代法优化计算结果，明显改善了传统交替迭代法拟合在初值选取不当时造成的迭代不收敛、精度较低、迭代次数较多的问题。此外双指数函数模型可以采用CORDIC算法集成到硬件中，因此具有工程实用价值。

关键词：
传感器

温度补偿

双指数函数

曲线拟合

高精度初值

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嵌入式技术

基于低功耗蓝牙的体感温度评价与穿衣指引

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171128

作者：李翀1，许武军1，2，范红1，2

作者单位：1.东华大学信息科学与技术学院，上海201620；2.数字化纺织服装技术教育部工程研究中心，上海201620

摘要：天气预报中的体感温度反映了室外的冷暖度，而室内却缺乏一种实用的冷暖度测定方案。对于环境变化，人们容易因为穿衣不当而引发感冒，故设计了一套兼顾室外、室内的体感温度评价系统。利用网络爬虫抓取天气预报信息得到室外体感温度，使用温湿度传感器采集室内温湿度数据，低功耗蓝牙传输数据到安卓手机，由应用程序计算出室内体感温度，最后根据体感温度查询衣服数据库，即可得到室外、室内的冷暖度及适合穿着的衣服。实验证明，该系统具有较准确的评价结果。

关键词：
体感温度

穿衣指引

室内冷暖度

网络爬虫

BLE

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水下北斗导航星历及历书无线加注系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171051

作者：傅军1，钟斌2，陈永冰1

作者单位：1．海军工程大学电气工程学院，湖北武汉430033；2.海军工程大学训练部，湖北武汉430033

摘要：为提高北斗卫星导航定位模块的首次快速定位能力，设计了水下北斗导航历书与星历无线加注测试系统。对比分析了不同技术途径的优缺点，给出了系统硬件结构设计方案，对系统发射模块中各电路单元的频率和电平进行了分析和规划，系统核心模块功能采用基于FPGA+ARM的架构实现。通过事先人工加注历书和星历，能有效缩短北斗卫星导航定位模块的首次定位时间。

关键词：
北斗导航

导航星历

历书

无线加注

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基于模糊逻辑的汽车障碍物探测系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171590

作者：张达峰，刘宇红，张荣芬

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：近些年交通事故频频发生，不仅造成大量的经济损失，而且还使很多人失去了生命。除人为因素减少交通事故外，研发更为高效、智能的障碍物探测系统具有更重要的现实意义。此设计方案中利用6个超声波传感器组成探测器网络，通过多次反射法采集障碍物的位置信息数据，并利用模糊逻辑和数据融合的算法思想，不仅可以采集车辆周围障碍物的距离信息，还可以对障碍物方位进行分析，解决了单一超声波传感器只能测障碍物距离的缺陷，从而可以及时提醒驾驶员进行减速、避障等操作，有利于减少交通事故的发生。

关键词：
超声波传感器网络

模糊逻辑

数据融合

障碍物探测

汽车防撞

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新型涡轮便携式肺功能仪的研制与开发

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171411

作者：贾天震1，2，杨汀3，魏建磊4，王辰3，方震1，2，汤先保4

作者单位：1.中国科学院电子学研究所，北京100190；2.中国科学院大学，北京100049； 3.中日友好医院，北京100029；4.橙意家人科技（天津）有限公司，天津300457

摘要：为实现慢性阻塞性肺疾病(COPD)早期预防和实时监测管理，设计了一款新型涡轮便携式肺功能仪。该设备运用涡轮流量计进行测量，基于STM32对信号进行处理，采用蓝牙进行数据传输，实现对慢阻肺患者的动态监测。在中日友好医院，通过对408名患者进行用力肺活量（FVC）、一秒用力呼气量（FEV1）、峰值流速（PEF）等参数的测量，与标准肺功能仪进行数据对比，得出FVC、FEV1、FEV1/FVC的相关系数分别为0.99、0.99、0.97，呈显著相关，具有很好的一致性；诊断气流受限患者的敏感性和特异性都很高，分别为92.95%、94.80%。大量的数据分析表明，该设备适用于社区医院、家庭进行肺功能各参数的检测。

