应用科学学报

唐伦，蒋广健，陈前斌

2011, 29(5): 441-446. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.05.001

摘要 ( 1758 )

PDF (618KB) ( 1521 )

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摘要：该文研究满足用户速率需求的子载波配对、动态子载波分配和功率分配的联合优化，建立了使传输速率与用户期望速率之差最小化的优化数学模型. 首先提出平均功率分配下基于用户期望速率的子载波配对和动态子载波分配算法(dynamic subcarrier allocation based on expected rate, ERDSA). 为了保证用户的公平性，提出在系统资源不足时按比例减小接入用户期望速率的子载波配对和动态子载波分配算法(enhanced dynamic subcarrier allocation based on expected rate, EERDSA). 由于平均功率分配时，第1 跳子载波与第2 跳子载波的速率存在不完美匹配的问题，进而提出联合子载波配对、动态子载波分配和功率分配算法(dynamic joint subcarrier and power allocation, DJSPA). 分析表明3 种算法的复杂度仅与子载波数呈线性关系，均为低复杂度的优化算法. 仿真表明，这几种算法可满足用户的期望速率，降低系统功耗.

解决Ad Hoc网络广播冗余竞争冲突的高效广播算法

王庆文1，史浩山1，戚茜2

2011, 29(5): 447-452. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.05.002

摘要 ( 1876 )

PDF (765KB) ( 1414 )

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针对盲目广播带来的广播风暴问题，提出了一种适用于Ad Hoc网络的跨层模糊逻辑广播算法(cross-layer fuzzy logic broadcasting algorithm, CLFBA). 该算法应用跨层设计的方法，在保持原有介质访问控制层(medium access control, MAC)和路由层严格分离的基础上，允许路由层共享MAC的接收信号强度信息. 采用模糊控制获得节点重播分组的概率，赋予增加通信面积大的节点和剩余能量高的节点较高的转发概率. CLFBA减少了广播过程中产生的冗余、竞争和冲突，均衡了网络中节点的能量消耗. 仿真结果表明，与路由层应用泛洪和概率泛洪算法、MAC层应用IEEE802.11协议相比，CLFBA提高了转播节省率，延长了网络生命周期，降低了平均节点丢包率和平均端对端延迟.

一种分层结构与快速切换的可靠移动组播方案

刘宏月，马建峰，杨凯

2011, 29(5): 453-458. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.05.003

摘要 ( 1746 )

PDF (853KB) ( 1293 )

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摘要：移动IP组播技术能有效缓解移动环境的资源受限问题，但同时也面临许多挑战. 文中提出了一个基于分层结构和快速切换的可靠移动组播方案(reliable mobile multicast scheme with hierarchical architecture and fasthandover capability, MMHFH)，该方案综合运用微移动和链路层触发技术，针对切换过程中的组播开销、切换延迟、切换丢包、同步丢失、可扩展性以及路由影响等移动特性进行优化设计. OPNET仿真实验表明，MMHFH方案具有组播树稳定、组播维护开销小、切换延迟短、切换丢包少、可靠性高、可扩展性好、组播包传送效率高等特点.

多目标粒子群优化的复合型组播拥塞控制

麻海圆1;2，孟相如1，马志强1，马森2

2011, 29(5): 459-466. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.05.004

摘要 ( 1946 )

PDF (6753KB) ( 1893 )

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摘要：为提高异构环境下大规模动态组播的吞吐量并减小速率抖动，提出一种复合型组播拥塞控制机制(composite multicast congestion control, CMCC). 该机制在基层和增强层使用不同的速率调节方案：基层使用单速率机制控制发送速率，防止接收能力较弱的接收端被“排挤”出组；增强层使用最优化的方法分配速率以提高组播吞吐量并平滑发送速率. CMCC以最大化全局满意度和最小化速率抖动为目标将增强层速率的分配归纳为多目标优化问题，并选用收敛速度快、参数少且计算量小的多目标粒子群优化算法搜索最优解. 仿真结果表明，CMCC能有效提高组播吞吐量，平滑发送速率，且计算量小，实时性高，适用于具有异质接收端的大规模组播.

采用双树复小波和混合概率模型的光学相干层析图像去噪

舒鹏1，孙延奎1，田小林2

2011, 29(5): 467-472. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.05.005

摘要 ( 1687 )

PDF (1394KB) ( 1564 )

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为了去除光学相干层析图像中的斑点噪声，提出了基于双树复小波变换的混合概率模型ProbShrink算法. 针对原始光学相干层析图像中信号和噪声的分布特点，在微观层面引入了混合概率模型：将OCT图像取对数后进行双树复小波变换，对于层状边缘中与边缘点“方向一致”的小波系数，采用广义高斯模型描述；对于其他小波系数，则采用高斯模型进行描述. 而后采用改进的ProbShrink算法进行去噪. 实验结果表明，该算法在大幅提升信噪比的情况下保持边缘锐度的相对稳定，优于传统的基于小波变换的去噪方法.

