计算机应用
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计算机应用  
 
2013年 33卷 01期
刊出日期 2013-01-01

信息安全
先进计算
人工智能
网络与通信
计算机软件技术
典型应用
第九届中国信息和通信安全学术会议(CCICS 2012)论文
多媒体处理技术
先进计算
第九届中国信息和通信安全学术会议(CCICS 2012)论文
1 余艳玮 赵亚鑫
基于三线程保护和软件哨兵的防篡改技术
软件哨兵是一种动态防篡改技术,但是哨兵自身安全性无法保障,容易被绕过或移除。针对软件哨兵中存在的安全弊端,着重研究和实现了三线程结构和软件哨兵相结合的动态防篡改技术,利用改进的三线程结构来保护哨兵自身安全。相对于传统的三线程技术,改进后的三线程通过remote线程和watch线程之间的相互监视保护,显著改善了其保护力度,增加了黑客攻击软件哨兵的难度。实验结果表明,采用改进的三线程保护的软件哨兵,不仅能防止软件篡改攻击,还能有效抵抗对哨兵本身的攻击。
2013 Vol. 33 (01): 1-3 [摘要] ( 745 ) [HTML 1KB] [ PDF 692KB] ( 752 )
4 张涵 张建标 林莉
面向半分布式P2P系统的可靠节点交换机制
P2P系统中广泛使用的来源交换(PEX)技术为系统用户提供了丰富的节点资源,加快了节点交换速度,同时也带来了不可避免的安全隐患,恶意节点可以通过来源交换对正常节点的邻居列表进行污染。首先分析了现有来源交换技术存在的安全隐患,讨论了导致这些安全隐患的核心因素;其次,以来源交换的安全性分析为基础,提出了一种面向半分布式P2P系统的安全节点交换机制。该机制借鉴基于信任评估的激励技术,通过给出超级节点的信任评估方案,引入节点来源信任的概念,以节点的来源交换信任值为支撑,控制节点间的来源交换。最后,对提出机制进行了实验性能分析。实验结果表明,由于网络异构性所存在的信任值错误计算问题,所提出的交换机制虽然会导致约2.5%比例正常的节点交换失效,但可大幅度降低正常节点参与恶意节点传播和污染的情况,从而在总体上提升了P2P系统的可靠性。
2013 Vol. 33 (01): 4-7 [摘要] ( 669 ) [HTML 1KB] [ PDF 803KB] ( 547 )
8 高训兵 马春光 赵平 肖亮
社交网络中具有可传递性的细粒度访问控制方案
针对社交网络中隐私保护的需求,基于属性基加密(ABE)算法,提出了一种权限可传递性的细粒度访问控制方案。在方案中通过属性的设置实现了社交网络成员不同粒度的刻画,为细粒度加密和访问提供了基础;同时在方案中引入了代理服务器,对非授权成员与授权成员之间的关系进行分析,从而判定非授权成员的访问权限。若该成员可以获得访问权限,密钥生成中心依据授权成员的属性为其生成解密密钥,进而实现访问权限的传递性。与其他基于访问控制或加密技术的隐私保护方案相比,所提方案将对数据的访问控制和加密保护相统一,在实现数据加密的同时,提供细粒度的访问控制;并结合社交网络的特点实现了访问权限的传递性。
2013 Vol. 33 (01): 8-11 [摘要] ( 695 ) [HTML 1KB] [ PDF 872KB] ( 728 )
12 牛志华 郭丹峰
计算p^n-周期二元序列的最小错线性复杂度新算法
传统的计算序列k-错线性复杂度的算法,每一步都要计算和存储序列改变的代价,基于节省计算量和存储空间的考虑,提出了一种计算周期为pn的二元序列的最小错线性复杂度的新算法,其中p为素数,2为模p2的一个本原根。新算法省去了序列代价的存储和计算,主要研究在k为最小错,即使得序列线性复杂度第一次下降的k值时,序列线性复杂度的计算方法,给出了理论证明,并用穷举法与传统算法对序列的计算结果进行了比对。结果完全一致且比传统算法节省了一半以上的存储空间和计算时间,是一种有效的研究特殊周期序列稳定性的计算方法。
2013 Vol. 33 (01): 12-14 [摘要] ( 641 ) [HTML 1KB] [ PDF 586KB] ( 454 )
15 石贤芝 林昌露 张胜元 唐飞
标准模型下高效的门限签名方案
为了提高门限签名方案的计算效率,结合Gennaro等(GENNARO R, JAREAKI S, KRAWCZYK H, et al. Secure distributed key generation for discrete-log based cryptosystem. Journal of Cryptology, 2007, 20(1): 51-83)的分布式密钥生成协议和谷科等(谷科,贾维嘉,姜春林.高效安全的基于身份的签名方案.软件学报,2011,22(6):1350-1360)的签名方案,在标准模型下利用双线性对技术构造了一个新的门限签名方案。所提方案没有可信的密钥份额分发中心,每个参与者都可以验证一些必要信息,从而避免了恶意私钥生成中心攻击和公钥份额代换攻击。通过与现有类似的两个门限签名方案对比表明,所提方案减少了双线性对运算,提高了计算效率。
2013 Vol. 33 (01): 15-18 [摘要] ( 678 ) [HTML 1KB] [ PDF 631KB] ( 525 )
19 张璇 廖鸿志 李彤 徐晶 张倩茹 钱晔
基于信息熵和攻击面的软件安全度量
对软件实施安全度量是开发安全的软件产品和实施软件安全改进的关键基础。基于Manadhata等(MANADHATA P K, TAN K M C, MAXION R A, et al. An approach to measuring a system's attack surface, CMU-CS-07-146. Pittsburgh: Carnegie Mellon University, 2007; MANADHATA P K, WING J M. An attack surface metric. IEEE Transactions on Software Engineering, 2011, 37(3): 371-386)提出的攻击面方法,结合信息熵理论,提出结合信息熵和攻击面的软件安全度量方法,可以有效地利用信息熵的计算方法对软件攻击面的各项资源进行威胁评估,从而提供具有针对性的威胁指标量化权值。在此基础之上,通过计算软件攻击面各项资源的指标值可以实现软件的安全度量。最后,通过具体的实例分析说明结合信息熵和攻击面的方法可以有效地应用于软件的安全开发过程和软件安全改进过程,为软件的安全设计开发指明可能存在的安全威胁,帮助提早避免软件产品中可能存在的漏洞;而对于已经开发完成待实施安全改进的软件则可以指出明确的改进方向。
2013 Vol. 33 (01): 19-22 [摘要] ( 764 ) [HTML 1KB] [ PDF 803KB] ( 586 )
23 魏乐 赵秋云 舒红平
云制造环境下基于可信评价的云服务选择
针对云制造环境下因存在大量功能相同或相似的制造云服务而导致用户很难获得合适云服务的问题,提出了一种基于可信评价的制造云服务选择方法。对问题进行了抽象,将可靠性、可用性、时效性、价格和诚信度纳入可信特征集,并考虑评价时间、评价者的诚信度对可信值的影响,采用加权平均的方法计算制造云服务的整体可信度;在此基础上,综合考虑制造云服务的功能、任务负载、当前状态和物理距离等因素,通过匹配功能、任务负载和价格,并结合可信评价值来指导云服务的选择。仿真结果表明,所提方法能够有效地识别云制造环境下的制造云服务实体,可提高交易活动的成功率,满足用户的功能需求和非功能需求。
2013 Vol. 33 (01): 23-27 [摘要] ( 677 ) [HTML 1KB] [ PDF 913KB] ( 633 )
多媒体处理技术
28 胡文瑾 李战明
基于全变分小波域缺损修复算法的一种数值实现
