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).

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering

ISSN 2095-9184 (print), ISSN 2095-9230 (online), monthly

2021 Vol.22 No.2 P.141-286

Cover:

<487>

Contents:

<478>

<<< CONTENTS >>>

Research Articles

A hybrid visual servo control method for simultaneously controlling a nonholonomic mobile and a manipulator

Wei Li, Rong Xiong

DOI: 10.1631/FITEE.1900460 Downloaded: 5142 Clicked: 5477 Cited: 0 Commented: 0(p.141-154) <Full Text> <PPT> 1394

Chinese summary <23> 一(yī)種同時控制非完整約束底盤和機械臂的混合視覺伺服方法

李玮，熊蓉
浙江大(dà)學工(gōng)業控制技術國家重點實驗室，中(zhōng)國杭州市，310027

摘要：視覺伺服控制規則是指利用機器人上所安裝相機獲取的圖像數據進行機器人運動規劃的控制方法，通常分(fēn)爲基于圖像的視覺伺服、基于位置的視覺伺服和混合視覺伺服（HVS）控制規則。移動操作可擴大(dà)機械臂的工(gōng)作範圍和靈活性，但目前将視覺伺服控制應用于完整移動作業機器人運動的研究較少。本文提出一(yī)種面向6自由度機械臂與非完整移動基座組合構成的移動操作機器人HVS運動控制方法。基于移動操作機器人的運動學微分(fēn)方程，推導了整個機器人的全局雅可比矩陣，進而結合位置信息和視覺圖像信息推導了HVS控制方程。夾持器和目标之間的距離(lí)是通過安裝在夾持器上的攝像機觀察标記來計算的，并計算了在圖像坐标系中(zhōng)标記特征點位置與期望位置之間的差異。将這些差異代入控制方程，可得到移動操作機器人各自由度的速度控制規律。爲避免由觀測引起的位置誤差，引入卡爾曼濾波來校正機械臂末端的位置和方向。最後，在一(yī)台由Bulldog底盤、UR5機械臂和ZED相機組成的移動操作平台上進行了實驗驗證。

關鍵詞組：移動作業；混合視覺伺服；眼在手上；全局雅可比；卡爾曼濾波

Indirect adaptive fuzzy-regulated optimal control for unknown continuous-time nonlinear systems

Haiyun Zhang, Deyuan Meng, Jin Wang, Guodong Lu

DOI: 10.1631/FITEE.1900610 Downloaded: 3921 Clicked: 6348 Cited: 0 Commented: 0(p.155-169) <Full Text> <PPT> 1571

Chinese summary <22> 面向未知(zhī)連續非線性系統的間接自适應模糊規劃最優控制方法

張海運^1,2，孟德遠²，王進¹，陸國棟¹
¹浙江大(dà)學流體(tǐ)動力與機電系統國家重點實驗室，中(zhōng)國杭州市，310027
²中(zhōng)國礦業大(dà)學機械電子工(gōng)程系，中(zhōng)國徐州市，221116

摘要：針對動力學未知(zhī)、不匹配和擾動條件下(xià)的連續非線性系統，提出一(yī)種新的間接自适應模糊規劃最優控制方案。首先，建立非線性系統漢密爾頓-雅各比-貝爾曼（HJB）方程及其匹配的性能函數。與現有自适應動态規劃（ADP）方法不同，在執行器-評判器架構下(xià)，所提方案采用特殊的非二次變量性能函數作爲強化媒介。構造一(yī)個自适應模糊規劃的評判器結構來配置性能函數的權重矩陣，以逼近和平衡非線性HJB方程。同時，設計一(yī)種并行的自組織學習技術用于自适應更新該評判器的權重。在此基礎上，提出一(yī)種自适應最優反饋控制器與一(yī)個新形式的增廣黎卡提方程作爲執行器，實時優化模糊規劃後的性能函數。通過設計上述執行器-評判器架構獲得一(yī)種在線間接自适應最優控制機制，可同時實現最優成本函數和最優控制策略的連續實時自适應調整。該方法的控制收斂性和閉環穩定性得到證明和保證。最後，仿真和比較表明所提方案的有效性和可靠性。

