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2016年第06期

刊出日期：2016-06-06
邮发代号： ISSN 0258-7998
CN11-2305/TN
邮发代号：2-889
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技术专栏-1394总线技术

1394总线技术综述

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.001

作者：田 泽1，2，索高华3，刘宇峰4，李 凯3

作者单位：1.中航工业西安航空计算技术研究所，陕西 西安710068； 2.集成电路与微系统设计航空科技重点实验室，陕西 西安710068； 3.西安翔腾微电子科技有限公司，陕西 西安710068；4.北京青云航空仪表有限公司，北京100086

摘要： 1394总线所具有的静态分配通道号、STOF同步、异步流包通信、预分配带宽等功能特点满足新型飞机航空电子系统总线通信要求，并成为新型飞机安全关键/任务关键系统总线首选。在深入了解1394总线发展背景的基础上，详细分析1394总线关键技术，介绍未来1394总线的发展趋势，为后续协议研究、系统搭建与工程应用奠定了基础。
关键词：
1394总线
技术分析
发展趋势
查看(46052)

1394总线关键协议分析与研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.002

作者：杨 峰1，2，陈 伟3，王宣明1，2，杨晴柯3

作者单位：1.中航工业西安航空计算技术研究所，陕西 西安710068； 2.集成电路与微系统设计航空科技重点实验室，陕西 西安710068；3.西安翔腾微电子科技有限公司，陕西 西安710068

摘要： 在新一代飞机安全关键/任务关键系统中，对总线的实时性、确定性、可靠性提出更高的要求。1394总线协议通过规范强制根节点、静态分配通道号、纵向奇偶校验、STOF同步、异步流包通信及发送/接收端电气特性指标等约束，保证了总线传输的高实时、高确定及高可靠性。针对1394总线在安全关键/任务关键系统中的应用需求，分别从总线拓扑结构、总线包格式和总线可靠性三方面对1394总线关键协议进行详细分析与研究，为1394总线设计、实现及系统应用奠定了理论基础。
关键词：
IEEE1394b协议
1394总线
异步流包
远程节点
余度拓扑
查看(28774)

飞管1394总线接口模块设计实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.003

作者：蔡叶芳1，2，张亚琦3，牛少平1，2，夏 杰3

作者单位：1.中航工业西安航空计算技术研究所，陕西 西安710068； 2.集成电路与微系统设计航空科技重点实验室，陕西 西安710068；3.西安翔腾微电子科技有限公司，陕西 西安710068

摘要： 在面向新一代飞机管理系统的1394总线应用中，为满足节点标准化设计，提高电气特性信号质量，降低节点的维护成本，提出了一种基于1394总线协议的飞管1394总线接口模块。该模块具有功耗低、体积小、重量轻、可靠性高的特点，并且1394总线3个端口分别通过3根1394专用电缆以辫接方式引出，实现了接口的标准化和统一化。在充分理解1394总线协议的基础上，分别从硬件架构、逻辑设计和软件设计方面介绍了飞管1394总线接口模块的设计与实现，通过测试与验证，表明该接口模块功能与性能满足机载环境的应用需求。
关键词：
1394总线
飞机管理系统
AS5643协议
接口模块
查看(14756)

航电1394总线节点设计实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.004

作者：赵 彬1，2，易宁宁3，郑 斐1，2，魏艳艳1，2

作者单位：1.中航工业西安航空计算技术研究所，陕西 西安710068； 2.集成电路与微系统设计航空科技重点实验室，陕西 西安710068；3.西安翔腾微电子科技有限公司，陕西 西安710068

摘要： 机载总线节点接口模块作为系统总线网络的接入节点，其功能性能的完备性、可靠性对于总线网络系统的构建有着至关重要的作用。1394总线作为新一代飞机航空电子系统的网络传输总线，其节点模块设计的重要性不言而喻，以1394总线协议为依据，结合总线系统的需求背景，设计了一种航电1394总线节点接口模块。该模块基于标准化、通用化的设计思想，提取用户共性需求，结合1394总线协议层次结构，确定最终的产品架构。总线节点功能设计中采用CC/RN/BM一体化设计，提供PCI/PCIE主机接口，支持S100B/S200B/S400B可配置总线通信速率，设计灵活，为用户提供标准软硬件接口，有效降低了设计、维护成本。
关键词：
1394总线
AS5643协议
航电1394总线节点
查看(17044)

1394总线三节点仿真设备设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.005

作者：辛永利1，2，靳伟平3，贾 钊3，陈飞茹3

作者单位：1.中航工业西安航空计算技术研究所，陕西 西安710068； 2.集成电路与微系统设计航空科技重点实验室，陕西 西安710068；3.西安翔腾微电子科技有限公司，陕西 西安710068