针对基于全变分(TV)小波域图像修复算法,提出了一种新的数值计算方法。算法充分利用了图像待修复像素点周围八邻域的信息计算曲率在像素域的近似值。与传统近似求解方法不同,该数值近似计算方法不仅保证了近似结果具有更高的精确性,而且对噪声的鲁棒性好。对不同丢失率的图像用所提出的数值计算方法取得了较好的修复效果,尤其当小波系数丢失率较高时效果更为明显。所提方法可以为图像压缩导致的系数缺损修复提供解决思路。
2013 Vol. 33 (01): 28-30 [摘要] ( 693 ) [HTML 1KB] [ PDF 476KB] ( 445 )
31 张红颖 李鸿 孙毅刚
基于混合高斯模型的阴影去除算法
阴影去除是智能视频领域中运动目标识别的一项重要内容,其结果直接影响目标识别的准确性。针对当前基于纹理特征的阴影去除算法的不足,提出一种结合YCbCr颜色空间和混合高斯模型(GMM)的阴影去除算法。首先利用混合高斯模型提取出运动区域;然后通过分析运动区域的前景和背景在YCbCr颜色空间的差值统计特性,建立混合高斯阴影模型;最后根据高斯分布的概率分布规律,得到阴影分布特性,从而实现对阴影的去除。对于实验中的序列图像,所提算法有70%以上的阴影检测率。实验结果表明,所提方法能够在不同的场合快速有效地去除阴影,准确地提取运动目标。
2013 Vol. 33 (01): 31-34 [摘要] ( 736 ) [HTML 1KB] [ PDF 637KB] ( 728 )
35 黄果 许黎 陈庆利 蒲亦非
基于分数阶Riemann-Liouville积分的图像去噪
为了在获得更好去噪性能的同时更多地保留图像纹理信息,介绍了分数阶Riemann-Liouville(R-L)积分算子在信号滤波中的作用,将分数阶R-L积分理论引入到数字图像去噪中,并利用阶梯逼近方法来实现数值计算。模型通过设定微小的积分阶次来构建相应的图像去噪掩模,由此实现噪声图像的局部微调,并利用迭代的思想来控制模型的去噪强度,从而获得较好的图像去噪效果。实验结果表明,基于分数阶R-L积分的图像去噪算法较传统的去噪方法不仅可以提高图像的信噪比(SNR),所提出的算法去噪后图像的信噪比为18.3497dB,较传统去噪方法最低也提升了大约4%,而且可以更好地保留图像的弱边缘和纹理等细节信息。
2013 Vol. 33 (01): 35-39 [摘要] ( 921 ) [HTML 1KB] [ PDF 926KB] ( 535 )
40 吴涛 杨俊杰
融合局部特征的图像过渡区提取与阈值化
针对图像过渡区提取与阈值化问题,提出了一种融合局部灰度复杂度和局部灰度差异度的方法。首先生成图像的局部复杂度和局部差异度等局部灰度特征;其次融合这些局部灰度特征构造新的特征矩阵;然后设计了与特征矩阵的均值和标准差相关的自动特征阈值,并提取图像过渡区;最后将过渡区像素的灰度均值作为最优灰度阈值完成图像二值化。实验结果表明,所提方法的过渡区提取质量高,分割效果好,具有合理性和有效性,可作为经典方法的有效补充。
2013 Vol. 33 (01): 40-43 [摘要] ( 704 ) [HTML 1KB] [ PDF 765KB] ( 529 )
44 魏征 汤进 江波 罗斌
图上下文及在图距离计算中的应用
图结构的特征提取及相似性度量是计算机视觉和模式识别中的重要研究内容。针对传统的方法对存在非刚性变换的图结构难以充分描述这一问题,给出一种基于图的上下文(GC)描述子的图结构信息描述及距离度量方法。首先,通过对图的边缘进行等距离散取样得到该图的采样点集;其次,基于图的采样点集给出图的上下文描述子;最后,采用推广的推土机距离(EMD)方法实现图的上下文描述子的距离度量。不同于图的编辑距离计算方法,所提方法不需要定义代价函数。实验表明该方法对于一些非刚性变换前后的图的距离计算具有较好的效果。
2013 Vol. 33 (01): 44-48 [摘要] ( 756 ) [HTML 1KB] [ PDF 763KB] ( 513 )
49 周良芬 何建农
基于GrabCut改进的图像分割算法
针对GrabCut算法对于局部噪声敏感、耗时且提取边缘不理想等缺点,提出一种基于GrabCut改进的图像分割新算法。采用多尺度分水岭对梯度图像平滑去噪;对新梯度图像再次进行分水岭运算,不仅增强了图像的边缘点,还减少了后续处理的计算量;再用熵惩罚因子优化分割能量函数,抑制了目标信息的损失。实验结果表明,所提算法同传统算法的分割结果相比较,降低了错误率,增大了Kappa系数,提高了运行效率,并且,提取的边缘也更完整、平滑,适用于不同类型的图像分割。
2013 Vol. 33 (01): 49-52 [摘要] ( 916 ) [HTML 1KB] [ PDF 664KB] ( 804 )
53 陈洪磊 贺建峰 刘俊卿 马磊
迭代图像重建中系统矩阵与重建图像质量关系研究
针对现有系统矩阵算法复杂、效率低的问题,提出了一种简易的线段加权算法。对比传统线段加权算法,所提算法大大减少了对直线与网格相交情况的判断,使用二维方式对网格进行编号,并且基于提出的算法对传统线段加权法计算系统矩阵过程进行了改进。采用改进方法计算的系统矩阵重建图像,并且对重建图像质量进行评价。实验结果表明,所提算法的运算速度比Siddon改进算法提高了3倍以上,并且重建图像的质量随着线段加权法中计算线段数目增加而逐步提高。
2013 Vol. 33 (01): 53-56 [摘要] ( 831 ) [HTML 1KB] [ PDF 759KB] ( 542 )
57 冉欢欢 黄自力
融合摄像机位姿信息的模板匹配跟踪算法
针对图像制导目标跟踪系统在跟踪过程中,由于图像旋转、成像视角和目标尺度的变化带来的跟踪漂移问题,提出一种利用摄像机的位姿信息的匹配模板校正和更新方法。根据摄像机与目标的相对位姿信息,建立目标透视成像模型以及不同摄像机位姿情况下的模板校正方程;将校正方程分解为实时图像旋转和模板仿射变换两部分减小模板变换的误差;通过设计与相关系数和距离信息相关的模板更新策略达到适应跟踪系统逐渐接近目标过程中目标的变化。采用基于视景仿真软件Vega Prime产生的模拟飞行视频对算法进行了验证。实验表明所提算法能够适应图像制导跟踪系统在跟踪过程中目标尺度、成像视角以及图像旋转的变化,减小跟踪漂移。
2013 Vol. 33 (01): 57-60 [摘要] ( 616 ) [HTML 1KB] [ PDF 637KB] ( 494 )
61 荆禄娜 马力妮 张朝福
可分级视频编码空域增强层的快速帧间模式选择算法
针对可分级视频编码(SVC)技术中层间残差预测(ILRP)大大增加了编码复杂度的问题,提出一种快速算法。带残差的帧间预测和不带残差的帧间预测都采用全搜索的预测算法,编码复杂度很大,所提算法分析了增强层带残差的帧间预测和不带残差的帧间预测之间的率失真代价(RDCost)差异,动态判定增强层是否需要采用层间残差预测以减少层间残差预测过程;同时依据层间预测模式相关性,利用基本层最优帧间预测模式指导增强层最优帧间预测模式的选择过程,进一步节省编码时间。实验结果表明,与参考模型JSVM中的算法相比,改进的快速算法在编码质量降低小于0.01dB,码率提高不大于3%的前提下,可节省平均编码时间50%左右,有效地降低了编码复杂度,对于编码器的优化方面有理论参考价值和实际应用意义。
2013 Vol. 33 (01): 61-64 [摘要] ( 527 ) [HTML 1KB] [ PDF 645KB] ( 515 )
65 高飞 周长林 党力明 侯雪梅
基于径向基函数网络的H.264全零块检测算法
针对目前全零块检测算法准确率不高的问题,提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络(NN)的全零块检测算法。通过分析H.264的编码特点,选取了绝对误差和(SAD)、变换绝对差值和(SATD)、编码块类型、率失真优化(RDO)代价、量化系数(QP)、参考块的全零块情况6个特征,考虑了哈达玛变换(HT)中应该使用SATD的情况,采用最小二乘法得到QP与RBF网络宽度参数的关系,根据参考块是否为零,设计了两个分类器来区分全零块与非全零块。在保证图像质量和编码率不变的前提下,平均能提高编码速度50%以上,实验结果表明,利用RBF神经网络很好地提高了全零块检测准确率和编码效率。
