中国科技论文

China Sciencepaper

  • 下行MU-MIMO系统能效与频谱效率折中效用分析

    贾美平;张超;芮赟;

    针对下行多用户多输入多输出(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output,MU-MIMO)系统,建立了能够表达能量效率(energy-efficient,EE)与频谱效率(spectrum-efficiency,SE)折中关系的系统效用函数。由于该效用函数为非凸函数,为了获得最优的系统效用,提出了一种迭代用户功率分配算法。然后,给出了能够实现系统效用最大的传输模式选择方法。仿真结果表明,所提算法能够使得系统效用取得最大值。同时,还证明了在不同的效用偏好参数下,所提方案均可以获得最优系统效用。

    2016年02期 v.11 115-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 220K]
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  • 水声网络动态编码协作通信频率选择与中继节点位置选择

    张敏;陈友淦;金晓婷;许肖梅;

    以含直达路径的典型3点中继动态编码协作水声通信系统为例,研究了如何选择最优工作频率与中继节点的位置,以使系统的功耗最小、性能最优的方法。首先给出在一定通信距离情况下的最优工作频率模型,根据得到的最优工作频率来改变中继节点位置,继而得到中继节点的最佳位置。以此为基础,建立通信网络的能量消耗模型,通过最优频率-距离关系近似表达式进行能量消耗的优化,综合工作频率与中继节点位置进行选择。从理论上证明了当中继节点与信源节点和目的节点的距离相等时,工作频率选择该距离条件下的最优工作频率可使系统的功耗最小。计算机仿真实验验证了该理论的正确性。

    2016年02期 v.11 120-124页 [查看摘要][在线阅读][下载 228K]
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  • 无线传感网络中基于感测数据的自适应传输距离方案

    孙海霞;胡永;雷萌;

    提高能量利用率和缩短传输时延一直是无线传感网络WSNs(wireless sensor networks)研究热点。为此,提出了基于感测数据的自适应传输距离SDATR(Sensing Data-based Adaptive Transmission Range)方案。在紧急环境下,增加传输距离,减少跳数,进而缩短时延;在正常环境下,降低传输距离,减少能量消耗。SDATR方案依据环境自动调整传输距离。若紧急环境,感测的数据必须存在异常变化,反之亦然。通过检测感测数据的变化,能够反映环境的异常情况。仿真结果表明,所提出SDATR方案能够有效地依据环境调整传输距离,缩短紧急环境下的数据传输时延,并降低正常环境中的能量消耗。

    2016年02期 v.11 125-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 301K]
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  • K波段圆极化介质集成背腔天线阵

    易欢;屈世伟;郎宇;

    为解决背腔天线阵在K波段由于尺寸过小导致的加工和组阵困难等问题,基于多层印刷电路板(PCB)工艺,提出了一种由介质集成波导(SIW)馈电的4(4介质集成椭圆背腔天线阵列。该阵列的基本辐射单元由一对三角形贴片和一个介质集成的椭圆腔体构成,圆极化特性是通过背腔口径上正交场分布实现,贴片上2种正交电流模式辅助拓展了单元的圆极化轴比(AR)带宽。此外,为了拓宽阵列的AR带宽,使用了一种改进型的SIW功分器和连续旋转馈电技术对阵列馈电。最后,对天线阵列模型的仿真结果进行了实验验证。通过介质集成、椭圆背腔和在背腔口径上加载三角形贴片等技术,解决了单元尺寸给加工和组阵带来的问题,实现了具有宽带圆极化特性的K波段背腔天线阵。

    2016年02期 v.11 130-133+138页 [查看摘要][在线阅读][下载 424K]
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  • 基于LPIND的硅基等离子天线

    刘会刚;梁达;任立儒;耿卫东;

    首先介绍了LPIND(Lateral Positive-Intrinsic-Negative Diode)及其在硅基等离子天线方面的应用,并对LPIND进行建模,仿真分析了不同SOI(Silicon On Insulator)埋层材料对LPIND本征区载流子浓度的影响,仿真结果显示,LPIND的自加热效应会降低本征区载流子浓度,通过改变埋层材料,增加埋层的热导率,可以减弱自加热效应。其次给出了LPIND本征区电导率的仿真结果,完成了基于LPIND的半波偶极子天线的设计与仿真,仿真结果显示,本征区电导率和硅衬底厚度会影响天线的回波损耗(S11)。最后总结了降低LPIND静态功耗的有效设计方法。

