上海交通大学学报

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基于摩擦力控制结肠内窥镜机器人

高鹏1, 2, 颜国正1

2012,46 (11): 1707-1711.

摘要 ( 2378 )

为了提高肠道疾病主动诊断能力，研究了基于摩擦力控制的结肠微型机器人.摩擦力模型分析了肠道摩擦力控制因素,并利用实验模板和黏附制剂在体外肠道开展的摩擦力实验，验证了接触纹路和接触黏度对肠道摩擦力的影响.摩擦接触装置的研制综合考虑了肠道应用环境和摩擦力控制因素，最终装配在内窥镜机器人样机上实现了摩擦控制运动.实验结果表明：基于摩擦力控制内窥镜机器人样机能够适应不同的运动环境而实现有效的主动运动，且运动环境会对其运动速度产生不同影响.

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基于电流调节的燃料电池发动机过氧比波动研究

周苏1a, 1b, 纪光霁1a, 刘冀晨1a, 胡哲2

2012,46 (11): 1712-1717.

摘要 ( 2466 )

当前质子交换膜燃料电池发动机（系统）的空气端控制主要采用前馈/反馈控制结构，这一控制策略会在电流急剧变化时导致过氧比的剧烈波动,从而影响燃料电池的“健康状况”.针对这一问题，提出了对电流进行调节以缓解过氧比波动.通过给定的电流工况，研究了电堆拉取电流调节最优的一阶动态环节时间常数.仿真结果表明，该时间常数的选择取决于动、静态2大因素的选取.动态因素为电流的变化幅值和初始值，静态因素为空压机的转动惯量及在车内的安装位置（或进气歧管体积）.

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基于泰勒级数的3D匀速运动控制算法及误差分析

顾浩, 马艺馨

2012,46 (11): 1718-1722.

摘要 ( 2416 )

在高强度聚焦超声（HIFU）治疗肿瘤过程中，需要针对肿瘤形状制定最有效的照射轨迹，在最短时间内最精确地按照预定轨迹对肿瘤组织进行理疗.文中以一阶泰勒级数为插补算法基础，提出了具有实际意义的“曲线线速度”概念，并对任意参数曲线线速度误差进行改进，同时保证插补的步长误差与弦高误差在允许范围内.特别以空间椭圆螺旋线为例，详细推导了插补算法并分析插补误差.在S3C44B0X单片机控制的三维移动机构上，利用μC/OSⅡ RTOS内核控制运动，实现了包括直线、椭圆、空间螺旋线等匀速运动.实验结果表明，本算法能有效控制线速度的稳定性并同时保证步长误差和弦高误差在允许范围内.

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2-KGA混菌发酵过程的结构模型及实验验证

颜英1, 谢萍2, 孙君伟2, 王涛1, 丰强强1, 袁景淇1

2012,46 (11): 1723-1728.

摘要 ( 3271 )

探讨了古龙酸混菌发酵过程中普通生酮古龙酸菌(Ketogulonicigenium vulgare)和巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)的交互作用机制.分析了K. vulgare以L山梨糖为碳源时的代谢途径，建立了K. vulgare的宏观动力学模型，引入了一阶闭环调节器模型来描述糖酵解等酶系的建立过程.该模型描述了K. vulgare中物质流和能量流的平衡关系，据此可解得比碳源消耗速率、比生长速率、比乙酰辅酶A生成速率、比氧消耗速率等关键反应速率.结合生物反应器模型可获得操纵变量与状态变量之间的关系.实验验证了上述模型的有效性.

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认知无线传感器网络中基于网络特性的单天线媒体接入控制协议

周桂寅, 何晨, 蒋铃鸽

2012,46 (11): 1729-1735.

摘要 ( 2539 )

提出了一种基于网络特性的单天线媒体接入控制(STNC-MAC)协议用于认知无线传感器网络.该协议能使作为次用户的无线传感器节点有效地对主用户使用信道进行机会接入.STNC-MAC充分考虑了主用户和次用户的网络特性，通过定义数据传输单元和最大信道占用时间，设计出适用于STNC-MAC的数据传输方案和可用信道列表管理机制，克服多信道隐藏终端问题和“盲”状态问题;同时，在不对主用户造成严重干扰的情况下，实现了不同主用户信道利用率的数据信道支持不同长度数据包传输的功能.NS2仿真结果表明，STNC-MAC在吞吐量和平均时延方面比STDCAMAC和原始的IEEE 802.11 MAC更好地提高了网络性能.