2013 Vol. 33 (01): 65-68 [摘要] ( 682 ) [HTML 1KB] [ PDF 609KB] ( 428 )
69 周航 叶俊勇
运用聚类方法的分层采样粒子滤波算法
针对跟踪过程中运动目标形态不断变化及跟踪不精确导致鲁棒性差的问题,提出了一种运用聚类方法的分层采样粒子滤波算法。通过分层采样把采样空间分成多个部分,使采样点集中于被采样概率密度函数值大的部分,采样误差降低到了原算法的一半;聚类方法利用权重实现合理分配粒子,使粒子的多样性得到保持,因而粒子跟踪的精度得到了提高。实验结果表明,所提算法的跟踪误差不到原算法的一半,每个仿真时间里稳定性都有加强,而且跟踪精度也有所提高。
2013 Vol. 33 (01): 69-71 [摘要] ( 715 ) [HTML 1KB] [ PDF 481KB] ( 480 )
72 郭世超 卡米力·木依丁 张韦煜
基于特征融合的维吾尔文笔迹鉴别
针对采用纹理方法鉴别维吾尔文不稳定的问题,提出一种与文本无关、特征融合的笔迹鉴别方法,融合的特征包括网格窗口微结构特征和笔迹曲向特征。所提方法从笔迹原始图像提取笔画边缘,对笔迹的边缘图像建立大量局部窗口模型,通过扫描边缘图像获取融合特征结构的概率密度分布,使用多种距离公式计算概率密度向量间的距离。在实验笔迹容量大小为80的笔迹库上进行实验得到的鉴别率为89.2%。所提方法能很好地刻画笔迹的局部书写变化趋势和笔画的曲向,采用概率密度分布来统计笔迹的网格窗口微结构特征和曲向特征,鉴别效果达到了预期值。
2013 Vol. 33 (01): 72-75 [摘要] ( 566 ) [HTML 1KB] [ PDF 784KB] ( 408 )
76 刘嘉敏 王会岩 周晓莉 罗甫林
基于改进的等距离映射算法的人脸识别
针对等距离映射(Isomap)算法在处理扰动图像时拓扑结构不稳定的缺点,提出了一种改进算法。改进算法将图像欧氏距离(IMED)嵌入到等距离映射算法之中。首先引入坐标度量系数计算图像的坐标度量矩阵,通过线性变换将原始图像从欧氏距离(ED)空间转换到图像欧氏距离空间;然后计算变换空间中样本的欧氏距离矩阵,并在此基础上构建样本邻域图,得到近似测地距离矩阵;最后采用多维标度(MDS)分析算法构造样本的低维表示。对ORL和Yale人脸数据库降维并结合最近邻分类器进行实验,基于改进算法的识别率平均分别提高了5.57%和3.95%,表明与原算法相比,改进算法在人脸识别中对图像扰动具有较好的鲁棒性。
2013 Vol. 33 (01): 76-79 [摘要] ( 687 ) [HTML 1KB] [ PDF 645KB] ( 480 )
网络与通信
80 丁要军 蔡皖东
基于互信息选择聚类集成的网络流量分类方法
针对互联网流量标注困难以及单个聚类器的泛化能力较弱,提出一种基于互信息(MI)理论的选择聚类集成方法,以提高流量分类的精度。首先计算不同初始簇个数K的K均值聚类结果与训练集中流量协议的真实分布之间的规范化互信息(NMI);然后基于NMI的值来选择用于聚类集成的K均值基聚类器的K值序列;最后采用二次互信息(QMI)的一致函数生成一致聚类结果,并使用一种半监督方法对聚类簇进行标注。通过实验比较了聚类集成方法与单个聚类算法在4个不同测试集上总体分类精度。实验结果表明,聚类集成方法的流量分类总体精度能达到90%。所提方法将聚类集成模型应用到网络流量分类中,提高了流量分类的精度和在不同数据集上的分类稳定性。
2013 Vol. 33 (01): 80-82 [摘要] ( 835 ) [HTML 1KB] [ PDF 602KB] ( 502 )
83 李明 杨雷 吴燕玲
移动自组网络中基于无线TCP跨层服务质量保障机制
无线自组网按需平面距离矢量路由(AODV)算法在路由发现过程中会产生大量的广播消息,消耗了大量网络资源,严重影响了网络的服务质量(QoS)。针对这个不足,提出了一种跨层服务质量保障机制。使用了以信噪比(SNR)确定下一跳节点为准则的增强型无线自组网按需平面距离矢量路由(E-AODV)算法,并且应用了无线传输控制协议(WTCP)来提高数据传输可靠性。仿真结果表明,所提机制可以有效地将网络中的数据交付时延(DDL)减少近56%,同时将数据交付率(DDR)提高近24%。
2013 Vol. 33 (01): 83-87 [摘要] ( 663 ) [HTML 1KB] [ PDF 725KB] ( 496 )
88 陈波 毛剑琳 乔冠华 戴宁
改进的基于统计学的滑动窗口无参数的累积和算法
为解决IEEE802.15.4无线传感器网络(WSN)中节点自私行为的检测问题,将最低检测延迟作为决策目标,提出了一种改进的基于统计学的滑动窗口无参数的累积和(SWN-CUSUM)算法。算法通过跟踪来自数据包两次成功传输之间的延迟特征序列,以此来判断无线传感器网络中的节点是否存在自私行为。最后通过NS2仿真工具验证算法的有效性。研究结果表明:改进的算法不仅弱化了阈值对算法性能的影响,还缩小了用于检测自私行为的滑动窗口大小,同时所提算法相对于原SWN-CUSUM算法在计算量及检测延迟上均有改善,证明改进的算法可以有效、快速地检测IEEE802.15.4无线传感器网络中的节点自私行为。
2013 Vol. 33 (01): 88-91 [摘要] ( 650 ) [HTML 1KB] [ PDF 726KB] ( 488 )
92 魏多 吕光宏
基于蚁群算法的IP网络流量矩阵估计
针对IP网络流量矩阵(TM)估计的高度病态性,导致很难精确估计网络流量矩阵,因此提出了一种基于蚁群优化(ACO)算法的IP网络流量矩阵估计方法。通过适当的建模,将流量矩阵估计问题转化为最优化问题,再通过蚁群算法求解模型,有效解决了网络流量矩阵估计。通过测试结果分析,与现存的方法相比,所提算法的精度比最大熵和二次规划稍差,但这两种方法复杂度太高,不适用于大规模网络,因此,在网络规模较大的情况下,算法是较优的,可提高流量矩阵估计的精度。
2013 Vol. 33 (01): 92-94 [摘要] ( 658 ) [HTML 1KB] [ PDF 668KB] ( 542 )
96 陈娟
异构传感网中基于组合指派编码模型的节点调度算法
针对感知半径异构无线传感器网络(WSN)中的节点调度问题,提出了一种基于组合指派编码模型的分布式节点调度算法。首先确定最大可能的组个数;然后基于两跳簇概念进行分布式分簇;最后对每个簇中的节点采用组合指派编码模型分布式调度到不同的组中。理论分析与仿真实验表明,与已有基于随机方式与两跳簇方式的调度算法相比,所提算法能更有效地延长网络的生命周期,因此更加适合感知半径异构无线传感器网络环境。
2013 Vol. 33 (01): 96-100 [摘要] ( 521 ) [HTML 1KB] [ PDF 970KB] ( 467 )
101 郭一辰 陈靖 张黎 黄聪会
大规模无线移动自组织网络混合模拟测试方法
针对已有无线移动自组织网络(MANET)测试方法存在模型简单、成本高、不易重复等问题,提出一种基于NS2的大规模MANET混合模拟测试方法(LHEN)。使用NS2的模拟功能,利用Tap代理完成虚拟分组与实际分组间的嵌套和解嵌,通过网络对象及NS2实时调度器实现虚拟环境和真实环境的通信;采用控制网络无线信号强度的方式模拟真实节点移动,完成对真实网络环境的构建。使用混合模拟和仿真两种方法分别建立大规模MANET网络进行实验对比,所测性能指标变化趋势基本一致,平均差值低于18.7%。实验结果表明,LHEN可以用于大规模MANET网络各项性能指标测试及验证。
2013 Vol. 33 (01): 101-104 [摘要] ( 517 ) [HTML 1KB] [ PDF 633KB] ( 479 )
105 韩佳 肖如良 胡耀 唐涛 房丽娜
在线社交网络中信息传播模式的特征分析
