2018年第12期

刊出日期:2018-12-08
邮发代号: ISSN 0258-7998
CN11-2305/TN
邮发代号:2-889
上一期

微电子技术

基于FPGA的SCL译码算法优化与设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181295

作者:廖海鹏,卿粼波,滕奇志,何小海,邓媛媛

作者单位:四川大学 电子信息学院,四川 成都610065

摘要: 由于极化码被指出在二进制离散无记忆信道中具有实现其极限容量的理论性能,近年来极化码在通信领域的贡献日渐凸显。极化码的译码系统可采用软件或者硬件方式实现,其中使用软件方式时译码效率受限于CPU的串行处理模式,因此在具有并行工作模式的FPGA上进行极化码的译码实现对于通信系统来说具有非常大的意义。首先介绍了极化码的SCL译码算法;然后针对该算法进行优化从而提高译码效率,以及针对该算法在FPGA上的实现进行了定点量化的改进;最后对译码器进行硬件仿真,以及在FPGA上进行了实现与性能分析。实验结果表明该译码器在码长为512时译码最高频率为143.988 MHz,吞吐率为28.79 Mb/s。
关键词:
极化码
FPGA
SCL译码
定点量化

带隙基准源单粒子敏感性分析

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.183103

作者:隋成龙,韩旭鹏,王 亮,刘家齐,李同德,曹炜亦,赵元富

作者单位:北京微电子技术研究所,北京100076

摘要: 基于一款0.18 μm工艺下常规设计带隙基准源,使用单粒子瞬态脉冲电流模型分析了常见CMOS两级放大器的单粒子敏感性。对于带隙基准源中使用的垂直型PNP管使用TCAD软件建立了三维模型,并通过仿真验证了其应用在带隙基准源中的单粒子敏感性。最后,针对带隙基准源单粒子敏感特性,提出了整体加固建议。
关键词:
单粒子瞬态
带隙基准源
垂直型PNP管

可重构阵列处理器中分布式Cache设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181095

作者:蒋 林1,刘 阳2,山 蕊1,刘 鹏1,耿玉荣2

作者单位:1.西安邮电大学 电子工程学院,陕西 西安710121;2.西安邮电大学 计算机学院,陕西 西安710121

摘要: 随着片上集成的处理器核数日益增多,可重构阵列处理器中的“存储墙”问题日益加剧,而传统采用多级共享Cache硬件设计复杂度高,并行访问度有限,难以满足可重构阵列处理器的访存需求。设计了一种本地优先、全局共享的“物理分布、逻辑统一”分布式Cache结构,该结构硬件开销小,并行访问性高。通过Xilinx公司的Virtex-6系列xc6vlx550T开发板对设计进行测试,实验结果表明,该结构相比于同类结构,平均延迟减少最高达30%,硬件开销仅为Cache容量的5%,最高可提供10.512 GB/s的访存带宽。
关键词:
阵列处理器
可重构
存储结构
分布式Cache
并行访问

基于LM算法的脑电信号分类研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181383

作者:赵东东1,宋洪军2,许玉虎1,崔东云1,王 帅1,丁筱玲1

作者单位:1.山东农业大学 机械与电子工程学院,山东 泰安271018;2.国投创新投资管理有限公司,北京100000

摘要: 为实现运动想象脑电信号的精准分类,提出以Levenberg-Marquardt算法(LM)替代BP神经网络构造分类器来提高分类识别率。实验以2008年BCI竞赛信号采集模式为标准,使用Emotive Epoc+采集四类运动想象脑电信号,对采集的信号进行滤波去燥后,利用主成分分析提取特征值;然后分别用LM算法和BP神经网路进行分类识别做对比;最后基于MATLAB GUI设计串口通信界面与Arduino智能车链接验证算法的可行性。结果证明:该方法训练平均误差为5.630 6×10-7,分类准确率为86%,BP算法相对应为0.001 4、56%。相对比可知LM算法分类效果良好,验证过程中,智能车运行与算法识别方向一致,运行良好。此方法切实可行,为后期进一步开发脑机接口奠定了基础。
关键词:
脑电信号
运动想象
BP神经网络
LM算法
MatlabGUI

一种应用于电网中电力监测高精度ADC设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181185

作者:陈 兴,林建廷,毛 越,韩 栋

作者单位:国网河南省电力公司南阳供电公司,河南 南阳473000

摘要: 为了满足电力系统监测的需求,设计实现了一款3 bit 5阶sigma-delta ADC,测试结果表明系统的动态范围大于100 dB,有效位数大于16位,能够满足现代电网系统对变压器AC输出的测量需求。
关键词:
电力系统
sigma-deltaADC
动态范围
有效位数

