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2019年 第37卷 第6期    刊出日期：2019-11-30

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2019, 37(6):  0-0. 

摘要 ( 486 )   PDF (389KB) ( 62 )  

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2019, 37(6):  0-0. 

摘要 ( 8 )   PDF (48KB) ( 222 )  

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信号与信息处理

基于改进EMD去噪和矩阵束的电力系统低频振荡模态辨识

沈钟婷, 丁仁杰

2019, 37(6):  761-774.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2019.06.001

摘要 ( 816 )   PDF (8778KB) ( 111 )  

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提出了一种电力系统低频振荡模态辨识方法.首先使用改进的经验模态分解（empirical mode decomposition，EMD）去噪算法对低频振荡信号进行预处理.针对传统EMD去噪时混叠噪声严重和计算时间较长的问题，在区间阈值处理的基础上向信号叠加余弦波并进行二次分解，可以快速有效地实现信噪分离.随后再利用矩阵束（matrix pencil，MP）算法提取模态参数.对于MP算法的关键定阶问题，引入奇异值的相对差值作为定阶指标，可以实现较为准确的阶数估计.最后对数值信号、系统仿真信号和电网实测信号进行分析.仿真结果表明，所提方法在抗噪能力、参数精度和计算速度等方面都表现优异.

基于方向场的形变指纹检测

杨高强, 李晟, 张新鹏

2019, 37(6):  775-782.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2019.06.002

摘要 ( 794 )   PDF (5174KB) ( 127 )  

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自动指纹识别系统（automatic fingerprint identification system，AFIS）已经广泛应用于签证、海关、刑侦等领域.为逃避基于AFIS的身份识别，有些犯罪分子通过切割、移植、灼烧等手段改变其指纹的脊结构，由此得到的指纹被称为形变指纹（altered fingerprint）.目前AFIS并不能有效地检测形变指纹.于是提出一种基于方向场不连续性和方向场差异图不连续性的形变指纹检测方法，并提出了用于提取这种不连续性的算子.首先计算指纹的方向场及其差异图，并对差异图进行增强.然后用所提出的算子分别从方向场和增强后的差异图中提取不连续特征.最后基于不连续特征，用支持向量机对形变指纹或真实指纹进行分类.此外，还构建了形变指纹数据库，并在该库上测试所提方法的性能.结果表明，所提方法能够有效识别形变指纹.

顾及相机响应函数的无人机影像匀光匀色

张春森, 张会, 郭丙轩, 杜神斌, 张月莹

2019, 37(6):  783-794.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2019.06.003

摘要 ( 1330 )   PDF (26411KB) ( 326 )  

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针对大范围区域内多幅无人机影像色彩不平衡的问题，提出一种基于相机响应函数的匀光匀色算法.首先根据同一静态场景下数码相机拍摄物体的影像，构建两幅影像的包含多个参数的图像亮度误差函数，运用Levenberg-Marquardt算法对参数进行最小化估算，然后将估算得到的参数应用于待处理的影像中，达到多幅影像镶嵌过程中的匀光目的.实验结果表明：与现有的匀光算法比较，所给方法能够高效高质地保证图像镶嵌过程中亮度、反差的均匀和色彩一致.

基于散焦图像的大视场立体视觉标定方法

余淑真, 欧巧凤, 熊邦书, 陈垚锋

2019, 37(6):  795-805.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2019.06.004

摘要 ( 1104 )   PDF (7788KB) ( 116 )  

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针对传统大视场立体视觉标定方法存在操作不便、精度不高、稳定性差的问题，提出基于散焦图像的大视场立体视觉标定方法.首先，在立体视觉系统和大视场测量位置之间选定一个位置作为小视场散焦位置，利用在此位置处采集的靶标图像，实现摄像机内参标定；其次，利用大视场测量位置处采集的靶标图像，实现立体视觉外参标定；最后，通过实验室标定实验和直升机桨叶运动参数测量实验进行了验证.结果表明，该方法操作方便、精度高、稳定性好，在4.6 m×2.3 m的视场范围内，测量靶标上特征点间距为505.00 mm的两个点，平均误差为0.647 mm，均方根误差为0.780 mm，能够满足直升机桨叶运动参数测量的现场标定以及测量精度要求.

