应用科学学报

中文2014N6

2014, 32(6): 0.

摘要 ( 703 )

PDF (429KB) ( 486 )

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多天线深空中继通信系统的中断概率和信道容量

陈学强，王成华，张小飞，陈晓明，朱秋明

2014, 32(6): 551-558. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.06.001

摘要 ( 1935 )

PDF (2562KB) ( 929 )

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中断概率和各态历经信道容量是分析深空通信系统性能的重要指标. 针对深空通信系统中链路损耗大、时延长、频繁中断的问题，分析了多天线深空中继通信系统的中断概率和各态历经信道容量. 根据深空通信环境的特点建立了基于独立不同分布瑞利衰落信道的系统模型，推导了单支路信噪比的精确表达式，进而给出了单支路接收信噪比的概率密度函数，并推导了在选择合并方式下系统中断概率的闭合解析式以及各态历经信道容量的近似表达式. 通过对系统性能的仿真，验证了本文系统模型和理论分析的有效性.

单向放大转发中继D2D 通信系统可达速率分析与联合功率优化

倪艺洋，邵世祥，朱洪波

2014, 32(6): 559-565. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.06.002

摘要 ( 1475 )

PDF (1854KB) ( 1395 )

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描述了基于放大转发中继underlay 模式下的D2D 传输模型，研究了用户最大发射功率受限前提下利用
单向放大转发中继的D2D 通信系统功率分配方法. 首先从D2D 系统端到端信干噪比表达出发，推导出D2D 链
路和蜂窝上下行链路的可达和速率，据此建立了可达和速率的联合功率优化模型，根据功率约束条件将双目标优
化模型转化为单目标优化模型；然后采用Pareto 优化方法最大化可达和速率，并提出相应的低复杂度实现算法.
仿真结果表明：在中低信噪比区域，基于放大转发中继辅助的D2D 通信性能显著优于传统D2D 通信模式，采用
Pareto 功率优化方法可进一步提升D2D 通信以及蜂窝上下行链路的系统可达和速率.

采用黄金分割法的自适应调制无线网络跨层设计

赵军辉1,2，田静秀3，李秀萍3

2014, 32(6): 566-570. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.06.003

摘要 ( 1021 )

PDF (1508KB) ( 721 )

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提出一种通过最优化网络的目标误包率来降低丢包率的方法. 物理层采用自适应调制编码方式，数据链
路层采用有限长数据缓冲区，并改变了原有网络中固定的目标误包率值. 在不同的网络参数，如网络的信噪比、功
率、带宽、包到达率等条件下，考察网络的丢包率随目标误包率的变化，总结其变化规律，并根据黄金分割法寻找
最佳的目标误包率，使得丢包率达到最小，即网络吞吐量达到最大.

M2M 通信中基于认知的能量有效中继分配策略

曹天威，谢威，王聪，徐友云

2014, 32(6): 571-576. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.06.004

摘要 ( 1058 )

PDF (4065KB) ( 850 )

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在M2M 通信中，终端节点大部分是由能量受限的电池供电，因此研究节点的能耗问题对延长通信的寿命至关重要. 为此，研究M2M 通信中具有认知能力的终端节点如何利用相互之间的协同传输来降低能量消耗. 由于次级用户的通信受限于授权信道的频谱可用性，传统的基于香农信道容量的中继分配不再适用，于是采用有效
信道容量(effective channel capacity, ECC) 的概念，同时考虑节点的剩余能量，利用匹配算法设计出最优中继分配策略. 仿真结果表明，该中继分配策略具有低能耗和公平性上的优势.

光波在沙尘介质中传输的分析

朱耀麟1,2，安然1

2014, 32(6): 577-581. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.06.005

摘要 ( 1298 )

PDF (4770KB) ( 539 )

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在实际沙尘暴传输过程观测中，发现粒子杂质含量不断增加，且光信号衰减量随高度增加而减小. 针对这一情况，应用Mie 理论得到了含水量占50% 且硫酸盐含量不断增加时，单个沙尘粒子的吸收、散射和衰减效率因子随粒子尺度参数的变化，沙尘群体的吸收和散射系数随波长变化以及沙尘群体的衰减系数与峰值半径之间的关系. 仿真数值显示：随着硫酸盐含量的增加，单个沙尘粒子的吸收效率因子不断增加，散射效率因子不断减小，总的衰减效率因子变化不大；沙尘粒子群体的光学特征与单个粒子的相同，峰值半径变化时衰减系数的变化比较明显；随高度的增加，沙尘的衰减系数逐渐减小.

