Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering

2016年, 第9期　刊出日期：2016-09-01 上一期下一期

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先进控制方法在航天器上的应用：进展、挑战和未来发展

Yong-chun Xie, Huang Huang, Yong Hu, Guo-qi Zhang

Front. Inform. Technol. Electron. Eng., 2016, 17(9): 841-861. https://doi.org/10.1631/FITEE.1601063

摘要( 5 )

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摘要：本文从工程师角度出发，对当前先进控制方法在航天器上的应用情况进行综述。本文没有从先进控制方法的理论研究入手，而是从工程实际出发，重点关注包括在轨试验、地面物理仿真实验以及基于在轨数据的仿真实验三类工程应用情况。本文的目的是向工程师们展示已获得实际应用的先进控制方法，而不是仅仅停留在理论研究阶段的方法。我们通过大量的文献调研发现，尽管当前先进控制理论和方法发展得非常迅速，但是绝大部分先进控制方法距离在航天器上实际应用还有较远的距离。目前，国内外发射的大量航天器中，只有屈指可数的极少数航天器采用了先进控制方法，其中H₂/H_infinity鲁棒控制主要用在弹性模态较为明显的航天器上，MARC等自适应控制方法主要用于处理模型不确定的情况，LQR主要用于对航天器性能进行优化。望从事航天器控制的工程师们通过本文的研究，可以对具有较强工程应用价值的先进控制方法有一个全面的认识；同时，也向理论研究者们提出了航天器实际的工程需求。\n

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用于定义系统表现特征的基因型与表型仓库数据库的信息图式构造方法

Shahab Pourtalebi, Imre Horváth

Front. Inform. Technol. Electron. Eng., 2016, 17(9): 862-884. https://doi.org/10.1631/FITEE.1600997

摘要( 7 )

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概要：我们的长期目标是为复杂、异构系统（如信息物理系统）的预实体化设计建立一个软件工具箱。该工具箱的新颖性在于其利用了系统表现特征（system manifestation features, SMF）来进行跨学科的系统建模。实现该工具箱的难点在于其仓库的计算实现不依赖于功能设计和语言，和对于多种不断演变的SMF（基因型、表型及实例）工具的系统化的开发和管理。因此，我们提出了一种基于信息模式构造（information schema construct, ISC）的方法用以构造相关联的仓库数据库图式以及前述的SMF。ISC从逻辑上将SMF的数据内容整合为一组不同语义下的关系表。本文中我们给出了创建基因型和表型所必需的信息模式构造。这些信息模式构造提高了数据库的开发效率，并使数据之间的联系透明化。下一步研究中我们将重点关注基于SMF实例的系统建模方法的实施细节。

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一种用于判断分布式网络中故障节点的自主故障诊断及决策算法

Adel Khosravi, Yousef Seifi Kavian

Front. Inform. Technol. Electron. Eng., 2016, 17(9): 885-896. https://doi.org/10.1631/FITEE.1500176

摘要( 12 )

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概要：本文解决了具有任意易错节点及健康接入点分布式网络（distributed wireless networks, DWNs）的故障诊断协定（fault-diagnosis agreement, FDA）问题。我们提出的新算法，可在故障树成员间对其中失效节点的认定达成一致。该算法虽为完全连接DWN设计，但易于适用部分连接网络。本文的贡献在于通过在所有故障树成员中检测同一失效单元列表，来减少拜占庭协议过程的比特复杂度，因而得以将恶意单元从其它相关进程中移除。同时，每个健康单元均对本地恶意单元列表进行检测，从而减少了网络中的包传输。本文提出的算法在2t+1个包传输轮次中解决了FDA问题，其单个无线节点的比特复杂度为O(n^t+1)。

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基于两级层次特征学习的图像分类方法

Guang-hui Song, Xiao-gang Jin, Gen-lang Chen, Yan Nie

Front. Inform. Technol. Electron. Eng., 2016, 17(9): 897-906. https://doi.org/10.1631/FITEE.1500346

摘要( 9 )

