2016年第10期-《电子技术应用》杂志

技术专栏-无人机系统电子技术

无人机数据链抗干扰技术发展综述

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.001

作者：丁文锐1，2，黄文乾2

作者单位：1.北京航空航天大学无人系统研究院，北京100191；2.北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191

摘要：在无人机数据链的发展历程中，各类无人机平台的数据链类型各异，但都随着通信技术的发展而不断演进。目前，无人机在各领域的应用不断增加，无人机数据链面临着频谱资源短缺、频谱环境复杂、受环境干扰和人为干扰严重等诸多挑战，从而对其在复杂环境下的安全性、可靠性和适应性提出了更高的要求。为了应对这些挑战，扩频、跳频、MIMO等能够提高系统容量和有效性的相关抗干扰技术，以及基于协作和认知无线电的多种智能抗干扰技术被广泛研究并逐步应用于无人机数据链。本文综述内容包括三方面：主要以美国为代表的无人机数据链发展历程，无人机数据链抗干扰面临的挑战以及无人机数据链抗干扰的关键技术。

关键词：
无人机数据链

抗干扰技术

协作通信

认知无线电

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IP over CCSDS网关在无人机测控与信息传输系统中的设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.002

作者：曾勇1，代红1，2，陈琪1，章伟林1

作者单位：1．中国电子科技集团公司第十研究所，四川成都610036；2．陆航驻成都军代室，四川成都610036

摘要：讨论了现有无人机测控与信息传输系统中采用点到点传输方式存在的不足之处以及目前空间通信的发展趋势，将无人机测控与信息传输系统的特点与CCSDS建议中IP over CCSDS链路层协议实现方式相结合，提出了一种改进型CCSDS封装服务性能增强网关实现技术，将无人机机上设备与地面测控、通信网无缝连接，实现了端到端的数据交换。测试结果表明，采用该技术能较好地降低IP over CCSDS网关通用处理器资源，降低CCSDS成帧处理时延抖动，大幅提高TCP 协议在空间链路上的传输效率。

关键词：
IPoverCCSDS

无机机

测控与信息传输系统

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中继无人机地面端天线自动跟踪平台设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.003

作者：袁征，杨勇，杨颖

作者单位：武警警官学院信息工程系，四川成都610213

摘要：为实现地面定向天线对中继无人机的动态跟踪，保证天线主波束时刻对准无人机，确保中继通信信号强度处于优值，设计了基于RSSI盲估计跟踪的无人机地面端天线自动跟踪平台。通过Telnet连接提取天线RSSI信号并采用卡尔曼滤波算法对其进行优化处理；利用矩形扫描方式提高初始捕获速度；利用步进式“十字”跟踪方案完成天线动态跟踪。对天线自动跟踪平台的软硬件进行了设计，并对平台实物进行了测试。测试结果表明：跟踪平台具有较好的跟踪速度与跟踪精度，能满足无人机对定向天线自跟踪的需要。

关键词：
无人机

天线跟踪

RSSI

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一种改进Fuzzy-PID技术的飞行器姿态控制系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.004

作者：马晓爽，石征锦

作者单位：沈阳理工大学自动化与电气工程学院，辽宁沈阳110159

摘要：为了克服飞行器模型不精确以及在飞行过程中各种随机因素带来的干扰，提高飞行器姿态控制精度和稳定性能，提出了一种改进的Fuzzy-PID技术飞行器姿态控制系统，并进行数学仿真。根据姿态角大小决定采用Fuzzy控制或PID控制。同时，在Fuzzy控制器中引入自动修正因子n对模糊控制器的参数进行在线修改，增强参数在线自调整能力。实验仿真结果表明该方法能够迅速减小姿态角偏差，改善系统的动态响应特性，提高飞行器自适应能力。

关键词：
模糊控制

PID控制

飞行器姿态

修正因子

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基于强独特性二进制描述子的无人机目标识别算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.005

作者：杜玉龙，李建增，张岩，范聪

作者单位：军械工程学院，河北石家庄050003

摘要：针对基于传统特征描述子独特性低导致误匹配率高、图像匹配效果较差的问题，提出一种基于强独特性二进制描述子的无人机目标识别算法。算法首先通过对比BRISK和FREAK采样模型，确定了影响描述子性能的模型参数，然后通过理论建模选取参数最优值，最后根据人眼视网膜细胞的分布特性构建改进模型。在此基础上，结合图像灰度排序信息和高斯平滑获得多组子图像，将采样模型映射其中生成描述子，通过计算筛选得到其中具有强区分性和低相关性的特征描述子。对比实验表明基于本文算法不仅可以更好地克服无人机侦察图像中各种尺度、视角、旋转、光照和噪声等变换的影响，而且满足战场应用中实时性的要求。

