2015年第10期-《电子技术应用》杂志

综述与评论

片上网络故障模型及容错设计方法合理性分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.001

作者：黄乐天1，周在龙2，王君实1，李广军1

作者单位：（1.电子科技大学，四川成都611731；2.华北计算机系统工程研究所，北京100083）

摘要：结合片上网络的硬件实现结构和先进工艺集成电路物理效应对片上网络存在的故障行为进行分析。进而对现的多种故障模型合理性进行了深入探讨，指出了其存在的缺陷及问题。在此基础上从故障产生的成因出发，对面向片上的容错多种设计方法进行了检讨和反思。通过本文的分析可以看出，需要在结合其自身硬件结构的基础上深入分析物理效应所引起的故障行为，才能有针对性的设计出真正高效、可靠的片上网络。

关键词：
片上网络

容错设计

可靠性

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嵌入式技术

基于GPRS的天然气调压站远程监控系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.002

作者：徐鑫凯，孟祥印，郝梦捷，孙扬智，唐磊

作者单位：（西南交通大学机械工程学院，四川成都610031）

摘要：针对天然气调压站间距远、分散度高，以及传统的有线监控系统不能完全胜任调压站的监控工作的问题，以GPRS技术设计数据远程传输模块，结合STM32、WinCC以及MODBUS协议设计一套天然气远程监控系统，实现天然气的无线远程监控，满足大范围、远距离的监控需求。

关键词：
GPRS

数据传输

Modbus

WINCC

STM32

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激光告警DSP加载系统的可靠性设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.003

作者：杨晓1，陈媛媛1，2，王志斌1，2，韩枫1，陈光威1

作者单位：(1.中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心，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：基于SRAM的DSP芯片对空间粒子辐射敏感, 针对相干型衍射光栅激光告警系统处于空间环境中时所产生空间粒子效应会影响激光信号的判别甚至使程序无法正常工作的问题，提出在软硬件方面对元件进行抗单粒子翻转设计。通过看门狗电路、三模冗余程序加固和差错检验校正的方法防止故障出现。该方法提高了系统运行的可靠性，保证程序正确执行。

关键词：
激光告警

上电自举

三模冗余

差错检验

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利用智能控制流方法的嵌入式软件故障检测

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.004

作者：周改云1，张国平1，吕琼帅1，黎远松2

作者单位：（1.平顶山学院软件学院，河南平顶山467000；2.四川理工学院计算机学院，四川自贡643000）

摘要：针对现有的嵌入式软件故障检测方法性能低、开销大的缺点，提出一种智能选择检测点的控制流方法，其创新之处主要为：使用变量的频率和基本块的执行频率用作选择重要变量和基本块的两个参数。检测的基本流程是首先过滤器还原标准C语句为伪代码语句，然后扫描仪获取伪代码，并发送它到解析器，进行程序的控制流图提取。最后，解析器提取程序的前后支配树，运用候选块寻找算法进行节点分类，获得块断言和变量。实验结果表明，固化代码中程序执行时间少于RSCFC方法，但是内存开销和代码开销几乎相同，执行时间比率接近1，显著提高故障检测率。

关键词：
嵌入式软件

智能选择

控制流

内核块

基本块

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基于可重构技术的DSP任务动态加载方法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.005

作者：陆振林，赵元富，兰利东，焦烨，赵光忠

作者单位：（北京微电子技术研究所，北京100076）

摘要：针对国产异构多核微系统中DSP处理器任务的调度和启动的需求，基于可重构技术，提出了一种DSP任务动态加载方法。利用DSP处理器的HPI接口作为程序注入接口，在FPGA芯片中构建了具有总线隔离机制的配置通路，在SPARC V8处理器中以软件驱动的形式，实现了DSP任务动态加载。测试结果表明，所提出的DSP任务动态加载方法用时135 ms即可完成280 KB大小的程序注入及DSP处理器的任务加载，满足微系统的实时性需求。

关键词：
异构多核微系统

DSP

动态加载

可重构技术

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一种基于FPGA的阀基电子设备的研制

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.006

作者：徐建松，俞拙非，侯凯，骆健，黄绍真

作者单位：（南瑞集团公司，江苏南京211000）

摘要：阀基电子设备是换流阀系统中的重要设备，主要承担对换流阀中各门级驱动单元触发和监测的工作，是连接控制保护系统和换流阀的执行设备，其稳定可靠性对换流阀的安全运行起着至关重要的作用。设计了一种应用于高压直流输电系统中的阀基电子设备，该设备以FPGA为核心控制，双电源冗余设计，对外通信接口均为光纤，并采用频移键控方式对触发命令进行编码。实验证明了该设备具有实用性、可靠性和可扩展性，输出的各路脉冲宽度调制波形具有高精度的同步一致性，有效地保证了换流阀的稳定运行。

