应用科学学报

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2017, 35(2): 0-0.

摘要 ( 336 )

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基于凿孔的系统极化码编码协作

李坤, 吴绍华, 高翔, 张钦宇

2017, 35(2): 139-148. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.02.001

摘要 ( 1105 )

PDF (2044KB) ( 667 )

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设计衰落信道下增益高且协作程度灵活可变的极化码编码协作方案，研究了基于凿孔的系统极化码编码协作方法.论证了将非系统极化码的凿孔算法扩展应用于系统极化码的可行性，在此基础上将信息位重休眠优化的准均匀凿孔算法应用于系统极化码，实现了基于凿孔的系统极化码编码协作.仿真结果表明所提方案表现出显著的系统收益.以码长256、码率0.25的极化码编码协作为例，当协作程度为50%时，设计方案性能较基于凿孔的非系统极化码编码协作提升2.0~2.5 dB.

基于软件无线电的改进级联码验证实现

高树立, 陈为刚, 杨晋生

2017, 35(2): 149-159. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.02.002

摘要 ( 934 )

PDF (1672KB) ( 393 )

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基于通用软件无线电外设（universal software radio peripheral，USRP）构成的软件无线电平台，在与欧洲地面数字电视广播（digital video broadcasting-terrestrial，DVB-T）参数兼容的情况下，设计了基于里德-所罗门（Reed-Solomon，RS）码与低密度奇偶校验（lowdensity parity-check，LDPC）码的级联码，并与DVB-T中基于RS码与卷积码的级联码进行了对比.LDPC码的纠错性能优于卷积码，与RS码结合可以进一步消除LDPC码在高信噪比情况下出现的误码平台，获得优越的纠错性能.基于USRP平台实现了所设计级联码中的各个模块，并在实际无线信道下验证了该级联码的纠错性能.系统测试结果表明，与DVB-T中的级联码相比，所设计的级联码在无线信道下可以获得一定的增益.

信道反馈延迟时上行多用户MIMO中继系统预编码

苏君煦, 陈小敏, 胡续俊, 朱秋明

2017, 35(2): 160-170. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.02.003

摘要 ( 900 )

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研究了信道存在反馈延迟和估计误差条件下，上行多用户多输入多输出中继系统的线性预编码算法.在中继发射功率受限条件下，考虑发送端-中继节点以及中继节点-目的端信道估计方法的局限性及反馈链路的时延性.根据最小均方误差准则设计以预编码矩阵为变量的优化问题，并采用联合迭代法求得中继端和接收端处理矩阵的闭式解.数值仿真结果表明，当存在信道反馈延迟和估计误差时，所提方案比现有算法更能有效降低系统误比特率.

应用基于双权值的门替换方法缓解电路老化

朱炯, 易茂祥, 张姚, 胡林聪, 刘小红, 梁华国

2017, 35(2): 171-180. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.02.004

摘要 ( 814 )

PDF (2565KB) ( 352 )

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在纳米工艺水平下，负偏置温度不稳定性（negative bias temperature instability，NBTI）成为影响集成电路可靠性的关键性因素.NBTI效应导致晶体管阈值电压增加，老化加剧，最终使电路时序违规.为了缓解电路的NBTI效应，定义了时延关键性权值和拓扑结构关键性权值.使用该双权值识别的关键门更加精确，并且考虑到了关键门的扇入门为非门的情况，即将非门视为单输入与非门，并将其替换为双输入与非门，从而能更加全面地防护关键门.应用基于双权值的门替换方法对基于45 nm晶体管工艺的ISCAS85基准电路实验结果显示：当电路时序余量为5%时，不考虑非门替换时电路的时延改善率为38.29%，考虑非门替换时电路的时延改善率为60.66%.

基于听觉子带关联维数的SAHS鼾声筛查

侯丽敏, 施丹, 刘焕成, 张伟涛

2017, 35(2): 181-192. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.02.005

摘要 ( 900 )

PDF (8705KB) ( 308 )

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提出一种依据鼾声录音筛查睡眠呼吸暂停低通气综合征严重程度的新方法，使用关联维数计算方法分析鼾声的非线性性质.根据听觉心理感知尺度在整个频带上划分子带，通过计算听觉子带关联维数向量，刻画睡眠呼吸症状严重程度的分布状况.提取各类鼾声的子带关联维数特征，以期训练出高斯混合模型，判断SAHS患者病情的严重程度.该方法与黄金标准多导睡眠监测诊断相比，其诊断患病严重程度的正确率为90%，相关系数为0.96（P<0.001）.实验表明该方法能有效筛查鼾症严重程度，对辅助医疗和居家监护等有积极作用.

基于欧氏距离双比特嵌入哈希的图像检索

李蕾, 岑翼刚, 赵瑞珍, 崔丽鸿, 王艳红

2017, 35(2): 193-206. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.02.006

摘要 ( 882 )

PDF (18196KB) ( 218 )

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提出一种基于欧氏距离的双比特嵌入哈希算法，以欧氏距离来度量二进制哈希编码之间的相似性.该方法可更好地保持原始特征空间的相似性关系，提高检索精度.另外，为了提高欧氏距离的计算速度，利用位操作实现二进制哈希编码欧氏距离的计算.对于64位的双比特嵌入哈希码，所提算法比传统欧氏距离的计算速度快400倍左右.在3个主流图像库上进行图像检索实验，与当前主流量化算法相比，该算法取得了更好的检索结果.