    2016年02期 v.11 134-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 204K]
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  • 一种用于无线传感网络的微小型平面天线

    徐爱宝;唐祯安;杨帆;

    针对多频天线结构复杂、尺寸较大的问题,采用圆形三开口谐振环超材料结构作为辐射贴片,设计了新型的适用于无线传感网络的微小型平面天线。研究了辐射贴片上的缝隙的尺寸、位置对频带特性的影响,优化后的天线尺寸仅为22.5mm×18mm×1.6mm,其电尺寸为0.18λ×0.144λ×0.013λ。实测频段为2.28~2.54GHz、3.23~3.55GHz、4.97~9.75GHz,覆盖了蓝牙、ZigBee、3.4GHz的WiMax频段,以及5GHz的WLAN频段,满足无线传感网络的通信需求。这款天线相比普通平面天线,尺寸减小了45%,且具有多频带、宽频带、体积小、结构简单、易集成等优点。

    2016年02期 v.11 139-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 500K]
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  • 利用查表技术的超宽带快速定位算法研究

    祝忠明;韩文文;吴兴;韩书华;

    针对目前一些利用超宽带技术定位目标体的方法存在的缺陷,在前人研究的双椭圆交叉定位方法的基础上,推导了信号传播路径的时延解析方程,采用近似方法求解信号穿过墙体的延时,将时廷迟分割为有限个小单元,形成时间查找表,表中每个小单元都有与其一一对应的位置信息。通过模型建立计算时间延迟并分析延时误差,讨论目标体远近与墙体厚度对定位精确度的影响,结果表明目标体与发射天线的距离对位置信息识别的精确度几乎无影响,但墙体的厚度越大,延迟误差越大,定位信息越不准确,此方法不适合厚度超过30cm的墙体。

    2016年02期 v.11 145-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 213K]
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  • 基于3D打印技术的新型宽阻带电磁带隙封装屏蔽盒

    周佳威;庄伟;唐万春;聂守平;施永荣;季秋峰;

    设计了一种基于3D打印技术的倒置蘑菇型电磁带隙(electromagnetic band-gap,EBG)封装屏蔽盒。该封装屏蔽盒能够有效抑制4.7~12.6GHz频率范围内的腔体噪声,与传统的金属柱型EBG封装屏蔽盒相比,所设计的倒置蘑菇型EBG的周期单元尺寸缩小了81%(0.216λ0×0.216λ0×0.187λ0,λ0为自由空间中阻带中心频率所对应的波长),其相对阻带带宽可展宽至91.3%。通过等效电路建模分析了倒置蘑菇型EBG的阻带下截止频率,并在此基础上提出了倒置雨伞型EBG结构,使得EBG结构周期单元的电尺寸进一步缩小了38.3%。最后,利用3D打印技术加工制造了所设计的倒置蘑菇型和倒置雨伞型EBG结构,并将具有2个直角拐角的简单微带线放置其中进行插入损耗测量。实验结果表明,在阻带频率范围内,所设计的EBG封装屏蔽盒的腔体噪声得到了有效抑制。

    2016年02期 v.11 150-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 291K]
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  • 一类不确定线性系统的非脆弱鲁棒有限时间H_∞控制研究

    侯林林;任航丽;

    研究了一类不确定线性系统的非脆弱鲁棒有限时间H∞控制问题,所考虑的系统具有状态不确定性,且扰动是由外部系统生成的,所设计的控制器具有非脆弱性。利用Lyapunov函数理论分析了闭环系统的有限时间可镇定性,并以线性矩阵不等式的形式给出了可解的条件。数值仿真验证了所提方法的有效性。

    2016年02期 v.11 155-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 175K]
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  • 基于Lyapunov直接法的移动机器人运动控制研究

    李平;王建锋;李娜;惠珂;

    针对移动机器人的运动学模型,以Pioneer 3DX型轮式移动机器人为研究对象,建立了采用两轮差动驱动控制方式的移动机器人运动学模型,提出了基于Lyapunov直接法的移动机器人运动控制方法,设计了移动机器人控制器。对设计的控制器进行了直线跟踪和圆轨迹跟踪仿真实验,仿真结果表明轮式移动机器人能够有效地跟踪期望轨迹。本文提出的方法不但能够增强移动机器人控制器的调节能力,而且在一定程度上简化了控制器的设计,可应用于移动机器人运动控制实际工程中。

