فهرست مطالب

مجله مهندسی برق و الکترونیک ایران
سال بیستم شماره 3 (پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/23
  • تعداد عناوین: 16
|
  • سجاد زهره وند، نادر کمجانی* صفحات 1-9

    در این مقاله با استفاده از تکنیک هولوگرافیک، یک آنتن موج نشتی مبتنی بر فناوری شبه پلاسمونیکی با قطبش دایروی طراحی شده است. برای کنترل کردن قطبش پرتوی تابشی ساختار موج نشتی، اولین بار با استفاده از یک سلول واحد ناهمسانگرد (دارای شکل صلیبی) بدون صفحه زمین، سطح امپدانسی (هولوگرام) پیاده سازی شود. برای ناهمساگرد کردن سلول واحد پیشنهادی از ترکیب روابط تبدیل نوری و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات استفاده شده است. تغییر ابعاد دو بازوی صلیب و زاویه چرخش صلیب، اجزا موردنیاز تانسور امپدانس سطح برای تحقق هولوگرام را تعیین می کند. میزان بهره واقعی، بازده تشعشعی، سطح گلبرگ جانبی و پهنای باند نسب محوری به ترتیب 15.3dBi، 82%، -11dBو 11.8% می باشد. میزان مرور زاویه ای 15 درجه با تغییر فرکانس از 16 تا 18 گیگاهرتز به دست آمده است. نتایج شبیه سازی با استفاده از نرم افزارهای متلب و CST آورده شده است.

    کلیدواژگان: SSPP، آنتن موج نشتی، تکنیک هولوگرافیک، فراسطح ناهمسانگرد، قطبش دایروی
  • میرابوالفضل مختاری*، علیرضا قادری، مهرداد طاهری صفحات 11-20

    در این مقاله مسیله ی ردیابی توزیع شده اهداف با معادلات دینامیکی غیرخطی و ابعاد بالا به وسیله ی شبکه ای از رادارهای همیار مورد بررسی قرار می گیرد. به دلایلی همچون تفاوت های عملکردی انواع رادارها در شاخص هایی مانند گستره ی دید، کارایی متفاوت آن ها درشرایط جوی مختلف و گوناگونی مدل اندازه گیری شان، استفاده از شبکه های راداری و ترکیب و پردازش اطلاعات آن ها تاثیر به سزایی در افزایش دقت ردیابی موردنظر دارد. در میان روش های متفاوتی که برای ترکیب اطلاعات شبکه ای از رادارها وجود دارد، ترکیب توزیع شده در کنار دقت بالا، بیش ترین قابلیت اطمینان و امنیت را فراهم کرده و نیاز به بار محاسباتی پایینی دارد. اندازه گیری های غیرخطی هر رادار ابتدا به وسیله ی فیلتر کالمن مکعبی محلی پردازش شده و سپس درون یک فیلتر توافق قرار می گیرند تا عمل میانگین گیری وزن دار توزیع شده روی اطلاعات در سرتاسر شبکه انجام شود. ترکیب توزیع شده مورد استفاده با به کار گیری الگوریتم توافق روی بردار و ماتریس اطلاعات، علاوه بر کاهش خطای ردیابی و بار محاسباتی شبکه، کرانداری را حتی با یک گام توافق برقرار می سازد. در نهایت و به وسیله ی شبیه سازی یک هدف مانوردار کارایی الگوریتم پیشنهادی در مسیله ی ردیابی هدف غیرخطی مورد ارزیابی قرار گرفته و دقت و برتری آن نسبت به روش های قبلی نشان داده می شود.

    کلیدواژگان: الگوریتم توافق، ردیابی هدف، سیستم های توزیع شده، شبکه های راداری
  • مهدی بکرانی*، وحید حمیتی واقف صفحات 21-33

    تصویربرداری فراصوتی با آرایه های فازی امروزه کاربرد وسیعی در آزمون های غیر مخرب صنعتی از جمله در تشخیص نقصها و ترکها در قطعات صنعتی و در بازرسی جوش پیدا کرده است. در این مقاله جهت بهبود دقت تشخیص نقص و کاهش نویز زمینه در تصویربرداری فراصوتی آرایه فازی در آزمون غیر مخرب، روشی برای شکل دهی پرتوهای دریافتی آرایه مبتنی بر تقریبی از تکنیک کمینه واریانس ارایه می شود و در کاربرد بازرسی غیرمخرب لوله های بویلر مورد بررسی قرار می گیرد. در این روش، تقریب ماتریس معکوس، با استفاده از لم معکوس ماتریس به صورتی انجام می شود که شکل دهی پرتو متناسب با دامنه سیگنالهای دریافتی آرایه صورت گیرد. عملکرد روش پیشنهاد شده به صورت کمی و کیفی در آزمون نظری و عملی مورد ارزیابی قرار گرفته و با روش های مشابه شکل دهی پرتو مقایسه می شود. نشان داده می شود که این روش قادر به کاهش نویز زمینه تصویر، با حفظ قدرت آشکارسازی نقص در مقایسه با روش شکل دهی پرتو مبتنی بر جمع و تاخیر و شکل دهی پرتو وفقی کمینه واریانس می باشد. همچنین سبب بهبود دقت تشخیص نقص در مقایسه با روش کمینه واریانس می گردد. پیچیدگی محاسباتی روش پیشنهادی نسبت به روش متعارف و وفقی شکل دهی پرتو کمینه واریانس کمتر است.

