فهرست مطالب

صنایع الکترونیک - سال نهم شماره 3 (پیاپی 35، پاییز 1397)

نشریه صنایع الکترونیک
سال نهم شماره 3 (پیاپی 35، پاییز 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/08/01
  • تعداد عناوین: 8
|
  • محمد مهدی حسینی*، مرتضی زاهدی، حمید حسن پور صفحات 5-13

    مشکل اصلی در طراحی سیستم های پرسش و پاسخ تعاملی، عدم امکان پیش گویی بخش تعاملی این سیستم ها است. به همین منظور، باید انسان در فرآیند ارزیابی شرکت داشته باشد. در این مقاله با معرفی مجموعه ای از ویژگی های ایجاد شده بر اساس n-گرم ها و بزرگترین رشته مشترک، یک مدل آماری مناسب برای ارزیابی سیستم های پرسش و پاسخ تعاملی ارائه شده است. در ابتدا با استفاده از چهار سیستم پرسش و پاسخ تعاملی موجود، پایگاه داده ای از مکالمات رد و بدل شده بین کاربران و سیستم ها ایجاد گردید. از بین مکالمات تولید شده، تعداد 540 نمونه به عنوان داده مناسب در نظر گرفته شد تا مجموعه تست و آموزش بر اساس آن ایجاد گردد. سپس بر روی مکالمات، پیش پردازش صورت پذیرفت و بر اساس روابط تعریف شده، تعدادی ویژگی آماری جدید از متن مکالمه ها استخراج و بر اساس آن ماتریس ویژگی تشکیل گردید. با توجه به تعداد بالای ویژگی های پیشنهادی و برای جلوگیری از برازش خطا، بهترین ویژگی ها با استفاده از روش حذف ویژگی به روش بازگشتی انتخاب گردید تا مدل پیشنهادی بر اساس ویژگی های باقیمانده شکل گیرد. در نهایت با استفاده از رگرسیون به پیش بینی نظرات انسانی پرداخته شد که رگرسیون غیرخطی توانی بر اساس معیار مجذور کمترین مربع خطا به میزان 15/0 بهترین مدل را ارائه نمود

    کلیدواژگان: رگرسیون غیرخطی، استخراج ویژگی، ارزیابی، سیستم پرسش و پاسخ تعاملی
  • روح الله امیدوار*، حمید پروین صفحات 15-24

    بهینه سازی امروزه یکی از پرکاربردترین حوزه ها در علوم مختلف می باشد. الگوریتم های مختلفی برای حل اینگونه مسایل ارائه شده است. شبیه سازی ابزاری است که دنیای واقعی را جهت اعمال الگوریتم بهینه سازی مهیا سازد. الگوریتم SSPCO یکی از جدیدترین الگوریتم های بهینه سازی می باشد. شبیه سازی الگوریتم ها نیز دارای چالش های بسیاری است که در ارائه الگوریتم به صورت موثر اهمیت دارد. متامدل ها رویکردی جهت مقابله با مشکلهای شبیه سازی از جمله بار سنگین محاسبات و زمان اجرای بالای آن می باشد. متامدل خود دچار مشکلاتی نظیر این است که مدل شبیه سازی را از دنیای واقعی خود دور می کند. الگوریتم بهینه سازی SSPCO یکی از جدیدترین الگوریتم های فراابتکاری می باشد که از رفتار جوجه های پرنده تیهو الگوبرداری شده است. ما در این مقاله با استفاده از الگوریتم SSPCO سعی کردیم ضمن حذف متامدل زمان رسیدن به جواب بهینه را نیز کاهش دهیم. نتایج را در چهار روش اجرای الگوریتم آورده ایم که نتایج نشان می دهد که روش های جدید شبیه سازی توانسته با حدف متامدل زمان اجرا را کاهش دهد.

