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Journal of Zhejiang University SCIENCE C
ISSN 1869-1951(Print), 1869-196x(Online), Monthly
2014 Vol.15 No.12 P.1087-1210
Computer & Automation
Yang Guo, Xiang-hua Wang, Jun Hu
DOI: 10.1631/jzus.C1400135 Downloaded: 3229 Clicked: 7728 Cited: 1 Commented: 0(p.1087-1097) <Full Text><PPT> 2063
创新要点：提出一种基于射线追踪原理的新型FDTD网格剖分算法，并利用函数语言的天然并行优势实现剖分过程的高效并行实现。
研究方法：首先，提出一种基于射线追踪的网格剖分方法的原理，并与传统基于原点探测的剖分方法进行比较，证明其具有更高的准确性和效能。其次，分析该方法的可并行特征，并提出一种基于函数语言的并行实现方案。对一个电大金属球的雷达散射界面（RCS）仿真，证明该方法的准确性（图8）。并对多种不同处理器核数情况进行测试，证明该方法具有较高的并行效率（表2）。最后，结合使用高阶共形FDTD方法，成功模拟了战斗机、坦克和航母甲板的表面电流分布问题（图10-12）。
重要结论：针对电大尺寸复杂模型，实现其高效并行剖分，并利用高阶共形FDTD技术成功求解其时域电磁响应和表面电流分布。
关键词组：FDTD；网格剖分；并行；函数语言；表面电流分布
Degree elevation of unified and extended spline curves
Xiao-juan Duan, Guo-zhao Wang
DOI: 10.1631/jzus.C1400076 Downloaded: 2368 Clicked: 7258 Cited: 2 Commented: 0(p.1098-1105) <Full Text><PPT> 1912
创新要点：引入一种新的样条基函数-双阶UE样条基函数。在原始节点向量中逐个插入互异节点，将UE样条函数按区间逐段升阶，最终使UE样条在整个定义域内达到升阶效果，并给出这种升阶方法的几何意义。
研究方法：由于曲线在节点处的连续性保持不变，低阶的UE样条曲线可由高阶UE样条曲线表示。首先，引入一种新的样条基函数-双阶UE样条基函数。这种样条基在整个节点区间有两种阶数。其中，前一段节点区间的次数比后一段节点区间的次数高1次（图1）。然后，通过往节点向量中插入节点，双阶UE样条基的某特定区间次数升高1次，从而得到双阶UE样条在节点插入前后的基函数关系（图2）继而得到节点插入前后双阶UE样条函数控制顶点之间的关系。通过逐个插入互异节点，可使UE样条逐段升阶。最后，根据节点插入前后的新旧控制顶点关系，证明UE样条的升阶可以理解为其控制多边形的割角过程（图3、4）。
重要结论：通过在节点向量中逐个插入互异节点，解决了UE样条的升阶问题，并证明了UE样条的升阶可以解释为其控制多边形的割角过程。
关键词组：升阶；UE样条；双阶UE样条；割角；几何解释
Supply chain network design under uncertainty with new insights from contracts
Mohammad Mohajer Tabrizi, Behrooz Karimi
DOI: 10.1631/jzus.C1300279 Downloaded: 6000 Clicked: 7551 Cited: 1 Commented: 0(p.1106-1122) <Full Text><PPT> 1929
创新要点：在供应链网络模型中考虑合约因素，并将现实条件假设为不确定参数，包括客户需求、供应商供货能力、以及制造商、仓库、运输、采购等费用。
研究方法：考虑两阶段随机规划（公式（3）），将条件风险价值作为风险衡量准则从而引入风险规避机制（公式（4））。采用样本均值近似化方法解决大规模供应链网络设计问题。
重要结论：（1）随机模型下供应链网络平均成本降低，仿真结果接近真实值；（2）在不考虑合约尤其是期权合约时，供应链网络中可能出现偏离实际的成本，从而导致设计质量下降；（3）供应链网络成本在考虑所有类型合约组合时最低，其次是期权合约；长期合约下的成本与传统模型（无合约）不相上下（图4）。
关键词组：供应链网络设计；合约；不确定性；条件风险价值
Optimizing urban traffic control using a rational agent
Salvador Ibarra-Martnez, Jos A. Castn-Rocha, Julio Laria-Menchaca
DOI: 10.1631/jzus.C1400037 Downloaded: 2658 Clicked: 6945 Cited: 1 Commented: 0(p.1123-1137) <Full Text>