在线社交网络以其独特的传播优势,已成为一种流行的社交媒体平台。针对在线社交网络中信息传播模式的形式特点,结合传染病动力学原理,提出了在线社交网络中的信息传播模型。模型考虑了不同用户行为对传播机理的影响,并建立了不同用户节点的演化方程组,模拟了信息传播的过程,分析了不同类型的用户在网络中的行为特征以及影响信息传播的主要因素。实验结果表明:不同类型的用户在信息传播过程中有着特定的行为规律,信息不会无限制地传播,并在最终达到平稳状态,并且传播系数和免疫系数越大,信息传播达到稳态的速度就越快。
2013 Vol. 33 (01): 105-107 [摘要] ( 680 ) [HTML 1KB] [ PDF 656KB] ( 875 )
108 邓亚平 唐骏
基于控制的低能耗多跳分簇路由协议
针对无线传感器网络(WSN)的多跳分簇协议中,Sink节点附近的簇头能量消耗过快,簇头分布不够均匀,多跳链路不够高效等关键问题,提出了基于控制的低能耗多跳分簇路由协议。通过控制成簇数量与大小、多跳链路能耗、轮数与每一轮中的数据传输量来解决以上问题。仿真结果表明:所提协议与低功耗自适应分簇(LEACH)协议和基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议(EEUC)相比,网络稳定期分别延长了138%和13%,网络生命期分别延长了13%和8%,因此能够有效地降低网络能耗,均衡网络负载,延长网络生存时间。
2013 Vol. 33 (01): 108-111 [摘要] ( 760 ) [HTML 1KB] [ PDF 653KB] ( 515 )
112 孙文胜 黄吉
基于一种新的移动锚点选择算法的分层移动IPv6策略
针对在分层移动IPv6(HMIPv6)中域内切换和域间切换的时延相差较大的问题,提出一种新的移动锚点(MAP)选择算法。在域内切换时继续使用HMIPv6,在域间切换时则采用一种基于预重复地址检测(DAD)的HMIPv6(D-HMIPv6)机制。D-HMIPv6通过引入一个同伴节点(PN),进而帮助移动节点(MN)在域间切换时预先完成部分3层切换,以此来减少重复地址检测过程所带来的切换时延。网络仿真工具NS-2的结果表明,相比HMIPv6,D-HMIPv6把域间切换过程中的时延缩短了将近2s,有效地提高了对移动IPv6实时应用的支持能力。
2013 Vol. 33 (01): 112-114 [摘要] ( 428 ) [HTML 1KB] [ PDF 586KB] ( 410 )
115 孙宏 张曦煌
联合能量路由和睡眠调度算法的分析与改进
为最大化链路负载小,并对时延有要求的无线传感器网络(WSN)的生存时间,对联合路由和睡眠调度的IGP算法进行了分析与研究,提出了改进算法。改进算法统计节点一段时间内收发的数据包数和空监听周期数,根据统计结果计算使工作功率最小时的节点睡眠时间,设置此时间为该节点下一时间段的睡眠时间,最后将该功率传递给它的邻接节点。节点用保存的邻接节点的工作功率预测邻接节点的剩余能量,根据预测的剩余能量进行能量路由选择。理论分析及模拟实验表明,改进算法使网络生存时间延长了23%左右,并减少了网络时延。
2013 Vol. 33 (01): 115-119 [摘要] ( 793 ) [HTML 1KB] [ PDF 840KB] ( 451 )
120 钟一洋 刘兴长
基于LEACH协议的动态轮时间算法——LEACH-DRT
为延长无线传感器网络(WSN)的生存时间,针对低功耗自适应集簇分层(LEACH)协议中分簇不均匀和轮时间固定的问题,提出了一种基于LEACH协议的动态轮时间(LEACH-DRT)算法。通过基站获取簇和簇内成员节点信息,根据簇内成员节点数和簇内剩余能量计算出各簇的轮时间,并由基站将时间信息发送至各簇,各簇按接收到的时间信息进行工作。同时,利用新的簇头选取机制,避免了因簇头节点能量不足导致的数据丢失和成员节点的无谓消耗。分析和仿真结果表明,改进后的算法比LEACH协议延长了约4倍的网络生存时间,数据丢失率降低了约18%,在均衡网络能量消耗和降低数据丢失率方面取得了较好的应用效果。
2013 Vol. 33 (01): 120-123 [摘要] ( 621 ) [HTML 1KB] [ PDF 591KB] ( 464 )
124 雷辉 姜卫东 郭勇
能量高效的水声传感器网络多跳非均匀分簇算法
针对现有水声传感器网络(UW-ASN)分簇路由算法存在的能耗不均衡问题,提出了一种能量高效的多跳非均匀分簇(EEMUC)路由算法。通过节点到基站的物理距离建立网络非均匀分层模型,各层区域内的节点根据综合属性值选择簇头,靠近基站的簇的规模小于远离基站的簇。簇间采用多跳路由方式传送数据,从而均衡了簇头的能耗。实验结果表明,所提算法在簇头数目和节点的剩余能量等性能方面优于低能耗自适应分簇路由(LEACH)和能量高效的非均匀分簇(EEUC)算法,从而提高了水声传感器网络的能量效率,并延长了网络的生命周期。
2013 Vol. 33 (01): 124-126 [摘要] ( 474 ) [HTML 1KB] [ PDF 618KB] ( 372 )
127 刘功民 赵越
基于家庭基站密度的自适应无线资源分配策略
针对飞蜂窝(又叫家庭基站)中干扰严重、资源利用率低等问题,提出一种基于家庭基站密度的自适应无线资源分配策略。通过频率分割抑制宏蜂窝与飞蜂窝间的干扰,依托资源复用和功率控制抑制飞蜂窝之间的干扰,并基于自组织网络技术实现家庭基站接入点(FAP)的自动配置。仿真和性能分析表明,策略在最大限度提高无线资源利用率的同时,基本实现了零干扰,并将系统总吞吐量提高了20%;尤其适用于家庭基站密集或无线资源紧张的应用场合。
2013 Vol. 33 (01): 127-130 [摘要] ( 645 ) [HTML 1KB] [ PDF 655KB] ( 459 )
信息安全
131 张楠 张建华
开放式RFID双向认证协议及安全性分析
针对射频识别(RFID)系统由于资源有限、广播传输等因素而存在的安全缺陷,提出了一种在开放环境中标签和阅读器之间进行双向认证的协议。采用对称加密结合随机数的方法可以很好地协调安全、高效以及成本问题。同时协议不要求阅读器与数据库之间的通信必须是安全的,从而提高了阅读器的移动性和应用范围。通过BAN逻辑对协议进行了形式化分析,证明了所提协议是安全可达的,能够有效避免窃听、追踪和重放等安全威胁。
2013 Vol. 33 (01): 131-134 [摘要] ( 800 ) [HTML 1KB] [ PDF 613KB] ( 526 )
135 戴永 张维静 孙广武
金融交易密码多模态化方法
针对金融交易系统目前单一密码键盘模态客户身份认证存在的安全性、可靠性问题,提出了密码多模态化方法。多模态感知器获取密码码字信息,格式归一化传送所获原始模态信息,按属性前置处理、分类当前模态码字信息,公共单元融合多模态密码。对于确认的M位密码,每位分别采用N种模态输入,密码窃取率为1/(10MCN×MM)。以密码键盘与黑箱子指书为缺省模态的多模态密码输入系统的实用效果表明,所提方法实现了多模态密码码字无序交融输入,M=6时系统的密码窃取率为1/(106C2×66),而密码破解技术门类数及难度则随着模态数量增加而增加。密码输入的安全性及可靠性等多方面性能较现有单模态身份认证工作状态得到大幅提升。
2013 Vol. 33 (01): 135-137 [摘要] ( 581 ) [HTML 1KB] [ PDF 516KB] ( 435 )
138 胡然 张天骐 高洪兴
基于离散小波变换和离散余弦变换域的扩频水印盲提取算法
针对扩频水印的盲提取问题,提出了一种在数字音频中扩频水印的盲提取算法。算法将扩频后的水印信息隐藏在音频文件小波分解的低频系数再做离散余弦变换(DCT)后的第5个系数中。提取时在扩频序列及其长度均未知的情况下,采用二次谱和奇异值分解(SVD)的方法对嵌入时使用的扩频参数进行估计,实现了数字音频中扩频水印的盲提取。仿真实验表明,所提算法在未知扩频参数的情况下能提取出归一化系数(NC)为1的水印图像并且水印的鲁棒性也很强,在加噪、低通滤波等攻击下估计出的扩频序列正确率能达到90%以上,恢复出的水印图像清晰可见,归一化系数都在0.98以上。