基于自适应同源方差控制的法庭自动说话人识别

王华朋1,2，杨军1，吴鸣1，许勇1

2014, 32(6): 582-587. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.06.006

摘要 ( 1478 )

PDF (3028KB) ( 576 )

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提出了自动说话人识别系统得分到法庭证据强度量化值似然比的转换方法. 为了更准确地评估嫌疑人的
统计模型，提出了自适应同源方差控制算法，该算法能自适应地融合来自参考人群和嫌疑人的同源语音得分模型
信息，降低了对嫌疑人数据量大小的需求. 与基本识别系统相比的测试结果表明，使用该算法的识别系统不但具有
更优良的识别性能和可靠性，而且提高了语音证据对判别结论的支持强度.

混沌调频-调相MIMO 雷达正交波形设计

王佳佳，谢亚楠，谭子苗

2014, 32(6): 588-595. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.06.007

摘要 ( 1360 )

PDF (5062KB) ( 606 )

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基于混沌序列的良好相关性和随机性以及双混沌序列的复杂性，在子脉冲内部采用具有抗干扰高斯噪声的Bernouli 单混沌映射来进行连续频率调制，同时在子脉冲之间采用双混沌映射、Logistic 映射、Tent 映射进行相位调制. 为了便于分析信号模型，首先对信号模型进行离散化，并推导了详细的表达式；进一步对信号频谱、模糊特性，以及信号的正交性进行理论推导和分析；最后对信号波形进行方法设计和数值仿真. 结果表明，该信号模型具有很好的正交性和可靠性.

多重JPEG 压缩图像的压缩痕迹检测

韩洪立1，李叶舟1，牛少彰2，孙晓婷1

2014, 32(6): 596-604. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.06.008

摘要 ( 2161 )

PDF (9697KB) ( 777 )

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现有的一些针对JPEG 图像重压缩特征进行篡改取证的方法在检测经历双重JPEG 压缩的图像效果较好，而对经历了多重JPEG 压缩的图像则检测效果不理想. 针对网络上低质量因子图片发生篡改这一情况进行研究，发现图像在经历先小后大质量因子压缩时，若能找到图像前一次经历的压缩痕迹便可以通过“去压缩”将图
像数据进行近似恢复. 通过计算DCT 系数直流分量量化误差的方法来检测图像前一次经历的压缩痕迹，之后结合“去压缩”进行数据恢复后再次进行压缩痕迹检测. 重复该过程，逐步找到图像经历的全部压缩痕迹，并根据待检测图像的不同分块经历的压缩痕迹不一致进行图像篡改检测.

小波-Contourlet 与迭代Cycle Spinning 相结合的SAR 图像去噪

方敬1,2，肖扬1，王东1

2014, 32(6): 605-610. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.06.009

摘要 ( 1359 )

PDF (4139KB) ( 573 )

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通过分析合成孔径雷达图像的相干斑噪声模型，提出一种小波-Contourlet 与迭代Cycle spinning 相结
合的SAR 图像去噪方法. 小波-Contourlet 比小波变换、Contourlet 变换能更稀疏地表达图像，更好地获得图像
结构特征. Contourlet 变换缺乏移不变性，导致小波-Contourlet 也是缺乏移不变性的，对系数进行阈值处理会
产生伪吉布斯现象. Cycle spinning 算法可以有效地减少伪吉布斯现象，但不是最优的. 为此，用小波变换代替
LP(Laplacian pyramid) 变换作子带分解，以迭代Cycle spinning 代替多次移位取平均值. 仿真结果表明，该方法
不仅可以显著去除相干斑噪声，达到较高的峰值信噪比，而且还保留了图像的细节，改善了视觉效果.

基于像元角点搜索的栅格矢量化

张鹏林1，庞宇1，吕志勇2

2014, 32(6): 611-616. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.06.010

摘要 ( 1500 )

PDF (8921KB) ( 469 )

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遥感影像图斑转化为面状矢量具有重要意义，而现有矢量化算法在“孔洞”处理方面存在不足. 为此，提
出了基于像元角点搜索的栅格矢量化算法，首先利用像元的角点建立轮廓点集合，然后由连接轮廓点的弧段集合
中的非共享弧段形成有效弧段集，最后通过搜索有效弧段集形成闭合边界. 实验表明，该方法可以有效解决带有孔
洞多边形的快速矢量化问题.

