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2011年 第31卷 第03期 刊出日期：2011-03-01

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网络与通信

适应交叉链路的移动Ad Hoc网络拓扑分割检测

任智 祖力 曹建玲 黄勇

2011, 31(03):  587-590.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00587

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为准确探测移动Ad Hoc网络(MANET)中导致网络拓扑分割的关键节点，提出一种适应交叉链路的拓扑分割检测算法——CPDA；通过在基本回路探测过程中发布并利用邻节点对信息，CPDA能够排除交叉链路对基本回路走向的影响，从而解决了现有基于回路探测的分割算法——DPDP不适用于交叉链路的问题，使关键节点探测的准确度得以提高。性能分析结果表明，CPDA对网络拓扑没有特殊要求，在准确度和探测开销方面的表现优于DPDP。

基于三角构成规则的加权有向网络拓扑生成算法

苑文举 李飞鹏 孙鑫 付枫 刘衍珩

2011, 31(03):  591-593.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00591

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针对加权无向图的网络拓扑模型难以表征真实网络环境下节点间有向性的问题,提出了基于三角构成规则的加权有向网络拓扑生成算法，依据概率优先选择节点的邻居节点进行有向性加边，通过网络边权的动态演化实现节点间的不对称性增长。并利用该算法进行了仿真实验。实验表明，基于三角构成的加权有向网络拓扑算法生成的网络拓扑结构符合真实环境下的网络拓扑结构所体现出来的拓扑特性，同时具有较好的聚类系数可控性。

无线传感器网络随机调度算法研究

李杰 陈曦

2011, 31(03):  594-597.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00594

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无线传感器网络(WSN)具有节点能量有限、节点冗余度高等特点，这使得轮换成为解决网络覆盖问题的基本工作机制之一。基于轮换工作机制对随机调度模型下的网络特性进行了研究，分析了网络中有效节点总数与轮换周期数的关系，并提出了根据网络中有效节点总数来动态调节节点工作概率的算法。该算法能很好地解决网络因有效节点数目减少、工作概率固定所造成的网络运行后期网络性能无法满足网络需求的问题，保证每轮中的网络性能基本一致。仿真实验证明了所提算法的有效性及分析的正确性。

基于定向广播的AODV控制报文抑制研究

韦智仁 单志龙

2011, 31(03):  598-601.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00598

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AODV路由协议是通过全向广播请求报文和定时广播Hello报文来建立Ad Hoc网络的路由，但在路由发现阶段需要广播发送大量的请求控制报文，导致了协议性能的下降。针对此问题，提出了一种新的基于定向广播的路由协议，该协议通过定向广播发送请求报文，并根据节点的移动性动态调整Hello报文的发送时间间隔来减少报文的发送。理论分析和仿真结果表明，该方法能有效地减少控制报文的数量，减少路由负载，也显著提高了端到端时延、平均投递率等性能参数。

基于用户需求的图着色论频谱分配算法

瞿越 鲜永菊 徐昌彪

2011, 31(03):  602-605.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00602

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对最新的图着色论频谱分配算法进行了分析，针对认知用户需求未得到满足的缺点，提出用户满意度，根据它来设置频谱分配优先级函数，对需求满足情况较差的用户优先进行分配，得到一种基于用户需求的图着色论频谱分配算法。仿真结果表明，提出的算法能增加系统信道效益，更好地满足多个用户的信道需求，提高了频谱利用率。

基于多用户QoS的中继系统功率分配算法

严靖琳 唐伦 陈前斌 陈波

2011, 31(03):  606-608.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00606

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研究了非再生中继满足不同用户速率需求的公平性功率分配问题。提出了基于用户期望速率比例公平性功率分配算法，由于源端无法预先接收用户期望速率信息，该算法在实际操作中存在一定的不可操作性。进一步提出了预均分公平性功率分配算法，可弥补基于用户期望速率比例公平性功率分配算法的不足。仿真结果表明，两种算法都实现了保证用户服务质量(QoS)的最优功率分配以最小化用户速率与期望速率差值，节约网络资源的优化目标。

基于B+树快速调优的反馈式负载平衡算法

王正霞 刘晓洁 梁刚

2011, 31(03):  609-612.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00609

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网络带宽飞速发展，应用并行处理技术可以大幅度提高网络入侵检测系统（NIDS）的性能。并行处理环境下的NIDS要求在对报文进行负载均衡分配时要保持连接的完整性，即相关的报文要分配到同一个处理节点。基于B+树的稳定和均衡特性，提出基于B+树快速调优的反馈式负载平衡算法(BLB)。该算法利用B+树搜索性能高、完全平衡的特性，当负载不均衡时，对B+树结构的流表进行快速调优，重映射流表，达到负载均衡。通过仿真实验，证明了该方案能快速使B+树结构连接密集度达到平衡，有效地均衡负载，降低系统的丢包率。

基于误码率的快速中继选择算法

孙琳 马社祥

2011, 31(03):  613-616.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00613

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针对协作网络中的中继选择算法的最优性与运算效率的矛盾问题，在放大转发(AF)协作网络中，提出一种基于误码率的快速中继选择算法。该算法先在等功率条件下，根据信道统计特性及系统误码率,引入一个等效信道增益参数，该参数反映了在协作通信过程中，源节点到中继节点以及中继节点到目的节点两个阶段的信道特性。然后将该参数降序排列，以当前信噪比(SNR)为门限，在等功率条件下选择中继节点集合，使系统的误码率最小。并结合次优功率分配，进一步降低系统的误码率。仿真结果表明，该算法能够取得和穷举算法相似的性能，但计算复杂度至少降低到穷举算法的1/20，且随着中继节点数的增加计算复杂度更进一步降低。同时，仿真结果还表明该中继选择算法的误码率性能优于所有中继节点参与转发（AP-AF）及预先选择一个最优中继节点转发数据（S-AF）算法。

片上网络路由节点优化设计

王坚 李玉柏 彭启琮

2011, 31(03):  617-620.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00617

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针对虚输出队列结构的路由节点所构成的片上网络(NoC)，提出了一种定制化路由节点中各个虚拟通道缓存大小的方法，以提高片上网络的整体通信性能。在有限的片上缓存资源约束下，分析各个虚输入队列中缓存大小对数据通过片上网络的平均延迟的影响，并在此基础上提出一种缓存资源配置方法，以便将缓存资源分配到片上网络通信瓶颈处，从而在不增加缓存资源开销的情况下提高片上网络的通信性能。最后通过仿真验证了路由节点优化设计对提高片上网络性能的可行性，并同未优化的路由节点构成的片上网络性能进行了比较。

