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2019年第04期

刊出日期:2019-04-06
邮发代号: ISSN 0258-7998
CN11-2305/TN
邮发代号:2-889
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技术专栏-信号与信息处理

基于MNIST的忆阻神经网络稳定性研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190071

作者:田 野,朱若华,汤知日,常 胜

作者单位:武汉大学 物理科学与技术学院,湖北 武汉 430072

摘要: 为了探究忆阻器的稳定性问题对忆阻神经网络性能的影响,基于等效电阻拓扑结构的忆阻器模型,搭建了一个将忆阻器作为突触的BP神经网络,并利用MNIST数据集对该网络进行训练和测试。忆阻器的稳定性问题通过设置忆阻器参数波动来模拟,最终发现忆阻器一定程度内的性能波动会促进神经网络的收敛,但波动过大则会降低网络的收敛速度。为了表征波动的临界程度,测得了基于忆阻器模型的各参数的最大波动范围,并进一步计算出忆阻器件工艺层次参量的取值范围,为忆阻神经网络硬件化中忆阻器件的工艺制造和选用提供了参考。
关键词:
忆阻器
波动
BP神经网络
MNIST
稳定性

基于联合字典稀疏表达的目标识别算法研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190127

作者:段沛沛1,2,李 辉1,雒明世2

作者单位:1.西北工业大学 电子信息学院,陕西 西安710029;2.西安石油大学 计算机学院,陕西 西安710065

摘要: 在使用高分辨距离像开展目标识别时,传统方法很少利用样本的稀疏性。为了克服此类识别所面临的繁琐的分析难题,简化识别过程,稀疏分析其实是一种不错的压缩样本数据,提升剖析效果的方法。因此,提出一种基于联合字典及快速分解策略完成雷达一维距离像稀疏分析,进而鉴识目标的算法。为了提升识别策略的实用性,算法还尝试依信噪比调控其内稀疏分解参数,以改善算法抗噪性能。实验测评表明:相较同类识别策略,该算法求解更为便捷,适用范围有所拓展;相比不同类型的常规识别策略,该算法抵御噪声的能力有所提升,识别效果更优。
关键词:
雷达自动目标识别
高分辨距离像
稀疏表达
过完备字典

基于稀疏谱拟合的超分辨方位估计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.183108

作者:郭晓明,吴姚振,乔正明

作者单位:中国人民解放军海洋环境保障基地筹建办公室,北京100088

摘要: 考虑到各阵元接收的实际环境噪声可能是相关的,以及风成噪声和远处航船噪声等因素的影响,环境噪声强度的空间分布可能具有方向性。利用非均匀环境噪声模型,结合稀疏谱拟合算法,提出了一种基于稀疏谱拟合的超分辨方位估计算法。该算法利用空间信号的稀疏性和线性噪声模型拟合误差的l2-范数联合最小化,实现非均匀环境噪声条件下的超分辨方位估计。通过计算机仿真讨论了正则参数和线性噪声模型阶数对算法性能的影响,海上试验结果表明了该算法较传统算法和稀疏谱拟合算法具有更低的旁瓣级和更好的方位分辨能力,同时有效验证了该算法在非均匀环境噪声背景下的超分辨方位估计性能。
关键词:
稀疏谱拟合
方位估计
超分辨
非均匀环境噪声

一种基于忆阻特性的监督神经网络算法及电路设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190018

作者:汤知日,朱若华,常 胜

作者单位:武汉大学 物理科学与技术学院,湖北 武汉430072

摘要: 针对如何将忆阻器融入人工神经网络算法并进行硬件实现的问题,提出了一种在现场可编程逻辑门阵列(FPGA)平台上实现的基于忆阻特性的监督神经网络算法。该设计以忆阻器模块作为神经网络中的权值存储模块,构建误差反馈机制的监督学习。将该忆阻神经网络电路应用于图像分类问题,并进行了资源占用和处理速度的优化。实验结果表明其分类结果良好,在Cyclone II:EP2C70F896I8平台上,整体网络算法占用11 773个逻辑单元(LEs),训练耗时0.33 ms,图像的测试耗时10 μs。这一工作对忆阻器和神经网络的结合提出了一个有益的参考。
关键词:
忆阻器
监督神经网络
现场可编程逻辑门阵列
图像分类
资源占用

