时间：2023-03-23 15:14:00
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇编码技术论文，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
0 引言
中文MARC是中国机读目录（China Machine-Readable Catalogue）的简称，中文MARC的主要作用是将各类书目信息编目成统一的标准计算机可读形式，便于读者检索以及各图书情报部门之间交流书目。学位论文是高校大学生为获取相应级别学位而撰写的关于在校期间所学知识的应用或所完成的科研成果。
目前，我国各高校的学位论文大部分都是用中文撰写的，也有一小部分是用外文撰写的。高校图书馆将学位论文收藏至自建特色数据库，就需要对学位论文进行编目，对学位论文编目时要保证编目产生的关于学位论文的数据的质量，以方便读者检索并利用学位论文。
1 中文MARC编目学位论文存在的问题
高校图书馆对文献资源进行有效的分类标引和主题标引，并用相应的著录、编目格式使文献资源的主要检索项及特点形成书目的形式就是高校图书馆的编目工作[1]。学位论文编目的工作流程一般为：回溯编目―审校―典藏―贴书标―入库上架。学位论文作为一种特殊的文献资源，其编目具有自己的特点：1）编目难度高。高校大学生研究的学术领域及学术方向繁多，其具体研究方向小而专，对非专业编目人员来说，分类编目比较困难；2）编目工作量巨大。教育事业飞速发展，各高校每年都在扩大招生，进而各高校每年产出的学位论文数量激增，而高校图书馆编目人员有限，而且图书馆每年还要有其他书目入馆需要编目，因此编目人员总的工作量非常大。3）学位论文撰写语种不统一。部分高校设有外国语学院，这些学院的部分学生所撰写的学位论文所使用的语种一般为外文。
中文MARC是以UNIMARC为基本依据，根据我国出版物的具体情况制定的[2]。中文MARC机读记录字段区有如下10个功能块：0―标识块；1―编码信息块；2―著录信息块；3―附注块；4―款目连接块；5―相关题名块；6―主题分析块；7―责任者块；8―国际使用块；9―国内使用块[3]。中文MARC通过对每个功能块增设功能不同的多种字段及子字段、对每个字段又增设不同要求的标识符的方式更为详细的记录文献信息。
高校图书馆编目学位论文最终要达到的目标是：1）精准、全面、直观的反映出学位论文所表达的科研成果，包括科研成果的领域，关键词等信息。2）准确标引学位论文，形成规范数据，方便读者进行检索。编目学位论文是读者可以使用学位论文的前提和基础，学位论文编目工作的质量直接关系到读者对学位论文的使用情
况[1]。因此，学位论文编目工作是高校图书馆工作中的一个重要分支，各高校对学位论文编目工作都很重视。但是由于学位论文本身具有的特殊性和中文MARC编目具有的高技术性，导致中文MARC在对学位论文进行编目的时候会出现一些问题，而这些问题的出现直接影响了学位论文编目的质量，进而影响到学位论文在高校图书馆乃至整个学术界的正常流通。中文MARC在高校图书馆学位论文编目中存在如下问题。
1）标准不统一。当前我国使用比较普遍的中文MARC编目标准有两种：一种是国家图书馆编写制定的全国图书馆联合编目中心系统标准；一种是北京大学图书馆编写制定的中国高等教育文献资源保障系统，即CALIS系统标准[3]。虽然采用这两种中文MARC编目标准编目的数据覆盖面都很广，共享性也比较强，但还是应该将这两种标准结合，制定一套唯一的编目标准。有了唯一的标准，各高校图书馆在选择编目系统时也不需要进行比较，既方便了高校图书馆编目工作，也能使图书信息流通更顺畅。
2）标引不规范。《中国图书分类法》是高校图书馆编目分类的主要依据。由于部分高校图书馆还有自己编写的《图书馆编目分类细则》，并结合这两个规范来进行编目，因此在很多编目细则上出现了不一致现象。
3）著录字段不完整。中文MARC编目虽然具有详细的编目规则，但是不同的编目员对规则的理解会有所不同。在中文MARC著录中，字段和指示符都有详细的规定，如果出现指示符的漏著、错著都会直接影响到学位论文的检索。
4）外文语种撰写的学位论文编目格式不统一。当前我国图书馆使用USMARC对外文图书进行著录，而有些图书馆认为只有原版外文书籍才应该用USMARC进行编目，其余外文图书应该按中文MARC格式来著录。因此，使用外文撰写的学位论文编目格式就出现了两种，即USMARC格式和中文MARC格式。这种不一致的编目格式会严重影响到学位论文的网上共享，对数字图书馆的建设也有不利影响。