摘要： 由于单纯依靠机载环境进行1394总线验证测试不仅成本高、风险大、资源有限，而且具有很大的局限性，所以急需开发相应的地面仿真设备进行总线系统综合化仿真测试。结合1394协议在领域的需求，研发了一种满足1394协议的总线三节点仿真设备，该设备实现控制计算机(CC)、远程节点（RN）、总线监控（BM）、加载维护(LM)一体化设计，集节点数据收发、配置加载、故障注入、通信监控、拓扑显示、远程加载等功能于一体，可用于实验室环境下搭建完整的1394总线通信系统，构建各机载子系统设备之间复杂的互联情况，全面系统地完成总线仿真应用测试，为领域的机载总线应用提供支持与保障。
关键词：
1394总线
仿真设备
三节点
查看(13456)

1394总线仿真系统设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.006

作者：张 玲1，2，田瑞龙3，杨程理3，王 欢3

作者单位：1.中航工业西安航空计算技术研究所，陕西 西安710068； 2.集成电路与微系统设计航空科技重点实验室，陕西 西安710068；3.西安翔腾微电子科技有限公司，陕西 西安710068

摘要： 随着1394总线在机载领域的广泛应用，出于低成本、灵活性考虑，地面配置、仿真、测试、监控、试验等环节急需建立一套完整的1394总线仿真测试系统。可靠的总线仿真系统可实现产品的模块级、系统级应用测试，同时最大程度地缩短系统研制周期，节省开发成本。提出一种1394总线仿真系统的设计方案，结合系统需求，从系统搭建、系统配置、系统监控与仿真及系统管理等进行详细介绍，建立全面、完备、可靠的仿真系统平台。可通过该平台对1394总线的通信机制、运行方式、工作原理以及系统应用进行深入研究，同时方便系统应用者进行故障检测、排查与设备维护，进而为机载设备的开发、验证、试验与应用提供可靠的技术保障。
关键词：
1394总线
AS5643
仿真系统
查看(11868)

综述与评论

短波广域分集技术研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.007

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： 短波广域分集技术是利用多个相距较远的、通过网络互联的短波固定台站，将不同地域空间和不同极化天线所接收到的短波信号，通过实时汇聚和合并解调，有效提升短波话音通信的稳定性和可靠性。针对短波广域分集接收系统的设计，首先对其技术特点作了详尽介绍并指出其设计难点；对短波广域分集接收技术国内外当前的研究状况进行了总结和概括，最后介绍了短波广域分集接收中的关键技术并指明了其未来的发展趋势。
关键词：
短波通信
广域分集
查看(12088)

微电子技术

一种高线性度宽带可编程增益放大器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.008

作者：柯 强1，2，刘 欣1，2，刘 昱1，2，王小松1，2，张海英1，2

作者单位：1.中国科学院微电子研究所，北京100029；2.新一代通信射频芯片技术北京市重点实验室，北京100029

摘要： 设计了一种应用于超宽带无线接收机的高线性度宽带可编程增益放大器(PGA)，该PGA采用线性度增强型源简并结构的放大器加电阻衰减网络的结构，增益的调节分两步完成，PGA Core实现6 dB增益调节步长，电阻衰减网络实现1 dB增益调节步长，PGA Core电路采用线性度增强型源简并结构放大器，提高PGA的线性度。PGA采用SMIC 0.18 μm混合信号CMOS工艺，1.8 V电源电压供电，仿真结果表明，该PGA增益范围-4~28 dB，1 dB步进，3 dB带宽大于280 MHz，最大增益时输出三阶交调点(OIP3)25.7 dBm，噪声系数(NF)22.24 dB，总体电路消耗10.4 mA电流，芯片有效面积0.2 mm2。
关键词：
可编程增益放大器
线性度增强放大器
数字控制
宽带
查看(12100)

视频缩放在FPGA中的应用和实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.009

作者：张 梁，王景存,梅 镖

作者单位：武汉科技大学 信息科学与工程学院，湖北 武汉430081

摘要： 针对某显示系统中监控视频控制器的实际需求，设计了一种可实现四路视频信号实时缩放的电路架构。通过权衡几种常用图像缩放算法的显示质量和硬件可行性，选择用双线性插值算法实现视频的缩放，并在FPGA平台上以双口RAM资源构建的线缓存作为算法硬件实现，该算法主要由视频数据缓冲模块、插值系数产生模块以及整体控制模块构成。本设计在满足视频缩放质量要求的基础上，避免了采用过于复杂算法而消耗过多的FPGA资源，有效地解决了视频缩放时原始图像信息量丢失导致图像失真的问题。结果表明，该设计能够实现任意比例的视频缩放，实时性高，应用灵活，缩放后显示效果良好，能够满足实际工程的要求。
关键词：
视频缩放
双线性插值
线缓存
FPGA
查看(16316)