一种基于随机森林算法的多障碍物超声测距方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.183297

作者:王培丞,张卫钢

作者单位:长安大学 信息工程学院,陕西 西安710054

摘要: 在超声波测距技术中,传统的信号处理算法难以对距离远、回波弱的信号进行分析,也不能同时对多个障碍物进行测距。为解决这一问题,提出一种基于随机森林算法的超声测距方法,先提取信号的时域特征(相对峰值幅度)和频域特征(频谱相对面积),然后利用随机森林算法判断出探测区域内的障碍物并计算出目标距离。经过测试,该算法可有效完成10 m之内的多个障碍物距离测量,测量误差在3 cm之内,可以满足诸如自动驾驶等应用场景的要求,具有较高的实用价值和理论参考意义。
关键词:
测控系统
超声波测距
多目标
远距离
信号处理

综述与评论

内容分发网络预取技术综述

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.183086

作者:王舒平,张 毅,韦文闻,杨 硕,何 皇

作者单位:重庆邮电大学 通信与信息工程学院,重庆400065

摘要: 内容分发网络(Content Delivery Network,CDN)已成为近年来研究热点领域之一,为减少用户访问时延从而提高网络服务质量,相关研究在CDN缓存技术的基础上引入内容预取技术来克服缓存技术的滞后性并提高CDN中资源利用率。按照预取时研究的对象不同,根据CDN预取技术的分类,概括并比较了不同分类的优势与不足,并对各种评价标准进行了详细分析,最后指出了融合新型网络与技术的CDN预取的研究方向。
关键词:
内容分发网络
服务质量
内容预取技术
资源利用率

人工智能

基于BP神经网络改进UKF的组合导航算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190068

作者:于 耕1,方鸿涛2

作者单位:1.沈阳航空航天大学 民用航空学院,辽宁 沈阳110136;2.沈阳航空航天大学 电子信息工程学院,辽宁 沈阳110136

摘要: 针对在进近着陆的过程中,仪表着陆系统(ILS)易受到外界环境及空域的干扰,导致导航精度降低的问题,提出一种利用惯性导航系统(INS)与GBAS着陆系统(GLS)进行改进的组合导航算法,将组合导航系统输出位置信息之间的差值作为BP神经网络改进的无迹卡尔曼滤波器(UKF)的量测值,通过最优加权的方法得到系统的全局最优估计值。相比于传统的联邦滤波算法,该算法能有效降低测量噪声,减小飞机进近着陆时的误差,提高导航精度。
关键词:
ILS
GLS
INS
联邦卡尔曼滤波
BP神经网络

基于卷积神经网络的火灾视频图像检测

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190082

作者:张 杰,隋 阳,李 强,李 想,董 玮

作者单位:吉林大学 电子科学与工程学院,吉林 长春130012

摘要: 随着计算机技术的发展,融合计算机视觉、机器学习、深度学习等技术的火灾图像处理技术得到了广泛的研究和应用。针对传统图像处理方法预处理过程复杂且误报率高等问题,提出一种基于深度卷积神经网络模型进行火灾检测的方法,其减少了复杂的预处理环节,将整个火灾识别过程整合成一个单深度神经网络,便于训练与优化。针对识别过程中类似火灾场景对火灾检测产生干扰的问题,利用火灾的运动特性,创新性地提出利用火灾视频前后帧火灾坐标位置变化来排除灯光等类似火灾场景对检测的干扰。对比了众多深度学习开源框架后,选择Caffe框架进行训练及测试,实验结果表明,该方法实现了对火灾图像的识别和定位,适应于不同的火灾场景,具有很好的泛化能力和抗干扰能力。
关键词:
深度学习
火灾识别
Caffe框架
卷积神经网络
泛化能力

