应用科学学报

2012年30卷第4期中文目录

2012, 30(4): 330.

摘要 ( 1106 )

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2012年30卷第4期英文目录

2012, 30(4): 330.

摘要 ( 635 )

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仿造数码迷彩的设计方法

喻钧，双晓

2012, 30(4): 331-334. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.001

摘要 ( 2171 )

PDF (1672KB) ( 1643 )

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摘要：提出一种根据目标背景图像生成仿造数码迷彩的设计方法. 首先将背景图案进行颜色空间转换，采用K均值聚类分析方法提取背景主色. 由侦测距离确定数码单元的最小尺寸，最后生成数码迷彩斑块. 迷彩的伪装效果通过Canny 边缘检测算子进行评估. 实验结果表明，利用该方法生成的仿造数码迷彩可有效改变目标的原有轮廓，使之更好地与周围背景相融合，达到良好的伪装效果.
关键词：

基于组合赋权及TOPSIS 的隐写分析算法综合评估

李开达，张涛，平西建，李星

2012, 30(4): 335-342. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.002

摘要 ( 2209 )

PDF (683KB) ( 1096 )

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分析了隐写分析技术在不同背景下的应用需求，提出了一种基于组合赋权及逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to ideal solution, TOPSIS)的隐写分析算法性能评估方法. 该方法包含检测率、虚警率、可靠性、检测误差及算法运行速度等5 个指标，先用熵权法确定指标权重，再根据层次分析法进行主观赋权，最后用TOPSIS 实现对隐写分析算法的综合评估. 实验结果表明，该方法可针对不同的性能指标要求选出最优的隐写分析算法，且对隐写分析算法性能的改进具有指导意义.

基于EKF的Duffing 振子正弦策动力判别算法

芮国胜1，张洋1;2，张嵩1;2，苗俊1;2

2012, 30(4): 343-348. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.003

摘要 ( 1889 )

PDF (1031KB) ( 1029 )

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以Duffing 振子系统为研究对象，分析了以正弦函数为周期策动力的Duffing 方程基本形式及相应的振子运动，并用扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF) 对Duffing 振子系统进行递推滤波，实现了对Duffing 振子系统的稳定估计. 根据滤波过程中周期策动力随卡尔曼增益的变化，提出了一种基于卡尔曼增益判别Duffing 振子系统周期策动力的方法，可以作为运用Duffing 振子进行弱信号检测的依据. 仿真结果表明，与经典Lyapunov 指数判别法相比，该算法具有更好的判别性能.

一种基于精确欧氏位置敏感哈希的目标检索方法

赵永威，李弼程，高毫林

2012, 30(4): 349-355. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.004

摘要 ( 2272 )

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针对目标检索问题，常用方案是视觉词典法（bag of visual words，BoVW），但传统的BoVW方法具有时间效率低、内存消耗大以及视觉单词同义性和歧义性的问题. 针对这些问题，该文提出一种基于精确欧氏位置敏感哈希（exact Euclidean locality sensitive Hashing，E2LSH）的目标检索方法. 首先，采用E2LSH 对训练图像库
的局部特征点进行聚类，生成1 组支持动态扩充的随机化视觉词典组；然后，基于这组词典构建视觉词汇直方图和索引文件，并由tf-idf 算法对词频向量重新分配权重；最后，将目标直方图特征与索引文件进行相似性匹配，完成目标检索. 实验结果表明，相比于传统方法，该方法较大地提高了检索精度，对大规模数据库有较好的适用性.

嵌入式Linux 的片上存储动态优化

武建平，方攀，凌明，张阳

2012, 30(4): 356-362. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.005

摘要 ( 1663 )

PDF (1106KB) ( 1181 )

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为了充分利用片上高速便签存储器(scratch-pad memory, SPM)，提升嵌入式Linux 系统性能并降低功耗，该文提出一种面向嵌入式Linux 用户进程的SPM动态优化方案. 利用虚存管理技术在Linux 内核的内存模型中添加SPM页区，建立以SPM页区为基础的动态SPM页框分配机制，并实现页框分配的通用接口函数. 在实现对用户程序（包括代码段、栈和BSS 段）优化的基础上，提出自主设计的自动采样交换器(auto profile and pageswap, APPS) 优化方案. 该方案能在内核态自动分析用户进程热点并通过专用DMA将其搬运到SPM中，最终实现多进程用户程序的动态SPM优化. 实验结果表明，基于该优化方案的系统性能得到显著提升.