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软件成本数据的相似性度量

刘海涛a, 魏汝祥b, 蒋国萍a

2012,46 (11): 1736-1740.

摘要 ( 2589 )

软件成本数据常常表现为高维混合属性数据，传统的相似性度量已不再适用.文中通过建立软件成本数据的高维模糊C均值(FCM)聚类算法对数据相似性进行度量.首先，定义由序数属性到数值属性的初始映射；然后,通过建立改进的迭代高维FCM聚类算法对序数数值映射进行修正，优化聚类效果；最后，利用得到的模糊划分矩阵对软件成本数据的相似性进行度量.实验结果表明，通过对聚类效果进行优化，文中定义的相似性度量能够提高软件成本估算精度.

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一种GF(3^m)上立方运算电路的优化设计方法

汪小丁, 曹珍富

2012,46 (11): 1741-1745.

摘要 ( 2781 )

提出了一个能优化GF(3m)上立方运算电路的浓缩法方法.采用该方法处理了580种GF(3m)有限域上立方运算电路，统计数据表明：若不可约多项式形如xm+ptxt+x0,m<256，除极少数情况外，浓缩法优化后的立方运算电路的加法器不超过1.35m个.给出212个不可约多项式，用浓缩法优化后的立方运算电路的加法器数量不超过m个.

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考虑后续工序且批处理工序数为2的批综合调度算法

谢志强1, 2, 刘长海1, 杨静2

2012,46 (11): 1746-1752.

摘要 ( 2956 )

提出了考虑后续工序且批处理工序数为2的批综合调度算法.该算法根据复杂产品具有树状工艺结构的特点，对非批处理设备上的工序采用已有的优先级、调度长路径和长用时策略调度；对批处理设备上的工序，综合考虑先行工序和后续工序的加工时间对批处理的影响，当被等待工序非批处理延迟时间大于批处理时批处理工序的后续工序加工时间之差时，等待工序与被等待工序一同批处理.通过采用批处理判断策略、提前最大化策略以及并行最大化策略使批处理调度结果更合理.理论分析和实例证明，该算法可使批处理工序数为2的批综合调度结果更优,而且复杂度不超过二次多项式.

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基于局部和全局的LDA话题演化分析

章建, 李芳

2012,46 (11): 1753-1758.

摘要 ( 2947 )

对话题演化进行形式化描述，探讨了基于全局和局部话题演化的2种建模方式，并应用话题相似度和困惑度进行评测.对房地产话题和奥运会话题进行实例分析，给出了2种不同建模方法在话题演化方面的优缺点.两会报告实验结果表明，全局话题演化能够获得较好的模型参数，方法简单可靠；而局部话题演化则能产生细粒度话题，反映新话题的产生和旧话题的消亡.

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带有异质固定车队的能力约束弧路径问题

刘天堂, 江志斌, 耿娜, 刘冉, 刘树军

2012,46 (11): 1759-1763.

摘要 ( 2981 )

研究了带有异质固定车队的能力约束弧路径问题(CARP).为了在可接受时间里求得较理想的解，提出了基于Route-First, Cluster-Second思想的两阶段启发式算法，并使用局域搜索(LS)和加强的局域搜索(ELS)进行改善. 基于标准CARP算例生成了 HFFCARP测试数据，算法结果表明了LS和ELS的有效性，且ELS具有更好的效果.

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晶格畸变自重构机器人的可达工作空间分析

印波, 梁振宁, 胡文, 徐威, 王石刚

2012,46 (11): 1764-1769.

摘要 ( 2839 )

提出了一种新的晶格可畸变的自重构机器人系统LDSBot，其4个模块可以组成一个平面并联机构式的晶格.首先将晶格简化成“移动副旋转副移动副”的等效串联机构，并进行运动分析；然后，根据旋量理论的指数积公式建立正向运动学模型；最后根据模块结构约束和晶格畸变运动约束，利用蒙特卡罗方法对二维和三维晶格的可达工作空间进行求解.结果表明，该晶格式机器人系统具有良好的空间可达性，为大规模自重构机器人系统的应用奠定了基础.