微电子技术

基于流水线技术的全数字锁相环设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182074

作者:田 帆,杨檬玮,单长虹

作者单位:南华大学 电气工程学院,湖南 衡阳421001

摘要: 为了提高全数字锁相环的系统运行速度、降低系统功耗,同时提高锁相系统的动态性能与稳态性能,提出一种基于流水线技术的全数字锁相环。采用电子设计自动化技术完成了该系统的设计,并对所设计的电路进行了计算机仿真与分析。仿真结果证明,该锁相环中数字滤波器的参数能够根据相位误差的大小进行动态调节,既可加快锁相速度,又能增强系统的稳定性。利用流水线技术优化的整体电路能够减小系统延迟,降低系统总功耗。该锁相环可作为功能模块嵌入到片上系统,具有十分广泛的用途。
关键词:
全数字锁相环
电子设计自动化
超高速集成电路硬件描述语言
计算机仿真
流水线

GaAs基双相压控衰减器MMIC设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182447

作者:原怡菲,张 博

作者单位:西安邮电大学 电子工程学院,陕西 西安710121

摘要: 基于0.25 μm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管工艺,设计一款工作在13~16 GHz的双相压控衰减器。电路采用平衡式结构,以获得小的输入、输出回波损耗;衰减器部分采用T型衰减结构和π型衰减结构级联的方式;并联支路采用多栅开关管串联的形式,减小寄生,提高线性度。仿真结果表明,所设计的压控衰减器在工作频带(13~16 GHz)内,输入、输出回波损耗小于-14 dB,插入损耗为-12.5 dB,衰减范围达到20 dB以上,输入1 dB压缩点大于30 dBm,芯片尺寸为1.8 mm×1.2 mm。
关键词:
压控衰减器
大衰减范围
砷化镓
赝配高电子迁移率晶体管

一种双陷波超宽带微带天线

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182526

作者:裴 蕾,葛文萍,热依汗·白克图尔,陈 娟

作者单位:新疆大学 信息科学与工程学院,新疆 乌鲁木齐830046

摘要: 设计了一种结构简单且具有良好工作性能的双陷波超宽带微带天线。通过采用缺陷地和阻抗变换结构设计了具有超宽带工作特点的五边形微带天线结构,满足VSWR≤2的频带覆盖3.1 GHz~10.6 GHz;分别在辐射贴片和馈线上嵌入矩形窄缝和U形窄缝结构,实现WLAN频段(5.15 GHz~5.85 GHz)和X波段通信下行频段(7.25 GHz~7.75 GHz)陷波工作性能,其他工作频段内具有良好的辐射特性。实测结果和仿真数据吻合较好,验证了设计的正确性。
关键词:
超宽带天线
双陷波天线
微带天线

基于XGBoost的硬件木马检测方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182242

作者:高洪波,李 磊,周婉婷,向祎尧

作者单位:电子科技大学 电子科学技术研究院,四川 成都611731

摘要: 在环形振荡器网络分析的基础上,提出一种基于XGBoost的硬件木马检测方法,并利用交叉验证方法进行模型优化。该方法能够利用训练样本数据集构建XGBoost分类模型,采用监督学习模式对数据进行分类,从而实现将原始电路与木马电路分离的目的。以RS232-T100、RS232-T800为木马电路,进行FPGA实验,实验结果表明:对RO在0.1 ms积分时间下的木马数据,检测率达到100%、99.20%,验证了本方法的有效性。此外,在与传统方法和其他机器学习方法比较时,基于XGBoost的检测方法表现出了更高的检测率,能对多维度向量的关联数据作特征重要性分析,而非降维,能最大限度地保留木马检测所需的关键特征。
关键词:
硬件木马
XGBoost
交叉验证
环形振荡器
FPGA

一种新的FIR滤波器系数量化方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182027

作者:杜 勇

作者单位:四川工商学院 电子信息工程学院,四川 成都611745

摘要: FIR滤波器系数的量化方法不仅影响到滤波器性能,还直接影响到整个电路系统的性能。分析了传统滤波器系数量化方法对滤波器性能的影响,提出了基于滤波器增益的系数量化方法,给出了MATLAB及FPGA实现后的ModelSim仿真测试数据,结果表明这种方法最多可将滤波输出幅度提高近一倍,信噪比提高近6 dB。
关键词:
FPGA
FIR滤波器
系数量化

测控技术与仪器仪表

基于CPCI总线和LVDS的高速数据传输系统的设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.183275

