当期目录

2019年 第32卷 第1期 刊出日期：2019-01-15

  

可自适应调节带宽的新型非线性二阶锁相环

赵蕾,石磊,朱从莹,姚博

2019, 32(1):  1-4.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.001

摘要 ( 419 )   HTML ( 19 )   PDF (1392KB) ( 63 )  

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大捕获带宽的同步给传统二阶锁相环带来了巨大挑战。文中针对传统锁相环捕获带宽与抑制噪声能力两者之间的矛盾,提出一种耦合非线性环节的新型二阶锁相环,利用非线性模块自适应调整环路噪声带宽。输入输出相位误差较大时利用较大的带宽迅速减小频偏;当相位误差由于环路控制作用而减小时,利用较小的带宽抑制噪声以提高跟踪精度。仿真结果表明,非线性二阶锁相环跟踪速度显著提高,且相比传统二阶锁相环,捕获带宽从4 kHz最大提高到18.8 kHz。

基于密度泛函理论的单层MoS₂纳米材料气敏性能研究

臧道俊,李运祥,徐帅,王岩

2019, 32(1):  5-10.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.002

摘要 ( 498 )   HTML ( 22 )   PDF (1510KB) ( 52 )  

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针对由于本征单层二硫化钼纳米材料气敏性能差故不能用作气敏探测的问题,文中采用铝原子替位掺杂材料表面硫原子的方法,改善了材料表面无悬挂键的固有缺陷,从而提升了气敏性。通过对基底进行形成能和电子结构的计算,发现了材料导电性能的提升并证实了掺杂处理实验的可操作性。对其表面进行气体分子的吸附计算的结果显示材料的气敏性能获得极大提升,尤其对于氨气分子,吸附能达到-2.31 eV,电子转移提升至0.38e,吸附长度减小至1.978 ?,证明材料对氨气具有良好的选择性。

用LMS算法消除开关纹波对WiFi接收机的影响

张龑,卜刚,王铭铭

2019, 32(1):  11-15.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.003

摘要 ( 431 )   HTML ( 6 )   PDF (1610KB) ( 63 )  

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针对开关电源应用于射频前端模拟电路时的纹波问题,文中提出在数字基带部分采用自适应滤波法消除纹波的方案。在Simulink环境下搭建基于IEEE802.11b无线通信协议的WiFi收发系统,并在数字基带部分使用LMS自适应滤波器来抑制纹波。系统仿真结果表明,自适应滤波器能明显改进信号质量,当纹波幅度低于150 mV时,接收信号能达到协议要求。在此基础上,对自适应滤波器进行了完整的前端及版图设计,并进行功耗分析,最终自适应滤波器在33 MHz时钟频率、1.98 V电源电压的工作条件下功耗仅为1.35 mW,证明了利用开关电源为WiFi接收机供电以节约功耗的可行性。

低功耗无线动物神经信号采集模块设计

原旭东,朱政飞

2019, 32(1):  16-20.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.004

摘要 ( 357 )   HTML ( 4 )   PDF (1331KB) ( 45 )  

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文中根据RF无线射频原理,提出了一个适用于小体型动物的纯模拟、低功耗的无线神经信号采集模块设计方案。相比于数模混合方案,纯模拟的实现方案具有尺寸小、功耗低以及结构简单等优势。整个采集模块可以分为模拟前端放大和无线数据传输两部分。通过选用低功耗、低噪声的仪表放大器INA333和运算放大器OPA333构成模拟前端放大电路的两级放大结构,降低了电路的功耗和尺寸。通过添加反馈电感实现的反馈增强效应降低了Colpitts振荡器功耗。采用三极管极间电容对振荡器进行FM调制构成纯模拟无线数据传输电路,使得采集模块具有小尺寸、低功耗以及无线数据传输的特点。电路仿真以及实验测试结果均表明,该模块可以完成动物神经信号的无线采集,具有一定的实用性。

异构环境虚拟化资源管理相关研究

赵传奇,岳春生

2019, 32(1):  21-26.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.005

摘要 ( 395 )   HTML ( 8 )   PDF (1148KB) ( 113 )  