    کلیدواژگان: شبیه سازی، الگوریتم SSPCO، متامدل، هزینه، زمان اجرا
  • مریم نظام آبادی*، محمدرضا منیری صفحات 25-33

    رادار موج سطحیHF به دلیل داشتن دید ماورای افق، امکان آشکارسازی اهدافی را که در ورای افق زمین قرار دارند را درناحیه ی وسیعی از اقیانوس و دریا فراهم می کند. لیکن، درحضور تداخل قدرتمند کلاتر دریا که از نظر آماری رنگی است، راندمان آشکارسازی پردازش های مرسوم (که وابسته به داده هستند) کاهش پیدا می کند. همچنین عنصر براگ دریا عامل دیگری است که مانع آشکارشدن اهداف می شود. M-AR-GC-GLR آشکارسازی است که به صورت عمومی ارائه شده است و ما در این مقاله آن را در حالت خاص برای رادار موج سطحی HF و برروی نمونه های عملی کلاتر دریا اعمال کردیم و از جهات مختلف آن را مورد بررسی قرار دادیم. نشان داده شده است که با افزایش تعدادپالس های دریافتی، عملکرد آشکارساز بهتر می شود. عملکرد آشکارساز با کاهش میزان وابستگی مکانی نمونه های دریافتی بهتر می شود. همین طور، این آشکارساز با کاهش داده ی ثانویه عملکردی بهتری پیدا می کند که از آنجاییکه در کاربردهای عملی با داده ی ثانویه کمی روبه روهستیم، یک حسن است. همچنین در نسبت سیگنال به تداخل کم، آشکارساز پیشنهاد شده عملکرد خود را حفظ کرده و از آشکارساز GLR کلی نیز بهتراست. از این رو، این آشکارساز برای نمونه های دریا و رادار موج سطحی HF دارای کارکرد موثری است.

    کلیدواژگان: آشکارساز GLR، رادارموج سطحی HF، فرآیند AR، طیف گوسی
  • یاسر بالغی*، محمد کاکویی صفحات 35-45

    گسترش تصویر بردای هوایی با رزولوشن بالا موجب شده تصاویر قبل و بعد از بلایای طبیعی به سرعت در دسترس قرار بگیرند. تشخیص ساختمان ها در محیط شهری امری چالش برانگیز است. علاوه براین، یافتن ساختمان های معادل در تصاویر قبل و بعد از بلایای طبیعی از پیچیدگی بیشتری برخوردار است. تشخیص صحیح ساختمان از تصاویر قبل و بعد از بلایای طبیعی دارای اهمیت ویژه ای در الگوریتم های تخمین تخریب است. در نتیجه، ایده ی ایجاد یک فضای رنگ مشترک برای توصیف جفت تصویرها ایجاد شد. برای این منظور از الگوریتم PPI و ISRA برای توصیف تصاویر در یک فضای مشترک استفاده شد. اعضای انتهایی توسط PPI از تصویر قبل از بلای طبیعی استخراج می شوند. سپس ISRA به توصیف تصویر قبل وبعد از بلای طبیعی مبتنی بر اعضای انتهایی می پردازد. روش پیشنهادی می تواند به عنوان گامی از روش های مرسوم در تخمین تخریب مورد استفاده قرار بگیرد. به منظور ارزیابی، روش پیشنهادی در دو الگوریتمی که اخیرا ارائه شده اند به کار گرفته شده و افزایش کارایی الگوریتم مشخص شد. همچنین، ساختمان های معادل در تصاویر قبل و بعد از بلایای طبیعی پیدا می شوند.