关键词：
无人机

目标识别

二进制特征描述

采样模型

高斯分布

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四旋翼飞行平台控制系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.006

作者：余单奕1，嵇佳辉1，郝立果2

作者单位：1.天津职业技术师范大学自动化与电气工程学院，天津300222； 2.天津职业技术师范大学工程实训中心，天津300222

摘要：以Atmega128单片机为核心，通过MPU6050传感器采集3轴加速度和陀螺仪数据，将采集到的数据经过卡尔曼滤波，然后通过四元素与欧拉角的转换，最终求解出飞行器在空中的飞行姿态。将遥控模块给定的期望信号与当前飞行器所处的姿态进行对比，然后经过系统中PID的自动调节，消除期望值与实际姿态之间存在的误差，使其可以在较恶劣的环境下稳定地飞行，完成各种飞行动作。最终实现四旋翼飞行器稳定飞行的控制要求。

关键词：
Atmega128

MPU6050

卡尔曼滤波

四元素

欧拉角

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综述与评论

面向能量收集的电源技术综述

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.007

作者：陈怡，葛羽嘉，南余荣

作者单位：浙江工业大学信息工程学院，浙江杭州310023

摘要：电源技术是能量收集技术的重要核心之一，它的任何突破性成果都将促使能量收集技术发生基础性的变革。着重介绍了面向能量收集的电源技术的发展现状，从电力电子电路与集成、电能管理控制方法与实现、多源能量收集管理系统整合与优化这三大研究领域分支展开论述，具体内容包括上述各研究分支的当前研究工作重点以及代表性技术方案。最后，考虑产品化需求，进一步指出今后面向能量收集的电源技术发展将继续围绕更低输入电压条件下更低功耗的电路启动、更低功耗地实现更精确跟踪的最大功率点（MPP）控制方法、更有效地实现多源能量收集与管理系统内部融合这三大关键科技难题展开。

关键词：
能量收集

电源技术

电力电子电路

电能管理控制方法

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微电子技术

纳米级MOSFET衬底电流的偏置依赖性建模

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.008

作者：王林，王军，王丹丹

作者单位：西南科技大学信息工程学院，四川绵阳621010

摘要：衬底电流是纳米级MOSFET电学性质分析的重要基础，也是集成电路设计的先决条件。建立精确的衬底电流模型是分析MOSFET器件及电路可靠性和进行电路设计所必需的。基于热载流子效应建立了一个常规结构纳米级MOSFET衬底电流的解析模型，并将模型的仿真结果与实验结果相比较，验证了模型的准确性。同时对衬底电流与沟道长度和偏置电压的关系进行了分析研究，结果表明，衬底电流具有显著的沟道长度与偏置依赖性。

关键词：
衬底电流

纳米级MOSFET

偏置依赖性

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基于软硬件协同技术的AHB-PCI测试平台

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.009

作者：刘欢1，韩俊刚1，李卯良2，杨铮1，李明2，史少旭2

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

摘要：针对AHB-PCI的桥接电路，搭建了一个测试其功能的平台。该平台主要由软件和硬件协同完成。硬件部分实现了两个符合AHB标准的RAM，一个作为主机，能够请求总线；另一个作为从机，可以接收数据。软件方面通过驱动程序对PCI部分进行相应配置和读写。通过实际测试比较，使用该方法搭建的平台比在modelsim上的仿真验证平台在正确性验证上更有保障。

关键词：
AHB

PCI

软硬协同

验证平台

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基于OLS码的检错纠错抗辐射加固设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.010

作者：董亮

作者单位：齐齐哈尔大学通信与电子工程学院，黑龙江齐齐哈尔161006

摘要：由辐射粒子引起的多单元翻转（MCUs）已经成为了影响存储器可靠性的一个主要问题。而存储器抗MCUs的加固方法一般是使用可以纠正多个错误的错误纠正码（ECCs）。使用了正交拉丁方（OLS）码的故障容错系统被构造用以纠正存储器中的多个错误。OLS码是一类一步大数逻辑可译（OS-MLD）码，可以使用非常简单的大数逻辑电路来进行译码。由Verilog硬件描述语言实现设计，并且使用ModelSim进行了功能验证。

关键词：
多单元翻转

错误纠正码

OLS码

OS-MLD码

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一种改善LTE应用功率放大器性能的设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.011