导航系统中频滤波器的设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.010

作者：黄海生，景哏评，李 鑫，陈顺舟

作者单位：西安邮电大学 电气工程学院，陕西 西安710121

摘要： 针对导航系统射频接收机中中频滤波器只能接收单频段信号的问题，采用TSMC RFCMOS 0.18 μm工艺，设计了一款带外抑制高、带内平坦度低和线性度好的六阶切比雪夫中频滤波器，用于接收北斗卫星导航系统的B1频段信号和全球定位系统(Global Positioning System，GPS)的L1频段信号的射频接收机中。该滤波器以具有增益的双极点节结构为基础，通过采用三阶级联的方式实现。利用Cadence软件中Spectre对电路进行仿真表明，该滤波器的中心频率为4 MHz，-3 dB带宽为4 MHz，有源增益为13 dB，增益平坦度±1 dB，在28 MHz时衰减大于20 dB，运放增益大于45 dB，运放带宽大于190 MHz，运放的相位裕度大于60°，1 dB压缩点为-14 dBm。
关键词：
中频滤波器
增益
1dB压缩点
相位裕度
查看(9794)

基于PLLFS锁定时间的测量方法误差分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.011

作者：赵 雯1，尹军舰1，赵东亮1，2

作者单位：1.中国科学院微电子研究所，北京100029；2.湖南大学 物理与微电子学院，湖南 长沙250100

摘要： 随着跳频通信的发展，锁相环频率综合器的锁定时间被限定得愈发严格，TD-LTE标准中已被缩短到20 μs，这要求研发人员精准地把握锁定时间。使用信号源分析仪能够快速且准确地测出锁定时间，但是国内的高校和研究单位还没有广泛普及，目前测试锁定时间的方法混杂，测试误差极大，始终没有形成统一的业内标准方法。鉴于此，选用了一款基于ADF4351的PLLFS模块作为固定测试对象，分别采用5种不同方法针对同一跳变频点的锁定时间进行了实测，并首次以“信号源分析仪法”的测试结果为标准，横向对比了“频谱仪测量法”、“示波器直接测量法”、“检测VCO 调谐电压法”和“检测LD引脚法”的测量误差，对比发现这4种方法无法满足100 μs内锁定时间的测试需求，必须使用信号源分析仪才能测得准确的锁定时间。
关键词：
频率综合器
锁相环
锁定时间
ADF4351
测试
查看(9104)

多通道雷达数字接收机数字下变频设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.012

作者：黄世锋1，陈章友1，张 兰1，2，岳显昌1，2

作者单位：1.武汉大学 电子信息学院，湖北 武汉430072；2.武汉大学 地球空间信息技术协同创新中心，湖北 武汉430079

摘要： 提出一种基于时分复用原理的双频段多通道数字接收机DDC模块的设计方法，并利用FPGA的数控振荡器和FIR滤波器的IP核完成了DDC模块的设计与实现。仿真结果表明，该设计实现了数字混频、抽取和滤波的功能，与其他设计方案对比表明，本方案有效地减少了FPGA资源的使用量，降低了硬件设计的复杂度，节约了硬件成本。
关键词：
数字接收机
同时双频段
多通道
数字下变频
时分复用
查看(13246)

基于两级di/dt检测IGBT模块短路策略

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.013

作者：王亮亮1，2，杨 媛1，高 勇1，2，文 阳1，2，马 丽1

作者单位：1.西安理工大学 自动化与信息工程学院，陕西 西安710048；2.西安工程大学 电子信息学院，陕西 西安710048

摘要： 为了解决传统VCE在检测大功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块的短路故障时存在的问题，在分析了IGBT短路特性的基础上，提出了一种基于两级电流变化率(di/dt)检测IGBT两类短路故障的策略。该策略可以使驱动器更早地采取保护措施，限制IGBT的短路电流和短路功耗，减小关断尖峰电压。基于3 300 V/1 200 A IGBT模块的短路实验结果证明了该策略的有效性和可行性。
关键词：
IGBT
短路特性
检测电路
查看(14874)

嵌入式技术

基于STM32与PCAP01的激光切割头随动系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.014

作者：王 海，张李超，周伟光

作者单位：华中科技大学 材料科学与工程学院，湖北 武汉430074

摘要： 针对激光切割系统中，由于工件表面起伏不平和弯曲，造成切割质量不理想或切割头碰撞工件损伤或损坏的问题，提出了一种基于STM32与PCAP01的激光切割头随动系统设计。该系统通过PCAP01芯片获取激光切割头喷嘴与工件表面的板极电容值，经卡尔曼滤波后计算出喷嘴与工件的间距，驱动伺服电机实现激光切割头与工件间距的跟踪。实验表明，该激光切割头随动系统能够快速有效地跟随激光切割头与工件的间距，防止切割头与工件发生碰撞，提高激光切割质量。
关键词：
STM32
PCAP01
μCOS-
激光切割
查看(12962)

