Journal of Zhejiang University

Current Issue: <FITEE>

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering (former title: Journal of Zhejiang University SCIENCE C (Computers & Electronics), 2010-2014)

ISSN 2095-9184 (print); ISSN 2095-9230 (online); CN 33-1389/TP; Monthly.

FITEE is an international peer-reviewed journal indexed by SCI-E, Ei Compendex, DBLP, IC, Scopus, JST, CSA, etc. It covers research in Electrical and Electronic Engineering, including Computer Science, Information Sciences, Control, Automation, Telecommunications, and related disciplines.

Impact factor: 0.308 (2011), 0.297 (2012), 0.380 (2013), 0.415 (2014), 0.392 (2015), 0.622 (2016), 0.910 (2017), 1.033 (2018), 1.604 (2019), 2.161 (2020), 2.526 (2021).

Journal of Zhejiang University SCIENCE C

ISSN 1869-1951(Print), 1869-196x(Online), Monthly

2014 Vol.15 No.10 P.805-942

<<< CONTENTS >>>

Special Part Issue on Brain-Machine Interface (BMI) and Cyborg Intelligence

Editorial: Brain-machine interface (BMI) and cyborg intelligence

Zhao-hui Wu

DOI: 10.1631/jzus.C1400325 Downloaded: 2302 Clicked: 5280 Cited: 2 Commented: 0(p.805-806) <Full Text>

Time-dependent changes in eye-specific segregation in the dorsal lateral geniculate nucleus and superior colliculus of postnatal mice

Yu-qing Chen, Yu-pu Diao, Jing-gang Duan, Li-yuan Cui, Jia-yi Zhang

DOI: 10.1631/jzus.C1400153 Downloaded: 2284 Clicked: 6847 Cited: 1 Commented: 0(p.807-812) <Full Text> <PPT> 1732

Chinese summary <143> 後胚胎期小(xiǎo)鼠外(wài)膝體(tǐ)和上丘雙眼分(fēn)離(lí)的發育

研究目的：在小(xiǎo)鼠視覺系統中(zhōng)，外(wài)膝體(tǐ)和上丘是自視網膜信息傳遞的兩個重要中(zhōng)轉站，而小(xiǎo)鼠外(wài)膝體(tǐ)和上丘的結構特點之一(yī)是具有雙眼分(fēn)離(lí)的現象。本文意在系統地研究後胚胎期小(xiǎo)鼠外(wài)膝體(tǐ)和上丘雙眼分(fēn)離(lí)的發育情況。
創新要點：首先，對後胚胎期上丘雙眼分(fēn)離(lí)随時間的發育進行了系統研究；其次，在同一(yī)個系統中(zhōng)，采用相同的實驗方法和分(fēn)析方法，同時研究外(wài)膝體(tǐ)和上丘中(zhōng)雙眼分(fēn)離(lí)的發育，使橫向比較成爲可能。
方法提亮：将偶聯熒光染料的CTB進行眼内注射，48小(xiǎo)時後灌流切鼠腦，利用Matlab程序分(fēn)析同側、異側投射所占比例以及兩者投射相重疊的比例。
重要結論：（1）在對外(wài)膝體(tǐ)和上丘雙眼分(fēn)離(lí)發育的整個過程中(zhōng)，同側投射和同側異側重疊投射的比例都顯著降低，與之相比，異側投射所占比例的變化并非單向，且變化幅度小(xiǎo)很多。（2）整個發育過程中(zhōng)，可将外(wài)膝體(tǐ)和上丘中(zhōng)雙眼分(fēn)離(lí)的發育分(fēn)爲兩個階段：快速發育階段和趨緩的精細發育階段。這兩個階段在外(wài)膝體(tǐ)和上丘中(zhōng)所需時間不同；實驗數據表明，丘雙眼分(fēn)離(lí)的發育早于外(wài)膝體(tǐ)。

雙眼分(fēn)離(lí)；外(wài)膝體(tǐ)；上丘；小(xiǎo)鼠視覺系統

Exploring the mechanism of neural-function reconstruction by reinnervated nerves in targeted muscles