    کلیدواژگان: تصویر با رزولوشن خیلی بالا، تصویر بعد از بلای طبیعی، شناسایی ساختمان، تصویر قبل از بلای طبیعی، فضای رنگ
  • محمد امین امیری*، منوچهر صادقی آهنگری صفحات 47-51

    در این مقاله به ارائه روشی برای افزایش امنیت در سیستم های مخابراتی پرداخته شده است که شامل استفاده از 4 الگوریتم رمزنگاری به جای یک الگوریتم رمزنگاری می باشد. این موضوع سبب می شود که دنباله به کارگیری شده از خروجی هر الگوریتم رمزنگاری به یک چهارم کاهش پیدا کند. برای پیاده ‏سازی این روش از یک سیستم بر تراشه به نام ZYNQ از شرکت Xilinx استفاده می گردد و FPGA این تراشه برای پیاده سازی الگوریتم ها مدنظر است. استفاده از منابع سخت افزاری بیشتر (بدلیل استفاده از 4 الگوریتم رمزنگاری) برای ما چالش به حساب آمده و محدودیت‏هایی را اضافه می کند که برای حل این مساله از تکنیک بازپیکربندی جزئی استفاده می گردد. با توجه به پیاده‏سازی سخت ‏افزاری الگوریتم‏ها، پارامترهای زمانی مناسبی از این طرح بدست آمده است. نتایج نشان می دهد که علاوه بر بهبود پارامترهای زمانی، از نظر منابع سخت ‏افزاری نیز سربار چندانی به طرح اضافه نشده است و از همه مهمتر امنیت بالاتری را در ارتیاط به دست آورده‏ایم. در مقایسه با پیاده ‏سازی کامل طرح، بهبود 63 درصدی در میزان استفاده از منابع سخت ‏افزاری انجام گرفته است.

    کلیدواژگان: ماژول رمز، افزایش امنیت، بازپیکربندی جزئی، سیستم بر تراشه
  • امین نادری*، یوسف درمانی، علی ناصری صفحات 53-59

    در خیلی از کاربردها از جمله اینترنت اشیاء و همچنین بخشهای مختلف شبکه های فرماندهی و کنترل ضرورت دارد که اطلاعات در بستر شبکه منتقل گردد. در کاربردهایی که FPGA نقش پردازنده دارد، به دلیل محدودیتهای هزینه و حجم لازم است تا لایه های شبکه نیز بر روی FPGA پیاده شوند. همچنین چون تمامی لایه ها درون FPGA پیاده میشوند امکان رمزگذاری و... در لایه های مختلف شبکه وجود خواهد داشت. هدف از این مقاله طراحی یک گره در شبکه بر اساس استاندارد IEEE802.3 است به صورتی که قابلیت پیادهسازی بر روی FPGA داشته باشد. در این طراحی، معماری تلفیقی از سه لایه پیوند داده، شبکه و انتقال مدنظر است. به منظور افزایش سرعت و کاهش حجم مورد استفاده از LUT ، طراحی به صورت خط لوله انجام گرفته است. پروتکلهای انتخابی در طراحی انجام شده، پروتکل IEEE802.3 برای لایه پیوند داده، پروتکل IPv4 برای لایه شبکه و پروتکل UDP برای لایه انتقال میباشد. معماری مذکور بر روی روی تراشه XC6slx9-2 پیادهسازی گردید. طبق نتایج به عمل آمده در عمل و سنتز نرم افزار حدود 25 درصد از حجم سلولهای منطقی FPGA مصرف شده و سرعت کلاک برنامه 140 مگاهرتز به دست آمده است. نرخ ارسال و دریافت سیستم در حالت پایدار برای اترنت 100 ، حدود 80 مگابیت بر ثانیه و برای اترنت 10 برابر 10 مگابیت بر ثانیه به دست آمده است.

    کلیدواژگان: Ethernet، IEEE802، اترنت، تراشه های برنامه پذیر، FPGA
  • بهرام عزیزالله گنجی، کامران دلفان همتی* صفحات 61-72