多中心点增量式模糊聚类算法

胡本固, 戴牡红

2019, 37(6):  806-814.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2019.06.005

摘要 ( 1102 )   PDF (4695KB) ( 114 )  

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增量聚类算法可以解决数据量大、内存不足的问题.传统的增量式模糊聚类（incremental multiple medoids based fuzzy clustering，IMMFC）算法只为每个数据块选择一个或多个相同数目的中心，当聚类中的对象权重较小时聚类效果不好.该文提出新的增量式模糊聚类算法用于处理大数据集.首先将大数据集分成多个小的数据块，并对每个小的数据块进行模糊聚类；然后从每个小数据块的每个簇群中选择目标中心点，中心点的个数是簇群中对象的权重之和大于阈值的最少对象数.最后合并所有选定的中心点，并对最终数据块进行模糊聚类，获取最终的中心点.实验结果表明，与IMMFC算法相比，当数据块占总数据的10%以上时，所提算法优于IMMFC.

基于EKF算法的UWB和ZigBee测量技术的混合运动目标定位

王嫣, 常晓鹏, 张建平

2019, 37(6):  815-824.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2019.06.006

摘要 ( 1246 )   PDF (1338KB) ( 142 )  

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为解决无线传感器网络中单一跟踪算法和测量技术不能获得运动目标高精度定位的问题，提出了一种将跟踪算法同时与不同测量技术相结合的混合式跟踪定位技术.通过对基于扩展卡尔曼滤波跟踪算法的分析，将基于UWB测量技术得到的距离测量值和基于ZigBee测量技术得到的接收信号强度测量值相融合，结合扩展卡尔曼滤波跟踪算法，得到一种对室内运动目标的混合式跟踪定位方法.实验表明，该混合定位方法能有效提高运动目标的定位精度.

基于星间链路的星上时间自主完好性监测方法

陈婷婷, 林宝军, 龚文斌, 冯磊, 常家超, 林夏

2019, 37(6):  825-834.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2019.06.007

摘要 ( 1197 )   PDF (7496KB) ( 90 )  

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针对北斗卫星系统难以在全球布站的现实情况，提出了一种基于Kalman滤波的星上时间自主完好性检测方法.该方法利用北斗卫星真实在轨数据，从星间链路测距值中解算出时间信息，经过历元归算得到相对钟差.利用原子钟时频基准的工作机理分析了星间测量数据的误差模型，设计了Kalman滤波监测算法.仿真分析了Kalman滤波对于北斗卫星真实在轨星间链路测距值中相位跳变和频率跳变的监测性能.结果表明，以钟差数据作为Kalman滤波的观测值，可以有效检测并识别出钟差数据的相位跳变和频率跳变，且为工程实践提出合适的检测门限.

长短期记忆网络的轨迹隐私保护

严少均, 王子驰, 张新鹏

2019, 37(6):  835-843.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2019.06.008

摘要 ( 1328 )   PDF (6833KB) ( 170 )  

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随着移动互联网的普及，位置查询已经成为用户享受服务的重要方式.然而在位置查询中，服务器可获取用户位置及轨迹信息这一特点会威胁到用户隐私.为此，提出了一种利用改进的长短期记忆网络来保护用户轨迹隐私的方法.首先可信第三方利用改进的长短期记忆网络预测用户未来时刻的位置点信息，之后第三方在构造匿名区域时，将其预测的位置点信息放入当前时刻进行请求，以打乱轨迹中的时序信息，并模糊服务器端的用户轨迹序列，从而有效保护用户轨迹隐私.同时，将未来时刻点放入当前时刻进行请求这一操作也克服了位置隐私保护中的匿名区域不合理问题，提高了系统服务的有效性.实验结果表明，该方法在用户轨迹的隐私性方面优于现有方法.