2013 Vol. 33 (01): 138-141 [摘要] ( 628 ) [HTML 1KB] [ PDF 800KB] ( 430 )
142 莫家庆 胡忠望 叶雪琳
基于模糊理论的可信计算信任评估方法研究
信任链是可信计算的关键技术之一,如何对其表达和评估是研究热点。针对可信计算环境中影响信任评价的各种复杂因素以及信任关系的不确定性和动态性,提出一种基于模糊理论的可信计算信任评估方法。引入历史度量记录和时间衰减因子以构建直接信任度,建立粒度为5的信任等级空间,并给出间接信任度的模糊评判方法。运用改进的Einstein算子定义相似度函数,在此基础上给出信任链上实体的信任模糊推理和评估过程。方法把模糊推理和信任传递相结合,可以全面地评估信任链上实体的信任度。模拟实验表明,与同类方法相比较,所提方法对恶意评估具有较好的抵抗能力,且评估结果的可信性和可靠性更好,是一种可信计算信任评估的新方法。
2013 Vol. 33 (01): 142-145 [摘要] ( 575 ) [HTML 1KB] [ PDF 649KB] ( 509 )
146 梁一峰 廖晓峰 任晓霞
基于树形奇偶机的神经网络同步新学习规则
针对神经密码同步速度慢的问题,基于树形奇偶机(TPM),提出修改权值的新规则,在同步过程中设置队列用来记录每次通信的结果,实时估计两个互相通信的树形奇偶机的同步程度,并根据估计的结果决定权值修改幅度,在同步程度较低时适当增大权值修改量,在同步程度较高时适当减小权值修改量。仿真实验结果表明,应用新学习规则后同步效率提高了80%以上,同时与几种经典学习规则相比,计算开销更小,安全性得到进一步提高。
2013 Vol. 33 (01): 146-148 [摘要] ( 681 ) [HTML 1KB] [ PDF 594KB] ( 414 )
149 李健俊 蒋一翔 钱杰 李威 李瑜
基于有限状态机的用户权限隔离模型
针对操作系统中的权限问题,提出了基于有限状态机(FSM)的用户权限隔离模型,将用户的授权访问行为刻画为一个有限状态机,任意用户的有限状态机都只能识别该用户的合法操作序列;同时,模型证明在用户权限交集的部分,即用户访问发生共享的点,容易出现权限窃取或者非法提升等安全问题。最终,利用有限状态机实现了对用户权限隔离的有效识别与判定。
2013 Vol. 33 (01): 149-152 [摘要] ( 664 ) [HTML 1KB] [ PDF 645KB] ( 462 )
153 梁婷 李敏 何玉杰 徐朋
基于人类视觉系统的非抽样Contourlet变换域图像隐写算法
为提高图像信息隐藏的容量和隐蔽性,对比分析了非抽样Contourlet变换(NSCT)和Contourlet变换各自的优缺点和适用范围,提出了一种基于NSCT和人类视觉系统(HVS)的图像隐写方案。通过对人眼的视觉掩蔽效应进行建模,在NSCT分解的最精细尺度的各方向子带中,对不同系数分别嵌入不同的秘密信息量。仿真实验表明,新的算法相比小波域中的隐写方案,隐写的嵌入量至少提高了70000b,峰值信噪比(PSNR)提高约4dB,较好地兼顾了隐写在不可见性和嵌入容量上的要求,较小波域中的隐写方案具有更好的应用前景。
2013 Vol. 33 (01): 153-155 [摘要] ( 514 ) [HTML 1KB] [ PDF 480KB] ( 426 )
156 高苗粉 秦勇 李勇 邹裕 李清霞 申林
网络入侵检测系统自体集检测中的概率匹配高效寻优机制
针对自体集数据规模较大造成的时空上的巨大消耗而难以处理的问题,设计了基于人工免疫的网络入侵检测系统(NIDS)的自体集匹配机制。为提高入侵检测系统的检测效率,提出概率匹配高效寻优机制。首先证明了网络数据的相对集中性,通过计算平均查找长度(ASL)分析了概率匹配机制的有效性,并通过模拟实验验证了该机制的快速匹配效率,并且在一种基于自体集规模简约机制的新型人工免疫网络入侵检测系统上进行了工程应用,取得了较好的匹配效果。
2013 Vol. 33 (01): 156-159 [摘要] ( 842 ) [HTML 1KB] [ PDF 628KB] ( 524 )
160 吕红伟 徐蕾
基于入侵容忍的证书撤销列表机制研究
公钥基础设施(PKI)系统中,认证机构(CA)签名不易伪造,对基于证书撤销列表(CRL)的证书撤销系统的入侵通常是破坏系统的可用性和数据的完整性,针对这一特点,设计了入侵容忍CRL服务系统。系统利用冗余的多台服务器存储CRL,在进行多机之间的数据复制和使用时,采取随机选择主服务器的被动复制算法及选择最近更新的CRL简单表决算法。在实验给定的入侵攻击条件下,入侵容忍的CRL系统比无容忍系统的证书撤销查询正确率提高了近20%,但也增加了系统的开销。实验结果表明,适当地增加CRL服务器的数量能够提高证书撤销查询的正确率且控制系统的开销。
2013 Vol. 33 (01): 160-162 [摘要] ( 489 ) [HTML 1KB] [ PDF 670KB] ( 385 )
163 柴佳晶 顾海华 包斯刚
密码芯片中二元扩域Eta双线性对安全算法
为了在密码芯片中安全快速地实现二元扩域Eta双线性对,提出了基于平方方法的抗功耗攻击实现算法。分别研究了基于平方方法的密钥盲化和明文盲化方案,给出了具体的基于平方方法的抗功耗攻击算法的实现细节。在典型有限域下,基于平方方法的抗功耗攻击算法的实现效率比基于平方根方法提升10%以上,并且不需要存储任何预计算变量。另外,讨论了将目前用于三元扩域的Loop Unrolling方法的思想应用到所提算法后,进一步将运算效率提升了约3%。效率的提升和存储量的优化使得算法更适用于安全密码芯片。
2013 Vol. 33 (01): 163-167 [摘要] ( 595 ) [HTML 1KB] [ PDF 770KB] ( 455 )
168 黄斌 邓小鸿
高效的基于身份签名方案的安全性分析
基于身份的签名方案是许多密码协议的基础。通过对谷科等(谷科,贾维嘉,姜春林.高效安全的基于身份的签名方案.软件学报,2011,22(6):1350-1360)提出的基于身份的高效签名方案进行分析,提出了两种等价的签名生成算法,指出该方案不满足基于身份签名方案的基本安全性质。分析表明,任何攻击者都可以利用所提出的等价的私钥和签名生成算法来伪造任意用户的私钥以及任何用户对任意消息的有效签名。同时也分析了原方案不安全的原因,并指出设计比经典方案更加高效的基于身份签名方案是几乎不可能的。
2013 Vol. 33 (01): 168-170 [摘要] ( 673 ) [HTML 1KB] [ PDF 475KB] ( 485 )
人工智能
171 刘婷 张立毅 鲍韦韦 邹康
基于改进二进制人工蜂群算法的多用户检测器
最优多用户检测(OMD)技术可以达到理论上的最小错误概率,但已经证明它是一个非确定多项式(NP)问题。作为一种新型的群智能算法,人工蜂群(ABC)算法已被广泛用于各种优化问题,但传统二进制人工蜂群算法具有收敛速度过慢、易陷入局部最优等缺点。针对这一缺点,提出了一种改进二进制人工蜂群算法并将其用于求解最优多用户检测问题。算法简化了初始化的过程,采用单维求反的邻域搜索策略,计算量与最优多用户检测相比明显降低。仿真结果表明,提出的多用户检测方案在抗多址干扰和抗“远近”效应能力方面与传统检测方案相比,都有显著提高。
2013 Vol. 33 (01): 171-174 [摘要] ( 859 ) [HTML 1KB] [ PDF 779KB] ( 551 )
175 张婷 何凌 黄华 刘肖珩
基于临界频带及能量熵的语音端点检测