高校图书馆每年进书量都很大，新进图书只有经过编目才能入库上架，读者才能在馆藏书目检索系统中检索到图书，而高校图书馆专业的编目人员非常有限，因此就会出现非专业人员对图书进行编目，比如燕山大学图书馆学位论文的编目工作就是由勤工助学的学生来完成的。编目工作对人员专业要求比较高，编目细则又非常繁杂，虽然专业的编目人员已经设定号学位论文编目格式，但是非专业人员在对学位论文进行编目的时候很容易就会出现漏著、错著的现象，而在对学位论文编目中出现的错误只有非常专业的编目人员才能及时发现，这样就会导致很多编目过程中出现的错误到最后都没有被发现，从而影响到读者对学位论文的检索。
2 改进与展望
网络编码在网络数据通信中具有十分明显的优势，其理论研究价值和应用前景都是不言而喻的。世界上一些高等学府和科研机构都展开了对网络编码的研究，并且在多个方面取得了不小的成果。
1.1网络协议结构当前网络编码研究中涉及到的主要部分还是在网络层方面，特别是如何有效地将路由协议与网络编码有机结合，是基于网络编码的网络结构研究的重要方面。有一部分研究已经深入到网络编码如何有效结合协议结构中其他协议层，例如网络编码与MAC层协议或者与传送层TCP协议等等的结合问题。因为网络编码的特性与传统网络数据通信的方式有很大的区别，所以为了不更改已普遍应用的传统网络协议，将网络编码与其融合将会遇到各种各样新的问题，例如，它们之间的兼容性、网络编码对网络协议结构是否会产生不利的影响。这些问题都是后来研究者需要解决的问题，同时也为研究基于网络编码的网络协议结构提供了框架性借鉴，使得网络编码能够与传统的网络协议有机融合，提高网络通信性能。
1.2数据传送模型网络编码具有的最重要的功能之一就是将数据智能化处理，这主要是通过对编码策略的设计来实现，而码构造算法是编码策略设计的基础。码构造算法主要是针对网络中间结点的编码方式，它需要保证目的结点能够有效识别出传递的编码信息并进行正确解码。所以码构造算法包含了编码和解码两个内容，并且要求其算法复杂程度低，易于实施应用。码构造算法主要有三种：代数型、线性型、随机型。线性网络编码能将中间结点接受的各路信息进行线性组合，这种编码运算较简单，所以得到了普遍应用。
1.3路由协议基于网络编码的路由协议的优化设计能够有效提高网络数据的传递效率和性能，它是能够将网络编码应用到实际中的重要基础，而且将路由协议与网络编码进行更高层次的融合是十分重要的研究课题，可以为以后开发新的网络提供借鉴和指导。基于网络编码的路由协议研究主要有两个方面：独立路由协议和编码感知的路由协议，它们主要的不同点是路由协议产生的过程中能否主动编码，也就是说路由协议是否能够提高编码的利用效率。
1.4数据传输性能保障机制实际应用中，网络环境复杂多变，数据传输的突然性和网络拓扑结构不稳定都可能导致数据传输出现不稳定的状况，例如造成数据丢失或者传输延迟等。所以基于网络编码的数据传输技术的开发应该结合实际的网络环境，研究出能确保数据正确传输的保障机制和编码策略，尤其需要尽可能减少数据传输的延迟时间和保证数据可靠传输。所以，基于网络编码的数据通信中，利用QoS保证机制是当前研究的重要课题之一。当前已研究出来几个解决方案，比如建立数据延迟时间的模型，从模型中找出延迟的解决方案；利用多速率编码器来分析各路中传输速率不同的数据，从而减小数据在编码器中的传输时间。
2结语
近些年来对无线通信技术领域的研究越来越多，这些技术在地空通信中逐渐成为热点。LDPC码是一种线性的分组码，它是基于稀疏校验矩阵的。本论文简要介绍了LDPC码的编码算法和译码算法，以及在地空通信中的应用。
【关键词】 LDPC码 地空通信 编码
1 LDPC码简介
1.1 提出LDPC码的背景
卫星通信技术发展越来越成熟，最近研发的卫星通信技术能够通过空间卫星进行地空通信。LDPC码是其中非常重要的一环，这是因为LDPC码具有强大的纠错能力，具有很低的复杂度等。
LDPC码具有很强的纠错能力，同时还具有低复杂度的快速译码算法和比较好的特性结构，所以在最新的带宽无线多媒体的通信系统中，LDPC码成为了能够传播高质量的通信以及视频信号的关键性技术。同时LDPC码已经广泛被欧洲等国家的卫星使用。
1.2 LDPC码的基本概念
LDPC码的全称为低密度奇偶校验，1960年后Gallager第一次提出这个概念。LDPC码是一种线性的分组码，它是基于稀疏校验矩阵的。LDPC码的编码是一种随机码。由于当时的技术和条件都十分落后，LDPC码并没有广泛应用于实际当中。后来人们发现了Turbo码，但是Turbo码在本质上就是LDPC码。LDPC码的纠错性能十分优异，近些年来越来越受到人们的重视。
LDPC码的译码采用软判决的置信传播迭代译码算法。正是由于这个原因，LDPC码在给定误码率的情况下，信息的传输速率和Shannon限很接近。在某种程度上，LDPC码的纠错性比Turbo码强出了很多很多。我们都知道，译码的复杂度与码长有关，而且是线性的关系。要想实现长编码分组的应用，就必须克服分组码在长码的时候译码的计算量问题。
2 DVB-S2标准的前向纠错系统
LDPC码的编译方法有许多，本论文简要介绍一下介绍LDPC码的DVB-S2标准编译码方法。