无线移动环境下双链路通信机制的研究与应用

林威仪 陈兵

2011, 31(03):  621-624.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00621

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针对现有切换机制和算法存在切换延迟较大、丢包率较高、不够稳定可靠等问题，提出一种双链路通信机制，给出一种双链路选择和数据传输算法，通过平滑处理获取精确信号质量，根据差值阈值控制两条通信链路在适当时机进行切换，并使用双线程进行数据转发。实验结果表明，与单链路机制相比，双链路机制不会出现延迟脉冲，丢包率接近于零，平均吞吐量提升了20%，可以应用到轨道交通、高速公路等具有高速移动子网的应用场合。

无线Mesh网络中基于分簇的多约束QoS路由协议

孙志

2011, 31(03):  625-628.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00625

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多媒体应用的发展使得在无线Mesh网络(WMN)中提供服务质量（QoS）保证具有重要意义。结合WMN的特点，设计了一种路由度量的计算方法，提出了一种分簇的多约束QoS路由(CMQR)协议，各根节点并行计算簇内路由，并由网关链路进行连接，降低了路由计算量，提高了协议的可扩展性。仿真实验表明，CMQR协议在保持高交付率的情况下，具有较低的路由建立时间和协议开销。

基于Elman神经网络的TDOA定位算法

吴燕红 关维国 王艳峰

2011, 31(03):  629-631.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00629

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针对Chan定位算法在非视距(NLOS)环境下定位性能差的缺点，提出一种基于Elman神经网络的Chan定位算法，利用Elman神经网络的动态递归特性以及强大的非线性映射逼近能力，对NLOS误差进行修正，再利用Chan算法定位。仿真结果表明，在NLOS误差较大的环境下该算法仍具有良好的定位精度，性能优于Chan算法和泰勒级数展开法。

混沌扩频测距方案研究

何世彪 白洁 罗冬梅 肖利丽

2011, 31(03):  632-635.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00632

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混沌序列以其相关性好、对初值敏感、保密性强等特性成为直接扩频通信系统中理想的扩频码。为充分发挥混沌序列测距的优点，在分析伪码测距的基本原理基础上，设计了两种混沌扩频测距的方案，利用数字匹配滤波器进行混沌码捕获的方法实现测距，分析了其测距的工作过程、捕获时间和测距精度。通过理论与仿真分析结果表明，利用混沌码作为扩频码实现测距是可行的，且具有高保密性、低截获和适合多目标测距等优点。

窄带音频信号时差估计算法

罗进文 胡正伟 蒋占军 杨桂芹 焦芳芳

2011, 31(03):  636-638.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00636

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研究定位中的窄带音频信号时差估计问题，给出时差估计的信号模型，在研究传统广义相关时差估计算法及基于希尔伯特变换时差估计算法基础上，提出基于接收信号分数阶希尔伯特变换的时差估计算法。通过仿真实验，得到不同变换阶数下归一化后的时差估计均方误差曲线，在最优时差估计域下，与广义相关法及希尔伯特变换时差估计算法相比，提出的算法具有较好的估计性能。

渐近最佳LCZ序列偶集的构造

史仍辉 赵晓群 李立志

2011, 31(03):  639-642.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00639

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由于最佳二进序列偶的存在空间比最佳二元序列大，为进一步扩大准同步码分多址(QS-CDMA)系统的地址码选择范围，提出了两种构造渐近最佳低相关区(LCZ)序列偶集的方法。基于最佳二进序列偶与改造后的Walsh序列集（或m序列的循环移位序列集）和二元二值周期自相关序列偶的循环移位序列偶集，构造一类渐近最佳LCZ序列偶集，构造的渐进最佳LCZ序列偶集具有更多不同的参数组合，可为实际的工程应用提供更多的选择。

基于对数似然比的发射天线选择

张莜燕

2011, 31(03):  643-646.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00643

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基于对数似然比(LLR)的天线分集是误码性能优于传统基于信噪比(SNR)天线分集的一种新技术，并降低了系统的实现复杂性和成本。为此对基于LLR的发射天线选择新技术进行了研究，推导了多输入多输出(MIMO)Nakagami衰落信道上基于符号对数似然比(SLLR)和比特对数似然比(BLLR)的发射天线选择准则，并对M进制调制系统进行仿真研究。结果表明，基于BLLR准则的MIMO系统误比特率最小；采用SLLR准则和BLLR准则时，在保持发射端和接收端的天线总数不变的条件下，分集数量级大的系统误比特率性能好；数量级相等时，接收天线较多的系统性能较优。

人工智能

基于直觉模糊聚类的数据关联算法

贺正洪 雷英杰 雷蕾

2011, 31(03):  647-650.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00647

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针对多传感器观测数据存在不确定性的问题，基于直觉模糊聚类，提出一种新的数据关联算法。将改进的直觉模糊C-均值聚类（IFCM）算法应用于数据关联，首先将观测数据和预测数据进行直觉模糊化，然后计算直觉模糊集之间的加权距离以获得观测与航迹的隶属度，最后依次搜索最大隶属度实现观测与航迹的关联。仿真实验表明，存在模糊观测数据情况下，算法能有效地进行数据关联。

路网信息不完备条件下的动态最短路搜索

龙科军 Lee.D.HAN 王赛政

2011, 31(03):  651-653.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00651

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针对路网信息不完备性、路网结构特征和驾驶员习惯等因素，研究最短路搜索问题。提出以全局规划和局部规划相结合的动态最短路混合规划方法：全局规划中，基于参数d/l（起终点距离d与平均路段长度l之比），确定路径搜索区域的椭圆方程，运用Dijkstra算法生成静态的全局最短路径；局部规划中，结合路网结构特征、突发事件影响范围，提出改进Bug算法，以避免车辆进入全局最短路径上发生的紧急事件或严重堵塞区域，实现动态诱导。仿真实验结果表明，混合规划方法能在路网信息不完备条件下实现最短路径动态诱导，有效避开拥堵区域。

基于π演算的足球机器人协作Q学习方法

柯文德 朴松昊 彭志平 蔡则苏 苑全德

2011, 31(03):  654-656.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00654

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针对多机器人协作学习时出现的学习速度慢、学习效率低等问题，提出了一种基于π演算心智模型的足球机器人协作Q学习方法，描述了机器人的运动模型，定义了球场现状、目标、意图、行为、协作、请求、扩展知识、能力判断和联合意图等机器人心智状态，构造了联合奖励函数。最后通过实验验证了方法的有效性。