    در این مقاله تحلیل و طراحی یک شتاب سنج خازنی سه محوره با استفاده از تکنولوژی سیستم های میکروالکترومکانیکی ارائه شده است. شتاب سنج ها به لحاظ قابلیت اندازه گیری شتاب به سه دسته کلی تک محوره، دو محوره و سه محوره تقسیم می شوند. در این ساختار اندازه گیری شتاب در هر سه محور، همزمان با استفاده از یک سیستم جرم و فنر انجام می شود که این مهم موجب گردیده تا بتوان در حداقل سطح اشغالی به حساسیت بالا بدون از دست دادن سایر فاکتور های شتاب سنج دست پیدا کرد. همچنین با بکارگیری تفاضل در این ساختار تاثیر شتاب هر محور بر شتاب اندازه گیری شده سایر محور ها بسیار ناچیز شده است. اگر هر عامل بیرونی مثل امواج الکترومغناطیسی مقدار تک تک خازن ها را تغییر دهد مقدار خروجی اصلی خازن اندازه گیری شده جهت تشخیص شتاب تغییر نخواهد کرد یعنی طراحی بگونه ای انجام شده است که نه تنها شتاب هر محور بر محورهای دیگر تاثیری ندارد بلکه عوامل بیرونی نیز نمی تواند اختلالی در عملکرد سیستم ایجاد کند. از دیگر مشخصات رایج و با اهمیت یک شتاب سنج می توان به دامنه ی دینامیکی، محدوده فرکانس کاری و حساسیت اشاره کرد. مزیت این ساختار نسبت به کارهای انجام شده قبلی در این است که دامنه ی دینامیکی تا 1000g و محدوده ی فرکانس کاری تا 20kHz را دربر می گیرد. حساسیت شتاب سنج در جهت محور Z مقدار 4fF/g و برای محورهای X و Y مقدار 9fF/g بدست آمده است.

    کلیدواژگان: شتاب سنج، سه محوره، MEMS، فرکانس کاری، دامنه دینامیکی
  • زهرا عارفی نیا* صفحات 73-82

    در این مقاله، معادلاتی برای محاسبه مولفه های اتلاف ذاتی، شامل اتلاف زیرگاف، گرمایی، بولتزمن، کرنت، وگسیلی، در سلول های خورشیدی سیم کوانتومی با باند میانی (QWr-IBSC) ارائه گردیده است. این معادلات از روش تعادلی ایده آل وبا توجه به تغییراتی که در جذب و گسیل فوتون ها به علت باند میانی ایجاد می شود، به دست می آیند. سپس، با روابط ارائه شده در این مقاله، مولفه های اتلاف ذاتی برای نمونه تجربی گزارش شده QWr-IBSC، که در آن آرایه ای منظم از سیم های کوانتومی از جنس InxGa1-xAs در ناحیه ذاتی سلول خورشیدی نوعp-ذاتی-نوعn از جنس GaAs قرار گرفته است، محاسبه می شوند. انجام محاسبات مربوط به اتلاف ذاتی QWr-IBSC نیازمند محاسبه موقعیت و پهنای باند میانی در گاف انرژی GaAs است. موقعیت باند میانی که معادل اولین ویژه مقدار سیم کوانتومی است، با حل معادله شرودینگر به روش المان محدود و پهنای باند میانی با مدل تنگ بست به دست می‎ آیند. درنهایت، اثر غلظت مولی ایندیوم برهریک از مولفه های اتلاف ذاتی GaAs/InxGa1-xAs QWr-IBSC بررسی می شود.

    کلیدواژگان: اتلاف ذاتی، باند میانی، سلول خورشیدی، سیم کوانتومی، غلظت مولی ایندیوم
|
  • mohammadmahdi hosseini*, morteza zahedi, hamid hassanpour Pages 5-13

    Evaluation plays an important role in the interactive question answering (IQA) systems. In the context of evaluating IQA systems, there is partially no specific methodology for evaluating these systems in general. The main problem with designing an assessment method for IQA systems lies, in fact, that is rarely possible to predict interaction part. To this end, human needs to be involved in the evaluation process. In this paper, an appropriate model is presented by introducing a set of built in features for evaluating IQA systems. To conduct the evaluation process, four IQA systems were considered and based on the conversation was exchanged between users and systems, the number 540 samples were considered as suitable data to create a test and training set. After performing the preprocessing on the conversation, the statistical characteristics of the conversation extracted and base on that characteristics matrix was formed. Finally, using linear and nonlinear regression, the human thinking was predicted that the nonlinear power regression with 0.15 MSE was the best model.

