应用科学学报

朱宇，张梦莹

2014, 32(1): 1-6. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.001

摘要 ( 2349 )

PDF (1231KB) ( 1029 )

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针对单载波频分多址(single carrier frequency division multiple access, SC-FDMA)系统的子信道相邻限制，研究了适用于SC-FDMA中继系统中最大化容量的资源分配算法，提出将该资源分配问题重构为一个集合划分问题，并借助运筹学中的相关算法求出最优解. 为降低最优资源分配算法的计算复杂度，还提出了一种采用贪婪试探法的次优算法. 仿真结果表明，在放大转发和解码转发中继协助的SC-FDMA系统中，最优算法的频谱利用率显著高于随机算法，而贪婪次优算法能达到接近最优算法的性能，并且具有较低的计算复杂度.

应用科学学报2014年第一期中文目录

2014, 32(1): 1-1.

摘要 ( 494 )

PDF (423KB) ( 788 )

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充分考虑节点编码机会的编码感知路由协议

赵蕴龙1，王博识1，张凯1，董钊1，张磊2

2014, 32(1): 7-12. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.002

摘要 ( 1489 )

PDF (5434KB) ( 1377 )

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无线网络中应用网络编码技术的关键是寻找更多有效的编码机会. 提出最优化编码机会发现策略，进而与现有编码感知路由协议相结合，并以节点编码机会的数量作为最佳转发节点的判据，提出一种可充分考虑节点编码机会的编码感知路由协议——ExCAR. 运用NS-2仿真验证算法的有效性，结果表明该协议有利于提升网络
吞吐量，提高分组投递率.

OFDM中继系统中保证混合业务QoS的研究

戴翠琴，王亮，王海宝

2014, 32(1): 13-18. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.003

摘要 ( 1910 )

PDF (4644KB) ( 1307 )

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为保证正交频分复用中继系统中混合业务的QoS要求，提出相对最长队列优先/相对比例公平的调度算法R-LQAF/RPF. 根据实时用户的速率需求引入相对变化函数，并利用RPF算法提高实时业务用户的吞吐量.同时根据用户队列长度和系统队列长的关系，采用R-LQAF算法降低用户丢包率，保证了非实时用户的QoS满意
度. 仿真结果表明，与比例公平和最大加权时延优先算法相比较，R-LQAF/RPF算法不仅能针对不同业务采取不同的调度策略，而且对用户吞吐量、速率需求满意度、丢包率性能均有所提升，充分保证了混合业务的QoS要求.

认知无线电中的量子蛙跳频谱分配

高洪元1，曹金龙2

2014, 32(1): 19-26. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.004

摘要 ( 2113 )

PDF (6454KB) ( 1479 )

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为了有效求解离散优化问题，将量子信息理论引入混合蛙跳算法，提出一种新的组合优化算法——量子蛙跳算法. 量子蛙跳算法使用新的量子跳跃方程完成整个量子蛙群的协同演进，能快速搜索到全局最优位置. 通过对基准函数的测试验证了其高效性，并使用量子蛙跳算法设计了一种认知无线电频谱分配算法. 通过仿真实验对比了所提出的量子蛙跳算法与遗传算法、量子遗传算法、粒子群算法、混合蛙跳算法和敏感图论着色算法等多种算法在不同网络效益函数下实现频谱分配的性能. 在3种网络效益函数下进行的仿真结果表明，所提出的算法能较好地找到最优解，且在不同的网络效益函数下均优于已有的敏感图论着色频谱分配算法和智能频谱分配算法.

CDMA多用户双向中继系统中一种新的功率控制算法

张二伟，邱玲

2014, 32(1): 27-31. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.005

摘要 ( 2065 )

PDF (6401KB) ( 1429 )

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针对CDMA多用户双向中继系统，进行第1跳的误比特率拟合近似，获得了一种新的功率控制的效用函数，给出了相应的功率控制迭代算法，并在理论上证明了纳什均衡的存在性和唯一性. 通过仿真验证了上述近似的可靠性，同时验证了所提出的功率控制算法具有收敛速度快以及收敛功率小的优点. 在系统中用户对数目较多的情况下，该算法与传统算法相比能有效降低用户对的平均发射功率.

原型图LDPC 码编码的高谱效率BICM 交织器优化

窦金芳1，何善宝2，姜明3

2014, 32(1): 32-38. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.006

摘要 ( 1909 )

PDF (2389KB) ( 1466 )

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对于原型图低密度奇偶校验(P-LDPC)码的比特交织编码调制系统，P-LDPC码和比特交织器是系统获得良好性能的关键. 针对高阶QAM调制的P-LDPC码编码调制系统，采用修正的EXIT方法分析了不同变量节点度数匹配交织映射方案下系统的收敛门限，从而提出一种基于节点度数匹配的通用交织优化设计准则. 数值分析和仿真结果验证了优化准则的正确性.