    کلیدواژگان: آرایه فازی فراصوتی، شکل دهی پرتو، روش تمرکز کامل، لم معکوس ماتریس، آزمون غیر مخرب، لوله های بویلر
  • اسما رحیمی، محی الدین مرادی* صفحات 35-45

    این پژوهش یک روش نگاشت  تون  مناسب را برای به دست آوردن تصاویر با گستره پویایی کم  یا LDR از روی تصاویر با گستره پویایی زیاد  یا HDR، پیشنهاد می کند. روش پیشنهادی از نوعی فیلتر دوطرفه وفقی  استفاده می کند که در آن از طریق نقشه گرادیان  پارامترهای شباهت فضایی  و محدوده ای  فیلتر برای تمامی پیکسل ها به طور جداگانه تعیین می شوند. با اختصاص پارامترهای شباهت بزرگ تر به پیکسل های مناطق مسطح در مقایسه با پیکسل های نواحی غیر مسطح و لبه، فیلتر پیشنهادی قادر است با تغییرات شدید پیکسل های تصاویر HDR تطابق دقیق تری داشته باشد تا اثر پیکسل های روشن تصاویر HDR بر نواحی تاریک مجاور کاهش یابد و از ایجاد هاله در تصاویر LDR خروجی جلوگیری شود. همچنین برای جلوگیری از اعوجاج احتمالی مولفه های رنگی در پردازش نگاشت تون، از کانال V فضای رنگ HSV  استفاده شده است. برای سرعت بخشی به عملیات نگاشت تون، از نمونه تسریع یافته فیلتر دوطرفه وفقی پیشنهادی استفاده شده است. نتایج این تحقیق موید اثربخشی الگوریتم پیشنهادی را در تولید تصاویر LDR باکیفیت و نیز زمان اجرای قابل قبول در مقایسه با الگوریتم های مشابه است.

    کلیدواژگان: تصاویر با محدوده دینامیکی زیاد، نگاشت تون، فیلتر دوطرفه وفقی، گرادیان، فضای رنگ HSV
  • مصطفی مجاهد، سعید قاسم زاده، حمزه بیرانوند* صفحات 47-58

    عملکرد کانال مخابرات نور مریی زیر آب1 (UVLC) به دلیل وجود سه عامل نامطلوب جذب، پراکندگی و محوشدگی ناشی از اغتشاش به شدت کاهش می یابد. در این مقاله، عملکرد سیستم مخابراتی UVLC چندورودی-تک خروجی2 (MISO) با تکنیک مدولاسیون بایاس-جریان مستقیم چندحاملی بانک فیلتر3 (DCO-FBMC) همراه با مدولاسیون زیر حامل افست دامنه متعامد4 (OQAM) بررسی شده است. مدولاسیون OQAM DCO-FBMC بدلیل نداشتن پیشوند چرخشی5 دارای بهره وری طیفی بیشتری در مقایسه با تکنیک مدولاسیون 6DCO-OFDM است؛ اما به دلیل وجود تداخل ذاتی میان سمبل های مجاور7 (ISI) و حامل های مجاور8 (ICI)، عملکرد نرخ خطای بیت9 (BER) آن تحت تاثیر شرایط نامطلوب کانال UVLC به خصوص محوشدگی ناشی از اغتشاش در نرخ های بالا خراب می شود. در این مقاله برای مقابله با عوامل نامطلوب کانال زیر آب و همچنین کمینه کردن تداخل ذاتی مدولاسیون OQAM DCO-FBMC، استفاده از پیش کدرهای چندضریبی در بخش فرستنده پیشنهاد می شود؛ برای این منظور، عملکرد یک سیستم فروسو برای انتقال داده از یک ایستگاه پایه با چندگانگی فضایی MISO به چندین کاربر متحرک در کانال ULVC بررسی شده است. طراحی ضرایب پیش کدر نیز با توجه به اطلاعات حالت کانال10 (CSI)، با روش کمینه کردن میانگین مربع خطا11 (MMSE) انجام شده و نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی علاوه بر کاهش اثرات جذب و پراکندگی، قادر به بهبود قابل توجه نرخ خطای بیت در کانال های با محوشدگی ناشی از اغتشاش ضعیف خواهد شد.

    کلیدواژگان: مخابرات نور مرئی زیر آب، پیشوند چرخشی، پیش کدر، نرخ خطای بیت
  • فائزه بهرامی چناقلو، امیر حبیب زاده شریف*، افشین احمدپور صفحات 59-66

    معادلات دیفرانسیل معمولی نقش مهمی را در توصیف رفتار دینامیکی سیستم ‏های مختلف مهندسی ایفا می کنند. از طرفی، محاسبات با سرعت بالا و پردازش سیگنال با پهنای باند وسیع با استفاده از مدارهای مجتمع فوتونی فشرده با توان مصرفی کم قابل تحقق هستند. لذا، در این مقاله، یک مدار مجتمع تمام-نوری فشرده دو منظوره متشکل از میکرورزوناتور حلقوی، کوپلر جهتی، تقسیم کننده و تفریق ‏کننده برای پردازش سیگنال ‏های فوق سریع طراحی و تحلیل شده است. از این مدار تمام-نوری می توان به طور همزمان به عنوان حل ‏کننده معادله دیفرانسیل مرتبه اول و مشتق‏ گیر مرتبه اول استفاده کرد. تحلیل تمام-موج قطعات تشکیل دهنده این مدار مجتمع از طریق شبیه ‏سازی حوزه فرکانس انجام شده و عملکرد آنها به طور دقیق مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، تحلیل عملکرد مدار طراحی شده با در نظر گرفتن پالس‏ ورودی گوسی، با استفاده از روش عددی تفاضل محدود حوزه زمان سه ‏بعدی (3D-FDTD) انجام شده است. این مدار از ویژگی ‏های منحصر به فردی مثل سرعت عملکرد بالا، فشرده بودن و قابلیت یکپارچه ‏سازی با فناوری CMOS برخوردار است.