关键词：
阀基电子设备

FPGA

控制保护系统

换流阀

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微电子技术

基于AD9914宽带线性调频源的设计及实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.007

作者：吴志毅，罗凌

作者单位：（四川信息职业技术学院，四川广元620840）

摘要：介绍了一种基于ADI公司最新器件AD9914设计的宽带微波中频线性调频源，其瞬时工作带宽超过1 000 MHz，克服了国内研究处于200 MHz～400 MHz带宽的技术难题。同时，提出了一种利用DDS可编程特性对信号的相位进行分段补偿从而获得高边带抑制比的方法。

关键词：
FPGA

AD9914

雷达信号处理

宽带微波中频源

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运算放大器工作原理的深度剖析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.008

作者：孙正鼐，史普帅，张华强

作者单位：哈尔滨工业大学（威海）电气工程系，山东威海264209

摘要：通过引入杠杆原理深度剖析运算放大器的工作特性，给出比较器与放大器、积分与比例积分电路、微分与比例微分电路、PID调节器的电路运算本质。如比较器与放大器的本质区别是反馈形式不同，积分电路的积分过程是恒流源对电容的充电过程，比例积分比积分快及比例微分比微分慢是因为串联电容的电阻起分压作用等。将电路原理映射到杠杆原理中，获得输入与反馈电路中的电阻电容对电路增益及相位的变化规律，用Saber软件仿真，结果验证了理论分析的正确性和有效性。

关键词：
运算放大器

工作特性

杠杆原理

SABER仿真

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基于混合原型平台的UART IP核设计与验证

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.009

作者：赵新超，陈岚，冯燕，彭智聪

作者单位：（中国科学院微电子研究所，北京100029）

摘要：传统的软硬件设计方法已无法满足SoC快速验证的应用需求。针对此现状，阐述了虚拟平台与硬件平台相结合的混合原型验证技术，主要介绍了UART IP混合验证方案，分析了UART IP核协议、功能模块设计以及FPGA平台搭建，最后通过构建虚拟平台和编写测试脚本，对IP核进行混合原型验证。验证结果表明，该IP核复用性好，完全可以应用于SoC设计中。

关键词：
UARTIP核验证

混合原型平台

硬件原型

虚拟原型

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基于切比雪夫网络修正的噪声优化超宽带LNA设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.012

作者：王宁章，雷琳琳，闵仁江

作者单位：（广西大学计算机与电子信息学院，广西南宁530004）

摘要：基于TSMC 0.18 μm CMOS工艺的研究，设计了一个应用于3~10 GHz超宽带无线通信系统接收前端的低噪声放大器。以经典的共源共栅的结构作为放大主架构，结合切比雪夫滤波器，实现超宽带输入匹配，并采用噪声消除技术优化LNA噪声性能。电路结构具有工作带宽大、输入匹配简单并且噪声性能优异的优点。仿真结果表明：在3~10 GHz频段内，S11和S22均小于-10 dB，S21为15 dB~10 dB，噪声系数NF为1.5 dB~2.3 dB，在1.8 V供电电压下电路功耗为14.5 mW。

关键词：
超宽带

切比雪夫

低噪声放大器

噪声消除技术

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压电陶瓷驱动电路RC网络补偿技术研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.013

作者：鲁琳琳，贾豫东，张晓青

作者单位：（北京信息科技大学光电测试技术北京市重点实验室，北京100192）

摘要：压电陶瓷(PZT)驱动电路由于负载为容性，会使环路增益上产生附加极点，从而影响电路的稳定性，严重时会导致芯片和陶瓷损坏。构建了驱动电路的数学模型，在此基础上，对基于运放PA88的驱动电路进行了仿真分析，对提高驱动电路稳定性的方法进行研究。研究结果表明，采用外接RC网络补偿可有效提高电路稳定性，解决了PZT驱动电路不能长期稳定工作的问题，并给出了PZT驱动电路元器件的最优参数。

关键词：
压电陶瓷

运算放大器

建模仿真

相位补偿

稳定性

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一种分步式Dual slope ADC的研究与设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.011

作者：　杜微，李荣宽

作者单位：电子科技大学电子工程学院电路与系统系，四川成都611731

摘要：介绍了一种分步式Dual slope ADC，并且详细介绍了此结构提出的理论基础、电路的具体结构和仿真结果。该Dual slope ADC 的系统时钟为1 MHz，输入电压范围为0.5 V~4.5 V，电源电压为5 V。相对于传统的Dual slope ADC，此分步式Dual slope ADC不但可以达到更高的分辨率，而且弥补了传统的Dual slope ADC的缺点，即对于全集成电路的大分布电容的要求以及高分辨率转换时间过长，使得此新型模数转换器还具有速度快（远远快于双积分ADC的速度）的优点。