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基于路面垂直轮廓建模的一般路面逆透视变换

刘洪涛, 蒋如意, 胡文, 莫锦秋, 王石刚

2012,46 (11): 1770-1773.

摘要 ( 2901 )

摘要：
提出了一种由单帧立体图像实现一般路面图像逆透视变换的方法.针对双目视觉得到的路面垂直轮廓进行B样条建模，利用建模得到的路面高度代入路面图像成像过程中，从而实现一般路面的逆透视变换.实验表明，通过该方法能有效地实现上下坡等一般路面图像的逆透视变换. 关键词：
逆透视变换; 鸟瞰图; 道路建模; 双目视觉中图分类号： TP 391.4; TB 133
文献标志码： A

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基于非均匀分簇和最小能耗的无线传感网络路由算法

张瑞华1, 贾智平1, 程合友2

2012,46 (11): 1774-1778.

摘要 ( 2419 )

摘要：
簇头以多跳方式传输数据到网关时，靠近网关的簇头由于负担较多的转发任务而过早死亡，从而造成了“能量空洞”现象.文中提出了一种基于非均匀分簇的能量有效的无线传感网络路由算法（UCRA）.它包括非均匀分簇算法和最小能耗路由算法2部分.首先提出一种加权的非均匀分簇算法（WUCA），在分簇时考虑了节点的选票和传输距离.在簇间通信时提出了最小能耗多跳路由算法.它利用位置信息计算最优转发簇头位置，从而指导下一跳簇头的选择.仿真结果表明，UCRA算法能很好地平衡网络能耗，延长网络生命周期.
关键词：
无线传感器网络；非均匀分簇；路由算法；能量效率
中图分类号： TP 212.1
文献标志码： A

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一类未知输入系统的降维观测器设计

韩冬, 朱芳来

2012,46 (11): 1779-1784.

摘要 ( 2864 )

在观测器匹配条件不满足的情况下, 针对一类线性时不变系统，探讨了一种降维观测器设计的问题.基于输出对未知输入相关度的概念，构造辅助输出，使得匹配条件得以满足.在假设辅助输出可测时提出了一种降维观测器的设计方法.实际上，辅助输出不完全可测，使用高增益观测器观测的辅助输出估计值代替辅助输出设计降维观测器.状态估计误差在特定的封闭球体内最终一致有界，通过改变观测器参数可以调节封闭球体的半径.对一个五阶系统设计降维观测器，仿真结果表明, 降维观测器和滑模观测器具有同样良好的观测效果.

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一种防自私行为的网络编码策略

杜荣, 李生红

2012,46 (11): 1785-1788.

摘要 ( 2044 )

摘要：
为了对抗网络传输中可能出现的大规模自私行为，提出了一种计算网络最大流（最小割）期望值后再进行网络编码的方法.首先计算网络可能出现的最大流值和它们出现的概率，然后利用这些数值计算网络最大流的期望值，最后以最大流期望值进行编码.在一定误差的允许下，数学分析和计算机仿真表明，该方法能有效防止一定数量自私节点导致的自私行为.
关键词：
网络编码；最大流；自私行为中图分类号： TP 393.08
文献标志码： A

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基于稀疏编码和多核学习的图像分类算法

程东阳, 蒋兴浩, 孙锬锋

2012,46 (11): 1789-1793.

摘要 ( 4613 )

提出了一种基于稀疏编码和多核学习的图像分类算法.首先从图像中提取Dense-SIFT（Dense ScaleInvariant Feature Transform）和Dense-SURF（Dense Speeded Up Robust Feature）2种特征，使用稀疏编码对特征点进行处理，得到一系列高维向量，然后对这些高维向量应用max-pooling算法，将图像表示成单个向量.最后，使用改进的多核学习方法对这些向量进行分类，对于不同的特征，使用不同核的组合以达到最好的分类效果.实验结果表明，该算法作为词袋（BoW）模型的改进，能够提高分类准确率.

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基于能量函数最优的海表面风向反演算法

袁赣南1, 贾瑞才1, 2, 黄玉1, 王慧1

2012,46 (11): 1794-17.

