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2017年  第46卷  第4期

通信与信息工程
基于尺度函数的插值小波构建方法
张治国, 胡学海, 周依
2017, 46(4): 481-487. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.001
摘要:
经典小波采样理论应用正交小波构建插值小波,然而正交小波的解析表达式通常比较复杂或难以获得,因此在实践中确定和构建插值小波,成为信号处理及调和分析领域研究的重要课题。为此,提出一种构建插值小波的新方法。该方法应用尺度函数构建插值小波,避免了对正交小波的求解,提高了构建插值小波的效率。以Daubechies和Coiflets多分辨分析为例,验证了该方法的正确性和有效性。
一种MISO条件下空时分组码盲识别方法
张立民, 闫文君, 凌青
2017, 46(4): 488-494. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.002
摘要:
该文提出一种单接收天线条件下,空时分组码(STBC)的盲识别方法。使用接收信号在不同时延下的经验分布函数作为特征函数,通过Komogrov-Smirnov(K-S)方法检验经验分布函数之间的距离,以达到识别的目的。算法不需要信道信息、噪声信息和调制信息,所需接收样本数少。仿真结果表明,该文所提出的算法性能较好,对调制方式、载波频偏不敏感,且适用于非高斯噪声条件。
一种新的高速多目标参数检测算法
刘家州, 章宇兵, 陆洲
2017, 46(4): 495-500. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.003
摘要:
该文提出一种新的高速、多目标窄带雷达目标检测和参数估计算法。首先采用基于循环平稳的联合Keystone变换与模糊数搜索方法完成目标运动参数粗估计,然后在粗估计基础上采用联合频域距离徙动补偿处理与分数阶傅里叶变换方法完成目标检测及参数估计。该算法适用于多目标及存在距离徙动、多普勒扩散和多普勒模糊的情况,其保持了循环平稳计算复杂度低的优点,且克服了已有循环平稳算法在工程应用中估计精度低和运动参数估计范围受限的缺陷。计算机仿真和实测数据验证了算法的有效性。
阵元缺损下的波达方向估计算法
张永顺, 葛启超, 丁姗姗
2017, 46(4): 501-504, 512. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.004
摘要:
为解决在均匀线阵中阵元降采样或其他因素引起的阵元损坏导致角度估计精度下降的问题,该文对缺损的采样数据矩阵进行Hankel矩阵变换,利用Hankel矩阵变换的性质以及矩阵填充理论,将不满足矩阵填充理论的接收数据矩阵变换为适用于矩阵填充理论的数据矩阵,通过不定增广拉格朗日乘子法精确重构出完整的接收数据矩阵,实现了精确的波达方向估计。仿真实验验证了该方法在均匀线阵阵元出现损毁的情况下,仍能实现对角度的精确估计,同时给出了算法随阵元缺损程度变化的性能变化趋势。
同时同频全双工射频快速自适应干扰抵消算法
王俊, 赵宏志, 唐友喜
2017, 46(4): 505-512. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.005
摘要:
在同时同频全双工收发信机中,考虑单径无线自干扰信道场景,提出了基于快速搜索思想的射频自适应干扰抵消算法。通过分析自干扰幅度估计误差、相位估计误差对射频自干扰抵消后剩余接收信号功率的影响,引出了射频域的快速自适应干扰抵消算法,并讨论了该算法的收敛性。分析与仿真表明,在同时同频全双工系统中,基于快速搜索的射频自适应干扰抵消算法可以有效实现射频域自干扰的抵消;与现有的射频自适应干扰抵消方法相比,其收敛时间减少了约60%。
欺骗式干扰下组网雷达优化布站方法分析与仿真
刘洁怡, 张林让, 赵珊珊, 李强, 张娟
2017, 46(4): 513-519. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.006
摘要:
针对组网雷达抗欺骗式干扰的资源优化问题,提出了一种优化布站方法。首先,对数据融合抗欺骗式干扰能力进行理论分析,给出组网雷达在空间不同位置被欺骗概率的理论值;利用理论分析结果,实现组网雷达被欺骗概率最小化和其覆盖范围最大化的联合优化布站,从而达到最优的资源利用方式。最后,通过仿真得到不同条件下的最优布站位置。
基于相位提取基函数的高效区域分解方法
韩奎, 聂在平, 阙肖峰
2017, 46(4): 520-524. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.007
摘要:
为了进一步提高电大导体目标电磁散射问题的计算能力,给出了一种高效的区域分解方法。该方法采用定义在曲面三角形单元上的相位提取基函数来展开目标表面的感应电流,大幅减少了待求未知量的数目;同时结合区域分解方法,将原问题分解为若干个重叠的子问题并逐个进行求解,进一步降低了峰值内存需求。此外,为了简化缓冲区的构造过程,采用了仅一层锯齿状的边长约为0.5个波长的三角形单元作为缓冲区,取得了良好的收敛效果。多层快速多极子方法被用于加速矩矢相乘运算。数值算例说明了该方法的高效性和稳健性。
星型结多工器综合
王瑞, 李乐中, 彭龙, 涂小强, 钟小溪
2017, 46(4): 525-529. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.008
摘要:
提出了一种利用线性变换综合星型结多工器的方法。该方法基于线性变换综合出多工器的每个信道滤波器S参数对应的特征多项式,利用文献中已有的技术综合出多工器的N阶耦合矩阵。给出了多工器N阶耦合矩阵的构造方法,并推导了多工器S参数和群时延与N阶耦合矩阵的关系。为了验证该方法,给出了一个五工器及一个双工器的综合实例,其中双工器被进一步设计、加工与测试,测试结果与综合结果相吻合,进一步验证了该方法的准确性。
基于量化信息的无线传感器网络多声源定位研究
刘韵婷, 井元伟, 张嗣瀛
2017, 46(4): 530-533. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.009
摘要:
针对量化定位大都集中在单源定位问题,该文研究了基于无线传感器网络的量化多声源定位方法。首先针对超声源的传播特性提出了对数量化策略,节点根据量化策略和测量值计算量化信息,并将量化信息传输给基站;然后基站根据提出的基于可能性C均值聚类算法的多源定位方法估计声源的位置。通过在不同参数下的仿真验证所提算法的有效性,仿真结果表明:该算法能够较精确地估计多声源的位置,且对丢包率具有一定的鲁棒性。
混合传感网络覆盖洞修复改进算法研究
于秦, 王伟东, 李龙江, 钱艇
2017, 46(4): 534-539, 599. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.010
摘要:
针对传统的无线传感网络覆盖洞修复算法VOR(VORonoi algorithm)存在的不足,该文在混合传感网络环境下提出基于优先机制的VORP(Priority-based VOR)和基于复杂优先机制的VORCP两种改进的覆盖洞修复算法。通过对两种改进算法进行仿真和分析,以及对运用修复算法前和分别运用VOR、VORP、VORCP算法后,监测区域无线传感网络覆盖情况的纵向与横向的比较分析,结果表明该文所提出的改进算法在性能和效率上均优于传统的覆盖洞修复算法。
自动化技术
基于复模型的模拟电路故障诊断
高媛, 杨成林
2017, 46(4): 540-546. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.011
摘要:
参数故障诊断和容差问题是模拟电路故障诊断的两个主要难题。该文从故障建模入手,提出一种新的复数域参数故障统一建模方法。模拟电路输出电压的实部和虚部都是故障元件参数的函数,联立实部和虚部函数,并消掉被建模元件参数,得到与参数无关的函数。该函数只由电路结构、故障元件位置和无故障元件的参数确定。因此,以它作为故障模型就与参数无关,能描述任何参数漂移、开路和短路故障。该模型函数是二次函数,除了无故障点之外,不同元件的模型函数会在复平面上相交于第二个点,称为混叠问题。该文采用多频方法来消除此混叠现象。仿真结果验证了方法的有效性。
具有电流偏差和噪声扰动的H观测器在线估计电池SoC状态
冯代伟, 陆超, 陈勇, 黄大贵
