应用科学学报

吴一全1,2,3，李立1，陶飞翔1

2014, 32(3): 221-228. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.03.001

摘要 ( 1672 )

PDF (6890KB) ( 1344 )

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为了更有效地去除图像噪声，同时更好地保留图像边缘细节信息，提出了一种基于shearlet 域各向异性扩散和稀疏表示的图像去噪方法. 首先对含噪图像进行非下采样shearlet 变换(nonsubsampled shearlet transform, NSST)，将图像分解为低频分量和多个高频分量. 低频分量中包含图像信号的主要能量以及少量的噪
声，而高频分量中含有大部分噪声和图像边缘信息. 然后，利用K-奇异值分解(K-singular value decomposition,K-SVD) 算法去除低频分量中的噪声，各个方向的高频分量则通过核各向异性扩散(kernel anisotropic diffusion,KAD) 算法进行去噪. 最后，对处理过的低频分量和高频分量进行非下采样shearlet 反变换(inverse nonsubsampled shearlet transform, INSST)，得到重构图像，从而有效地去除图像噪声，保留图像边缘细节. 实验结果表明，与小波扩散去噪法、shearlet 硬阈值去噪法、K-SVD 稀疏去噪法、小波域稀疏去噪法相比，该方法的去噪能力更强，并能更好地保留图像纹理细节特征，改善图像视觉效果.

宽带MIMO 系统信道仿真仪设计

熊艳伟，张建华，张平

2014, 32(3): 229-236. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.03.002

摘要 ( 1944 )

PDF (5575KB) ( 1571 )

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4G 无线通信系统通过多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO) 技术及增加信号带宽来获得高的系统吞吐量. MIMO 的性能很大程度上取决于真实信道的传播环境，利用能模拟真实信道传播环境的信道仿真仪进行空中测试，可以在实验室环境下验证MIMO 系统性能. 为了更好地进行宽带MIMO 系统性能的测试，设计了一种针对宽带MIMO的信道仿真仪，利用压缩感知实现宽带模拟信号采样. 为降低仿真高阶MIMO时的计算复杂度，采用了频域实现方法.

基于原模图LDPC 码的电视频带认知MIMO 系统

王铠尧，肖扬

2014, 32(3): 237-245.

摘要 ( 1597 )

PDF (10748KB) ( 2551 )

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如果采用现有认知无线电系统方案，那么认知用户(cognitive user, CU) 使用电视频带会面临电视信号干扰问题. 为此，提出一种基于原模图LDPC 码的电视频带认知无线电系统干扰抑制方法. 将原模图LDPC 码与虚拟MIMO 应用到认知无线电系统中，通过对发送数据流的信道编码与MIMO 空时处理来抑制电视信号干扰和
噪声干扰. 其核心是利用认知用户间信道衰减与电视台发射机和认知用户之间信道衰减的差异，在认知用户接收端将电视信号和信道噪声视为新的噪声. 通过原模图LDPC 码译码，可以使认知用户接收端抑制电视信号干扰.在理想情况下，所提出的电视频带认知MIMO 系统方案能够增加通信容量约0.620.76 倍. 仿真分析表明，在瑞利平坦衰落信道，所提方案与直接方法相比可得到约12 dB 的编码增益，并能有效抑制电视信号干扰.

一种基于确定性网络编码的P2P文件分发机制

郝琨1,2，金志刚1

2014, 32(3): 246-250. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.03.004

摘要 ( 1334 )

PDF (7000KB) ( 839 )

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提出了一种新的基于确定性网络编码的P2P 文件分发模型—DLNCCD. 该模型采用确定性编码方法，并将该编码方法应用在特殊的多播网络Uniform Network 上，在保证达到最大的网络编码增益的同时降低了编码解码的复杂度. 仿真表明：与传统的文件分发系统BT 相比，以该模型为基础建立的文件分发系统总的分发时间降
低了10%15%, 系统的吞吐量提高了17%21%, 平均下载时间约减少了20%, 有效地提高了文件分发系统的性能.

网络编码的LDPC编码协作

张顺外，仰枫帆，唐蕾

2014, 32(3): 251-256. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.03.005

摘要 ( 1595 )

PDF (3771KB) ( 1101 )

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提出了一种基于网络编码的LDPC 编码协作方案，该方案采用非正规二进制LDPC 系统码. 中继通过网络编码协作两用户传输数据，提高了系统平均吞吐量. 针对协作中继只发送校验比特策略，研究了中断概率性能. 目的节点译码器采用基于联合Tanner 图的联合迭代译码算法对来自两用户和协作中继的三路信号进行译码.
仿真结果表明：与传统非协作系统相比，基于网络编码的LDPC 编码协作方案大大降低了系统中断概率；在高信噪比条件下，所提出的方案在误比特性能上具有明显的性能增益.