关键词组：理性行为者；交通灯控制；优化；交通流动性
Guangdong Tian, Hua Ke, Xiaowei Chen
DOI: 10.1631/jzus.C1400116 Downloaded: 2638 Clicked: 7283 Cited: 5 Commented: 0(p.1138-1146) <Full Text><PPT> 2087
创新要点：考虑到汽车检测站选址即网点布局的不确定性，为更切合地描述实际情况，引入检测车辆数量为模糊变量的汽车检测站模糊选址问题，以充分反映专家评估的偏见。另外，考虑到自然环境限制或政策限定等因素，构建了保证投资商获得一定利润、且检测用户总运输费用最低的均衡模型。
方法提亮：建立反映选址实际情况的模糊费用—利润均衡模型，提出应用融合模糊模拟和遗传算法的混合智能算法进行求解分析。
重要结论：求解结果表明所提方法不仅很好地描述了专家评估的偏见，且和传统的确定性求解方法结果基本一致，说明所构建的模型有效。
关键词组：费用—利润均衡；可信性理论；模糊模拟；模糊规划；遗传算法
Electronic Engineering
Suparerk Janjarasjitt
DOI: 10.1631/jzus.C1400126 Downloaded: 2467 Clicked: 7581 Cited: 1 Commented: 0(p.1147-1153) <Full Text><PPT> 2045
创新要点：提出1/f过程基于小波分析的表征，验证其能有效估计用于表征自相似性的谱指数。
研究方法：引入频域分析中的1/f过程，介绍其基于小波分析的表征，提出基于小波分析的自相似性测量基本步骤。通过数据分析验证所提方法的正确性（图3-6）。
重要结论：计算结果表明基于小波分析的1/f过程能够有效估计表征自相似性的谱指数。小波变换方法适用于自相似或尺度不变的信号。基于小波分析估计得到的颅内脑电图信号谱指数与功率谱方法估计得到的数据相差无几。癫痫惊厥时较之非惊厥时段获取的颅内脑电图信号具有更高的自相似性。
关键词组：自相似性；幂律行为；小波分析；脑电图；癫痫；惊厥
Speech enhancement with a GSC-like structure employing sparse coding
Li-chun Yang, Yun-tao Qian
DOI: 10.1631/jzus.C1400085 Downloaded: 3318 Clicked: 6927 Cited: 0 Commented: 0(p.1154-1163) <Full Text><PPT> 2047
创新要点：利用非语音段干扰信号作为样本，训练得到干扰信号字典，用以重构参考干扰信号中的干扰信号，而目标信号由于与干扰信号不相关，可以被抑制。本文算法在传统阻塞矩阵基础上，加入干扰信号稀疏编码，实现了抑制残余目标信号的目的。
方法提亮：基于稀疏编码的广义旁瓣抵消器具有如下两个特点：一是利用非随机干扰信号结构相对稳定的特性，利用非语音段学习得到干扰信号字典，该字典与参考干扰信号结构特征相关，从而可用于对参考干扰信号的稀疏重构；二是克服了传统方法中单纯使用阻塞矩阵难以有效避免目标信号泄漏的不足，利用干扰信号字典进行稀疏编码，以抑制泄漏的少量残余目标信号的影响。
重要结论：本文提出的基于稀疏编码的参考干扰信号重构方法，可有效抑制参考干扰信号中的少量泄漏目标信号，利用自适应滤波估计得到较为准确的原始干扰信号，可以在目标语音失真度较小的情况下，实现对干扰信号最大程度的抑制。
关键词组：广义旁瓣抵消器；语音增强；语音活动检测；字典学习；稀疏编码
A VHDL application for kinematic equation solutions of multi-degree-of-freedom systems
Hseyin Oktay Erkol, Hseyin Demirel
DOI: 10.1631/jzus.C1400120 Downloaded: 3091 Clicked: 7907 Cited: 1 Commented: 0(p.1164-1173) <Full Text><PPT> 2185
创新要点：引入协处理器增加系统自由度，分担主处理器负载。
研究方法：根据六足机器人机械结构（图1）建立运动学方程。选择合适的串口、电机、芯片结构（图6）。用VHDL语言编写程序并在FPGA上测试。
重要结论：设计运动学协处理器用于六足机器人关节角度的计算。该协处理器包含内部串行端口，可与具有内部控制器和串口的电机配合使用。设计的硬件将运算得到的关节角度通过串口发送至六足机器人。并可以通过串口从主处理器获取必要的参数来计算关节角度。用VHDL语言编写并在FPGA上测试。所设计的硬件亦可以应用于其他机器人。
关键词组：多自由度系统；运动学；协处理器；串行通信；六足机器人
An algorithm for identifying symmetric variables in the canonical OR-coincidence algebra system