基于FPGA的LFSR异步加解密系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.015

作者：潘必韬，聂小龙，王祖强

作者单位：山东大学 信息科学与工程学院，山东 济南250100

摘要： 线性反馈移位寄存器（LFSR）伪随机序列作为流密码的一种，具有原理清晰、不可预测性强的特点，被广泛应用于各种加解密场合。针对目前基于LFSR的加解密系统只能应用于同步工作模式的局限性，设计了一种可配置的LFSR异步加解密系统，并对其进行了基于FPGA的硬件实现。实验结果显示，其既具备LFSR序列的优秀性能，又可以实现异步加解密，具有一定的实际应用价值。
关键词：
LFSR
FPGA
异步加解密
查看(13998)

基于Zynq-7000的宽幅视频处理系统设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.016

作者：韩德强，杨利平，王宗侠

作者单位：北京工业大学 计算机学院，北京100124

摘要： 针对安防监控与智慧交通领域无盲区视频摄录的需求，基于Zynq-7000平台优势进行宽幅视频处理软硬件系统的设计。通过研究基于嵌入式系统的多路视频实时拼接技术，设计并实现了以XC7Z020芯片为核心的视频处理板卡，在双核ARM Cotex-A9硬核处理器端服务程序协同调度下，基于片内FPGA硬件加速能力实现多通道视频实时采集与预处理、投影变换、图像融合，进而形成完整宽幅视频画面，通过远程客户端实现定制化的视频摄录功能。测试结果表明，该系统是兼具稳定的性能和灵活区域部署能力的便携式解决方案。
关键词：
Zynq-7000
宽幅
VivadoHLS
实时拼接
查看(14072)

基于FPGA的线阵CCD图像采集与显示系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.017

作者：周敬东，沈飘海，王 雷

作者单位：湖北工业大学 农机工程研究设计院，湖北 武汉430068

摘要： 色选机广泛应用于工农业产品检测中，其设计技术涉及图像采集、处理与显示，常见的设计方案为FPGA+DSP/ARM+PC。该方案结构复杂，成本高昂。设计了一种在FPGA中实现线阵CCD图像信号采集并显示的系统。添加图像处理算法后，色选机的主要设计技术将被集成在一片FPGA芯片中。详细阐述了图像采集与显示的逻辑设计，并通过软硬件调试验证了设计的正确性。该系统结构简单、成本低廉，经过适当移植，可应用于安检、医疗影像等领域。
关键词：
FPGA
线阵CCD
图像采集
图像显示
查看(10124)

电动轻型卡车整车控制器的设计与应用

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.018

作者：白 爽，黄俊增，石 春，吴 刚

作者单位：中国科学技术大学 自动化系工业自动化研究所，安徽 合肥230022

摘要： 针对电动轻型卡车运行环境差、用户对单位载质量能量消耗量很敏感的特点，设计了一款电动轻型卡车整车控制器（Vehicle Control Unit，VCU），包括软硬件设计、试验与应用。核心控制器采用飞思卡尔公司的16位微控制器MC9S12XEQ512；设计充分考虑接口和使用环境的强干扰，采用防护性强的硬件电路布局布线；制定了状态机的软件架构；针对电动轻型卡车工况设计了整车控制策略以及一系列故障处理、诊断措施。满足电动轻型卡车功能需求，通过了路试和相关国家标准测试，有较高可靠性，符合行业需求。
关键词：
整车控制器
电动轻型卡车
硬件设计
控制策略
查看(8582)

测控技术与仪器仪表

体域网基带验证平台设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.019

作者：吴开斌，陈 岚，吕 超

作者单位：中国科学院微电子研究所，北京100029

摘要： 测试验证是SoC设计过程中的重要步骤，针对穿戴式体域网基带SoC在验证中的测试向量复杂、射频可靠性要求高、结果多样化等挑战，设计并实现了体域网基带测试验证平台。在硬件设计上，采用高集成度FPGA(Altera-Cyclone III)、射频芯片(MAX2837)和混合信号前端芯片（MAX19712），提高了系统的可靠性；在软件上，设计了体域网数据流状态机，对体域网基带自动加载多种速率的数据流，验证其对多种健康信息的服务质量（QoS）。该验证平台已经针对自主开发的IEEE802.15.6基带进行了大量的测试验证工作，主要指标满足体域网基带芯片的验证需求，同时也可以扩展应用到其他近距离无线通信芯片的设计验证应用中。
关键词：
无线体域网
SoC验证
IEEE802.15.6基带
状态机
服务质量
查看(9854)