    کلیدواژگان: پردازش سیگنال تمام-نوری، معادله دیفرانسیل معمولی، مشتق گیر نوری، میکرورزوناتور حلقوی سیلیکونی، تحلیل تمام-موج
  • بتول فرقانی*، منیره هوشمند، محمد بلوکیان صفحات 67-80

    در گفتگوی امن کوانتومی که همان مخابره مستقیم امن کوانتومی دوطرفه است، کاربران به صورت همزمان و دو طرفه تبادل اطلاعات دارند. در این مقاله، یک پروتکل گفتگوی امن کوانتومی که مصون در برابر نویز فاز جمعی است، ارایه شده است. در این پروتکل اطلاعات هر دو کاربر به دسته های سه بیتی تقسیم شده و به کمک دو حالت GHZ به طور همزمان به همدیگر منتقل می شود. در این طرح از جابجایی در هم تنیدگی برای تولید حالت اولیه استفاده می شود. در این روش، حمله های استراق سمع کننده آشکار شده و نشت اطلاعات ندارد. بازدهی این طرح نسبت به پروتکل های پیشین افزایش یافته است. بهترین بازده پروتکل های پیشین 25% بوده است اما پروتکل پیشنهادی به 85/42% رسیده است.

    کلیدواژگان: رمزنگاری کوانتومی، جابجایی درهم تنیدگی، گفتگوی امن کوانتومی، نویز فاز جمعی، نشت اطلاعات، حالت GHZ
  • مهدی نان گیر* صفحات 81-88

    در این مقاله مسیله CEOبا منبع باینری مورد بررسی قرار می گیرد و یک روش عملیاتی برای کدگذاری آن با پیچیدگی پیاده سازی قابل قبول ارایه می گردد. روش کدگذاری ارایه شده بر اساس چندی سازی باینری و ایده کدگذاری اسلپین-ولف (SW) می باشد. نشان داده شده است که شکافت منبع، روش کارآمد و مناسبی جهت دست یابی به نقاط غیر گوشه ای در ناحیه کران نرخ های قابل حصول مسیله SW است. با توسعه روش SW نقاط کران نظری نرخ-اعوجاج مسیله CEO قابل حصول می گردد. کدبرداری روش ارایه شده با استفاده از الگوریتم های تکراری انتشار پیام می باشد که برای مسیله واینر-زیو (WZ) بکار می روند. در این مقاله نشان داده شده است که با بهره برداری از الگوریتم های تکراری انتشار پیام می توانیم به نقاط غیرگوشه ای کران درونی نرخ-اعوجاج برگر-تونگ برای مسیله CEO دست یابیم.

    کلیدواژگان: چندی سازی باینری، شکافت منبع، کران نظری برگر-تونگ، مسئله CEO باینری، مسئله SW
  • سعیده برزگرپاریزی* صفحات 89-96

    در این مقاله، یک جاذب الکترومغناطیس کامل فراماده با یک طراحی ساده در فرکانس مایکروویو و تراهرتز ارایه شده است.  جاذب طراحی شده، از یک لایه دی الکتریک مصنوعی شامل آرایه های دو بعدی از حفره های مستطیل شکل متقاطع ضخیم که بر روی یک لایه دی الکتریک ختم شده به یک لایه هادی قرار گرفته است، تشکیل می شود. با طراحی مناسب ابعاد ساختار می توان به رزونانس با دامنه جذب کامل هم در فرکانس مایکروویو و هم تراهرتز دست یافت. به عنوان یک کاربرد برای ساختار پیشنهاد شده، این ساختار به عنوان یک حسگر برای تشخیص ضریب شکست مواد متفاوت به کار گرفته می شود. نتایج نشان می دهد که ساختار پیشنهادی را می توان برای تشخیص میزان گلوکز در آب با حساسیت 10/83 گیگاهرتز بر واحد ضریب شکست (GHz/RIU) و ضریب شایستگی (FOM)، (1/RIU) 43/4 به کار گرفت. به هر حال ساختار پیشنهادی، قابلیت به کارگیری در تشخیص سایر ویژگی های زیست پزشکی را دارد.

    کلیدواژگان: جاذب الکترومغناطیس، فرامواد، سنسور ضریب شکست
  • فاطمه عروجی، هادی زیانی*، علی کوهستانی صفحات 97-106

    تخمین توزیع شده در شبکه های مخابراتی مساله ای است که اخیرا موردتوجه قرار گرفته است. یکی از مسایل چالش برانگیز در این شبکه ها بارمخابراتی می باشد. اخیرا محققان روش هایی را برای کاهش بارمخابراتی ارایه داده اند که ضمن کاهش بارمخابراتی در شبکه، تاثیر کمتری بر عملکرد نهایی شبکه داشته باشد. برای پردازش سیگنال در فضای غیرخطی، کرونتروپی به عنوان یک معیاراطلاعاتی در سال های اخیر موردتوجه بوده است. البته در فضای گاوسی همواره استفاده از کرونتروپی نتیجه خوبی نمی دهد. اما اگر نویز ضربه داشته باشیم، تابع هزینه بر پایه کرونتروپی بهتر از تابع هزینه بر پایه مربع خطای تخمین جواب می دهد. در این کار تحقیقاتی، نویز شبکه از نوع نویز ضربه می باشد. بنابراین، برای اینکه کاهش بارمخابراتی اثر مخرب کمتری بر عملکرد نهایی شبکه داشته باشد، راهکار جدیدی بر مبنای معیارهای اطلاعاتی ارایه می شود. کرونتروپی یک معیار شباهت بین دو متغیرتصادفی است که در یک فضای مشترک قرار دارند. به دلیل اینکه کرونتروپی نسبت به تغییرات ناگهانی حساس نیست، معیار مناسبی است. حذف گره ها هوشمندانه و براساس کرونتروپی میان گره مرجع و گره های همسایه انجام می شود. همچنین، در یک تحلیل ریاضی نشان داده می شود که معیار حذف گره ها بر اساس کورنتروپی به پارامترهای هسته کورنتروپی وابسته نیست. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که این روش نسبت به روش های دیگر کاهش بارمخابراتی شبکه، MSD نهایی کمتری دارد.