关键词：
便携式肺功能仪

信号处理

动态监测

蓝牙通信

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测控技术与仪器仪表

数字式主动声纳发射机的研究与设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171118

作者：刘大利1，2，张剑波3，颜恒平3

作者单位：1.天津工业大学电气工程与自动化学院，天津300387； 2.中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室，北京100190；3.海鹰企业集团有限责任公司，江苏无锡214061

摘要：针对常规主动声纳发射机的缺点，设计了全数字式声纳发射机。信号发生器、波束形成、PWM产生、死区设置等模块集中在FPGA中，改进了D类功率放大器的控制方式，减小了发射机的复杂度，提高了设备可靠性。FPGA利用数字延时线实现发射波束形成，延时后的采样信号通过数字比较器生成PWM信号。设计死区时间控制电路，实现了死区时间的在线精确调整。实验室测试及湖上试验表明，全数字式主动声纳发射机设计方案可行有效。

关键词：
数字发射机

波束形成

PWM

死区时间

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基于粒子滤波的多信息融合室内定位算法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171898

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：针对现有室内定位技术精度低、实现复杂度高等问题，提出一种基于粒子滤波的多信息融合室内定位算法。在传统的行人航迹推算（PDR）以及地磁匹配等室内定位算法的基础上，通过粒子滤波动态地纠正行人步长和方向角，从而有效地减小了定位误差。通过PDR算法获得行人的步频、步长、方向等信息，由地磁匹配算法得到行人所在位置对应的地磁值，最后利用粒子滤波对以上信息进行融合处理从而得到粒子的权重，由粒子权重对步长和方向角不断地修正。实验结果表明，该算法可以实时动态地补偿PDR的定位误差，能够获得较高的定位精度。

关键词：
室内定位

行人航迹推算

地磁匹配

粒子滤波

信息融合

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面向NPA的北斗系统PNT性能评估体系研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171430

作者：尚晓辉1，崔晓伟1，郭婧2，关峰1

作者单位：1.清华大学电子工程系，北京100084；2.中国民航科学技术研究院，北京100028

摘要：依据当前“5GEO+6IGSO+3MEO”星座配置下的北斗卫星导航系统（BDS），结合民航非精密进近（NPA）的应用需求，提出适合BDS定位、导航和授时（PNT）服务层的性能评估指标体系及关系模型，给出BDS关键PNT性能指标的评估方法。通过首都国际机场BDS实测数据的整理分析，对精度、完好性、连续性以及可用性等PNT性能指标进行了定量评估。

关键词：
北斗卫星导航系统

定位

导航和授时

性能评估指标体系

精度

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基于AAR模型的听觉诱发中潜伏期反应特征提取

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171404

作者：董倩妍，王力，蒋本聪，胡晓

作者单位：广州大学机械与电气工程学院，广东广州510006

摘要：针对听觉刺激诱发的脑干中潜伏期反应（MLR）信号的非平稳特性，采取计算其自适应自回归（AAR）模型系数的方法进行特征提取，实现不同注意状态的分类。首先对采集的MLR数据进行去噪预处理，然后结合相对误差方差（REV）准则分别进行卡尔曼滤波和最小均方误差自适应算法估计其AAR模型参数。利用支持向量机对两种估计方法的特征参数分别进行分类。最后根据最大互信息和分类结果进行比较，最小均方误差自适应算法估计AAR模型系数的分类正确率达到77.45%，最大互信息值为0.3011，其效果优于卡尔曼滤波算法。

关键词：
卡尔曼滤波

最小均方误差自适应

相对误差方差准则

支持向量机

互信息

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一种基于超高频RFID的无线无源压力传感器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.172029

