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    2017年 第45卷 第1期    刊出日期:2017-01-25
    电子、通信与自动控制
    姜立标 丘华川 凌诗韵 何家寿
    2017, 45(1):  1-8.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.001
    摘要 ( 359 )   PDF (774KB) ( 265 )  
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    现有的六轮铰接式电动轮自卸车差速控制策略只是简单地实现差速,且其忽略 整车横摆控制和驱动防滑控制而导致整车动力学性能较差.为此,提出了基于驱动力分层 控制的差速控制策略.首先基于拉格朗日方程法推导了包含整车纵向、侧向、横摆及前车 身侧倾自由度的整车动力学数学模型,然后设计由总驱动功率及横摆控制功率决策层、差 动驱动分配层和驱动防滑稳定层组成的分层控制差速控制策略.文中运用自抗扰控制算 法计算出纠正转向角偏差所需的横摆控制功率,采用最优滑移率识别算法对各轮驱动功 率进行修正.离线仿真结果表明,所提差速控制策略在不同工况和路面下均能很好地实现 各轮差速,同时保证了较好的整车转向性能和各轮工作的稳定性能.
    翟聪 刘伟铭 谭飞刚
    2017, 45(1):  9-17.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.002
    摘要 ( 259 )   PDF (1403KB) ( 78 )  
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    由于驾驶员在感应车间距变化时存在时变滞后的问题,且其灵敏度随着不同的 车速和车间距在一定范围内波动,为了准确描述车辆在行驶过程中的运行状态,文中在耦 合映射( CM) 跟驰模型基础上,提出了一类模糊滞后CM 跟驰模型,并对该模型的稳定性 进行了分析.利用Lyapunov 函数给出了模糊控制器存在的充分条件,使闭环跟驰系统满 足稳定性,即交通拥挤现象能够得到有效抑制,并通过求解线性矩阵不等式( LMI) 得到所 设计的控制器.仿真实验表明,在该模糊控制器作用下,各辆车的速度震荡幅度得到了有 效的降低,且能够更快地恢复到平稳状态,同时有效降低了车辆的二氧化碳排放量,说明 该方法对于抑制交通拥挤和降低二氧化碳排放量是有效的.
    谢中华 马丽红 钟福平
    2017, 45(1):  18-25.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.003
    摘要 ( 268 )   PDF (2407KB) ( 83 )  
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    压缩感知( CS) 重构中的近似消息传递( AMP) 算法通过迭代执行小波阈值操作 和残差更新来快速准确地实现稀疏信号重构,但它所采用的小波系数稀疏约束并不适用 于非稀疏的自然图像,尤其CS 观测过程存在噪声干扰时.为此,文中提出了一种基于复合 稀疏约束和AMP 框架的CS 图像重构算法,使用相似图像块低秩约束和双边滤波约束作 为自然图像的联合先验信息,以改善图像规则纹理和边缘的恢复效果,从而提升算法的重 构性能.无噪CS 观测的重构实验表明,文中算法的峰值信噪比( PSNR) 比仅用低秩约束的 AMP 算法提高了0.45 dB,比原始AMP 算法高6.19 dB; 而在含噪CS 观测的重构实验中, 对应的PSNR增益则分别是0.25 和4.60 dB; 无论是无噪观测还是含噪观测,文中算法都 获得了更佳的主观视觉效果.
    王宇飞 刘琲贝 胡永健 朱美能
    2017, 45(1):  26-34.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.004
    摘要 ( 326 )   PDF (2280KB) ( 77 )  
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    针对H.265 /HEVC 压缩编码视频中帧删除、帧重复及帧插入等时间域篡改问题, 根据H.265 /HEVC 编码标准的新特点,文中提出了一种基于视频压缩特征的时间域篡改 检测算法.该算法通过利用视频压缩域的相关参数,在不需对视频进行完全解码的情况下 实现篡改位置的检测.实验结果表明,文中提出的算法对不同程度的帧删除、帧重复和帧 插入篡改以及不同压缩码率的篡改视频都具有较好的检测效果,有效缩短检测时间.
    吴鹏 李雯霖 齐德昱 宋文龙
    2017, 45(1):  35-41,52.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.005
    摘要 ( 288 )   PDF (1721KB) ( 84 )  
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    为获得到效果更好的融合图像,提出了一种基于结构相似度( SSIM) 阈值自适应 判定融合规则的改进算法.该算法对低频子带采用了基于相关系数离均差的加权求和融 合算法,以保留更多的概貌信息; 对高频子带则先计算待融合图像各个区域的SSIM,然后 取平均值作为阈值,再根据各个区域的SSIM 与阈值的关系自适应地选择高频子带融合 算法,以保留更多的细节信息.实验结果表明,文中改进的图像融合算法可以获得细节更 丰富和边缘更清晰的融合图像,融合图像质量的客观评价指标更优.