应用对称匹配的PET 瓶瓶盖缺陷实时检测

王贵锦1，刘博1，何贝1，张树君2，孟龙2

2014, 32(6): 617-624. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.06.011

摘要 ( 1404 )

PDF (4716KB) ( 1037 )

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利用图层化图像进行杂散光分析

饶鹏1,2，王成良3

2014, 32(6): 625-630. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.06.012

摘要 ( 1313 )

PDF (5652KB) ( 789 )

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按时间推进，从场景出发来模拟动态成像过程，使用蒙特卡罗方法计算光学系统杂散光，形成图层化杂
散光图像. 与传统的杂散光分析方法相比，该方法得到的仿真结果为二维杂散光分布图像，可与空间光学遥感图像
直接比对分析. 通过对风云二号气象卫星午夜杂散光的图像进行仿真验证，结果表明该方法可以为杂散光的机理
和路径分析以及杂散光的抑制设计提供有效的评价.

老年轻度认知障碍患者的脑电熵分析

魏玲1，赵建强1，施俊1，薛青2,3，王玉平2,3，李颖洁1

2014, 32(6): 631-638. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.06.013

摘要 ( 1307 )

PDF (3788KB) ( 851 )

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选取8名轻度认知障碍(mild cognitive impairment, MCI)老年人和17名正常老年人参与图片颜色的认
知任务，并同步记录他们的脑电信号，然后采用相对能量、样本熵和累积残余熵分析方法，研究这两组被试在执
行任务时的不同脑区脑电活动的差异. 研究发现：1) 两组被试alpha相对能量无差异，但MCI患者额中央区和顶
枕中央区的脑电熵高于正常人；2)两组被试额区脑电的熵值都高于其他区域，中线区域的脑电熵值低于左右半
球；3)刺激类型对两组被试的脑电活动有影响，在完成匹配任务时，两组被试大脑前侧区域的脑电活动更为复杂，
并且正常人大脑右侧中央区域的脑电活动复杂性较高；4)与样本熵相比，累积残余熵能更细致地刻画出MCI患者
脑电的非线性特征. 结果表明，MCI患者认知过程中的脑电活动存在异常，信号更为复杂. 与样本熵相比，累积残
余熵更适合于分析脑电的非线性特征.

带有通信噪声的随机时延复杂动态网络的H1 控制

韦庆阳，樊春霞，顾瑜

2014, 32(6): 639-644. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.06.014

摘要 ( 1134 )

PDF (1385KB) ( 863 )

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考虑到复杂动态网络节点之间信息传输不可避免地受到信道噪声干扰以及传输时延的随机发生，提出了
一种新的控制策略，使复杂动态网络在均方意义下渐近稳定，且满足一定的H1 性能指标. 将复杂动态网络的节
点信息在传输过程中存在的时延描述成Markov 链形式，利用Lyapunov 稳定性理论、随机分析理论与H1 控制
方法，建立了随机时延复杂动态网络控制器存在准则. 最后，以Lorenz 混沌系统作为节点动力学，构造复杂动态
网络，并且用数值仿真的方法验证了所提出的控制器能够将具有随机时延且受到通信噪声扰动的复杂动态网络渐
近稳定在平衡点，满足一定H1 性能指标要求.

协同设计中基于混合Petri网的云工作流表示模型

焦合军1,3,4，张璟1，李军怀1，施进发2，李建3

2014, 32(6): 645-651. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.06.015

摘要 ( 1650 )

PDF (2288KB) ( 863 )

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针对目前协同设计中业务过程描述能力不足和柔性差等问题，从并发性、可伸缩性和协同性等五方面进
行分析，提出了一种在空间上三维分布的Petri网建模方法. 将组合、颜色和定时约束Petri网引入协同设计的流
程建模之中，设计了协同设计下云工作流业务流程的HPN(hybrid Petri net)模型；运用随机Petri网的思想对协
同设计各流程流转、工作效率等进行分析，详细分析了其性能指标，验证了模型的可达性，并从业务冲突及模型分
解等方面提出了优化.

故障条件下子空间预测控制的对偶分解

王建宏1，许莺1，熊朝华1，徐波2

2014, 32(6): 652-660. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2014.06.016

摘要 ( 1219 )

PDF (2282KB) ( 533 )

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研究故障条件下子空间预测控制器的设计问题，在推导输出预测估计值后分析残差矢量的统计分布特性
及残差矢量在各个瞬时时刻处的具体形式. 针对含有等式和不等式约束条件的预测控制器最优化问题，通过对偶
运算将较复杂的约束优化转化为无约束优化问题，采用最近邻梯度法即可求得基-对偶优化问题的最优解. 最后以
直升机悬停状态为例，验证控制器设计方法的有效性.

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