作者：王峥1，2，3，王鹤1，2，3，邓昌晟4，刘昱4，杜泽保4，王小松4，欧清海3，赵俊峰5，夏元轶5

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.国网信息通信产业集团有限公司，北京 102211； 4.中国科学院微电子研究所，新一代射频通信芯片技术北京市重点实验室，北京100029； 5.国网江苏省电力公司信息通信分公司，江苏南京210000

摘要：电力设备在长期运行中，受环境影响，可能会发生失压、形变现象。针对这种现象，设计了一种基于UHF RFID的无线无源压力传感器，能够在不接触电力设备的情况下获得设备的表面压力信息。基于UHF RFID的压力传感器标签主要由阻抗自适应RFID芯片、UHF 频段RFID偶极子天线、金属极板和支撑弹簧构成。电力设备的形变会导致安装在设备上的金属极板与偶极子天线的相对位置变化，导致RFID天线的阻抗变化，RFID芯片内部会通过自动调节输入阻抗电容以匹配RFID天线阻抗的变换。通过检测RFID芯片内部匹配阻抗的电容值，可以推出电力设备的形变情况，形成一一对应的关系，从而实现无线无源压力传感功能。

关键词：
无线无源压力传感器

RFID

阻抗匹配

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通信与网络

一种基于改进K-means算法的网络流量分类方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171337

作者：刘纪伟，赵杨，李绍晖

作者单位：国家计算机网络与信息安全管理中心河北分中心，河北石家庄050021

摘要：针对网络流量分类识别系统尤其是实时识别系统对实现复杂度和分类准确率的要求，提出一种复杂度和准确率的折中方案。通过基于密度的思想对K-means算法随机选取初始聚类中心这一关键缺陷进行改进，以及引入聚类有效性判别准则函数确定最终聚类个数实现对算法的全面优化，进而提出基于改进K-means算法的网络流量分类方法，在兼顾K-means算法简单易实现、分类快速特点的同时，提高了分类的准确率。在公开的权威网络流量数据集上的实验表明，与普通K-means方法相比，该方法在网络流量分类方面具有更高的分类准确率和更好的稳定性。

关键词：
网络流量分类

K-均值

聚类中心

基于密度

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路口设施中继辅助车载自组织网络感染路由算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171576

作者：孙海峰，宋丽丽

作者单位：西南科技大学计算机科学与技术学院，四川绵阳621010

摘要：随着智能交通系统和智慧城市的发展，路旁设施的部署将越来越普遍，城市环境下的车载自组织网络路由算法可以利用路旁设施中继辅助以提高算法的性能。为了解决感染路由算法在高负载场景下由于产生过多的消息副本而引起的路由性能剧烈下降问题，设计了路口设施辅助车载自组织网络感染路由算法IRAER。算法根据道路特点，将车辆的邻居节点划分为不同的区域，且在每个区域中仅选择一个候感节点进行感染，以降低消息副本数量，提高路由性能。另外，建立了随机模型与感染路由算法产生的副本数量进行了对比分析。理论分析和仿真实验结果均表明，所提出路由算法大大降低了在高节点密度场景下的副本数量和投递时延，提高了投递成功率。

关键词：
车载自组织网络

中继辅助

路旁设施

感染路由

随机模型

查看(6014)

基于分布式多跳误差估计目标位置感知算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171111

作者：蒋从元1，杨杰2

作者单位：1.四川职业技术学院电子电气工程系，四川遂宁629000；2.湖南科技学院电子与信息工程学院，湖南永州425000

摘要：为了提高定位系统在目标定位上的精度，减少过多的硬件设施投入和能量成本，提出分布式多跳误差估计的能量高效目标位置感知算法（NFDV-Hop）。在定位精度上，DV-Hop算法采用每跳的平均距离来估计锚节点和未知节点之间的距离，导致估计距离与真实距离存在较大误差，而NFDV-Hop算法使用锚节点的平均跳数的大小以及锚节点间的平均跳距离，求得未知节点的位置坐标，并在得到坐标估计值后引入位置比值来减少定位误差。在能量优化上，DV-Hop算法需向节点多次广播信息，而NFDV-Hop算法所采用的锚节点只需向其他节点广播一次自身的位置坐标信息，从而大大减少节点的能量消耗。仿真结果表明，相比基于最小二乘法的DV-Hop算法以及基于改进粒子群优化的DV-Hop算法，NFDV-Hop定位算法的定位精度分别提高了12.1%和9%。