Hui Zhou, Lin Yang, Feng-xia Wu, Jian-ping Huang, Liang-qing Zhang, Ying-jian Yang, Guang-lin Li

DOI: 10.1631/jzus.C1400154 Downloaded: 2387 Clicked: 7049 Cited: 1 Commented: 0(p.813-820) <Full Text> <PPT> 1848

Chinese summary <143> 靶向肌肉神經功能重建機理研究

研究目的：靶向肌肉神經重建（target muscle reinnervation, TMR）技術通過對靶向肌肉植入新的神經，實現神經對靶向肌肉的重新支配。TMR技術可以爲截肢患者提供豐富的肌電信息源，并可實現對假肢的直覺控制。臨床上TMR已取得成功，但神經重建後功能康複過程和機理的研究仍然缺乏。本文通過建立基于大(dà)鼠的靶向肌肉神經重建模型，研究神經重建後神經肌肉功能的重建過程與潛在機理。
創新要點：将大(dà)鼠正中(zhōng)神經橫斷後移植到胸大(dà)肌上，建立基于大(dà)鼠的靶向肌肉神經重建模型，研究靶向肌肉神經重建的功能康複情況及内在神經機理；首次通過可植入電極實時獲取大(dà)鼠肌肉内肌電信息，并評價神經重建後神經肌肉功能恢複情況；應用基于小(xiǎo)波濾波器陣列的包絡線提取方法，抽取肌肉活動時的肌電信息用于評價肌肉功能。
重要結論：動物(wù)實驗結果表明：神經重建的大(dà)鼠靶向肌肉，在神經重建後一(yī)周内出現肌電信号，并随時間逐漸增強；失神經支配的靶向肌肉，其肌電信号并無改善。通過對神經重建後功能恢複及機理的研究，人們可探索不同治療方法對神經重建的作用，改善神經重建效果，優化肌電假肢控制。

神經功能重建；靶向肌肉再支配；肌肉内肌電信号；肌電控制假肢

Scale-free brain ensemble modulated by phase synchronization

Dan Wu, Chao-yi Li, Jie Liu, Jing Lu, De-zhong Yao

DOI: 10.1631/jzus.C1400199 Downloaded: 3154 Clicked: 6951 Cited: 1 Commented: 0(p.821-831) <Full Text> <PPT> 1900

Chinese summary <140> 基于相位同步的無标度合奏腦音樂

研究目的：将不同狀态下(xià)的腦電信号轉換爲音樂進行聆聽(tīng)和分(fēn)析，該音樂能反映大(dà)腦活動本身的無标度性，同時反映不同電極位置信号的相位同步情況。
創新要點：無标度性是腦電信号和音樂都遵循的規律。我(wǒ)們使用了一(yī)種滿足無标度特征的腦音樂生(shēng)成方法，将相位同步信息用于調整音樂的協和性，使得到的音樂可以表達不同電極位置信号之間的同步關系。
研究方法：首先，将來自兩個不同電極位置的腦電信号分(fēn)别轉換爲兩段音樂旋律，其中(zhōng)腦電信号的振幅等參數映射爲音樂中(zhōng)音符的音高、音長和音量。然後，将這兩段音樂合成爲一(yī)段合奏，爲其設定調式。通過計算兩道腦電信号之間的相位同步指數，得到音樂的協和性序列。對每個時間點而言，均有兩個音同時發出。根據音樂的調式，可确定一(yī)個固定的音符，再根據協和性序列，調整另一(yī)個音符，從而使音樂的協和性可以表達相位同步指數的變化（圖1）。最後，将靜息狀态下(xià)的睜眼和閉眼的EEG數據用于産生(shēng)音樂（圖2，3），顯示出在音域、标度指數等方面的差異（圖4）。
重要結論：基于相位同步的無标度合奏腦音樂生(shēng)成方法可以将來自不同電極的腦電信号的特征用音樂的形式進行表達，得到的音樂保留了原始腦電信号的無标度特征（圖6，7）。該方法在腦電監測和生(shēng)物(wù)反饋方面有一(yī)定的應用潛力。