關鍵詞組：間接自适應最優控制；漢密爾頓-雅各比-貝爾曼方程；模糊規劃評判器；自适應最優控制執行器；執行器-評判器架構；未知(zhī)非線性系統

Learning natural ordering of tags in domain-specific Q&A sites

Junfang Jia, Guoqiang Li

DOI: 10.1631/FITEE.1900645 Downloaded: 2462 Clicked: 4499 Cited: 0 Commented: 0(p.170-184) <Full Text> <PPT> 1164

Chinese summary <21> 特定領域問答網站中(zhōng)的标簽自然順序研究

賈俊芳¹，李國強²
¹山西大(dà)同大(dà)學計算機與網絡工(gōng)程學院，中(zhōng)國大(dà)同市，037009
²上海交通大(dà)學軟件學院，中(zhōng)國上海市，200240

摘要：标注是Web 2.0的一(yī)個重要特征。它使得社會計算系統（如問答網站）的用戶們可以自由地标記内容。然而，标注真的是自由不受限的嗎(ma)？現有工(gōng)作表明，用戶們常常可以隐性地就哪種标簽最能描述在線社區的内容達成共識。然而，目前還沒有針對用戶在标注過程中(zhōng)對标簽排序的規律性開(kāi)展研究。本文專注于研究特定領域問答網站中(zhōng)的标簽自然排序，并對CodeProject，SegmentFault，Biostars以及CareerCup 4個問答網站上數以百萬計的問題中(zhōng)的标簽序列進行研究。結果表明，這些問答網站的用戶可以就問題标簽的排序達成隐性共識。研究了标簽之間的關系，這些關系可以解釋标簽自然順序的出現。該研究爲利用标簽的自然順序提升現有标簽推薦以及問答站點導航提供了可能。

關鍵詞組：問答網站；标注；自然順序；Skip gram

A strategy-proof auction mechanism for service composition based on user preferences

Yao Xia, Zhiqiu Huang

DOI: 10.1631/FITEE.1900726 Downloaded: 3685 Clicked: 3890 Cited: 0 Commented: 0(p.185-201) <Full Text> <PPT> 1183

Chinese summary <18> 考慮用戶偏好的服務組合防策略拍賣機制

夏瑤，黃志(zhì)球
南(nán)京航空航天大(dà)學計算機科學與技術學院，中(zhōng)國南(nán)京市，210016

摘要：服務組合是一(yī)種基于服務成本和服務質量（QoS）将現有原子服務組合爲增值服務的有效方法。爲滿足用戶的多樣化需求，提供基于QoS的定價服務，提出一(yī)種基于用戶偏好的服務組合拍賣機制，該機制具有防策略性，有利于根據用戶偏好選擇服務，動态确定服務價格。本文證明，所提出的拍賣機制達到了期望的性質，包括真實性和個體(tǐ)合理性。此外(wài)，提出一(yī)種拍賣算法來實現拍賣機制，并在真實數據基礎上進行大(dà)量實驗。結果表明，所提出的拍賣機制不僅達到預期效果，而且幫助用戶找到滿意的服務組合方案。

關鍵詞組：組合逆向拍賣；服務組合；用戶偏好；防策略性；動态定價

Applying Rational Envelope curves for skinning purposes

Kinga Kruppa

DOI: 10.1631/FITEE.1900377 Downloaded: 2810 Clicked: 4266 Cited: 0 Commented: 0(p.202-209) <Full Text> <PPT> 1177

Chinese summary <20> 有理包絡線的蒙皮應用

Kinga KRUPPA^1,2
¹德布勒森(sēn)大(dà)學信息學院，匈牙利德布勒森(sēn)市，H-4028
²德布勒森(sēn)大(dà)學信息博士生(shēng)院，匈牙利德布勒森(sēn)市，H-4028

摘要：闵可夫斯基空間中(zhōng)的特殊曲線如闵可夫斯基畢達哥拉斯矢端線，在計算機輔助幾何設計中(zhōng)有着重要作用，其應用近年來得到深入研究。Bizzarri等人在2016年介紹了一(yī)類有理包絡（RE）曲線；提出用于G¹ Hermite數據的插值方法，其合成的RE曲線能對所表示的區域生(shēng)成有理邊界。本文提出RE曲線的一(yī)類新的應用領域--離(lí)散輸入圓集的蒙皮。若未選擇正确的Hermite數據進行插值，得到的RE曲線将不适合蒙皮。本文介紹一(yī)種新穎的方法，按此方法得到的包絡曲線能夠接觸每個圓預定的接觸點。因此，我(wǒ)們克服了因接觸點位置導緻不适合蒙皮的問題。本文所提方法的一(yī)個顯著優點在于其邊界偏移量修剪的效率，這在計算機數控方面非常有用。

