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2013年35卷4期

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论文
基于瑞利分布的粒子滤波跟踪算法
孙景乐, 唐林波, 赵保军, 刘晴
2013, 35(4): 763-769. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01225
[摘要](1630) [PDF 466KB](1331)
摘要:
粒子滤波是一种非线性滤波算法,在目标跟踪中得到了广泛的应用。基本的粒子滤波算法中粒子散布是通过高斯分布实现的,对于低速运动且变化平缓的目标可以较好地捕获,但是当目标运动状态突然改变时(如突然加速、减速或转弯等),由于高斯分布曲线的拖尾比较轻,粒子散布范围比较小,经常发生目标丢失的现象。针对该问题,该文提出使用瑞利分布来散布粒子,实现粒子的繁殖与传播,同时根据目标的运动速率对瑞利分布参数进行自适应调节,并通过二次粒子滤波方法提高跟踪精度。实验证明,基于瑞利分布的粒子传播机制可以有效提升粒子滤波的目标捕获能力。
融合颜色直方图及SIFT特征的自适应分块目标跟踪方法
董文会, 常发亮, 李天平
2013, 35(4): 770-776. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01095
[摘要](1863) [PDF 481KB](1280)
摘要:
针对目标跟踪过程中目标颜色相近、尺度变化及遮挡等问题,该文提出一种自适应分块并融合颜色直方图及SIFT特征的目标跟踪方法。自适应分块采用目标颜色投影和成像角度作为分块标准,使各子块具有一定相异性并保证分块数目;各子块使用颜色直方图和SIFT特征描述,通过计算SIFT特征点的尺度变化自适应地改变跟踪窗口尺度;在跟踪过程中对子块的权重及相应模板及时更新,当目标表观变化较大时重新对模板自适应分块。实验表明,该方法能准确有效地跟踪目标,并在颜色相近目标跟踪、尺度自适应及遮挡处理等方面具有较好效果。
一种基于双目PTZ相机的主从跟踪方法
崔智高, 李艾华, 姜柯, 周杰
2013, 35(4): 777-783. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01023
[摘要](1810) [PDF 360KB](1240)
摘要:
借鉴变色龙视觉的高度独立性、对称性、全局性与选择性兼顾等特点,该文提出一种基于双PTZ (Pan-Tilt-Zoom)相机的主从跟踪方法。由于两个相机的对称性和参数可变性、可控性,这种方法相对于静止加主动相机的主从跟踪系统,可以增大监控范围;相对于多静止加主动相机的系统,可减小硬件开销;相对于全向加主动相机的系统,更有利于信息融合。该文设计了基于球面坐标模型的主从控制方法,可方便实现两相机在任意pan-tilt-zoom参数下的主从模式跟踪,实现对目标的多尺度视觉关注。在室外场景中进行的多组实验验证了所提方法的有效性。
结合Hausdorff距离和最长公共子序列的轨迹分类
魏龙翔, 何小海, 滕奇志, 高明亮
2013, 35(4): 784-790. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01078
[摘要](1929) [PDF 368KB](1575)
摘要:
为了提高运动目标轨迹分类的准确性,该文综合考虑了轨迹的位置信息和方向信息,提出了一种结合Hausdorff距离和最长公共子序列(Longest Common SubSequence, LCSS)的轨迹分类算法。该算法首先采用改进的Hausdorff距离对轨迹的位置信息进行相似性测量,然后采用改进的LCSS算法对轨迹的方向信息进行相似性测量。与其他轨迹聚类算法不同,该算法融合了Hausdorff距离和LCSS两种算法的优点,提高了轨迹分类的准确性。此外,为了进一步降低计算复杂度,该文还实现了一种基于插值的保距变换算法和一种LCSS快速算法。实验结果表明,该轨迹分类算法可以明显提高轨迹的聚类准确率,聚类准确率可达到96%;基于插值的保距变换算法和LCSS快速算法可以很大程度上降低算法的计算复杂度,下降幅度最大可达到80%。该方法可以同时满足轨迹分类对精确度、实时性和鲁棒性的要求。