基于SiP技术的微系统设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181139

作者:王福鑫,国凤娟,牛玉成,詹兴龙

作者单位:山东航天电子技术研究所,山东 烟台264003

摘要: 介绍了系统级封装(System in Package,SiP)技术,基于SiP技术设计了一款由FPGA、ARM、SRAM等裸芯片组成的微系统,介绍了微系统的工作原理,描述了产品的实现流程。该系统具有重量轻、体积小、功能齐全等优点。
关键词:
系统级封装
裸芯片
微系统

一种并发双频段CMOS LNA的分析与设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181244

作者:高丽娜,庞建丽

作者单位:黄淮学院,河南 驻马店463000

摘要: 基于0.13 μm CMOS工艺,设计了一种应用于WLAN IEEE 802.11 a/b/g标准的并发双频段低噪声放大器(LNA)。为了在功耗限制下同时实现噪声系数和输入阻抗的匹配,采用共源共栅电感退化拓扑结构。该LNA在2.4 GHz和5.2 GHz下,输入发射系数分别为-16.7 dB和-19.5 dB,正向增益分别为16.8 dB和17.2 dB。而且在2.4 GHz和5.2 GHz下,噪声系数分别取得了3.1 dB和3.2 dB,输入三阶截止点分别为-18.5 dBm和-16.5 dBm。该LNA在1.2 V电压供电下,所消耗的功耗为2.64 mW。
关键词:
双频段
低噪声放大器
低功耗
高增益

嵌入式技术

基于LoRa无线传输技术的电气火灾监控系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181757

作者:岳云涛1,贾 佳1,王靖波2,王 昊1

作者单位:1.北京建筑大学 电气与信息工程学院,北京100044;2.中国建筑科学研究院建筑防火研究所,北京100013

摘要: 为预警建筑物尤其是文物古建电气火灾的发生,设计了一种基于LoRa无线传输技术的电气火灾监控系统。该系统中探测器通过监测线路温度及剩余电流的数值大小,采用LoRa无线传输技术将报警信息上传给监控主机通知值班人员,从而预防电气火灾的发生。在古建内的现场测试表明,该系统传输距离远、穿墙效果好。此研究为实现电气火灾的无线监控报警在文物建筑中的应用提供了理论与技术支撑。
关键词:
电气火灾监控
LoRa无线传输
SX1278

一种基于嵌入式平台的单兵战术训练考核系统

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181840

作者:田晓波1,张 崇1,杨朝斌2

作者单位:1.中国人民武装警察部队警官学院 信息通信系,四川 成都610213; 2.四川华展通信技术有限公司,四川 成都610044

摘要: 单兵战术动作是士兵在战斗中的基本动作。传统的单兵战术动作训练考核由人工实现计时及动作判定,存在主观因素强、检测准确率低、数据采集存储效率低等问题,并且尚无有效的解决方法。基于FPGA/MCU平台设计并实现了一种单兵战术训练考核系统,该系统采用多对主动式对射红外线光探测器,对训练考核过程中的违规触碰信号进行采集,并利用手持终端实现数据的无线传输。后台通过对数据进行分析给出指导性建议。测试表明,该系统可以较好地解决当前单兵战术训练考核中存在的问题。
关键词:
单兵战术
红外线光探测
无线传输
嵌入式

多核DSP与FPGA高速数据传输系统设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181791

作者:陈术涛,沈 志,王春联,胡 奇

作者单位:中国航天科工集团第九总体设计部,湖北 武汉430040

摘要: 针对嵌入式图像处理系统中大数据量、高传输速度及和高实时运算性能的需求,提出一种以多核DSP TMS320C6678为核心的高速数据传输存储系统,基于DSP高速串行Rapid IO(SRIO)模块进行图像数据高速传输,使用SRIO模块的Direct I/O传输模式,采用4x接口模式配置,每路接口传输速率为3.125 Gb/s,理论传输速率为10 Gb/s,同时使用DDR3控制器模块扩展存储空间,实现光学及雷达图像的共享存储。通过实验结果表明,设计的SRIO高速传输系统传输速度超过8 Gb/s,达到理论值的80%以上,满足大数据高速传输需求,有效实现了多处理器之间的数据传输和共享存储。
关键词:
高速传输
DSP
SRIO
接口互联