關鍵詞組：中(zhōng)軸變換；包絡；插值；蒙皮；圓

Solution and stability of continuous-time cross-dimensional linear systems

Qing-le Zhang, Biao Wang, Jun-e Feng

DOI: 10.1631/FITEE.1900504 Downloaded: 2369 Clicked: 3854 Cited: 0 Commented: 0(p.210-221) <Full Text> <PPT> 1150

Chinese summary <20> 跨維數線性連續系統的解和穩定性

張慶樂，王彪，馮俊娥
山東大(dà)學數學學院，中(zhōng)國濟南(nán)市，250100

摘要：利用V-加法和V-乘法研究了維數有界的跨維數線性連續系統（CCDLSs）的解和穩定性。使用積分(fēn)叠代法，得到CCDLSs的解。基于解的代數表示以及矩陣的若爾當分(fēn)解，給出相應的充要條件判斷一(yī)個CCDLS在給定初始狀态後是否漸進穩定。該條件提供了一(yī)種确定吸引域以及吸引域間關系的方法。然後，研究了所有可鎮定的初始狀态，并提出相應控制器的設計方法。最後，給出兩個例子說明理論結果的有效性。

關鍵詞組：跨維數；V-加法；V-乘法；漸進穩定性；鎮定性

Stability of Boolean networks with state-dependent random impulses

Ya-wen Shen, Yu-qian Guo, Wei-hua Gui

DOI: 10.1631/FITEE.1900454 Downloaded: 2619 Clicked: 4193 Cited: 0 Commented: 0(p.222-231) <Full Text>

Chinese summary <20> 具有狀态依賴随機脈沖的布爾網絡穩定性研究

沈雅雯，郭宇骞，桂衛華
中(zhōng)南(nán)大(dà)學自動化學院，中(zhōng)國長沙市，410083

摘要：研究了具有由狀态和随機因素觸發脈沖的布爾網絡的穩定性。采用混合指數模型描述脈沖神經網絡。首先，得到前向完備性的幾個充要條件。其次，基于概率布爾網絡的穩定性準則和前向完備性準則，給出以概率1有限時間穩定性和依分(fēn)布漸近穩定性的充要條件。讨論了這兩種穩定性之間的關系。最後，給出算例和時域仿真結果。

關鍵詞組：脈沖布爾網絡；前向完備性；以概率1有限時間穩定性；依分(fēn)布漸近穩定性

Data recovery with sub-Nyquist sampling: fundamental limit and a detection algorithm

Xiqian Luo, Zhaoyang Zhang

DOI: 10.1631/FITEE.1900320 Downloaded: 4795 Clicked: 4734 Cited: 0 Commented: 0(p.232-243) <Full Text> <PPT> 1223

Chinese summary <19> 亞奈奎斯特采樣的數據恢複：性能極限與恢複算法

羅茜倩，張朝陽
浙江大(dà)學信息與電子工(gōng)程學院，中(zhōng)國杭州市，310027

摘要：奈奎斯特頻(pín)率是一(yī)般帶限信号進行無損采樣的采樣率下(xià)界，然而在某些情景中(zhōng)，亞奈奎斯特頻(pín)率也足以進行無損采樣和信号恢複。以往對亞奈奎斯特采樣的研究主要集中(zhōng)在利用信号變換來降低信号維度，但是亞奈奎斯特采樣信号的結構并沒有得到充分(fēn)研究。本文針對線性調制基帶信号的亞奈奎斯特采樣，研究其信号恢複性能極限與算法。該問題中(zhōng)，原信号維度無法降低，因此亞奈奎斯特采樣不可避免會帶來信息損失，信号恢複也變成一(yī)個欠定線性問題。本文采用兩種亞奈奎斯特采樣方法對線性調制基帶信号進行采樣，分(fēn)别研究了兩種采樣方法下(xià)的性能極限和信号恢複算法。首先，針對兩種亞奈奎斯特采樣方法，分(fēn)别計算了采樣序列之間的最小(xiǎo)歸一(yī)化歐氏距離(lí)，以此作爲最優性能的指标。然後，在基帶信号有限符号集的限制條件下(xià)，采用改進的時變維特比算法從亞奈奎斯特采樣序列中(zhōng)恢複原信号。将仿真得到的亞奈奎斯特采樣的誤比特率與其性能的理論極限比較，并與奈奎斯特采樣性能對比，驗證了時變維特比算法在信号恢複問題中(zhōng)的優良性能。