    2016年02期 v.11 160-163页 [查看摘要][在线阅读][下载 167K]
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  • 基于改进滤波器的非方时滞过程解耦控制

    牛亚旭;贾布衣;靳其兵;王琪;蒋北艳;

    为解决非方时滞系统中耦合和外界输入输出扰动的影响,提出了一种改进的解耦控制方法。首先根据奇异值分解理论对系统进行解耦,结合Smith预估结构并利用内模控制原理设计集中式PI控制器。然后根据过程中的慢动态极点设计改进的反馈滤波器,以加快系统对输入和输出干扰的抑制。仿真实例验证了所设计方法的有效性。

    2016年02期 v.11 164-167页 [查看摘要][在线阅读][下载 210K]
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  • RGB-D视频中连续动作识别

    白栋天;张磊;黄华;

    提出了一种基于动态规划的方法识别深度视频中的动作序列,首先通过视频中的深度信息提取出归一化的骨架来表征人体的姿态;然后通过隐式马尔可夫模型对人体的每个动作进行建模,并利用先验知识对整个连续动作序列进行划分;最后利用隐式马尔可夫模型输出概率构造代价函数,通过动态规划求解得到最优的动作识别标签,实现连续动作识别。实验结果验证了该方法对连续动作识别的高效性和准确性。

    2016年02期 v.11 168-172+178页 [查看摘要][在线阅读][下载 275K]
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  • 面向异质频谱的诚实拍卖机制设计与实现

    崔力;孙晨杰;陈彦羽;史专;孙玉娥;黄河;

    随着无线通信技术的不断发展,各类无线用频业务对频谱资源的需求也随之飞速增长。然而,绝大多数可用频段已经以长期租赁的形式分配出去,使得新的用频需求者很难申请到所需的频谱。为了解决这一问题,文章设计了一种面向异质频谱的诚实拍卖机制,以鼓励现有频谱持有者将自身空闲的频段提供给新的频谱需求者使用,解决所面临的频谱危机。所设计的频谱拍卖机制以最大化社会效益为优化目标,采用贪心机制设计了一个高效的频谱分配策略,将每段频谱分配给一组互不干扰的买家,以提高频谱的复用率。为了保证参与拍卖的买家的诚实性,还设计了一种与报价无关的频谱支付机制。通过仿真实验验证了所设计机制的有效性。

    2016年02期 v.11 173-178页 [查看摘要][在线阅读][下载 231K]
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  • 一种软件定义的内容中心网络SD-CCN结构

    蔡岳平;刘军;

    为了应对网络数据的指数式增长以及满足未来网络对内容的需求,结合内容中心网络(sontent centric network,CCN)和软件定义网络(software defined network,SDN)2种未来互联网结构的优势,提出一种软件定义的内容中心网络结构(software defined content centric network,SD-CCN)。SD-CCN以SDN中分离控制平面与数据平面为核心原则,以CCN中基于内容的分发作为主要目标,其基本组成包括控制平面、控制通道、数据平面和数据通道4个部分。所有的控制决策都由控制平面发出,所有的数据操作都在数据平面完成。仿真实验结果表明,该结构相比传统的内容中心网络具有更小的网络开销。

    2016年02期 v.11 179-183+190页 [查看摘要][在线阅读][下载 295K]
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  • 基于快速SIFT算子违禁品特征提取研究

    陈鹏;邹涛;郭建民;

    由于传统SIFT(scale invariant feature transform)特征提取算法每个特征描述子形成128维的特征向量,计算量比较大,严重影响实时性,而被动毫米波(PMMW)安检成像系统对实时性要求比较高,因此提出将改进后的快速SIFT算子运用于违禁品特征提取。改进后的快速SIFT算法主要分为2个方面,一是用绝对距离取代了欧式距离,改进了特征描述符相似性度量的测量形式,相似性度量公式的时间复杂度有所降低;二是提出了假设匹配算法,减小了算法中相似特征点比较的次数,降低了算法的计算量。仿真实验证明,快速SIFT算法在尺度缩放、旋转和视角变化等情况下匹配效果较好,耗时仅为传统SIFT算法的三分之一左右。