基于STM32和PCL6045BL的经编机电子横移系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181696

作者:郭伟军,章国青,孙以泽

作者单位:东华大学 机械工程学院,上海201620

摘要: 设计了一种基于嵌入式微控制器和专用运动控制芯片相结合的经编机电子横移系统。系统以STM32和PCL6045BL为控制核心,工控机为系统管理支持,交流伺服系统、伺服电动缸及导纱梳栉为执行机构,绝对值编码器为主轴检测装置,实现了经编机梳栉横移运动的稳定、准确执行,具备花型变换周期短、花型可在线修改、花型信息存储空间大、实时检测与控制等诸多优势。经现场实际应用表明,该系统达到设计目的,满足双针床拉舍尔经编机800横列/分钟的生产能力。
关键词:
经编机
电子横移系统
STM32
PCL6045BL

室内移动目标定位系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181637

作者:徐 军,李群群,王曰辉,马 静

作者单位:哈尔滨理工大学 自动化学院,黑龙江 哈尔滨150080

摘要: 设计了一种利用超宽带(UWB)技术的室内移动目标定位系统。通过在室内特定位置安装的基站和移动目标携带的标签,由改进的标准到达时间差(TDOA)定位算法,得到移动目标的实时位置信息,完成对室内移动目标的准确定位。采用Qt开发了一款上位机应用软件,可实时显示定位目标的位置及移动轨迹。最后搭建实验测试平台,对系统进行测试,将得到的位置信息与实际数据进行比对,结果表明系统整体通信稳定,满足定位需求。
关键词:
目标定位
轨迹跟踪
超宽带
TDOA算法

测控技术与仪器仪表

基于S3C2440的液晶显示器件光电参数检测接口电路

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182408

作者:陈乐珠1,卓朝松2,王 艳1

作者单位:1.汕尾职业技术学院 海洋工程系,广东 汕尾516600;2.广东省汕尾市质量计量监督检测所,广东 汕尾516600

摘要: 介绍了一种基于S3C2440的液晶显示器件光电参数检测接口电路系统,该系统使用VC++6.0编写上位机,能检测市面上常用的各种型号液晶显示器件光电参数,无需因型号的不同而更换更多的其他驱动电源和驱动信号源等设备,并把有效数据通过通信接口传送到PC中,解决了液晶显示器件在光电参数的检测中遇到的设备仪器频繁更换与接线复杂等麻烦。结果表明,该系统具有工作稳定、操作方便、接线简单、采集数据的精度高等优点。
关键词:
s3C2440
液晶显示器LCD
VC++6.0
数据采集

基于CEEMDAN-PE和QGA-BP的短期风速预测

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181492

作者:赵 辉1,2,周 杰1,王红君1,岳有军1

作者单位:1.天津理工大学 天津市复杂系统控制理论与应用重点实验室,天津300384;2.天津农学院,天津300384

摘要: 为了提高风电场短期风速预测的精度,提出了一种基于自适应噪声的完整集成经验模态分解(CEEMDAN)-排列熵(PE)和量子遗传算法(QGA)优化BP神经网络的短期风速预测模型。首先采用CEEMDAN对原始风速时间序列进行分解,降低不同特征尺度序列间的相互影响;其次,为了减少计算规模,对分解得到的各个分量序列分别计算排列熵,将熵值相近的分量进行叠加形成新的序列;最后,针对BP神经网络在初始化权值和阈值的选取上存在随机性的问题,采用QGA对BP参数进行优化,分别对每个新的序列进行预测并将预测结果进行叠加得到最终的预测值。实例仿真结果表明,该组合模型提高了预测的精度,减小了误差,具有实际意义和工程应用价值。
关键词:
风速预测
完整集成经验模态分解
排列熵
量子遗传算法
BP神经网络

基于概率神经网络的串联电弧故障检测

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181663

作者:吴丰成,曲 娜,任行浩,许 凯,张鹏辉

作者单位:沈阳航空航天大学 安全工程学院,辽宁 沈阳110136

摘要: 故障电弧分为串联电弧和并联电弧,并联电弧故障表现为电流短路、故障电流大,现有电气保护体系能对其保护;而串联电弧故障因受线路负载限制,其故障电流小,以至于现有体系无法实现对串联电弧故障保护,存在电气安全隐患。提出一种方法通过实验获得正常工作和电弧故障时电流波形,并提取小波变换的特征值,将特征值输入概率神经网络模型,参照UL 1699标准,通过计算0.5 s内检测到的故障半周期数是否大于8,大于8则判断为电弧故障。通过MATLAB分析,选择40组测试数据,故障识别率为95%,表明了该方法的有效性。
关键词:
电弧故障检测
概率神经网络
特征信号值
小波变换