第一代DVB标准是1994年提出来的，它采用RS码，QPSK调制和级联卷积码的方式。但是伴随VLSI技术的发展，就出现了更高效率的编码方式。DVB-S2项目组的目标旨在带宽和功率不增加的情况下，增加百分之30的传输量。
DVB-S2标准主要由三个部分组成：BCH（前向纠错系统由外编码）、LDPC（内编码）和比特交织。同时输入流包括BBFRAMES（基本比特帧）和FECFRAMES（外流前向纠错帧）。FEC系统处理完每个BBFRAME（kbch位）之后，都会产生一个FEC-FRAME（nldpc）。系统BCH外码的奇偶校验比特（BCHFEC）被加到BBFRAME，LDPC内码的奇偶校验比特被加到BCHFEC后面。
3 LDPC码的算法
3.1 LDPC码编码算法
传统的规则LDPC码的编码主要可以分为四步，分别如下。其框图如图1所示，编码步骤如下：
（1）明确规则LDPC码的H矩阵的列重和行重。
（2）构造LDPC码的H矩阵。
（3）将校验矩阵H转换成系统形式。
（4）根据线性分组码系统形式的校验矩阵与生成矩阵之间的关系得到相应的生成矩阵G，编码生成的码字为C=uG。
3.2 LDPC码的译码算法
LDPC码有很多种译码方式，常见的译码方式主要有：加权比特翻转译码、比特翻转译码、大数逻辑译码、后验概率译码以及和积算法译码等。本论文简要介绍和积算法。
所谓和积算法，就是一种迭代译码算法，它的传播是基于置信度的。下一次迭代的输入，是上一次译码结束时可靠度量度的计算结果。直到达到了某个特定的条件后，译码的迭代过程才会停止，进而系统会作出硬判决。
4 我国的LDPC码在将来地空通信中的应用
地空通信具有许多特点，比如信号的能量衰减比较严重，信息的传输延时比较大等等。因此必须采取特殊的方法，才能够保证信息传输时的可靠性。地空通信信道对于信道编码是一种理想的信道。
（1）地空通信信道和无记忆的高斯信道很相似，都是Shannon编码理论的信道模型。
（2）地空通信信道可以使用很低的频带利用率的编码和二进制调制方案，因为地空通信信道具有很丰富的带宽。
（3）由于地空通信中传输距离非常远，信号的能量衰减比较多，所以采用的都是低码速率通信。
以前地空通信使用的都是Turbo码。Turbo码具有很多优点，比如误码性能很好，但是仍然存在着误码平台。相对于Turbo码，LDPC码更适合作为地空通信的信道编码，这是因为LDPC码具有很低的译码复杂度、更低的误码平台以及更大的吞吐量。要想设计出更加适合于地空通信的LDPC码，还需要考虑到功耗效率、编码器和译码器的结构以及复杂度等等。作为一种重要的信道编码，LDPC码必将会在地空通信中发挥重要的作用。
5 总结
近些年来对无线通信技术领域的研究越来越多，这些技术在地空通信中逐渐成为热点。LDPC码是一种线性的分组码，它是基于稀疏校验矩阵的。本论文简要介绍了LDPC码的编码算法和译码算法，以及在地空通信中的应用。
参考文献
[1]曾蓉，梁钊.低密度校验LDPC码的构造及编码[J].重庆邮电学院学报（自然科学版），2005，17（3）：316-319.
[2]张长帅，宋黎定，刘泳.LDPC码在深空通信中的应用技术研究[J].航天器工程，2007，16（3）：90-92.
[3]翟政安，罗伦，时信华.深空通信信道编码技术研究[J].飞行器测控学报，2006，25（2）：59-61.
关键词： H.264标准；视频压缩；视频编码
0 引言
以数字视频的采集、压缩、处理为核心的现代视频监控技术，采用先进图像处理芯片对视频进行压缩处理，把智能图像处理技术用于图像显示、监控成为嵌入式视频监控系统的重点研究方向[1]。无论是MPEG1、MPEG2或者是MPEG4、H.263都已经无法满足运动图像压缩的要求，这时新一代的H.264标准便被制定，H.264作为新一代的编码方式，有效提升了视频压缩率，仅需原先的一半带宽即可播放相同质量的视频，而且视频编码的码率更加灵活，架构主要包括，帧内预测、帧间预测、转换、量化、去区块滤波器、熵编码等模块，下面将研究H.264视频编码的关键技术及其应用前景。[2]
1 H.264压缩标准
H.264是两个组织专家ITU-T和ISO为多媒体传输设计的数字视频编码标准[3]，全称是MPEG-4AVC，翻译成中文意思是“活动图像专家组-4的高等视频编码”，或称为MPEG-4Part10。各种分辨率的视频图像格式都可以被H.264视频编码标准支持，包括sub-QCIF、QCIF、CIF、4CIF、16CIF等[4]。H.264是一种视频压缩标准，同时也是一种被广泛使用的高精度视频的录制、压缩和格式。H.264比其他编码标准有着更高的视频质量和更低的码率，被广泛用于网络流媒体数据、各种高清晰度电视陆地广播以及卫星电视广播等领域。H.264的特点是能低码率、高清晰持续提供较高的视频质量，能大大加强图像的编码效率和改善图像数据在网络中的传输效率。[1]，使网络更加灵活、适应性更强，最大的好处就是节约了成本，弥补了技术差距，让存储与视频管理变得更高效。
