应用科学学报

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2017, 35(3): 0-0.

摘要 ( 387 )

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基于软件无线电的编码调制信号性能分析

邹杰, 陈为刚, 杨晋生

2017, 35(3): 275-287. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.03.001

摘要 ( 808 )

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为评估编码调制信号在实际无线信道下的性能，利用通用软件无线电外设（universalsoftware radio peripheral,USRP）对Turbo码、二进制低密度奇偶校验（low density paritycheck,LDPC）码、多进制LDPC码等3种信道编码方案的八进制相移键控调制信号实际性能进行对比分析。为保证译码器获得准确的先验信息，首先基于同步序列实现八进制相移键控系统相位模糊的检测和恢复；然后利用经验特征函数实现信道噪声方差的估计；进而计算出译码器输入符号的先验概率。仿真与测试结果表明，在较短的码长下，采用上述3种编码方式均可以获得优越的系统性能，并且多进制LDPC码的性能优于2进制LDPC码与Turbo码的性能。

基于遗传粒子群优化的认知OFDM网络资源分配算法

董莉, 宋晓勤, 韩杰

2017, 35(3): 288-298. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.03.002

摘要 ( 928 )

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针对采用正交频分复用的认知无线电网络中的多用户资源分配，提出一种在系统传输功率额定值、主用户的干扰阈值、次用户间的比例公平性等约束条件下能使系统容量最大化的资源分配算法。首先基于遗传算法设计一种子载波分配方案，然后采用基于多级惩罚函数的粒子群优化算法进行功率分配。仿真表明，所提算法能获得接近于最优算法的系统容量，且能提高用户间的比例公平性，同时降低计算复杂度。

基于启发式蚁群算法的家庭基站信道分配方法

陈佳敏, 朱琦

2017, 35(3): 299-308. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.03.003

摘要 ( 954 )

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针对由宏基站和家庭基站构成的异构蜂窝网络，提出一种结合图论与启发式蚁群算法的家庭基站信道分配方法。该算法基于图论建立家庭基站间的邻接矩阵，根据宏用户和家庭用户的信干噪比获得每个家庭基站的可用信道列表，并利用启发式信息和信息素来指导启发式蚁群算法的求解，以实现最大化家庭用户的平均吞吐量。仿真结果表明，所提算法既可保障宏用户及家庭用户的服务质量，又能提升总吞吐量。

Alpha稳定分布噪声下卫星双信号调制识别

杨伟超, 杨新权

2017, 35(3): 309-316. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.03.004

摘要 ( 990 )

PDF (2196KB) ( 220 )

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针对现有基于循环谱的单信号调制识别方法在Alpha稳定分布噪声下失效的问题，提出一种基于广义二阶循环谱的双信号识别方法。首先分析广义二阶循环谱对Alpha稳定分布噪声的不敏感性，在此基础上再分析待识别混合双信号的谱特性，提取其循环频率域脉冲谱线特征构成特征参量，最后通过检测脉冲谱线数量实现双信号的调制识别。仿真结果表明，该方法在Alpha稳定分布噪声和高斯噪声下都有良好的识别性能。

基于强化学习的M2M网络自适应媒体接入控制协议

徐昶, 王聪, 刘灵雅, 李宁

2017, 35(3): 317-325. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.03.005

摘要 ( 658 )

PDF (1545KB) ( 572 )

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提出了一种针对机器与机器通信网络中数据收集业务的自适应媒体接入控制（medium access control,MAC）层协议，即强化学习混合MAC（Q-learning hybrid MAC,QH-MAC）。这种协议在混合分组MAC（hybrid group MAC,HG-MAC）的基础上增加了基于Q-learning的自适应学习机制，其中心节点可以根据网络状况动态调节竞争时段的时长，因此提高了网络的灵活性和适应性。通过OPNET仿真，将QH-MAC与HG-MAC、多时分址、载波监听多路访问/冲突避免性能进行了比较，结果表明QH-MAC在数据传输速率、能量效率和信道利用率上具有优势。

基于用户和项目的双视角协同过滤推荐方法

程树林, 张博锋, 邹国兵

2017, 35(3): 326-336. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.03.006

摘要 ( 901 )

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传统的协同过滤推荐方法存在单视角信息利用不足、预测精度不高、对数据稀疏性敏感等问题，为此提出同时考虑相似用户和相似项目的双视角协同过滤推荐方法。根据辩证的思想，利用项目内部因子和外部因子生成项目融合相似度，有效度量了项目相似性和用户相似性，并解决了双视角协同过滤推荐方法对数据稀疏性敏感的问题。在标准数据集上多次进行的实验表明，基于用户和项目的双视角协同过滤推荐方法优于多个典型的协同过滤推荐方法。

土地利用变化分析及时空动态模拟

曹青, 张鹏林, 李维庆, 栾奕

2017, 35(3): 337-345. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.03.007

摘要 ( 997 )

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在分析土地利用变化的速度、程度和区域差异性基础上，以CLUE-S模型为框架，构建土地利用时空变化格局模拟模型。以天津市为研究区域，动态模拟了2020年的土地利用情景，揭示天津市未来土地利用变化态势，模拟结果对土地利用规划与管理具有指导作用。

基于不透水面的海南港口城市扩张分析

毕森, 王恒, 张丽, 李通, 刘东, 韩瑞丹

2017, 35(3): 346-354. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.03.008

摘要 ( 1083 )

PDF (9725KB) ( 263 )