新的基于混沌搜索的组优化算法

方振国 陈得宝

2011, 31(03):  657-659.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00657

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为提高组搜索优化(GSO)算法的性能，结合混沌方法的全局搜索特性，提出一种新的基于混沌搜索的组搜索优化（CGSO）算法。此方法中，生产者利用混沌搜索方法不断寻找较好的位置；占领者结合当前生产者的位置和自己运动到目前为止的最好位置对自己当前的位置进行更新；徘徊者采用混沌变异方法探索新的位置。该算法运用Logistic映射的初值敏感性扩大搜索范围，利用其全局遍历性进行位置搜索，有效地提高了算法的全局收敛性。采用CGSO、GSO算法对四个典型的函数优化问题进行了仿真实验，仿真结果验证了方法的有效性。

多种群协同进化数值优化算法

彭复明

2011, 31(03):  660-665.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00660

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为了提高进化算法的抗早熟性与效率，提出了一种基于多种群的新算法。根据杂种优势理论的原理，算法让多个种群同时进化。各个种群之间既相对隔离又分工合作，目的就是保持种群的多样性。不同类型的种群采用不同的算子，并在不同的栖息地繁殖后代；不同类型的种群分别担负着广度与深度的搜索任务，以便算法能够收敛到高精度的全局最优解。多个数值实验也验证了新算法的优良性能。

基于渴望度的关联航迹自动编批算法

闫军 徐保国 王钺 山秀明

2011, 31(03):  666-669.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00666

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在分布式数据融合系统中，局部探测航迹在融合中心进行航迹关联后，需分配综合批号以确定局部航迹与系统航迹的对应关系，以便后续的融合处理。实际应用中，因关联错误的存在，可能导致后续自动编批算法的失效，进而造成系统航迹断续等故障。提出了一种基于渴望度的关联航迹自动编批算法，在航迹关联与航迹融合之间，根据渴望度为局部航迹分配综合批号，以实现关联航迹与系统航迹的对应。在真实反映关联关系的前提下，还可确保在有限关联错误下系统航迹批号的稳定性，使某一批号在不同时间尽可能地代表同一目标。所提出的算法已在实际的工程系统中得到应用，具有较好的稳健性。

数据库技术

海量规则网维护及其优化方法

张桂刚

2011, 31(03):  670-673.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00670

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基于各种海量规则信息处理的需求，提出了海量规则网的维护与优化的基本方法。给出了海量规则网增量集成维护与删除维护的基本算法步骤，利用替代规则模块的方法进行规则网优化。最后用实例对规则网优化进行了具体说明。海量规则网维护与优化部分拓展了现有规则网处理模式，提出了新的处理方法。

改进的概率潜在语义分析下的文本聚类算法

张玉芳 朱俊 熊忠阳

2011, 31(03):  674-676.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00674

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概率潜在语义分析(PLSA)模型用期望最大化(EM)算法进行参数训练，由于算法参数的随机初始化，致使聚类的效果过度拟合且过分依赖于参数初始值。将潜在语义分析(LSA)模型参数概率化，用以初始化概率潜在语义分析模型的参数，得到的改进算法有效解决了参数随机初始化问题。经实验验证，所提出的方法对文本聚类的归一化互信息(NMI)和准确度都有明显提高。

带有高效索引的语义Web服务I/O匹配优化方法

冯勇 方欣 徐红艳

2011, 31(03):  677-679.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00677

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目前Web环境中蕴涵着大量的Web服务和Web服务请求，基于语义的Web服务匹配能够提高Web服务发现的准确性，但由于其复杂的语义计算，导致系统响应速度慢。首先，对语义Web服务过程进行了分析，确定大量的语义计算主要集中在输入/输出（I/O）匹配环节；然后，在研究现有I/O匹配算法和分析影响语义相似度的主要因素基础上，给出了一种带有高效索引的语义Web服务I/O匹配优化方法，包括：高效索引的建立和基于哈希二次探测再散列的启发式筛选机制的提出；最后，通过实例证明了该方法切实可行。该方法通过筛除无关Web服务，减少了语义计算量，提高了系统响应速度，进而带来了更好的用户体验。

核K-Means聚类在Folksonomy标签模糊和冗余中的应用

张新伦 苏一丹 惠刚刚

2011, 31(03):  680-682.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00680

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现有的Folksonomy标签推荐系统中，标签模糊会导致系统推荐不准确，并且影响用户建模的准确性，而标签冗余妨碍了对系统的评估。利用K-Means聚类结果抽取模糊和冗余标签时，聚类效果较差导致抽取不准确。提出使用核K-Means聚类处理标签模糊和冗余，通过非线性映射能够较好地分辨、提取并放大样本中有用的特征，提高抽取模糊标签和冗余标签的准确度。实验结果表明：核K-Means聚类对标签和资源的聚类效果更好，抽取的模糊标签和冗余标签也更准确。

数据集成中基于组合相似度计算的属性映射搜索算法

郑凯 梁卓明 郑文栋

2011, 31(03):  683-685.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00683

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针对企业数据物化集成中属性映射技术存在的问题，提出了基于组合相似度计算的属性映射搜索算法(SACS)。通过建立直观的属性相似度计算因子和组合公式，在数据源属性间遍历搜索映射关系，从而规避传统属性映射技术在机器学习过程中数据样本的选择问题，提高属性映射关系的查准率和查全率。

基于概念格挖掘GIS中的关联规则

陈湘 吴跃

2011, 31(03):  686-689.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00686

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挖掘隐藏在地理信息系统(GIS)的空间数据中的知识是GIS研究领域和数据挖掘领域的重要方向。概念格是关联分析的重要技术之一。为了提高关联规则的挖掘速度，提出了一种基于增量式算法的概念格构造算法，通过用比较概念外延的方法建格，同时在建格过程中引入支持度约束，使得概念格的建格速度得到提高，并使建成的格具有高度的约简性，让后续的规则挖掘变得更容易。将所提算法应用于GIS的空间数据挖掘，取得了切实可行的应用结果。

位置相关查询中基于最小访问代价的缓存替换方法

卢秉亮 梅义博 刘娜

2011, 31(03):  690-693.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00690

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在位置相关查询（LDQ）中由于用户的移动性和数据的位置相关性，给缓存替换策略带来了新的挑战。在详细分析位置相关数据(LDD)的空间位置特性和几种典型的位置相关缓存替换策略的基础上，提出一种基于最小访问代价的缓存替换策略（PLAC），一些重要的缓存替换因素如访问概率、更新频率、数据距离和有效范围等都包含在代价函数里，PLAC根据代价函数值的大小来决定被替换的数据，由此来保证有限缓存的最大使用率。通过实验对比，PLAC比其他位置相关缓存替换策略更为有效地提高了缓存命中率，缩短了查询平均响应时间。

