综述与评论
基于Kubernetes的调度算法综述
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244846
作者：刘旭东，姚旺君，孙彻，包正晶，张楠
作者单位：华北计算机系统工程研究所
摘要： 在云计算领域，资源管理和任务调度的优化对提升系统效率和资源利用率至关重要。Kubernetes（K8S）作为业界领先的容器编排工具，致力于应用程序容器的自动化部署、扩展和管理，其核心优势之一在于利用高效的调度算法实现容器的跨集群部署与执行，这一策略在提高应用系统可移植性、安全性、优化资源利用和集成部署方面发挥了重要作用，使其能够更加敏捷高效地应对不断变化的业务需求。鉴于此，有关于K8S的调度算法成为了业界研究的热点，全面调研和分析了K8S相关的调度算法及其在不同应用领域中的实际表现，特别关注三个领域：通用调度算法的改进、面向人工智能的调度策略以及基于弹性伸缩的调度技术。最后通过综合分析，揭示当前研究的不足之处和未来研究中亟待解决的问题，为进一步优化K8S的调度算法提供借鉴和参考。
关键词：
容器编排
Kubernetes
资源调度
调度算法
人工智能
用于主动学习的时序特征融合预测损失网络
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234772
作者：王绎翔
作者单位：宁波大学 信息科学与工程学院
摘要： 通过主动学习模型来选取最有价值的数据点进行标注是深度学习减少标注数据量的一种方式。预测损失模型是一类与任务无关的主动学习模型，该类模型在多个任务中都有不错的表现。但是这类模型均不是端到端的模型，不断变化的输入特征会导致损失预测网络在训练时出现输入偏差。提出了时序特征融合预测损失模型用于解决该模型的输入偏差问题。实验证明，提出的算法在各个任务中的性能与以往最先进的算法相比，平均提升约1.5%，与原预测损失模型相比，平均提升5%。
关键词：
主动学习
深度学习
学习损失
时间序列
微电子技术
基于GPU的视频SAR加速处理架构
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234738
作者：朱爽1，2，刘彦斌1，刘亚波1
作者单位：1.中国科学院空天信息创新研究院；2.中国科学院大学 电子电气与通信工程学院
摘要： 视频合成孔径雷达（Video Synthetic Aperture Radar， ViSAR）可对目标区域实现动态监测，具备低时延、高分辨率的特点。高性能计算是ViSAR系统的关键技术。为满足ViSAR系统的实时性要求，提出了一种基于图形处理器（Graphics Processing Unit， GPU）的ViSAR成像方案。该方案将极坐标格式算法（Polar Format Algorithm， PFA）部署到GPU上，使用并发流技术、异步并行技术等方法进行优化，并结合SAR成像的帧率与数据重叠率之间的关系，充分发挥GPU的计算性能。结果表明：本架构处理单张尺寸大小为2 048×2 048的数据耗时0.17 s，较中央处理器（Central Processing Unit， CPU）平均加速32.8倍，有效解决了ViSAR系统的实时成像问题。
关键词：
视频SAR
高性能计算
图形处理器
实时成像
基于国密SM3算法的安全芯片设计与实现
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234752
作者：吉兵，吴昱媛
作者单位：中国电子科技集团公司第五十八研究所
摘要： 基于信息安全的重要性以及芯片国产化的需求，同时为了提高信息安全技术的自主创新性，设计了一款应用于信息安全领域的安全芯片。该芯片以国密SM3算法为引擎核心，采用单总线通信方式，仅占用一个IO通信资源，协议支持1-wire总线协议，以满足不同应用场景的需求。电路基于国内商用110 nm CMOS工艺线完成电路设计和制造。芯片版图面积为1.2 mm×1.9 mm，经过流片后的测试和验证，电路的通信功能正常稳定。SM3算法引擎性能高效快捷，电路性能优良。