腦波；腦音樂；合奏音樂；無标度；相位同步

Coordinated control of an intelligent wheelchair based on a brain-computer interface and speech recognition

Hong-tao Wang, Yuan-qing Li, Tian-you Yu

DOI: 10.1631/jzus.C1400150 Downloaded: 3132 Clicked: 7780 Cited: 3 Commented: 0(p.832-838) <Full Text> <PPT> 2036

Chinese summary <140> 基于腦機接口與語音協同控制的智能輪椅

研究目的：面向重症癱瘓（特别是伴随失語症）病人，充分(fēn)發掘其有限對外(wài)交流信息的途徑（腦電、語音等），利用腦機接口與語音識别協同控制的方式實現智能輪椅控制。
創新要點：采用腦電(事件關聯電位、運動想象)和語音（單音，如"啊"）實現了輪椅的前進、左轉、右轉和停止功能。
研究方法：設計了輪椅控制硬件平台（圖1）和協同控制算法（圖4）。其中(zhōng)，事件關聯電位腦機接口（P300）子算法識别受試者是否注視"S"閃爍鍵（閃爍鍵界面如圖3所示），若受試者有控制意圖，則轉化成相應的啓動指令；運動想象腦機接口子算法實時提取受試者腦電信号，并将其左/右手運動想象意圖轉化爲左/右轉控制指令；語音識别子算法識别受試者主動發出的單音（如"啊"），并轉化爲停止指令。
重要結論：受試者僅用視覺刺激，想象左/右手及單音（如"啊"）就能控制輪椅的前進、左轉、右轉、停止和啓動。五位健康受試者參與了評估實驗，達到了良好的控制效果，特别是最佳時間比和最佳路徑比兩項指标令人滿意。

腦機接口；語音識别；協同控制；智能輪椅

A bidirectional brain-computer interface for effective epilepsy control

Yu Qi, Fei-qiang Ma, Ting-ting Ge, Yue-ming Wang, Jun-ming Zhu, Jian-min Zhang, Xiao-xiang Zheng, Zhao-hui Wu

DOI: 10.1631/jzus.C1400152 Downloaded: 2949 Clicked: 7100 Cited: 1 Commented: 0(p.839-847) <Full Text> <PPT> 1928

Chinese summary <139> 基于雙向腦機接口的癫痫抑制系統

研究目的：皮層電刺激作爲新的治療手段,能夠有效抑制癫痫發作，彌補傳統癫痫治療方法的不足。現有電刺激治療方法大(dà)都采用持續刺激的方式，或遵照既定的刺激方案，刺激量大(dà)，副作用強，尚未廣泛應用于臨床。腦機接口技術有望爲電刺激治療提供有效閉環控制，從而降低電刺激帶來的組織損傷和副作用。
創新要點：首先，提出"雙阈值"癫痫檢測算法，針對癫痫腦電波形态特征，實現在線快速檢測；其次，建立閉環腦機接口系統，通過反應性高頻(pín)皮層刺激，有效抑制癫痫。
試驗結果：通過建立雙向腦機接口技術，對腦電信号進行實時分(fēn)析，從而在癫痫發作前期将其準确檢測出來，并觸發反應性電刺激，有效抑制癫痫。在青黴素癫痫大(dà)鼠模型上的對照試驗表明，基于癫痫腦電形态學特征的癫痫檢測方法，癫痫檢測率83%，平均檢測延遲3.11秒；實驗組相比于對照組，平均癫痫發作時間減少30.7%。
重要結論：通過雙向閉環腦機接口系統，能夠實現"按需刺激"，從而大(dà)大(dà)降低電刺激量，減小(xiǎo)副作用和組織損傷。基于腦機接口的反應性電刺激系統，能夠對癫痫進行實時檢測和刺激，有效抑制癫痫發作。該系統具有臨床應用潛力。