LTE-A系统中PRACH信号检测的研究与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.020

作者：许 虎1，2，林艺辉1，2，刘小刚1，2

作者单位：1.中国电子科技集团公司第四十一研究所，安徽 蚌埠233010； 2.电子信息测试技术安徽省重点实验室，安徽 蚌埠233010

摘要： 通过对PRACH信号检测的研究，利用ZC序列、FFT和循环相关特性，提出一种eNodeB快速高效的前导信号检测算法，并给出了该算法的检测性能以及在TMS320C6487 DSP芯片中的实现方法。算法具有快速稳定、易于实现等优点，为PRACH接收的实现提供了一种解决方案，具有一定的通用性。
关键词：
LTE-A
PRACH
前导检测
DSP实现
查看(18576)

窄带HPM强电磁环境中控制系统的EMC分析和设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.021

作者：金 晖，罗 敏，刘 忠

作者单位：中国工程物理研究院应用电子学研究所 高功率微波技术重点实验室，四川 绵阳621900

摘要： 针对窄带高功率微波(HPM)强电磁环境对控制系统的性能影响，采用理论分析和实验测试等方法对电磁干扰(EMI)的干扰源和耦合途径进行研究，提出控制系统电磁兼容性的设计方法，从电磁屏蔽、滤波和接地等方面进行分析并采取措施。实验结果验证了控制系统在屏蔽、滤波和接地等方面采取的措施，对抑制窄带HPM源强电磁环境下的电磁干扰有效可行，控制系统的设计满足HPM源的工作要求。同时窄带HPM控制系统的电磁兼容性(EMC)分析和设计也为强电磁环境下仪器设备防护加固提供技术支撑。
关键词：
电磁兼容
强电磁环境
窄带HPM系统
电磁屏蔽
滤波
查看(10578)

基于LCD和改进SVM的轴承故障诊断方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.022

作者：张美玲1，胡 晓2

作者单位：1.中国矿业大学 信息与电气工程学院，江苏 徐州221116；2.中国矿业大学 机电工程学院，江苏 徐州221116

摘要： 针对滚动轴承极易损伤，振动信号表现出非线性、非平稳性等特点，提出一种基于局部特征尺度分解(LCD)和改进支持向量机(SVM)的滚动轴承故障诊断算法。首先对采集到的轴承振动信号进行LCD，分解得到一系列内禀尺度分量(ISC)，通过与经验模态分解(EMD)对比研究，证明了LCD方法的优越性；然后计算所有分量的能量熵值，提取出轴承信号的敏感特征集，输入到经过遗传算法(GA)进行参数优选后的SVM识别模型进行轴承状态的诊断识别。实验研究表明，基于LCD和改进SVM的轴承诊断算法能较好地提取出轴承故障特征信息，对4种轴承状态的识别率高达90%，是一种较为有效的轴承故障诊断方法。
关键词：
滚动轴承
局部特征尺度分解
遗传算法
支持向量机
故障诊断
查看(9112)

基于ARM的四摄像头光学触摸屏系统研制

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.023

作者：裴成龙，魏智鹏，杨 亮

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： 针对目前超大触摸屏价格昂贵、通用性差的问题，采用图像识别技术构建了基于ARM的四摄像头光学触摸屏系统。系统通过安装在4个顶点的CMOS摄像头同步采集触摸屏区域图像，ARM微处理器对采集的图像进行触摸点检测，根据触点成像位置和摄像头标定得到触点的方向直线，最后通过计算任意两条直线相交于一点来确定触点的位置。实验表明，此系统对单点和两点触摸能达到99%的识别率，触点坐标位置误差小于2%。
关键词：
四摄像头
图像识别
触摸点定位
光学触摸屏
查看(6784)

基于稀疏分解的SFM信号的时频分析方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.024

作者：全盛荣，张天骐，王俊霞，马宝泽

作者单位：重庆邮电大学 信号与信息处理重庆市重点实验室，重庆400065

摘要： 针对正弦调频(SFM)信号Wigner-Ville分布(WVD)存在严重的时频交叉项干扰问题，提出了一种基于稀疏分解的时频分析方法。该方法首先由信号的时频参数构建Gabor原子字典，然后利用匹配追踪(MP)算法实现信号分解，并结合改进遗传算法寻找最佳匹配原子，最后将每次分解得到的Gabor原子通过Wigner-Ville变换叠加得到无交叉项的信号WVD。仿真结果表明，该方法能提高对信号稀疏分解的计算效率，且Gabor原子的选取较为灵活，用少量原子可表示信号WVD。与传统的时频分析方法相比，该方法能有效抑制时频交叉项干扰，且保持高时频分辨率。
关键词：
正弦调频
Wigner-Ville分布
交叉项干扰
稀疏分解
时频分辨率
查看(11964)