关键词：
110nm
SM3
单总线
基于SiP技术的信号处理通道设计
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234694
作者：徐波
作者单位：中国西南电子技术研究所
摘要： 随着军用无人机等航电系统不断朝着小型化、智能化、综合化的方向发展，如何有效满足装备的低SWaP（Size，Weight and Power）要求成为一大难题。介绍了某型宽带综合化数字预处理模块的研制，利用“裸芯片+高密度基板”系统级封装（SiP）的方式对信号处理平台（DSP、FPGA、SerDes和DDR芯片）进行集成，替代目前业界普遍采用的“封装芯片+印制板+平面集成”的传统方式，实现宽带综合化数字信号处理模块的高密度集成。在主要性能指标（可编程逻辑资源、定点处理能力、浮点处理能力、数据传输速率）不变的情况下，使得信号处理模块的面积降低为45 mm×45 mm，重量降低到103 g。
关键词：
系统级封装
软件无线电
信号处理
宽带综合化
机载平台
基于RISC-V的硬件管理控制器设计
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234629
作者：王亚军，李俊龙，赵达，杨亮
作者单位：中电科申泰信息科技有限公司
摘要： 随着云计算、大数据等先进计算产业的发展，基于硬件的管理模式实现智能化管理具有重要意义。基于RISC-V核心设计实现一种硬件管理控制芯片，利用网络通信工具，实现对应用系统的有效管理。基于UVM验证方法学构建验证平台进行仿真验证，基于FPGA构建芯片原型验证平台与上位机进行协同验证与稳定性测试。物理设计采用40 nm工艺，设计频率为250 MHz。
关键词：
硬件管理控制器
智能化管理
RISC-V
测控技术与仪器仪表
基于FPGA的电磁继电器在线测试系统设计
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244875
作者：夏磊1，吕亮2，廉迪雅3
作者单位：1.中车南京浦镇车辆有限公司；2.上海地铁维护保障有限公司车辆分公司； 3.西南交通大学 机械工程学院
摘要： 电磁继电器在现代国防军事、工业自动化以及交通运输等领域应用广泛，当系统中的电磁继电器发生失效时将影响整个电气系统的可靠运行。为了提高电气系统的可靠性，需要检测继电器的特性参数，以评估其工作性能并提高其稳定性。针对电磁继电器触点易失效问题，设计了一套基于FPGA的电磁继电器在线测试系统。采用铁路继电器作为试品，分析继电器的各项特性参数，并选取能反映其触点退化程度的时间参数进行测试。这种能够应用于多型号继电器的便携式在线测试系统，可实时检测继电器吸合和释放过程中的电压变化波形并进行数据存储，为后续继电器的性能状态评估提供了数据支撑，也为电磁继电器的维修维护提供了参考数据。
关键词：
电磁继电器
测试系统
FPGA
时间参数
数据分析
基于LabWindows/CVI的飞机油量系统故障检测和修理
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244890
作者：张锐，王新芝
作者单位：天津航新航空科技有限公司
摘要： 现阶段国内直升机油量采集和显示系统的排故方式多采用系统联试，不能快速准确地定位故障。基于LabWindows/CVI设计开发了油量系统故障诊断测试程序，既可以单独测试系统中某一个部件，又可以系统联试。通过对串行数据的分析，均可以快速判定油量信号变换器或油量指示器的故障情况。该诊断方法易实现，有助于弥补现阶段直升机油量系统故障检测和修理手段的不足，具有一定的应用前景。
关键词：
飞机油量系统
LabWindowsCVI
故障检测
通信与网络
基于排序分组码本的纠错译码优化算法
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245027
作者：薛晓娜，周志刚，倪建功，林叶江，裴豆
