应用科学学报

应用科学学报 2012（3）封面及封底（右键另存后，用图像软件打开）

2012, 30(3): 220.

摘要 ( 902 )

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基于统计信道状态信息的节能分布式中继选择

蒋海芳，张四海，周武旸

2012, 30(3): 221-226. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.001

摘要 ( 1667 )

PDF (742KB) ( 1281 )

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针对放大转发协作网络中的中继节点选择问题，提出了基于统计信道信息的能量有效分布式中继选择算法. 算法对系统能量效率与系统中断性能进行折中，通过最小化系统平均消耗总功率来确定转发阈值，各中继节点根据转发阈值独立地决定是否参与数据转发. 考虑有多个中继节点辅助源节点进行数据传输，提出了基于数值搜索方法确定转发阈值的多中继节点选择算法，在满足系统目标中断性能的同时，使系统消耗较少的平均功率. 为了降低阈值求解的复杂度，考虑只有1 个中继节点参与数据转发，进而提出了具有低计算复杂度的单中继节点选择算法. 仿真结果表明，与已有的放大转发模式下的中继选择算法相比，该文提出的算法在能量效率上具有更好的系统性能.

应用科学学报第30卷第3期中文目录

2012, 30(3): 221-330.

摘要 ( 635 )

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Journal of Applied Sciences Vol.30 No.3 contents

2012, 30(3): 221-330.

摘要 ( 648 )

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多包接收无线Mesh 网络的跨层优化

石雷1，韩江洪1，石怡2，魏振春1

2012, 30(3): 227-233. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.002

摘要 ( 1465 )

PDF (808KB) ( 1005 )

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多包接收是一种可有效提高无线网络吞吐量的技术. 文中建立了无线mesh 网络的多包接收跨层设计模型，该模型是一个混合整数规划模型，一般不可能在多项式时间内求解. 为此设计了一种可在多项式时间内求解的近似最优策略，将模型中的整数变量释放到实数域空间，使原来的混合整数规划模型成为一线性规划模型，并通过反复迭代寻找近似最优解. 仿真显示采用该策略的多包接收跨层模型使数据传输速率提高了至少3 倍.

多元LDPC随机译码的似然概率快速生成算法

庞宝茂1;2，史浩山1，何光华3

2012, 30(3): 234-238. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.003

摘要 ( 1482 )

PDF (781KB) ( 1442 )

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多元随机译码算法能有效解决译码复杂度高的问题，但似然概率生成的计算仍有较高的计算复杂度. 为解决这一问题，文中提出一种针对M阶正交振幅调制下的多元低密度奇偶校验码的随机译码算法. 通过计算星座图中部分星座点和接收信号点之间的欧几里德距离来确定随机译码的似然概率，而不必计算所有星座点的似然概率，省去了复杂的幂次运算. 仿真结果表明，该算法能有效降低多元LDPC码随机译码的计算复杂度，性能损失较小，是一种适合多元LDPC译码器前端实现的译码算法.

基于SPN的IMS 系统可生存性建模及分析

赵明峰1;2，周亚建2，任东晓1，杨义先1;2

2012, 30(3): 239-244. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.004

摘要 ( 1672 )

PDF (1008KB) ( 1407 )

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IP多媒体子系统（IP multimedia subsystem, IMS）作为网络与业务融合的标准将会在三网融合中扮演重要的角色，因此研究其认证注册过程的可生存性具有重要意义. 文中首先给出可生存性概念与评价指标以及IMS 的认证注册过程，然后建立相应的随机Petri 网（stochastic Petri net, SPN）模型和简化的可生存性SPN 模型，并给出可生存性的主要指标¡¡¡¡可靠性、可维护性及可用性. 对所建模型的可靠性及可维护性评价指标进行了仿真，表明可靠性分别随时间及失效率的增加而显著降低，可维护性随时间及修复率的增加而明显增强并最终趋于稳定. 这些结论为增强IMS 系统可生存性能力提供了有效的数值参考依据.

紫外光通信中的Mie 散射机制

何华，柯熙政

2012, 30(3): 245-250. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.005

摘要 ( 1404 )

PDF (1087KB) ( 1300 )

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气溶胶粒子对紫外光产生的Mie 散射作用是紫外光非视距通信的基础. 该文以Mie 散射理论为基础，推导Mie 散射系数与Mie 角散射系数的递推公式，并利用递推公式计算日盲波段紫外光的Mie 散射相函数. 通过对紫外光Mie 散射相函数的计算可知，随着散射粒子半径的增大，散射粒子对紫外光的前后向散射增强. 在其他散射角度上，散射强度随着粒子的增大而减小，且比前后向散射强度微弱得多，散射粒子越大，散射强度衰减越剧烈.