关键词：
分布式多跳误差估计

位置锁定

能量高效

定位精度

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降低FBMC-OQAM系统峰均比的重叠分段主动星座扩展算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.170751

作者：黄俊伟，吕晓波，张恒，任壮

作者单位：重庆邮电大学通信与信息工程学院，重庆400065

摘要：作为多载波系统，FBMC-OQAM系统存在峰均比（PAPR）较高的问题，同时由于FBMC-OQAM信号的时域重叠特性，导致传统OFDM系统中的方法并不能完全适用。通过对传统主动星座扩展（ACE）方法进行改进，提出了一种适用于FBMC-OQAM系统的重叠分段主动星座扩展（OS-ACE）方法。该算法先将重叠数据进行分割处理，然后再降低每个数据块的PAPR。理论分析和仿真结果证明，该算法能够有效降低FBMC-OQAM系统峰均比，且不会影响误码率性能。

关键词：
滤波器多载波

偏移正交幅度调制

峰均值比

重叠分段星座扩展算法

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一种基于平面八木天线的小型化宽带滤波天线

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.170593

作者：尹航，汪敏，吴文

作者单位：南京理工大学近程高速目标探测技术国防重点学科实验室，江苏南京210094

摘要：设计了一种基于平面八木天线的小型化宽带滤波天线。平面八木天线由偶极子天线、引向器和反射器组成，其中反射器由地板充当。通过引入一个多模谐振器，使整个天线实现滤波响应。与传统的八木天线相比，所设计的滤波天线具有更宽的带宽，并且对高次谐波的抑制良好（抑制至16 GHz），同时在通带边缘体现出较高的选择性。仿真结果表明，该滤波天线的阻抗带宽为5.4~7.0 GHz，并在此带宽内实现了稳定的增益，平均增益约为3.7 dBi。滤波天线的整体尺寸为0.5 λ0×0.7 λ0(W×L)，其中λ0为中心频率6 GHz在自由空间的波长。

关键词：
滤波天线

八木天线

宽带

小型化

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LDPC码节点剩余度置信传播译码改进

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.170678

作者：周华1，2，3，翁少辉1，3，冯姣1，3

作者单位：1.南京信息工程大学，江苏南京210044；2.江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，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

摘要：低密度奇偶校验（LDPC）码的剩余度置信传播（RBP）和基于校验节点的剩余度置信传播（NWRBP）译码算法是根据剩余度值的有序度量，动态选择最大剩余度值所在的边或校验节点，对其依次进行更新。对比依次同步更新所有校验节点和变量节点的flooding算法，NWRBP算法的收敛速度和译码性能有了很大的提高。基于NWRBP算法，提出一种改进型NWRBP（ENWRBP）算法，即统计NWRBP译码过程中各变量节点的更新次数。如果NWRBP迭代译码失败，则将更新次数最少的变量节点的初始化值设置为0，重新译码。仿真结果表明，与NWRBP相比，ENWRBP译码算法降低了误码率和误帧率。

关键词：
低密度奇偶校验码

置信传播

剩余度

迭代译码

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计算机技术与应用

基于云技术的分布式实时数据库系统的设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.166788

作者：焦冬冬1，张晨2，房志奇1，康卫1

作者单位：1.华北计算机系统工程研究所，北京100083；2.北京科技大学，北京100083

摘要：通过分析工业大数据的特点，提出并实现了一种基于云技术的分布式实时数据库系统。该系统将云技术与实时数据库技术相结合，既满足工控对于数据实时性的要求，又具有高扩展性、高容错性、高可靠性，满足工业大数据的处理要求。实验结果表明，该系统达到了设计要求。