相干光OFDM系统中的偏振相关损耗效应

郝耀鸿1，冷丹1，方涛2

2014, 32(1): 39-43. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.007

摘要 ( 2024 )

PDF (7900KB) ( 1439 )

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相干光正交频分复用系统(coherent optical OFDM system, CO-OFDM)是目前高速光传输领域的研究热点，但系统受偏振模色散(polarization mode dispersion, PMD)和偏振相关损耗(polarization dependent loss,PDL)影响严重. 为此，通过数学分析和数值仿真，研究了CO-OFDM系统中PDL与一阶PMD相互作用的数学
模型，对信号均衡等关键实现进行讨论，并加以验证. 结果表明：偏振效应对光OFDM信号幅度及相位产生噪声干扰，通过发送导频序列可有效实现信号均衡，当传输距离为720km，相对损耗因子 = 0.5时，较不考虑PDL影响( = 1)系统的Q值约降低0.8 dB. 由于输出偏振态随频率产生旋转，PMD效应在一定程度上可缓解PDL所致系统损伤.

RLS 字典学习中遗忘因子的影响

余付平1,2，冯有前1，雷腾1，李哲1

2014, 32(1): 44-50. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.008

摘要 ( 2632 )

PDF (12752KB) ( 1096 )

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字典学习是信号稀疏分解研究的热点问题. 在稀疏分解字典学习中，初始字典的选择影响字典学习的效果. 为减小初始字典对学习字典的影响，在递归最小二乘(recursive least squares, RLS) 字典学习方法中引入遗忘因子的概念. 比较了最优方向法、K 奇异值分解方法和RLS 等3 种方法的字典学习效果. 分析了RLS 字典学习中不同的遗传因子对字典学习效果的影响，以及遗忘因子为不同函数时的字典学习效果. 仿真结果表明：RLS 字典学习方法减小了初始字典对学习结果的影响，故学习效果较好；而在RLS 字典学习中不同遗忘因子的选择会影响字典学习效果.

多目标遗传算法方向调制物理层安全通信信号设计

洪涛1，宋茂忠2，刘渝2

2014, 32(1): 51-56. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.009

摘要 ( 2180 )

PDF (3672KB) ( 1216 )

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提出了一种运用多目标函数遗传算法的方向调制信号. 根据星座点之间欧氏距离与误码性能之间的关系，采用多目标函数综合相移器相移值，使得发射信号星座图在期望方位与基带数字调制信号相同，而在其他方位产生最大程度的畸变. 相比于传统的方向调制信号，用文中方法发射的方向调制信号具有更窄的波束宽度. 仿真结果表明，所提出的多目标方向调制物理层安全通信信号具有更强的防窃听性能.

L 型阵列双基地MIMO 雷达的传播算子多维角度估计

孙中伟，张小飞，吴海浪，李建峰

2014, 32(1): 57-64. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.010

摘要 ( 1885 )

PDF (2547KB) ( 1101 )

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针对空间谱估计算法复杂度高的问题，引入传播算子用于双基地多输入多输出雷达的二维离开角和二维到达角估计. 通过信号协方差矩阵求出传播算子，利用传播算子的旋转不变性估计方向矩阵，进而计算离开角和到达角. 该算法运算复杂度低，能实现多维角度的自动配对，且在相近角度情况下仍能保持良好的性能. 在高信噪比情况下，算法性能接近ESPRIT. 此外还推导了角度估计均方误差. 仿真结果表明了该算法的有效性.

结合嵌入式小波零树编码和喷泉码的图像自嵌入

廖纯，钱振兴，倪婧，王朔中

2014, 32(1): 65-73. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.011

摘要 ( 2304 )

PDF (14781KB) ( 4452 )

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利用嵌入式小波零树对小波变换系数进行编码生成参考数据，采用喷泉码对参考数据进一步编码，并将编码数据与认证数据嵌入到原始图像中. 在接收端，通过提取认证数据确定图像中的篡改位置，再从未被篡改区域提取参考数据，经喷泉码解码后重构被篡改区域的内容. 与基于分块离散余弦变换的参考数据生成方法相比，所提出的方法克服了恢复图像中的块效应. 该方法可实现动态的数据嵌入与图像恢复，通过参数选择可实现恢复面积与恢复质量的平衡.