应用H1自适应滤波的浅海水声信道估计

董政，巩克现，葛临东

2014, 32(3): 257-262. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.03.006

摘要 ( 1313 )

PDF (9101KB) ( 700 )

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浅海水声信道是目前最困难的无线通信信道之一，可建模成稀疏衰落信道，其噪声以S S分布来描述.提出了基于H1自适应滤波的稀疏双选衰落信道估计算法，针对S S分布噪声中个别脉冲对信道估计影响较大的情况，分别对信号的实虚部进行限幅以消除影响算法稳定度和性能较大的脉冲噪声. 仿真结果表明：在S S分布噪声下，所提出的针对脉冲噪声的5预处理提升了系统性能；无论是多径信道还是双选衰落稀疏信道，基于H1自适应滤波的信道估计算法的性能优于sIPNLMS算法.

元胞空间结构下的文化算法

黎明，尹笑园，陈昊

2014, 32(3): 263-273. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.03.007

摘要 ( 1610 )

PDF (3061KB) ( 818 )

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针对以往文化算法种群空间没有地域的概念，信念空间缺少文化的进化机制，以及求解优化问题时寻优精度不高且易陷入局部最优等缺陷，提出一种新的基于元胞空间结构的文化算法. 将元胞空间网格分别嵌入文化算法计算框架中的种群空间和信念空间以模拟文化算法的双层进化体系；对于种群空间，将进化个体分布于下层元胞网格，并对网格进行地域划分，使每个地域内的个体均以差分进化算子独立进化；对于信念空间，将进化信息放入与种群空间地域对应的上层元胞网格当中，利用文化的扩散机制实现文化的进化. 实验结果表明，该算法具有收敛精度高以及全局搜索能力强等优点，在处理高维复杂优化问题时同样具有优势.

逆时偏移成像与SPIHT 的应用

张晓丹1，张志禹2，徐进1，朱耀麟1

2014, 32(3): 274-280. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.03.008

摘要 ( 1312 )

PDF (11083KB) ( 753 )

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逆时偏移成像建立在全波波动方程基础上，偏移成像结果精准，但偏移时计算耗时长，影响了逆时偏移的实际应用. 以缩短逆时偏移的计算时间为目的，分析造成计算耗时的原因，采用基于提升构架的整数小波变换的多级树集合分裂(set partitioning in hierarchical tree, SPIHT) 图像编码方法降低逆时偏移计算时的内存占有量，解决了计算耗时过长的问题，提高了综合计算效率. 对Marmousi 模型叠前深度逆时偏移处理表明，该方法能较好地解决逆时偏移计算耗时的问题，而且不影响成像精度.

高光谱图像分块压缩感知采样及谱间预测重构

贾应彪，冯燕，袁晓玲，魏江

2014, 32(3): 281-286. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.03.009

摘要 ( 1766 )

PDF (1871KB) ( 1074 )

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压缩感知理论提供了一种新的数据采集思路. 基于该理论提出了一种高光谱数据采集和图像重构方法，以波段分组的方式将高光谱各波段分为参考波段和普通波段，对各波段图像单独采用分块压缩感知测量以获取高光谱数据. 在图像重构过程中，参考波段采用平滑投影Landweber算法重构. 对于普通波段，结合谱间预测和平滑投影Landweber提出了一种新算法: 先采用谱间双向预测得到预测图像，然后对预测图像进行分块压缩感知测量获得测量值，并计算它与该波段原测量值之间的差值，再由测量差值重构预测差值来迭代恢复原波段图像. 该方法在数据重构过程中充分考虑了高光谱图像的谱间相关性和空间相关性，能提高图像重构精度. 实验结果表明，利用所提出的方法重构高光谱图像，其性能优于多向量压缩感知方法和分块压缩感知测量后直接对各波段图像单独重构的方法.

雷达威胁环境下的多无人机协同航迹规划

郜晨，甄子洋，龚华军

2014, 32(3): 287-292. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.03.010

摘要 ( 1711 )

PDF (6511KB) ( 1284 )

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针对雷达威胁环境下的多无人机协同航迹规划问题，提出一种基于Voronoi图与蚁群算法结合的智能规划方法. 根据雷达威胁分布建立赋权Voronoi 图，将连续可飞空域离散化为网格点. 通过选取适当的参数放宽蚁群算法的最优性，将每架无人机寻优得到的多组解作为多条备选航迹，建立以协同时间为约束的协同函数，根据协同时间最优决策方法选出每架无人机的最终飞行航迹，进行航迹平滑处理后得到实际可飞航迹. 仿真结果表明，所提出的智能航迹规划方法具有时间协同和整体最优等优点.