基于物联网的农业大棚气象数据监测系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.183033

作者:崔丽珍,徐锦涛,丁福星,史明泉,胡海东

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: 农业大棚种植技术对现代化农业生产具有重大意义,为解决农业大棚环境信息实时采集、监测问题,设计了基于物联网的农业大棚气象环境数据监测系统。该设计以CC2530射频模块为终端采集设备的核心芯片,通过布置光照、土壤湿度、空气温湿度等传感器搭建农业大棚气象观测站;基于Z-Stack协议栈完成短距离无线通信,并建立相应的数据传输规范;基于MQTT对采集数据进行信息推送和拉取。该系统的软硬件开发保证了系统实用性高、成本低以及研发周期短等特点。实际运行结果表明,该农业气象环境监测系统技术先进、设计灵活、成本低、布置简便、性价比高,能够有效地完成对农业大棚气象数据的实时监测,也可以为其他农业系统提供气象监测依据。
关键词:
农业大棚
气象数据监测
MQTT
ZigBee
物联网

基于远场声源定位的改进MUSIC算法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181705

作者:邓艳容,李嘉栋,张法碧,罗 迪,朱承同,冯振邦

作者单位: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

摘要: 结合语音信号的特点,对远场声源定位方法进行了系统的研究。以传统的多重信号分类(MUSIC)算法为基础,在麦克风阵列远场信号模型的情况下,提出了改进的MUSIC算法,并通过模拟实验环境进行验证。仿真结果表明,改进的算法具有较高的空间分辨率和较强的抗噪声能力,可以有效地估计出相隔比较近的多个低信噪比声源信号,从而验证了该算法的有效性和高效性。
关键词:
MUSIC算法
声源定位
远场
子空间

基于Modbus协议的农田气象信息监测站设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181735

作者:赵小强1,2,陈玉兵1,2,高 强1,权 恒1,韩亚洲1

作者单位:1.西安邮电大学 通信与信息工程学院,陕西 西安710121;2.陕西省信息通信网络及安全重点实验室,陕西 西安710121

摘要: 为了实现农田现场环境多参数信息动态精准感知,提高农业生产水平,设计了一种适用于农田环境的气象监测站。首先,设计了基于Modbus协议的数据采集硬件电路以及数据上传4G网关节点电路。其次,将DMA控制器应用于串口空闲中断模式下,实现了Modbus采集数据时的高效接收。最后,网关节点通过EDP协议传输数据至物联网云平台进行分析、评价、处理。该农田气象监测站单一站点支持拓展32路传感器实时采集,解决了以往农田无线传感器网络节点部署时单一节点采集参数单一且采集周期过长的问题,满足精准农业农田环境监测的需求。
关键词:
农田气象监测
MODBUS协议
4G网关
DMA控制器
EDP协议

电磁轨道炮过载测试系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181575

作者:马子光1,2,马游春1,2,孙宇梦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: 针对一般的用于瞬态参数测试的电子仪器设备在强电磁干扰的影响下无法正常工作的问题,设计了一种能够有效屏蔽强电磁干扰的膛内过载测试装置。该测试装置的壳体结构采用多层电磁屏蔽性能良好的金属材料制做而成,结构内部采用聚氨酯灌封工艺进行填充。内部电路系统结合低功耗设计和数据采集存储技术,完成整个飞行过程中过载参数的采集与记录。在电磁轨道炮实弹测试试验中,测试装置可靠地记录了弹丸的过载数据。试验结果表明,该测试装置的结构外壳对强电磁场起到了有效的电磁屏蔽,内部电路系统得以成功获取弹丸的瞬态过载参数。
关键词:
电磁轨道炮
电磁屏蔽
过载测试