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随着异构环境的数据处理平台的不断发展,平台系统内虚拟化资源管理的重要性日益凸显,吸引了越来越多研究人员的关注。传统高性能同构处理平台在可移植性、可重构性和可扩充性等方面远不能满足大量复杂数据处理的需要。从异构环境下虚拟化资源管理的角度出发,文中通过介绍异构软硬件虚拟化、资源管理策略的相关研究进展,对现有虚拟化资源管理策略进行了分析总结,并分析了未来异构环境虚拟化资源管理趋势。

一种应用于平方公里中频阵的八角环天线阵

卢保军

2019, 32(1):  27-31.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.006

摘要 ( 366 )   HTML ( 3 )   PDF (1639KB) ( 125 )  

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结合平方公里中频孔径阵列的应用场景,文中提出了一种基于电阻膜频率选择表面的超宽带八角环天线单元。其通过在八角环天线阵列与接地板之间加载方环形电阻膜频率选择表面,对由金属地板在对应频点因反相叠加而产生的驻波峰值有效抑制,进而拓宽了天线带宽以及降低了天线剖面。仿真结果表明:加载电阻膜频率选择表面后,天线阵元最终在±45°扫描范围内获得了5:1的阻抗匹配带宽,且天线的剖面降低了约27%。此外,在整个工作频带内天线阵元具有稳定的有源方向图、较宽的半功率波瓣宽度以及较好的极化性能。

基于图像配准的指静脉身份认证技术

金晓峰,王丹丹,梁添才,徐俊,王彪

2019, 32(1):  32-37.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.007

摘要 ( 477 )   HTML ( 5 )   PDF (1325KB) ( 28 )  

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手指静脉在采集时手指旋转和姿态改变导致静脉形变和图像阴影,影响手指静脉身份验证的准确性。因此,文中提出一种基于图像配准的指静脉认证方法,通过少量稳定特征点配准认证图像,并提取两幅配准图像的纹理特征进行身份验证。该方法首先选择邻域清晰度高的静脉叉点作为特征点,然后对特征点进行匹配,并将两幅图像配准,最后根据纹理特征计算两幅配准图像的相似度。所提方法主要克服了基于特征点匹配的方法中点对数量少的问题,并解决了静脉形变的问题。实验结果证明,该方法较模板匹配和特征点匹配方法具有良好的性能。

基于稀疏自动编码机的场景识别算法

谢林,李菲菲,陈虬

2019, 32(1):  38-41.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.008

摘要 ( 419 )   HTML ( 8 )   PDF (1156KB) ( 32 )  

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针对场景识别中低级特征与高级概念之间的语义鸿沟问题,提出了一种基于稀疏自动编码机的场景识别方法。采用了稀疏自动编码机和空间金字塔池化相结合的特征编码技术。首先对场景图像提取局部的HOG特征,然后利用改进的稀疏自动编码机对HOG特征进行编码,得到稀疏特征,通过空间金字塔池化和局部归一化得到整张场景图像的表示,最后利用线性SVM实现分类。在标准的场景图像数据集Scene-15上进行的实验表明,该算法可以将识别的准确率提升至81.97%。

一种高抑制电调滤波器的设计与实现

刘乐乐,刘兰,石玉,吴治霖,胡越,温杰

2019, 32(1):  42-46.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.009

摘要 ( 538 )   HTML ( 15 )   PDF (1356KB) ( 69 )  

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针对超外差接收机中前端预选宽频段、低损耗与高带外抑制度的需求,文中在电感耦合方式的LC电调滤波器基础上,增加了寄生通带抑制滤波器,设计了一款基于20~800 MHz调谐范围的电调滤波器。通过实际测试得到在调谐范围内,滤波器插入损耗<1.5dB,1 dB相对带宽约20%~30%,输入输出端口驻波<1.5,二倍频处抑制度>40 dBc,寄生通带抑制滤波器能将二次谐波和三次谐波寄生通带的抑制度分别提高40 dBc和30 dBc以上,从而利于滤波器在预选部分实现中频、镜频和本振反向等抑制作用。

基于模板匹配的快速少纹理目标识别算法

秦海报

2019, 32(1):  47-51.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.0010

摘要 ( 338 )   HTML ( 4 )   PDF (1250KB) ( 37 )  

