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2010年 第28卷 第4期    刊出日期：2010-07-23

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通信工程

32QAM比特软信息简化计算

王磊， 徐大专

2010, 28(4):  331-336.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.001

摘要 ( 1816 )   PDF (2421KB) ( 1983 )  

相关文章 | 多维度评价

提出一种简化的32QAM比特软信息计算方法. 先将复平面分块并为每个区域选取一条直线，对于落在某个区域中的接收信号，通过计算其到对应直线的距离来求取比特软信息. 然后给出了复平面划分和直线选取的方法和依据，并对严格的软信息计算方法进行简化. 最后，从复杂度与系统性能的角度将简化方法与log-MAP和max-log-MAP这两种方法进行对比，结果表明简化方法可以大大降低计算量，且对系统性能的影响很小.

非对称回复反射自由空间光通信链路性能

丁德强1;2， 柯熙政1

2010, 28(4):  337-341.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.002

摘要 ( 1802 )   PDF (623KB) ( 1790 )  

相关文章 | 多维度评价

 调制回复反射器(modulating retro-reflector, MRR)制约非对称自由空间光通信系统的性能. 本文建立高斯光束经角偶棱镜(corner cube retro-reflector, CCR)的MRR反射后出射光束的数学模型，分析大气湍流对调制回复反射器光链路的影响，研究CCR多光束反射特性对大气湍流信道的补偿作用. 仿真结果表明，在传输距离、光功率、反射面积一定的条件下，波长、入射角及CCR折射率都是影响链路性能的关键因素，CCR反射后的多光束效果也可有效降低接收信噪比的起伏.

基于传输半径倍数的无线传感器网络交替路由

田炜 杨震

2010, 28(4):  342-346.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.003

摘要 ( 2214 )   PDF (615KB) ( 1779 )  

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针对无线传感器网络能量有效性问题，提出一种基于传输半径倍数的交替路由算法(TSMAR). 算法计算出节点与信宿之间的距离，确定距离与传输半径的下整数倍数，然后根据倍数的奇偶性交替转发数据，同时抑制远离信宿或与发送节点距离较近的节点转发数据. NS仿真验证表明，与BPS算法相比，TSMAR算法减少了转发节点数，提高了网络能量有效性，延长了网络寿命.

信号与信息处理

应用空域局部高斯混合模型的LSB匹配隐写分析

郑二功， 平西建， 张涛

2010, 28(4):  347-353.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.004

摘要 ( 2045 )   PDF (1470KB) ( 1705 )  

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考虑到图像是一个局部平稳信源，提出一种局部内容自适应的LSB(least significant bit)匹配隐写分析方法. 该方法将LSB匹配隐写建模为加性高斯噪声，将图像空域细节分量建模为高斯混合模型. 在局部区域内用期望最大化算法估计模型参数，取最小方差值为局部隐写噪声方差的估计. 然后提取局部方差直方图的加权和特征，以反映图像不同复杂度区域隐写前后的变化. 将原始特征和校准特征相结合，作为分类特征. 对未压缩图像库的实验表明，该方法较现有方法具有更好的检测性能，在嵌入率低至25%时仍有较可靠的检测性能.

从高分辨率遥感图像中自动识别水上桥梁

彭碧发1;2， 谭毅华1;2， 陶超1;2， 田金文1;2

2010, 28(4):  354-360.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.005

摘要 ( 2491 )   PDF (11893KB) ( 6392 )  

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提出一种高分辨率遥感图像中水上桥梁的自动识别方法. 根据水域的均质性将图像分割成水域和非水域两部分，扫描非水域部分对桥梁进行粗提取. 以粗提取所获得的区域中心为起始点进行区域增长，用全方向扫描获取临界区域，进而计算桥梁方向. 最后沿桥梁方向往桥梁两边延伸，获得精确的桥梁区域. 实验表明该方法可以自动识别出高分辨率遥感图像中的水上桥梁目标，精确度高，鲁棒性好.

利用调制传递函数滤波改进的高频调制影像融合

贾永红1;2， 张晓萍1， 贾世锋3， 张谦1

2010, 28(4):  361-366.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.006

摘要 ( 1892 )   PDF (961KB) ( 1361 )  

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提出利用调制传递函数滤波来改进高频调制影像融合，以提高GeoEye-1融合影像的空间分辨率，同时保持影像光谱特性. 该方法首先由卫星影像测定调制传递函数，用这一传递函数对影像进行滤波退化，确定退化影像融合在最小均方误差下的高频调制影像融合权系数，进而用于非退化尺度下的融合，获得具有接近全色影像分辨率的多光谱融合影像. 与Erdas软件的加权高通滤波融合法和MTF-GIF的比较表明：改进的高频调制影像融合方法生成的融合影像在保持光谱信息和提高多光谱影像分辨率上是最佳的.