    2016年02期 v.11 184-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 316K]
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  • 粘连玉米粒群的分水岭分割与粒形的多尺度小波校正算法研究

    权龙哲;辛伯来;奚德君;张明俊;

    为实现玉米粒群图像的自动分割和形态校正,在传统分水岭分割算法的基础上提出了一种新的粘连籽粒分离与形态校正算法。首先采用维纳滤波与数学形态学运算对玉米粒群图像进行滤波及背景均匀化处理;然后通过多种边缘检测算子相结合的检测方法,确定玉米籽粒的粘连边界,作为算法的分水岭;利用腐蚀算法与极值化处理确定了粒群图像的蓄水盆地,并以构建的分水岭和蓄水盆底完成对粒群图像的分水岭分割运算;最后利用多尺度小波分析的方法对籽粒图像进行正形。试验结果表明,该算法对玉米粒群图像的有效分割率和正形率分别为94%和95.6%,有效解决了传统分水岭分割方法易出现的过分割和泄露等问题,较传统算法在时间和准确率等方面均有很大提升。

    2016年02期 v.11 191-196页 [查看摘要][在线阅读][下载 396K]
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  • 基于位置关联相似性的匿名算法

    张磊;马春光;杨松涛;

    在基于位置的查询服务中,历史查询数据所包含的位置与兴趣点之间存在一定的关联差异,攻击者可以利用这种差异,通过使用匹配关联的方式,获取用户的位置隐私信息。针对这一问题,通过使用二分图刻画该服务中实体之间的匹配关系,分析了这种攻击方法的基本特点,并基于k-匿名思想提出了cor-k匿名算法。该算法有效地模糊了查询位置间的历史匹配关系,阻止了潜在的历史数据匹配关联。实验证明该算法能够在较短时间内完成处理过程,适合在实际环境下部署以保护用户的位置隐私。

    2016年02期 v.11 197-201+213页 [查看摘要][在线阅读][下载 224K]
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  • 一种改进的词义相似度算法

    韩兴邦;毛峡;

    针对当前基于《知网》的词义相似度算法未充分考虑义原所具有的情感极性信息,以及未充分利用义原在义项表达式中的位置信息等问题,提出了一种改进的基于《知网》的词义相似度算法。首先,在计算义原相似度时,对现有的考虑义原距离以及义原深度的计算方法,引入义原情感极性作为新的参数,使得对包含情感色彩的词语的词义相似度计算结果更加精确;其次,对义原在义项表达式中的位置信息进行更加深入的分析,提出了一种新的位置权重分配方法,以增强词义相似度计算结果的合理性。实验结果表明,与已有方法相比,所提出的方法可有效提高词义相似度计算的精确度与合理性。

    2016年02期 v.11 202-207页 [查看摘要][在线阅读][下载 153K]
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  • 面向健康感知的情境建模方法研究

    褚伟杰;张荣;张伟;李伟平;莫同;吴中海;

    给出了支持情境感知系统构建的情境模型,并针对中国居家养老的实际需求,基于物联网数据建立一套老人起居及健康监测情境模型,定义了情境、场景、服务和规则。给出了支持模型运行的情境感知系统架构,对模型进行了建模,系统通过情境规则能够识别老人的起居及健康状况,进而主动地提供服药提醒、日常生活提醒等服务,验证了模型的可行性和正确性。

    2016年02期 v.11 208-213页 [查看摘要][在线阅读][下载 210K]
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  • 多模情感数据库的设计与评价

    王宝军;薛雨丽;于适宁;毛峡;

    为解决多模情感数据库匮乏问题,设计了情感语音和人脸表情多模情感数据库,包含20人的共600段音视频片段,分别包括高兴、惊讶、嫌恶、生气、悲伤、害怕等6种基本情感。为了确保情感数据库的有效性,对情感数据库进行了评价。该多模情感数据库可作为单模和多模情感识别算法的测试平台,对多模情感识别研究具有积极的促进作用。

    2016年02期 v.11 214-218页 [查看摘要][在线阅读][下载 137K]
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  • 增强的深度建模模式Contour分割

    王勇;张玉花;朱策;