基于计算机视觉的钢轨焊缝自动定位方法

刘松, 熊邦书

2019, 37(6):  844-850.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2019.06.009

摘要 ( 1174 )   PDF (3613KB) ( 137 )  

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为了实时检测钢轨焊缝边缘错边量合格情况，提出了基于计算机视觉的钢轨焊缝自动定位方法.首先，采用中值滤波对焊缝图像进行噪声去除；其次，采用限制对比度自适应直方图均衡算法和直方图均衡化法进行焊缝图像增强；然后，采用双阈值OTSU法进行图像分割，突出轨头和焊缝区域图像，并采用连通域法提取轨头和焊缝区域轮廓；最后，采用多次最小二乘直线拟合法获取焊缝拟合直线，计算拟合直线与轨头上边缘直线的交点作为定位点，实现钢轨焊缝自动定位.对60 kg/m钢轨焊缝区域的检测实验表明，所提方法具有精度高、稳定性好的优点，可用于焊轨基地焊缝的在线实时自动检测.

计算机科学与应用

基于区块链和车联网的汽车租赁联盟的研究与实现

任鹏, 徐晶晶, 王意, 马小峰

2019, 37(6):  851-858.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2019.06.010

摘要 ( 1311 )   PDF (7146KB) ( 157 )  

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传统的汽车租赁行业中存在汽车租赁企业投入资产规模大、市场准入门槛高、交易信息流通不畅等问题.为此该文结合车联网技术和区块链技术，在车辆租赁者、车辆租赁服务平台、租赁车辆提供者、车辆保险机构和车辆维护机构之间设计了一个可信的汽车租赁联盟，这种汽车租赁联盟可以降低交易成本和市场准入门槛，提高汽车共享租赁经营的灵活性，促进相关业务的个性化创新.

跨地域分布数据中心高成本效益的任务调度

杨亚南, 李一鸣, 聂力海, 张宁, 赵来平

2019, 37(6):  859-874.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2019.06.011

摘要 ( 817 )   PDF (8510KB) ( 61 )  

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研究了跨地域分布数据中心云计算成本最小化问题，首先将其建模为一般分配问题，利用增广拉格朗日乘子法（augmented Lagrangian multiplier method，ALMM）得到最优的调度方案，然后设计了Adjusting算法以调整ALMM产生的结果，使之成为可行解.进一步设计了一种降序价值密度算法（decreased value density scheduling algorithm，DVDS），以解决ALMM的收敛速度相对较慢的问题.在线性定价和阶梯定价两种模型下的实验结果表明，当任务数量较少时，DVDS算法可以在拥有极小的时间开销下达到和ALMM同样小的调度成本；当任务数量增加时，DVDS产生的调度结果成本相比ALMM仅增加10%左右.

控制与系统

基于PFC-PID算法的无线高温加热炉温度控制系统

刘烊佚, 苏成利, 施惠元, 李平, 薄桂华

2019, 37(6):  875-886.  doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2019.06.012

摘要 ( 1077 )   PDF (8664KB) ( 160 )  

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针对有线过程控制难以解决工业现场环境恶劣、布线复杂和施工困难等问题，设计开发了基于比例积分微分的预测函数控制算法的无线高温加热炉温度控制系统.首先利用无线硬件搭建基于WirelessHart协议的无线通信网络，以替代传统的有线网络.在此无线网络的环境下，以监视与控制通用系统组态软件为平台、工业高温加热炉为研究对象，采用改进预测函数控制与传统比例积分微分控制相结合的算法，开发了无线高温加热炉温度控制系统，实现对高温加热炉温度的无线监测和实时控制.工程实施结果表明所设计的控制系统可以解决无线通信过程中丢包问题，其可靠性、控制精度、响应速度均能够满足工业现场的要求，并有效地解决了有线网络可拓展性和可移动性差等问题.