2 H.264编码器的结构和特点
H.264只是规定了输入码流的格式及编码之后输出比特流的句法结构，其标准的编码思路是混合编码模式，以帧间和帧内预测来清除空间和时间的冗余分量，用变换和量化编码来清除频域冗余分量。H.264视频编码在一定情况下提高了视频压缩编码性，其视频解码与编码实现的过程相反，依据帧内编码进行逆量化，反变换，重构帧，最后经块滤波器平滑滤波后得到重建图像，[1]H.264编码器的功能组成框图如1。
3 H.264编码器关键环节分析
3.1 帧内预测 比起H.263，H.264提供了更多不同的工具来降低码率，以编码单位来说，h.264中每个宏块（macroblock/mb）大小都是固定的16×16像素，能够实现高分辨率视频的压缩，对于帧间编码来说，它允许变换块的大小根据运动补偿块的大小进行自适应的调整；对于帧内编码来说，它允许变换块的大小根据帧内预测残差的特性进行自适应的调整。
3.2 帧间预测 H.264标准与早期标准不同之处在于，它所使用的是块结构运动补偿，运算精度精确到1/4像素点上。[8]不仅如此，H.264标准还使用了多帧预测的方法，能够明显改善预测增益。[5]
3.3 整数变换与量化 H.264中整型变换与之前的MPEG系列标准所采用的DCT变换都有区别：
①它是整形变换（所有的操作都为整数运算，不存在解码精度损失）。②用整数算术变换可以确保编解码之间实现零失配。③变换的核心运算部分只用到加法和移位运算，不需要乘除运算。④到量化器的缩放乘积因子为整数，减少了乘积因子的数据位数。[4]量化的目的是减小信号的值域，以更少的比特来表示信号，从而达到减少数据量的目的。H.264中量化的步长总共有52种，其按照12.5%递增，并且变换系数的读取有双扫描和之字形两种方式。
3.4 熵编码 熵编码是对数据的冗余信息进行压缩的方法，变长编码和Huffman编码相结合进行，以较短的字长表示出现概率较大的数据，较长的字长表示出现概率较小的数据来达到降低数据量的目的。
CAVLC是一种变长编码。先对变换系数进行zig-zag扫描。用行程码（L，V）表示扫描以后的数据，V代表数值，L代表该数出现的次数。因为视频块在整形变换和量化后，大部分变换系数成为0，只有很少的数据在低频部分，用行程数L代表连续出现的0的个数，V代表0串后挨着的非零值，接着对L和V分别采用Huffman编码进一步压缩，有不同的码表可以查询亮度块和色度块。行程编码大大降低了编码的码字字长。CABAC是一种二进制算术编码，其通过构建模型来预测当前的视频信号。相对于CAVLC编码，CABAC的编码效率更高，更节省码率。[4]
3.5 码率控制 H.264视频编码标准虽然对于编码器的结构实现模式没有具体的规定，但编码器实现的核心问题要解决编码器的结构、相应的视频编码如何控制。H.264编码器采用基于拉各朗日Lagrangian优化算法的率失真优化模型实现视频编码的控制，其实现方法简单而且效率高。[5]
H.264编码标准由于以上关键技术的支持，获得了较高性能编码，但编码器复杂度增加，约为MPEG2的4倍，MPEG4的2倍。其高复杂度原因有两个方面，一是编码选项复杂，二是计算量高。具体内容有宏块的划分及搜索模式的组合的选取、高精度亚像素运动补偿和多参考顿预测，H.264更细化，更精确的数据压缩导致了计算量高。[6]
4 应用前景
H.264作为一种具有高效压缩性能的视频压缩编码技术，其在制定的过程中就充分参考和吸收了H系列和MPEG系列的优秀研究成果，修改或重新制定了其中不合理的部分，使其有很好的压缩性能。H.264能够比H.263和MPEG-4大约省去50%的码率。[7]H.264的高效的视频压缩能力和优异的网络适应性，为视频数据传输的可靠性提供了保障，其可广泛应用于数字摄像、英特网、数字视频录像、DVD及电视广播等领域的图像压缩。
5 结束语
网络视频监控系统要达到良好的监控效果，仅提高摄像头的分辨率是不行的，只有通过改善数字视频的压缩技术，降低视频传输的误码率，提高视频的质量，才能推动网络视频走向智能化。[1]H.264标准的推出是视频编码标准的一次重要的进步，尽管其算法复杂，但是能够大幅度提高编码效率，使得应用范围更加的广泛。
参考文献：
[1]李红京.基于H.264视频压缩技术的网络视频传输系统设计[J].河北工业科技，2011，28（4）：236-239.
[2]齐淋淋，向健勇，唐巍.H.264视频压缩关键技术及其应用前景[J].电子科技，2005（10）13-16.
[3]党晓军，尹俊文.基于H264的嵌入式视频监控系统研究[J].计算机技术与应用进展，2008：407-412.