Xiao-hua Li, Ji-zhong Shen
DOI: 10.1631/jzus.C1400093 Downloaded: 2790 Clicked: 7113 Cited: 0 Commented: 0(p.1174-1182) <Full Text><PPT> 1922
创新要点：提出新的基于或-符合展开系数对称性检测算法。该算法可实现12类对称变量的完备性检测，同样适用于与-或-非代数系统和与-异或代数系统。
研究方法：首先，分析基于或-符合展开布尔函数的子函数系数矩阵和有序子系数矩阵之间的关系（公式5），提出基于有序子系数矩阵的12类对称形式的约束条件（表3）。根据该约束条件，通过判别dj图的有序特征格值，提出逻辑变量12类对称形式的快速检测算法（图4）。与其他方法相比（表7），该方法有效避免或-符合展开系数和与-异或展开系数及与-或-非展开系数之间的转换，同时解决了dj图方法中的完备性问题。算法用C语言实现并用MCNC91 benchmarks（表6）进行测试。
重要结论：提出或-符合代数系统中12类对称变量的检测算法。与其他方法相比，该算法在适用的检测变量数、检测类型、检测过程的复杂度方面最优。
关键词组：对称变量；图；或-符合代数系统；布尔函数
A 31–45.5 GHz injection-locked frequency divider in 90-nm CMOS technology
Fa-en Liu, Zhi-gong Wang, Zhi-qun Li, Qin Li, Lu Tang, Ge-liang Yang
DOI: 10.1631/jzus.C1400080 Downloaded: 3622 Clicked: 7654 Cited: 1 Commented: 0(p.1183-1189) <Full Text><PPT> 2289
创新要点：为解决传统注入式分频器锁定范围窄的难题，在电路中引入一个NMOS晶体管，通过调节其栅极直流电压控制其电阻值，获得一个可调节电阻器。结合注入式分频器锁定范围公式，可以发现栅极直流电平越高，对应可调电阻器的电阻值越小，分频器的锁定范围越宽，代价是分频器的输出信号功率降低。实际应用中，可以合理设置NMOS晶体管的栅极电压，在确保足够输出信号功率的前提下获得尽可能宽的锁定范围。
方法提亮：从理论上分析影响锁定范围的关键因素，针对相关参量，提出优化设计的方向，并改进电路结构，获得具备高工作频率宽锁定范围的低功耗注入式锁定分频器。
重要结论：针对本文提出的电路结构，在实际应用中，根据不同需求设置合理的NMOS晶体管栅极电压，即可获得所要求的宽频率带宽或高输出功率。仿真和测试结果验证了这一结论。
关键词组：CMOS；注入式锁定分频器；毫米波；宽锁定范围；单片微波集成电路
Folded down-conversion mixer for a 60 GHz receiver architecture in 65-nm CMOS technology
Najam Muhammad Amin, Zhi-gong Wang, Zhi-qun Li
DOI: 10.1631/jzus.C1400087 Downloaded: 3838 Clicked: 8012 Cited: 2 Commented: 0(p.1190-1199) <Full Text><PPT> 2088
关键词组：折叠混频器；电流复用；低功耗；无电感设计；直接下变频
Ting Guo, Zhi-qun Li, Qin Li, Zhi-gong Wang
DOI: 10.1631/jzus.C1400091 Downloaded: 5897 Clicked: 7723 Cited: 0 Commented: 0(p.1200-1210) <Full Text><PPT> 2077
创新要点：本文的毫米波宽带可编程N模分频器采用改进的动态电流模式逻辑结构，包括第一级二分频器和基于吞咽脉冲计数器结构的第二级可编程分频器。实现了毫米波段分频器分频比的连续可调，同时保证了分频器的宽带特性、且功耗较低，该设计适用于毫米波锁相环频率综合器。
研究方法：首先，设计分析毫米波分频器的设计瓶颈，即第一级二分频器。该二分频器处于锁相环环路的最高工作频率处，设计最为复杂。本设计采用改进的动态电流模式逻辑结构，实现了2-40 GHz宽带二分频器（图4）。接着，介绍第二级可编程分频器设计中的核心模块8/9双模分频器（图5、6）。然后，介绍可编程分频器实现分频比连续可调的计数器部分，即吞咽脉冲计数器设计。最后，给出第一级二分频器和整个毫米波宽带可编程N模分频器的测试验证曲线。
重要结论：实现基于吞咽计数器的毫米波可编程分频器设计，从而实现毫米波分频器的分频比连续可调和毫米波锁相环频率的高精度调节。测试结果表明本文设计的第一级二分频器能够更好地应用于低功耗宽带可调（表1）的毫米波锁相环。
关键词组：宽带；模；分频器；动态电流模式逻辑；吞咽脉冲计数器；CMOS