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概要：在图像分类任务中，不同类别之间的相似度是不同的，样本经常被误分到相似度较高的类别中。为了区分高度相似类别中的样本，需要更加具体的图像特征，以便于分类器能够提高分类性能。本文提出了一种新颖、有效的基于深度卷积神经网络的两级层次特征学习框架。首先，不同层次的深度特征抽取器使用迁移学习方法进行训练。然后，从全部类别中抽取的通用特征和从高度相似类别中抽取的具体特征被融合成一个特征向量，并将其输入线性分类器进行分类。最后，基于Caltech-256、Oxford Flower-102和Tasmania Coral Point Count三个图像数据集的实验证明，通过两级层次特征学习的深度特征的表达能力十分强大，与传统的扁平多分类方法相比，我们提出的方法能有效地提高分类精度。

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一种城市主干道信号动态协调控制方法及其应用

Guo-jiang Shen, Yong-yao Yang

Front. Inform. Technol. Electron. Eng., 2016, 17(9): 907-918. https://doi.org/10.1631/FITEE.1500227

摘要( 6 )

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概要：针对城市主干道的交通流特征，提出了一种新的交通信号协调控制方法。其核心控制算法包括两个模块：控制子区划分模块和信号协调控制模块。本文首先分析了相邻交叉口的路段长度、路段交通密度以及交叉口信号配时参数对相邻交叉口交通关联度的影响，然后设计了基于分层结构的相邻交叉口交通关联度的模糊计算方法和基于关联度的主干道控制子区划分方法。接着提出了一种控制子区协调控制算法，根据一段时间内交通流信息计算控制子区公共信号周期、路段上下行相位差和各路口的绿信比。实际应用表明该控制方法能有效降低主干道交通流平均旅行时间和平均停车率，效果令人满意。

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区间值信息系统中基于信息熵的属性约简

Jian-hua Dai, Hu Hu, Guo-jie Zheng, Qing-hua Hu, Hui-feng Han, Hong Shi

Front. Inform. Technol. Electron. Eng., 2016, 17(9): 919-928. https://doi.org/10.1631/FITEE.1500447

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概要：区间值数据用来表示包含观察值的不确定性。区间值信息系统的处理有助于拓展粗糙集理论的应用范畴。属性约简是区间值数据分析的一个关键问题。现有针对传统单值数据的方法不适用于区间值数据。目前，关注区间值数据约简的研究还相对较少。本文从信息论的角度提出了一个区间值数据的属性约简框架，定义了区间值信息系统中的熵、条件熵以及联合熵等概念，继而构造了属性约简算法。实验结果表明所构造的方法是有效的。\n

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基于最大比合并的认知无线电物理层保密性能分析

Hui Zhao, Dan-yang Wang, Chao-qing Tang, Ya-ping Liu, Gao-feng Pan, Ting-ting Li, Yun-fei Chen

Front. Inform. Technol. Electron. Eng., 2016, 17(9): 929-937. https://doi.org/10.1631/FITEE.1500351

摘要( 6 )

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概要：在瑞利衰落信道下，本文研究了认知无线电网络中最大比合并的保密中断性能。在一个单输入多输出窃密系统中，本文考虑一个次级用户向另一个装备多根接收天线并且采用最大比合并提高其合并信噪比的次级用户发送保密信息。与此同时，一个装备多根接收天线也采用最大比合并的窃密者窃听这对合法次级用户的信息。合法次级发送者采用Underlay策略与主用户共享频谱资源的同时亦不影响主用户的通信质量。考虑上述的窃密环境，本文分别得到了精确和近似保密中断概率的闭式表达式。

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单中继系统中基于空间信道配对和相干合并的交替迭代结构

Feng Shu, Xiao-hui Huang, Jin-song Hu, Ting-ting Liu, Ri-qing Chen, Xiao-hu You, Jun Li, Jin Wang

Front. Inform. Technol. Electron. Eng., 2016, 17(9): 938-945. https://doi.org/10.1631/FITEE.1500436