    کلیدواژگان: تخمین توزیع شده، کاهش بارمخابراتی، نویز ضربه، معیار اطلاعاتی، کرونتروپی
  • سید مسعود میررضایی* صفحات 107-115

    کدهای Luby Transform (LT) اولین کلاس از کدهای محو شونده می باشد که آنرا کدهای محو شونده فراگیر می نامند. ویژگی های چنین کدهایی به درستی در زمان استفاده از فایلهای داده ای با حجم زیاد مشخص می شوند، اما در زمان استفاده از آنها برای پیام های با طول کم، عملکرد خوبی از خود نشان نمی دهند. در این مقاله، یک رمزکننده و رمز گشای جدید، مشخصا یک رمزکننده LT کارآمد با استفاده از توزیع مقاوم سالیتان (RSD) به عنوان یک روش تولید جدید درجه راست و توزیع جدید درجه چپ که در کانال محو شونده باینری (BEC) تست شده است ارایه می شود. توزیع درجه سمت چپ یک کد LT به عنوان یک توزیع پواسون جهت محافظت کلی در نظر گرفته شده است. شکل دهی جدید درجه چپ گره ها، کارایی بهتری از کدهای LT را ایجاد می نماید که با طرحهای با قابلیت بالا در سایر مقالات مقایسه شده است.در بسته های اطلاعاتی به طول k = 256 و نرخ خطای بیتی 8-10، نرخ کدگذاری تحقق یافته این مدل 58/0 می باشد که 25٪ بیشتر از طرح توسعه یافته BP آقای جمشیدی و همکارانش می باشد. نتایج تجربی نشان می دهد که این کدک جدید منجر به پیشرفت در کلیه ویژگی های سیستم می شود. به این ترتیب، این کار گامی در جهت طراحی و ساخت کدهای بهینه تر برای کانال BEC برداشته است.

    کلیدواژگان: رمز گذاری کانال، کدهای فواره ای، کدهای Luby Transform (LT)، سمبولهای افزونه، کانال باینری محو شونده
  • الهام حاجیان، محمدرضا خیام باشی*، ناصر موحدی نیا صفحات 117-124

    امروزه، عصر اینترنت اشیا [i] است. پیشرفت های اخیر در سخت افزار و تکنولوژی اطلاعات، توسعه میلیون ها وسیله هوشمند قابل اتصال و منطبق با زیرساخت های حساس مانند سلامت، حمل و نقل، کنترل و خودکار کردن منزل را افزایش داده اند. پیشرفت روزافزون وسایل الکترونیکی و اتصال آنها به شبکه، مدیریت و ساختار شبکه و نگهداری آن را با چالش روبرو کرده است. تعادل بار [ii] یکی از موضوعات تحقیقاتی مهم در اینترنت اشیا می باشد که با توزیع بار سعی به بهبود مصرف انرژی دارد. اینترنت اشیا بدلیل استفاده از شبکه های حسگر بی سیم [iii] به عنوان یکی از مشارکت کننده های اتصال مهم با محدودیت انرژی، نیاز به توزیع بار دارد. یکی از روش های توزیع بار و تعادل مصرف انرژی، مسیریابی بهبودیافته در شبکه می باشد. شبکه های نرم افزار محور[iv]، معماری جدید شبکه ای است که با بهره گیری از کنترلر متمرکز، می تواند به این مهم دست پیدا کند. در این مقاله با استفاده از اپن فلو و با نظارت مستقیم اطلاعات بار لینک و وضعیت در حال اجرای شبکه، مسیریابی متعادل بار بر پایه Leach که یکی از مسیریابی های مهم در شبکه بی سیم می باشد ارایه می گردد. این مسیریابی SDN-Improved LEACH نام دارد که می تواند جریان های مختلف را با بهترین مسیر به ایستگاه پایه ارسال نماید. در نهایت مسیریابی پیشنهادی با الگوریتم های Leach و Improved Leach که جز مسیریابی های مهم با در نظر گرفتن پارامترهای مختلف می باشد، مقایسه می گردد. این مقایسه در پارامترهای تعداد گره های زنده، میانگین انرژی مصرفی، داده دریافت شده و تعداد بسته های گم شده می باشد که نمودارهای آن در انتهای مقاله ترسیم شده است و نشان از برتری الگوریتم پیشنهادی نسبت به دو الگوریتم دیگر می باشد.

    کلیدواژگان: اینترنت اشیا، شبکه های نرم افزار محور، شبکه های حسگر بی سیم، مسیریابی، Leach
  • نیلوفر میرزائی چهارده، بهروز مینایی بیدگلی*، محمدرضا عباسی فرد صفحات 125-133

    به کارگیری الگوکاوی بر روی داده های مرتبط با مسیرها و جاده ها، دستاوردهای با ارزش و اثرگذاری را در حوزه های مختلفی، همچون راه و شهرسازی، حمل و نقل و حتی پیش بینی سرویس های اجتماعی به ارمغان آورده است. در این مقاله به کاوش الگوهای خط سیر در اشیا متحرک در شبکه های جاده ای پرداخته شده است. تا بتوان به کمک آن الگوهای مناسبی را استخراج نماییم. ازجمله چالش های موجود در تکنیک های خوشه بندی در بحث الگوکاوی، پیدا کردن الگوهای متوالی همراه با زمان اجرای پایین می باشد. برای حل این مشکل، از تکنیک های خوشه بندی برای معرفی یک الگوریتم پیشنهادی به نام BFEs-Enhanced استفاده شده است، که با استفاده از آن می توان الگوهای Flock متوالی و معنی داری را که دارای بازه زمانی پایینی می باشند، استخراج نمود. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که، روش پیشنهادی به دلیل استفاده از معیارهای مناسب برای خوشه بندی که شامل: حداکثر فاصله ثابت و حداقل تعداد می باشد و اضافه کردن معیار جدیدی به نام حداقل دوره زمانی به الگوریتم پیشنهادی و از طرف دیگر، در روش پیشنهادی علاوه بر معیار فاصله که الگوریتمBFE-Enhanced داشته است، معیار جهت نیز برای بهبود دقت عملکرد به الگوریتم پیشنهادی اضافه شده است. که در نتیجه، الگوریتم پیشنهادی، بازه زمانی را کاهش و تعداد الگوهای معنی دار و متوالی را افزایش می دهد.