2017, 46(4): 547-553. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.012
摘要:
针对电池管理系统采集的电流信号和电压信号往往含有有色噪声,且该噪声会明显影响电池状态估计性能的问题,把噪声看成扰动,提出了具有偏置电流估计功能的H观测器用于电池SoC的在线估计。首先,建立具有电流偏差和噪声扰动的电池状态模型,其次设计具有偏置电流估计功能的H观测器,并且通过仿真深入分析该观测器对SoC估计效果、去偏功能对估计性能的影响以及观测器对模型偏差的鲁棒性和参数适配性,最后通过实验分析验证了该方法的有效性。
基于Ansoft软件的电抗器匝间短路在线监测研究
鲁改凤, 侯鹏飞, 徐德光
2017, 46(4): 554-558. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.013
摘要:
针对目前电抗器匝间短路不能被及时发现的问题,建立了干式空心电抗器匝间短路故障电路模型,从磁场的角度对干式空心电抗器匝间短路故障进行了在线监测和保护研究。采用Ansoft软件与硬件相结合的方法,将磁场信号转换为电信号,研究了探测线圈安装位置的不同对发现电抗器匝间短路故障的影响。通过对探测线圈电压的计算值和阀值的比较,能够判断电抗器内部绝缘结构是否完好,并能准确判断是否发生故障,避免了保护装置的误动。实验数据表明,利用探测线圈产生的电压差来监测匝间短路情况精确可行,能及时发现故障,并有效地避免故障范围的扩大。
基于峭度和时域能量的局放脉冲提取算法
张安安, 何聪, 孙茂一, 李茜
2017, 46(4): 559-564. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.014
摘要:
提出了一种针对电力电缆局部放电脉冲的提取方法,首先根据信号峭度的变化定位局部放电脉冲峰值所在位置,然后根据信号能量的变化采用滑动能量搜索的方法以局部放电脉冲峰值为中心向两边计算搜索局放脉冲的边沿,从背景噪声中准确提取局放脉冲信号。该方法可以将局部放电检测信号中纯噪声信号部分与包含局部放电脉冲信号的部分区分开来,且不受局部放电脉冲个数和脉冲所在位置的限制,并具有步骤简洁、计算量小的特点。通过与小波阈值去噪、经验模态分解(EMD)两种主流电力电缆局部放电脉冲提取方法的仿真实验对比和实际实验对比,验证了该方法的有效性与准确性。
风电运行风险与备用协调优化的调度方法
李茜, 刘天琪, 莫思特, 何川, 李兴源
2017, 46(4): 565-571. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.015
摘要:
风电功率的预测误差体现了风电的随机性,风电的波动性描述了风电出力在指定时空尺度上的逐点变化特性。针对风电功率预测误差和风电功率波动所需的备用容量,通过对风电的随机性、波动性分析应对,建立风电备用需求新模型。根据风电备用需求与系统运行备用之间的关联关系,定义了风电运行风险,并在此基础上构建了风电运行风险与备用协调优化的调度模型,在模型中采用惩罚的方式对因系统为风电提供的运行备用不足所造成的失负荷成本和风能浪费成本加以考虑。通过修订后的IEEE 6节点和118节点系统算例的仿真计算,验证了模型的正确性和有效性,为更大限度、更经济、更安全的利用风电功率提供了一种决策支持。
计算机工程与应用
融合超像素分割与码本模型的目标检测算法
凡时财, 曾祥峰, 周雪, 邹见效, 徐红兵
2017, 46(4): 572-578. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.016
摘要:
针对码本模型在前景目标检测中的效率有待进一步提高的现状,提出了融合超像素分割的码本构建算法。为减小处理对象的规模,设计了按照颜色及空间相似度聚类原始像素点的思路。以超像素作为码本构建单元,有利于抑制局部噪声并降低码本的冗余度。实验结果表明,融合超像素分割的码本模型算法在保持前景目标检测准确性的情况下,能显著减少视频处理过程中的内存消耗以及提高视频帧处理效率,在基于DM6437的嵌入式处理平台上达到了实时处理的性能。
基于水平集的自适应保边平滑分割
何坤, 郑秀清, 谢沁岑, 王丹
2017, 46(4): 579-584. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.017