通信与网络

基于滑动窗的积分多普勒伪距平滑算法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181161

作者:殷 彪,耿生群,赵 昀

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: 在载体处于高速运动的条件下,导航信号可能随时被遮挡、衰落、干扰,同时载波多普勒的快速变化,导致利用载波相位平滑伪距来提高定位精度的方法不再适用。此外,在以载波多普勒积分值代替载波相位平滑伪距的传统方法中,由于采用固定窗计算平滑伪距初值,极易将奇异值或者误差较大的伪距观测量包含到初值中,而且随着时间增长,载波多普勒的累积误差会越来越大。为解决上述问题,研究了基于滑动窗处理伪距初值的积分多普勒伪距平滑算法。该算法通过滑动精估窗实时计算伪距初值,以此为基础,利用平滑窗内的多普勒加权累积和计算出伪距变化量,实现伪距观测量平滑。在充分考虑了电离层、累积误差等因素的基础上设计了精估窗和平滑窗的长度。静态定位实验和高动态模拟飞行试验结果均表明,该算法可以有效提高接收机的导航定位精度,同时解决了传统方法中异常值影响平滑初值和载波多普勒误差累积问题。
关键词:
高动态
滑动窗
平滑初值
积分多普勒
伪距平滑

民用无人机多通道数传交换系统设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181311

作者:盛 蔚,黄伟杰

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: 民用无人机系统集成时需要满足空地间多路串口设备的数据传输需求,现有的主要方法是通过飞控和地面站转发多路数据,但该方法存在数据传输效率低、数据量大时容易发生通信阻塞等问题。设计了一种串口交换机,并通过专用的报文协议和基于RT-Thread实时操作系统的多线程通信程序,实现高效的多通道数据交换传输功能;提出一种基于线程优先级的优先队列调度实现方法,确保高优先级数据不因数据量大而发生通信阻塞问题,提高了系统的可靠性。测试结果表明,该设计能实时、可靠地传输多通道数据,满足无人机系统数据传输需求,具有重要的实际意义和应用价值。
关键词:
无人机
多通道传输
串口通信
交换机
队列调度

面向FPGA的DSR路由表项设计与实现方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181505

作者:李 森,李 波,闫中江,杨 懋

作者单位:西北工业大学 电子信息学院,陕西 西安710072

摘要: 近年来,Ad Hoc网络在无线通信领域发展迅猛。它是一种不依赖预设通信设施的新型组网技术,具有很高的灵活性与独立性,适用于许多网络设备临时架设困难的场景。DSR协议是Ad Hoc网络的一种按需路由控制协议,也是Ad Hoc网络中最有发展潜力的路由协议。DSR协议的核心是用于各节点之间相互通信的路由表项管理。设计与实现了一种基于有限状态机(FSM)支持DSR路由表项管理的FPGA方法。
关键词:
adhoc
DSR
路由表项
FPGA
FSM

码索引调制与多进制扩频的分析比较

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180944

作者:冯 胜1,江治林1,杨 勤2,郑 鹤2,葛利嘉3

作者单位:1.重庆邮电大学 移动通信技术重庆市重点实验室,重庆400065; 2.陆军工程大学通信士官学校,重庆400035;3.重庆临菲电子科技有限公司,重庆400041

摘要: 在当今抗干扰通信中,扩频通信以抗干扰能力强、保密性能好的优点而获得了深入的研究。将对码索引调制技术和多进制扩频技术进行分析比较。码索引调制技术是基于直接序列扩频发展而来的,在发射端信息比特分别映射为伪随机(Pseudo Noise,PN)码的索引和调制符号,调制符号的同相部分和正交部分再分别选择激活的扩频码进行扩频,然后通过天线发射出去。多进制扩频技术与码索引调制技术不同的是:多进制扩频技术没有调制符号,只将激活的扩频码通过天线发射出去。介绍了这两种扩频技术的基本模型、扩频增益分析以及复杂度分析,仿真结果表明,码索引调制系统具有更高的频谱效率和抗干扰能力。
关键词:
扩频通信
直接序列扩频
多进制扩频
码索引调制

井下热电能量收集装置研究与设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181433

作者:冯 凯1,2,郭 雨1,2,赵 端1,2,翟 勃3,王卫龙3

作者单位:1.矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室,江苏 徐州221008; 2.中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心,江苏 徐州221008; 3.山东能源淄博矿业集团有限责任公司信息中心,山东 淄博255199

摘要: 为解决煤矿井下工作面无线监测节点的供电问题,基于温差发电片及升压管理模块设计了一种井下设备表面温差的热电能量收集装置,并利用该装置为锂离子电池供电。试验结果表明,该电路能够在低至100 mV时持续能量采集;采用风冷或水冷散热方式,可使温差发电片的稳定输出功率提高几十倍;采用bq25505升压管理模块收集温差热能,可使锂电池的放电工作时间显著提高,并且该模块的能量转化效率可达67%。因此,该装置能够有效提高井下无线节点的工作周期。
关键词:
热电能量采集模块
温差发电片
bq25505
储能