作者：黄亮，何全，章国豪

作者单位：广东工业大学信息工程学院，广东广州510006

摘要：针对LTE应用的射频功率放大器，提出了一种结构简单的改善功率放大器性能的方法，并应用该方法设计了一个基于InGaP/GaAs HBT工艺的两级F类功率放大器。该功率放大器采用了三阶交调失真消除技术、级间谐波抑制网络和带温度补偿特性的有源偏置电路以达到高线性度。此外，输出采用F类功率放大器谐波理论以获得高效率。该功放在工作电压为3.4 V，频率2.35 GHz处，分别使用连续波信号和10 MHz LTE调制信号输入测得：增益为27.5 dB，1 dB压缩点为30 dBm，最高效率点达到46%；平均输出功率为28 dBm时，无线接入邻道泄漏率为-38.4 dBc，功率附加效率为38%。

关键词：
三阶交调失真

级间谐波抑制

F类

功率放大器

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基于SystemVerilog语言的像素cache验证平台的实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.012

作者：杨铮1，韩俊刚1，李卯良2，刘欢1

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

摘要：以SystemVerilog为基础，对自主研发的GPU“萤火虫2号”中像素cache部分搭建可重用的验证平台。该平台可以自动完成整个验证过程，并将验证结果打印到Linux终端和文件当中，方便程序员检查验证结果。实验结果表明，该验证平台对像素cache的功能验证覆盖率可以达到100%，并且具有良好的可重用性，能够全面、正确地完成RTL级功能验证，有效地提高了验证的效率和质量。

关键词：
像素cache

验证平台

SystemVerilog

可重用性

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嵌入式技术

硬件友好型合成指纹鉴别算法的研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.013

作者：徐智勇，唐根伟，姜新泉，常胜

作者单位：武汉大学物理科学与技术学院微电子系，湖北武汉430072

摘要：合成指纹是一种新出现的伪造指纹，对自动指纹识别系统(AFIS)的安全性造成巨大威胁。针对合成指纹提出了一种硬件友好型的鉴别算法。通过对真实和合成指纹图像的灰度均值、方差因子以及Harris角点数目因子的提取构建特征向量,得到基于多项式核函数支持向量机的智能计算模型，成功鉴别出合成指纹。以硬件友好的思路进行算法构架，充分发挥电路执行速度快的优势。经Qsys平台上的验证，可在18 ms内完成对一幅指纹图像的鉴别，相比传统软件方式极大地缩短了时间，鉴别准确率可达97%以上。

关键词：
硬件友好

合成指纹

识别

支持向量机

Qsys

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基于ARM与FPGA的便携式GNSS信号采集回放系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.014

作者：张婉明1，李琦1，李金海2，汪峰2，高宇1，董盟1

作者单位：1.河北工业大学电子信息工程学院，天津300401；2.中国科学院微电子研究所，北京100029

摘要：设计了一种基于ARM与FPGA的便携式GNSS导航信号采集回放系统。该系统可采集复杂情况下的导航卫星信号，并且增益可控，为导航接收机测试提供了特定的信号源。系统将导航卫星信号经射频电路转换为数字中频信号，通过FPGA处理后保存至SATA硬盘。ARM处理器作为监控端发送指令至FPGA，控制FPGA进行数据采集与回放，同时接收监控接收机串口发送的报文，提取载噪比信息，并绘制载噪比柱状图。该系统ARM端基于嵌入式Linux系统开发，采用Qt4设计用户图形界面，可扩展及可移植性强，为系统的后续开发提供了保障。实验结果表明，该系统信号质量满足要求，ARM监控端数据处理时间在200 ms～500 ms之间，实时性良好。

关键词：
GNSS

FPGA

ARM

采集回放

嵌入式Linux

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一种基于STM32和PPG技术的腕戴式心率计设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.015

作者：刘劲松，朱纯午，杨莉

作者单位：武汉理工大学自动化学院，湖北武汉430070

摘要：基于STM32和反射式光电容积脉搏波(PPG)技术设计了一种具有抗运动干扰特性的腕戴式心率计。由STM32产生的PWM波控制红外光源的开通或关闭。光电传感器采集到光强信号转换为电信号后经过I/V转换和信号放大及滤波电路，送入STM32作进一步处理，通过蓝牙4.0可以方便地将测得的心率参数发送到液晶屏上显示。采用LMS自适应滤波算法滤除PPG信号中运动干扰噪声。实验表明，该心率计在人体处于不同运动状态（静止、行走及跑步）下都有很高的测量准确率。