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针对传统的基于模板匹配算法通常考虑模板的整体性往往遇到计算性能复杂的问题。文中提出一种基于二进制方向压缩映射和局部特征加权的快速少纹理目标识别方法。根据目标边缘点的量化梯度方向,利用二进制方向压缩映射方法对目标模型进行特征描述,快速提取出目标候选位置及其对应的尺度、角度信息;在检测出目标候选位置后,再利用局部特征加权方法建立新的模板特征,对目标候选位置计算新的相似度从而确定目标最终姿态。实验结果表明,文中算法与其他具有代表性的算法相比具有更好的识别率,并且识别时间大幅降低。

基于重复滑膜控制的PMSM的矢量控制系统

季传坤,钱俊兵

2019, 32(1):  52-57.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.0011

摘要 ( 592 )   HTML ( 8 )   PDF (1605KB) ( 57 )  

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针对永磁同步电机(PMSM)在负载突变时产生的抖振现象,文中提出了一种重复滑模控制方法。首先,详细介绍了永磁同步电机的数学模型和滑膜变结构的基本原理,并在PMSM速度环上采用滑膜控制方法代替传统的PI控制。其次,具体分析了重复控制的基本原理,在滑膜控制的基础上加入重复控制,提出了一种新型的重复滑膜控制策略,建立了基于MATLAB/Simulink的电机仿真模型。仿真结果表明,此控制方法在电机转速上升阶段具有较好的系统响应性;在电机突加负载时,电机转速最大突变值比使用滑膜控制时减少了74.55%,且电机恢复到稳定状态用时为使用滑膜控制时的37.5%;验证了所提出的重复滑膜控制方法具有较强的抗负载性和系统稳定性。

基于电子搜索算法的电力系统无功优化

黄泰相,陈波,管鑫,程璐瑶

2019, 32(1):  58-61.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.0012

摘要 ( 331 )   HTML ( 8 )   PDF (992KB) ( 27 )  

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针对电力系统无功优化过程中,粒子群算法收敛慢以及计算结果容易陷入局部最优的问题,文中利用电子搜索算法代替粒子群算法,以提高计算的收敛速度并使优化计算更容易得到最优解。以网损期望最小为目标,建立了考虑电容器无功补偿和电压器变比的配电网无功优化模型。利用IEEE14节点系统进行模拟计算,通过结果验证了电子搜索算法在无功优化中的效果。通过比较了粒子群算法和电子搜索算法的结果,证明了电子搜索算法在收敛速度以及优化效果上优于粒子群算法。

基于不同导航信号的BISAR系统分辨性能分析

张磊,碗超凡,尹治平

2019, 32(1):  62-66.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.0013

摘要 ( 361 )   HTML ( 8 )   PDF (1263KB) ( 31 )  

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基于GNSS信号的双基合成孔径雷达(BISAR)成像系统具有多种突出的优势,已获得越来越多的关注。文中在广义模糊函数的基础上,针对导航卫星信号的伪随机码的特点,引入平均模糊函数的概念,以消除码元序列的伪随机性对系统模糊函数的影响。构建了适用于分析不同码元序列的平均广义模糊函数,对基于不同导航信号的BISAR系统的分辨性能进行了分析比较,并通过仿真进行验证。研究结果表明,导航卫星轨道对BISAR系统的分辨性能有较大影响,BDS导航信号拥有良好的分辨能力。

基于预失真编码激励与最小方差波束形成的超声成像算法

康维新,巩雪,刘玉梅,王红茹

2019, 32(1):  67-71.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.0014

摘要 ( 338 )   HTML ( 6 )   PDF (1245KB) ( 71 )  

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为了提高医学超声成像的轴向分辨力,文中提出一种基于预失真编码激励与改进最小方差自适应波束相结合的成像方法。该方法一方面对编码激励信号进行预失真和旁瓣抑制处理,补偿探头对信号的影响,提高发射端的分辨率与成像对比度;另一方面对接收数据采用改进的最小方差波束形成,有效提高了医学超声成像过程中的分辨率并改善自适应算法的鲁棒性。仿真结果表明,相对于恒包络信号与传统的延时叠加波束形成算法,文中算法从信号源和接收数据两方面提高了成像的对比度和分辨力,为实现高质量的超声成像系统提供了理论依据。