關鍵詞組：奈奎斯特采樣定理；亞奈奎斯特采樣；最小(xiǎo)歐式距離(lí)；欠定線性問題；時變維特比算法

Novel efficient identity-based signature on lattices

Jiang-shan Chen, Yu-pu Hu, Hong-mei Liang, Wen Gao

DOI: 10.1631/FITEE.1900318 Downloaded: 3247 Clicked: 4937 Cited: 0 Commented: 0(p.244-250) <Full Text> <PPT> 1344

Chinese summary <20> 格上高效的身份基簽名

陳江山^1,2，胡予濮¹，梁紅梅²，高雯³
¹西安電子科技大(dà)學綜合業務網理論及關鍵技術國家重點實驗室，中(zhōng)國西安市，710071
²閩南(nán)師範大(dà)學數學與統計學院，中(zhōng)國漳州市，363000
³西安郵電大(dà)學網絡空間安全學院，中(zhōng)國西安市，710061

摘要：随着電子信息技術的飛速發展，數字簽名已成爲人們生(shēng)活中(zhōng)不可或缺的一(yī)部分(fēn)。由于證書(shū)管理的局限性，傳統的公鑰證書(shū)密碼系統無法滿足現有需求。基于身份的密碼系統避免了證書(shū)管理問題。量子計算機的發展給傳統密碼學帶來嚴峻挑戰。後量子密碼學研究勢在必行。目前，幾乎所有後量子基于身份的簽名方案都是利用高斯采樣技術或陷門技術構建的。但是，這兩種技術對計算效率有很大(dà)影響。爲克服該問題，采用Lyubashevsky簽名方案構造了格上基于身份的簽名方案。基于格上的最短向量問題，該方案既不使用高斯采樣技術也不使用陷門技術。在随機谕言機模型中(zhōng)，可以證明該方案對适應性選擇的消息和身份攻擊是不可僞造的。其安全性級别是強不可僞造的，比其他方案存在性不可僞造的安全性更高。與其他有效方案相比，所提方案在計算複雜(zá)度和安全性方面具有優勢。

關鍵詞組：身份基簽名；格；強不可僞造性；随機谕言機模型

A 0.20–2.43 GHz fractional-N frequency synthesizer with optimized VCO and reduced current mismatch CP

Wei Zou, Daming Ren, Xuecheng Zou

DOI: 10.1631/FITEE.1900653 Downloaded: 2361 Clicked: 4569 Cited: 0 Commented: 0(p.251-261) <Full Text> <PPT> 1187

Chinese summary <22> 基于優化的壓控振蕩器和低電流失配電荷泵的0.20—2.43 GHz分(fēn)數分(fēn)頻(pín)頻(pín)率合成器

鄒維，任達明，鄒雪城
華中(zhōng)科技大(dà)學光學與電子信息學院，中(zhōng)國武漢市，430074

摘要：提出一(yī)種适用于多标準無線通信系統的0.20—2.43 GHz分(fēn)數分(fēn)頻(pín)頻(pín)率合成器方案，該方案采用低相位噪聲壓控振蕩器和低電流失配電荷泵。由于壓控振蕩器的性能決定了鎖相環型頻(pín)率合成器的帶外(wài)相位噪聲，利用自動幅度控制技術和高品質因數的8字型電感對壓控振蕩器進行優化。爲改善電荷泵電流匹配性能以及減小(xiǎo)鎖相環相位誤差，提出一(yī)種具有失配抑制結構的電荷泵。通過理論分(fēn)析，研究了電流失配對鎖相環輸出性能的影響。采用台積電0.18-μm CMOS工(gōng)藝，模型輸出頻(pín)率從0.20 GHz變化到2.43 GHz。這一(yī)鎖相環型頻(pín)率合成器在2.43 GHz載波時實現的帶内相位噪聲爲−96.8 dBc/Hz，帶外(wài)相位噪聲爲−122.8 dBc/Hz。在最壞情況下(xià)，均方根抖動爲1.2 ps，測量的參考雜(zá)散小(xiǎo)于−65.3 dBc。消耗電流15.2 mA，芯片面積爲850μm×920μm。