基于赋时层次着色Petri网的混杂系统建模与行为分析

李胜昌1，宋阿妮2，王明哲1

2014, 32(3): 293-300. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.03.011

摘要 ( 1223 )

PDF (13074KB) ( 877 )

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大型混杂系统的复杂性使建模与行为分析面临巨大挑战. 为此，提出一种基于赋时层次着色Petri 网的建模方法，以离散事件驱动为主线，将连续部分模型通过扩展变迁嵌入到离散模型中. 离散部分和连续部分分别利用各自领域里的专业工具建模，通过通信接口交互实现混杂交互仿真，同时保证整个系统的数据一致性和时间同步性. 在进行混杂系统行为分析时，根据Petri 网的结构化分析方法得到混杂系统的不同行为模式，针对各模式进行多属性仿真分析. 最后通过一个导弹防御系统的例子说明该建模分析方法的可行性.

基于RBFNN和回馈递推的新型多旋翼飞行器控制

杨成顺1,2，杨忠1，葛乐1,2，黄宵宁2，张强3

2014, 32(3): 301-310. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.03.012

摘要 ( 1665 )

PDF (8619KB) ( 821 )

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研究了新型多旋翼飞行器的建模与轨迹跟踪控制. 建立了非线性运动学和动力学模型，并提出基于全调节径向基神经网络和回馈递推的鲁棒自适应轨迹跟踪控制策略. 首先设计了飞行器的位置误差PID控制器，用于实时消除飞行轨迹与期望轨迹的偏差，并为姿态控制环构建姿态角指令. 采用全调节径向基神经网络估计飞行器动力学模型中的复合干扰，为避免回馈递推控制器设计过程中对虚拟控制信号的繁琐求导运算，减小对解析模型的依赖度，设计了一种基于指令滤波回馈递推的飞行器姿态控制器. 该设计方法通过滤波器而非直接用解析方法对虚拟控制信号求导，大大简化了控制器的设计过程，节省了控制能量. 仿真实验表明所提出的轨迹跟踪策略的正确性和有效性.

反馈线性化超低空空投抗侧风滑模控制律设计

刘日，孙秀霞，李大东，董文瀚

2014, 32(3): 311-318. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.03.013

摘要 ( 1656 )

PDF (7183KB) ( 791 )

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超低空空投过程中货台运动与侧风干扰耦合会影响载机的安全性和空投任务的完成，为此提出了基于反馈线性化和滑模变结构相结合的控制律设计方法. 利用微分几何反馈线性化完成系统解耦线性化，在此基础上采用滑模变结构控制设计系统内环姿态角的跟踪控制器，保证了系统鲁棒性，并结合外环PID 轨迹保持控制完成整个飞行控制系统设计. 仿真验证了控制器的鲁棒性，且满足空投战技指标要求.

应用干扰观测器的导弹发射车起竖装置鲁棒控制

朱成，陈谋

2014, 32(3): 319-324. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.03.014

摘要 ( 1957 )

PDF (6555KB) ( 1007 )

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针对现有垂直导弹发射车起竖装置的起竖平稳性不足和快速性不够的问题，对起竖装置的运动学部分和液压部分进行建模，在此基础上利用backstepping方法实现起竖角的精确控制. 由于系统存在着建模不确定性误差和未知外部干扰，运用径向基神经网络干扰观测器对其进行估计，并将估计输出应用于起竖角的控制，从而提高了系统控制精度. 仿真结果表明，所设计的基于径向基神经网络干扰观测器导弹发射车起竖装置backstepping控制器具有良好的动态特性和强鲁棒性.

数控机床力-几何误差的PSO-SVM建模

杨洪涛，耿金华，丁小瑞，喻曹丰，禹斌

2014, 32(3): 325-330. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.03.015

摘要 ( 1817 )

PDF (7717KB) ( 950 )

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为了提高数控机床几何误差建模精度，改进补偿效果，先用测力环等仪器模拟施加并测量机床主切削力，再用激光干涉仪同步测量机床俯仰角和偏摆角误差. 根据粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)优化支持向量机(support vector machine, SVM)的相应参数，并以实际测量数据进行训练，从而建立
了PSO-SVM力-几何误差预测模型. 实际试验表明，PSO-SVM误差预测模型输出的偏摆角误差预测值与实测数据的最大差值仅为0.6 μrad，俯仰角误差预测值与实测数据的最大差值仅为0.21 μrad，远小于利用BP神经网络以及常规方法优化的SVM所建立的力-几何误差预测模型的误差，因此该模型可用于数控机床几何误差的高精度实时补偿.

2014（3）中文目录

2014, 32(3): 331-331.

摘要 ( 775 )

PDF (421KB) ( 596 )

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