关键词：
双积分AD转换器

复用

自动补偿

高分辨率

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测控技术与仪器仪表

基于脉冲点云图的局放仪线性度测评方法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.014

作者：刘子超1，张文斌1，李天文1，索春光1，谭向宇2，彭晶2

作者单位：(1.昆明理工大学理学院，云南昆明650504；2.云南电网责任有限公司电力科学研究院，云南昆明650011)

摘要：局部放电检测仪是确保电网安全运行的关键设备，需要定期对其进行测评，其中线性度测试是必须进行的实验项目之一。从局部放电信号的随机性出发，提出了基于统计法和φ-Q-n图的点云图概念，用于测评局放仪线性度。为更准确测试局放仪本体的线性度，采用直接脉冲电流注入局放仪本体的测量方式。根据本文的测试方法，针对MPD600局放仪本体的线性度测评，给出了详细的实验过程和线性度分析，并验证了此法的可行性。

关键词：
局部放电

线性度

点云图

直接脉冲电流注入法

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北斗/GPS无人飞行器动态导航中改进自适应算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.015

作者：徐伟1，李智1，2，王勇军2

作者单位：（1.桂林电子科技大学电子工程与自动化学院，广西桂林541004； 2.桂林航天工业学院无人机遥测重点实验室，广西桂林541004）

摘要：北斗与GPS或其他类型导航设备可构成组合导航系统，为无人飞行器提供高精度、高可靠导航信息。在处理动态导航数据采用“当前”统计模型(CS模型)并利用标准Kalman滤波方法时，系统动态噪声和观测噪声未知且时变，而且加速度上下限值不能自适应于未知运动规律的无人飞行器当前加速度，导致导航精度降低。为此，提出一种适应于飞行器运动状态的改进自适应算法，并应用于北斗/GPS动态导航系统中。实验仿真验证了该算法能有效提高组合导航系统的精度和可靠性，并能更好地自适应于无人飞行器的机动特性。

关键词：
北斗

GPS

组合导航

无人飞行器

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智能交通RFID与视频双机识别系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.016

作者：马昀骅1，关宝璐2，万培元1，谢飞1

作者单位：（1.北京工业大学电子信息与控制工程学院北京市嵌入式系统重点实验室，北京100124； 2.北京工业大学电子信息与控制工程学院，北京100124）

摘要：随着机动车保有量的大幅提升，由此引发的交通问题越来越严重，传统方法也越来越难以对车辆进行有效管理。设计了一种双机匹配识别系统，将RFID与视频识别融为一体，实现信息的自动采集以及前端匹配识别，达到在城市交通道路上对车辆的精确管理。该系统中射频识别部分采用ISO18000-6C协议标准的阅读器、控制器、标签，视频识别部分采用车牌识别一体机，可支持前端摄像、识别、储存等功能。

关键词：
RFID技术

视频识别

电子标签

智能交通

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基于FPGA的实时图像边沿检测系统的实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.017

作者：温杰，李锦明

作者单位：（中北大学电子测试国家重点实验室仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西太原030051）

摘要：边缘检测是图像处理中一个重要的分支，它的实现对于进行更高层次的图像识别和理解等有着重大的影响。系统采用FPGA+SDRAM实现了实时图像的边沿检测。硬件采用流水线与并行处理的方式，提高了图像处理的速率；算法实现结合了硬件语言编程与IP核模块，减小了开发周期，增强了系统的灵活性。实验结果显示，该系统能够有效地实现实时图像的边沿检测，且检测效果较好，能够满足后续图像处理的需求。

关键词：
FPGA

边沿检测

SDRAM

Sobel算子

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基于MEMS的远程桥梁索力监测系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.018

作者：蔡鄂，李东明，胡亚斌，王永涛

作者单位：（中国地质大学信息实验中心，湖北武汉430074)

摘要：桥梁拉索的索力值是衡量桥梁安全性能的重要指标。研制了基于MEMS的无线索力检测系统，介绍了基于振动频谱法测量索力的原理，给出了基于MEMS索力仪的整体设计方案，最后进行了精密振动台测试与工程现场拉索的测试实验。实验表明，研制的无线传感系统能够准确地进行索力值检测，并可以扩展为在线监测系统。为桥梁安全监测提供了一种高效的索力测试系统及方法。