腦機接口；癫痫；癫痫檢測；反應性電刺激

Electrical & Electronic Engineering

Review: Advances in the control of mechatronic suspension systems

Wajdi S. Aboud, Sallehuddin Mohamed Haris, Yuzita Yaacob

DOI: 10.1631/jzus.C14a0027 Downloaded: 6462 Clicked: 8283 Cited: 3 Commented: 0(p.848-860) <Full Text>

An advanced integrated framework for moving object tracking

Gwang-Min Choe, Tian-jiang Wang, Fang Liu, Chun-Hwa Choe, Hyo-Son So, Chol-Ung Pak

DOI: 10.1631/jzus.C1400006 Downloaded: 2702 Clicked: 6143 Cited: 1 Commented: 0(p.861-877) <Full Text>

A modified direct adaptive robust motion trajectory tracking controller of a pneumatic system

Peng-fei Qian, Guo-liang Tao, De-yuan Meng, Hao Liu

DOI: 10.1631/jzus.C1400003 Downloaded: 3288 Clicked: 8037 Cited: 2 Commented: 0(p.878-891) <Full Text> <PPT> 2165

Chinese summary <143> 用于氣動系統的一(yī)種改進型直接自适應魯棒運動跟蹤控制器

研究目的：采用直接自适應魯棒控制器（DARC）時，可使用廉價開(kāi)關電磁閥實現氣動系統高精度運動軌迹跟蹤控制。爲簡化DARC算法，本文提出一(yī)種改進型直接自适應魯棒控制策略（modified DARC）。
創新要點：采用卡爾曼濾波器，估計合成确定性魯棒控制律時的中(zhōng)間控制率的一(yī)階導數，從而避免求解中(zhōng)間控制率的一(yī)階導數的可計算部分(fēn)，簡化控制算法。
方法提亮：采用基于離(lí)散投影的梯度類型的自适應率，以确保估計出的未知(zhī)模型參數落在已知(zhī)有界區域内；使用确定性魯棒控制策略減小(xiǎo)未建模動态、擾動以及參數估計誤差的影響；使用離(lí)散投影圖，以同時合成參數自适應律和魯棒控制律；分(fēn)别設計卡爾曼濾波器，用于估計運動狀态、估計合成确定性魯棒控制律時的中(zhōng)間控制率的一(yī)階導數。
重要結論：本文提出的改進型自适應魯棒控制策略，可以簡化控制算法。實驗結果表明，該策略能實現高精度的運動軌迹跟蹤控制，且對擾動有很強的魯棒性。

開(kāi)關電磁閥；跟蹤控制；魯棒控制；自适應控制；卡爾曼濾波器；離(lí)散投影

A differential control method for the proportional directional valve

Bo Jin, Ya-guang Zhu, Wei Li, De-sheng Zhang, Lu-lu Zhang, Fei-fei Chen

DOI: 10.1631/jzus.C1400056 Downloaded: 3314 Clicked: 7556 Cited: 2 Commented: 0(p.892-902) <Full Text> <PPT> 1910

Chinese summary <144> 比例方向閥差動控制算法

研究目的：對于由兩個比例電磁鐵控制的比例方向閥，常用的控制方法僅給其中(zhōng)一(yī)個電磁鐵供電，因此，閥的性能受到比例電磁鐵特性影響，如死區、小(xiǎo)電流時的力增益非線性等，且此影響無法用簡單的死區電流補償消除。本文提出差動控制方法（differential control method），以改善比例電磁鐵的性能。
創新要點：在建立比例閥電磁鐵非線性模型的基礎上，提出了差動控制策略，建立差動控制器輸出互成差動關系的兩路控制信号，分(fēn)别激勵比例閥的左右兩個比例電磁鐵，以總體(tǐ)力增益恒定爲優化目标選取最佳工(gōng)作點，從而減小(xiǎo)比例閥電磁鐵的非線性，改善比例方向閥性能。
方法提亮：同時驅動比例方向閥的兩個比例電磁鐵，使兩路控制信号滿足差動關系，合理配置靜态工(gōng)作點使兩路比例電磁鐵的合力線性度最高，并通過閥芯位移反饋實現對閥芯位置的閉環控制。
重要結論：實驗結果表明，差動控制算法能夠有效改善比例閥電磁鐵的非線性特性，提高比例方向閥閥心位移的控制精度與響應速度。