PSODE混合算法的ADRC控制

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.025

作者：王子豪，杨小健

作者单位：南京工业大学 计算机科学与技术学院，江苏 南京211816

摘要： 针对自抗扰控制过程中存在的最优参数难以确定的问题，提出一种基于混合PSODE的参数调整算法。采用线性ADRC控制器，利用ITAE值作为子项对系统动态性能进行评价，对于振幅回撤较大的输出增加惩罚策略；针对ADRC控制参数较多、难优化的问题，采用混合PSODE算法进行优化：当PSO的搜索停滞时，新算法异步间歇对pbest空间进行变异，并自适应调整惯性权重使粒子收敛，平衡了算法的全局和局部搜索能力。最后利用所提出的控制算法对锅炉过热汽温系统控制模型进行仿真，结果显示优化后的控制系统具有良好的控制性能和鲁棒性。
关键词：
ADRC
参数优化
变异
DE
PSO
查看(11302)

通信与网络

基于树莓派的隐蔽式渗透测试方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.026

作者：陶晓玲1，2，伍 欣2，亢蕊楠2

作者单位：1.桂林电子科技大学 广西高校云计算与复杂系统重点实验室，广西 桂林541004； 2.桂林电子科技大学 信息与通信学院，广西 桂林541004

摘要： 随着APT攻击的逐年增长，常规的渗透测试方法已经无法满足当前环境下对网络安全检测多元化的需求。由此，针对隐蔽式渗透方法进行研究，以常被忽视的物理安全漏洞为出发点，提出一种以树莓派作为间谍机的植入式PT渗透方法。该方法利用隧道技术与伪装技术，将控制流伪装成HTTPS流，实现树莓派与C&C服务器之间的隐蔽通信；同时，使用Tor网络，实现渗透人员的匿名控制，最终达到隐蔽的效果。最后，通过渗透测试模拟实验，证明了该方法的隐蔽性，说明了此类攻击可能导致的潜在威胁，为安全人员对APT/PT攻击的防御与检测提供参考。
关键词：
渗透测试
树莓派
隐蔽式
持续性威胁
隧道
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无线传感器网络覆盖率与节能性研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.027

作者：刘 伟1，胡安林2

作者单位：1．上海师范大学 天华学院，上海201815；2.上海市共进通信技术有限公司，上海200233

摘要： 在无线传感器网络中，节点的能量是有限的，因此各节点覆盖区域的重叠度必须减少，而且对节点的能量必须合理利用，以延长网络生命周期。提出了一种基于能量感知的区域覆盖算法，在该算法中，活动节点根据簇内每个传感器节点的覆盖区域和剩余能量来确定，在保持网络高覆盖率的情况下，使活动节点的数目最小化。仿真结果表明，相较于其他算法，提高了网络覆盖率，并能够获得更长的生命周期。
关键词：
无线传感器网络
能量感知
覆盖率
网络生命周期
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带频偏校准的GMSK解调器设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.028

作者：郑婧怡1，高绍全1，姜汉钧1，张 春1，王志华1，2，贾 雯2

作者单位：1.清华大学微电子所，北京100084；2.深圳清华大学研究院，广东 深圳518055

摘要： 提出了一种在零中频低功耗蓝牙接收机中使用的GMSK解调器。GMSK是一种恒包络调制方式，针对其解调最重要的判决依据是相位变化，而接收机的本振频率与发射机的载波频率误差会对相位产生干扰。因此提出了一种频偏校准算法来解决频偏对解调性能的影响。该算法由改进的一比特差分解调与CORDIC（COordinate Rotation Digital Computer）算法结合实现，与传统的频偏校准算法相比复杂度大大降低。在150 kHz以内的频偏条件下，要达到10-3误码率要求，需要的信噪比与无频偏时相比差距在1 dB以内。该解调器通过Verilog实现，并用FPGA进行验证。
关键词：
GMSK
解调
频偏
一比特差分解调
CORDIC
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适用于非恒包络突发通信的AGC设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.029

作者：刘美锐

作者单位：中国电子科技集团公司第十研究所，四川 成都610036

摘要： 在非恒包络突发通信中，要求接收机的自动增益控制（AGC）响应速度快、引入失真小。针对传统AGC的响应时间单一不可调问题，提出了一种适用于突发通信的变速AGC设计方案。本方案AGC环路根据突发信号的帧结构特点，实时地进行响应速度切换。突发信号到达时AGC能快速稳定，稳定后AGC能慢速保持，突发信号结束时AGC又能快速释放。本方案通过简单的模拟电路实现，实测结果表明该AGC方案稳定时间短，信号失真小，释放速度快，适用于突发通信特别是非恒包络突发通信系统。
关键词：
非恒包络
突发通信
自动增益控制
响应时间
信号失真
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非高斯噪声环境下基于RLS的稀疏信道估计算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.030