基于变宽直方图的无线传感器网络异常数据检测算法

姜旭宝 李光耀 连朔

2011, 31(03):  694-697.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00694

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数据的准确性是衡量无线传感器网络(WSN)性能的重要指标，异常数据检测是无线传感器网路面临的关键问题和主要挑战。提出了一种基于变宽直方图的异常数据检测算法，通过数据聚合的方式将网络中的动态感知数据聚合成变宽的直方图来准确检测出异常数据，同时避免不必要的数据传输。对算法的性能进行了理论分析，并基于真实大规模无线传感器网络系统数据进行了实验评估，结果表明算法具有很高的准确率，并有效降低了网络通信开销。

应用于垃圾邮件过滤的词序列核

陈孝礼 刘培玉

2011, 31(03):  698-701.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00698

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针对支持向量机(SVM)中常用核函数由于忽略文本结构而导致大量语义信息丢失的现象，提出一种类别相关度量的词序列核(WSK)，并将其应用于垃圾邮件过滤。首先提取邮件文本特征并计算特征的类别相关度量，然后利用词序列核作为核函数训练支持向量机，训练过程中利用类别相关度量计算词的衰减系数，最后对邮件进行分类。实验结果表明，与常用核函数和字符串核相比，改进的词序列核分类准确率更高，提高了垃圾邮件过滤的准确率。

基于K-Means聚类的瓦斯浓度预测

穆文瑜 李茹

2011, 31(03):  702-705.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00702

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提出一种基于K-Means聚类的非线性时间序列预测模型。利用混沌时间序列短期可以预测的特点，对选取的某两处煤矿构建了瓦斯浓度预测模型。采用关联积分方法确定相空间时间延迟τ和相空间嵌入维数m。然后在重构相空间中，运用基于K-Means聚类的加权一阶局域法构建煤矿瓦斯浓度的预测模型。结果表明：在预测间隔1min的数据时，使用200个连续的数据进行训练,预测效果较好，误差达到最小值0.0341；在预测间隔多分钟的数据时，使用200个15min间隔的数据进行训练，预测效果较好，误差达到最小值0.0437，可见该瓦斯浓度时序在间隔15min后又恢复了初始的混沌性。

图形图像技术

高斯混合背景模型的适应能力研究

张运楚 宋世军 张汝敏 郝建林

2011, 31(03):  706-709.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00706

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高斯混合背景模型是一种参数化统计模型，观察时间窗内像素样本模式呈现规律决定了背景模型的学习结果。针对背景动态变化的特点，研究了影响背景模型适应能力的模态稳定性与可塑性、模态残留与激活问题。仿真实验表明高斯混合背景模型具有较强的渐变选择性适应能力，而模态残留与激活机制为模型提供了有限的背景结构短时变化适应能力。

基于改进卡尔曼滤波的盲图像恢复

王蕾 冯晓毅 万小娜

2011, 31(03):  711-714.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00711

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相关文章 | 计量指标

为了解决在获取数字图像过程中发生的图像质量下降（退化）的问题，需要使用图像恢复技术进行图像重建。针对未知点扩散函数(PSF)的盲图像恢复，首先利用倒频谱的方法估计模糊图像的点扩散函数，然后再利用改进的卡尔曼滤波方法对图像进行恢复。倒频谱方法是将模糊图像分成反映原图像信息和反映模糊系统信息的两部分相加的形式，通过分析两者的关系估计出模糊图像的PSF。改进卡尔曼滤波器在估计过程中考虑了系统的模型误差，使其对模型误差具有一定的鲁棒性。通过Matlab进行了数字仿真实验，实验结果表明利用所提出的方法可以有效地减小PSF估计不准确对图像恢复的影响，与传统卡尔曼滤波相比恢复效果较好。

基于监督局部线性嵌入特征提取的高光谱图像分类

温金环 田铮 林伟 周敏 延伟东

2011, 31(03):  715-717.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00715

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相关文章 | 计量指标

高光谱图像的数据维数高、数据量大、数据间高度冗余等特点给图像分类带来困难，为进行有效降维、提高分类精度，提出了一种监督局部线性嵌入(SLLE)非线性流形学习特征提取方法。SLLE算法根据数据先验类标签信息所给出的新距离寻找数据点的k最近邻(NN)，新距离使得类内距离小于类间距离，这使得SLLE算法更有利于分类。高光谱图像数据和UCI数据的分类结果表明了该方法的有效性。

基于并行遗传算法的气球力Snake模型参数优化

赵于前 刘锤

2011, 31(03):  718-720.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00718

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相关文章 | 计量指标

针对气球力Snake模型的图像分割效果很大限度上依赖于初始参数的选取，借鉴遗传算法的高效、并行和全局搜索的性能，提出了一种求解气球力Snake模型最优参数的算法。该算法用气球力Snake能量泛函作为目标函数，引入图像相似度函数作为遗传迭代终止准则，采用并行遗传计算进行分割参数寻优。实际医学图像的实验结果表明，算法能避免通过大量实验来人工选取参数的繁琐，也解决了参数选取不当导致的分割结果不理想的问题，可以得到较好的分割效果。

基于增强能量图和二维保局映射的行为分类算法

林春丽 王科俊 李玥

2011, 31(03):  721-723.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00721

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相关文章 | 计量指标

行为分类中，现有的特征提取要么方法简单、识别率低，要么特征提取复杂、实时性差。对此，提出一种算法：将步态能量图（GEI）改进，得到增强步态能量图（EGEI）；然后将二维保局映射（2DLPP）应用于特征空间降维；最后采用最近邻(NN)法分类。EGEI比GEI更能反映目标特征；2DLPP降维效果好于主成分分析(PCA)及一维保局映射。在Weizmann行为数据库上测试，实验结果表明：该算法简单、准确率高，平均识别率达到了91.22%。

基于Q-relief的图像特征选择算法

范文兵 王全全 雷天友 朱辉

2011, 31(03):  724-728.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00724

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相关文章 | 计量指标

针对特征选择算法——relief在训练个别属性权值时的盲目性缺点，提出了一种基于自适应划分实例集的新算法——Q-relief，该算法改正了原算法属性选择时的盲目性缺点，选择出表达图像信息最优的特征子集来进行模式识别。将该算法应用于列车运行故障动态图像监测系统（TFDS）的故障识别，经实验验证，与其他算法相比，Q-relief算法明显提高了故障图像识别的准确率。