关键词：
STM32

光电容积脉搏波

腕戴式

LMS自适应滤波算法

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一种可信移动平台的多组件证明方案

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.016

作者：李晓策1，2，潘晓中1，2，陈飞1，2，李宁波1，2

作者单位：1.网络与信息安全武警部队重点实验室，陕西西安710086；2.武警工程大学电子技术系，陕西西安710086

摘要：分析了现有远程证明方案在移动平台中证明效率低、难以实际应用的问题，提出了一种基于可信执行环境的多组件证明方案。方案基于当前广泛使用的ARM TrustZone技术，能够在大多数移动平台应用，并不需要作任何硬件的改动。并且针对移动平台证明特点使用超递增序列对组件签名方案进行优化，能够高效地对多个组件同时进行证明。实验结果表明，方案证明效率与组件数量无关，组件数量较多时与属性环签名相比效率提升明显，对移动平台正常运行基本没有影响。

关键词：
可信计算

远程证明

移动平台

TrustZone

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基于WiFi和STM32船舶制造业智能配电桩系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.017

作者：杨郑明，徐轶群

作者单位：集美大学轮机工程学院福建省船舶与海洋工程重点实验室，福建厦门361021

摘要：由于船舶制造业施工现场用电混乱，管理层无法精确计量施工现场用电数据，导致存在能耗漏洞，电量浪费严重。以STM32F407ZET6为控制核心、RM04无线WiFi为无线通信模块，采用CR95HF为芯片的RFID模块，设计制作了一种适用于船舶制造业的智能配电桩系统。介绍了系统的硬件电路以及软件工作流程。经测试，采集得到的用电量、用电卡号以及用电时间段表明系统满足实时性无线数据信息采集和传输。在船舶制造业智能配电桩系统节能方面有较好的应用前景。

关键词：
STM32

信息采集

RFID

WiFi

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测控技术与仪器仪表

高速数据采集与光纤传输系统的设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.018

作者：陈一波，杨玉华，王红亮，王朝杰，胡晓峰

作者单位：中北大学电子测试技术重点实验室，山西太原030051

摘要：针对航天、雷达、通信等领域的高速数据采集与传输系统中存在采样率低、传输速率不足的问题，设计了一种高速数据采集与光纤传输系统。系统以FPGA为主控芯片，利用8路AD9226采集电路实现高速数据采集，通过基于Aurora协议的两条高速光纤传输链路达到高速数据传输需求，并设计了边沿触发、门控触发以及手动触发，以满足不同应用场合的触发需求。经过大量实验表明，该系统稳定性高、可靠性强、适用范围广，最高采样率为60 MHz，传输速率可达7.68 Gb/s。该系统已成功应用于某型高速数据记录仪中。

关键词：
高速数据采集

AD9226

Aurora协议

高速光纤传输

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多路隔离的Modbus协议转换器的设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.019

作者：吴志杰，王新霞，孔凡敏，李康

作者单位：山东大学信息科学与工程学院，山东济南250100

摘要：在工业领域中，基于Modbus RTU协议的设备被广泛应用，可主控机不能通过以太网隔离控制多路设备。设计了一种协议转换器以解决上述问题，并可用手机端控制设备。本设计以ARM和HLK-RM04为基础，完成Modbus RTU数据向TCP数据的转换，并用SLIP协议打包数据，使用ADM2587E实现物理隔离，利用Delphi语言开发了上位机软件控制设备。本设计已在水蓄冷控制系统中得到了运用，工程应用前景广阔。

关键词：
ARM

HLK-RM04

ADM2587E

Modbus

SLIP

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汽车防撞系统中的非接触测距研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.020

作者：田海军，杨婷，赵杨辉

作者单位：东北电力大学自动化工程学院，吉林吉林132000

摘要：以脉冲飞行时间为基础，根据其测量原理，提出了汽车防撞系统的整体方案。针对近距离低速行驶的车辆，设计了系统的硬件和软件部分。系统的总体结构由激光发射模块、激光接收模块、时刻鉴别单元组成。采用高精度时间数字转换芯片TDC-GP22、高性能STM32单片机作为主控器，SPLLL90_3半导体激光二极管、AD500-9作为接收的光电探测器，单片机通过SPI接口技术读取测量结果，经单片机处理后的数据传给LCD12864显示器。基于汽车的行驶方向，并根据激光测距返回的距离值计算出斥力的值，从而改变行车路径，有效地解决了汽车防撞及报警问题。

关键词：
脉冲飞行时间

高精度

TDC-GP22

汽车防撞

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无线传输模块在电缆偏心检测系统的应用

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.021

作者：刘艳萍，胡冬阳，刘泽宇

作者单位：河北工业大学电子信息工程学院，天津300401

摘要：在电缆偏心检测系统中，超声波数据采集传输模块采用传统有线连接的方式布线较为复杂。提出了一种基于nRF2401射频收发芯片的无线数据采集传输模块，采用无线传输的方式解决有线传输的局限性。选用Altera公司的FPGA芯片EP4CE6F17C8作为整个模块的控制核心。设计了FPGA与nRF2401及A/D转换芯片TLC549的硬件接口电路，详细介绍了发射和接收部分的软件控制流程。结果表明，该模块工作稳定，能够实现数据的准确传输。