语音端点检测的准确性直接关系着语音识别、合成、增强等语音领域的准确性,为了提高语音端点检测的有效性,提出了一种基于临界频带及能量熵的语音端点检测算法。算法充分利用人耳听觉特性的频率分布,将含噪语音信号进行临界频带划分,并结合各频带内信号的能量熵值在语音段和噪声段的不同分布,实现不同背景噪声下语音端点检测。实验结果表明,提出的语音端点检测算法与传统的短时能量法相比,检测正确率平均高1.6个百分点。所提方法在不同噪声的低信噪比(SNR)环境下均能实现语音端点检测。
2013 Vol. 33 (01): 175-178 [摘要] ( 636 ) [HTML 1KB] [ PDF 605KB] ( 480 )
179 孙道达 赵健 王瑞 冯宁 胡江华
基于稀疏表示的QR码识别
针对QR码图像受污染、破损、遮挡时识别软件无法识别的问题,提出一种基于稀疏表示的QR码识别方法。以40类QR码图像作为研究对象,每类13幅,其中每类随机选取3幅共120幅作为训练样本,余下400幅作为测试样本。所有训练样本组成稀疏表示字典,测试样本为训练样本的稀疏线性组合,表示系数是稀疏的,对每一个测试样本,计算其在字典上的投影,具有最小残差值的类别,即为分类所属类别。最后将提出的方法与QR码识读软件PsQREdit的识别结果做了对比和分析。实验结果表明:提出的方法对于部分受污染、破损、遮挡的图像仍能正确识别,具有很好的鲁棒性,为QR码的识别提供了一种新的有效方案。
2013 Vol. 33 (01): 179-181 [摘要] ( 785 ) [HTML 1KB] [ PDF 585KB] ( 451 )
182 陈智敏 蒙祖强 林啟锋
基于要素提取关联词对的中文报道关系检测
针对现有中文报道关系检测的检测代价即误报率和丢失率较高的问题,在多向量空间模型基础上提取不同向量的要素(时间、地点、人物和内容)特征词组成关联词对,使用支持向量机(SVM)方法整合关联词对相似度和余弦相似度,从而提出了一种提取要素关联词对报道关系检测方法。所提方法补充表示了报道内容,为检测提供了更多的比较依据,识别代价降低了将近11%。实验结果验证了算法的有效性。
2013 Vol. 33 (01): 182-185 [摘要] ( 609 ) [HTML 1KB] [ PDF 686KB] ( 432 )
186 冯汝伟 谢强 丁秋林
基于文本聚类与分布式Lucene的知识检索
针对传统集中式索引处理大规模数据的性能和效率问题,提出了一种基于文本聚类的检索算法。利用文本聚类算法改进现有的索引划分方案,根据查询与聚类结果的距离计算判断查询意图,缩减查询范围。实验结果表明,所提方案能够有效地缓解大规模数据建索引和检索的压力,大幅提高分布式检索性能,同时保持着较高的准确率和查全率。
2013 Vol. 33 (01): 186-188 [摘要] ( 664 ) [HTML 1KB] [ PDF 474KB] ( 464 )
189 刘兆庆 伏玉琛 凌兴宏 熊湘云
基于形式概念分析的博客社区发现
针对拖网算法存在的发现Web社区数量过多、社区间页面重复率较高以及严格的社区定义形成孤立社区等问题,提出一种基于形式概念分析(FCA)的博客社区发现算法。根据博客网络之间的链接关系构造概念格,通过格的代数消解对原始概念格进行等价划分,度量每个划分中概念间外延和内涵的结构相似性进而合并社区核心形成社区。实验结果表明:测试数据集中社区核心的网络密度大于40%的占全部的83.420%,合并社区的网络直径为3,且社区内容丰富程度得到提高。所提算法可以有效地运用于博客、微博等社交网络的社区发现,具有显著的应用价值和现实意义。
2013 Vol. 33 (01): 189-191 [摘要] ( 722 ) [HTML 1KB] [ PDF 631KB] ( 445 )
192 刘芬 郭躬德
基于符号化聚合近似的时间序列相似性复合度量方法
基于关键点的符号化聚合近似(SAX)改进算法(KP_SAX)在SAX的基础上利用关键点对时间序列进行点距离度量,能更有效地计算时间序列的相似性,但对时间序列的模式信息体现不足,仍不能合理地度量时间序列的相似性。针对SAX与KP_SAX存在的缺陷,提出了一种基于SAX的时间序列相似性复合度量方法。综合了点距离和模式距离两种度量,先利用关键点将分段累积近似(PAA)法平均分段进一步细分成各个子分段;再用一个包含此两种距离信息的三元组表示每个子分段;最后利用定义的复合距离度量公式计算时间序列间的相似性,计算结果能更有效地反映时间序列间的差异。实验结果显示,改进方法的时间效率比KP_SAX算法仅降低了0.96%,而在时间序列区分度性能上优于KP_SAX算法和SAX算法。
2013 Vol. 33 (01): 192-198 [摘要] ( 827 ) [HTML 1KB] [ PDF 914KB] ( 586 )
199 莫栋成 刘国栋
改进的快速探索随机树双足机器人路径规划算法
针对快速探索随机树(RRT)算法进行路径规划时随机性大且未考虑移动代价的问题,提出了任意时间快速探索随机树算法。生成一组快速探索随机树,之后每个树都重新使用上个树的信息来不断改进树的延伸。为进一步优化算法,使用节点缓存来生成一个引力函数来减少移动代价。最终的算法能够快速地生成初始路径,在规划时间内不断地改进路径且通过使用阈值来确保后面路径都比上次的移动代价更小。双足机器人仿真实验中,改进后的算法与初始的算法相比,搜索的节点数由883减少到704,效率提高了近25%。实验结果表明了改进算法的有效性。
2013 Vol. 33 (01): 199-201 [摘要] ( 589 ) [HTML 1KB] [ PDF 574KB] ( 534 )
202 潘丽娜 王治和 党辉
基于关联函数的数据流聚类算法
传统数据流聚类算法大多基于距离或密度,聚类质量和处理效率都不高。针对以上问题,提出了一种基于关联函数的数据流聚类算法。首先,将数据点以物元的形式模型化,建立解决问题所需要的关联函数;其次,计算关联函数的值,以此值的大小来判断数据点属于某簇的程度;然后,将所提方法运用到数据流聚类的在线-离线框架中;最后,采用真实数据集KDD-CUP99和随机生成的人工数据集进行算法的测试。实验结果表明,所提方法的聚类纯度在92%以上,每秒能处理约6300条记录,与传统算法相比,处理效率有了较大的提高,在维度和簇数目方面的可扩展性较强,适用于处理大规模的动态数据集。
2013 Vol. 33 (01): 202-206 [摘要] ( 880 ) [HTML 1KB] [ PDF 776KB] ( 476 )
207 王念桥 姚四改
基于改进粒子群优化算法的排课问题
深入分析了排课问题,提出一种基于离散粒子群的排课算法,构建了相应的解题框架。针对粒子群算法有后期收敛速度慢、易收敛于局部最优的缺点,结合排课问题的特点,对粒子群算法作了改进。在三维空间中建立模型,采用避免冲突的种群初始化加快收敛,并且引入变异操作避免陷入局部最优等。实践表明改进后的粒子群算法能有效地解决排课问题。
2013 Vol. 33 (01): 207-210 [摘要] ( 831 ) [HTML 1KB] [ PDF 615KB] ( 690 )
先进计算
211 陈冬晓 王鹏
基于校验编码备份的分布存储方案
传统的云计算存储系统为保障可用性,一般使用镜像冗余备份而产生大量冗余备份数据,影响了存储数据空间的利用效率。针对此情况,为减少备份数据对存储空间的占用,提出一种存储方案。放弃了镜像冗余备份,引入校验编码的方式进行备份,以减少备份数据;同时采用了冲突跳转的机制对备份进行验证,在保证备份数据有效性的前提下减少备份数量。通过模拟程序运行结果与主流云存储方案的对比表明,所提存储方案在保证数据可靠性的同时,显著地降低了分布存储对磁盘空间的占用。
2013 Vol. 33 (01): 211-214 [摘要] ( 663 ) [HTML 1KB] [ PDF 727KB] ( 393 )
215 杨辉华 任洪军 李灵巧 段礼新 郭拓 杜玲玲 漆小泉
基于Sector/Sphere的气相色谱-质谱联用多样本并行对齐算法