    Keywords: Evaluation, Feature Extraction, Interactive Question Answering Systems, Nonlinear Regression
  • Rohollah Omidvar*, Hamid Parvin Pages 15-24

    Today's optimization is one of the most used areas in various sciences. Different algorithms are proposed to solve these problems. The SSPCO algorithm is one of the newest optimization algorithms. Simulation algorithms also have many challenges that are important in providing algorithms. Simulation is a tool to provide the real-world for applying the optimization algorithm. Meta-models are approaches to deal with simulation problems including heavy load of calculations and scalable runtime. Meta-model encounters some problems itself such as making the simulation model far away from its real-world. SSPCO Algorithm is one of the newest meta-heuristic optimization algorithms which model the behavior of partridge-bird chickens. In this paper, we tried to remove the meta-model as well as reducing the time to reach the optimal solution using SSPCO Algorithm. Simulation results which are presented in four ways of running the algorithm show that the simulation new methods could reduce the runtime by removing meta-model.

    Keywords: Cost, SSPCO Algorithm, Run Time, Meta Model, Simulation
  • Maryam Nezamabadi*, Mohammad Reza Moniri Pages 25-33

    The HF surface wave radar, due to its transcendental horizon, makes it possible to detect the targets that the horizon prevents them from detecting in a vast area of the ocean and sea. However, in the event of high level of interference with colored clutter, the efficiency of detecting conventional processes (which is dependent on data) is reduced. Also, the Bragg component of the sea is another factor that prevents the detection of targets. In this paper, the general - purpose M-AR-GLR detector is used in a special case for HF surface wave radar and on the practical samples of sea clutter. It has been shown that with increasing the number of received pulses, the efficiency of detector becomes better. The efficiency of detector is improved by reducing the spatial dependency of the received samples. The detector maintains its performance with little secondary data. In the little signal to interference ratio, the proposed detector maintains its efficiency and is better than the GLR's Kelly. Hence, this detector is effective for sea clutter and HF surface wave radar.

    Keywords: GLR detector, HFSWRAR, AR processes, Gaussian spectrum
  • yasser Baleghi*, Mohammad Kakooei Pages 35-45

    Nowadays pre- and post-event disaster images are available in very high resolution by aerial imagery. Detecting buildings from aerial image in urban areas is a challenging task. Besides, finding equivalent buildings in pre- and post-disaster images is more challenging and hard to acquire. Accurate building detection in pre- and post-disaster images play significant role in damage assessment algorithms. This issue brought us to develop a common space for describing image pairs. To bate the problem, a method using PPI (Pixel Purity Index) and ISRA (Image Space Reconstruction Algorithm) is proposed. Some endmembers are extracted from pre-disaster image using PPI algorithm and both images are described according to these endmembers by ISRA. Our method could be a part of many conventional building detection algorithms and enable them being used in damage assessment algorithms. We embedded the proposed method into recently building detection algorithms to demonstrate the performance. It shows significant improvement in pre- and post-disaster images. It also shows that the purpose of finding equivalent buildings in pre- and post-disaster images is fully satisfied.

    Keywords: Building Detection, Post-disaster image, Color space, VHR, Pre-disaster image
  • Mohammad Amin Amiri*, Manoochehr Sadeghi Ahangari Pages 47-51

    A method is proposed in this paper to enhance the security of communication systems. This method utilizes four cryptographic algorithms instead of one cryptographic algorithm. This will force the system to use one quadrature of each algorithm’s output stream. The Zynq system-on-chip from Xilinx Co. is used here and its fpga part is used for hardware implementation of these four cryptographic algorithms. Utilizing the four cryptographic algorithms leads to more hardware resource usage and is a challenging case. Partial reconfiguration is used here for solving this problem. Because of hardware implementation of these cryptographic algorithms, timing parameters of this design are all acceptable. Results show that not only the timing parameters are improved but also an enhanced security is achieved by using the four cryptographic algorithms instead of one cryptographic algorithm. A hardware resource utilization improvement of about 63% is achieved in comparison with traditional static implementation of the hardware.