数字助听器的并行梯度投影回声抵消

梁瑞宇1;3，赵力3，王青云2，奚吉1，张学武1

2012, 30(3): 256-262. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.007

摘要 ( 1479 )

PDF (1235KB) ( 1428 )

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自适应回声抵消是消除助听器回声啸叫的有效方法. 针对回声路径评估偏差大的问题，文中提出线性预测-并行梯度投影算法，通过对助听器输出信号进行线性预测来生成解相关FIR 滤波器，获得解相关信号. 系统利用解相关信号构建包含回声路径的凸优化方程，并设计并行梯度投影算法求解该方程，实现回声路径的估计. 实验结果表明算法在收敛速度、稳定性和精度等方面改进显著.

干扰环境下数目可变的多目标跟踪

吴昊，苏卫民，顾红

2012, 30(3): 263-269. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.008

摘要 ( 1278 )

PDF (1746KB) ( 1339 )

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针对环境中干扰因素对目标跟踪性能的影响，提出了一种跟踪数目可变的多目标方法. 该方法通过聚类算法来判断目标的出现或消亡，并获得目标数目，然后利用基于无迹卡尔曼的廉价联合概率数据关联算法获得量测与已知目标轨迹的互联概率，并实现状态传递. 与传统的廉价联合概率数据关联算法相比，该算法在干扰环境下跟踪性能更优，可处理目标数目可变的多目标跟踪问题.

双基地MIMO雷达二维DOD和二维DOA联合估计

许凌云，张小飞，许宗泽

2012, 30(3): 270-274. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.009

摘要 ( 1692 )

PDF (839KB) ( 1417 )

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提出一种双基地MIMO雷达L型阵列下多维角度联合估计的新算法. 该算法利用匹配滤波器输出信号特点构造不同的代价函数，采用迭代最小二乘算法估计收发阵列流形矩阵，根据L 型阵列结构的特点和最小二乘法，从估计出的矩阵中计算目标的二维DOD(direction of departure)和二维DOA(direction of arrival). 该方法无需谱峰搜索，可实现参数的同时估计与配对. 与ESPRIT 算法相比，具有更高的估计精度，并接近于克拉美-罗下限，且在小快拍数下也能较好地工作. 仿真结果验证了该算法的有效性.

结合Tetrolet 与主动随机场模型的高斯噪声抑制

王锐玲，施俊

2012, 30(3): 275-280. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.010

摘要 ( 1629 )

PDF (3381KB) ( 1412 )

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文中提出一种结合Tetrolet 变换和主动随机场模型的去噪方法，用于抑制图像中的高斯噪声. 对含有高斯噪声的图像进行Haar 小波分解，在小波变换域利用主动随机场算法针对高斯噪声进行去噪，并利用小波逆变换重构去噪后的图像，最后用Tetrolet 变换在变换域进一步抑制噪声. 实验结果表明，与直接利用小波、Tetrolet、马尔科夫随机场模型以及主动随机场模型等方法相比，该方法对添加不同程度高斯噪声的图像有更好的去噪效果.

人脸识别中的零范数稀疏编码

郎利影，夏飞佳

2012, 30(3): 281-286. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.011

摘要 ( 1558 )

PDF (723KB) ( 2429 )

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为解决人脸识别中运算速度和识别效果之间的矛盾，提出了零范数稀疏编码算法. 该算法用零范数描述稀疏编码模型的稀疏度，通过对模型的间断点连续开拓，有效地提高了算法收敛速度. 运用ORL人脸数据库对该算法进行识别率和效率测试，并与非负稀疏编码算法和非负矩阵稀疏分解算法进行对比，表明文中提出的算法调节稀疏度的能力更强，可有效缩短运算时间，并在较短时间内获得较高的识别率.

过滤特征基因选择及演化硬件急性白血病分型

王进1;3，丁凌1，孙开伟1，李钟浩2

2012, 30(3): 287-293. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.012

摘要 ( 1445 )

PDF (2619KB) ( 1096 )

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提出一种基于虚拟可重构结构的内部演化硬件癌症分子分型方法. 为有效处理DNA微阵列数据和便于硬件实现，对比研究了5 种基于过滤模式的信息基因选择方法. 演化硬件通过系统学习和系统分类两个阶段对经过特征选择的信息基因进行处理. 对急性白血病数据集的实验结果表明，基于信噪比信息基因选择方法的演化硬件分类器识别率最高. 演化硬件具有和其他传统模式识别方法可比的识别率，识别时间仅需0.12 ms.

空中侦察系统中红外小目标的被动测距

付小宁1，王洁1，任保文2

2012, 30(3): 294. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.013

摘要 ( 1199 )

PDF (592KB) ( 1020 )

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针对光电对抗系统在红外小目标被动测距中的不足，提出了一种基于目标距离比和方向信息的被动测距算法. 建立了三维空间中的目标和探测器运动模型，通过数学分析构建估计红外小目标距离的一元二次方程，其参数由相邻采样时刻目标到探测器的距离比、探测器自身空间坐标、目标对探测器的方位角及高低角决定. 通过仿真实验和加噪分析验证了该方法的有效性. 文中所提方法表达简单，可避免分母接近于零的情况，适用于机载或弹载双波段红外探测器对小目标的距离估计.