摘要( 9 )

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概要：在单中继系统中，对于给定空间信道配对（spatial channel pairing, SCP）方案，可以推导出最佳相干合并的闭式解；对于给定相干合并方案，也可以得到SCP的近似解析解。由此，本文设计了一种基于SCP和相干合并的交替迭代结构。仿真结果表明：相较于现有的最大比合并加匹配滤波，最大比合并加天线选择以及分布式空时码算法，本文提出的交替迭代结构能够提供更为可观的信噪比增益。

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一种用于位移传感器的数字莫尔方法

Jian Wu, Ting-ting Zhou, Bo Yuan, Li-qiang Wang

Front. Inform. Technol. Electron. Eng., 2016, 17(9): 946-953. https://doi.org/10.1631/FITEE.1500270

摘要( 9 )

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目的：在传统莫尔条纹技术的基础上，提出一种装调方便、分辨率可调节的位移测量技术。
创新点：仅使用一块光栅，利用图像处理技术生成数字莫尔条纹，从而既具有传统莫尔条纹技术的优点，又方便装调和系统分辨率设置。
方法：首先，利用面阵探测器接收光栅的放大像，并将图像信号送入计算机中。然后，将光栅像与其镜像像进行叠加产生数字莫尔条纹，并对条纹信号进行积分以得到数字莫尔曲线。最后，利用特殊设计算法估计条纹移动前后的相位差，并根据相位差计算位移量。本文根据所提出的方法构建了一套位移测量系统，对系统的稳定性、灵敏度和测量精度进行了测试。
结论：提出了一种基于数字莫尔条纹技术的位移测量方法，它既具有传统莫尔条纹技术的位移放大和误差平均的优点，又装调方便且可灵活调节分辨率。通过实验验证了该方法的可行性。

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一款基于改进的步进式译码算法的流水线架构RS码译码器

Xing-ru Peng, Wei Zhang, Yan-yan Liu

Front. Inform. Technol. Electron. Eng., 2016, 17(9): 954-961. https://doi.org/10.1631/FITEE.1500303

摘要( 8 )

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摘要：基于改进的步进式译码算法，我们为超宽带系统设计了一款流水线架构的Reed-Solomon(RS)码译码器。为了减小复杂度，改进的步进式译码算法将传统步进式译码算法中冗余的两部分进行了结合。此外，采用流水线架构，使得所设计的译码器以最小时延获得最大吞吐率。因此，对于RS（23,17）码，我们所设计的译码器面积比ME（modified Euclidean）架构和pDCME（pipelined degree-computationless modified Euclidean）架构分别减少了42.5%和24.4%。此外，与传统步进式译码器相比，我们设计的译码器能减少11.3%的面积，且关键路径延迟更低。

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采用内嵌时钟控制技术的低功耗双边沿隐形脉冲触发器

Liang Geng, Ji-Zhong Shen, Cong-Yuan Xu

Front. Inform. Technol. Electron. Eng., 2016, 17(9): 962-972. https://doi.org/10.1631/FITEE.1500293

摘要( 6 )

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概要：本文提出了一种新颖的采用内嵌时钟控制技术的双边沿隐形脉冲触发器（dual-edge implicit pulse-triggered flip-flop with an embedded clock-gating scheme, DIFF-CGS），其在脉冲产生模块中采用了基于时钟控制技术的传输门逻辑。该技术在输入信号不变时关闭反相器链，抑制延迟的时钟信号和锁存器中的冗余跳变，从而降低触发器的功耗。基于SMIC 65 nm工艺的后端仿真结果显示，与相关文献中的同类脉冲型触发器相比，在输入信号开关转换率为10%时，本文提出的DIFF-CGS减少了41.39%–56.21%的功耗。此外，在隐形脉冲发生模块和静态锁存器中节点的全摆幅跳变特性提高了电路的鲁棒性。所以，DIFF-CGS适用于信号转换频率较低的低功耗超大规模集成电路（very-large-scale integration, VLSI）中。

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