    کلیدواژگان: الگوکاوی خط سیر، اشیا متحرک، شبکه های جاده ای، الگوریتم های خوشه بندی، الگوریتم BFE-Enhanced
  • کوثر صالح نژاد، نگین دانشپور* صفحات 135-148

    با گسترش سریع تکنولوژی، حجم عظیمی از داده های بدون برچسب با ابعاد زیاد، نیاز به پردازش پیدا کردند. برای کاهش ابعاد، انتخاب ویژگی غیرنظارتی، به عنوان یک پیش مرحله مهم قبل از وظایف یادگیری ماشین، شناخته می شود. در این مقاله، یک روش انتخاب ویژگی غیرنظارتی پیشنهاد می شود. روش مذکور بر اساس گراف ماتریس و ماتریس وزنی، به صورت پویا و مقیاس پذیر عمل می کند. برای بهبود عمکرد این روش، به جای استفاده از تابع لاگرانژ در ساخت ماتریس وزنی، تیوری گراف دو قسمته اعمال می شود. انتخاب ویژگی روی گراف ماتریس انجام می شود. این گراف با به کارگیری k نزدیک ترین همسایه ساخته می شود، که روش را نسبت به نویز مقاوم تر می کند. همچنین ساختار سراسری داده ی اصلی، از طریق ساخت ماتریس وزن بازسازی شده با کمک محدودیت رتبه پایین، حفظ می شود. علاوه براین، نمره ی ویژگی، که به طور صریح قدرت مندی ویژگی ها را منعکس می کند، با کمک تابع Frobenius norm مدل می شود. روش پیشنهادی با روش های مشابه در سه معیار دقت کلاس بندی، حساسیت به پارامتر و پیچیدگی زمانی مقایسه شده است. آزمایش ها نشان می دهد که دقت کلاس بندی روش ارایه شده ی این مقاله، به طور متوسط 2.83% بهبود یافته است. همچنین پیچیدگی زمانی آن تا max{O(n2d),O(nm)} کاهش یافته است، که n تعداد نمونه ها، d تعداد ویژگی ها و m تعداد نقاط لنگر هستند.

    کلیدواژگان: داده کاوی، پیش پردازش، انتخاب ویژگی، روش غیرنظارتی، گراف
  • نرگس صادق زاده نخودبریز*، بیژن سلطانی، میلاد پسند، حمید رادمنش صفحات 149-158

    در این مقاله، اطلاعات سنسورهای وضعیت ژیروسکوپ و ستاره به منظور تخمین وضعیت و با وجود زمان نمونه برداری چندنرخی و تاخیر اندازه گیری در سنسور ستاره ترکیب می شوند. در این راستا، نیاز است تا فیلتر کالمن توسعه یافته ([i]EKF) اصلاح شود به نحوی که به دلیل کاهش حجم محاسبات، نیازی به تکرارگام های قبلی پس از رسیدن داده تاخیردار و با نرخ نمونه برداری متفاوت نباشد همچنین الگوریتم در صورت عدم وجود داده سنسور ستاره به دلیل نرخ پایین نمونه برداری، بتواند به کار خود ادامه دهد و پس از رسیدن داده بتواند به نحوی بهینه عملکرد خود را اصلاح نماید. برای این منظور و با هدف به دست گیری تاخیرهای اندازه گیری، از پیش بینی مدل اندازه گیری همانند آنچه در مرجع  [7] پیشنهاد شده است، استفاده می گردد و برای مسیله تخمین وضعیت با استفاده از فیلتر کالمن توسعه یافته و با وجود سنسورهای چندنرخی ژیروسکوپ و ستاره و در حضور تاخیر اندازه گیری در سنسور ستاره، بسط و توسعه داده می شود. سپس، توسط شبیه سازی و همچنین با استفاده از داده های آفلاین جمع آوری شده از سنسورهای واقعی، صحت روش مورد ارزیابی قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: تخمین وضعیت، داده های چندنرخی، ترکیب اطلاعات سنسوری، سنسور ستاره، سنسور ژیروسکوپ
  • پیمان احمدی، حسن زرآبادی پور* صفحات 159-166

    در این مقاله یک روش کنترل غیرخطی بهینه مقاوم، بر پایه حل معادله ریکاتی وابسته به حالت (SDRE)، برای گروهی از سیستم های غیرخطی با مرتبه کسری ارایه شده است. کنترل SDRE، روشی برای حل مسیله بهینه برای سیستم های غیرخطی است که دارای نقاط ضعفی از جمله مقاوم نبودن این روش در مقابل اغتشاشات و نامعینی ها و نیز زمان محدود نبودن همگرایی حالت های سیستم در این روش است. روش کنترل مد لغزشی (SMC) نیز از روش های متداول کنترل سیستم های غیرخطی است که باوجود آنکه روش کنترل بهینه محسوب نمی شود، دارا بودن مزایای بزرگی چون مقاوم بودن آن در مقابل اغتشاشات و نامعینی ها، آن را بسیار پرکاربرد کرده است. در روش پیشنهادی، برای داشتن کنترل غیرخطی بهینه و مقاوم، از ترکیب دو روش SMC و SDRE استفاده شده است، بطوری که مناسب برای گروهی از سیستم های غیرخطی مرتبه کسری باشد. روش کنترل پیشنهادی دارای ساختاری مقاوم در برابر اغتشاشات از نوع ناسازگار نیز می باشد. پایداری سیستم حلقه بسته با استفاده از تیوری لیاپانوف تضمین شده است و با ارایه مثال های شبیه سازی، بهبود عملکرد روش ارایه شده نشان داده می شود.