关键词：
分布式实时数据库

云技术

大数据

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FastSky：巡天数据的天图系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.170294

作者：梁青青1，2，李晖1，2，周彧1，2，陈梅1，2，朱明3

作者单位：1．贵州大学贵州省先进计算与医疗信息服务工程实验室，贵州贵阳550025； 2．贵州大学计算机科学与技术学院，贵州贵阳550025；3.国家天文台中国科学院，北京100016

摘要：随着我国天文科学领域的重大科学工程FAST（500米口径球面射电望远镜）的建成，亟需一套可用于进行可视化展现和数据处理的天图系统。研究并实现了一套致力于满足FAST巡天数据可视化展现和数据处理基本需求的天图系统FastSky。该系统基于Healpix球面分割技术实现对天区的分割和索引的构建，并基于Web浏览器实现各类预置和自定义的天图分析及巡天数据处理。FastSky目前已被FAST工程科学部列为巡天数据科学研究的支撑软件，在FAST巡天数据科学研究规划中应用。

关键词：
巡天数据

可视化工具

天图系统

FAST500米口径球面射电望远镜

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基于STM32单片机的智能消防机器人的设计与应用

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.170108

作者：张建中1，郝允梁1，刘海洋1，李小俊2，徐运祥2

作者单位：1.山东科技大学电气与自动化工程学院，山东青岛266590；2.山东科技大学机械电子工程学院，山东青岛266590

摘要：面对日益严峻的消防安全问题，设计出一种基于STM32F407单片机的集消防、侦察监测、数据采集、图像传输等多功能于一体的智能消防机器人。根据实际应用的要求，完成了消防机器人的机械结构、控制系统硬件和软件设计。经测试得出机器人具有功能多、智能化强、实用性强、运行稳定等特点。

关键词：
消防安全

STM32F407

智能消防机器人

控制系统

白化算法

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基于改进多目标狼群算法的微电网调度优化

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.170403

作者：马文1，耿贞伟1，张莉娜1，于凤荣2

作者单位：1.云南电网有限责任公司信息中心应用技术部，云南昆明650217； 2.昆明理工大学冶金与能源工程学院，云南昆明650093

摘要：为获得微电网系统建设成本、环境成本和运行成本的多重目标优化，以构建系统独立运行模块和仿真模块为核心，设计了微电网系统的多目标调度模型。使用能量模块对微电网调度模型的建设成本、环境成本和运行成本指标进行评价，优化调度算法模块则使用基于个体密度多目标狼群算法(Multi-objective wolf colony algorithm，MOWCA)。在MOWCA算法中引入了非支配排序和个体密度多样性保持操作，有效提高了多目标优化的前沿分布多样性和收敛精度。将所提优化调度算法基于Docker容器技术，对风柴蓄光微电网系统进行调度优化模拟，验证了所提调度算法在多重目标优化上的有效性。

关键词：
多目标

微电网

狼群算法

调度

非支配排序

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避障最优路径系统研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.166484

作者：唐焱，肖蓬勃，李发琴，李文勇

作者单位：桂林电子科技大学，广西桂林541004

摘要：运用MATLAB建立车道障碍模型，通过各种算法，在MATLAB环境下设计车辆避障预警系统早已成为各大汽车厂商和研究所的核心，其规划路径的算法却大相径庭。通过对比3种常用算法在相同环境下路径规划，对其时间和空间上的特性进一步分析，得出规划算法是否最优。通过对比算法，可最大程度上减少路径规划的时间，得出最优的规划路径。最后通过对群智能算法的设置参数进行改进，从而优化传统算法，并通过设定函数验证论证结果。

关键词：
避障

人工势场法

A搜寻算法

粒子群算法

Matlab

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基于区块链的电子投票选举系统研究分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.173731

作者：张昕伟1，张华2，郭肖旺1，张雯3

作者单位：1.中国电子信息产业集团有限公司第六研究所，北京100083； 2.北京航天飞行控制中心，北京102206；3.IThinking Inc，北京100083