    Keywords: Cryptographic Module, Security Enhancement, Partial Reconfiguration, System on Chip
  • amin naderi*, Yousef Darmani, ali naseri Pages 53-59

    In many applications such as IOT and different parts of the command and controll networks it is essential that information is transferred via network. In applications where the FPGAs are used as processors, due to cost and size limitiation, network layers need to be implemented on FPGA. Also with implementing all layers on FPGA it is possible to encrypt each layer individually. The purpose of this paper presents designing a node in the network based on IEEE802.3 standards so that it can be implemented on FPGA. In this design architecture combination of the data link, network and transport layer is considered. In order to increase speed and reducehe number of used LUTs, the design is based on pipleline. The chosen protocol of the design are IEEE802.3 for the data link layer, IPv4 for network layer and UDP for transport layer. The architecture mentioned above was implemented on xc6slx9-2 chip. Accourding to the results obtained in practice and software synthesise, about 25 percent of the FPGA's logic cells are consumped and 140 Mhz clock speed for the program is obtained.

    Keywords: Ethernet, Network, UDP, IP, data link layer, FPGA
  • Bahram Azizollah Ganji, Kamran Delfanhemmati* Pages 61-72

    This study has designed, analyzed a three-axis capacitor accelerator in which micro-electromechanical systems technology is employed. The accelerometers are generally divided into three categories of single axis, two axes, and three axes in terms of their ability to measure acceleration. In the suggested structure in this paper, acceleration measurements are carried out on all the three axes simultaneously with the use of a mass and spring system, which makes it possible to achieve a high sensitivity at a low occupancy level without losing other accelerator factors. Due to taking difference in this structure, the effect of any axis acceleration on the measured acceleration of the other two axes has been very low. If any external factor (e.g., electromagnetic waves) changes the value of a single capacitor, the original output of the capacitor measured for detecting acceleration does not change. That is, designing is done in such a way that the acceleration of each axis does not affect the other two axes and the external factors cannot also disrupt the system performance. Among the other important characteristics of the accelerometers are dynamic range, operating frequency, and sensitivity. As an advantage, this study covers a dynamic range up to 1000g and an operating frequency up to 20 kHz. The accelerometer sensitivity has been obtained to be 4fF/g in the z axis direction and 9fF/g in the x and y axes directions.

    Keywords: Accelerometer, Three Axis, MEMS, Dynamic Range, Operating Frequency
  • Zahra Arefinia* Pages 73-82

    In this paper, the formalism of intrinsic losses, i.e. the below-band gap, thermalisation, Boltzmann, Carnot, and emission losses, is presented for the quantum wire intermediate band solar cells (QWr-IBSCs). For this purpose, a theoretical framework based on the principle of detailed balance approach with the help of physical origins of losses discussed in terms of photon absorption and emission in the presence of IB, is employed. Then, the intrinsic losses for a reported structure of QWr-IBSC where the intermediate band (IB) is introduced by embedding a stack of InxGa1-xAs QWr in the intrinsic layer of p-i-n GaAs solar cell, is calculated by presented formalism in this paper. Regarding that the calculation of position of IB, which is equivalent to the first eigen-energy of QWr, and the width of IB needed to obtain the intrinsic loss components, they are calculated by a finite element method in the context of Schrödinger equation and the tight binding method, respectively. Furthermore, the effect of indium molar fraction on the intrinsic loss components of GaAs/InxGa1-xAs QWr-IBSC is investigated.

    Keywords: indium molar fraction, intermediate band, intrinsic loss, quantum wire, solar cell