    کلیدواژگان: سیستم مرتبه کسری، کنترل مد لغزشی، کنترل SDRE، اغتشاش ناسازگار
|
  • Sajjad Zohrevand, Nader Komjani* Pages 1-9

    The present work applies the holographic technique to develop a leaky-wave antenna based on spoof surface plasmon polariton with circular polarization. For the first time, an impedance surface (hologram) with an anisotropic unit cell (with a hollow metallic cross-bars shape) without a ground plane is implemented to control the radiation polarization of the leaky wave structure. We used a combination of optical conversion relations and a particle swarm optimization algorithm to estimate the anisotropy of the proposed unit cell. By changing the dimensions of the cross's two arms and rotation angle, the required components of the surface impedance tensor are determined to realize the hologram. The realized gain, radiation efficiency, sidelobe level, and axial ratio bandwidth are 15.3dBi, 82%, -11dB, and 11.8%, respectively. The maximum scanning angle of was obtained when the frequency varies from f = 16 GHz to f = 18 GHz. The simulations were performed in MATLAB and CST Microwave Studio.

    Keywords: SSPP, leaky-wave antenna, holographic principle, anisotropic metasurface, circular polarization
  • Abolfazl Mokhtari*, Alireza Qadery, Mehrdad Taheri Pages 11-20

    In this paper, the problem of distributed high-dimensional nonlinear target tracking over radar networks is investigated. Since radar performances are different in range and measurement functions, utilizing radar networks, data fusion, and data processing increase the accuracy of tracking. Among all data fusion methods for radar networks, distributed manner gains the most reliability and less computation burden with high tracking accuracy. First, nonlinear radar measurements are processed by a local cubature Kalman filter in each agent. Secondly, all processed data over all agents reach an agreement by utilizing a weighted average consensus filter. The proposed algorithm using the consensus on information method decreases the tracking error and computation burden and guarantees the boundedness for any number of consensus steps. Finally, the efficiency of the proposed algorithm and superiority to traditional methods is demonstrated by performing a numerical simulation of tracking a maneuvering target.

    Keywords: Consensus algorithm, distributed systems, radar networks, target tracking
  • Mehdi Bekrani*, Vahid Hamiyati Vaghef Pages 21-33

    Ultrasonic phased array imaging has found wide applications in industrial non-destructive test (NDT) including defect and crack detection in industrial samples and weld inspection. In this paper, an approximated minimum variance based beamforming method is proposed to improve the defect detection accuracy and reducing the background noise in the phased array ultrasonic imaging. The proposed method is employed in the boiler tube NDT. The matrix inverse approximation is computed using matrix inverse lemma such that the beamforming is performed proportional to the received signal amplitude. The performance of the proposed method is quantitatively and qualitatively evaluated in both theoretical and practical tests and compared with similar beamforming techniques. It is shown that the proposed method is able to reduce the image background noise while keeping the defect detection ability in comparison to both delay-and-sum and adaptive minimum variance beamforming methods. It also leads to defect detection enhancement compared with the minimum variance method. The computational complexity of the proposed method is less than that of both conventional and adaptive minimum variance beamforming methods.

    Keywords: Ultrasonic phased array, Beamforming, Total focusing method, Non-destructive test, Boiler tubes
  • Asma Rahimi, Mohieddin Moradi* Pages 35-45

    This research proposes an appropriate tone mapping approach to obtain images with low dynamic range or LDR from images with high dynamic range or HDR. The proposed method uses a type of adaptive bilateral filter, where the spatial and range similarity parameters of the filter are determined separately for all pixels through the gradient map. By assigning larger similarity parameters to the pixels of the flat areas compared to the pixels of the non-flat or edge areas, the proposed filter is able to more accurately match the extreme changes of the pixels of the HDR images to reduce the effect of the bright pixels of HDR images on the adjacent dark areas and prevent halos in corresponding LDR images. Also, to prevent the possible distortion of the color components in the tone mapping operation, the V channel of the HSV color space has been used. To speed up the operation, the accelerated example of the proposed adaptive bilateral filter has been used. The results of this research confirm the effectiveness of the proposed algorithm in producing high-quality LDR images as well as the acceptable execution time compared to similar algorithms.

    Keywords: High dynamic range (HDR), Low dynamic range (LDR), Tone mapping, Adaptive bilateral filter, HSV
  • Mostafa Mojahed, Saeed Qasemzadeh, Hamzeh Beyranvand* Pages 47-58

    Due to the three undesirable factors of absorption, dispersion and turbulence induced fading, performance of underwater visible light communications (UVLC) is severely reduced. In this paper, performance of a multi-input single-output (MISO) ULVC broadcasting with DC-biased optical filter-bank multi-carrier (DCO-FBMC) modulation using offset-QAM (OQAM) has been studied. The OQAM DCO-FMBC has higher spectrum efficiency than DCO-OFDM modulation since it does not need cyclic prefix; however, due to inherent inter-symbol interference (ISI) and intercarrier interference (ICI), bit-error rate (BER) of OQAM-DCO-FMBC system is saturated in high data rates under adverse conditions of ULVC channel, especially turbulence induced fading. In order to deal with undesirable factors of underwater channel, as well as minimizing the inherent interference of OQAM DCO-FBMC modulation, employing multi-tap precoders in the transmitter is recommended; therefor, performance of a downlink system for transferring data from a MISO base station with space diversity to multiple mobile users in the ULVC channel has been investigated. Computation of precoder coefficients are done by minimizing the mean square error (MMSE) according to the channel state information (CSI). simulation results show that the proposed method can significantly improve the system performance in UVLC channels with weak turbulence as well as reducing absorption and dispersion.