基于FastICA的电流传感器相位差测量方法

龚国良，鲁华祥，刘沛华，陈天翔

2012, 30(4): 363-368. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.006

摘要 ( 1753 )

PDF (913KB) ( 1219 )

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电流传感器的相位差易受环境的影响，为提高电力绝缘在线监测系统的可靠性和准确度，文中提出了一种在线监测电流传感器相位差的测量方法. 该方法引入独立分量分析（independent component analysis,ICA）对电流传感器的输出信号进行分离. 给出一种补偿观测信号与源分量数目的方法，建立ICA 的数学模型. 针对FastICA 算法每次分离结果误差不同的局限性，用一个关于混合矩阵的评价函数选取多次分离结果中相位测量误差较小的结果. 实验结果显示：对于信噪比为10.9 dB 的信号，评价函数能使相位测量误差小于0.06± 的样本接受率从51.4% 提高到81%.

非对称结构平面电磁超材料的微波特性研究

史金辉，刘冉，余胜武，朱正，关春颖，王政平

2012, 30(4): 369-373. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.007

摘要 ( 1976 )

PDF (1235KB) ( 1670 )

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利用有限元法研究了非对称平面电磁超材料的Fano 谐振. 给出了谐振频率处的表面激发电流分布，利用Fano 公式对非对称电磁超材料的透射谱进行拟合. 逐一分析单一金属环的电磁响应，发现非对称金属弧之间的耦合作用导致了Fano 谐振. 分析了结构参量对Fano 谐振性能的影响，并研究了入射电磁波偏振旋转角对Fano 谐振的影响. 结果表明，旋转偏振角是实现metamaterial 性能调谐的方式之一.

利用迭代矩阵寻找网络中的关键主机

钟尚勤1;2，刘福强3，徐国胜1;2，杨榆1;2, 姚文斌1;2

2012, 30(4): 374-378. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.008

摘要 ( 1725 )

PDF (682KB) ( 881 )

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网络中的关键主机对网络的整体安全性有重大影响，但目前缺少有效方法在网络中寻找关键主机. 该文对网络关键主机进行定义和分类，提出一种关键主机的寻找方法. 将主机攻击图生成算法与迭代矩阵相结合，计算网络中各主机的相关安全属性并排序，使网络安全管理员能方便而有效地找出网络中的3 类关键主机及对应的关
键临界条件，从而采取相应措施保护关键主机. 实验表明该方法可用于网络安全性分析，对提升网络整体安全性有重要意义.

基于Petri 网的复杂空竭休假排队系统的性能评价

方欢1;2，陆阳1;3，葛方振1，黄镇谨1

2012, 30(4): 379-386. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.009

摘要 ( 2519 )

PDF (1735KB) ( 1049 )

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针对复杂空竭排队系统难以得到性能指标解析解的问题，提出基于Petri 网模拟的近似解方法. 通过CPN Tools 建立4 种休假策略下排队系统的Petri 网模型，在定义排队系统的性能指标数学期望公式的基础上，使用Data Collector 采集模型模拟的动态数据，得到相关的性能指标结果和期望收益. 仿真结果表明这种基于Petri 网模型的近似求解方法是有效的，建立的模型和基于模型的性能分析方法具有可扩展性、复用性和界面友好性.

有界Petri 网进程表达式与活性的关系

闫春钢1;2，汪明新1;2，刘关俊1;2

2012, 30(4): 387-390. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.010

摘要 ( 2064 )

PDF (674KB) ( 1267 )

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Petri 网进程是对Petri 网并发语义的一个刻画，是Petri 网分析和验证的有效手段. 该文针对有界Petri 网研究进程表达式和活性性质之间的关系，给出了基于进程表达式的有界Petri 网及其同步合成网的活性判定定理. 同时研究了进程表达式与虹吸、陷阱间的关系，是Petri 网活性研究的一个新的尝试.

用于函数优化的层次结构萤火虫群算法

李咏梅1;2，周永权1，韦军2

2012, 30(4): 391-396. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.011

摘要 ( 2475 )

PDF (779KB) ( 1695 )

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基于人工萤火虫群优化算法，参考人类社会商业组织中的分层管理模式，将人工萤火虫群随机地分布在
一个层次结构中，并在过程中加入变异因子，改进基本人工萤火虫群优化算法，提出用于函数优化的层次结构人工
萤火虫群优化算法. 对4个标准函数的测试表明，层次结构萤火虫群算法在高维函数优化方面比基本人工萤火虫群
优化算法性能更优.

人工内分泌机制在最近邻规则约减中的应用

赵理1;2，王磊1，徐庆征1

2012, 30(4): 397-407. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.012

摘要 ( 2662 )

PDF (911KB) ( 1039 )

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当训练样本集规模过大时，最近邻分类规则约减过程是一个耗时的过程. 目前，常见的约减算法往往存
在计算成本过高、约减过程难于并行化等问题. 针对该问题，文中将人工内分泌机制引入到最近邻规则的约减过程
中，保留不同类规则边界上的边界规则，规则的约减规模通过晶格的粒度来设定. 该方法可以在分割–约减–合并框
架下获得较高的一致性约减子集，从而使规则的约减过程并行化，缩短约减时间. 用11 个不同的数据集进行仿真
实验的结果显示，该方法简单而有效，较好地解决了大样本集的约减问题.