关键词：
电缆检测

数据采集

无线传输

FPGA

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基于电子标签的订单分区拣选系统设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.022

作者：黄锥良1，陈剑雄2

作者单位：1.福州大学经济与管理学院，福建福州350116；2.福州大学机械工程及自动化学院，福建福州350116

摘要：电子标签技术能有效地提升订单拣选作业的效率，在配送中心中得到广泛的应用。针对多人多分区的订单拣选作业，研究设计了电子标签拣选系统的软硬件结构，提出了系统整体业务运作模型，构建“分区—储位”两级数据库模型实现系统多分区配置功能，利用订单分区状态矩阵实现3种分区拣选策略的在线配置和作业过程的逻辑控制。实践证明，该拣选系统具有可扩展性强和灵活性高的优点，能根据仓储作业的实际需求，将电子标签拣选区域划分为多个不同大小的分区，可在线选择配置串行、独立并行和关联并行3种分区拣选策略，进行不同批次批量的订单拣选作业。

关键词：
分区拣选

电子标签

订单拣选系统

状态矩阵

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基于Sobel算法图像边缘检测的FPGA实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.023

作者：杜正聪1，宁龙飞2

作者单位：1.攀枝花学院电气信息工程学院，四川攀枝花617000；2.西华大学机械工程学院，四川成都610039

摘要：针对嵌入式软件无法满足数字图像实时处理速度问题，提出用硬件加速器的思想，通过FPGA实现Sobel边缘检测算法。通过乒乓操作、并行处理数据和流水线设计，大大提高算法的处理速度。采用模块的硬件设计，保证了系统的可移植性和系统的扩展性。最后使用Verilog HDL编程实现算法处理，并用Modelsim和MATLAB进行了仿真和验证。

关键词：
FPGA

Sobel边缘检测

硬件加速器

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四轮轮毂电动汽车质心侧偏角自抗扰控制

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.024

作者：陈锐，孙鹤，宋新飞，张强

作者单位：中国人民解放军第一航空学院航空电子工程系，河南信阳464000

摘要：汽车的质心侧偏角对汽车稳定性和安全性有重要意义，设计了基于自抗扰控制理论的用于四轮轮毂电动汽车质心侧偏角的高性能控制策略。分析了汽车质心侧偏角控制的动态模型，并通过数学变换将其转换为二阶自抗扰控制器被控对象的标准形式；设计双层控制结构，包括直接横摆力矩制定层和转矩分配层。在直接横摆力矩制定层，利用二阶自抗扰控制器计算出控制质心侧偏角所需的附加横摆力矩；在转矩分配层，设计了转矩分配算法。最后，通过MATLAB/Simulink和汽车动力学仿真软件CarSim联合仿真验证了所设计控制策略的有效性。

关键词：
四轮轮毂

质心侧偏角

自抗扰控制技术

直接横摆力矩控制

查看(7036)

通信与网络

基于混合遗传算法的TTE静态调度表生成设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.025

作者：李炳乾，王勇，谭小虎，刘达

作者单位：空军工程大学航空航天工程学院，陕西西安710038

摘要：时间触发以太网（TTE）以其独特的TT消息流调度保证了全局通信的结构。在TTE中，为了进一步提高已经调度的TT消息流的通信效果并创造更多的时域空间以便将来使用，引入遗传算法提高全局搜索能力，并提出一种融合装箱算法和遗传算法的混合遗传算法（Hybrid-GA）。采用典型装箱模型对消息调度问题进行转化，利用混合遗传算法对其进行求解。通过仿真实验证明，混合遗传算法可以有效地满足实时性要求,并实现较少的时间片消耗。对比单纯遗传算法，混合遗传算法因其较好的发挥装箱算法的局部搜索能力，可以更加快速地收敛于全局最优解，表现出很好的调度表生成能力。

关键词：
时间触发以太网

调度

遗传算法

装箱算法

灵活性

查看(8068)

认知多中继网络中联合中继选择与预编码算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.026

作者：宋明红1，吴波2，刘春晓3

作者单位：1.浙江经济职业技术学院数字信息学院，浙江杭州310018； 2.郑州工业应用技术学院现代教育技术中心，河南郑州451199； 3.浙江工商大学计算机与信息工程学院，浙江杭州310023