[4]刘继红，孙海龙，屈鹏.TD-MBMS中H.264视频压缩的实现过程[J].信息通信，2008，4：14-16.
[5]牛建民.H.264视频压缩算法应用研究[M].同济大学工程硕士学位论文，2007，5.
[6]蒋文倩.基于H.264视频采集与无线传输系统的设计与实现[M].武汉理工大学硕士学位论文，2013，3.
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1.著作：[序号]主要责任者.文献题名[M].出版地：出版社，出版年.起止页码(任选).
[1]孙汉超.体育管理学教程[M].北京：人民体育出版社，1996.178-180.
2.译著：[序号]国名或地区(用圆括号)主要责任者.文献题名[M].译者.出版地：出版社，出版年.起止页码(任选).
[1]乔治·迪特曼.提高速度的秘诀[M].段金译.长沙：湖南文艺出版社，2002.151.
3.论文集：[序号]主要责任者.文献题名[C].出版地：出版社，出版年.起止页码(任选).
[1]辛希孟.信息技术与信息服务国际研讨会论文集：A集[C].北京：中国社会科学出版社，1994.
4.论文集中的析出文献：[序号]析出文献主要责任者.析出文献题名[A].原文献主要责任者(任选).原文献题名[C].出版地：出版社，出版年.析出文献起止页码.
[1]钟文发.非线性规划在可燃毒物配置中的应用[A].赵玮.运筹学的理论与应用——中国运筹学会第五届大会论文集[C].西安：西安电子科技大学出版社，1996.468-471.
5.期刊文章：[序号]主要责任者.文献题名[J].刊名，年，卷(期)：起止页码(任选).
[1]万晓红，欧阳柳青，杨梅，等.试论奥林匹克运动会的社会功能及人文价值[J].武汉体育学院学报，2003，37(3)：4-6.
6.报纸文章：[序号]主要责任者.文献题名[N].报纸名，出版日期(版次).
[1]孙浩.肥胖已成全球问题[N].健康报，2004-05-18(5).
7.电子文献：[序号]主要责任者.电子文献题名[EB/OL].文献出处或可获得地址，发表或更新日期/引用日期(任选).
[1]华栏，包建.心理养生——21世纪健康主题[EB/OL].http：//dzjk.com.2004-03-20.
参考文献类型标识参考文献类型专著论文集报纸文章期刊文章学位论
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中文版论文格式：
标题(居中，小二黑体)
作者姓名1，作者姓名2，作者姓名3(小四号宋)
作者单位，(邮政编码)(五号仿宋)
作者单位，(邮政编码)(五号仿宋)
作者单位，(邮政编码)(五号仿宋)
E-mail(小五，TimesNewRoman)
摘要：本文给出了一种„(五号，楷体)页边距：左右各：3.17cm，上下各：3.5cm；页眉：2.8cm，页脚3.0cm。关键词：(3-5个)
1.引言(四号，宋体，加粗)
近年来。。。(正文五号宋体，段首空两汉字字符，1.25倍行距)页边距：左右各：3.17cm，上下各：3.5cm；页眉：2.8cm，页脚：3.0cm。
2.系统介绍(同上)
2.1一级子标题(小四号，宋体，加粗)2.1.1二级子标题(五号，宋体，加粗)3.。。。。。。4.。。。。。。5.结论(同上)
本文给出了。。。
参考文献(五号，黑体)
[1]H.E.S.Said，T.TanandK.Baker.Personalidentificationbasedonhandwriting.PatternRecognition，33：149-160，Jan.2000
The paper mainly researches the application of advanced PLC (Programmable Logic Controller), transducer, and absolute encoder in the grab bucket crane, which takes the place of the traditional mode of the electric control and aims to improve the work efficiency of grab bucket crane and decrease its failure rate. These applications will bring a lot of advantages, such as lower maintenance costs, lower workload of maintenance, and easily to be manipulated etc. It is also achieved to be semi-automatic operation to reduce the risk of man-made operation accident with the effects of reliable running and energy-saving.
The paper primarily focuses on the principle of automatic open / close grab of grab bucket crane and proposes the principle and physical significance of the moving coordinate method. It is practical that the applied absolute encoder automatically follows the lifting and landing of grab bucket and measures the length difference value of steel wire rope to achieve the function of its automatic opening or closing and stable grabbing. According to the usual failures during the practical application of grab bucket crane, the failure display is also developed to be applied to the crane.
The paper consists of four parts:
The first part (Chapter one: Introduction) mainly describes the working principle of grab bucket crane, focusing on the problems of crane controlled in the traditional method, and further exploring the feasibility for intelligent implementation of grab bucket crane.
The second part (Chapter 2, 3, 4) describes the configuration and functional principles of PLC, transducer and encoder. It also makes a theoretical analysis for the selection of PLC, transducer and encoder, which lays a theoretical foundation for the realization of the intelligent operation of grab bucket crane in the following chapter.
The third part (Chapter 5) researches the specific schemes for intelligent implementation of grab bucket crane, such as heavy trolley, light trolley, controller configuration, PLC, transducer, electric connection of absolute encoder, working principle etc. It explicitly explained the principle of automatic open/ close grabbing of crane and the implementation of stable grabbing. It also introduces the realization principle to substitute the limit position of ascending with the utility of encoder.