应用非线性干扰观测器的反推终端滑模飞行控制

王坚浩1，胡剑波1;2，张博锋2

2012, 30(4): 408-414. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.013

摘要 ( 2221 )

PDF (744KB) ( 1301 )

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针对飞机机动飞行时模型非线性、气动参数和力矩干扰不确定性的特点，提出一种基于非线性干扰观测
器的反推终端滑模控制方案. 该方案利用非线性干扰观测器逼近系统不确定性，取消了不确定性上界已知条件. 反
推设计过程中结合动态面控制设计虚拟控制律，能避免计算复杂性问题，通过引入快速终端滑模控制策略，提高了
系统收敛速度和稳态跟踪精度. 采用Lyapunov 稳定性理论证明了闭环系统所有信号一致终结有界. 对某战斗机进
行6 自由度机动飞行仿真，验证了该控制方案的有效性.

基于四元数的四旋翼无人飞行器轨迹跟踪控制

李光春，王璐，王兆龙，许德新

2012, 30(4): 415-422. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.014

摘要 ( 3018 )

PDF (1390KB) ( 2224 )

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四旋翼无人飞行器具有复杂的数学模型，但现有控制方法大多是基于系统简化模型提出的. 为此，该文分析了这类方法的局限性，并基于原始数学模型研究了非线性轨迹跟踪控制问题. 通过期望轨迹建立跟踪误差模型，将其分解为两个相互独立的子系统，并以刚体旋转的四元数为系统状态对姿态子系统进行描述. 利用backstepping 方法设计时变反馈控制律使其子系统指数稳定. 根据级联系统的全局稳定性判据，通过研究耦合部分的性质证明系统的全局指数稳定性. 仿真结果表明，该方法能够实现四旋翼无人飞行器对期望轨迹的跟踪.

非线性系统的广义模糊控制

王宇飞，姜长生，吴庆宪

2012, 30(4): 423-426. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.015

摘要 ( 2264 )

PDF (588KB) ( 1098 )

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提出了一种基于T-S 模糊模型的非线性系统的鲁棒跟踪控制方案. 首先将系统的模糊模型等价变换为广义系统模糊模型，然后设定跟踪性能指标，结合线性矩阵不等式方法设计了鲁棒跟踪控制器. 该方法不仅减少了求解复杂度，而且因减弱了对待定矩阵的限制而降低了保守性. 将该方法应用于倒立摆系统，实现了角度和角速率的
精确快速跟踪控制，从而表明了方法的有效性.

无人机空中加油相对位姿解耦迭代确定算法

王龙1，董新民1，贾海燕2

2012, 30(4): 427-432. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.016

摘要 ( 1997 )

PDF (1288KB) ( 1043 )

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针对视线方程中位置和姿态信息存在严重耦合及强非线性的问题，研究了一种相对位姿解耦迭代确定算法，并用于无人机空中加油. 根据卫星导航中的伪距概念，利用视线矢量构建观测矩阵，通过最小二乘法求解相对位置更新，进而更新伪距确定相对姿态. 引入单步迭代误差证明了算法的收敛性，通过分析误差协方差阵的迹讨论
特征点几何构型对相对位置确定精度的影响. 仿真结果表明，与高斯最小二乘微分修正算法相比，提出的算法运行速度和抗噪声性能分别提高了23%和40%，相对位置稳态误差优于0.1 m，相对姿态误差优于0.5±，满足无人机空中加油对接阶段相对位姿测量精度要求.

飞机颤振模态参数的辅助变量方差辨识及渐近分析

王建宏，朱永红，肖绚

2012, 30(4): 433-440. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2012.04.017

摘要 ( 2057 )

PDF (875KB) ( 1196 )

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针对飞机颤振随机模型中输入输出观测数据带有观测噪声的问题，为得到较准确的飞机颤振模态参数，将辅助变量辨识方法与方差匹配方法相结合，形成一种新的辨识策略——辅助变量方差辨识方法. 在飞机颤振随机模型中，通过引入辅助变量来构造方差函数，导出最小化优化目标准则函数的求解过程，并详细地给出对应的偏
导式. 根据渐近分析理论，推导参数估计值的渐近方差矩阵表达形式. 利用此渐近方差矩阵不仅可以衡量辨识方法的有效性，而且可以设计最优激励信号. 将提出的方法用于飞行仿真转台电流环被控对象的传递函数辨识和飞机颤振模态参数辨识，验证了该方法的有效性.

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