差動控制方式；頻(pín)率響應；比例方向閥；閥芯位移反饋

Mismatched feature detection with finer granularity for emotional speaker recognition

Li Chen, Ying-chun Yang, Zhao-hui Wu

DOI: 10.1631/jzus.C1400002 Downloaded: 2718 Clicked: 7515 Cited: 2 Commented: 0(p.903-916) <Full Text> <PPT> 2074

Chinese summary <144> 用于情感說話(huà)人識别的精細失真特征檢測與修正

研究目的：說話(huà)人情感變化時其發音器官會發生(shēng)形變，導緻部分(fēn)語音特征分(fēn)布較中(zhōng)性條件下(xià)發生(shēng)一(yī)定偏移。這些發生(shēng)偏移的特征使得說話(huà)人識别性能大(dà)幅下(xià)降，稱作"失真特征"，需剔除或修正，以提升情感說話(huà)人識别系統性能。
創新要點：鑒于不同音素引起的失真特征分(fēn)布變化存在差異，提出在音素類、高斯符号化和概率高斯符号化三種聲學類上的精細失真特征檢測模型與修正方法。
研究方法：采用流形分(fēn)析方法，觀測失真特征分(fēn)布，得到結論：偏離(lí)中(zhōng)性特征空間越遠，區分(fēn)說話(huà)人能力越差。若基于某項特征的說話(huà)人區分(fēn)能力小(xiǎo)于某個阈值，即檢測爲失真特征（圖1）。對于音素類和高斯符号化表示的聲學類，采用支持向量機建立可靠–失真特征檢測模型；對于概率高斯符号化表征的聲學類，采用模糊支持向量機建立可靠–失真特征檢測模型。爲确保修正後的失真特征逼近真實的中(zhōng)性情形又(yòu)不損失說話(huà)人特性，對檢測出的失真特征進行修正時，将失真特征空間映射到可靠特征空間的同時，要使得轉換後的失真特征空間和其他說話(huà)人的可靠特征空間的距離(lí)不會随之減少。
重要結論：情感導緻說話(huà)人的部分(fēn)語音特征分(fēn)布發生(shēng)變化成爲失真特征，通過三種聲學類的精細失真特征檢測與修正，能夠有效處理失真特征，提升系統識别性能。最高的概率高斯符号化下(xià)的失真特征修正算法，使得基準的GMM-UBM算法識别率提升6.77%，i-vector算法識别率提升3.32%。

情感說話(huà)人識别；模糊支持向量機；失真特征檢測；特征修正

Joint adaptive power allocation and interference suppression algorithms based on the MSER criterion for wireless sensor networks

Gui-jie Wang, Yun-long Cai, Min-jian Zhao, Jie Zhong

DOI: 10.1631/jzus.C1400034 Downloaded: 3156 Clicked: 8011 Cited: 0 Commented: 0(p.917-928) <Full Text> <PPT> 1929

Chinese summary <144> 無線傳感器網絡中(zhōng)基于最小(xiǎo)化誤符号率的聯合功率分(fēn)配和幹擾消除算法研究

研究目的：提出一(yī)種基于最小(xiǎo)化誤符号率（minimum symbol error rate, MSER）準則的自适應更新算法（JMBER），使得無線傳感器網絡中(zhōng)的誤符号率性能最佳。
創新要點：以随機梯度和共轭梯度方法爲基礎，同時考慮了功率分(fēn)配和幹擾消除問題。
研究方法：針對一(yī)個含有多中(zhōng)繼節點并采用放(fàng)大(dà)轉發機制的兩跳無線傳感器網絡，提出兩種基于最小(xiǎo)化誤符号率準則的聯合幹擾消除和功率分(fēn)配算法（随機梯度算法和共轭梯度算法），聯合更新參數向量，使得各中(zhōng)繼功率服從功率限制和線性接收要求。兩種算法都考慮了反饋功率分(fēn)配系數。注意到中(zhōng)繼節點和目的節點在離(lí)線情況下(xià)對反饋碼本是一(yī)緻的，結合中(zhōng)繼基于對信号的估計和對功率分(fēn)配向量的量化得出碼本，每一(yī)個目的節點從碼本選取對應的序号，節點将對應的序号通過信道有限反饋傳送至中(zhōng)繼節點。基于核密度估計的概率密度函數，推導出算法理論，并給出收斂性和計算複雜(zá)度分(fēn)析。
重要結論：仿真結果表明，這兩種自适應算法的性能顯著優于現有算法。