摘要 ( 2184 )

针对灰度不变模型(BCM)光流法从海杂波图像中提取海表面风向存在较大误差的问题，根据海杂波图像特点，提出了基于局部灰度和梯度不变模型
(BGCM) 的能量函数最优海表面风向反演算法.首先，将图像灰度不变模型、梯度不变模型和时空平滑约束项有机组合起来，构造能量函数；然后，将能量函数对光流的两分量求偏导，得非线性欧拉-拉格朗日方程组；最后，通过迭代方法求解非线性方程组，得到光流场，求取主海表面风向.应用实测岸基海杂波图像序列进行实验，将BGCM、BCM模型反演的风向与风向标测得风向进行比较，结果表明，BGCM风向具有更高的相关系数和更小的误差，改进算法具有较好的性能.

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基于中国剩余定理和LU矩阵的传感器网络密钥预分配方案

周南润1, 2, 江琼希1, 龚黎华1

2012,46 (11): 1800-1805.

摘要 ( 2508 )

针对典型分簇式传感器网络密钥预分配方案连通性和抗毁性差、节点开销大的问题，结合中国剩余定理和LU矩阵提出了一个密钥预分配方案.该方案簇头节点与簇内节点间的通信密钥运用中国剩余定理建立，而簇头节点之间以及簇头节点和基站间的通信密钥采用LU矩阵生成，这样既克服了运用中国剩余定理建立通信密钥的单一性问题，又克服了采用LU矩阵生成通信密钥节点开销大的缺陷.方案支持节点加入与撤销，簇内节点加入与撤销时方案分别满足后向和前向安全性.与典型密钥预分配方案相比，该方案以占用一个密钥存储空间的簇内节点开销和较少的簇头节点开销既实现了网络100%的连通性，又实现了网络完全抗毁性.

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基于非理想信道状态信息的最小化均方误差非线性收发机设计

耿烜1, 何迪2

2012,46 (11): 1806-1810.

摘要 ( 2851 )

在多输入多输出系统中，当收发端已知非理想信道状态信息时，提出了一种基于最小化均方误差准则的非线性收发机设计方法，其结构基于汤姆林森-哈拉希玛预编码(THP).首先研究了收发信号的均方误差表达式，并将其转换为预编码矩阵的函数;然后,通过最优化及矩阵论方法最小化均方误差的下界，求解最优预编码矩阵以及下界的闭式解，进而获得整个非线性收发机矩阵.仿真结果表明，该方法性能优于现有的线性收发机设计和经典的THP收发机设计.

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基于FPGA的实时PFFT处理器的高效实现

凌小峰, 宫新保, 金荣洪

2012,46 (11): 1811-1815.

摘要 ( 8818 )

摘要：
提出了一种在现场可编程门陈列（FPGA）器件上高效计算实时离散傅里叶变换（DFT）的处理器.该处理器采用实时质因子傅里叶变换（PFFT）算法实现，应用级联流水架构来获得实时处理能力；利用基于查找表（LUT）的分布式算法来获得与FPGA器件基本逻辑单元适配的特性；利用质数点DFT的循环卷积特性来显著降低LUT的规模.根据该方法，设计了一个16位、1 105点的实时PFFT处理器，并在Xilinx Virtex5 FPGA平台上进行了实现验证.结果表明，该处理器达到了比现有1 024点快速傅里叶变换（FFT）更少的资源占用和更高的资源利用效率.
关键词：

中图分类号：文献标志码： A

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重叠年轮式无源射频识别定位算法设计

刘捷a, 张金艺a, b, c, 查肇祥a, 陆亨立a, 周荣俊a

2012,46 (11): 1816-1820.

摘要 ( 2470 )

针对无源射频识别（RFID）定位问题，建立了重叠的读写器天线布局规划以及年轮式概率模型，提出了重叠年轮式定位算法，并通过Kp值修正以及双标签边缘修正实现精确定位.验证表明，与邻近算法相比，重叠年轮式无源RFID定位算法使定位误差降低了33.929%，同时定位误差概率累积分布曲线的收敛速度也显著提高.

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协作多点系统的本地预编码改进算法

郑凤, 张婷婷

2012,46 (11): 1821-1825.