作者单位：杭州电子科技大学 电子与信息学院
摘要： 针对基于猜测随机加性噪声的通用纠错译码算法中码本容量大、译码速度慢的问题，提出一种基于排序分组码本的纠错译码优化算法。对待译码序列分段，按照信息位码重大小对各码段进行排序，再按照码重值对码段进行分组，产生每组的码本，以组的形式进行译码。经仿真验证表明，优化算法译码速度相比于噪声猜测译码算法提升了一倍，误码性能与极大似然译码算法性能基本一致，验证了算法有效性。
关键词：
信道译码
通用译码
排序分组
码本
基于Vivaldi的超宽带低剖面天线设计
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244961
作者：郭德嘉1，2，孙慧峰1，2
作者单位：1.中国科学院 空天信息创新研究院；2.中国科学院大学 电子电气与通信工程学院
摘要： 针对超宽带小型化雷达系统的需求背景，设计了一款通过交趾耦合形成天线间紧耦合结构的超宽带低剖面阵列天线。该阵列天线单元首先在传统Vivaldi天线结构上增设了一对带圆形腔体的弧形槽，从而使传统Vivaldi天线顶端呈现类似偶极子辐射结构的形态；然后通过采用交趾耦合结构起到天线间紧耦合作用，明显降低了天线的整体剖面高度；接下来在天线单元上层引入介质匹配层，进一步改善了匹配效果。仿真结果表明：设计的阵列天线在2.5~15 GHz工作频段内，其驻波比均小于2，12×12天线阵列最大增益大于20 dB，阵列天线单元剖面高度仅为15 mm（0.125倍低频波长）。因此，设计的天线在保证超宽带性能下还大大降低了天线的剖面高度，具有较高的工程应用价值。
关键词：
超宽带
低剖面
紧耦合
Vivaldi天线
计算机技术与应用
ɑFA：一种基于非信任字符比较的高性能正则表达式匹配算法
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244911
作者：杨嘉佳，关健，于增明，张雷，姚旺君
作者单位：中国电子信息产业集团有限公司第六研究所
摘要： 正则表达式匹配技术在数据治理、解析提取和深度包检测方面有着重大应用价值。然而，由于其在通用平台上的匹配性能较低，无法满足实际环境下数据实时处理的应用需求，限制了其在高性能数据处理领域的应用范围。针对当前正则表达式匹配性能较低的问题，提出一种基于非信任字符比较的高性能正则表达式匹配算法，称之为ɑFA。该算法通过每次判断连续的若干个字符是否属于最常被访问状态的非信任字符集，获取无需通过DFA匹配可直接跳过的字符数，减少字符匹配过程中访问内存DFA状态转移表的次数，从而实现字符匹配的加速处理。实验结果表明，ɑFA算法可获得相比于原始DFA匹配算法约为1.05~7.58倍的性能加速比。
关键词：
正则表达式匹配
确定型有限自动机
高性能数据处理
面向三维场景动态设计的可视化工具设计与实现
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244957
作者：席柏意，王斌，高鸿儒，焦冬冬
作者单位：华北计算机系统工程研究所
摘要： 可视化工具能改善三维设计领域中工作复杂繁琐的问题，但现有工具较少同时兼顾动态设计与低编程门槛要求。面向设计师群体，设计实现可视化工具，关注三维场景中的动态设计内容。使用基于任务价值、影响力以及紧迫度的动态任务调度算法，改善关键视觉效果的响应延迟问题。实验及运行结果表明，调度算法能优化关键任务执行，可视化工具有助于简易快捷地进行三维场景设计。
关键词：
三维场景设计
可视化工具
动态设计
任务调度
海洋环境下基于增强YOLOv7的垃圾目标检测
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244869
作者：廖辰津
作者单位：福建理工大学