自适应变步长并行Laguerre盲均衡算法研究

崔琳, 杨俊安, 王伟, 刘辉

2017, 35(2): 207-216. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.02.007

摘要 ( 965 )

PDF (8619KB) ( 250 )

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深衰落信道会引起抽头系数长和误码率高等问题.在分析现有滤波器结构及盲均衡算法的基础上，提出了自适应变步长并行Laguerre盲均衡算法.该算法采用Laguerre序列代替传统抽头延迟，缩短了抽头系数，并借助判决引导算法和分数间隔思想，加快了算法收敛速度.鉴于步长因子对盲均衡器收敛速度、剩余码间干扰影响较大，对不同自适应步长算法进行了分析和比较.在此基础上提出了适用于高速通用数据链信号盲均衡的步长修正方案.实验表明该算法较传统算法在收敛速度、误码性能方面均有所提升.

点云数据稀疏区域建筑物立面重建方法

刘亚文, 覃苏舜

2017, 35(2): 217-225. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.02.008

摘要 ( 1024 )

PDF (10915KB) ( 284 )

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建筑物立面兼顾规则和非规则的几何结构排列，利用先验或提取的立面结构规则推理数据稀疏区域立面模型时，会产生不合理的重建结果.为此，提出一种结合规则推理和点云数据验证的数据稀疏区域建筑物立面重建方法，能够对推测的立面模型合理性进行验证.在利用影像数据改善立面点云数据初始重建模型偏移的基础上，分析立面结构的排列规律.采用四邻域模板匹配方法推理点云数据稀疏区域立面几何结构的位置和类型.最后用点云数据验证推理重建结果的可靠性.实验表明，对于结构多样的建筑物立面，该方法可检测出不合理的重建结果，提高了基于规则建筑物立面重建的可靠性.

融合分类器可信度的数据流集成分类

刘三民, 刘涛, 王忠群, 修宇, 刘余霞, 孟超

2017, 35(2): 226-232. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.02.009

摘要 ( 861 )

PDF (877KB) ( 390 )

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提出基于分类器可信度的权重计算策略，解决动态数据流集成分类中子分类器权重分配难题.该方法充分考虑了所处不同位置样本对权重计算的影响，利用信息熵描述分类器对预测结果的不确定性，建立分类器可信度与样本之间的关系，进而给出分类器可信度的定量计算方法.最后结合动态数据流分类需求和概念漂移特点，借助批量学习和时间遗忘策略构建基于分类器可信度的动态加权集成分类模型.理论分析和实验结果表明该分类方案可行，相比传统集中方法具有一定的优势.

多候选集广义正交匹配追踪算法

田金鹏, 刘小娟, 刘燕平, 薛莹, 郑国莘

2017, 35(2): 233-243. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.02.010

摘要 ( 670 )

PDF (8038KB) ( 568 )

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针对压缩感知中贪婪类信号重构算法精度不高的问题，提出一种多候选集广义正交匹配追踪算法.按照测量矩阵与残差内积的相关性选出多个原子作为多个候选集，然后在迭代时分别将多个原子加入对应候选集，以提高算法收敛速度.从多个候选集中选出残差最小的一个作为最终支撑集，实现信号的精确重构.实验表明，该算法与已有的同类算法相比能更好地重构原始信号，且算法复杂度较低.

旋翼无人机目标推力矢量最速趋近法

邓诗谦, 程万胜, 王恺

2017, 35(2): 244-256. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.02.011

摘要 ( 1021 )

PDF (11103KB) ( 523 )

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针对旋翼无人机轨迹跟踪任务，提出一种基于四元数等效旋转矢量的目标推力矢量快速趋近法，用以优化此类飞行器的轨迹跟踪控制方式.具体过程如下：由位置控制环生成主旋翼目标推力矢量，求出当前推力矢量到目标矢量的最小旋转矢量和姿态改变最小的变化四元数，进而得到目标姿态四元数，再以该四元数作为姿态控制环给定量，实现目标推力矢量快速趋近.仿真与飞控平台验证表明：该方法能使推力矢量以最优路径趋向目标矢量，减小了旋翼无人机姿态变化量，缩短了姿态跟踪时间.利用该方法优化设计了轨迹跟踪控制方案，与其他未经优化的有关方案相比，该方案整体计算量小，更适用于成本受限的低端嵌入式控制器.

状态和输入受约束的非仿射不确定系统鲁棒自适应控制

陈龙胜, 王琦

2017, 35(2): 257-274. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.02.012

摘要 ( 844 )

PDF (10972KB) ( 387 )

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针对状态和输入均受约束的非仿射不确定系统，提出了一种通用鲁棒自适应反演控制方案.结合系统状态和输入受约束的特性，利用中值定理将非仿射系统转化为具有线性结构的时变系统以获取时变不确定参数的变化区间；基于非线性映射技术将约束量映射至整个实数空间来处理系统的状态受约束问题，以保证状态始终在约束区间内变化.在此基础上，利用参数自适应投影技术对有界不确定时变参数和外界扰动进行在线估计，参数估计误差采用鲁棒反馈控制技术进行补偿；同时采用双曲正切函数和Nussbaum增益技术处理系统输入受约束的问题和可能存在的控制器奇异值问题，结合反步法设计了控制器.最后，根据解耦反推法，基于Lyapunov稳定性定理证明了闭环系统所有信号半全局最终一致有界.仿真结果验证了所设计控制方案的可行性与有效性.

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