The fourth part (Chapter 6) mainly introduces soft structure of intelligent operation and PLC configuration of gab bucket crane. The software program of heavy trolley, light trolley, and switching & hoisting mechanism is also composed in the paper.
In the end, it is summarized for the whole research and makes an outlook for the future research.
Key words: crane, PLC, transducer, absolute encoder, automatic opening /closing grab failure display.
摘 要
本论文主要研究抓斗起重机运用先进的可编程控制技术、变频器和绝对值编码器，取代传统的电气控制方式，提高抓斗起重机的工作效率，减小抓斗起重机的故障率，降低维修费用，使维修工作量大大减少，操作变得简单，可以实现半自动化操作，减少人为的操作事故，运行可靠，具有节能效果。
本论文着重研究抓斗起重机自动开闭斗的原理，提出游动坐标法的原理及物理意义，利用绝对值编码器自动跟踪检测抓斗起升、开闭钢丝绳的长度差值，实现自动开闭、沉抓的功能，具有实用价值。并根据抓斗起重机实际运用中经常出现的故障，开发出故障显示功能。
本论文分成四个部分：
第一部分（第一章）绪论部分主要对抓斗起重机工作原理作了介绍，着重介绍了抓斗起重机传统控制方式存在的问题，进而探讨了实现抓斗起重机智能操作的研究可能性和研究意义。
第二部分（第二、三、四章）分别对可编程控制器（PLC），变频器、绝对值编码器的组成、功能各原理作了介绍，以及PLC、变频器、编码器的选型作了理论上的分析，为下文抓斗起重机智能化控制的实现打下了理论基础。
第三部分(第五章)研究抓斗起重机智能控制的具体实现方案，大车、小车，起升开闭机构PLC、变频器、绝对值编码器的电气连接、工作原理。特别详细阐述了抓斗实现自动开闭斗的原理，以及抓斗自动沉抓功能的实现。还介绍了用编码器取代上升极限位的实现原理。
第四部分（第六章）主要介绍抓斗起重机智能控制的软件结构，PLC组态、还详细写出大车、小车、起升开闭机构的软件程序。
关键词：H.264，运动估计，整像素预测
1、引言
H.264是一种高性能的视频编解码技术, 它是ITU-T的VCEG（视频编码专家组）和ISO/IEC的MPEG（活动图像编码专家组）的联合视频组（JVT：joint video team）开发的一个新的数字视频编码标准，它既是ITU-T的H.264，又是ISO/IEC的MPEG-4的第10 部分。论文写作，整像素预测。
作为新一代的视频编码标准，它具有很高的数据压缩比率和优异的性能，广泛应用于视频会议、视频点播、高清视频、移动播放器等多个领域。
H.264最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，H.264的压缩比是MPEG-2的2倍以上，是MPEG-4的1.5～2倍。论文写作，整像素预测。和MPEG-2和MPEG-4ASP等压缩技术相比，H.264压缩技术将大大节省用户的下载时间和数据流量收费。论文写作，整像素预测。尤其值得一提的是，H.264在具有高压缩比的同时还拥有高质量流畅的图像。
在H.264的编码芯片结构中，相比帧内，帧间(Inter Prediction)编码的效率高，但是运算复杂度也比较高。帧间编码的核心运算部分是“ME”(motion estimation)即运动估计，占用最多的逻辑与时钟资源。帧间预测的运动估计过程分为整像素运动估计（IME）和分像素运动估计（FME），首先找到整像素的最佳MV，然后再进行分像素的搜索。除了巨大的计算复杂度，编码过程也很长，包括预测，重构和熵编码。
2、运动估计运算
H.264帧间预测是利用已编码视频帧/场和基于块的运动补偿的预测模式。由于引入了1/4像素精度、多种分割预测等先进技术，在获得更高压缩率的同时，其算法复杂度也大大提高，使得帧间预测编码耗时占到整个编码计算时间的50%以上，若采用全软件实现高清图像的实时编解码，明显力不从心，这就要求使用高性能的硬件编解码器来完成高清实时编解码任务，这也是本人研究的主要内容。
编码宏块(16x16象素)可以分割成不同大小的块像数据，例如16x16、16x8、8x16、8x8、8x4、4x8、4x4等七种模式。而“ME”的再对各种宏块分割方式下的每个块象素进行预测运算，然后由后续模块统计和比较出最优的分割方式。
运动估计包括整像素预测（IME）和分像素预测（IME）两部分，这两部分是串行的。每一个宏块，只有在IME 做完之后，找到最佳整像素MV，再进行FME。
在进行IME计算时，首先要计算MVP，对于一个块象素，预测运算就是在参考帧中搜索出最佳匹配(即两者差异最小)的同尺寸块象素作为当前块的参考区域。如果在整个参考帧的范围下进行全面的搜索，固然可以得到最为匹配的区域，但是复杂度太大。事实上，相邻块在参考帧中的匹配区域一般位置比较接近。综合考虑算法复杂度，编码效果，资源使用等方面，帧间预测做了如下处理：首先根据周边块的Mv值预测出当前块的Mv值，即Mvp，然后在Mvp所指参考帧中象素点周边搜索最佳块象素。