针对气相色谱-质谱联用(GC-MS)数据处理过程复杂且计算量大、处理时间过长而严重拖延实验进度的问题,以多样本保留时间对齐为例,设计了基于分布式平台Sector/Sphere的GC-MS数据处理并行框架,实现了多样本并行对齐算法。首先分布式计算所有样本的相似度矩阵;然后依据层次聚类原理将原样本集划分为小样本集,分布式对齐各小样本集内部的样本;最后以各小样本集的平均样本作为对齐依据合并各样本集的对齐结果。实验结果表明:多样本并行对齐算法的错误率为2.9%,由4台PC组成的集群处理大量样本时,最高加速比达到3.29;能够在保证较高正确率的前提下提升计算速度,解决处理时间过长的问题。
2013 Vol. 33 (01): 215-218 [摘要] ( 662 ) [HTML 1KB] [ PDF 616KB] ( 529 )
219 刘密歌 李小斌
基于Bayes决策的奇异点检测
针对奇异信号中奇异点的检测和定位问题,提出了一个新的信号奇异点检测方法。根据脉冲奇异点的特点,首先将脉冲奇异点的检测建模为一个分类问题:信号中的脉冲奇异点为一类,非脉冲奇异点为另一类。然后,基于Bayes决策和Neyman-Pearson准则,在限定脉冲奇异点漏检概率的情况下,导出了两类点之间的分界面。据此设计了一个新的脉冲奇异点检测方法——基于Bayes决策的脉冲奇异点检测(BDPSD)方法。模拟及真实信号上的实验结果表明,与基于小波变换的模极大法相比,BDPSD方法在检测质量和定位精度方面都有很大的改善,证明BDPSD是一个有效、可行的信号奇异点检测方法。
2013 Vol. 33 (01): 219-221 [摘要] ( 479 ) [HTML 1KB] [ PDF 603KB] ( 380 )
222 黄国勇 胡吉晨 吴建德 范玉刚 王晓东
自适应时变Terminal滑模控制研究
针对Terminal滑模控制到达阶段鲁棒性不强的问题,提出了时变Terminal滑模控制方法。分析Terminal滑模面的设计参数对系统性能的影响,提出一种非线性时变Terminal滑模面的设计方法。为了消除多输入多输出(MIMO)非线性系统的不确定,构建动态干扰观测器系统,根据干扰观测误差在线调节参数,从而在线逼近外部干扰,证明了逼近误差一致最终有界。采用倒立摆系统进行仿真验证,提出的自适应时变Terminal滑模控制方法比传统的PID控制镇定时间缩短80%,且无超调。仿真结果表明,所提方法可以用于MIMO非线性系统的控制。
2013 Vol. 33 (01): 222-225 [摘要] ( 568 ) [HTML 1KB] [ PDF 569KB] ( 436 )
226 徐翔 邹复民 廖律超 朱铨
基于GemFire的海量数据计算性能实验分析
针对交通领域多源动态海量数据高性能计算的实时性、动态扩展性处理要求,提出了一种基于GemFire的分布式内存数据库实验平台。采用键-值数据存储结构和分布式动态成员关系,通过加载浮动车系统的真实数据在完整的云计算架构下,进行了计算性能测试与分析。实验结果表明,平台可将千万级以上大数据量的计算时间缩短至原系统的10%以内,满足了交通物联网云平台整合利用各子系统数据资源的应用需求。
2013 Vol. 33 (01): 226-229 [摘要] ( 668 ) [HTML 1KB] [ PDF 885KB] ( 404 )
230 季振义 吴文渊 冯勇
一类非线性方程组奇异解的计算方法及其应用
针对一类特殊的非线性方程组雅克比矩阵奇异的问题,提出了一种基于对偶空间的牛顿迭代方法。给出了一个显式的计算对偶空间的公式,在此基础上利用对偶空间作用于原方程组构造新的方程,使扩充后的方程组在近似值点的雅可比矩阵满秩,从而恢复牛顿迭代算法的二次收敛性。实验结果表明,改进后的算法一般迭代3次计算精度就可以达到10^(-15)。所提算法丰富了代数几何中关于理想的对偶空间理论,也为工程应用中的数值计算提供了一种新方法。
2013 Vol. 33 (01): 230-233 [摘要] ( 657 ) [HTML 1KB] [ PDF 561KB] ( 582 )
234 李天伟 刘晓光 彭伟骅 李伟
船舶航向保持中的混沌运动控制
针对船舶航行中的混沌运动控制问题,从船舶操纵运动非线性模型入手,提出了一种基于受控混沌系统Melnikov函数的矩形脉冲微扰控制方法。控制方法利用矩形脉冲对混沌系统参量进行微扰控制。通过求解混沌系统的同宿轨道,构造受控混沌系统的Melnikov函数,结合Melnikov函数简单零点出现的边界条件以数学的方法确定微扰脉冲参数的取值,避免了实施混沌控制时控制脉冲参数选择的盲目性。船舶混沌运动控制的仿真实验显示,所提方法能将系统混沌运动快速稳定至周期轨道上,且其振幅降为原混沌系统的8.5%;同时实验结果表明了所提方法在船舶混沌运动控制中的有效性。
2013 Vol. 33 (01): 234-238 [摘要] ( 537 ) [HTML 1KB] [ PDF 730KB] ( 414 )
计算机软件技术
239 贺春林 谢琪
基于协同过滤的个性化Web服务选择方法
对传统的Web服务选择算法进行分析,并指出其在动态环境下存在的问题。为了解决该问题,提出了基于协同过滤算法的个性化Web服务选择方法,并设计了一个动态的Web服务选择架构,架构使用协同过滤算法对Web服务的服务质量(QoS)值进行预测并选择最优的Web服务以满足用户的需求。使用150万条真实Web服务的QoS数据与其他4类算法进行了对比实验,结果表明所提方法的可行性和准确性。
2013 Vol. 33 (01): 239-242 [摘要] ( 761 ) [HTML 1KB] [ PDF 626KB] ( 463 )
243 张丹青 江建慧 陈林博
嵌入式程序的故障行为分析
为分析由软件缺陷引发的程序异常行为,首先给出了程序行为的表征方法,并对程序基准行为和故障行为进行定义和形式化描述。在此基础上,提出了能够反映程序故障行为特性的三个量化指标。其次,提出并实现了一种以系统调用为程序状态提取粒度的故障行为分析(PFBA)方法,并以嵌入式基准程序为对象进行故障注入实验以获得上述故障行为特征的各量化指标。实验结果表明,不同故障类型下的程序行为特征存在较大差异,且这些差异主要来源于与嵌入式程序的实现机制、结构特性等相关的固有特性。因此,该故障行为特征及其量化指标能够准确地揭示嵌入式程序运行时的故障行为,为程序开发过程提供了有效的回溯信息。
2013 Vol. 33 (01): 243-249 [摘要] ( 530 ) [HTML 1KB] [ PDF 1411KB] ( 538 )
250 何丽 赵富强 饶俊
基于社团服务链的Web服务组合方法
针对Web服务组合的时间效率提高问题,提出了一种基于服务社团和服务链的Web服务组合方法。在构造的服务网络上应用基于信息中心度的服务社团发现方法,将Web服务网络划分为不同的服务社团,然后构造了社团服务链发现算法和基于服务链的Web服务组合算法,这些算法将服务社团内Web服务之间的所有可组合关联转变成服务链,实现了基于社团服务链和服务质量(QoS)剪枝的Web服务组合过程。实验结果表明,与传统的图深度遍历Web服务组合方法相比,基于社团服务链的Web服务组合方法在5个测试集上的响应时间平均提高了46%,最好情况为67%。社团服务链可以有效地减少针对当前服务请求的服务搜索空间,提高服务组合的时间效率。
2013 Vol. 33 (01): 250-253 [摘要] ( 654 ) [HTML 1KB] [ PDF 623KB] ( 404 )
254 胡耀 肖如良 姜军 韩佳 倪友聪 杜欣 房丽娜
基于Xen虚拟机的内存资源实时监控与按需调整
在虚拟计算环境中,难以实时地监控与分配内存资源。针对以上问题,基于Xen虚拟计算环境,提出一种能够实时监控Xen虚拟机内存(VMM)使用情况的XMMC方法并进行了实现。所提方法运用Xen虚拟机提供的超级调用,其不仅能实时地监控虚拟机内存使用情况,而且能实时动态按需分配虚拟机内存。实验结果表明,XMMC方法对虚拟机应用程序造成的性能损失很小,低于5%;能够对客户虚拟机的内存资源占用情况进行实时的监测与按需调整,为多虚拟机的管理提供方便。