粗粒度部分动态可重构的人脸检测

肖建1;3，刘波1，梅晨1，朱敏2，杨军1，刘雷波2，魏少军2

2012, 30(3): 299-305. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.014

摘要 ( 1543 )

PDF (3369KB) ( 1569 )

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人脸检测系统应用在嵌入式环境中需满足多种约束，高计算密集性、控制密集性是实时实现困难的主要原因. 文中提出一种基于名为“REMUS-II”的粗粒度动态可重构架构的人脸检测系统，把层叠型AdaBoost检测算法划分成多个非连续子任务，通过邮箱通信调度、配置流和数据流优化方法来提高指令级并行度和任务级并行度.实验结果表明，检测分辨率为640£480 的图片可获得17 帧/s 的平均检测速度，正面人脸检测率保持在95% 以上.在TSMC 65 nm CMOS工艺、200 MHz工作频率下，REMUS-II 面积约为24 mm2，功率约为194 mW.

基于FPGA的高速任意分布伪随机数发生器

刘沛华1，鲁华祥1，龚国良1，刘文鹏1，陈天翔2

2012, 30(3): 306-310. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.015

摘要 ( 2039 )

PDF (884KB) ( 1601 )

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舍选法是广泛应用的基于均匀分布产生任意分布随机数序列的方法. 文中针对舍选法接受效率低的缺点提出一种改进方案，将舍选法中本该舍弃的样本通过映射转换成可接受的样本，提高了接受效率. 根据改进的舍选法设计了一种任意分布的伪随机数发生器，利用线性反馈移位寄存器产生均匀分布随机数序列，在此基础上运用改进舍选法产生任意分布随机数，并在现场可编程门阵列（field programmable gate array，FPGA）上实现. 对不同分布的实验结果表明，该设计具有输出效率高、通用性强的优点.

对偶四元数在航天器相对导航中的应用

李静1，王惠南2，刘海颖3

2012, 30(3): 311-316. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.016

摘要 ( 1787 )

PDF (620KB) ( 1745 )

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为了提高航天器相对位置和姿态测量的实时性和准确性，提出一种利用对偶四元数位姿模型来求解航天器相对位姿的方法. 该方法统一考虑目标航天器和追踪航天器本体坐标系间的相对旋转和平移，采用螺旋向量法更新对偶四元数. 建立了相机测量模型来测量航天器的相对位置和姿态，并选择扩展的卡尔曼滤波来消除随机噪声对状态更新和测量过程的干扰. 仿真结果表明该导航算法能满足航天器相对导航的精度要求，验证了该算法的可行性.

基于混合粒子群优化的巡航导弹低空突防航迹规划

王建青，李帆，赵建辉

2012, 30(3): 317-323. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.017

摘要 ( 1628 )

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将模拟退火算法嵌入到粒子群优化（partical swarm optimization, PSO）算法中，并对PSO产生的最优适应值进行重新评价，以此构成混合粒子群优化算法（PSO-SA）. 将PSO-SA 算法应用于巡航导弹的航迹规划，不仅可以避免PSO陷入局部最优，而且能快速有效地完成离线和在线规划任务，获得理想的三维航迹. 仿真结果验证了该算法的有效性，且对同一起始位置所规划出的航程较PSO算法短，可有效节约导弹燃料.

带多参数B样条上可展曲面的几何设计与形状调节

胡钢1;2，吉晓民1，秦新强2

2012, 30(3): 324-330. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.03.018

摘要 ( 1378 )

PDF (1223KB) ( 1417 )

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针对基于点和平面间对偶性的可展曲面设计方法中的不足，提出两种带多局部形状参数的可展曲面设计新方法. 首先构造一组含有两个形状参数的三次调配函数，并由此调配函数定义一种带多局部形状参数的B样条曲线族. 基于3D 射影空间中点和平面间的对偶性原理，利用这种带多形状参数的B样条调配函数生成具有带多参数B样条基的控制平面，并由该控制平面进行包络和脊线可展曲面的设计，同时给出在带多参数B样条基下两种可展曲面的参数表示形式. 该方法生成的可展曲面不仅具有灵活的局部形状可调性，而且保留了B样条曲面的许多特性. 特别是当形状参数都取1 时，所生成的可展曲面即为可展B样条曲面. 分析所设计的两种可展曲面的形状与性质，给出具体的应用实例. 实例表明所提方法不仅简单有效，而且易于控制可展曲面的形状，是可展曲面设计的有效新途径.

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