    徐肯 蔡敏 贺小勇
    2017, 45(1):  42-47.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.006
    摘要 ( 253 )   PDF (2453KB) ( 95 )  
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    为提高运算放大器的带内增益和带宽,提出了一款应用于长期演进( LTE) 接收 机中宽带Δ-Σ模数转换器( ADC) 的四级运算放大器.该运算放大器采用前馈Gm-C 和密 勒补偿相结合的混合型频率补偿方法,以保证运算放大器的稳定性. 文中采用0. 13 μm 1P6M CMOS 工艺设计了一款高性能的四级运算放大器,并将该运算放大器应用于宽带 Δ-ΣADC 中.测试结果显示: 该运算放大器在1. 5 V 供电电压下可获得72. 8 dB 的直流增 益、442MHz 的增益带宽积和101V/μs 的转换率; 在相同的功耗和带宽下,该放大器的带 内( 0~10MHz) 增益比传统的两级放大器提高了6 dB 以上; 采用该运算放大器的宽带 Δ-ΣADC在10MHz 的信号带宽下具有68 dB 的信噪比和78 dB 的无杂散动态范围.
    孙志刚 何雄 谢晴兴 李月仇 庞雨雨
    2017, 45(1):  48-52.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.007
    摘要 ( 348 )   PDF (702KB) ( 76 )  
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    采用四线法研究Ag /SiO2 /p-Si∶B /SiO2 /Ag 器件在不同温度下的电输运性能( V-I特性) ,在低温V-I 特性曲线中观察到了明显的热滞现象.为了消除热滞现象带来的实验
    误差,文中提出了采用增强系统热传导以及延长连续两次测量的间隔时间的方法,并通过延长连续两次测量时间间隔的方式消除了热滞对器件电输运性能的影响.结果表明,在进行半导体基材料的电性能及磁阻效应的研究时,必须考虑热效应可能带来的影响,否则将导致错误的实验结果.
    曾浩 周建文 王秋实 王洪良 何海丹
    2017, 45(1):  53-58.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.008
    摘要 ( 334 )   PDF (821KB) ( 115 )  
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    在卫星导航接收机中,传统调零天线无法形成对卫星信号的主瓣指向.为了能同时形成多个天线方向图主瓣,并分别对准不同卫星信号,从而提高阵列增益,文中引入导
    向约束条件,采用直接矩阵求逆方法求解每个卫星信号的最优权矢量解,并完成波束合成; 分析了文中算法的运算量,给出了阵列增益的解析表达式.研究表明,文中算法不仅抑制了外部干扰,而且克服了卫星信号间的相互干扰,形成了对每个卫星信号的主瓣指向,提高了输出信噪比.方向图和期望信号输出信干噪比的仿真结果验证了该算法的有效性.
    马中华 杨建红 陈彭
    2017, 45(1):  59-65,73.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.009
    摘要 ( 232 )   PDF (1862KB) ( 100 )  
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    为降低标签成本,增加编码容量而不增大标签的面积,提出了由多矩形缝隙环谐振 器嵌套组成的无芯片标签,通过嵌套显著减小了标签尺寸; 将标签制作在尺寸为35 mm× 35mm的F4BM-1/2 介质基板上,通过矩形缝隙环的存在和缺失表示逻辑‘1’和‘0’进行标签 编码,实现了12 bit 编码容量的无芯片标签; 在微波暗室里使用网络分析仪测试无芯片标 签的读取距离,在距离收发天线50 cm 处可以接收到正确的数据信号,仿真和测试结果取 得了很好的一致性.
    计算机科学与技术
    康文雄 许耀钊
    2017, 45(1):  66-73.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.010
    摘要 ( 222 )   PDF (995KB) ( 84 )  
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    针对节点约束型最短路径问题,提出了基于回溯法的分层Dijkstra 算法,通过分 层结构寻找局部最优解来求得全局最优解或次优解.该算法利用分层结构可保存搜索进 度的优势,使其在寻找过必经点最短路径时可以实现对搜索进度的保存与回溯等操作.实 验结果表明: 分层Dijkstra 算法虽然增加了一定的空间复杂度,但能有效地减少Dijkstra 算法的调用次数; 与深度优先搜索、几何代数算法相比,分层Dijkstra 算法虽然不一定能 找到理论最优解,但出解速度较快,在数据量较大的情况下能快速找到次优解.
    熊云艳 肖文俊 毛宜军 赖正文 韩冬 李梅生
    2017, 45(1):  74-79.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.011
    摘要 ( 219 )   PDF (641KB) ( 59 )  
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    针对度分布符合泊松分布的复杂网络模型,文中从理论的角度证明了其度序列( 1≤k1<k2<…<kl) 长度l 也是log2N( N 为网络节点数) 级别的,并对随机网络、小世界网
    络、无标度网络模型的度序列长度进行了仿真实验,结果证明了该结论的正确性; 针对现实世界中网络模型的数据集,文中也进行了度序列长度的计算,发现该结论在现实网络中也是正确的.