摘要： 针对海洋垃圾识别任务在实际应用中模型准确率不高的问题，提出一种基于优化YOLOv7的海洋垃圾识别算法。在图像增强部分，基于概率UIE的框架，通过添加eSE注意力减少特征信息的丢失。在损失函数部分，在IoU损失函数的基础上引入两层注意力机制的损失函数，将其与EIoU损失函数融合进一步提升模型的泛化能力。将该算法应用于海洋垃圾检测任务，并在基础数据集上对其进行评估。在YOLOTrashCan两个数据集上的平均精度均值指标分别达到69.5%、63.5%，相较于YOLOv7算法分别提升6%、1.6%。整体实验结果表明，所构建的算法能有效提升海洋垃圾检测的准确性。
关键词：
EUIE
eSE注意力
海洋垃圾检测
射频与微波
Ku波段800 W氮化镓高线性固态功放研制
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244825
作者：胡顺勇，李凯，张能波，党章
作者单位：中国电子科技集团公司第十研究所
摘要： 介绍了一种Ku波段800 W氮化镓（GaN）高线性度固态功放的工程实现。使用32片GaN功率芯片，采用微带Gysel功分器与波导功分/合成网络相结合的方式进行功率合成，功放在750 MHz的工作频带内连续波饱和输出功率大于850 W。采用射频预失真线性化技术优化氮化镓功放线性度，功放三阶互调指标改善幅度大于5 dB，优于-32 dBc。功放选择带热管的翅片散热器的强制风冷方案，提高了散热器的换热效率，散热性能良好。通过实时监测功放芯片管壳温度，自动配置散热风扇转速，实现了功放的自适应热管理，在降低功放功耗的同时，减小了产品噪声。功放配置了完善的控保功能，技术状态稳定。由两台功放组成了1备1组件系统，可靠性及实用性满足工程使用要求，适用于测控、通信、广电等领域的微波发射系统。
关键词：
Ku频段
氮化镓功放
射频预失真
宽带多波束星载相控阵天线技术
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244901
作者：何凌云，梁宇宏
作者单位：中国西南电子技术研究所
摘要： 为了满足星载Ka波段相控阵天线瞬时工作带宽大、同时多波束的需求，设计了一种基于子阵内相移和子阵间延迟的宽带模拟多波束相控阵天线。设计的28×28单元阵列分为4个子阵列结构，子阵列内的每个单元使用移相器，子阵列之间使用延迟线。这种移相器和延迟线的组合控制方案可以实现相控阵天线的宽带广角扫描。仿真结果表明，在800 MHz的瞬时工作带宽和±54°的扫描角下，所提出的天线的指向精度偏差不超过0.4°，增益恶化不超过0.5 dB。同时，采用封装天线（AiP）架构实现了天线的轻薄化、集成化，适用于宽带多波束星载相控阵天线的设计。
关键词：
宽带
多波束
星载相控阵
嵌入式技术
基于FPGA的LVDS多通道视频流自动校准设计与实现
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244839
作者：陈宁1，谯谊1，雷伟林2，杜柏峰2，赵阳生2
作者单位：1.利亚德集团 智能显示研究院；2.中国石油大学（北京） 信息科学与工程学院/人工智能学院
摘要： 基于Micro-LED产品系列，设计了一种基于FPGA的LVDS自动校准多通道视频流传输系统。系统平台外挂GSV2011解码芯片，把解码得到的2K@120 Hz/4K@60 Hz视频流信号，通过自定义封装为80 bit数据推送到LYDNT27001恒流源显示驱动芯片。系统中视频流数据传输涉及多级FPGA芯片数据传输，使用LVDS低压差分传输技术，在数据流传输过程中找到参考端和监视端信号，从而去调节SerDes中数据位对齐和采样稳定性的问题。该系统视频流数据通过LVDS多通道传输，传输速率可达10 Gb/s。此试验工程表明，该系统能够稳定、可靠、高效工作，具备一定的工程实用价值。
关键词：
FPGA
LVDS
SerDes
micro-LED
自动校准
电路与系统
基于FPGA的便携心电智能诊断加速器及优化选芯方案
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234802
作者：郭千禧，刘文涵，罗德宇，黄启俊
作者单位：武汉大学 物理科学与技术学院