基于四元数特定颜色对边缘检测的车牌定位

王建 刘立 王天慧

2011, 31(03):  729-732.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00729

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相关文章 | 计量指标

车牌定位是车牌识别系统中的一个关键问题。提出了一种基于四元数特定颜色对边缘检测的车牌定位算法。首先将输入彩色图像用同色调全饱和度四元数形式表示；然后借助四对模板检测特定颜色对边缘，结合形态学膨胀运算提取潜在车牌区域；最后根据车牌形状约束条件定位车牌区域。该方法综合利用了车牌的颜色、边缘和形状特征，具有较好的鲁棒性。对各种情况拍摄的485幅车牌图像应用该算法，查全率达到96.8%，查准率超过93.2%。

互信息驱动的有限元医学图像配准方法

党建武 孙滕 王阳萍 李莎 杜晓刚

2011, 31(03):  733-735.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00733

摘要 ( )   PDF (645KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

针对医学图像中软组织形变复杂多样的特点，在配准过程中以离散化的有限单元为基本单位模拟和预测整个弹性体产生的形变，将配准过程视为有限元求解二维平面应力问题并对有限元能量函数进行改进，选取高精度和鲁棒性良好的互信息(MI)为测度应用到方程求解中。为提高算法效率，在配准过程中采用多分辨率策略进行优化。通过对放疗中医学图像进行配准实验并与已有方法进行比较，得到的配准结果更优，对刚体位移更敏感并提高了速度，表明该方法是一种具有高精度和高效率的配准方法。

基于表情子空间多分类器集成的非特定人人脸表情识别

胡步发 陈炳兴 黄银成

2011, 31(03):  736-740.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00736

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相关文章 | 计量指标

针对非特定人人脸表情平均识别率普遍不高（约65%）的问题，提出了一种基于表情子空间和多分类器集成的人脸表情识别新方法。通过局部二进制模式(LBP)与高阶奇异值分解(HOSVD)方法对训练集1中的人脸图像的全脸、眼睛（包括眉毛）和嘴巴三个区域进行特征提取与分解，建立相应的表情子空间；利用支持向量机(SVM)方法对训练集2中的人脸图像在表情子空间训练，得到模糊系统参数；最后结合表情子空间与多分类器集成，对测试集中的图像进行表情分类识别。在JAFFE人脸表情库中实验，获得了71.43%的平均识别率。实验结果表明，该方法有效地减少了人脸外观特征和表情表现方式所带来的影响，具有更好的识别效果。

基于邻域灰度信息的Hausdorff距离图像匹配方法

高晶 孙继银 刘婧

2011, 31(03):  741-744.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00741

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相关文章 | 计量指标

针对可见光与红外图像由于成像机理不同引起的图像灰度值差异大、边缘轮廓不一致、传统基于灰度和基于特征的匹配方法匹配概率不高等问题，在分析了各种Hausdorff距离算法的前提下，引入可见光与红外图像的灰度信息，提出一种基于邻域灰度信息Hausdorff距离的图像匹配方法。该方法在计算图像边缘特征点相似性的基础上，增加了邻域归一化灰度方差计算，有效解决了由于边缘差异引起的Hausdorff距离算法对可见光/红外图像匹配概率不高的问题。经可见光与红外图像匹配的仿真实验表明，在各种条件下，该算法与传统Hausdorff距离算法相比，有效提高了在不同光照下图像的匹配效率以及对噪声的抗干扰性能。

基于小数目标尺度的图像混合滤波算法

钱晓亮 郭雷 余博

2011, 31(03):  745-748.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00745

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相关文章 | 计量指标

为了在有效去除可见光图像噪声的同时最大限度地保持图像的边缘、纹理等细节，将已有的目标尺度改进为小数目标尺度以便更精确地反映局部目标结构的大小，提出了基于小数目标尺度的自适应高斯滤波和基于小数目标尺度的自适应中值滤波的混合滤波算法。前者通过小数目标尺度来自适应地控制高斯核的尺度和滤波的模板大小，后者利用小数目标尺度自适应地筛选出脉冲噪声点并进行中值滤波，并弥补前者在抑制脉冲噪声方面的不足。理论分析和仿真实验结果均表明，所提出的算法不仅可以去除各种类型的点状噪声，而且在图像细节的保护和信噪比方面优于其他几类传统算法。

带结构检测的非局部均值图像去噪算法

许光宇 檀结庆

2011, 31(03):  749-752.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00749

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相关文章 | 计量指标

针对非局部均值(NL-Means)图像去噪算法有大量结构残留的问题，提出一种带结构检测的NL-Means滤波算法。首先使用一个结构分析器对噪声图像进行预处理，突出图像中的细节信息，然后利用边缘检测的结果调节NL-Means算法相似性度量，为了保留图像的边缘内容让具有相似边缘内容的像素能够获得更大的权，而边缘内容不相似邻域有较小的权（或为零）。实验结果表明：该算法提高了NL-Means算法的去噪能力，滤波后的图像结构相似度更高，改善了图像的视觉质量。

基于分数阶偏微分方程的图像去噪新模型

蒋伟

2011, 31(03):  753-756.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00753

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相关文章 | 计量指标

将分数阶微分理论和全变分方法相结合应用于图像去噪，提出了一种基于分数阶偏微分方程的图像去噪新模型。该模型很好地继承了现有的全变分(TV)模型去噪效果与保持图像边缘细节特征的优点，同时利用分数阶微分运算特有的幅频特性优势，较好地保留了图像平滑区域中灰度变化不大的纹理细节。实验结果表明：一方面，与现有去噪方法相比，新模型不仅具有较强的抑制噪声能力，而且能较好地保持图像边缘特征，还能保留更多的图像纹理细节信息，优于常用的整数阶偏微分图像去噪方法；另一方面，从峰值信噪比的对比实验可以看出该模型去噪效果优于其他方法，较好地达到了去噪目的，是一种有效、实用的图像去噪模型。

新的形态学图像降噪方法

黄宝贵 马春梅 卢振泰

2011, 31(03):  757-759.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00757

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相关文章 | 计量指标

提出一种新的基于轮廓结构(CB)元素形态学的多尺度图像降噪方法。考虑到图像在不同尺度下的特性，用基于轮廓结构元素形态学的多尺度算法滤除图像噪声，然后将不同尺度下的降噪图像加权融合在一起，从而得到最终的降噪图像。通过大量实验证明该方法能够有效去除多种不同类型的图像噪声，并在抑制噪声的同时很好地保护了图像的细节和边缘信息。