作者:李 金,焦新泉,刘东海,王淑琴

作者单位:中北大学 电子测试技术国家重点实验室,山西 太原030051

摘要: 为了实时准确地接收处理大容量的高速数据,在深入研究CPCI总线的基础上,提出了一种基于CPCI总线和LVDS的高速数据传输系统的实现方法。以PCI9054为桥接器件,FPGA为微控制器,设计了将PCI Target单周期模式读写指令和DMA突发模式传输数据相结合的传输模式,在保证数据可靠传输的同时,提高了数据的传输速度。经实践测试,该设计工作稳定,传输准确,成功地完成了预期传输任务。
关键词:
CPCI总线
LVDS
FPGA
数据传输
PCI9054

基于小波变换和模极大值法的癫痫发作检测与分析

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190021

作者:刘光达,王依萌,胡秋月,马孟泽,蔡 靖

作者单位:吉林大学 仪器科学与电气工程学院,吉林 长春130061

摘要: 癫痫是大脑神经元突发性异常放电导致大脑功能障碍的一种慢性疾病。癫痫发作的检测可以利用对脑电信号中的癫痫特征波——棘波的检测和分析来实现。提出了基于小波变换和模极大值法的棘波检测方法,对癫痫脑电信号在一定尺度内进行连续小波变换,应用模极大值算法及细化算法对脑电信号奇异点进行检测,得到奇异点的模极大值作为提取的棘波嫌疑点,再通过功率谱密度分析和空间曲面拟合筛选得到最终的棘波特征波,判断癫痫是否发作。实验验证,该算法检测效果较好,诊断准确率可达92.5%以上,为癫痫发作的检测提供了一种有参考价值的方法。
关键词:
癫痫发作
脑电信号
棘波
小波变换
模极大值法

基于FameView的打捞浮筒监测系统的设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.183093

作者:陈夏寅,彭菊红,程 志,叶 波,周 民

作者单位:湖北大学 计算机与信息工程学院,湖北 武汉430062

摘要: 设计了一种基于FameView的打捞浮筒监测系统,由传感器、PLC和上位机构成。其中传感器及PLC用于数据采集;上位机是FameView组态软件开发的监测系统,用于远程监测数据。系统可在上位机的监测交互界面上实时监测浮筒姿态、压力和浮力等参数并动态显示,具有报警显示、历史数据记录、Web发布和移动终端等功能。此外,系统利用多物理场仿真及分段化曲为直的算法计算浮筒的浮力,降低了误差。系统操作方便、数据可靠、性能稳定,在运行中具有良好的交互性、可靠性和稳定性,可以大幅度降低操作人员劳动强度和难度,提高工作效率,具有较好的实际应用价值。
关键词:
FameView
打捞浮筒
PLC
数据监测
多物理场仿真

一种基于电动自行车电池包的均衡策略

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.183330

作者:吴 宏,宋春伟,郭永洪

作者单位:中国计量大学 机电工程学院,浙江 杭州310018

摘要: 针对电池不均衡及现有电池均衡系统过于复杂等问题,提出了一种新型的均衡策略。该均衡策略将主动和被动均衡技术相结合,但又不同于现有的结合方式。该均衡策略在电池充电情况下用被动均衡方式给电池单体均衡,在电池静置或放电情况下用主动均衡方式给电池组均衡,不仅均衡电路更简单,节约成本,而且均衡效果显著。实验基于电动自行车的电池包,将电池包分为两组,一组大电流放电模拟电池组不均衡,另一组正常使用。根据上述策略进行实验,实验结果表明了该均衡策略的可行性,且主被动均衡后的电池电压基本恢复,可正常使用。
关键词:
单体被动均衡
电池组主动均衡
电动自行车电池包