摘要 ( 2230 )

摘要：
为了提高LTEAdvanced系统小区边缘用户的吞吐量，在现有协作多点（CoMP）传输方案基础上提出了一种CoMP系统的本地预编码改进算法，以解决传统本地预编码算法在高秩（秩不小于2）信道下的层间干扰问题.该方法在发射端有选择地引入层交换与相位校正操作，并按照接收端信干噪比最大的准则确定交换及校正策略.仿真结果表明，改进算法能有效提高小区边缘用户的谱效率，进而增大小区边缘用户的吞吐量.
关键词：
协作多点传输；本地预编码；层交换；相位校正；谱效率
中图分类号： TN 911.72
文献标志码： A

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基于QRD和SIC检测的多入多出中继网络分布式波束形成方案

黄自立, 蒋铃鸽, 何晨

2012,46 (11): 1826-1832.

摘要 ( 8632 )

摘要：
考虑多天线多中继两跳半双工无线网络，基于AF协议提出了RZF和IRZFMF 2种分布式波束形成方案.在中继节点，前者使用RZF技术进行接收和发射波束形成，后者分别使用IRZF和MF技术进行接收和发射波束形成.仿真结果显示，在瑞利信道下，2种方案与现有的MFRZF方案性能相当；而在莱斯信道下，文中RZF方案性能最优，但需要较高的计算复杂度.相对于除RZF方案的其他方案，IRZFMF实现了系统容量增益，并且其计算复杂度低于RZF方案.
关键词：
多输入多输出；放大转发中继；分布式波束形成；正则化迫零预编码； QR分解
中图分类号： TN 925
文献标志码： A

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一种低复杂度多输入多输出球形译码算法

卢炳山1, 刘伟1, 俞晖1, 罗汉文1, 王海龙2

2012,46 (11): 1833-1837.

摘要 ( 2743 )

针对多输入多输出（MIMO）系统接收机的软输出MIMO译码问题，提出了一种低复杂度的球形译码算法.该算法基于传统的Dijkstra球形译码算法，引入查找表机制和单树更新软值（LLR）的算法，改进Dijkstra球形译码进出栈的方法，减少系统的存储开销.在不降低系统性能的前提下，有效减少接收机的复杂度.仿真结果表明，在不同调制方式下，新的球形译码算法与最大似然（ML）译码算法性能几乎相同，同时算法复杂度大为降低.

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碳纳米管光伏器件的研究进展

金铁凝, 陈长鑫, 张亚非

2012,46 (11): 1838-1842.

摘要 ( 2820 )

碳纳米管（CNT）具有优异的电学特性和独特的一维纳米结构，是制作光伏器件的良好材料.文中介绍了单根/多根CNT光伏器件、CNT薄膜光伏器件、CNT有机光伏器件、杯状叠层CNT光伏器件等典型CNT光伏器件，并阐述了这些CNT光伏器件的结构及特性，分析了CNT在器件中的作用.

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一种全球定位系统卫星C/A信号通道绝对时延标定算法

崔小准, 米红, 李懿, 陈忠贵

2012,46 (11): 1843-1847.

摘要 ( 2771 )

为了精密测量全球定位系统（GPS）卫星C/A（Coarse/Acquisition）信号发射通道时延，提出了一种采用数字信号处理技术的标定算法.对GPS卫星输出的C/A导航信号和时间保持系统的Z计数脉冲进行双通道同步采样，在数字域完成C/A信号预处理后，进行多速率数字信号处理，获取C/A信号中伪随机码起始点；结合Z计数脉冲信号样本数据的处理结果，计算得到C/A信号发射通道的绝对时延.采样率为10 GHz时算法标定结果的不确定度低于0.2 ns.

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基于微加工工艺的聚苯乙烯微针阵列研制

廖哲勋, 李以贵, 朱军

2012,46 (11): 1848-1851.

摘要 ( 2493 )

摘要：
提出了一种聚苯乙烯（PS）微针阵列的微细加工工艺,即利用紫外线光刻技术在光刻胶上得到与准LIGA（Lithograpie(光刻），Galvanoformung(电铸），Abformung(铸塑））掩膜板图形相似的曝光能量分布图,再利用显影和转写技术获得断面形状与掩膜板图形相似的PS微针阵列结构.为了解决微针载药的加工问题，通过设计4孔凹槽结构实现空心孔的微细加工，获得了高度为400 μm的PS微针阵列.该阵列面积约为22.18 cm2，微针数约为6 240根.实验结果显示，新方法加工高质量高密度带凹槽结构实心微针的效果非常好.
关键词：
无痛化注射；微针阵列； UVLIGA工艺
中图分类号： TH 703
文献标志码： A

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超微仿生扑翼飞行器压电双晶驱动器仿真与优化

谭小波, 张卫平, 迟鹏程, 柯希俊, 邹才均, 陈文元

2012,46 (11): 1848-1851.