摘要：在认知协作中继网络场景下，中继节点利用其与认知基站以及认知用户的不同公共信道为两者的通信转发数据，可以提高频谱利用率和系统吞吐量。针对认知无线电系统的协作通信问题，提出了一种基于放大转发模式下联合优化中继选择和预编码设计算法，在中继节点发射功率约束和主用户干扰功率约束的情况下，最大化认知系统的吞吐量。通过半定松弛技术，忽略1-秩约束条件，同时利用Charnes-Cooper变换，将原优化问题转化为半定规划，最后利用已有的内点法工具箱CVX对其进行有效的求解。仿真结果表明，提出的预编码方案能获得更高的平均吞吐量。

关键词：
认知无线电

协作中继

多输入多输出

预编码

凸优化

查看(6812)

一种基于异构云无线接入网的资源管理方案

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.027

作者：贾国庆1，2，裴冬2

作者单位：1.青海民族大学物理与电子信息工程学院，青海西宁810007； 2.中国科学院上海微系统与信息技术研究所无线传感网与通信重点实验室，上海200050

摘要：基于有限网络资源和多用户队列的异构云无线接入网络，分析了两种不同用户到达场景：有突发用户到达和没有突发用户到达。提出了一种基于异构云无线接入网的高稳定动态资源管理方案：针对多队列的稳定性提出了一种基于动态背压技术的框架，利用李雅普诺夫漂移保持用户需求队列稳定；使用一种基于匈牙利算法的分配方案，以便尽量有效地将网络资源分配给各个队列成员。仿真结果表明，提出的资源管理方案能够有效保证多队列的稳定性，相较于传统的比例公平或随机分配算法，系统开销较小。

关键词：
异构云网络

接入控制

无线资源分配

排队论

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基于CAZAC序列的OFDM时频同步方案及FPGA实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.028

作者：常凝，闫瑞军，胡涵飞

作者单位：中国电子科技集团公司第七研究所军工第一事业部，广东广州510310

摘要：提出了一种基于CAZAC序列的OFDM时频同步方案，给出了方案各部分的FPGA实现框图和硬件电路实测效果。首先利用时域同步参考符号进行分段相关得出定时估计，然后结合最大似然法进行粗小偏估计，再将同步参考符号和FFT解调变换至频域，利用两个符号中所填充的CAZAC序列的差异性完成整偏估计，最后使用这两个同步参考符号进行细小偏估计。理论分析与仿真结果表明，与传统方案相比，本方案定时估计性能较好，频偏估计精度高，同时具有很好的工程实用性。

关键词：
正交频分复用

CAZAC序列

定时估计

频偏估计

工程实用性

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SCF-GAM：VANET车间通信间隙时延分析模型

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.029

作者：刘正波1，朱亮2

作者单位：1.石家庄邮电职业技术学院电信工程系移动通信教研室，河北石家庄050000； 2．河北大学数学与计算机学院，河北保定071002

摘要：在低密度车流的车载网络(VANET)中，通常只有少数车辆参与路由，就存在通信间隙问题。据此，常采用基于存储-携带-转发(SCF)技术，利用移动车辆桥接两不连通车辆间的通信间隙。为此，针对基于SCF路由，分析了多通信间隙的网络性能。首先为了分析车辆传输半径对端到端传输时延的影响，提出了基于存储携带转发路由的车间通信间隙时延分析模型(SCF-GAM)，再量化了关于端到端传输时延的拉氏变换的性能。最后，通过仿真数据验证了SCF-GAM模型。

关键词：
车载网络

存储-携带-转发

通信间隙

时变时延

模型

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计算机技术与应用

3D-HEVC中深度图帧内预测模式判决过程的改进

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.030

作者：雷海卫1，刘文怡1，王安红2

作者单位：1.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； 2.太原科技大学电子信息工程学院，山西太原030024

摘要：深度图建模模式的使用可以有效地降低编码的深度图内部边界处的伪影效应，从而改善深度图的编码质量，但同时也极大地增加了编码的计算复杂度。为了降低由此而带来的计算复杂度，对深度图帧内预测的模式判决过程和现有的快速模式判决方案进行了分析，同时对不同大小的编码块使用深度图建模模式的情况进行了统计。然后，从编码块的特征和编码块的大小两个角度对现有的模式判决过程进行了改进。实验结果表明，改进后的方案在基本不影响编码质量的前提下能有效地加速帧内预测的模式判决过程。

关键词：
3D-HEVC

深度图编码

帧内预测

模式判决

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抗生素发酵专家诊断系统的研究及实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.031