摘要： 心电图（electrocardiogram， ECG）是诊断与心脏相关疾病的关键工具，可穿戴心电监护仪Holter是院外检测的重要手段，小型化、便携性、实时检测是优化方向。人工智能技术应用于包括心电诊断的各个领域，但存在参数量大、难于小型化、计算速度慢的问题，不满足便携心电监护仪的要求，而可编程逻辑门器件（Field-Programmable Gate Array， FPGA）有并行加速的特性。在AI智能算法硬件化的工程应用上，存在成本、速度、资源利用率的权衡，需要进行科学的芯片选型。开发了一种基于1D-CNN的、用于心电诊断的BeatNet ，对于4分类的检测任务，该模型具有98.5% 的分类准确率。
关键词：
心电检测
深度学习
FPGA
RTL级
便携医疗设备
基于FPGA的光谱仪动态基线补偿系统设计
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234709
作者：于呈豪，薛萌，石朗杰，郭汉明
作者单位：上海理工大学 光电信息与计算机工程学院
摘要： 线阵型CMOS光电图像传感器具有灵敏度高、光谱响应范围大、功耗低、体积小等优点，被广泛应用于便携式光谱仪的开发中。为解决由CMOS图像传感器暗电流变大而造成的光谱仪基线漂移问题，设计一种基于FPGA的光谱仪动态基线补偿系统。系统利用传感器预留像素计算得到该帧图像的基线值并进行实时反馈，使用高性能运算放大器、差分放大器设计电压跟随电路、基线补偿电路和单端转差分电路对CMOS模拟信号进行处理并进行高速A/D转换，选用精密DAC芯片实时动态反馈基线补偿值。最终测试结果表明，随着积分时间的不断增加，该设计始终能使光谱数据保持一个较低的基线水平。系统电路设计灵活、光谱采集准确、基线控制效果良好，比较适合检测微弱光谱信号。
关键词：
光谱采集
线阵型CMOS
FPGA
基线补偿
信号处理
雷达与导航
强干扰与通道误差条件下弱信号DOA估计的实验研究
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234805
作者：孙家宝1，2，施伟2，王身云1
作者单位：1.南京信息工程大学 电子与信息工程学院；2.国防科技大学第六十三研究所
摘要： 在实际测向系统中，当弱信号和强干扰空间临近时，空间谱测向系统仅能对强干扰进行波达方向（Direction of Arrival，DOA）估计，弱信号DOA估计性能下降甚至失效。针对这一问题，研究了空间谱扩展噪声子空间算法结合通道幅相误差校正，在强干扰抑制条件下对弱信号进行DOA估计的方法。该方法对采样信号的噪声协方差进行去加权处理，并对空间谱扩展噪声子空间算法的空间谱导向矢量进行修正。基于通用软件无线电外设（Universal Software Radio Peripheral，USRP）和印刷偶极子线形天线阵构建实验平台，实验结果证明空间谱扩展噪声子空间算法结合改进的通道幅相误差校正方法，能对临近干扰源进行空间谱抑制的同时，实现对弱信号的DOA估计。
关键词：
通道幅相误差
校正
扩展噪声子空间
通用软件无线电外设USRP
空间谱测向
基于卫星双向时间比对的无中心站间时间同步
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234744
作者：仇三山1，于雯2，孙长军2，王宏博3
作者单位：1.中国电子科技集团公司第十研究所；2.北京跟踪与通信技术研究所；3.北京无线电计量测试研究所
摘要： 针对多站分布式协同站间高精度时间同步关键问题，在详细介绍卫星双向时间比对的基本原理和精度分析基础上，设计了一种无中心多站卫星双向比对逻辑架构和多站时间同步处理算法，充分考虑硬件资源约束，并提供时差测量数据冗余，避免了因某个站故障造成的全系统时间同步功能失效，提高系统时间同步的鲁棒性和灵活性。基于精密单点定位技术进行了异地远程卫星双向时间同步精度验证，试验结果表明时间同步精度优于6 ns。
关键词：
卫星双向时间比对
无中心
时间同步
系统时间
精密单点定位