基于局部结构信息的图像质量评价空间汇集策略

王保云，张荣，尹东

2011, 29(5): 473-482. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.05.006

摘要 ( 1531 )

PDF (1438KB) ( 1569 )

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该文从图像局部结构特性出发，提出一种基于图像局部结构信息的空间汇集算法. 首先对原始图像进行高斯模糊，提取局部结构信息并进行非零处理，进而形成汇集权重图. 通过对PSNR和SSIM的加权实验，验证了该汇集算法能够明显提高图像质量评价算法性能，并且对各种失真类型具有较好的适应性.

特征描述子在目标伪装效果评价中的应用

贾其，吕绪良，曾朝阳，许卫东

2011, 29(5): 483-486. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.05.007

摘要 ( 1379 )

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为了实现目标伪装效果评价的客观化和定量化，基于表征人眼视觉注意机制的特征描述子建立了特征相似度模型. 人眼视觉注意机制模型量化了视觉注意焦点的转移过程. 基于特征尺度值，提取了注意焦点的特征描述子. 建立了基于特征描述子的特征相似度模型，实现了目标与背景在亮度、颜色和空间分布等方面融合程度的定量评价. 拟合了特征相似度与目标发现概率的关系式. 实际应用结果表明，该模型具有可操作性强、量化准确等优点.

改进的二维最小交叉熵阈值分割快速迭代算法

吴一全1;2，樊军1，周怀春2

2011, 29(5): 487-494. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.05.008

摘要 ( 1952 )

PDF (2608KB) ( 1764 )

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基于灰度级-平均灰度级直方图的现有二维交叉熵阈值分割法的分割结果不够准确，计算最佳阈值时需搜索整个解空间，因而效率不高. 针对这一问题，提出一种基于灰度-梯度共生矩阵的二维最小交叉熵阈值选取快速迭代算法，推导了相关的公式. 对典型测试图像进行了大量实验，并与基于灰度级-平均灰度级直方图的方法在分割结果及运行时间上作了比较，结果表明所提出的算法分割结果更加精确，且计算最佳阈值时只需遍历其中一小部分解空间，运行时间减少到5%左右.

采用残差估算的卫星云图压缩传感重建

金炜，符冉迪，叶明，岑雄鹰，尹曹谦

2011, 29(5): 495-499. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.05.009

摘要 ( 1528 )

PDF (2039KB) ( 1420 )

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摘要：卫星云图数据量庞大，获取、传输、存储的代价很高. 为了有效减小云图采样率及数据量，提出一种基于残差估算的压缩传感云图重建方法. 该方法首先构造一种抗混叠方向多尺度变换，用于压缩传感的稀疏表示. 借助随机投影技术将带平滑处理的投影Landweber算法引入分块压缩传感的重建过程，通过估计当前云图与前一相邻时次云图的残差获得理想的重构云图. 实验结果表明，抗混叠方向多尺度变换适用于压缩传感的稀疏表示，所采用的残差估算重建方法可明显提高重建云图的视觉效果及客观评价指标. 当测量率为0.5时，重建云图的峰值信噪比较直接重建法平均提高0.5 dB以上.

三阶隐马氏模型算法及其与一阶隐马氏模型的关系

叶飞1;2，衣娜1，王翼飞1

2011, 29(5): 500-507. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.05.010

摘要 ( 1441 )

PDF (567KB) ( 1498 )

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为了考虑更多的统计特征，提出了一类三阶隐马氏模型，其中状态转移和输出观测同时取决于当前状态和前面两个状态. 研究和推导了这类三阶隐马氏模型中估值问题的向前－向后算法、解码问题的Viterbi算法和学习问题的Baum-Welch算法. 对此类三阶隐马氏模型，构造了一个与之等价的一阶隐马氏模型，提出并证明了它们的等价性定理. 研究结果丰富了隐马氏模型的算法理论，可为一些实际应用提供更好的方法.

一种用于微波输能的小型化整流电路

吕艳青，杨雪霞，周鋆

2011, 29(5): 508-511. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.05.011

摘要 ( 1725 )

PDF (556KB) ( 2147 )

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提出一种用片状元件实现的小型化微带线整流电路.用ADS2006A电路仿真软件对整流电路进行分析和设计，100\;mW输入功率时在5.8\;GHz工作频率上得到72\%的RF-DC（射频-直流）转换效率.但是理想的ADS仿真模型造成工作频率偏移和阻抗失配，使得测试效率很低.通过原理图--版图联合仿真分析提出电感补偿法，在5.7\;GHz频率测量得到64\%的RF-DC转换效率，与仿真值较接近.该整流电路具有小型化、易集成的特点，可广泛应用于无线传感器、RFID等设备的无线输能.