作者：丁远超，龙伟，李富贵

作者单位：南昌大学信息工程学院，江西南昌330031

摘要：现有的抗生素发酵系统大多不具备自动诊断异常的功能，为提高抗生素发酵的自动化水平，提出了一种应用于抗生素发酵的专家诊断系统。该系统结合抗生素发酵工艺特点，利用关系型数据库技术设计出一种产生式树形结构的知识库，并结合Snort规则库中的三维链表结构对知识库进行优化，采用高效的混合推导规则控制策略，最终设计出应用于抗生素发酵的专家诊断系统。由实验结果可知，系统实现了对抗生素发酵过程中异常状况的预测诊断和分析提示，对提高抗生素发酵率的生产目标具有一定的应用价值。

关键词：
抗生素发酵

关系型数据库

Snort规则库

专家诊断系统

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视觉追踪机器人系统构建研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.032

作者：张子洋，孙作雷，曾连荪

作者单位：上海海事大学信息工程学院，上海201306

摘要：以低成本机器人Rovio WowWee作为下位机平台，通过上位机编程，实现对单目视觉图像和红外数据的在线解析，辨识指定物体，基于前向回溯一致性误差确定待追踪的点，构建视觉追踪机器人系统；并引入在线学习方法，使用追踪、学习和检测算法框架提升了机器人目标追踪的性能。通过PID对机器人进行伺服控制。三组实验初步验证了所提系统的可行性。实验使用C++在Linux下编程实现，并在Github上开源，对科研及市场应用具有一定参考价值。

关键词：
视觉追踪

移动机器人

在线学习

PID

开源

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基于Fisher准则优化的图像隐写算法分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.033

作者：罗永有1，黄力2

作者单位：1.柳州城市职业学院现代教育中心，广西柳州545036；2.广西科技大学计算机与通信工程学院，广西柳州545036

摘要：针对图像隐写中失真函数的建立和载体模型保持问题，提出了一种基于Fisher准则优化的Gibbs抽样图像隐写方法。基于领域聚类的思想对隐写图像进行阵列分割，对分割子阵列进行Giibs抽样和STC(Syndrome-trellis code)编码；充分利用子阵图像的方向信息（包括水平、垂直以及对角），采用加权求和的方式给出了隐写失真函数，维持了图像高阶统计特征。利用Gibbs抽样理论实现信息的嵌入，在最小化嵌入失真的同时维持了隐写图像的特征模型。仿真结果显示，该方法在降低图像模型畸变的同时，有效提升了隐写图像的分类误差，增强了隐写的安全性。

关键词：
图像隐写

Gibbs抽样

失真函数

阵列划分

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电源技术与应用

可远程控制的光网联合供电多路直流电源设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.034

作者：朱景洁1，蔡宏琨1，王士忠1，康宁1，李春明2，张建军1

作者单位：1.南开大学电子信息与光学工程学院，天津300350；2.爱易成技术（天津）有限公司，天津300071

摘要：传统的直流电源通常是由电网供能，并且很少具备远程控制功能，为此提出了一种新型多路直流电源的设计方法：采用光伏发电和电网联合供电策略来减少电能的消耗；采用无线控制技术来实现对电源的远程控制。同时结合激光测距仪的应用背景，设计了一种可输出三路电压的小功率直流电源，其中高压支路可在输入为5.5 V到36 V时，输出70 V到203 V连续可调的直流高压，其驱动能力可满足一般的雪崩二极管工作需要。测试结果表明，该电源可通过手机实现远程控制，其输出端纹波电压较小，可以满足一般的应用需求。

关键词：
光伏发电

远程控制

直流电源

直流高压

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超声波电源的复合频率跟踪策略研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.035

作者：

作者单位：李长有，李帅涛，刘遵

摘要：针对现有超声波电源输出谐振频率固定及无法锁定超声波换能器多谐振模态的现象，提出基于数字锁相式频率跟踪技术与变步长搜索电流极值方式相结合的复合频率跟踪策略。复合频率跟踪策略综合数字化锁相技术与搜索电流极值方式的优点，通过数字鉴相器电路采样电源系统环路的电压和电流的相位差信息。超声波电源的控制系统依据相位差和电流极值信息进行频率调整，实现频率跟踪。利用示波器检测电路模板的跟踪效果，实验结果表明，复合频率跟踪策略能有效地实现频率跟踪，动态锁定换能器多谐振模态。

关键词：
频率自动跟踪

超声波电源

数字式锁相环

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自适应磁耦合谐振无线电能传输系统研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.036