关键词：
加速度传感器

振动法

索力

频谱分析

TCPIP

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可穿戴智能戒指在多媒体投影系统中的应用

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.019

作者：杨亮，薛丹，裴成龙

作者单位：（沈阳工业大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110870）

摘要：以可穿戴智能戒指为核心，利用激光变频、图像处理、视频跟踪定位、无线通信传输、无线调频收发等技术设计了一种多媒体投影系统。系统包括可穿戴智能戒指、无线收发模块、图像传感器、计算机等部分，其中可穿戴智能戒指集无线鼠标、无线激光教鞭、无线语音麦克功能于一体，实现“合三为一”。与其他多媒体投影系统相比，本戒指具有小巧实用，便携省电等特点，能够为课堂教学与协作会议带来生动便捷的交互式体验。

关键词：
可穿戴智能戒指

多媒体投影系统

激光变频

图像处理

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一种基于FPGA实现的优化正交匹配追踪算法设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.020

作者：蒋沅1，2，沈培2，代冀阳2，陈震3

作者单位：(1.江西省图像处理与模式识别重点实验室，江西南昌330063；2.南昌航空大学信息工程学院，江西南昌330063；3.南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室，江西南昌330063)

摘要：针对压缩感知重构算法中正交匹配追踪(OMP)算法在每次迭代中不能选取最优原子问题，对OMP算法进行优化设计，保证了每次迭代的当前观测信号余量最小，并提出了一种基于FPGA 实现的优化OMP算法硬件结构设计。在矩阵分解部分采用了修正乔列斯基(Cholesky)分解方法，回避开方运算，以减少计算延时，易于FPGA实现。整个系统采用并行计算、资源复用技术，在提高运算速度的同时减少资源利用。在Quartus II 开发环境下对该设计进行了RTL 级描述，并在FPGA仿真平台上进行仿真验证。仿真结果验证了设计的正确性。

关键词：
压缩感知

正交匹配追踪算法

修正乔列斯基分解

FPGA

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通信技术

基于短时相关和FFT的GPS L2C信号捕获算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.022

作者：周航，巴晓辉，陈杰，张洪伦

作者单位：（中国科学院微电子研究所，北京100029）

摘要：设计并实现了一种基于短时相关结合FFT的GPS L2 Civil（L2C）信号捕获算法。针对该算法，分析了本地码采用Return-to-Zero Civil-Moderate（RZ CM）码和NonReturn-to-Zero Civil-Moderate（NRZ CM）码时的捕获性能，并采用码相位比较策略进一步提升发现概率。仿真结果表明，在选用RZ CM码并采用码相位比较策略时，该算法对载噪比为29 dBHz的信号发现概率在90%以上，对载噪比为28 dBHz的信号发现概率也能达到60%。

关键词：
GPSL2C信号

短时相关

FFT

码相位比较

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电磁矢量传感器EVS对MIMO多天线系统影响研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.023

作者：李峻松，周杰

作者单位：（南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏南京210044）

摘要：设计并实现了一种基于短时相关结合FFT的GPS L2 Civil（L2C）信号捕获算法。针对该算法，分析了本地码采用Return-to-Zero Civil-Moderate（RZ CM）码和NonReturn-to-Zero Civil-Moderate（NRZ CM）码时的捕获性能，并采用码相位比较策略进一步提升发现概率。仿真结果表明，在选用RZ CM码并采用码相位比较策略时，该算法对载噪比为29 dBHz的信号发现概率在90%以上，对载噪比为28 dBHz的信号发现概率也能达到60%。

关键词：
多输入多输出

天线阵列

电磁矢量传感器

空间衰落相关性

信道容量

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基于子空间投影的波束形成算法性能分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.024

作者：李永艳1，余小游1，曹守富1，孙广富2

作者单位：（1.湖南大学信息科学与工程学院，湖南长沙410082；2.国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073）

摘要：全球导航卫星系统（GNSS）接收机采用自适应天线阵进行抗干扰时，传统的自适应算法形成的旁瓣增益较大，干扰信号方向零陷较宽，会滤除部分有用信号。针对传统自适应算法的不足，分析了基于子空间投影的抗干扰波束形成算法，先采用正交子空间投影技术消除接收信号中的强干扰信号，再通过一种加权准则提高信号质量，可避免传统自适应算法的缺点。仿真结果表明，与单一的加权准则、子空间投影技术与线性约束最小方差准则相结合的算法相比，子空间投影技术与最大化信噪比准则相结合的算法能够得到近似相等的信噪比，且在干扰方向形成较窄的零陷，从而提高系统抗干扰性能。

关键词：
子空间投影

天线阵

波束形成

最大信噪比

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基于FPGA的跨频带PLC信道模拟方法与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.025

作者：陆阳1，李建岐1，胡超2

作者单位：（1.国网智能电网研究院，北京102209；2.华北电力大学，北京102206）

摘要：在电力线载波信道特性研究的基础上，提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的跨频带电力线载波通信(PLC)信道模拟方法，并完成了模拟器实现。所提出方法能够在150 kHz～10 MHz的跨频带范围内模拟通过现场测量取得的、或基于模型的电力线载波信道噪声、传输函数，为PLC系统的测试与优化提供了便捷高效的手段。进一步对比现场实际信道与模拟信道条件下的PLC系统测试结果，验证了信道模拟的准确性以及所提出方法的有效性。