压缩深层神经网络隐藏层维度对其分类性能的影响

成凌飞,贺扬,张培玲,李艳

2019, 32(1):  72-75.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.0015

摘要 ( 373 )   HTML ( 4 )   PDF (1054KB) ( 89 )  

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为了使深层神经网络具有更好的泛化能力、少量训练时间的性能。文中汲取压缩神经网络的思想,通过将深层神经网络的输入层与隐藏层按照不同的比例将隐藏层的维度进行压缩,并在传统压缩深层神经网络的基础上,在其顶层添加一个分类层,使深层神经网络拥有分类的能力。实验将构建的深层神经网络应用于MNIST手写数据集的分类测试,结果表明,经过适当压缩的深层神经网络比未被压缩的深层神经网络具有更好的分类效果,而且节省了大量的训练时间。

一种可编程的高抗干扰AGC的设计

温杰,吴治霖,石玉,刘兰,胡越,刘乐乐

2019, 32(1):  76-79.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.0016

摘要 ( 459 )   HTML ( 4 )   PDF (995KB) ( 42 )  

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在射频接收系统中,自动增益控制(AGC)电路能够有效改善接收机的动态范围。文中设计了一种可编程的高抗干扰AGC电路,采用“窄带滤波+对数放大+模数转换+单片机”的负反馈方式实现自动增益控制功能。经过实际测试,该电路在初始信噪比、信噪比分别恶化30 dB、60 dB和85 dB共4种情况下,增益动态范围达到32 dB,输出信号的功率误差<0.5 dB,表明该电路结构在恶劣的信噪比环境中仍然能够正常工作,具有良好的抗干扰能力。

基于深度学习机制的火警协议智能分析模型

史册,裘炅

2019, 32(1):  80-85.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.0017

摘要 ( 404 )   HTML ( 7 )   PDF (1419KB) ( 46 )  

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火灾自动报警器品牌和型号众多,不同品牌或型号的数据协议均有所不同,这为智慧消防的信息集成增加了难度。为解决这一问题,文中提出一种将深度学习技术与火警协议分析模型相结合的SSAESMFA模型。该模型基于栈式稀疏自动编码器和Softmax回归,能够通过对已知消防设备的协议数据进行深度学习,实现对未知协议数据的识别。经过训练,SSAESMFA对协议数据的识别准确率能达到99.83%,实验表明,该模型有较高的对消防设备协议数据的特征提取分类能力,可有效提高智慧消防的信息集成效率。

基于DBSCAN与梯度划分的Kinect障碍物轮廓检测算法

潘迪

2019, 32(1):  86-90.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.0018

摘要 ( 477 )   HTML ( 6 )   PDF (1201KB) ( 42 )  

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针对移动机器人的环境检测和避障问题中传感器获取的信息不够全面及准确,无法准确提供周围环境信息等问题,文中提出了利用Kinect传感器来获取周围环境的色彩信息和深度数据,并且提出了一种利用梯度划分和DBSCAN聚类方法来处理Kinect传感器获得的深度数据图。该算法首先使用梯度障碍物边缘检测方法对Kinect获取得到的深度图进行快速高效的处理障碍物边缘轮廓,并对算法中的差分参数进行改进,使得计算得到的梯度结果更准确。然后对比不同的聚类方法,使用BDSCAN聚类方法来对检测划分完毕的障碍物进行聚类分析,最后通过安排具体实验对该算法进行验证。实验结果表明,该算法能够对周围环境障碍物进行准确划分,可行区域效果明显,对不同物体的成功检测率较高,验证了算法的有效性。

基于PSCAD的高压断路器仿真模型

柯颢云,陈铁,肖宇

2019, 32(1):  91-94.  doi:10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2019.01.0019

摘要 ( 761 )   HTML ( 18 )   PDF (1478KB) ( 103 )  

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断路器是电力系统中最重要的控制和保护设备,但现有的断路器模型大多只能简单表现断路器的分合状态改变,故建立基于动态电弧的断路器模型。首先分析所选电弧模型,得到所需参数,再在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建断路器仿真模型,在MATLAB中针对电弧模型进行算法编程,并利用PSCAD中特殊接口调用MATLAB程序得到断路器开断故障全过程。通过仿真研究与比较,断路器切断故障时的电压电流与理论分析基本一致,验证了断路器模型的正确性,表明设计模型具有一定的参考性。