基于图割与均值漂移算法的脊椎骨自动分割

刘技 康晓东 贾富仓

2011, 31(03):  760-762.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00760

摘要 ( )   PDF (455KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

为提高图割算法的效率并减少用户交互量，提出将图割与均值漂移算法结合应用的脊椎骨自动分割方法。该方法利用均值漂移算法产生的区域邻接图代替像素点图，从而大幅减少参与图割算法的顶点和边的数目，并有效利用了均值漂移良好的边界结构保持特性。实验结果表明，该方法有效地结合了两者的优点，提高了算法的精度和速度，并减少了用户交互量。

基于非线性滤波的万有引力边缘检测方法

张春雪 陈秀宏

2011, 31(03):  763-766.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00763

摘要 ( )   PDF (684KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

将非线性滤波算子融入到万有引力边缘检测算法中，提出了一种新的边缘检测方法。通过计算图像中每个像素点的非线性梯度值，构造以该梯度值为自变量的归一化函数，用该函数值代替中心像素点灰度值对图像进行万有引力边缘检测。实验结果表明，同传统的边缘检测算法相比，此方法不仅边缘定位准确，而且对于各种噪声图像也具有良好的边缘检测效果。

信息安全

基于贝叶斯网络的可信平台控制模块风险评估模型

王丹 周涛 武毅 赵文兵

2011, 31(03):  767-770.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00767

摘要 ( )   PDF (837KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

对可信平台控制模块(TPCM)的风险进行了分析，针对其特点和风险定量评估要求，提出了基于贝叶斯网络的TPCM风险评估模型。在对影响TPCM可信性的风险识别的基础上，根据风险之间的相关性，建立了贝叶斯风险评估网络模型；基于专家评价数据，进一步运用贝叶斯网络推理工具定量评估风险的发生概率及其影响，评估风险强度并对其进行排序，以确定整个TPCM中各风险的控制优先级。最后通过实例分析验证了该模型的有效性。

基于混沌映射的图像Contourlet编码加密算法

顾国生 刘富春

2011, 31(03):  771-773.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00771

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相关文章 | 计量指标

针对图像Contourlet多级树集合分裂编码的安全性问题，利用混沌密码设计了一种新的图像加密算法。使用具有良好随机性、安全性的混沌映射构造置乱数组和混沌密钥流对图像进行加密，由两个步骤组成：基于有序扫描表的快速置乱算法；基于编码扫描输出比特的异或加密算法。经实验验证，该算法能对图像视觉内容达到良好的掩密效果，具有密钥敏感度高、加密速度快、安全性高的优点。

基于路由器接口的IP追踪方案

章海聪 王晓明

2011, 31(03):  774-777.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00774

摘要 ( )   PDF (606KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

IP追踪是防御分布式拒绝服务攻击的重要方法。分析了Gong等人的IP追踪方法，指出了存在重构路径速度慢的缺点，并针对这一缺点，提出了一个改进方案。新方案使用路由器的接口信息来标志一个路由器，缩短了原方法中的标记长度，并灵活地根据路由器部署情况来选择是否做日志记录操作，从而提高了重构的速度，降低了误报率，并能更好地适应渐进式的部署。

基于组和角色的工作流权限访问控制模型

于春生 聂晶

2011, 31(03):  778-780.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00778

摘要 ( )   PDF (617KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

基于角色的权限控制已经作为国际规范被广泛应用，但是它只能解决用户对某一操作环境的操作权限问题，无法解决相同操作环境下对不同客体子集的访问控制问题，特别是在工作流系统中，对不同对象集、不同节点的权限访问控制尤为重要。针对这个问题，对基于角色的权限控制技术和工作流技术进行了研究，提出了基于组/角色的工作流权限访问控制模型，实现了对操作对象集、操作权限集的二维权限控制，很好地解决了跨区域情况下，多部门基于工作流系统工作时的对象访问控制和权限控制问题。目前该模型已经成功应用于油田作业施工的一体化办公系统中，实践证明该模型的设计是科学合理的、可行的。

卫星网络基于信任的认证路由协议

潘艳辉 王韬 吴杨 王文豪

2011, 31(03):  781-783.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00781

摘要 ( )   PDF (488KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

安全路由协议是保障卫星网络安全运行的一个重要因素。针对现有卫星网络路由大多缺少安全机制的问题，运用基于椭圆曲线的签名方案保证路由报文的合法性，通过改进的信任评估机制排除内部恶意节点参加选路，设计了适用于高空通信平台(HAP)/低轨道(LEO)结构的层次式安全路由协议。分析表明该协议能够抵御多种常见的路由攻击。

基于粗糙贝叶斯博弈的网络攻防策略

王纯子 黄光球

2011, 31(03):  784-789.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00784

摘要 ( )   PDF (985KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

为了解决复杂网络上攻防策略研究中存在的问题，提出了基于粗糙贝叶斯攻防博弈模型的分析方法。扩展传统对象Petri网并在其节点域和变迁域上引入粗糙集理论，定义了网络攻防对峙模型。通过在论域攻防策略集上划分等价类，提出了特征攻击策略集的提取方法。在此基础上定义了粗糙攻防博弈模型(RA-DGM)以及攻防效用函数，并给出了该模型的贝叶斯均衡以及最大攻防策略集的求解算法。该分析方法能够有效缩减博弈分析中策略空间的规模，适合于复杂网络攻防行为研究。实例说明了该模型的正确性及其对冗余信息的处理性能，基于该模型的攻防策略分析方法也更为合理、有效。

新的无随机预言的短群签名方案

袁艳 蔡光兴

2011, 31(03):  790-792.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00790

摘要 ( )   PDF (611KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

在BBS短群签名方案的基础上，基于强Diffie-Hellman(SDH)假设和判定性线性Diffie-Hellman假设，提出了一种标准模型下的短群签名方案。并证明了方案的安全性满足完全匿名性和完全可追踪性。与目前较新的在标准模型下已证明安全的方案相比，该方案具有较短的签名长度和更高的运行效率，且允许新成员的加入。

基于多播RSA的“零密钥更新”方案的安全分析

吉克林皓 杨军

2011, 31(03):  793-797.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00793

摘要 ( )   PDF (810KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

Lin，Tang和Wang(LTW)基于一种星型密钥分发体系结构提出了一种多素数RSA，并利用它构造了一种无需密钥更新过程的集中式组密钥管理方案。按照组密钥管理的几个主要安全需求，运用密码学的工程实践视角和计算数论的方法，对该方案提出了环幂等元攻击、选择明文攻击、求高次整根攻击以及基于椭圆曲线分解方法和中国剩余定理的串谋攻击。数学与密码分析表明：在一定的条件下可以高效实现这些攻击，而密钥服务器的加密指数的“零更新”特性正是这些安全隐患之源。