基于运算放大器和傅里叶谱分析的电导与微分电导同步测量

肖文波1;2，何兴道1;2，刘江涛3

2011, 29(5): 512-515. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.05.012

摘要 ( 1436 )

PDF (589KB) ( 1309 )

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提出一种基于运算放大器和傅里叶谱分析仪的电导与微分电导同步测量方法. 针对非线性样品二极管在交直流偏压作用下的输出响应电压特征进行了理论研究，在输出响应电压信号谐波高频成分远小于低频成分的假设条件下，推导了二极管电导及微分电导同步测量方程，得到完整的物理关系解析表达式. 对二极管进行的仿真实验和电路测量实验结果验证了该方法的有效性；并发现二极管在相同的直流偏压下，其微分电导信号的精度比电导信号的精度高一个量级.

多虚拟机协同计算任务的分发部署及运行框架

陈小军1，张璟1;2，李军怀1

2011, 29(5): 516-528. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.05.013

摘要 ( 1475 )

PDF (771KB) ( 2259 )

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摘要：为实现协同计算任务的透明化设计部署及在并行计算中解耦合，设计了多虚拟机协同计算任务的分发部署及运行框架. 该框架利用隐式通信简化了进程间的交互，为用户提供一种高可靠性和容错的计算环境. 在框架设计方案中基于虚拟器件及应用程序虚拟化支撑技术，提出了六方面的任务分发部署和运行关键技术，包括可执行文件包描述及其提交方法、可执行文件的自动化分发部署方法、任务启动与加载方式、特征单元状态变迁、采用的消息通信原语、系统容错性方法等. 通过这些关键技术实现了所提出的任务的分发部署及运行框架，并进行了性能测试分析. 实验结果表明，设计的框架和采用的关键技术提高了任务的分发部署速度及系统吞吐量，提高了资源利用率，提高了任务的加速比和系统的运行效率.

用模型检验产生安全性质的测试

曾红卫1，缪淮扣1;2

2011, 29(5): 529-536. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.05.014

摘要 ( 1316 )

PDF (584KB) ( 1117 )

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摘要：安全关键系统必须满足规定的安全性质. 测试生成通常独立于给定性质，“先验证再测试”的方法不能保证安全性质被测试. 为此，该文提出了一种基于输入-输出标记迁移系统的安全性质测试方法. 用输出变异建立被测实现的输出-完全模型，通过发现危险迹产生测试用例. 给出了基于图结构覆盖的安全性质测试准则，提出了形式化测试准则的方法. 使用模型检验器NuSMV检验输出-完全模型可产生既满足结构覆盖又与安全性质相关的测试用例.

过驱动执行器故障自适应重构控制分配策略

陈勇，董新民，薛建平，王发威

2011, 29(5): 537-544. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.05.015

摘要 ( 1422 )

PDF (962KB) ( 1423 )

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摘要：针对过驱动执行器故障情况下控制指令的协调分配问题，提出了一种自适应修正故障操纵面控制权值的重构控制分配策略. 引入虚拟控制指令构造模块化飞行控制系统，并考虑物理约束建立多操纵面飞行器的故障执行器模型. 结合多目标混合优化控制分配，沿控制目标梯度下降的方向调整故障操纵面控制指令权值矩阵，整体优化控制分配策略，实现故障执行器控制量的自适应修正. 仿真结果表明，该策略可综合考虑执行器故障条件下操纵面的控制效能，避免抖振现象，有效协调分配控制指令，实现控制重构.

基于鲁棒时变卡尔曼滤波估计的无人机视觉编队

李雪松1，李颖晖1，李霞1，王志科2

2011, 29(5): 545-550. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2011.05.016

摘要 ( 1793 )

PDF (706KB) ( 1105 )

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针对一般多输入多输出不确定系统，提出一种基于鲁棒时变卡尔曼滤波的估计算法. 该方法将时变卡尔曼滤波与自适应神经网络相结合，利用自适应神经网络克服外界非线性不确定因素，采用两个误差信号对其进行训练以提高估计精度，并对估计误差有界性进行证明. 将该方法用于无人机视觉编队视线信息的状态估计，仿真结果表明该算法能够很好地估计不确定机动长机的加速度，实现了僚机对长机的有效跟踪.

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