基于最大相关熵的多凸组合滤波器

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181077

作者:吴文静,梁中华,罗倩文,李 巍

作者单位:长安大学 信息工程学院,陕西 西安710064

摘要: 相关熵被广泛地应用于非高斯信号处理中,但是也不可避免步长与失调量之间的矛盾。为了解决这个矛盾,基于最大相关熵的凸组合(Convex combination of Maximum Correntropy Criterion,CMCC)滤波器被提出,以同时获得大步长滤波器的快收敛速度和小步长滤波器的低失调量。但是,当两个步长不同的滤波器进行凸组合时,由于步长选取的差异,会导致组合滤波器的收敛速度和追踪最优值的能力下降。因此,提出了基于最大相关熵的多凸组合滤波器(Multi-convex Combination of Maximum Correntropy Criterion, MCMCC)。MCMCC算法能够提供数量更多不同步长的自适应滤波器,使得组合滤波器可以灵活地调节多个步长的权重占比,从而具有更好的追踪能力。仿真结果表明,在针对混合高斯噪声和突变的系统辨识中,MCMCC算法相比CMCC算法具有更快的收敛速度、再收敛能力和追踪能力。
关键词:
自适应滤波器
凸组合
最大相关熵
混合高斯噪声

基于雾计算的高速公路服务区内容访问技术研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181819

作者:马 伟1,2,邵彩幸1,2,刘明志1,2

作者单位:1.西南民族大学 计算机系统国家民委重点实验室,四川 成都610041; 2.西南民族大学 计算机科学与技术学院,四川 成都610041

摘要: 车联网(Vehicular Ad hoc Networks,VANETs)在高速公路上具有车辆高速行驶、密度低、通信基础设施稀缺、车辆连通性低等特点,使得高速公路上的车辆难以实现对其他车辆或路边单元(Road Side Unit,RSU)的内容访问。提出了一种在高速公路服务区利用雾计算以协助车辆获取感兴趣内容的模型。该车辆雾计算(Vehicle Fog Computing,VFC)模型中,高速公路服务区收集来自各个地方的车辆提供的各种服务,将大量的停泊车辆和慢速行驶车辆作为雾设备。通过VFC本地化转发,不仅减少了通信延迟,还实现了令人满意的内容访问和实时数据流传输。此外,对通信能量消耗与系统延迟之间的关系进行公式化,并在雾计算中采用了外部近似(Outer Approximation,OA)算法来优化其权衡。仿真结果表明,通过采用雾计算和云计算结合的通信模式和均衡优化算法,随着能量消耗的增长,系统的通信延迟会明显地降低。
关键词:
VANETs
内容访问
雾计算
高速公路服务区
云计算

计算机技术与应用

一种基于敏感性分析的改进参数筛选方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181513

作者:黄 欣1,李倩玉2,骆亦其3,薛 巍1,2

作者单位:1.清华大学 计算机科学与技术系,北京100084;2.清华大学 地球系统科学系,北京100084; 3.北亚利桑那大学 生态系统科学与社会中心,美国 弗拉格斯塔夫 86011

摘要: 地球系统模式是预测未来气候变化的重要工具。物理参数化方案是其关键部件,其包含的大量不确定参数会严重影响模型模拟性能。而参数不确定性分析面临参数个数过多的挑战。传统敏感性分析方法被广泛用于识别重要参数,然而它并没有考虑参数交互作用的动态变化对筛选过程的影响。对此,利用一个典型非线性数学函数分析该变化导致的筛选结果偏差,进而提出了动态敏感性分析方法(Dynamic Sensitivity Analysis Method,DSAM)。在一个数值函数和单柱大气模式的实验中,DSAM和传统方法的定量筛选结果偏差高达29%。将筛选结果应用于参数优化,模式的优化性能提升67%。
关键词:
参数筛选
地球系统模式
敏感性
动态性