作者：刘宜成，宋俊霖，涂海燕，张军歌,吴星

作者单位：四川大学电气信息学院，四川成都610065

摘要：研究了基于距离检测的自适应磁耦合谐振无线电能传输系统。首先采用耦合模理论分析磁耦合谐振无线电能传输系统的传输特性。随后运用ADS仿真软件和负载牵引技术设计制作E类功率放大器。然后利用PCB印制平面螺旋电感构造高品质因数、高集成度谐振体。针对频率分裂现象，采用超声波传感器进行传输距离检测，基于专家控制算法提出频率自适应调节方案以提高传输效率。最后采用FPGA处理器和直接数字频率合成技术实现动态频率调节。实验结果表明在频率分裂距离内，相对于固定频率，提出方案明显提高了传输效率。

关键词：
无线电能传输

磁耦合谐振

频率自适应调节

PCB印制平面螺旋电感

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技术专栏-ARINC859总线技术

ARINC659总线技术综述

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.037

作者：许宏杰1，2，刘宇峰3，夏杰4，刘浩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.北京青云航空仪表有限公司，北京100086； 4.西安翔腾微电子科技有限公司，陕西西安710068

摘要： ARINC659总线是一个基于时间表驱动的总线型多节点串行通信总线，具有传输时间确定性、高容错性和高可靠性等特点，能够满足航空武器装备对新型底板总线在技术上的需求。首先阐述了ARINC659总线的背景，并对ARINC659总线的拓扑结构、系统组成、工作原理及技术特点进行了详细分析，进一步说明了ARINC659总线的应用，为后续ARINC659总线深入研究与应用奠定了一定的基础。

关键词：
ARINC659总线

可靠性

容错性

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一种基于FPGA实现的ARINC659总线分析仪设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.038

作者：王泉1，2，孙海洋3，邵志阳3，马超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：随着航空系统综合化复杂度的增加，如何高效监控总线数据行为、实时对数据分析、进行故障诊断及定位是航空电子系统面临的重要问题。提出一种基于FPGA开发的ARINC659总线分析仪设计方案，主要实现了ARINC659总线数据的监控、采样、存储及故障注入测试，可以通过通信接口将总线数据触发实时分析并评估总线行为，为ARINC659总线数据实时分析提供了完善、可靠的测试手段。

关键词：
ARINC659

监控

分析

捕获

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ARINC659总线协议分析及研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.039

作者：郭亮1，2，刘宇峰3，赵川4，史嘉涛4

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.北京青云航空仪表有限公司，北京100086；4.西安翔腾微电子科技有限公司，陕西西安710068

摘要：随着航空电子系统的发展，机载设备间数据总线的带宽、实时性要求更高，目前传统的底板总线(PCI、VME和CPCI等)已不能满足新一代航空电子系统对数据通信的要求。为此，在现有工业底板总线的基础上定义了高可靠性、高故障容忍度以及高完整性的新型底板总线——ARINC659底板总线。针对ARINC659底板总线在航空电子系统中的应用，分析了ARINC659底板总线协议的特点和局限，提出了未来的发展和改进方向，对于ARINC659总线的发展以及航空电子系统背板总线的选用具有指导意义。

关键词：
ARINC659底板总线协议

协议分析

协议特点

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ARINC659总线系统设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.040

作者：刘宁宁1，2，王瑶3，索高华3，颜哲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： ARINC659背板总线是一种高可靠、高容错的线性多节点串行通信总线，具有总线传输时间确定性的特点，主要用于航空电子系统中在线可更换模块(LRM)之间的数据通信。在结合背板总线技术协议的基础上，阐述了ARINC659背板总线的体系架构，给出了在设计过程中符合ARINC659背板总线协议规范的通信机制，并对ARINC659背板总线设计中的关键技术进行了重点研究分析，概括了ARINC659背板总线所具备的技术特点及市场应用前景。

关键词：
ARINC659

背板总线

LRM

航空电子系统

通信机制

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ARINC659总线协议处理芯片设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.2016.10.041

作者：田泽1，2，淮治华1，2，裴希杰1，2，范飞虎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： HK659芯片是实现ARINC659底板总线系统的基础和关键，被广泛应用在新一代机载电子系统中。在深入理解、分析ARINC659总线协议以及ARINC659总线通信处理机理的基础上，提出了一种满足ARINC659总线高可靠性、高容错性要求的芯片设计方案，详细说明了HK659芯片的架构设计、工作原理及技术优势。该芯片是一款内部集成PCI主机接口、ARINC659总线协议处理单元、命令表自加载接口、时钟复位电路以及丰富的片内存储器资源等的通信处理芯片，解决了制约我国高可靠性、高容错性底板总线应用的关键技术问题及瓶颈。