2013 Vol. 33 (01): 254-257 [摘要] ( 599 ) [HTML 1KB] [ PDF 808KB] ( 439 )
258 何浩 程春玲 张征宇 张登银
基于SilkTest和XML的通用高效的用户界面测试方法
在软件测试中,用户界面(UI)测试是保证软件质量、提高软件可靠性的不可或缺的一部分。针对句柄识别UI的测试方法缺乏稳定性和通用性,通过引入可扩展标记语言(XML),提出了一种基于XML对UI控件识别并测试的改进方法。利用XML处理数据便捷的特点,结合自动化测试工具SilkTest,对传统UI测试进行了改进。并且根据所提方法,针对AutoCAD产品多语言多版本的特点,设计了对其系列产品对话框的自动化测试方案。实验结果表明,改进后的方法能够缩短控件的识别时间,减少了测试脚本的冗余量,提高了测试的效率,也提高了UI识别的稳定性。
2013 Vol. 33 (01): 258-261 [摘要] ( 539 ) [HTML 1KB] [ PDF 646KB] ( 382 )
262 於正琳 孙精科
基于改进AOV网的轻量级工作流模型研究与设计
针对现有工作流模型在应对大型复杂系统时的不足,引入轻量级模型的概念,提出一种基于改进AOV网的轻量级工作流模型以满足大型复杂业务流程的工作流管理需求。在对模型进行详细定义与设计的同时,给出了流程调度中关键的两个算法——分支的调度算法及汇聚的同步算法以确保流程的准确运行。通过对一个具体实例的流程建模分析,体现了模型的轻量级优势并采用图论的分析手段对模型进行静态及动态验证,证明了模型的合理性。
2013 Vol. 33 (01): 262-265 [摘要] ( 823 ) [HTML 1KB] [ PDF 863KB] ( 427 )
266 李明 刘士仪 年福忠
基于时序描述逻辑的Web服务本体语言过程模型语义
针对Web服务本体语言(OWL-S)过程模型存在动态交互和时序特征表达能力不足的问题,提出一种基于时序描述逻辑的过程模型形式化方法。通过对OWL-S过程模型的原子过程和组合过程语义进行形式化的描述,得到了OWL-S的过程模型的动态语义,最终实现了对OWL-S过程模型的形式化建模。实例结果验证了所提方法的可行性,为进一步的分析和验证提供了基础。
2013 Vol. 33 (01): 266-269 [摘要] ( 589 ) [HTML 1KB] [ PDF 650KB] ( 438 )
典型应用
270 周海光
新一代多普勒天气雷达网探测数据对比分析系统
我国即将建成由216部多普勒天气雷达组成的观测网,组网雷达数据对比分析是及时发现雷达网故障、为雷达定标提供参考,提高短时临近天气预报准确率的基础。为解决上述问题,研发了雷达组网数据对比分析系统。首先,针对距离衰减和波束展宽对雷达探测数据的影响,提出利用相邻雷达等距离线垂直剖面内的网格数据进行对比分析;然后,为了满足实时计算需求,提出快速等距离线坐标变换算法,算法可节约85%的计算时间;针对雷达数据空间分布特点,提出三维混合插值算法,以便最大限度保留原始数据特征,提高数据对比分析精度。系统可自动处理相邻雷达时间同步数据,统计分析等距离线垂直剖面内的数据,实现组网数据可靠性和一致性的客观评估分析。实验结果表明,软件系统能够满足组网雷达数据客观评估需求。
2013 Vol. 33 (01): 270-275 [摘要] ( 877 ) [HTML 1KB] [ PDF 1110KB] ( 504 )
276 陈超泉 王政锋 匡昭敏 李莉 孟翠丽 何立
基于GIS的广西暴雨风险度实时评估系统
针对精细化、定量化的暴雨灾害风险度实时评估方法的缺乏,应用广西的暴雨日数和日降雨量等气象数据、历史灾情数据、高程和距海距离等地理信息数据,通过研究确定基于承灾体-孕灾环境-致灾因子-抗灾力等多源数据的广西暴雨致险因子的辨识技术和序列构建方法,构建了针对农业、社会经济等不同承灾体的,基于暴雨危险度、孕灾环境脆弱度、暴雨灾害易损度和抗灾力的暴雨灾害风险度实时评估模型和等级指标,并运用组件式地理信息系统(GIS)二次开发技术,以实时评估模块为核心,研发了基于GIS技术的广西暴雨风险度实时评估系统,简化和规范了暴雨风险度实时评估操作流程。应用所提系统对2011年9月29日的强台风“纳沙”带来的暴雨风险度进行评估,评估结果与灾情实况相符。
2013 Vol. 33 (01): 276-280 [摘要] ( 740 ) [HTML 1KB] [ PDF 863KB] ( 526 )
281 胡晓辉 田淇元 陈永 李欣
不同人员分布下高铁车厢人员疏散仿真
在元胞自动机理论的基础上,针对在高铁车厢内人员安全疏散的问题,提出一种考虑人员个体差异,在多速的情况下,通过人员实时调整自身移动情况,对人员疏散过程建立模型的方法,并进行计算机仿真加以研究分析。实验结果表明,根据个体差异,强中弱的分布方式在疏散时间上比弱中强的分布方式快2个时间步。同时,灾害点出现在车厢内不同位置,疏散时间差异较大。对不同人员分布以及灾害点发生情况下的仿真研究,更加真实地模拟了人员紧急疏散过程和疏散状况,为人员安全疏散问题提供理论指导意义。
2013 Vol. 33 (01): 281-284 [摘要] ( 634 ) [HTML 1KB] [ PDF 795KB] ( 518 )
285 彭永涛 张锦 李延来
基于变分不等式的多商品物流网络优化设计
为优化设计多级多商品流的物流网络,按网络状态把物流网络划分为静态网络和动态网络,分析了静态网络的基础设施建设和动态网络的物流活动问题,构建了可描述不同网络阶段的运营成本和建设成本函数,并且考虑了运营过程带来的环境污染问题,构建了治理费用函数。基于以上函数,建立以供给能力为约束条件,以总成本最小为目标的网络设计和重新设计模型,然后将模型转换为变分不等式问题,证明了所设计模型与变分不等式等价。最后通过算例,运用修正投影算法对模型进行数值演算和验证,得到了最优成本下的设施建设方案和物流组织方案。
2013 Vol. 33 (01): 285-290 [摘要] ( 516 ) [HTML 1KB] [ PDF 906KB] ( 474 )
291 田宁 范玉刚 吴建德 黄国勇 王晓东
单向阀的小波包核主元分析故障检测
高压活塞隔膜泵是管道输送的最重要动力源,为了解决其内部单向阀故障的在线监测问题,提出一种基于声发射信号的小波包时频及核主元分析(KPCA)的检测方法。首先采用小波包对声发射数据进行处理,求出信号各频率段的能量值;然后采用KPCA方法对能量值在高维空间进行分解建立特征模型,利用特征模型中的SPE和T2统计量对故障信号进行检测;最后对GEHO型隔膜泵单向阀的声发射数据进行实验验证。通过与主元分析方法的比对,表明所提方法能够快速、准确地对单向阀故障进行在线检测,在高压活塞隔膜泵无损故障检测领域具有良好的应用前景。
2013 Vol. 33 (01): 291-294 [摘要] ( 745 ) [HTML 1KB] [ PDF 599KB] ( 413 )
295 张旭坤 马社祥
压缩感知的量化率失真分析
压缩感知理论表明稀疏信号能由少量的随机测量值恢复,从信息理论的角度来看,随机测量值能否有效表示稀疏信号仍是一个值得探讨的问题。针对压缩感知测量值的量化,将率失真理论作为工具研究压缩测量值的量化带来的平均失真度,包括均匀量化和非均匀量化两种情况,并进一步得到由量化测量值重构信号的率失真性能极限。理论分析和实验结果表明,相对于信号的自适应编码随机观测过程会引起较大的失真,但是压缩感知能利用信号的稀疏度来减小量化后的重构失真,这说明量化压缩感知适用于低稀疏度的信号。
2013 Vol. 33 (01): 295-298 [摘要] ( 628 ) [HTML 1KB] [ PDF 598KB] ( 482 )


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