基于RFID技术的叉车式AGV动作指令算法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182329

作者:牛秦玉,李珍惜,田海波

作者单位:西安科技大学 机械工程学院,陕西 西安710000

摘要: 为了解决复杂路径下叉车式AGV的导引问题,提出一种车辆动作指令算法。与传统方式将单一动作指令写进RFID电子标签内不同,该算法生成的指令存储在车载控制系统并以标签位置识别作为指令执行条件。在建立调度地图模型并对标签编码基础上,进行路径规划,设计动作指令算法。采用C语言编程,选择基于ARM架构的车型和RC522射频识别模块对该算法验证,试验表明,车辆能够识别标签信息并执行相应的动作指令,执行不同任务时在同一标签处可以实现不同动作,提高了标签利用率,可较灵活地完成调度任务。
关键词:
叉车式AGV
磁导引
电子标签编码
标签利用率
动作指令算法

跨平台SCADA的历史数据收集与存储设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180960

作者:钟洋洋,王毅璇,王 皓,傅一帆

作者单位:华北计算机系统工程研究所,北京100083

摘要: 历史数据是工业生产中设备运行产生的实时数据记录。针对国产PLC上位机监控系统的数据收集和存储过程中数据量过大、效率低等问题,设计出一种跨平台的、满足工业生产要求、利于问题回溯的收集存储方式。通过关键帧和变更集的方式进行数据压缩和收集。划分多个内存缓冲区并利用时间戳的变化实现自动切换,提升数据的读写效率。同时采用Qt的信号和槽机制触发线程进行数据存储操作,实现数据收集和存储同时进行。在Windows和Linux操作系统平台上运行,其功能和性能皆达到设计要求。
关键词:
历史数据
收集
存储

基于深层卷积神经网络的剪枝优化

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181958

作者:马治楠1,韩云杰2,彭琳钰1,周进凡1,林付春1,刘宇红1

作者单位:1.贵州大学 大数据与信息工程学院,贵州 贵阳550025;2.贵阳信息技术研究院,贵州 贵阳550081

摘要: 随着近几年来深度学习的兴起,其在目标检测、图像分类、语音识别、自然语言处理等机器学习领域都取得了重大的突破,其中以卷积神经网络在深度学习中的运用较多。自VGGNet出现以来,深度学习逐渐向深层的网络发展,网络越来越深,这不仅增大了对硬件平台存储、运行内存的需求,还大大增加了计算量,对硬件平台资源的要求越来越高。因此将深度学习应用于嵌入式平台尤为困难。对此,通过对模型进行剪枝的方法将训练好的网络模型压缩处理,在基本保证准确率的情况下去除不重要的参数,缩减模型,减小网络的计算复杂度,将深度学习应用于嵌入式平台。
关键词:
深度学习
卷积神经网络
模型压缩
剪枝

基于FPGA临空数据采集系统的设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181229

作者:赵树磊,刘敬猛,张 慧,吕志宇

作者单位:北京航空航天大学 自动化与电气工程学院,北京100083

摘要: 设计了一个基于FPGA的数据采集系统,该系统运行在临近空间下,为了使系统在复杂环境下稳定运行,从硬件和软件两方面进行设计。在硬件方面,由于FPGA抗干扰性强,将其作为采集系统的控制器,对传感器数据采集模块和执行机构都进行冗余处理,将其分为主板和从板,以此保证系统的有效性。在软件方面,基于信号分类的结果进行模块化处理,分析代码可能存在的问题,对复杂任务的模块采用状态机设计。经过测试,数据采集系统能够长时间稳定运行,能够实时下发采样数据,也能响应地面指挥站的命令。
关键词:
FPGA
数据采集系统
冗余设计
状态机

电源技术与应用

基于双积分滑模控制的Buck-Boost电压平衡器的研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181397

作者:黄奇林,曹江华,丁 杰

作者单位:华南理工大学 电力学院,广东 广州510640

摘要: 基于Buck-Boost电压平衡器构架的双极性直流微电网获得了广泛研究。其中有效地控制电压平衡器使系统正、负极电压保持相等,从而保证系统的供电电能质量。针对Buck-Boost电压平衡器的控制,设计一种双积分滑模控制器。该方法考虑了系统的非线性和工作动态,并采用双积分滑模面以减小稳态误差。实验结果表明,相比传统的PI控制器,本文设计的控制器能有效缩短动态调节时间和减小正、负极电压差值。
关键词:
Buck-Boost电压平衡器
双极性直流微电网
双积分滑模控制器