关键词：
电力线载波通信

信道特性

跨频带

信道模拟

现场可编程门阵列

查看(8104)

一种自适应加权能量检测超宽带接收机

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.026

作者：李培培1，梁中华1，刘瑾瑾1，臧俊杉1，李翔2

作者单位：(1.长安大学信息工程学院，陕西西安710064；2.曲阜师范大学物理工程学院，山东曲阜273100）

摘要：能量检测（ED）接收机由于具备结构简单、易于实现的特点，已经成为非相干超宽带通信系统的两大主流接收机技术之一。为了抑制噪声以提高误码性能，加权ED接收机作为传统ED接收机的一种改进方案被提出。主要研究了加权ED接收机的自适应实现问题，即利用自适应算法来逼近加权系数的最优解，进而实现自适应信号检测。采用的自适应算法为归一化最小均方（NLMS）算法。利用NLMS 算法进行自适应迭代以优化加权系数，从而避免了信道估计和矩阵分析；分析比较NLMS算法在不同步长值下的收敛性能和自适应加权ED接收机在不同加权系数维度下的误码性能，最后给出并分析了自适应加权ED接收机在最佳加权系数维度下的误码性能曲线。仿真结果表明，相比传统的ED接收机，自适应加权ED接收机能够在误码性能方面改善0.5 dB~1.2 dB。

关键词：
超宽带

加权能量检测接收机

NLMS算法

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三维空间域多径信道模型的AOA和TOA特性分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.027

作者：史书明1，姚颖莉2，周杰2

作者单位：（1.常州工学院，计算机信息工程学院，江苏常州213003； 2.南京信息工程大学，气象探测与信息处理重点实验室，江苏南京210044）

摘要：在三维空间域提出了一个几何模型，其散射椭圆半球体的中心在移动台（MS），基站（BS）被置于散射球体外部。该模型可以在方位角和仰角平面同时描述多径波的到达角度和到达时延，据此推导出电磁信号分别在MS和BS端关于到达角度的联合、边缘概率密度函数封闭式表达式。除此之外还推导出到达时延的联合概率密度函数的封闭式表达式。该三维模型适用于低MS天线和高BS天线且重要散射体分布在移动台附近的室外宏蜂窝通信环境。此外还对数值仿真实验获得的理论数据进行分析比较，进一步验证信道参数估计结果符合理论和经验。

关键词：
到达角度

几何散射模型

概率密度

到达时延

多径波

查看(10954)

一种改进的异步CDMA信号的盲解扩算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.021

作者：张花国，李鑫

作者单位：电子科技大学电子工程学院，四川成都611731

摘要：对异步码分多址(CDMA)信号的盲解扩进行研究，提出了基于迭代最小二乘投影算法的改进算法。首先将异步CDMA信号建模为带约束的同步CDMA信号模型，并对其进行特征分解。将带约束的同步CDMA信号投影到其信号子空间中，再采用迭代最小二乘投影算法(ILSP)估计扩频序列，并用最小均方误差接收机获得信息码序列的估计值。理论分析和仿真结果表明，提出的算法比原迭代最小二乘投影算法具有更好的估计性能。

关键词：
异步码分多址信号

盲解扩

迭代最小二乘投影算法

信号子空间

查看(6298)

网络与信息安全

ECC处理器时间随机化抗DPA攻击设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.028

作者：陈琳，严迎建，周超，李默然

作者单位：（解放军信息工程大学，河南郑州450000）

摘要：为了提高ECC密码处理器的抗差分能量攻击能力，提出了基于软中断的时间随机化抗差分能量攻击方法。首先分析了时间随机化抗DPA攻击的原理；然后结合ECC处理器的运算特征，设计了基于软中断的时间随机化电路；最后搭建了功耗仿真平台。对设计进行仿真分析，结果表明，本设计能够满足抵抗DPA攻击，同时时间随机化部分的功耗特性在能量迹上不易被区分剔除，达到了处理器抗DPA攻击的设计要求。

关键词：
ECC

密码处理器

时间随机化

差分能量攻击

查看(6746)

基于圆锥曲线密码的WSNs密钥管理方案

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.029

作者：张得生，刘直良

作者单位：（黄淮学院信息工程学院，河南驻马店463000）

摘要：为有效解决资源有限的无线传感器网络密钥管理问题，给出了一种基于圆锥曲线无线传感器网络密钥管理方案。通过引入证书服务，实现了密钥的分配和新加入节点密钥的生成、更新、撤销等过程，并从方案的安全性、可扩展性和效能方面进行性能分析。实验分析结果表明：与经典密钥管理方案相比，所给方案能够有效减少密钥存储空间，并且具有较强可扩展性和抵抗网络攻击的能力。