    王岩 汪晋宽 韩英华
    2017, 45(1):  80-87,111.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.012
    摘要 ( 298 )   PDF (1060KB) ( 180 )  
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    为提高云计算系统的资源利用率,优化系统性能,同时兼顾用户的服务质量( QoS) 需求约束,文中结合云计算和工作流建立了云工作流系统,给出了具有两个调度阶
    段的系统资源调度模型.在第1 阶段中,考虑了QoS 的时间及价格约束、工作流内各个任务之间的依赖关系以及各个任务所产生的中间数据的处理,提出了改进的粒子群优化( MPSO) 算法,并利用Pareto 获得最优解,以提高调度效率; 在第2 阶段中,考虑了资源在主机上的分配情况,提出了具有负载感知的调度策略,根据系统的负载情况进行资源调度,以提高系统的资源利用率.实验结果表明: 在云工作流系统的资源优化调度中,与经典的异构最早完成时间算法、单目标优化的遗传算法相比,MPSO 算法的任务执行速度更快、资源利用率更高,能满足用户的QoS 需求; 具有负载感知的调度策略能更有效地根据负载情况进行调度,提高任务执行的效率和资源利用率.
    许玉格 刘莉 罗飞
    2017, 45(1):  88-94.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.013
    摘要 ( 293 )   PDF (1001KB) ( 97 )  
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    在相关向量机的预测模型中,核函数的选择和核参数的取值对模型预测性能影响很大.针对这一问题,文中采用多属性高斯核函数建立相关向量机预测模型,提出了一
    种自优化的核参数学习方法进行参数优化,并将该模型用于二维标准函数预测和污水处理系统出水水质预测,与不同核函数下的相关向量机模型以及不同参数优化方法下获得的预测模型进行了对比实验.结果表明,基于自优化的多属性高斯核相关向量机模型对低维数据的参数敏感度较低,对高维数据有良好的输出精度和稀疏性,在污水出水水质预测中获得比较满意的结果.
    毕盛 刘皓熙 闵华清 董敏 黄鑫龙
    2017, 45(1):  95-101.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.014
    摘要 ( 274 )   PDF (1449KB) ( 162 )  
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    仿人机器人在行走过程中,需要及时检测到是否要摔倒,从而阻止摔倒或通过保护动作在摔倒过程中减少机器人损伤.文中基于姿态传感器( 包括加速度传感器和陀螺
    仪) 、力感应传感器( FSR) 及步行阶段建立了多传感器信息融合模型,采用模糊逻辑决策方法建立了机器人跌倒检测的综合判定方法,并设计相应的控制器,该控制器可检测到仿人机器人运动时是否会摔倒,若无法避免摔倒,则采取相应的保护动作; 若可避免摔倒,则通过控制髋关节阻止机器人摔倒.最后在SCUT-I 仿人机器人上进行实验,结果表明,文中方法能及时检测到机器人在运动过程中发生跌倒的时刻,并及时通过稳定控制器阻止摔倒或通过倒地控制器产生保护动作,减少机器人的损伤.
    罗永刚 陈兴蜀 杨露
    2017, 45(1):  102-111.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.015
    摘要 ( 197 )   PDF (1104KB) ( 79 )  
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    MapReduce 作业性能与内存配置存在极大的相关性,针对准确预测作业内存困难问题,根据Java 虚拟机( JVM) 的分代内存管理特点,提出了一种分代内存预测方法.首先使用回归模型对年轻代与垃圾回收平均时间的关系进行建模,将寻找合理年轻代内存大小的问题转换为一个受约束的非线性优化问题,并设计搜索算法来求解该优化问题.文中还建立MapReduce 作业的Map 任务和Reduce 任务性能与内存的关系模型,求解最佳性能的内存需求,从而获得Map 任务和Reduce 任务的年长代内存大小; 使用聚类算法预测JVM 晋升对象阈值,优化JVM 配置,减少了JVM 的垃圾回收暂停时间.实验结果表明,文中提出的方法能准确预测作业的内存需求,显著提升作业运行性能.