基于IRVM的锂电池荷电状态评估方法与仿真验证

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181209

作者:王 超,范兴明,张 鑫,高琳琳,刘华东

作者单位:桂林电子科技大学 电气工程及其自动化系,广西 桂林541004

摘要: 针对相关向量机算法多步预测精度低和在线预测适应性差的问题,提出一种改进的增量相关向量机模型对锂离子电池的荷电状态进行在线预测。选择锂离子电池电压、充放电电流和表面温度作为模型的输入,荷电状态作为模型的输出,构造模型的训练集。选用快速序列稀疏贝叶斯学习算法进行训练,并结合增量学习法建立增量学习相关向量机模型进行锂离子电池在线预测方法研究。研究发现通过自动调整核参数的方法,可以保证有较高的预测精度。算法验证实验表明,该算法预测精度高、计算速度快且通用性强,可为锂离子电池荷电状态的预测与应用提供参考。
关键词:
数据驱动
增量学习相关向量机
荷电状态
评估预测
算法仿真验证

一种用于Boost PFC变换器的改进关断时间控制策略

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181310

作者:贾 石1,严利民1,孙 叠2

作者单位:1.上海大学 微电子研究与开发中心,上海200072;2.上海大学 机电工程与自动化学院,上海200072

摘要: 针对Boost PFC变换器的关断时间控制策略在工作模式切换时可能出现的交流输入电流失真的问题,提出了一种改进的关断时间控制策略,该策略在多种工作模式下,不需要任何模式识别和控制算法,即可实现单位功率因数校正,与传统的关断时间控制策略相比,能够减小输入电流失真,提高THD性能。
关键词:
工作模式切换
输入电流失真
单位功率因数校正
关断时间控制策略

新型单相不对称五电平无变压器型光伏逆变器

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181221

作者:路 莲,边敦新,黄 钰,甘德强

作者单位:山东理工大学 电气与电子工程学院,山东 淄博255049

摘要: 传统两电平逆变器在高频开关下工作带来的电流谐波和功率损耗等问题亟待解决。多电平逆变器不需升压转换级,能够输出多个不同电压等级,输出电压谐波含量少。提出了一种单相不对称的五电平无变压器型逆变器拓扑,由基本H桥和T型桥两部分组成,其中T型桥位于H桥和直流分压电容之间,是一对相反的功率管和二极管组成的并联桥路。详细分析了新型拓扑的几种工作状态,给出了对应的PWM调制策略,仿真验证了该拓扑和调制策略的有效性。
关键词:
光伏逆变器
无变压器型
多电平
不对称

集成功率解耦电路的PFC AC/DC变换器

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.180962

作者:曾燊杰,李红梅,张恒果,崔 超

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: 电动汽车车载充电器前级PFC AC/DC变换器多采用大容量电解电容抑制直流母线输出电压纹波的方式,电解电容寿命短、易受温度影响等自身因素会降低充电机整体的使用周期和可靠性,甚至产生炸机故障。为此,提出采用PFC AC/DC变换器输出侧并联功率解耦电路的方式,大幅减小直流母线处并联的滤波电容容量,为使用性能优良的薄膜电容予以替代电解电容提供可能,旨在使PFC AC/DC变换器在减小直流母线输出电压纹波的同时实现充电机的安全可靠运行。为此,基于功率解耦电路工作状态的详细分析,建立功率解耦电路的数学模型,设计改进型比例谐振(Proportional Resonant,PR)控制器实施控制;此外,为了提升系统的控制性能及鲁棒性,对于PFC AC/DC变换器实施无模型非线性功率控制。在上述研究工作的基础上,制作700 W的实验样机,基于dSPACE 1007平台搭建实验样机测试系统,验证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与有效性。
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AdaBoost算法的剩余电流分类方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.181324

作者:刘永梅1,杜松怀1,盛万兴2

作者单位:1.中国农业大学 信息与电气工程学院,北京100083;2.中国电力科学研究院有限公司,北京100192

摘要: 针对当前剩余电流动作保护装置由于不能检测剩余电流中触电电流类型的问题,搭建了生物体触电实验平台,通过实验分别获取生物体触电电流。基于上述数据,提出一种利用AdaBoost算法的剩余电流分类方法,该方法首先通过提取实验获取不同类型剩余电流分量的特征分量,而后将这些分量特征映射到AdaBoost的算法之中,利用AdaBoost算法检测出总剩余电流中的触电电流分量类型。实验还对比了SVM、随机森林等方法,结果表明所提方法具有一定的优势,可为后续自适应型剩余电流动作保护装置的研制提供理论依据和支撑。
关键词:
剩余电流分量
分类方法
触电电流
Adaboost算法