关键词：
无线传感器网络

圆锥曲线密码

密钥管理

证书服务

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面向RFID系统的SQL注入攻击检测和防御算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.030

作者：王民川1，管磊2

作者单位：（1.中州大学，河南郑州450007；2.河南广播电视大学，河南郑州450008）

摘要：针对RFID系统中传统的SQL注入攻击（SQLIA）检测算法成本较高且检测率较低的问题，提出了一种基于数据完整性策略的SQL注入攻击检测和防御算法。利用数据完整性策略，确保输入数据为强类型、语法正确、在长度边界内、仅包含允许的字符、正确签名数字且数字在范围边界内等约束，以防御SQL注入攻击。通过检测查询是否符合意图符合条件、大小符合条件和标识符符合条件来检测SQL注入攻击。实验结果显示，算法具有较高的执行效率，消耗时间仅为节点序列比对算法的29.7%，仅为快速比对算法的76.0%。算法的检测率比常用的检测工具BSQL Hacker和Pangolin分别高出13.8%和20.6%，表明本算法能够保证正常查询，可有效检测和防御SQL注入攻击。

关键词：
RFID系统

SQL注入

攻击检测

数据完整性策略

攻击防御

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基于IWT和最低有效位替换的视频隐写算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.031

作者：吴开诚1，2

作者单位：（1.武汉大学计算机学院，湖北武汉430072；2.江汉大学数学与计算机学院，湖北武汉430056）

摘要：为了更好地增强加密通信的安全性和鲁棒性，提出一种基于整数小波变换（IWT）和最低有效位（LSB）替换的视频隐写算法，该算法可以对红绿蓝（RGB）三色构成的视频文件进行数据隐藏和提取。隐写过程首先将覆盖视频划分为8×8的RGB图像块，加密数据转化为二进制形式的文本；然后在覆盖视频上执行Haar IWT以获取IWT系数；最后，将二进制文本嵌入到IWT系数的LSBs中。其中数据隐藏的反向过程用于提取隐写视频中的嵌入文本。采用音频视频交错（AVI）文件执行本文算法，实验结果表明，本算法的失真最低。

关键词：
加密通信

鲁棒性

整数小波变换

视频隐写

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电源技术与应用

功率场效应管高频建模方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.032

作者：张智娟，左玉梅

作者单位：(华北电力大学电气与电子工程学院, 河北保定 071003)

摘要：开关器件在开通和关断暂态过程中产生的高电压和电流变化是电磁干扰(EMI)的主要来源。准确的EMI预测需要对功率器件开关瞬间的动态行为进行精确地描述。首先介绍了两种常见的功率场效应管的建模方法、子电路模型和集总电荷模型。然后提出利用Saber建模工具Model Architect对功率场效应管进行建模。最后利用Saber 软件建立逆变器电路模型进行仿真对比，得到了功率场效应管的开关波形和电路的传导干扰波形。仿真的结果显示，用Saber中Model Architect建模工具所建的模型能够反映较为实际的情况，相对准确地预测电路中的电磁干扰。

关键词：
功率场效应管

建模

极间电容

ModelArchitect

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模糊PID自调整控制的锂电池均衡研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.033

作者：张彦会1，孟祥虎1，肖婷2，张斌2

作者单位：（1.广西科技大学广西汽车零部件与整车技术重点实验室，广西柳州545006； 2.广西科技大学汽车与交通学院，广西柳州545006）

摘要：为了实现对串联锂离子电池组进行均衡，研究了常用的均衡电路和电池均衡策略。基于模糊控制理论和传统PID控制理论，设计了一种模糊PID自适应控制的电池均衡器，用于锂电池组的电压均衡。通过MATLAB/Simulink仿真出模糊PID自适应策略和平均值法均衡策略下的电压曲线进行对比分析，结果表明，设计的模糊PID控制器均衡模块能有效降低锂电池组电压均衡的时间，均衡后的电压曲线拟合分布相对集中。

关键词：
锂离子电池组

均衡策略

模糊PID

仿真

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一种基于PWM的H桥超声发射电路设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.034

作者：李鹏1，2，3，陈赛1，2，3，柴文兵1，2，3

作者单位：（1.南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏南京210044； 2.南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室，江苏南京210044； 3.江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏南京210044）

摘要：设计了一种脉冲宽度调制的H桥超声发射电路,该电路由PWM电路、H桥功率放大电路、低通滤波电路组成。该发射电路具有结构简单、输出功率高、可对大部分的波形进行调制发射、易于多通道拓展的优点。通过对该电路进行仿真和实际电路的测试，证明所产生波形满足设计要求，并可以用于超声探测和成像系统。