摘要：区块链通过分布式公式算法实现去中心化信任，其核心是一个开放的、可编程的分布式数据库，该数据库是全球性的。区块链技术不仅是用在金融交易上，还可以用于记录所有有价值的东西，如财务账目、医疗过程、出生证明、保险理赔、投票等任何可用代码来表示的东西。分析了区块链技术应用于电子投票系统的可能性，分析采用区块链技术来构建新型电子投票选举系统的优缺点，在此基础上，给出了基于区块链技术的投票选举系统的框架需求分析，并提出了系统架构和设计方案，解决了电子投票选举系统中有关欺诈、欺骗选票的问题，最后给出了区块链在电子投票选举系统中的研究可行性结论，为基于区块链的系统设计与应用提供了新思路。

关键词：
电子投票

区块链

去中心化

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电源技术与应用

一种原边控制单级PFC变换器LED驱动电源

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.166960

作者：张良1，2，阎铁生1，2，王军1，2，陈海川1，2，胡鹏3

作者单位：1.西华大学四川省电力电子节能技术与装备高校重点实验室，四川成都610039； 2.西华大学电气与电子信息学院，四川成都610039；3.成都麦隆电气有限公司，四川成都610500

摘要：针对传统Buck-Flyback单级PFC变换器只能采用副边反馈控制方式实现LED恒流，从而导致变换器结构复杂、体积大、成本高的缺点，提出了一种基于原边控制的Buck-Flyback单级PFC变换器LED驱动电源。分析了驱动电源主电路的工作原理和原边控制策略的恒流原理。最后设计了一台输入AC 90~264 V、输出300 mA/12 W的实验样机进行了实验验证。

关键词：
LED驱动

Buck-Flyback变换器

原边控制

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基于FPGA的高精度数字程控直流变换器设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.165909

作者：张根苗，李斌，王群，王俊

作者单位：中国电子科技集团公司第四十一研究所电子信息测试技术安徽省重点实验室，安徽蚌埠233006

摘要：精密仪器的快速发展对直流变换器品质提出愈来愈高的要求。为了获得稳定高性能直流输出，提出一种以FPGA为核心的数字程控直流变换器。介绍了该变换器的总体方案，给出主要硬件电路和软件设计。实验结果表明，该变换器具有输出精度高、纹波小、稳定性好和可靠性高等特点，能够满足电子测量领域的要求。

关键词：
变换器

FPGA

精度

电子测量

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无线电能传输系统最高效率点控制策略的研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.171588

作者：黄锋1，陈海宾1，蒋超1，陈圣泽1，陈丽雯1，武坤2，陈耀高2，林玉涵2

作者单位：1.国网上海市电力公司电力科学研究院，上海200051；2.厦门红相电力设备股份有限公司，福建厦门361000

摘要：无线电能传输在实际应用中的关键性问题是系统的传输效率和负载电压的稳定。综合考虑线圈谐振频率、耦合系数、负载阻抗、电源内阻，应用互感耦合理论分析了系统传输效率和电压增益与耦合系数和负载电阻的关系。对比了四种常见的无线传能系统闭环控制方法，并提出最高效率点控制策略，保证系统效率最大化同时调节负载输出电压。

关键词：
无线电能传输

电压增益

闭环控制

最高效率点

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非正常工况下双空间矢量调制矩阵变换器策略研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.170370

作者：李德路1，2，邓先明1

作者单位：1.中国矿业大学电气与动力工程学院，江苏徐州221116；2.江苏建筑职业技术学院，江苏徐州221116

摘要：使用双空间矢量控制的矩阵变换器的等效数学模型，建立带有输出滤波器的矩阵变换器的等效电路。设计了dq坐标系下矩阵变换器的PI闭环控制系统，给出了系统在电网电压波动和负载突变时的控制方法，减小了系统在非正常工况下的输出、输入干扰。对非正常工况下运行控制策略进行了仿真和实验验证。