Molnar协议的安全性证明

邓强东 王立斌

2011, 31(03):  798-800.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00798

摘要 ( )   PDF (616KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

Molnar协议是射频识别(RFID)系统中读写器与标签之间的双边认证协议，同时强调能够保护标签的位置隐私，而协议安全性尚未得到形式化的分析和证明。在eHa模型下，严格地证明了Molnar协议具有不可预测的强隐私性，并得到确切的安全界。协议的证明使用了基于Game的方法，将协议的隐私性紧致地归约到伪随机函数的输出与随机函数的输出多项式时间不可区分的假设上，对分析和解决RFID系统安全性问题有效而通用。

前向安全的单向门限代理重签名

杨小东 王彩芬

2011, 31(03):  801-804.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00801

摘要 ( )   PDF (629KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

为了降低重签名密钥被泄露所带来的损失，提出了一个前向安全的单向门限代理重签名(FSTPRS)方案，使得重签名密钥随时间段单向进化，而验证签名的公钥在整个有效时间段内保持不变，以保证即使重签名密钥被泄露，攻击者不能恢复在此之前的重签名密钥，也无法伪造在此之前的任何时间段的签名。在标准模型下证明了该方案的安全性，分析表明在计算性Diffie-Hellman假设下该方案是健壮的，并且能抵抗适应性选择消息攻击。

结合Hash函数和密钥阵列的RFID安全认证协议

谢川

2011, 31(03):  805-807. 

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相关文章 | 计量指标

无线传输、信号广播、资源受限等特点使无线射频识别(RFID)技术存在潜在的安全隐患。在分析目前常见的RFID认证协议基础上，提出一种结合单向Hash函数和密钥阵列的安全认证协议。新协议在认证过程中使用单向Hash函数值代替标签标识符ID，并为每一对阅读器和标签之间设计独立的认证密钥，在抵抗包括窃听、位置跟踪、重传攻击、拒绝服务和篡改等多种攻击的基础上，进一步增强了标签信息的私密性，对抵御来自系统内部的威胁具有明显的优势。

XML数字签名在工作流系统中的应用

傅德胜 王强

2011, 31(03):  808-811.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00808

摘要 ( )   PDF (653KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

针对工作流系统中存在的多重签名以及对文档进行较细粒度的签名需求，提出了“签名之上的签名”的机制，建立了以该机制为核心的XML数字签名在工作流系统中的应用模型。该模型通过将待签名的文档转化为XML数据，方便了系统对待签文档的处理。在对XML文档的处理进程中，各处理节点在前任处理节点的基础上对待签XML文档进行验证和签名。最后开发了采购审批工作流系统，并通过一个典型的采购审批场景验证了该模型的正确性和有效性，为XML数字签名在工作流系统中的应用提供了可行的解决途径。

典型应用

基于磁悬浮列车的运行图编制算法

张其亮 陈永生

2011, 31(03):  812-814.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00812

摘要 ( )   PDF (642KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

分析了轮轨列车与磁悬浮列车运行控制系统的差异，在参考轮轨列车运行图编制系统的基础上，提出了基于磁悬浮列车的运行图编制约束模型和编制算法。通过构建列车运行“位置—时间”矩阵检测列车运行冲突，并利用迭代修复算法消除冲突，最终得到可行的列车运行图。算例表明，该算法能有效地解决磁悬浮列车运行图编制方案，算法具有很好的有效性和实用性。

在线报价系统中基于商品销售期有限的定价策略

周振红

2011, 31(03):  815-817.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00815

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在线报价销售模式是近年来出现的一种不同于传统定价模式下的销售模式。针对在这一销售模式下当商品的销售期限和库存有限时销售商如何制定最优限制价格的问题，利用优化的方法建立了销售商的最大期望收益模型，并对该模型进行数值分析，得出了销售商的最优限制价格与商品销售期限和初始库存水平之间的关系。结果表明销售商应根据商品的销售期限和初始库存水平制定其限制价格。

开放式用户模型服务平台的设计与实现

王巧容 陈庆奎 赵海燕

2011, 31(03):  818-821.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00818

摘要 ( )   PDF (597KB) ( )  

相关文章 | 计量指标

为了构建一个公共的共享数据的用户模型平台，给各个接入该平台的网站提供更全面、更准确的用户信息，平台提供了数据接口和算法接口用于与第三方网站的交互，重点研究了如何解决来自不同数据源的用户数据的冲突，从而形成统一的用户模型的问题，最终实现了算法和模型以及数据的共享。实验结果表明，该平台更能准确、全面地构建用户模型。

基于Hopfield神经网络和禁忌搜索的软/硬件功耗划分

李冉 郭兵 沈艳 王继禾 伍元胜 刘云本

2011, 31(03):  822-825.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00822

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相关文章 | 计量指标

在目前全球倡导“低碳经济”的背景下，随着嵌入式系统大量而广泛的使用，嵌入式软件功耗已成为嵌入式系统设计的一个关键因素，而软/硬件划分是嵌入式软件功耗优化的一种重要方法。首先在性能约束条件下，建立以嵌入式软件功耗为目标的软/硬件双路划分模型；然后，提出了一种基于离散Hopfield神经网络(HNN)和禁忌搜索(TS)融合的求解算法，采用离散Hopfield算法作为主算法能较快地获得可行解，使用禁忌搜索算法“禁忌”当前解而转移到目标函数的其他极小点，从而可跳出局部最优解而快速趋于全局最优解；最后，仿真实验表明，与同类算法相比，该算法不但具有搜索速度上的优势，而且求得全局最优解的概率更高。

软件产品族构件演化及其复杂度评价

张元鸣 肖 刚 徐恭旭 陆佳炜

2011, 31(03):  826-830.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00826

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基于现有构件以演化方式产生出新的构件是提高软件复用水平和满足用户不断变化需求的关键技术。首先，给出了一种基于多个代理的构件演化交互模型，该模型能够以自治方式实现演化一致性数据处理；其次，利用方面织入机制将新的功能代码准确织入现有构件内部，降低了构件不同功能代码的耦合度；然后，对构件演化的复杂度进行了讨论，给出了四项演化复杂度评价指标和一个复杂度计算模型，以对构件演化成本进行量化估算；最后，以数字化校园中各应用系统间数据交换构件演化为例，证明了方法的可行性和有效性。