改进的双目立体视觉正面脸合成

王晶1,2，苏光大1

2014, 32(1): 74-78. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.012

摘要 ( 1829 )

PDF (3197KB) ( 988 )

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为了解决人脸在不同姿态下难以识别的问题，提出了一种基于改进的双目立体视觉的正面人脸合成算法. 针对人脸图像纹理平滑性对特征匹配带来的困难，设计了一套新的匹配算法，获得了更准确的人脸视差图. 根据视差图求出人脸的三维坐标，参照人眼特征点定位结果求出人脸偏转角度，并将人脸合成为正面图像. 实验结果表明，该方法比其他方法具有更高的真实性和准确性，同时具有较快的处理速度.

资源三号卫星数据融合的核线影像生成

贾永红1,2，祝梦花1，刁永洲1，管玉娟3

2014, 32(1): 79-84. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.013

摘要 ( 2430 )

PDF (16449KB) ( 630 )

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提出了一种基于数据融合的高分辨率彩色核线影像生成方法. 首先对全色立体影像与多光谱影像进行融合处理，根据物方投影基准面的卫星影像核线模型由融合影像生成近似核线影像，实现了高分辨率彩色核线影像生成. 通过对ZY-3影像进行试验，结果表明所提出的方法具有与全色立体影像相同的量测性能，能真实反映地形地貌特征，而且比全色立体影像信息更丰富，更容易正确解读.

非线性图像扩散LB 模型的CUDA 算法设计与实现

周明，严壮志，黄彬

2014, 32(1): 85-92. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.014

摘要 ( 1906 )

PDF (5381KB) ( 1327 )

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为提高基于格子波尔兹曼(Lattice Boltzmann, LB) 模型图像去噪方法的性能，研究了非线性图像扩散LB 模型的CUDA 算法，即分别利用纹理内存、共享内存以及直接使用全局内存来实现非线性图像扩散LB 模型中的迁移过程. 利用合成图像和真实图像的去噪实验表明，针对非线性图像扩散LB 模型，GPU 相对CPU 的加
速比可达90 倍以上；而且加速比的提高与GPU 流处理器的数目成正比.

稀疏超完备车辆识别与统计

逯鹏1，娄亚飞1，刘奉哲2，李玉松1，黄石磊1，汤玉合1

2014, 32(1): 93-98. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.015

摘要 ( 1791 )

PDF (6478KB) ( 1198 )

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针对自动准确稳健的高速车辆统计问题，模拟视觉机制建立稀疏超完备表示模型，以图像单元作为处理对象，用少量非零响应稀疏系数表达目标图像的内在结构和本质属性，解决不同环境下、不同类别车辆的识别问题. 采用虚拟检测线技术设置动态车道进行在线统计，对多环境状况下车辆统计准确率达98.89%. 结果表明算法能有效抑制外界环境干扰，如光线变化和摄像机抖动等，其鲁棒性和准确率高于传统算法.

一类线性切换系统的观测器设计

杨寅，孙文安，裴炳南

2014, 32(1): 99-104. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.016

摘要 ( 1759 )

PDF (5870KB) ( 911 )

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针对一类线性切换系统，研究了状态观测器设计问题. 构造合适的Lyapunov 函数，并利用矩阵不等式得到了保证状态估计误差指数收敛的条件. 在每次切换时让状态发生跳变并设计跳变量，以改善观测系统性能，减小跟踪误差. 给出的仿真算例表明了该设计方法的有效性.

TLD框架下的内河船舶跟踪

滕飞，刘清，郭建明，周雅琪

2014, 32(1): 105-110. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.01.017

摘要 ( 1893 )

PDF (6624KB) ( 1892 )

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闭路电视(closed circuit television, CCTV)系统是内河海事监管的重要手段. 基于跟踪-学习-检测(tracking-learning-detection, TLD)框架研究并改进内河航道CCTV系统的船舶识别和跟踪. 在TLD框架下提出特征值约束条件，可对像素的短期跟踪结果进行校验，不仅有效解决了像素对归一化相关系数值求解的繁琐问题，还很好地保留了图像中角点像素的跟踪结果，使船舶的短期跟踪足够可靠. 用级联的目标检测器精确定位船舶时，在满足内河应用实时性前提下，提出通过对目标候选区域的模板匹配来保证算法准确性. 实验结果表明，改进的算法在应用于内河CCTV系统的船舶识别与跟踪中保持了较高的实时性和鲁棒性，并提高了跟踪精度.

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