    徐杨 林琪 李东
    2017, 45(1):  112-117.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.016
    摘要 ( 232 )   PDF (888KB) ( 82 )  
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    现有的流程挖掘技术和工具都是针对单个日志文件,但在实际业务环境中,一个业务流程的执行往往需要多个信息系统共同支撑,信息系统产生的流程日志数据将被分
    布在不同的日志文件中,有必要对这些分散的日志数据进行融合,以供对全局流程的挖掘分析.文中提出了一种基于模拟退火与人工免疫混合算法的日志融合方法.该方法针对跨IT 系统的流程日志特点,在亲和度计算中考虑了流程路径出现频次和实例时间重叠区域两个算子,以提高匹配实例的准确度和方法的实用价值; 在种群进化中引入模拟退火选择思想,以解决人工免疫算法早熟和持续退化的问题,并加入了记忆库机制,加强每一代种群的多样性保持,避免种群局部收敛.实验结果表明: 文中方法的日志融合成功率达90%以上,能保证流程挖掘结果的正确性; 与传统基于人工免疫的日志融合方法相比,文中方法的收敛速度明显提升,提高了融合效率.
    机械工程
    刘旺玉 王力 罗远强
    2017, 45(1):  118-122,128.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.017
    摘要 ( 238 )   PDF (1789KB) ( 148 )  
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    基于植物叶片蒸腾作用带走大量热的特性,提出了新型仿叶脉分形结构用以优化均热板的热结构,研究了叶片叶脉分形结构吸液芯在蒸发端的传热效果,通过化学腐蚀
    制作均热板进行试验,分析均热板蒸发端底板下表面与腔内蒸汽温度的温差变化情况并计算各部分的热阻,比较仿叶脉分形结构吸液芯在4 种分形角度( 30°、40°、50°、60°) 时的热特性.实验结果表明,分形角度为40°与50°的结构温差变化不大,均小于分形角度为30°与60°的结构,即其结构热阻更小,工质传热与输送性能更好.
    周建阳 罗小平 冯振飞 邓聪 吴迪
    2017, 45(1):  123-128.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.018
    摘要 ( 186 )   PDF (2246KB) ( 61 )  
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    微型换热器换热通道壁面的表面特性对流体流动沸腾特性有显著的影响.固体表面能常被用来表征微型换热器换热通道壁面的表面特性,可为微细通道中流体流动沸
    腾特性的研究提供理论依据; 文中测量去离子水、乙二醇、甲酰胺在换热通道内侧左右壁面及底表面所形成的接触角,基于杨氏理论计算微型换热器换热壁面的表面能,并通过液滴的Wenzel 模型分析微槽道内、外表面接触角差异形成的机理.研究结果表明: 微型换热器换热通道内侧左、右壁面的表面能分别为5. 2、5. 6 MJ /m2,底表面的表面能为8. 2 MJ /m2,微细通道内表面特性差异是由表面粗糙度不同造成的.
    王家序 黄伟 徐涛 肖科 李俊阳
    2017, 45(1):  129-136,144.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.019
    摘要 ( 198 )   PDF (6206KB) ( 113 )  
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    为解决传统齿轮副存在的回差问题,对设计、制造和安装过程中存在的误差影响因素进行了定量计算.通过考虑齿厚偏差、轴承径向跳动、中心距偏差和温度对齿轮变形的影响,提出了可自动变形补偿的金属橡胶复合齿轮副设计方法; 基于ABAQUS 有限元分析计算了高、低温对复合齿轮副变形的影响,得出了复合齿轮副在高、低温环境下的变形量和理论中心距预紧量; 实验考察在不同预紧量下金属齿轮副和复合齿轮副的振动响应情况.结果表明: 随着预紧量的增加,振动加速度先减小后增加; 预紧量的改变对金属齿轮副的影响较大,对复合齿轮副的影响较小,复合齿轮副相对金属齿轮副的改善效果随着预紧量的增加而愈加明显; 实验得到的最佳预紧量和仿真计算值基本吻合,从而验证了仿真分析的正确性.
    杨东 刘战强 贺蒙 庞继有 叶洪涛
    2017, 45(1):  137-144.  doi:10.3969/j.issn.1000-565X.2017.01.020
    摘要 ( 287 )   PDF (1665KB) ( 77 )  
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    以钛合金TC4 为研究对象,选择表面完整性评价标准数据组( 包括表面形貌、表面粗糙度、表面层显微硬度和表面残余应力) 作为评价指标,采用单因素试验设计法,利
    用光学轮廓仪、显微硬度计和盲孔法残余应力测量仪获得低塑性滚压加工表面形貌、微观硬度分布和残余应力状态,对比分析了工艺参数( 滚压速度、进给速度、液压油预压力和滚压道次) 对低塑性滚压加工表面完整性的影响程度.结果表明: 液压油预压力对滚压加工表面形貌、表面粗糙度及加工表面显微硬度和残余应力的影响程度最大,滚压速度的升高会增大加工表面粗糙度值,增加滚压道次会使加工表层硬化程度和残余压应力幅值变大; 在设计实验范围内,钛合金TC4 低塑性滚压加工采用高的液压油预压力和多道次加工可获得更优的加工表面完整性.
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