作者：朱晓梅1，黄 莹1，包亚萍1，桂 冠2

作者单位：1.南京工业大学 计算机科学与技术学院，江苏 南京211816；2.南京邮电大学 信号处理与传输研究院，江苏 南京210003

摘要： 现有的信道估计算法大多是基于高斯噪声模型假设。然而在实际无线通信环境中，常常出现脉冲噪声使得噪声不再满足高斯模型，而是满足一种广义高斯分布（GGD）噪声模型。采用传统的自适应信道估计算法（如递归最小二乘（RLS）算法）无法抑制这种非高斯噪声的干扰。对此提出一种可抑制非高斯噪声干扰的RLS信道估计算法。该算法通过在标准RLS算法中引入两种稀疏约束函数（L1-范数和L0-范数）来有效地挖掘稀疏结构信息。通过蒙特卡罗仿真，验证了提出的信道估计算法的估计性能比标准RLS算法更好。
关键词：
广义高斯噪声分布
稀疏信道估计
递归最小二乘法
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基于小波变换的电力线通信信号识别研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.031

作者：李 坤1，刘 涛2，王永建3，江 虹1

作者单位：1.西南科技大学 信息工程学院，四川 绵阳621010；2.中国石油大学(北京) 地球物理与信息工程学院，北京102249； 3.国家计算机网络与信息安全管理中心，北京100031

摘要： 在电力线数字通信信号识别研究中，针对电力线通信强噪声干扰和识别器算法复杂的现状，设计了一种算法简单、计算量小的信号识别器。在输入噪声为背景噪声的条件下，通过小波变换的方法提取电力线数字通信信号的特征值，由统计识别模式得到最优识别阈值，将阈值和信号的特征值进行比较，最终识别信号的调制类型。仿真结果表明，当信噪比为5 dB时，类间和类内的正确识别率分别达到93%和95%。
关键词：
数字信号识别
电力线通信
背景噪声
小波变换
查看(8572)

计算机技术与应用

基于统一建模平台的BPMN模型业务流程验证

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.032

作者：王克丽1，武淑红1，王耀力2

作者单位：1.太原理工大学 计算机科学与技术学院，山西 太原030024；2.太原理工大学 信息工程学院，山西 太原030024

摘要： 为了解决业务流程设计、形式化分析、验证的平台不统一以及可移植性差等问题，提出了一种在统一建模平台上处理BPMN模型输出的业务流程形式化验证方案。首先构建基于Java语言的形式化建模平台，将BPMN模型输出作为该平台的输入。随后输出基于BPMN2.0业务流程形式化验证的Java程序代码，该代码可在构建的建模平台实现自动检验业务流程模型中可能存在的死锁、活锁。最后给出复杂信息系统相应实例验证了方案的有效性。
关键词：
BPMN2.0
流程验证
复杂信息系统
死锁
活锁
查看(7052)

基于Android平台的车载视频智能监控系统的研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.033

作者：王 浩1，韩 敏1，董 杰2

作者单位：1.大连理工大学 电子信息与电气工程学部，辽宁 大连116024；2.大连工业大学 信息科学与工程学院，辽宁 大连116034

摘要： 针对传统车载视频监控系统网络资源利用率低、高清实时性能较差的问题，提出了一种基于Android平台的车载视频监控解决方案，对系统中关键模块作了重点研究。系统实现了P2P和C/S混合网络架构、多线程机制、丢包和包乱序处理,从而提高了实时监控性能。经实验证明，该系统实现了针对车辆的实时高效的监控，利于向智能交通领域中推广。
关键词：
P2P
心跳机制
NAT
ffmpeg
多线程
查看(7274)

基于Copula函数的列车减振器蜕化率估计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.034

作者：颜云华1，吕乾勇2，秦 娜2

作者单位：1.常州机电职业技术学院，江苏 常州213164；2.西南交通大学 电气工程学院，四川 成都610031

摘要： 为了准确估计高速列车转向架关键部件的机械磨损程度，提出了一种基于Copula函数的抗蛇行减振器阻尼参数蜕化率估计方法。该方法以高速列车抗蛇行减振器阻尼系数在不同蜕化率下的振动信号为研究对象，经过小波包滤波后，通过泛化高斯分布对各信号的边缘分布进行拟合，并使用Gaussian Copula函数构建不同蜕化率下的信号与车辆正常时信号的联合概率密度函数。提取联合概率密度函数的均值作为特征，并对目标信号的蜕化率进行估计。对某型高速列车转向架抗蛇行减振器不同参数蜕化率的振动信号进行实验，并与真实值进行比较。实验结果表明，在200 km/h速度下，实验误差均在范围内，表明了该方法的有效性。
关键词：
高速列车
Copula函数
蜕化率估计
联合概率密度函数
查看(5416)