Java-In-A-Box设计思想及在嵌入式POS公共基础模块中的应用

李贵林 张炜达

2011, 31(03):  831-833.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00831

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相关文章 | 计量指标

提出JIAB设计思想使Android适应于大规模应用程序的开发。JIAB通过对Android平台内置应用程序组件进行重新封装，使其在界面显示、业务逻辑、数据存储的权责更清晰。利用JIAB思想设计并实现了零售终端系统的公共基础模块。实践证明，JIAB思想适合在Android平台上进行大规模应用程序的开发。

因特网上基于节点角色的计算资源共享平台——RB-CRSP

张学锋 徐胜超

2011, 31(03):  834-838.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00834

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提出了因特网上基于节点角色的计算资源共享平台——RB-CRSP。设计时充分考虑节点的角色性和功能性，把因特网上的网络资源按照角色划分为服务器端节点、协调节点、工作机节点与客户机节点四类实体，通过配合RB-CRSP的应用编程模式，完成并行分布式计算。分析了RB-CRSP中的自适应资源调度策略，该策略考虑了节点的硬件信息与可信誉机制，实现了平台的负载均衡性；在动态的因特网环境下，利用面向工作机的容错方式保证了平台的可靠性。案例程序选择了典型的并行BenchMark程序：N皇后问题，测试结果表明，RB-CRSP可以方便聚集异构环境下的空闲计算资源，平台的性能与机器硬件条件和可靠性密切相关。

分形计算的并行设计及TBB实现

陈荣鑫 陈维斌 廖湖声

2011, 31(03):  839-842.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00839

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线程构建模块(TBB)基于模板的特点简化了并行化设计，适合高效地实现多核并行设计。针对分形计算具有计算密集和高耗时的特点，结合TBB并行化设计，以充分利用多核计算资源。对影响并行性能的计算负载不平衡问题，提出了基于采样估算的平衡优化方法，通过采样执行时间来估算工作负载，据此进行均衡的任务划分，利用TBB任务调度实现并行处理。实验结果表明，采样估算精度高，耗时比率低，能有效实现负载均衡；基于TBB的实现可获得较好加速比。

多核CPU和GPU加速分子动力学模拟

林江宏 林锦贤 吕暾

2011, 31(03):  843-847.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00843

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在多核中央处理器(CPU)—图形处理器(GPU)异构并行体系结构上，采用OpenMP和计算统一设备架构(CUDA)编程实现了基于AMBER力场的蛋白质分子动力学模拟程序。通过合理地将程序划分为CPU单线程、CPU多线程和GPU多线程执行部分，高效地利用了计算机的处理能力。性能测试结果表明，相对于优化后的CPU串行计算，多核CPU-GPU异构并行计算模型有强大的性能优势，特别是将占整个程序执行时间90%的作用力的计算移植到GPU上执行，获得了最高可达12倍的计算加速比。

改进的决策树支持向量机地下水水质评价

陈海洋 滕彦国 王金生

2011, 31(03):  848-850.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00848

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基于结构风险最小原理的支持向量机(SVM)具有较强的学习泛化能力和良好的分类性能，能用来解决少样本学习的二类模式识别问题。针对具备多级类别的地下水水质评价问题，可以采用决策树SVM分类方法,通过对多类别水质标准的重新组合以构建类似于决策树的多个子分类器来实现。但基于决策树SVM分类过程中常常会出现由于正负类训练样本数据不均一导致的局部识别误差。基于二叉树原理提出了一种改进决策树SVM模型，通过加密数据插值和二叉分类有效避免正负类训练样本数据不均一的问题，针对地下水水质评价特点,增加了第5个子分类器以精确识别Ⅱ类水质和Ⅲ类水质。实验结果表明，改进的决策树SVM分类模型评价结果稳定。

LU分解和Laplace算法在GPU上的实现

陈颖 林锦贤 吕暾

2011, 31(03):  851-855.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00851

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随着图形处理器（GPU）性能的大幅度提升以及可编程性的发展，已经有许多算法成功地移植到GPU上。LU分解和Laplace算法是科学计算的核心，但计算量往往很大，由此提出了一种在GPU上加速计算的方法。使用Nvidia公司的统一计算设备架构（CUDA）编程模型实现这两个算法，通过对CPU与GPU进行任务划分，同时利用GPU上的共享存储器提高数据访问速度，对GPU程序进行分支消除，并且对矩阵分段计算以达到加速计算的目的。实验结果表明，随着矩阵规模的增大，基于GPU的算法相对于基于CPU的算法具有良好的加速效果。

基于CUDA的彩色超声血流成像

范正娟 谭朝炜 刘东权

2011, 31(03):  856-859.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00856

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彩色超声血流成像在医学超声诊断中得到了广泛的运用。对前期所提出的超声血流成像图形处理器(GPU)的处理框架做出了两点改进：在壁滤波器模块并行实现Regression滤波器，替换原来的并行有限冲激响应(FIR)滤波器；在后处理模块中，加入了并行实现的Threshold box滤波器，改善了血流的均匀性。实验结果表明：GPU并行实现的运算效率是中央处理器(CPU)串行实现的16.2倍，帧率可以达到70帧/秒。与传统的FIR滤波器相比，Regression滤波器能够得到更高质量的超声血流图像，并且Threshold box滤波器提高了组织/血流鉴定的精确度。

改进CMAC在森林火焰识别中的应用

王华秋 刘轲

2011, 31(03):  860-864.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00860

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由于传统火情识别存在的缺陷，提出一种基于双曲正割函数的变步长最小均方（LMS）算法的小脑模型神经网络（CMAC）森林火焰识别系统。通过分析火焰初期的一些静态和动态特性，对森林火焰进行初步识别。并在利用最优阈值搜寻法对图像进行分割处理的基础上，提取出相应的特征向量，作为改进CMAC的输入，利用神经网络进行森林火焰检测与识别。实验仿真表明，能对火焰进行准确、有效的判别。

基于Memcached的日历搜索引擎系统优化设计与实现

薛献鹏 彭明田 贺怀清

2011, 31(03):  865-868.  DOI: 10.3724/SP.J.1087.2011.00865

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研究基于航信的日历搜索引擎（CS）系统，针对日历搜索引擎系统计算量大、响应速度慢、重复计算的问题，提出了一种利用Memcached对计算单元结果进行缓存的方法，基于此方法对系统架构进行重新设计，并对日历搜索引擎系统进行性能优化。实验结果显示该优化方案减少了系统响应时间，使系统性能得到了大幅度的提升，为民航运价领域中日历搜索引擎系统的优化提供了方法和理论支持。