MVP的搜索过程如图2所示，假定E为当前的宏块、宏块分割或者亚宏块分割，除了16x8和8x16，MVP为A、B、C的MV的中值；对于16x8分割，上面部分MVP由A预测，下面部分MVP由B预测；对于8x16分割，左面部分MVP由B预测，右面部分MVP由C预测。论文写作，整像素预测。以MVP作为搜索的起点。
图2 MVP 计算
IME在进行当前宏块MB（x）的MVP计算的时候，前面的宏块MB（x-1）包含分像素的MV还未得到，这个时候我们无法得到准确的A，所以我们此时以MB（x-1）的16x16分割搜索时所得到的整像素MV来代替A，并把据此计算得到的MVP作为搜索的起点。
3、IME模块及功能
IME模块的架构如下图所示
图3 IME模块架构图
IME的主要功能是：
（1）数据：把原始和参考YUV从inter_config模块中取出，为PS和FME模块准备预测所需数据；
（2）控制：控制帧间预测的过程
IME的模块划分及各自功能：
Pipe_ctrl：不同分割间的搜索和选择 将不同分割方式的顺序搜索改为并行，用两条水线来实现加速 Pipe0：进行P16x16，P8x16，P4x8 ；Pipe1：进行P8x8，P16x8，P8x4，4x4由两条共同完成（为了减少pipe0的等待时间，把pipe1的部分工作放到pipe0中）
MVp_ctrl：每种分割的具体搜索过程
（1）计算MVp值
（2）控制reg_ctrl模块的数据存取
Reg_ctrl：为相连模块准备数据
（1）为整像素准备数据，传输给PS模块；
（2）为分像素搜索准备数据，传输给FME模块；
（3）为重构准备数据，传输给FME模块
4、与IME模块相关的主要功能模块
图3中与IME工作相关的有两个主要的部分，一个是Inter_config 模块，还有一个是PS模块，它们在系统中起着重要的作用。论文写作，整像素预测。
1. Inter_config模块及功能描述
Inter_config模块，即帧间数据调度模块，其数据传送如图4所示，Inter_config模块有两部分功能：一是为IME服务，把IME所需的数据从DDR取到Sram；二是为Loop Filter服务，把LoopFilter模块的deblock运算所需要的一部分数据从DDR取到Sram以及将deblock运算后的宏块数据存入DDR。
图4 Inter_config模块数据传送
Inter_config模块与IME有关的工作包括：
1）取原始YUV数据，Luma部分直接拉给IME_Reg_o，Chroma部分存入Sram0。
2）为IME准备计算所需的9个宏块的Luma数据，并存入Sram0和Sram1。
3）将这9个宏块的Chroma数据准备到Sram1中，用于Chroma资料拼接之用。
4）接收到IME_ChromaStart_i信号有效后，开始FME运算所需Chroma数据的相关准备工作。包括：①从Sram0中取Chroma的原始YUV送给IME；②从Sram0中取Chroma3x3Mb数据并进行拼接（将每个block对应的2x2像素，向右向下扩展，变成3x3像素）后送给IME。论文写作，整像素预测。
5）把最后一行的5个mv（当前Mb最后一行的block的4个mv及右侧相邻的1个mv）存入Sram0，作为下一宏块行进行Mvp预测所需数据。
2. PS模块功能描述
PS模块，即预测选择模块，本模块主要用于选择当前编码宏块的最佳预测方式，帧内预测还是帧间预测；若是帧间预测还需给出宏块的最佳分割以及分割的最佳MV，除此之外，还需求残差值，用于后面的重建。其主要功能如下：
1）接收IME模块的整像素亮度值，以进行整像素搜索，找出最佳的整像素MV；
2）将两套流水线所得出的cost进行比较，选出最佳partition；
3）接收inter_ctrl模块中IME模块的亚像素亮度值，以进行亚像素搜索，找出最佳的亚像素MV以及cost，并与最佳的整像素MV的cost相比较，选择最佳的MV；
4）将选出的最佳的cost与intra_ctrl中的最佳的cost，比较得出最佳的预测方式，帧间还是帧内；
5）若选出的是帧内，则结束当前宏块的帧间操作，准备下一个宏块的帧间操作；若选出的是帧间，则接收IME或FME的亮度和色度值，进行求残差操作，送给DCT以备后面重建。
5、总结及展望
本文对帧间编码中IME运算所需数据进行探讨和分析，并提出一套架构设计方案，时序和资源使用都比较优化。设计方案在空间上具有较高的并行度，处理能力高，非常适合实现高清视频编码。目前市场上对于H.264的研究开发一般都是基于PC或者DSP解决，很少有基于硬件实现的开发，功能上还不足以实现高清实时信号的编码和解码。本设计能够实现帧间预测的关键部分，在后续的研究中如果能使用H.264标准在帧间预测所带来的高压缩率，如果能将其带来的复杂度的增加限制在可容忍的范围内，支持帧间预测的高清实时视频编解码的芯片实现是非常有意义的，应用前景很广阔。
参考文献
[1]新一代视频压缩编码标准——H.264/AVC 毕厚杰 人民邮电出版社
[2]Iain E.G.Richardson．H.264 and MPEG-4 Video Compression: VideoCoding for Next Generation Multimedia. U.S: Wiley Press, 2003.