关键词：
超声发射

脉冲宽度调制

H桥功率放大

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LCL滤波器型双Buck并网逆变器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.035

作者：臧鹏1，洪峰1，辛张楠1，嵇鼎毅2

作者单位：(1.南京航空航天大学电子信息工程学院，江苏南京210016；2.宁波公安海警学院，浙江宁波315000)

摘要：提出利用LCL滤波器对双Buck并网逆变器滤波。LCL滤波的双Buck并网逆变器既有LC滤波的无桥臂直通、可靠性高、器件耐压应力要求低等优点，又保证滤除系统的高次谐波，减小总电感体积。首先分析了LCL型双Buck并网逆变器的工作模态，然后设计LCL的参数等，最后分析了系统稳定性。并且用实验进行验证。

关键词：
双Buck

逆变器

LCL滤波

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基于阻容降压的稳压电路设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.036

作者：翟明静1，徐建刚2，刘广陵2

作者单位：(1.常州工学院，江苏常州213002；2.英特曼电工（常州）有限公司，江苏常州213165)

摘要：为了解决给智能家用电器所用到的ASIC芯片提供稳定电源电压的问题，设计出阻容降压的稳压电路，该电路对市电进行阻容降压、半波整流、滤波，在稳压电路引入深度电压负反馈使输出电压稳定，该电路具有抗电网干扰和防浪涌功能；经过瞬态分析后，输出电压最终稳定在5.085 9 V，与实际电路测试结果5.04 V仅相差0.045 9 V，该稳压电路已成功应用于电子产品中。

关键词：
阻容降压

整流

负反馈

稳压电路

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含电动汽车接入的配网潮流计算及调度策略

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.037

作者：任杰1，车长明1，李建祥1，袁弘1，刘海波2

作者单位：（1.国网山东省电力公司电力科学研究院，山东济南250002；2.山东鲁能智能技术有限公司，山东济南250101）

摘要：对含电动汽车充电负荷的配电网进行了潮流计算和结果分析，对电动汽车充电负荷优化调度进行了深入研究，提出了基于潮流计算且满足削峰填谷和经济运行的电动汽车充电负荷优化调度策略，并结合具体实例验证了优化调度策略的有效性。

关键词：
电动汽车

潮流计算

削峰填谷

经济运行

校核

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计算机技术与应用

交通场景中的实时多目标自动跟踪算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.038

作者：隋修武，田松，余保付，葛辉

作者单位：（天津工业大学机械工程学院天津市现代机电装备技术重点实验室，天津300387）

摘要：针对交通场景中多目标跟踪过程中实时性和鲁棒性的问题，提出一种基于混合高斯和稀疏光流的多目标自动跟踪算法。该算法利用自适应背景差分法提取前景目标，用特征点对目标进行表达，通过稀疏光流算法建立起前后帧间的数据关联，并通过模版更新机制来降低可能的较大形变带来的干扰。实验结果表明，该算法适用于多数交通场景，实时性较好，对光照和噪声都具有很强的鲁棒性，可以实现对多目标的准确而又稳定的跟踪。

关键词：
多目标跟踪

混合高斯

稀疏光流

模版更新

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基于变采样率压缩感知的视频压缩研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.040

作者：李如春，李林，常丽萍

作者单位：（浙江工业大学信息工程学院，浙江杭州310023）

摘要：业界分块视频压缩感知通常对所有图像块均采用相同的测量矩阵进行测量，这种方式未考虑到视频中不同区域的变化程度不同的事实。在视频帧间相关性的基础上提出一种自适应分配采样率的方法，即在编码端根据图像块的帧间相关性大小分类并分配不同的采样率；在解码端使用全变差算法以充分利用帧间相关性。为减小网络环境影响，此算法不区分参考帧与非参考帧，并对每一帧作相同处理。实验结果表明，该方法能够在较低采样率下重构出较高质量的视频图像，并且缩短计算时间。

关键词：
压缩感知

视频编码

全变差算法

变采样率

分块

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一种基于相干波束形成的零陷加宽算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.041

作者：张艳萍1，2，姚俊1，2，孙心宇1，2

作者单位：(1.南京信息工程大学电子与信息工程学院，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)

摘要：针对干扰信号和期望信号相干导致“干扰欠相消”以及由于干扰扰动而无法去除的问题，提出了一种基于前后向空间平滑的零陷加宽算法。该算法首先通过前后空间平滑方法去相干，并利用最佳下降的递推方法求得最优权矢量。再将此权矢量作为一个“标准”的输出权值，利用二次约束的方法加宽方向图的零陷范围。通过理论分析和实验仿真验证了算法的正确性和有效性。