通信与网络

5G系统终端物理层控制的设计与实现

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.183310

作者:李小文,江亚男,李 秀

作者单位:重庆邮电大学 通信与信息工程学院,重庆400065

摘要: 随着5G系统终端物理层处理任务的增加,物理层与高层和底层的交互也大量增加,在原语触发任务的机制下,交互原语混乱导致任务冲突的情况也愈发严重。为了提高交互效率,增强系统的鲁棒性,按照终端开机流程将物理层分为了空态、小区选择态、空闲态、随机接入态和连接态,并设计各状态下物理层任务,通过物理层控制实现对状态及任务的调度,完成与高层和底层的交互,实现终端与基站的正常通信。在5G的TDD制式、80 MHz带宽、子载波间隔为30 kHz等参数配置下,终端物理层可以完成正确的解调或译码,同时能够判断出异常情况并且拒绝处理。
关键词:
5G系统
物理层
状态
控制
流程

一种新型EBG低剖面的微带基站天线设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.183159

作者:杨 波1,2,孟庆东3

作者单位:1.吉林大学 电子与科学学院,吉林 长春130000;2.长春理工大学 电信学院,吉林 长春130000; 3.长春理工大学 光学精密机械学院,吉林 长春130000

摘要: 设计了一种工作在LTE及5G频段的新型微带基站天线,该天线通过在反射背板上加载新型EBG的方法,既满足天线的工作带宽及辐射增益,还达到了降低天线剖面高度的作用,将天线的高度从40 mm降低至22 mm。该基站天线的工作频带为1.65~3 GHz,阻抗带宽达到了1.351 GHz,阻抗带宽达到58%,在2.1 GHz频率上天线的方向性系数为8.13 dBi。研究证明,贴片在反射背板上加载EBG结构可以有效降低天线高度。
关键词:
微带天线
基站天线
EBG
低剖面
CST

双信道模型下的自动增益控制策略设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.183202

作者:李雨洋1,张 涛1,关汉兴2,盛玉霞1

作者单位:1.武汉科技大学 冶金自动化与检测技术教育部工程研究中心,湖北 武汉430081; 2.长飞光纤光缆有限公司,湖北 武汉430000

摘要: 针对通信环境复杂、dPMR数字对讲机基带接收信号峰均比过大的问题,提出了一种可同时对经过高斯信道和瑞利信道处理的信号进行自动增益控制的策略。该控制策略采用反馈型的数字自动增益控制(DAGC)结构,基于滑动平均检测算法和LSLDAGC增益控制算法进行优化,通过信号判决模块和有限增益调整机制提高处理衰落信号时的系统稳定性,降低了信号误判率。经仿真结果分析,验证了AGC系统可对平稳和衰落信号进行增益控制,具有96 dBm的大动态范围、小于6.25 ms的收敛时间和-105 dBm的灵敏度,同时,在信号功率波动时具有良好的稳定性和跟踪性。
关键词:
自动增益控制
瑞利信道
高斯信道
dPMR协议

基于CSDM-MIMO系统的虚拟信道估计与权值优化

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.183016

作者:肖 骏,周渊平,肖宇彤

作者单位:四川大学 电子信息学院,四川 成都610064

摘要: 新型的多址接入技术在5G移动通信系统中有着非常重要的作用。提出一种新的非正交的复空间分割多址(CSDM)技术,并将其与传统MIMO系统结合形成CSDM-MIMO系统。CSDM-MIMO系统能在同一时间同一频率一根天线发送多路用户数据,提高了数据传输率和系统容量。分别用最小二乘(LS)算法和最小均方误差(MMSE)算法对系统特殊的虚拟信道进行估计,同时利用接收端反馈的误码率(BER)和人工鱼群算法(AFSA)对系统的最优权值进行搜索。
关键词:
MIMO系统
多址接入
虚拟信道估计
权值优化

3×3 X信道外加时隙干扰对齐研究与设计

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190027

作者:刘 锋,王淑萍,姜胜明

作者单位:上海海事大学 信息工程学院,上海201306

摘要: 对于3×3 X信道,其理论自由度9/5只能以渐近干扰对齐的方式来实现,这需要无穷资源来逼近,实际中不可能实现。在单天线节点场景中,可以通过时域进行干扰对齐的方案设计。为最小化传输时延,考虑以增加一个额外时隙的代价来实现消息的收发处理。通过合理调度消息的发送时隙,以及匹配选择发射机与接收机之间的传播延迟,实现了3×3 X信道的消息传输。通过循环多项式的表示方法,给出了具体的发送与接收方案,其自由度达到了3/2。并就成功传输消息总数进行对比,结果传输效率优于时分多址方案,进一步推导了该方案在欧几里得空间中的可行性条件,表明了各个节点排布的范围要求。
关键词:
干扰对齐自由度传播时延33X信道额外时隙