摘要:
为了提高活动轮廓模型对自然图像的分割效果,提出了一种新的分割算法。首先将水平集和全变分有机结合,建立了保边平滑分割模型;其次运用聚类算法自适应选取平衡参数,避免了水平集曲线收敛于局部最优;最后根据水平集对不同平滑分量分割区域不同,设计了基于区域置信度的分割平滑收敛函数,解决了分割曲线消失问题。实验表明,该算法对自然图像分割测评分数高于传统活动轮廓分割算法,对图像纹理和噪声不敏感。
基于跨本体语义相关的三维模型检索方法
陈莉, 刘弘
2017, 46(4): 585-590. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.018
摘要:
针对某些特定领域的建模中单一的语义检索条件无法得到理想的检索结果,提出了基于跨本体的语义相关度进行检索的算法。首先构建相关领域的本体,然后对已有实例进行分析,通过聚类算法找出模型本体间具有相关性的属性。再通过调查获取用户对实例的评价数据,对深度信念网络进行训练,求出本体间相关语义属性的相关度权值。最终对模型库中的模型计算与检索模型间的相关度作为检索条件,将大于一定阈值的模型作为检索结果。应用该算法,用户一般在检索首页可以找到较满意的模型,大大缩短了检索的时间。
基于多归属组合双向拍卖的SDN资源价格协商算法研究
诸葛斌, 傅晗文, 彭丹, 王伟明, 布晓波, 兰巨龙
2017, 46(4): 591-599. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.019
摘要:
软件定义网络(SDN)作为一种新型的网络体系架构,打破了传统网络的封闭模式,实现了控制与转发分离,可以有效地解决当前互联网的一系列问题。为了实现SDN网络资源的合理分配,该文提出利用经济学原理来抑制SDN网络资源的浪费。根据当前业界流行的拍卖模型的特性,提出一种适用于SDN环境下的价格协商算法,即多归属组合双向拍卖模型(MCDAM)算法,解决了资源买卖双方交易价格是否合理的问题,达到以价格为杠杆实现SDN资源的合理分配的目的,并通过仿真实验证明了该算法的优越性以及可行性。
一种新的自动驾驶轨迹规划方法
梁广民
2017, 46(4): 600-606. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.020
摘要:
提出了一种轨迹规划算法,该算法可以为自动驾驶生成舒适安全的轨迹,障碍物通过摄像头或车间通讯的协同感知消息((CAM))和分散化环境通知消息(DENM)方式感知。该算法主要分为3个部分,首先由轨迹生成模块生成舒适的轨迹簇,其次由于传感器可能存在的误差,对其他交通车的位置和速度进行估计,最后由轨迹选择模块选择最适合的轨迹。为了帮助无人车做出决策,建立了碰撞概率模型。在MATLAB环境下的仿真证明了该算法安全可靠。
基于两阶段聚类的机会社会网络路由算法
张淯舒, 王慧强, 冯光升, 吕宏武, 温秀秀
2017, 46(4): 607-613. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.021
摘要:
为提升机会社会网络路由过程中消息投递率、降低消息平均时延,对其消息转发过程进行了研究,提出一种基于两阶段聚类分析的机会社会网络路由算法。以分组路由策略为基础,通过两阶段聚类分析方法降低簇划分过程对节点资源的需求,并分别为簇内/间消息设计转发策略,优化了消息转发与中继节点选取的过程。此外,在聚类分析的过程中引入事件链分析的方法,深入挖掘节点间的内在社会关联,提高簇划分的准确性。仿真结果表明,在大规模复杂网络环境中该算法能够提高投递率5%~10%,降低投递时延10%以上,而在资源不足的情况下也能够获得接近80%的投递率。
空中交通管制专家与新手眼动行为的统计分析研究
王艳军, 刘银鑫
2017, 46(4): 614-620. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.022
摘要:
数据科学的迅速发展促进了心理学、管理学等各学科研究范式的转变。通过对实证数据的深入研究,能够发现传统方法不能发现的规律。该文以管制员眼动行为为研究对象,通过faceLAB眼动仪采集不同级别管制员的眼动行为数据,综合统计分析方法和MF-DFA时间序列分析方法对数据进行了深入分析,探讨不同级别管制员在信息获取行为上的差异。分析结果表明:1)专家比新手具有更长的平均注视持续时间、更少的注视点、更少的平均扫视持续时间和更小的扫视幅度;2)管制员的注视持续时间、扫视持续时间和扫视幅度的时间序列有多重分形特征,多重分形奇异谱图表明新手的波动强度大于专家。研究结果说明管制员的信息获取行为具有差异性,管制经验对管制员行为特征具有显著影响。
电子信息材料与器件
SnZnPr-xAu无铅钎料性能与组织
张亮, 杨帆, 孙磊, 钟素娟, 马佳, 鲍丽
2017, 46(4): 621-624. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.023
摘要:
研究了微量纳米Au颗粒对SnZnPr无铅钎料性能与组织的影响。研究结果表明,微量的纳米Au颗粒可以显著改善SnZnPr钎料的润湿性和焊点力学性能,通过优化设计证明纳米Au颗粒的最佳添加量为0.1%,但添加纳米Au颗粒过量时,钎料的润湿性明显下降,焊点的力学性能基本不变。对SnZnPr和SnZnPr-0.1Au钎料组织研究发现0.1%纳米Au颗粒可以显著细化基体组织,特别是减小富Zn相的尺寸,通过纳米压痕实验证明0.1%纳米颗粒可以显著提高SnZnPr钎料的抗蠕变性能,热循环实验证明0.1%纳米Au颗粒可以将QFP100器件SnZnPr焊点热疲劳寿命提高12.3%,主要归因于纳米颗粒对位错的钉扎作用。
紫外光驱动微纳结构薄膜的气敏特性研究
苏星松, 周飞, 许宗珂, 李圆圆, 段国韬
2017, 46(4): 625-629. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.024
摘要:
采用基于有机模板的溶液浸渍-无损转移法制备ZnO微纳多孔有序薄膜,研究了在不同紫外光强度照射下和不同尺寸孔径的ZnO微纳多孔有序薄膜对NO2气敏性能的影响。结果表明,以500 nm聚苯乙烯(PS)球为模板制备的ZnO微纳多孔薄膜传感器,在0.35 mW/cm3紫外光照射下具有较高的灵敏度、较快的响应和恢复时间。随着紫外光强度的增强和孔径尺寸的增大,ZnO微纳多孔薄膜传感器的灵敏度降低;且在紫外光照射下ZnO微纳有序多孔薄膜对乙醇、甲醛、H2S、SO2和CH4等气体具有很好的选择性。
生物电子学
仿视皮层机制的随机点视频序列运动特征提取
许悦雷, 吕超, 马时平, 李帅, 邹洪中, 张文达, 辛鹏
2017, 46(4): 630-635. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.025
摘要:
为了探索视皮层对多方向刺激的运动信息处理机制,依据生物实验中部分中颞叶区(MT)细胞对随机点视频刺激运动感知的侧偏特性,提出了一种仿视皮层机制的随机点视频序列运动特征提取模型。首先,采用Von Mises函数拟合初级视皮层(V1)简单细胞的感受野,再结合非线性的能量模型、调谐和非调谐正则化方法等模拟实现V1复杂细胞对运动信息的方向感知;其次,提出了级联前馈方法对V1复杂细胞响应进行线性加权求和,得到MT细胞的响应输出;最后,利用生物实测MT细胞响应数据对新模型的有效性进行了实验验证。仿真结果表明模型的输出结果与恒河猴的运动感知实验数据基本吻合,能够较好地模拟视皮层对不同夹角的多方向随机点视频序列的运动感知机制,为提取复杂运动序列的特征提供新的方法,进而为视觉类脑计算奠定基础。
多导脑电复杂度特征的谎言测试研究
高军峰, 司慧芳, 于晓琳, 顾凌云
2017, 46(4): 636-640. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.04.026
摘要:
谎言测试在刑讯侦查和心理疾病治疗中具有重要意义。为了区分是否说谎,30名受试者被随机分为诚实和说谎两组,根据脑电信号的非线性特征-复杂性测度,对他们的12导联的脑电信号提取了KC复杂度、近似熵与样本熵3种复杂度特征,通过统计分析,用两类受试者具有显著差异的多导电极上的复杂度构建特征向量,最后使用支持向量机分类识别特征样本。研究发现:3种复杂度指标中,两类受试者的样本熵特征在更多电极上存在显著差异,由它们构建的特征向量的分类准确率最高,表明样本熵可以更有效地区分诚实和说谎两种不同脑认知状态下的脑电信号,该研究为基于脑电的测谎提供了一种新的途径。