一种全局最小化的图像分割方法
李伟斌, 高二, 宋松和
2013, 35(4): 791-796. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00759
[摘要](1557) [PDF 445KB](940)
摘要:
曲线活动模型是图像分割中应用广泛且成功的一类模型,但由于能量泛函的非凸构造,使得其分割结果往往陷入局部解的困境。为了克服这一点,该文在已有的曲线活动模型之一背景去除模型之上,从Heaviside函数的近似入手,提出了凸的能量泛函,并对其最小化,得到了相应的全局最小解求解方程。实验表明,该方法分割结果准确,分割速度快,具有一定的抗噪性,且对初始曲线的位置选取无特殊要求。
基于分块自适应压缩感知的可逆水印算法
张秋余, 孙媛, 晏燕
2013, 35(4): 797-804. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00914
[摘要](1612) [PDF 428KB](1022)
摘要:
针对数字图像可逆水印的高嵌入容量和不可见性的权衡问题,该文提出一种基于分块自适应压缩感知的可逆水印算法(Reversible Watermarking Algorithm Based on Block Adaptive Compressed Sensing, BACS-RWA)。该算法对载体图像分块,利用周围块与目标块的统计关系判断块类型,自适应地选择容量参数进行分块压缩感知,并利用整数变换嵌入水印;为提高水印嵌入容量将水印嵌入到经压缩感知后的平滑和普通载体图像块中,复杂载体图像块不做处理,以确保图像质量和不可感知性;采用分块压缩重构算法和可逆整数变换来恢复载体图像。通过对不同纹理图像实验并与同类算法对比,结果表明:当以Plane为载体图像时,最佳嵌入容量达1.87 bpp。分块自适应压缩感知理论的引入使算法具有良好的综合性能,在提高嵌入容量的同时,又能有效地降低嵌入数据后对原始图像质量的影响。
基于深度学习的边际Fisher分析特征提取算法
孙志军, 薛磊, 许阳明
2013, 35(4): 805-811. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00949
[摘要](2429) [PDF 357KB](2204)
摘要:
提取符合数据分布结构的特征一直是模式识别领域的热点问题。基于固定核映射方法具有获取非线性特征的能力,但对映射函数类型及其参数十分敏感。论文提出一种基于多层自动编码器的特征提取算法,该深度学习网络模型的训练分为无监督预训练以及基于边际Fisher准则的监督式精雕训练过程。通过数据生成性预训练和精雕过程中正则化手段防止过拟合训练。在多个数据集进行分类的实验结果进一步验证算法的有效性。
应用字典学习算法改善Bayer格式图像彩色恢复效果
朱波, 汶德胜, 王飞, 李华, 宋宗玺
2013, 35(4): 812-819. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00947
[摘要](1713) [PDF 622KB](882)
摘要:
利用单片探测器获取彩色图像,插值算法的优劣对结果起着决定性的作用。为了改善恢复效果,该文设计了一种基于字典学习的非线性Bayer格式图像彩色插值算法。根据图像梯度的变化,首先,在上下左右方向利用局部方向插值方法(LDI)对Bayer格式图像进行合并计算,用高斯混合模型(GMM)分类法训练字典,运用主分量分析(PCA)方法提取训练结果中的主要分量为学习提供样本,通过学习,得到R,B通道缺失的G^分量。然后,应用G^分量,插值得到另外两种缺失分量R^和B^,从而得到彩色图像。选取McMaster图像集作为字典,分别用算法对标准图像和使用DALSA公司彩色CMOS探测器开发的相机实际拍摄的图像进行插值恢复,较其它几种算法,视觉上伪彩色最少,峰值信噪比最优。整体性能优于现有的很多其它插值算法。
基于空-时加权全变差正则项的视频复原算法
任福全, 邱天爽
2013, 35(4): 820-825. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00589
[摘要](1491) [PDF 406KB](819)
摘要:
该文改进空-时全变正则项,提出了基于空-时加权全变差的视频图像重建算法。通过空-时加权全变差正则项的引入,获得新的视频重建模型,并提出了基于分裂 Bregman迭代算法的模型快速求解方法。仿真和数值实验表明,该文算法能够有效地实现高斯白噪声背景下视频序列去模糊问题,而且能够较好地保持复原图像序列的边缘和细节信息,避免传统TV算法产生的过平滑而失去细节信息的缺点,获得更加自然和细节的复原图像。
压缩感知中基于快速交替方向乘子法的l0-正则化信号重构
杨真真, 杨震
2013, 35(4): 826-831. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00921
[摘要](1687) [PDF 316KB](1438)
摘要:
该文将压缩感知(CS)中信号的重构问题归结为求解l0-正则化问题,针对l0-正则化问题求解比较困难,提出了快速交替方向乘子法(FADMM)。该算法首先将信号的稀疏域的l0-正则化问题通过变量分裂技术转化为约束优化问题;然后引入乘子函数,采用一步Gauss-Seidel思想,对优化问题中的变量极小化;为了加快算法的收敛速度,对变量进行了二次更新,并更新了乘子;最后进行反正交变换,实现对原始信号的重构。将FADMM应用于含噪声图像的重构,进行了仿真实验及对实验结果进行了分析。实验结果表明:FADMM具有更高的峰值信噪比(Peak Signal to Noise Ratio, PSNR)和更快速的收敛速度。
一种基于迭代最小二乘法的精确同步方法
李明阳, 柏鹏, 王徐华, 彭卫东, 卢虎, 林晋福
2013, 35(4): 832-837. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01047
[摘要](1843) [PDF 257KB](921)
摘要:
最小二乘拟合鉴相曲线的方法可以实现精确同步,但其对粗同步要求苛刻且不能有效对抗频偏。该文通过分析证明当粗同步误差在前后各半个码片周期内时,最小二乘法的测量值介于零和实际值之间。根据该特性提出基于迭代最小二乘法的精确同步方法,并引入分段相关取模策略,以达到抗频偏效果。理论分析表明该方法能够有效消除噪声的影响,并且在分段长度不大的情况下具有很强的抗频偏能力。仿真结果表明该方法具有很强的抗频偏和抗噪声能力,并且在粗同步误差覆盖前后半个码片范围时依然具有很高的测量精度。
基于差分演化算法的自适应无迹卡尔曼滤波
金瑶, 蔡之华, 梁丁文
2013, 35(4): 838-843. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00912
[摘要](1332) [PDF 260KB](1150)
摘要:
该文在分析无迹变换缩放参数选择方法的基础上,通过对几种缩放参数选择方法的对比分析后,确定以缩放参数选择作为优化目标,将差分演化算法(Differential Evolution, DE)应用到无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter, UKF)计算中,选择每时刻滤波误差最小的缩放参数。提出了基于差分演化算法的自适应无迹卡尔曼滤波算法。通过实验表明,这种自适应策略不仅能够有效提高UKF的精度,避免使用固定缩放参数时可能造成的滤波随机发散;而且不受缩放参数个数限制,可以应用到任意形式的UKF中。
基于目标辐射噪声的信号起伏检测算法研究
解恺, 丁雪洁, 孙贵青, 黄海宁, 李启虎
2013, 35(4): 844-851. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01008
[摘要](1387) [PDF 492KB](712)
摘要:
该文以起伏声场背景下的目标辐射噪声模型分析为前提,针对目标方位估计和窄带线谱的检测问题,提出一种基于信号起伏相位差分对齐的宽窄带综合相干检测算法。利用周期线谱信号与宽带噪声间的时间相关半径与起伏相位均匀性差异,抑制背景噪声的能量干扰;将聚焦波束域输出信号的起伏相位对齐增益结合阵元域处理的空间相干增益,提高对不同来波方向目标的辨识能力。通过仿真分析与海试实验结果验证了该文所提算法可明显增强目标线谱分量的检测信噪比增益和相关目标所在波束方位的相对能量谱级,在抗复杂信道检测、识别领域具有良好的实际应用前景。
圆轨迹SAR快速成像处理
刘燕, 吴元, 孙光才, 邢孟道