计算机技术与应用

基于改进DEA算法的声波加密传输系统

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.183193

作者:单慧琳,张银胜

作者单位:南京信息工程大学,江苏 南京210044

摘要: 系统采用改进的数据加密算法(Data Encryption Algorithm,DEA),由复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)芯片EPM570构建硬件系统。声波信号经频率调制后,经密钥加密后发送给接收端,接收端先经过滤波,再由密钥解密后还原出原信号,从而实现近距离加密传输。硬件电路分为发送端和接收端两部分,由主控器、CPLD、直接数字式频率合成器(Direct Digital Synthesizer,DDS)、滤波器和里所(Reed-solomon,RS)码模块电路构成。实验表明该系统具有较高的安全性,可应用于机密信号或敏感信号的传输。
关键词:
声波加密传输
CPLD
DEA
RS码
滤波器

一种单计算参数的自学习路径规划算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190038

作者:程 乐1,2,徐义晗1,卞曰瑭3

作者单位:1.淮安信息职业技术学院 计算机与通信工程学院,江苏 淮安223003; 2.河海大学 计算机与信息学院,江苏 南京210098;3.南京师范大学 商学院,江苏 南京210023

摘要: 针对当前机器人路径规划算法存在计算参数多的问题,提出一种单计算参的自学习蚁群算法。该算法使用一种改进的栅格法完成环境建模,种群中个体使用8-geometry行进规则,整个种群的寻优过程使用了自学习和多目标搜索策略。其特点在于整个算法只需进行一个计算参数设置。仿真实验表明,在复杂的工作空间,该算法可以迅速规划出一条安全避碰的最优路径,效率优于已存在算法。
关键词:
机器人路径规划
蚁群算法
栅格法
自学习

高帧频视觉实时目标检测系统

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.183311

作者:杨鲁新1,2,董文博1

作者单位:1.中国科学院空间应用工程与技术中心 中国科学院太空应用重点实验室,北京100094; 2.中国科学院大学 计算机与控制学院,北京101408

摘要: 为了实现高速场景下的智能实时目标检测,设计了一种基于ZYNQ7000系列FPGA的高速相机平台,并利用该平台进行目标检测算法实现,形成了一套高帧频实时目标检测系统样机。该系统将高速CMOS图像信号直接接入FPGA,在本地FPGA中进行数据处理,实现目标检测算法,最终实时输出目标位置序列。FPGA设计采用流水线结构,对高速视频流图像逐级进行背景差分、二值化、质心解算的流水操作,实现了图像获取与目标检测同步进行。测试结果表明,该系统在560×480分辨率下可以实现大于1 100 f/s的实时目标检测,并输出目标位置,检测精度可达3个像素。
关键词:
Zynq7000
智能相机
高速相机
FPGA实时图像处理
并行计算

基于Haar小波和Log-Gabor变换的虹膜识别方法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.183173

作者:姚立平,潘中良

作者单位:华南师范大学 物理与电信工程学院,广东 广州510006

摘要: 为了提高虹膜识别的准确率,通过对虹膜图像进行处理,实现了对虹膜图像的准确定位,得到了增强的归一化图像;使用Haar小波变换进行了特征提取,通过采用K-means方法对小波特征数据进行聚类,实现了粗分类得到了小样本集虹膜图像;结合虹膜的纹理特点,通过使用Log-Gabor滤波器提取虹膜局部纹理特征,量化编码后形成了虹膜特征模板;然后在得到的小样本集内通过汉明距离计算虹膜特征模板的相似度,完成对虹膜图像的识别。实验结果表明,提出的虹膜识别方法有效地避免了虹膜匹配过程中因为虹膜数据库中种类多、数量多带来的计算量大、计算时间长的问题,提高了识别准确率。
关键词:
虹膜识别
K-means聚类
Haar小波变换
Log-Gabor滤波