图像非线性扩散去噪的格子波尔兹曼方法

王志强1， 严壮志1， 钱跃竑2

2010, 28(4):  367-373.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.007

摘要 ( 1847 )   PDF (1893KB) ( 2046 )  

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针对传统图像去噪非线性扩散模型及其算法效率低和难以并行化的缺点，该文在格子波尔兹曼方程的松弛因子中引入图像边缘特征以实现图像的非线性扩散去噪. 在保证算法稳定的情况下能进行大步长迭代运算以提高处理效率，且适用于并行化计算. 实验结果和分析表明，该文所提出的方法与加性分裂算法相比能够获得更好的去噪质量，其计算精度和效率都优于加性分裂算法.

多特征主成分分析与声图相结合的海底底质分类

马飞虎1;2， 孙翠羽1;3， 康永红1， 刘智敏3

2010, 28(4):  374-380.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.008

摘要 ( 2209 )   PDF (961KB) ( 1491 )  

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通过提取多种回声特征构造全特征向量，并对全特征向量进行主成分分析，计算出对底质分类贡献率最大的特征组，实现海底底质的分类. 采用两种分类方法对胶州湾实测数据进行比较，可得出下列结论：应用多特征主成分分析与声图相结合的分类结果优于单纯使用声纳图像的分类结果.

考虑SAR图像导航量测特性的SAR/INS组合导航非线性滤波

王丹， 熊智， 陈方， 刘建业

2010, 28(4):  381-386.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.009

摘要 ( 2049 )   PDF (795KB) ( 1558 )  

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SAR/INS组合导航系统中，当SAR量测输出时间间隔较长时，惯性导航得不到及时修正，系统将具有较强的非线性特性，导致常规卡尔曼滤波算法的精度受到影响甚至滤波发散. 为了提高组合导航的精度，该文结合惯性导航系统的非线性模型，设计基于无迹卡尔曼滤波(UKF)解决非等间隔量测修正的SAR/INS组合导航非线性滤波算法，并通过协方差分析对比研究常规卡尔曼滤波和该文算法的性能. 仿真结果验证了该文算法具有更高的精度.

小波分析用于水稻叶片氮含量高光谱反演

方美红， 刘湘南

2010, 28(4):  387-393.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.010

摘要 ( 2203 )   PDF (12902KB) ( 2098 )  

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 针对叶片氮营养高光谱诊断中光谱弱信息提取困难的问题，利用小波对作物冠层光谱信号进行分解，提取光谱弱信息建立氮含量反演模型. 在东北平原长春市采集水稻冠层高光谱数据建立氮含量预测模型，并对该模型精度进行检验. 采用Daubechies小波系的Db5函数对水稻原始反射光谱和导数光谱进行8 层小波分解，选择不同尺度和位置的小波系数作为输入参数建立192 个反演模型，分析不同输入参数对模型精度的影响，从中选择对应较高模型精度的输入参数组合建立氮含量最佳反演模型. 实验结果表明，小波系数预测叶片氮素含量模型具有较高的估算精度，预测值与实测值的复相关系数最大为0.99，显著优于传统光谱指数的估算模型精度. 此项研究表明，小波分析在提取反射光谱弱信息反演作物生化成分方面有良好的应用前景.

多尺度小波分解融合在微机电陀螺数据处理中的应用

任亚飞， 柯熙政

2010, 28(4):  394-398.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.011

摘要 ( 1869 )   PDF (532KB) ( 1391 )  

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 提出一种小波域数据融合模型. 将多个传感器的数据进行多尺度分解，分别对每个尺度上的细节信号和最粗尺度上的近似信号进行局部加权融合，并根据小波重构公式得到原尺度上的融合信号. 基于实际工程应用对该模型进行了数学证明，分析随机序列经离散小波多尺度变换后的形式，研究各尺度上的平滑信号、细节信号之间的统计特性，从理论上解释小波域多尺度数据融合算法的优越性. 实验表明：该方法能显著提高数据融合后微机电陀螺仪的零偏稳定性.

电子技术

应用段固定折叠计数器的低功耗测试方案

陈田1， 梁华国1， 张敏生1， 王伟1;2， 易茂祥1

2010, 28(4):  399-405.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.012

摘要 ( 1549 )   PDF (600KB) ( 1299 )  

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提出了一种低功耗的测试模式生成方法，采用段固定折叠计数器将确定的测试立方集嵌入片上生成的测试模式序列中. 该测试模式生成器需要依赖随机访问扫描体系结构，测试时新的测试模式可直接载入扫描单元而不需要经过扫描移位. 基于ISCAS-89基准电路的实验表明，该文提出的方案可以有效降低测试数据量、测试应用时间和测试功耗.