    Keywords: Underwater visible light communication, Cyclic Prefix, Precoder, Bit error rate
  • Faezeh Bahrami-Chenaghlou, Amir Habibzadeh-Sharif*, Afshin Ahmadpour Pages 59-66

    Ordinary differential equations play an important role to describe dynamic behaviors in different engineering systems. On the other hand, high-speed computations and broadband signal processing are achievable using compact photonic integrated circuits with low power consumption. So, in this paper, a dual-purpose compact all-optical integrated circuit consisting microring resonator, directional coupler, splitter, and subtractor has been designed and analyzed for ultra-fast signal processing. This all-optical circuit can be utilized simultaneously as a first-order differential equation solver and a first-order differentiator. Full-wave analysis for the mentioned components of this integrated circuit has been performed by frequency-domain simulations, and their performance has been investigated carefully. Also, performance of the designed circuit has been analyzed using the numerical three-dimensional finite-difference time-domain (3D-FDTD) method considering a Gaussian input pulse. This circuit has unique features such as high-speed performance, compactness, and compatibility with the CMOS technology.

    Keywords: All-optical signal processing, Ordinary differential equation, Optical differentiator, Silicon microring resonator, Full-wave analysis
  • Batol Forghani*, Monireh Houshmand, Mohammad Bolokian Pages 67-80

    In quantum secure dialogue, or bidirectional quantum secure direct communication, the users exchange information simultaneously and bidirectionally. In this paper, a secure quantum dialogue which is immune to collective noise has been proposed. In this schema, the data of two users is divided into three-bit sets and is transmitted using two GHZ states simultaneously. This scheme uses the entanglement swapping to produce the initial state. In this method, the eavesdropper attacks are disclosed and it has no information loss. The performance of this protocol has increased compared to previous protocols. The best efficiency of the previous protocols was 25%, but the proposed protocol reached 42.85%

    Keywords: Quantum cryptography, Entanglement swapping, Quantum secure dialogue, collective dephasing-noise, Information leakage, GHZ state
  • Mahdi Nangir* Pages 81-88

    A practical low-complexity implementable coding scheme is considered for a two-link binary Chief Executive Officer (CEO) problem in this paper. The proposed scheme is based on the binary quantization and the Slepian-Wolf (SW) coding problem. It is shown that the source splitting technique is an efficient method for achieving non-corner points of the achievable rate region of the SW problem. Decoding is accomplished by employing iterative message passing algorithms for the Wyner-Ziv (WZ) problem, in the proposed scheme. We show in this paper that applying iterative message-passing schemes yields a close rate-distortion performance to the Berger-Tung inner bound of the binary CEO problem.

    Keywords: Binary Quantization, Source Splitting, Berger-Tung Theoretical Bound, Binary CEO Problem, SW problem
  • Saeedeh Barzegar-Parizi* Pages 89-96

    In this paper, a perfect metamaterial electromagnetic absorber with a simple design is presented at microwave and terahertz frequencies. The designed absorber includes a metamaterial layer including thick cross hollow deposited on substrate terminated by a metallic back reflector. The perfect absorption can be achieved with proper design of the dimensions of the structure at the microwave and terahertz frequencies. As an application, the proposed absorber can be used as a sensor to detect different refractive indices. The results show that the proposed refractive index sensor can be utilized to detect the level of glucose in water with a sensitivity of 10.83 Gigahertz per refractive unit (GHz/RIU) and Figure of Merit (FOM) of 43.4 (1/RIU). However, the proposed structure can be used to diagnose other biomedical features as well.

    Keywords: Electromagnetic Absorber, Metamaterial, Refreactive Index Sensor
  • Fatemeh Oruji, Hadi Zayyani*, Ali Kuhestani Pages 97-106

    Distributed estimation in communication networks is an issue that has received a lot of attention recently. One of the most challenging issues in these networks is the communication reduction of the network. Recently, researchers have proposed methods to reduce the communication load that while reducing the communication load in the network, have less impact on the final performance of the network. For signal processing in nonlinear space, correntropy has been regarded as an information criterion in recent years. Of course, in Gaussian space, the use of correntropy does not always work well, but if we have impulse noise, the cost function based on correntropy is better than the cost function based on square estimation error. In this research work, network noise is impulse noise. To have less destructive effect on the final performance of the network, a new solution is presented based on information criteria. Correntropy is a good criterion as a measure of similarity between two random variables that are in the same space and also because correntropy is not sensitive to sudden changes. Node deletion is performed intelligently and based on correntropy between the reference node and neighboring nodes. Also, a mathematical analysis shows that the condition of deletion of nodes is not dependent on the parameters of the correntropy kernel. The simulation results show that this method has less final MSD than other methods of reducing the network communication load.

    Keywords: Distributed estimation, communication reducing, impulsive noise, correntropy
  • Seyed Masoud Mirrezaei* Pages 107-115

    Luby Transform (LT) codes are the first realization of a class of fading codes, which we call pervasive fading codes. The properties of such codes are well defined when using large data files, but they do not perform well when used for short messages. In this paper, a new encoder and decoder, specifically an efficient LT encoder using the Robust Soliton Distribution (RSD) as a new right-degree distribution and a new left-hand distribution tested in the Binary Erasure Channel (BEC) is introduced. The left-degree distribution of an LT code is intended as a Poisson distribution for general protection. Left-degree shaping creates better performance than LT code, which is compared to high-performance designs in other papers. In information blocks with length k = 256 and bit error rate 10-8, the realized coding rate of this model is 0.58, which is 25% more than the developed BP design of Mr. Jamshidi and his colleagues. Experimental results show that this new codec leads to improvements in all system features. As such, it is a step towards designing and building better code for the BEC channel.