關鍵詞組：頻(pín)率合成器；電荷泵；壓控振蕩器；電流失配；相位噪聲

Infrared Earth sensor with a large field of view for low-Earth-orbiting micro-satellites

Hao Wang, Zhi-yuan Wang, Ben-dong Wang, Zhong-he Jin, John L. Crassidis

DOI: 10.1631/FITEE.1900358 Downloaded: 3194 Clicked: 4194 Cited: 0 Commented: 0(p.262-271) <Full Text> <PPT> 1335

Chinese summary <20> 适用于低軌微小(xiǎo)衛星的大(dà)視場紅外(wài)地球敏感器

王昊¹，王志(zhì)遠¹，王本冬¹，金仲和¹，John L. CRASSIDIS²
¹浙江大(dà)學航空航天學院，中(zhōng)國杭州市，310027
²紐約州立大(dà)學布法羅分(fēn)校機械與航天工(gōng)程系，美國布法羅市，14260-4400

摘要：紅外(wài)地球敏感器廣泛應用于衛星姿态确定和控制系統中(zhōng)。靜态紅外(wài)地球敏感器的主要缺點是視場較小(xiǎo)，其典型視場約爲20°至30°，可能不适用于近地軌道的微型衛星。設計了一(yī)種新型的小(xiǎo)型紅外(wài)地球敏感器，其視場接近180°。該地球敏感器包括全景環形透鏡（PAL）和紅外(wài)CMOS傳感器。PAL鏡頭用于增強視場，從而從近地軌道獲得完整的地球紅外(wài)圖像，據此提出一(yī)種補償PAL引起的畸變和計算地球矢量的算法。新型紅外(wài)地球敏感器結構緊湊，功耗低，精度高。利用ZDPS-2微小(xiǎo)衛星獲得在軌紅外(wài)圖像和模拟圖像，評估新型紅外(wài)地球敏感器的性能，實驗表明其精度約爲0.032°。

關鍵詞組：紅外(wài)地球敏感器；微小(xiǎo)衛星；姿态确定系統

Improvement of signal processing in Coriolis mass flowmeters for gas-liquid two-phase flow

Chunhui Li, Lijun Sun, Jiarong Liu, Yang Zhang, Haiyang Li, Huaxiang Wang

DOI: 10.1631/FITEE.1900558 Downloaded: 3741 Clicked: 4973 Cited: 0 Commented: 0(p.272-286) <Full Text> <PPT> 1628

Chinese summary <22> 科裏奧利質量流量計氣液兩相流信号處理的改進

李春輝¹，孫立軍¹，劉佳榮¹，張揚¹，李海洋²，王化祥¹
¹天津大(dà)學電氣自動化與信息工(gōng)程學院，中(zhōng)國天津市，300072
²上海市計量測試技術研究院，中(zhōng)國上海市，201203

摘要：科裏奧利質量流量計作爲一(yī)種日益流行的流量測量儀表，在單相流條件下(xià)表現出較高測量精度，并在工(gōng)業上得到廣泛應用。但在複雜(zá)流動條件下(xià)，例如兩相流工(gōng)況，由于各種因素（包括不合适的信号處理方法），測量精度會大(dà)大(dà)降低。本文分(fēn)析了3種數字信号處理方法--正交解調（QD）、希爾伯特和滑動離(lí)散傅立葉變換法，分(fēn)别用于處理傳感器信号并在兩相流工(gōng)況下(xià)測試算法性能。在此基礎上，分(fēn)别改進了兩相流條件下(xià)的信号處理方法。在仿真中(zhōng)使用随機遊走模型分(fēn)别建立單相流和兩相流工(gōng)況下(xià)的傳感器信号，評估這3種方法的相位差跟蹤性能。基于數字信号處理器，在其評估闆上完成轉換器程序設計。将轉換器在單相流和兩相流工(gōng)況下(xià)測試，根據測量精度和算法複雜(zá)度評估改進的信号處理方法性能，結果表明QD算法在單相流工(gōng)況下(xià)性能最佳。在兩相流條件下(xià)，QD算法在160、250和420 kg/h流量點的測量指示誤差和重複性能優于改進的希爾伯特算法，而希爾伯特算法在600 kg/h流量點的性能優于QD算法。

關鍵詞組：科裏奧利質量流量計；數字信号處理方法；兩相流工(gōng)況；正交解調；滑動離(lí)散傅裏葉變換；希爾伯特變換