四维超混沌系统及其投影同步的电路实现

刘明华1;2， 冯久超1;3

2010, 28(4):  406-413.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.013

摘要 ( 1771 )   PDF (8063KB) ( 1661 )  

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该文基于三维混沌系统，通过引入非线性状态反馈控制器构造一个四维系统，并对四维系统的Lyapunov 指数谱、分岔图等动力学行为进行分析. 分析结果表明，四维系统具有两个正的Lyapunov指数，是一个超混沌系统. 根据线性系统稳定性理论，构造了四维超混沌系统的投影同步方案，实现同结构超混沌系统的投影同步. 在此基础上设计了四维超混沌系统的投影同步电路，由反相加法器、积分器、反相器和乘法器四部分组成. 对所设计的电路进行实验，给出的实验结果与数值仿真结果一致.

介电常数色散的异向介质天线

孙永志， 冉立新， 王伟光， 陈秋林， 朱伟强

2010, 28(4):  413-416.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.014

摘要 ( 2412 )   PDF (934KB) ( 2974 )  

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 推导出空间色散异向介质的色散特性方程，利用该材料其中一个方向的介电常数在某特定频率附近为零的特性来制作高指向性天线. 研制了一种交叉金属条结构的异向介质，对放置于这种异向介质中的全向偶极天线进行了仿真，辐射场经过此异向介质与空气的交界面后，在自由空间中集中于异向介质与空气界面的法线方向上、频率为11.5GHz时实现了高指向性，其半功率波束宽度为5±，增益为17.68 dB. 仿真结果与实验结果吻合.

通信工程

用关联矩阵特征值分析Petri网模型结构

廖晶静，王明哲

2010, 28(4):  417-423.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.015

摘要 ( 3115 )   PDF (2421KB) ( 2798 )  

相关文章 | 多维度评价

通过计算由关联矩阵变换所得特殊方阵的特征值来分析Petri网模型某些重要的结构特性. 根据自由选择网、自由连接网与非自由选择网、非自由连接网关联矩阵的区别，分别用不同的方法将它们变换为同一类方阵，并用此类矩阵理论给出Petri网模型的结构有界性、守恒性、可重复性、协调性的充分条件及相关证明. 采用一个雷达工作过程建模实例详细阐述了该结构理论在实际Petri网模型分析中的应用，为关联矩阵在Petri网模型结构分析中的应用提供了一个可选择的方法.

控制与系统

子空间预测控制中的椭球优化及其应用

王建宏， 王道波

2010, 28(4):  424-429.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.016

摘要 ( 1608 )   PDF (591KB) ( 1680 )  

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 为联合系统辨识和控制器设计，在子空间辨识的基础上研究了一种新的子空间预测控制. 该控制方法可自动校正模型预测控制中的系统参数，避免传统的线性二次高斯最优控制中繁琐的设计过程，且不依赖于控制器的任何先验信息. 在带有约束条件时，利用椭球优化来迭代产生一系列体积逐渐减小的椭球序列，该序列最终收敛到一个最优解. 在此基础上推导了椭球优化算法达到收敛时所需迭代次数的一个上界. 以直升机悬停状态为例，利用该文方法设计控制器，验证了子空间预测控制方法的有效性.

利用点测量的分布参数系统状态重构

李谦， 李柠， 李少远

2010, 28(4):  430-435.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.017

摘要 ( 1937 )   PDF (635KB) ( 1475 )  

相关文章 | 多维度评价

分布参数系统的状态在空间上连续分布，但因传感器个数有限，难以获取其全部状态. 对此，该文针对抛物线型分布参数系统，根据有限个传感器点的测量信息，提出一种重构系统全部状态的方法并证明其可行性. 仿真结果表明，该方法在已知系统模型但未知初始状态的情况下可取得很好的状态重构效果，而且与分布参数状态观测器相比，只需要离散的传感器信息就能获得对系统初期状态的更好重构.

插头锥套式空中加油对接过程中受油机的飞行控制律

袁锁中 刘曌

2010, 28(4):  436-440.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2010.04.018

摘要 ( 1984 )   PDF (597KB) ( 1806 )  

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摘要：: 采用基于参考观测器的轨迹跟踪控制方法，实现空中加油过程中受油插头与加油锥套的精确对接. 根据
受油机插头与加油锥套之间的相对位置，由参考轨迹生成模块实时生成受油机的机动轨迹. 通过参考观测器实时
估算出受油机期望跟踪的状态量与控制量，再采用全状态反馈控制，使受油机的受油插头与加油锥套对接. 仿真结
果表明系统具有良好的跟踪控制性能.