基于混合高斯模型的物体成分拟合方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.035

作者：郎 波，樊一娜，黄 静，王 鹏

作者单位：北京师范大学珠海分校 信息技术学院，广东 珠海519087

摘要： 为了寻求代价更小、效率更高、适应性更强的图像原型表征方法，借鉴成分识别理论的观点，设计出一种更符合人类认知原理、更具有可理解性的物体拟合算法。利用二维高斯混合函数，用高斯成分来拟合物体的边缘图像，使得物体的表征由单一的像素表示转变为利用成分进行表征的方式。为了使得拟合结果更具有健壮性，在算法中还引入了分裂-归约机制来对拟合结果进行修正。实验结果表明，这种拟合手段能够很好地描述物体的特征成分，为图像进行后期的高级语义处理奠定了基础。
关键词：
原型表征
物体识别
二维高斯
成分理论
拟合
查看(5610)

电源技术与应用

电池监测芯片中稳压模块的设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.036

作者：张 萌1，2，林 敏1，程新红1，李新昌1，2，吴忠昊1

作者单位：1.中科院上海微系统与信息技术研究所，上海200050；2.中国科学院大学，北京100049

摘要： 设计了一款应用于电池监测芯片内的稳压模块，为芯片内部电路提供模拟电源电压与数字电源电压。通过带隙电路产生稳定的模拟电源电压，数字电源电压则通过栅源电压差叠加的方式获得。采用XFAB 0.35 ?滋m工艺模型仿真表明，在负载电流4 mA，外界电池电压10 V～60 V的宽输入电压范围内，模拟电源电压变化12 mV；在负载电流4 mA，-40 ℃～125 ℃的温度范围内，模拟电源电压变化6 mV，温漂系数为7.8 ppm/℃；数字电源电压分别变化0.12 V、0.76 V，均满足实际应用所需要的稳压要求。模块提供可靠的上电复位信号，并加入了过流保护和过温保护功能。
关键词：
电池监测
稳压模块
上电复位
过流保护
过温保护
查看(11176)

基于DSP2812的单相EPS的研制

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.037

作者：杨 军，李晓宁，李均龙，张文睿

作者单位：电子科技大学，四川 成都611731

摘要： 应急电源是电网供电异常时，向用户提供暂时电力供应的独立装置。为了克服常规单级逆变电路需要的电池数量太多，不宜维护的缺点，采用逆变器Boost-逆变两级电路，并基于DSP2812设计了一个3.6 kW的单相应急电源EPS，主要研究了逆变系统各重要元件参数的选取方法以及逆变系统的控制方法，最后进行了测试和分析，证明了该系统的可行性。
关键词：
应急照明电源
逆变系统
DSP
查看(8524)

一种新型的“一步式”升压型矩阵变换器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.038

作者：胡凯敏，万 衡，邹元威, 金 晶

作者单位：上海应用技术学院 电气与电子工程学院，上海201418

摘要： 针对目前传统的矩阵变换器电压传输比最高只能达到0.866的技术瓶颈，从改变矩阵变换器拓扑结构的角度出发，进行了深入研究，设计了一种新型的“一步式”矩阵变换器。使三相矩阵式变换器的电压传输比能够突破0.866的瓶颈，达到和超过1。在实现电压传输比可任意调节的同时，还简化了电压传输过程，增强了换流的可靠性，从机理上解决了矩阵变换器的低传输比问题。
关键词：
矩阵式变换器
电压传输比
拓扑结构
换流
查看(5886)

脉冲功率源中电感对输出特性的影响分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.06.039

作者：庄 黎，张 军，董健年

作者单位：南京理工大学 能源与动力工程学院，江苏 南京210094

摘要： 在脉冲功率源中，电源输出与调波电感的值有关。建立了相关的数学模型，结合部分实验数据，利用电路软件仿真分析脉冲电源系统中电感值突变对单个PFN拓扑输出的影响，以及在不同耦合条件下调波电感对多个PFN拓扑并置后输出的影响。结果表明，在脉冲电源实际放电过程中，电感值突变可能对电源系统输出造成不利影响，使发射精度降低。对用于线圈推进的大电感来说，电感间耦合会使各个拓扑中的相对电感量发生变化，在PFN放电后期减缓电流下降速度，降低装置发射效率。
关键词：
脉冲电源
放电电流
电感突变
耦合因数
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