[3]Tung-Chien Chen, Chung-JrLian, and Liang-Gee Chen. Hardware Architecture Design of an H.264/AVC VideoCodec. Asia and South Pacific Conference on. Design Automation, 2006.
[4]Renxiang Li, Bing Zeng, and Ming L． Liou． A new three－stepsearch algorithm for block motion estimation． IEEE Trans．Circuits Syst．Video Technol．, vol． 4, No． 4,Aug 1994
关键词：网络编码； 构造算法； 多项式时间算法； 随机网络编码
中图分类号：TN915-34文献标识码：A文章编号：1004-373X(2011)19-0011-04
Research on Construction Algorithm of Network Coding
CHEN Hai-yong1, ZHU Shi-bing2, LI Chang-qing3
(1.Department of Postgraduate, Institute of Command & Technology of Equipment, Beijing 101416, China;
2. Department of Training, Institute of Command & Technology of Equipment, Beijing 101416, China;
3.Department of The Informational Equipment, Institute of Command & Technology of Equipment, Beijing 101416, China)
Abstract： Network coding is an important breakthrough of the information transmission technology in communication network, whose main idea is using the intelligentized function of router and encoding the transmit information by the intermediate node of network to improve the efficiency of network transmission. An example about "papilionaceous net" is proposed to analyze the basic theory of network coding, the basic construction algorithm, advantages and shortages of network coding are summarized, and the further development direction of this algorithm is discussed.
Keywords： network coding; construction algorithm; multinomial time algorithm; random network coding
收稿日期：2011-04-11
0 引 言
在传统的通信网络及信息传输过程中，中间节点都只是完成简单的存储转发功能。2000年，R Ahlswede等人在IEEE Transactions on Information Theory上发表了论文《Network Information Flow》，第一次提出了“网络编码”这一概念，论文证明了在单信源组播网络中，使用网络编码可以达到信息传输的最大流界，并通过蝴蝶网络的例子说明传统路由无法实现最高的传输效率［1］。这篇文章是网络编码理论发展的开端。
网络编码是一种基于网络层的编码技术，核心思想就是尽量利用路由器的智能化功能，将传统的路由器中对数据包先接收再转发的处理模式提升到允许对接收到的数据包进行组合、编码等一系列的智能化处理，然后再转发出去［2］。
1 网络编码的基本原理
在研究网络编码的过程中，为了能够给大家一个直观的印象，能够更深入地了解网络编码的概念，下面将通过著名的“蝶形网络”进行分析。假定有一个(如图1所示)通信网络，它拥有单个信源和2个接收节点，假设每条链路都无时延和无差错，且信道容量为1，即单位时间内可以传输一个单位信息量(例如1 b)。图中，S是信源节点；Y和Z是信宿节点；T,U,W,X是中间节点。源节点S要同时向两个信宿节点Y和Z发送组播信息。根据图论的“最大流最小割”定理，该多播的最大理论传输容量为2，即理论上信宿Y和Z能够同时收到信源S发出的2个单位的信息，也就是说能同时收到b1和b2。
图1 “单信源二信宿”蝴蝶网络如果是传统的信息传输方式，如图1(a)所示，链路STTY和STTWWXXZ传送b1，链路SUUZ，和SUUWWXXY传送b2，信道容量为1的要求约束了链路WX，使得链路WX无法同时传输b1和b2。b1和b2传输到节点W时，若WX传输b1，则b2需要等待b1传输完毕才能传输，所以在单位时间内，信宿Y获得两个b1，信宿Z获得b1和b2，该方式不能够实现最大传输容量。如果应用网络编码的思想，则如图1(b)所示，令节点W为编码节点，b1和b2传输到节点W时，W对接收到的b1和b2进行编码，压缩传输信息流，从而，使得链路STTY和SUUZ分别给信宿Y和Z传输b1和b2，链路WXXY和WXXZ给信宿Y和Z传输b1b2，Y收到b1和b1b2后，通过译码操作b1(b1b2)就能解出b2，因此，信宿Y同时收到了b1和b2。同理，信宿Z也同时收到b1(通过译码操作b2(b1b2))和b2，由此，基于网络编码思想的传输方式能够实现理论上的最大传输容量。
在无环有向网络中，只要存在链路瓶颈，就可以利用网络编码来提高其信息传输吞吐量。因此，在利用网络编码思想时，应该寻找链路瓶颈，选择适宜的网络编码节点，应用相关的网络编码构造算法，从而实现理论上网络组播的最大传输容量。
2 网络编码构造算法
为了便于理解，在介绍网络编码构造算法之前，先给出以下两个定义：
定义1：全局编码向量
如图2所示，设X=［x1,x2…,xn］为信源S输出的n维信息流向量;Zj为第j条链路上传输的信息流向量;Zj为第j条链路上传输信息流中关于信源输出信息流向量的系数，则Zj=ξjXT，则ξTj称为第j条链路的全局编码向量。
定义2：系统转移矩阵
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