協作通信；自适應濾波；誤符号率；幹擾消除；功率分(fēn)配

Seamless handover between unicast and multicast multimedia streams

Mau-Luen Tham, Chee-Onn Chow, Yi-han Xu, Khong Neng Choong, Cheng Suan Lee

DOI: 10.1631/jzus.C1400052 Downloaded: 2700 Clicked: 13530 Cited: 0 Commented: 0(p.929-942) <Full Text> <PPT> 1838

Chinese summary <138> 一(yī)種針對多媒體(tǐ)應用的單播多播無縫切換技術

研究目的：随着異構網絡的快速發展和部署，移動用戶期望得到無處不在的網絡接入服務。對于帶寬需求較高的應用，如互聯網協議電視（IPTV），多媒體(tǐ)内容分(fēn)發等服務通常采用具有較高帶寬利用率的組播數據傳輸方法。然而，在異構網絡環境中(zhōng)，并非所有網絡都支持多播技術。因此，當用戶從多播網絡移至單播網絡時，服務可能中(zhōng)斷。此種情形下(xià)，保證實時多媒體(tǐ)應用順暢傳輸，具有重要意義。
創新要點：有别于以往的分(fēn)析和模拟研究，本文建立了一(yī)個實時流媒體(tǐ)測試平台，提出了一(yī)個标準流式傳輸方法。本文的設計考慮了實際限制，特别是，音頻(pín)和視頻(pín)緩沖器的行爲均可能影響用戶體(tǐ)驗。
方法提亮：對于客戶端的操作，本文設計了觸發器代理和流媒體(tǐ)代理。觸發器代理負責發起一(yī)個連接切換。因此，該切換方案屬于移動端控制切換。根據可選擇的連接類型（單播或多播），觸發器代理将傳送當前多媒體(tǐ)流的統一(yī)資(zī)源定位器（URL）或發出組播加入請求信息。流媒體(tǐ)代理從該服務器接收流媒體(tǐ)内容。如果是多媒體(tǐ)新流，它将傳入的數據區分(fēn)爲音頻(pín)和視頻(pín)數據，分(fēn)别轉發到A/V解碼器。對于服務器的操作，本文設計了請求處理器和多媒體(tǐ)流切換代理。請求處理器偵聽(tīng)傳入的客戶端請求，主要負責提取客戶的IP地址，并與多媒體(tǐ)流的URL一(yī)起轉發至多媒體(tǐ)流切換代理。多媒體(tǐ)流切換代理使用多媒體(tǐ)流的URL查找當前被傳遞至發出請求的用戶的資(zī)源，同時獲取該多媒體(tǐ)流的當前播放(fàng)時間。随後，多媒體(tǐ)流切換代理将通知(zhī)數據流接口，并以交替的方法将多媒體(tǐ)流傳送給客戶端。
重要結論：實驗結果表明，在網絡的重疊區域内，多播網絡—單播網絡和單播網絡—多播網絡的切換時間分(fēn)别爲56毫秒和4毫秒。依據ITU-T建議書(shū)，利用本文方法得到的視頻(pín)畫質被歸爲"好"。平均意見得分(fēn)（mean opinion score, MOS）證實了視頻(pín)播放(fàng)流暢度。

實驗方法；多媒體(tǐ)會話(huà)連續性；無縫切換；單播或組播交換；多媒體(tǐ)流