关键词：
相干波束形成

空间平滑

零陷加宽

稳健性

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基于磷虾群算法优化的SVR-ARMA组合模型的ORP预测

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.042

作者：李娜，南新元，李志南

作者单位：（新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐830047）

摘要：算法优化的SVR-ARMA组合预测模型。该改进的组合预测模型把具有较好连续空间非线性寻优性能的磷虾群算法用于SVR模型的参数优化过程，对原始数据进行预测，然后用ARMA模型对SVR模型产生的线性残差进行预测，将两部分的预测值几何相加得到最终预测值。仿真结果表明，与基本SVR模型、KH-SVR模型和SVR-ARMA组合预测模型相比，该改进模型具有更高的预测精度，能够满足对氧化还原电位(ORP)的精准预测。

关键词：
磷虾群算法

SVR-ARMA

组合模型

氧化还原电位预测

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基于Android平台的智能家居系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.043

作者：陈玮1，秦会斌1，曹曙光2，秦利红1

作者单位：（1.杭州电子科技大学电子信息学院，浙江杭州310018；2.浙江和惠照明科技有限公司，浙江余姚315400）

摘要：为了实现家居生活智能、方便等目的，提出一种基于Android平台的智能家居系统。采用内外网通信方式，使得当家庭宽带不可用时仍能通过内网实现对家居设备的控制。将用户配置信息、设备信息存在网关使得不同客户端能信息共享，实现动态添加、删除动作。采用推送而不是轮询，实时性好。客户端APP功能齐全，云计算的使用实现了外网控制，同时便于未来的系统扩展。

关键词：
智能家居

Android

信息推送

云计算

远程控制

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曲率与小波轮廓增强的人脸识别算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.044

作者：周先春1，2，唐娟1，2，汪美玲1，2，孙文荣1，2

作者单位：(1.南京信息工程大学电子与信息工程学院，江苏南京210044； 2.南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心，江苏南京210044)

摘要：为了克服非约束性变化条件下人脸识别率降低的弊端，提出一种曲率与小波轮廓增强的人脸识别算法。首先建立结构控制函数，通过水平集曲率检测人脸图像的整体结构，并建立融合轮廓分布模型，得到融合分布图像。然后用小波增强融合分布图像，得到轮廓和整体结构增强的图像，在此基础上，用主成分分析(PCA)算法对上述增强图像进行特征提取。最后通过稀疏表示(SRC)判断测试图像所属的类。实验结果表明，在ORL数据库的基础上，与PCA识别算法、SRC识别算法以及PCA与SRC相结合(PCA & SRC)的识别算法相比，该算法在非约束条件下识别率最高，鲁棒性得到增强。

关键词：
人脸识别

稀疏表示

主成分分析

水平集曲率

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基于图像块分类处理的快速单图超分辨率重建

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.039

作者：倪浩1，阮若林2，刘芳华1，王建峰3

作者单位：（1.湖北科技学院电子与信息工程学院，湖北咸宁437100；2.湖北科技学院生物医学工程学院，湖北咸宁437100；3.湖北科技学院网络管理中心，湖北咸宁437100）

摘要：基于稀疏编码的单幅图像超分辨率重建效果较好，但其计算量大、计算复杂，较低的超分速度阻碍了实时应用。为提高超分速度，提出一种基于图像块处理的快速超分辨率重建算法。先将特征提取后的图像块用均值和方差对分成3类，再分别运用不同的方法对图像块进行超分处理，如双三次插值（Bicubic）、邻域嵌入（NE）和稀疏编码超分法（SCSR）等。另外还运用主成分分析法（PCA）对图像块进行降维。实验中与经典的SCSR方法相比较，在获得几乎相同的PSNR值时，超分耗时减少了17.2 s。新方法的超分效果与经典的NE和SCSR方法处于同一水平，超分速度得到了较显著的提高。

关键词：
超分辨率

图像块

稀疏编码

PCA

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智能电网

大连地区电网电压自动控制及无功优化的研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2015.10.045

作者：宫兆辉，宋文峰，王跃东，李振威

作者单位：（大连供电公司，辽宁大连116001）

摘要：电力系统及电力企业运行管理的基本目标是尽可能采用安全、优质、经济的方式，向用户提供高质量的电能，其中，电压是衡量电能质量的一个重要指标。利用无功电压控制技术，可达到提高电压合格率、减少线路无功流动、提高受电端功率因数的目的，可以在有效保障电力系统安全稳定运行的同时将损耗降到最小。着重分析了大连电网内基于全网AVC的自动电压控制和无功优化系统推广的必要性和可行性，然后对目前常规的无功优化算法进行比较，借鉴了基于动态分区的分级控制策略，探讨了一种适合大连地区电网的AVC系统。