    Keywords: Channel coding, fountain codes, Luby Transform (LT) codes, redundant symbols, binary erasure channels
  • Elham Hajian, MohammadReza Khayyambashi*, Naser Movahedinia Pages 117-124

    Nowadays is era of Internet of Things. Load balancing is an important studying issues in internet of things that intended to improving energy consuming with distributing loads. The IoT needs load distribution because of the use of Wireless Sensor Networks (WSN) as one of the most well-known IoT connection participators. Improved routing in network is one of methods of load distributing and balancing energy consuming. Software Defined Network (SDN) is a new network architecture with could reach this goal, using central controller. In this paper balanced routing based on Leach is presented, which is one of important routings in wireless network. Proposed algorithm is done using direct monitoring of information of load of link and the running situation. This routing named SDN-Improved LEACH which can send different flows to BS with the best route. In this routing, using the proposed new controller architecture and defining different layers and units for it, optimal routing for current transmission is considered. This routing directs packets from one source to another according to network conditions. At the end, proposed routing is compared with leach and improved leach algorithms which are some of important routings considering different parameters. Comparisons is done in the number of live nodes, mean consumed energy, receiving data and number of lost packets. comparing diagrams are drowning at the end of paper that indicates predominance of proposed algorithm in compare of those two algorithms.

    Keywords: IoT, SDN, WSN, routing, Leach
  • Niloofar Mirzaei Chahardeh, Behrouz Minaei-Bidgoli*, MohammadReza Abbasi Fard Pages 125-133

    Pattern mining on paths and roads data has brought up valuable and effective achievements in different areas, such as: roads and urbanization, transportation, and even forecasting social services. The trajectory patterns of moving objects in road networks were examined to extract efficient patterns. Among the challenges in clustering techniques of pattern mining is to find consecutive patterns with low run time. To solve this problem, a clustering algorithm was proposed titled BFEs-Enhanced, which can be used to extract sequential and meaningful flock patterns with a short time interval. Simulation results showed that the proposed method, thanks to the use of efficient criteria for clustering, such as maximum distance and minimum number demonstrated an outstanding performance. In addition, a new criterion was added to the algorithm called minimum time period. Along with the distance criterion in BFE-Enhanced algorithm, the criterion of direction was also added to the algorithm to improve its accuracy. Therefore, the proposed algorithm is featured with a shorter time interval and higher number of meaningful and sequential patterns.

    Keywords: Trajectory Pattern Mining, Moving Objects, Road Networks, BFE-Enhanced, Clustering Algorithms
  • Kosar Salehnezhad, Negin Daneshpour* Pages 135-148

    With the rapid spread of technology, large volumes of unlabeled data with large dimensions needed to be processed. To reduce the dimensions, unsupervised feature selection is known as an important pre-step before machine learning tasks. In this paper, an unsupervised feature selection method is proposed. The method works dynamically and is scalable based on matrix graphs and weighted matrices. To improve the performance of this method, instead of using the Lagrange function to construct a weight matrix, a bipartite graph theory is applied. Feature selection is done on the matrix graph. This graph is constructed using k nearest neighbors, which makes the method more robust to noise. The global structure of the original data is also preserved by constructing a Reconstruction Weight Matrix with low-rank constraint. In addition, the feature score, which explicitly reflects the strength of the features, is modeled using the Frobenius norm function. The proposed method is compared with similar methods in three criteria of classification accuracy, parameter sensitivity and complexity. Experiments show that the classification accuracy of the method presented in this paper has improved by an average of 2.83%. Its complexity has also been reduced to max{O(n2d),O(nm)}, where n is the number of samples, d is the number of features and m is the number of anchor points.

    Keywords: Data mining, Preprocessing, Feature selection, Unsupervised method, Graph
  • Nargess Sadeghzadeh Nokhodberiz*, Bijan Soltani, Milad Pasand, Hamid Radmanesh Pages 149-158

    In this paper, information of gyroscope and star tracker attitude sensors are fused for attitude estimation in the presence multi-rate sensors and the star tracker measurement delay. To this end, the extended Kalman filter (EKF) is modified to reduce the computation burden avoiding computation repetitions after arrival of the delayed multi-rate measurements. The algorithm is modified such that it is truly estimating the attitude in the absence of the star tracker measurements due to low sampling rate frequency and the estimation is optimized after its arrival. Toward this, the idea of predicting the measurement model, firstly proposed in [7], is employed and extended for the EKD based attitude estimation in the presence of multi-rate gyroscope and star tracker sensory information and delay in the star tracker measurement is also involved in the proposed method. The efficiency of the proposed method is finally demonstrated through both simulation and experimental data.

    Keywords: Attitude estimation, Multi-rate data, Sensor information fusion, Gyroscope, Stat tracker
  • Peyman Ahmadi, Hassan Zarabadipour* Pages 159-166

    In this paper, an optimal robust nonlinear control approach based on the state-dependent Riccati equation (SDRE) is presented for a class of fractional-order nonlinear systems. The SDRE control is a method for the solution of nonlinear systems optimal problems, which has some disadvantages, such as it is not robust against disturbances and uncertainties and has not finite time convergence ability. Sliding mode control (SMC) is also a common method for nonlinear systems control, although it is not an optimal control method, it has great advantages such as robustness which has made it very popular. In the proposed method, a combination of SMC and SDRE methods is used for optimal and robust nonlinear control, which is suitable for a class of fractional-order nonlinear systems. The proposed control method has a robust structure against mismatched disturbances. The closed loop system stability is guaranteed by the Lyapunov theory and simulation examples show the performance improvement of the proposed method.

    Keywords: Fractional Order System, Sliding mode control, SDRE Control, Mismatched Disturbance