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利用Landsat TM与OLI影像，结合V-I-S模型与线性光谱混合模型，综合NDBI、SAVI等指数，提取海南省海口市和三亚市的不透水面信息，并分析其空间变化特征。结果显示，近15年（1999～2015）来两市不透水面均呈现由沿海向内陆扩张的趋势。海口市不透水面主要向南部和西部扩张，三亚市不透水面扩张方向较分散。海口和三亚城市扩张速度较快，两市不透水面占两市的面积比例均增长了2倍以上。两市人口、GDP、不透水面均逐年增长，但人口增长较为平缓，GDP与不透水面增长较为显著。实验表明，将线性光谱混合模型与NDBI、SAVI指数相结合，可在一定程度上减少裸土、盐碱地等对不透水面信息的干扰，改善不透水面的估算效果。

一种对R-Lambda码率控制模型的改进算法

王朋, 倪翠, 张广渊, 李克峰

2017, 35(3): 355-365. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.03.009

摘要 ( 795 )

PDF (19730KB) ( 142 )

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最新的视频编码标准HEVC的参考代码通常采用rate-Lambda（R-Lambda）模型进行码率控制，但R-Lambda模型为I帧分配的目标码率过多，导致后续视频帧因目标码率不足而重建质量严重下降。为此，对R-Lambda模型进行改进，根据图像的运动趋势和复杂度将I帧划分为运动区域、纹理复杂区域、纹理平坦区域。分配目标码率时，根据人眼视觉系统特性为视觉敏感区域分配更多码率，给非视觉敏感区域分配较少码率，最后利用R-Lambda模型计算相应的QP值。实验结果表明，所提算法在保证重建视频主观质量连续性的同时，提高了重建视频的整体质量。

基于频段能量特征的低速滚动轴承故障诊断

熊邦书, 吴强镪, 李新民, 莫燕, 黄建萍

2017, 35(3): 366-372. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.03.010

摘要 ( 1003 )

PDF (4002KB) ( 338 )

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直升机自动倾斜器滚动轴承通常在低速环境下工作，其故障特征频率易淹没在各种干扰频率中，因此以特征频率处的谱峰作为故障特征的传统诊断方法效果不佳。为此提出一种基于频段能量特征的低速滚动轴承故障诊断方法。计算振动信号的FFT和功率谱，利用轴承正常、内圈故障、外圈故障和滚珠故障4种状态的振动信号在功率谱上能量分布不同的特点，构建故障特征向量。利用具有小样本优势的支持向量机构建分类器，进行故障类型诊断。在实验台上模拟直升机自动倾斜器滚动轴承的低速工作环境，进行了故障模拟实验，采集振动数据，与传统LMD包络谱特征方法进行对比，验证了该方法在低速滚动轴承故障诊断方面的适应性和优越性。

基于重嵌入的鲁棒可逆水印算法

曹敏, 郑淑丽, 胡东辉, 王亮

2017, 35(3): 373-382. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.03.011

摘要 ( 888 )

PDF (6438KB) ( 240 )

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针对鲁棒可逆水印算法的研究大都致力于提升其鲁棒性，而忽略了对算法嵌入容量的考虑。为此，在综合考虑算法的鲁棒性和嵌入容量的基础上，提出了一种重嵌入的鲁棒可逆水印算法，该算法能保证统计量之间的独立性，即选取两个互不影响的鲁棒统计量进行平移以完成水印信息嵌入。实验结果表明，所提出的基于重嵌入思想的鲁棒可逆水印算法在保证鲁棒性的前提下，可以有效提高算法的嵌入容量。

具有两类形状参数的代数三角混合样条曲线的构造和调配

刘华勇, 李璐, 张大明, 王焕宝

2017, 35(3): 383-393. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.03.012

摘要 ( 969 )

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带形状参数的样条曲线曲面是外形设计的重要方法，形状参数不是全局性的就是局部的，大多数仅考虑参数连续性。为了更好地修改和调配曲线曲面，构造了满足几何连续的带两类形状参数的代数三角样条曲线，简称为ATB-spline。这种曲线不仅具有普通三角多项式函数的性质，还具有全局和局部的可调性。两类形状参数在给定的范围内取值时，带两类形状参数的ATB-spline曲线满足一阶的几何连续；当两个相邻曲线中的形状参数取特殊值时，带两类形状参数的ATB-spline曲线满足不同性质的连续。利用曲线的性质构造了旋转面，讨论了两类形状参数对旋转面外形的调配并给出了实例。该曲线还可精确表示椭圆曲线。上述结果表明该方法构造的曲线是有效而实用的，并具有交互性。

基于鲁棒补偿的四旋翼飞行器设计与实现

荆丹翔, 韩军, 王冠宇, 周晗昀, 武建勇, 陈桂辉

2017, 35(3): 394-404. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.03.013

摘要 ( 708 )

PDF (4061KB) ( 338 )

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针对现有水域环境监测手段的不足，提出了一种基于四旋翼飞行器的水域环境监测方法。该飞行器可以在水面上空航拍，也可以悬停于水面或滑水飞行，并能将摄像头和环境监测传感器浸没水中进行实时监测。在设计了基于鲁棒补偿的姿态控制器和基于PID控制的位置控制器的基础上，搭建了系统样机，完成了飞行器定点悬停与水面滑水飞行的测试，并通过搭载的防水摄像头和传感器结合无线模块实现了水下环境的实时监测。

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