    在新一代高效三维视频编码标准(High Efficiency Video Coding for 3D,3D-HEVC)中,为了更加精确地表示深度图中的物体边界,利用非矩形块分割的深度建模模式(Depth modelling modes,DMMs)预测编码方法被引入,现有的DMMs模式包括锲形(Wedgelet)分割和轮廓(Contour)分割2种模式,其主要区别在于推导分割的方式不同。Contour分割利用已编码纹理块信息进行深度分区推导,然而这种分割方法仅仅利用了纹理与深度之间的结构相关性,而忽略了边界相邻块之间具有的边缘相似性,这潜在导致推导块分割不准确,进而影响编码效率。针对Contour分割模式导致的分割不准确问题,结合深度边界块之间的边缘相似信息,提出了一种增强的Contour分割方法。实验结果表明,与3D-HEVC的参考软件HTM11.0相比,在全帧内(AllIntra,AI)编码测试条件下,对于合成视点平均有近0.1%的BD-Rate节省。

    2016年02期 v.11 219-223页 [查看摘要][在线阅读][下载 255K]
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  • 基于电阻抗成像的食品中异物检测仿真研究

    熊秀芳;杨光;张炜;李星恕;

    为了研究电阻抗成像系统参数对食品内异物成像品质的影响,验证有限元仿真方法能够模拟电阻抗成像硬件系统获取成像数据,利用16电极电阻抗成像系统和有限元仿真方法,通过相邻激励测量模式得到实测和仿真电压成像数据,采用牛顿-拉夫逊算法实现了异物的图像重建,并用图像质量函数D和结构相似度函数SSIM对重建图像进行定量评价。结果表明,计算机仿真方法能模拟电阻抗成像硬件系统,优化成像条件,提高研究效率;迭代次数小时重建图像锐度好,迭代次数到达一定值后,增加迭代次数对成像品质没有影响;对直径为100mm的圆形域,电极宽度为7.5mm时成像效果最好;正则化系数有与电阻抗成像系统条件相匹配的最优值。

    2016年02期 v.11 224-230页 [查看摘要][在线阅读][下载 386K]
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  • 基于混合高斯与边缘检测的目标检测算法研究

    陈钟荣;夏利娜;郭晓伟;

    提出了一种基于混合高斯与边缘检测的目标检测方法,首先将混合高斯模型(Gaussian Mixture Model)的参数进行改进,并结合形态学等运算提取初步运动目标;其次将双边滤波与Sobel锐化检测算子结合对图像处理得到另一个目标;然后将两目标相减,并对相减的结果进行中值滤波,以及形态学和标记去除连通域等运算;最后与三帧差分结果逻辑"或"运算,得到最终目标。实验结果表明,该算法能够很好地去除阴影,且不易受环境变化的影响。

    2016年02期 v.11 231-235页 [查看摘要][在线阅读][下载 195K]
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  • 一种基于PCNN和改进的OTSU的图像分割算法

    张松;汪烈军;祁彦庆;

    脉冲耦合神经网络(PCNN)已广泛应用于图像分割领域,但其参数众多,计算复杂,迭代次数需人工判别,且对低对比度的图像分割效果不理想。针对这些情况提出了算法改进,首先将PCNN的参数简化为单参数可调,然后将图像对比度作为新的判断因子加入最大类间方差(OTSU)的判别式中,以判断PCNN迭代的停止时间。最后利用PCNN的同步点火机制,设计出一种新的双向PCNN算法,对图像分割结果进行优化,去除孤立的噪点,同时使分割边缘更加清晰。计算机仿真结果表明,该方法具有较好的图像分割效果和较强的适应性。

    2016年02期 v.11 236-240页 [查看摘要][在线阅读][下载 244K]
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  • 一种改进的重启动随机游走立体匹配算法

    郭三君;万敏;

    通过分析概率模型下重启动随机游走立体匹配算法的边缘权重仅由颜色相似性确定以及邻接矩阵不均衡的问题,对其提出了一种改进算法。首先对边缘权重进行改进,采用颜色相似性和空间邻近度共同确定,使算法在边缘区域和弱纹理区域的匹配更加精确;然后对邻接矩阵做均衡化处理,使算法对几何畸变干扰和异常值都具有很好的鲁棒性。测试结果显示,改进的算法在深度不连续区域和弱纹理区能获得更为精确的视差图。

    2016年02期 v.11 241-244页 [查看摘要][在线阅读][下载 220K]
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