摘要 ( 2288 )

为了设计高性能的超微仿生扑翼飞行器压电双晶驱动器，提出了结合正交试验与压电场、应力场等多物理场直接耦合有限元法，对微驱动器的结构、几何参数进行优化.根据正交试验表设计有限元仿真分析试验，对试验结果进行极差分析，得到各影响因素对驱动器弯曲角度指标影响的主次顺序，并获得了提高压电双晶片驱动器性能的最优化方案.仿真结果表明，多物理场优化方法大幅度提高了扑动角度，满足超微扑翼飞行器的设计要求.

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髋关节假体脱位与日常行为动作关系

周海, 季文婷, 曾祥森, 韦山, 王成焘

2012,46 (11): 1857-1861.

摘要 ( 2701 )

以髋关节置换术后常见的脱位失效为研究对象，在Adams运动学分析软件环境下，设计并开发了可视化髋关节假体运动分析模块.该模块能够构建不同设计参数的髋关节假体模型，模拟各种行为条件下的髋关节运动，检测关节假体的活动范围.利用光学运动捕捉系统对正常人群进行日常行为的下肢运动学测量.将模块对假体的运动学分析结果与实验测量的天然关节的运动数据对比，研究并发现了髋关节假体的脱位与行为运动的关系，结果显示术后的高屈曲动作脱位风险较大，尤其是下蹲动作.

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长江口外羽状流水体中的垂向混合与层化的观测与分析

倪智慧1, 陈辉1, 董礼先2, 时钟1, 王殿志1, 翟强1

2012,46 (11): 1862-1873.

摘要 ( 2968 )

摘要：
2002年9月17日17：00至18日17：00，在长江口外E4站位 (122°40′8″E, 30°59′17″N)，采用300 kHz声学多普勒流速剖面仪(ADCP)和温盐深仪(CTD)测得连续的水位、流速大小、流向、电导(盐度)和温度等水文资料.基于这些资料，通过文献中相应的公式，估算出水体的密度(ρ)、浮力频率(N)和梯度Richardson数(Ri)，并绘制成水流流速分量、盐度、温度、ρ、N和Ri的垂线分布，从而对该站位羽状流水体中的垂向混合与层化进行了研究.结果表明：① 东西向流速分量大小范围为-0.36~0.61 m/s，南北向流速大小范围为-0.59~0.39 m/s.涨急、落急和落憩，流速分量在垂向上变化均不大；涨憩时，表、中、底层流速存在显著差异.② 涨急、涨憩，从表层至底层，盐度随着水深的增加而增大，温度随着水深的增加而减小；落憩，温度在中层达到最大；落急，水体出现显著的密度跃层.③ 该站位表层水体的N均较小，基本在10-3 s-1量级，水体垂向混合较好；中、下层水体的N出现10-2 s-1量级，混合相对较弱.④ 该站位水体垂向混合强度呈现涨、落潮周期变化：涨急、涨憩，Ri范围在10-2 ~101量级，混合较好；落急，Ri在中下层水体出现102量级，水体出现显著层化；落憩，整个水体的Ri大部分都小于临界值0.25，水体混合最充分.
关键词：
长江口外；羽状流；浮力频率；梯度 Richardson数；混合；层化
中图分类号： P 731.26
文献标志码： A

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基于不确定性多属性决策方法的网络论坛危机信息传播决策研究

薛可1, 黄晶2, 余眀阳2

2012,46 (11): 1874-1880.

摘要 ( 2521 )

摘要：
网络论坛危机信息传播决策作为应急管理的重要分支，其决策方法的研究具备重要的理论与现实价值.目前国内对于其决策方法的研究上缺乏有效的定量研究手段.提出了基于多属性不确定性决策的论坛危机信息传播决策的定量研究方法，并利用算例数据对于多决策者主体、决策属性权重完全未知的多属性研究算例进行了评估.研究结论表明本文的研究方法可以有效的作用于论坛危机信息传播的决策过程. 关键词：
网络论坛；应急管理；不确定多属性决策中图分类号： G 206.3
文献标志码： A

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