智能制造CPS中基于节点有效度的共识算法

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.190079

作者:乔静炜,肖 红,李穗生,柳少峰,周玉彬,张 骋

作者单位:广东工业大学 计算机学院,广东 广州510006

摘要: 智能制造信息物理融合系统(Cyber-Physical System,CPS)中设备在系统运行过程中产生大量通信信息和设备数据,这些数据存在被修改和窃取的风险。以分布式存储为核心的区块链技术有利于保障CPS系统的数据安全,但现有共识算法存在数据记录权限集中在少数节点、易被恶意节点劫持的问题。通过引入节点有效度,可以反映节点行为动态变化的情况。实验结果表明,基于节点有效度的共识机制可使得获得数据记录权限的节点分布更加分散,更好地体现系统的去中心化特性,提高了数据的安全性。
关键词:
智能制造
区块链
共识算法
去中心化

电源技术与应用

基于DSP+FPGA+CPLD的电力电子设备通用控制器

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182726

作者:刘 魁1,刘 健1,管增伦2,刘如成3

作者单位:1.武汉工程大学 电气信息学院,湖北 武汉430200;2.中国中煤能源集团有限公司,北京100120; 3.中煤平朔集团有限公司,山西 朔州036002

摘要: 传统数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)控制系统在中低压电力电子设备的控制和保护中已有广泛的应用,并取得了良好的控制效果,但对于高压大功率电力电子设备的控制和保护则存在不足。对此,针对高压大功率电力电子设备,设计了一种基于DSP+现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)+复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)的通用型控制系统。其中,DSP完成系统核心算法和逻辑控制;FPGA进行系统电压电流的高速采样、快速逻辑运算和多路高频脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)信号输出,CPLD实现输出PWM信号高速检测和故障闭锁;主控制板与其他信号输入输出板分隔设计扩展控制器适用性。最后通过实验证明了该控制系统设计的可行性。
关键词:
电力电子设备
通用型控制系统
多时间尺度
DSP
FPGA

基于半控整流电路的无线电能传输技术的研究

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182581

作者:林 将,谢 岳

作者单位:中国计量大学 机电工程学院,浙江 杭州310018

摘要: 提出了一种无线电能传输最大效率恒压输出技术,该技术采用半控整流电路替代接收回路常用的二极管整流电路,并利用Boost电路调节输出电压。通过同时在线调节半控整流电路和Boost电路的占空比,实现系统在负载和耦合线圈间互感变化时保持最大效率下的恒压输出。实验结果验证了所提技术的可行性和理论分析的正确性。
关键词:
无线电能传输
最大效率
恒压输出

防火节能型手机充电器

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182831

作者:尹靖雯,林靖虎,金永镐

作者单位:延边大学 工学院,吉林 延吉133002

摘要: 使用手机充电器充电后常常忘记拔充电器,或是充电器接入电源时产生的很大的浪涌电流,均会加速高压电子元件的老化,容易发生故障引发火灾。充电器长期处于待机工作状态时消耗100~800 mW电量。为此提出防火节能型手机充电器,这种充电器将待机功耗降低至13 mW,因此无需拔出充电器从而满足用户的使用习惯。而且该充电器可以吸收浪涌电流,同时还具有定时充电、过流及短路保护等功能,从而防止火灾的发生。
关键词:
浪涌电流
电子开关
低功耗
定时充电
过流

数控电源整流二极管换流振荡分析与抑制

DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.182770

作者:何德威,石 春,吴 刚

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: 分析了采用全波整流方式的移相全桥零电压(ZVS)开关DCDC电源变换器在副边换流过程前后,其整流二极管上流过的反向恢复电流引起电路寄生电感电容间谐振的过程与机理,建立其等效简化电路与振荡幅值数学模型;再运用上述模型分析了电路寄生电感电容参数对振荡的影响;最后讨论了两种振荡抑制措施,着重分析了副边RCD吸收电路的抑制方案;给出了RCD吸收电路参数计算方法并在Saber与搭建的500 W的移相全桥样机上进行了对比实验,证明了合理设计的RCD吸收电路能够有效抑制振荡。
关键词:
移相全桥
全波整流
电压尖峰
RCD吸收电路