2013, 35(4): 852-858. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00607
[摘要](1346) [PDF 413KB](775)
摘要:
由于圆轨迹SAR特殊的运动轨迹,直线SAR的成像算法不能直接应用于圆轨迹SAR数据处理。然而,对于圆轨迹SAR系统而言,其响应函数具有沿角度维平移不变的特性。因此可以利用这一特性,借鉴条带SAR成像算法的思想,在频域研究圆轨迹SAR数据的快速成像方法。该文推导了完全精确的柱面坐标系下圆轨迹SAR回波频谱解析表达式。利用条带SAR成像算法的思想,通过对频谱的合理近似,给出了圆轨迹SAR的快速成像算法。仿真实验验证了算法的有效性。
双基地MIMO雷达高速运动目标的DOD和DOA联合估计
陈金立, 李家强, 顾红
2013, 35(4): 859-864. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01121
[摘要](1736) [PDF 255KB](633)
摘要:
高速目标在回波积累时间内会跨多个距离单元运动,因此双基地MIMO雷达利用单个距离单元上的目标回波数据估计目标发射角(DOD)和接收角(DOA)会产生较大误差,影响目标的交叉定位。该文根据高速目标回波特点提出一种双基地MIMO雷达的跨距离单元估计目标多维参数的方法,该方法把目标在不同距离单元上的脉冲压缩数据的采样协方差矩阵进行平均,提高其协方差矩阵的估计精度,然后采用超分辨算法进行DOD和DOA参数估计。仿真结果表明该方法对高速运动目标的角度估计精度高于现有算法,接近于现有算法在目标无距离走动时的角度估计精度,且其角度估计性能与目标跨越的距离单元数无关。
基于图形电磁学的近场角闪烁预估方法研究
刘立国, 莫锦军, 付云起, 袁乃昌
2013, 35(4): 865-870. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01573
[摘要](1401) [PDF 293KB](509)
摘要:
角闪烁的研究大多基于远场条件的假设,但是近场条件下,角闪烁对雷达的跟踪误差产生更大影响,近场角闪烁的研究更加具有学术和实际工程应用意义。该文推导了近场条件下角闪烁线偏差的解析计算方法,并将图形电磁学(GRECO)应用到近场角闪烁的预估中,使其具有实时性强、电大目标计算的能力且不需要散射中心的提取过程。雷达波束不完全覆盖目标的情况被首次考虑,使得全程估计目标的雷达跟踪误差成为可能。通过不同模型的仿真计算结果与理论计算结果比较,验证了计算方法的正确性。
载波频偏对正交频分复用波形外辐射源雷达性能影响的研究
赵志欣, 万显荣, 谢锐, 柯亨玉
2013, 35(4): 871-876. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01011
[摘要](1701) [PDF 393KB](589)
摘要:
利用正交频分复用(OFDM)波形外辐射源雷达进行目标跟踪和定位是国内外研究的热点之一。该文首先介绍了OFDM波形外辐射源雷达信号模型及其信号处理的关键技术。在此基础上重点从不同角度仿真研究了载波频偏估计误差对OFDM波形外辐射源雷达探测性能的影响,包括其对匹配滤波后目标参数估计精度的影响,对时域杂波抑制性能影响的定量分析,以及对参考信号重构误码率等方面的影响。仿真结果表明,不同时域杂波抑制算法对载波频偏估计误差要求不同;参考信号重构误码率对时域杂波抑制性能影响较大,对匹配滤波的影响较小。最后基于实测数据验证了分析结果的正确性。
基于压缩感知的无源雷达超分辨DOA估计
王海涛, 王俊
2013, 35(4): 877-881. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00797
[摘要](1753) [PDF 213KB](1178)
摘要:
波达方向(DOA)信息是目标定位过程中一个非常重要的量。但是在无源雷达中,目标回波通常掩盖在强直达波、多径干扰以及噪声的背景之下,因此很难对其进行DOA估计,特别是在多目标的情况下。该文提出一种基于压缩感知的无源雷达超分辨DOA估计方法,为了消除直达波和多径干扰以及提高目标回波的信噪比,首先进行时域干扰相消和距离-多普勒2维相关处理,最后在目标对应的距离-多普勒单元处进行方位向压缩感知稀疏重构,以获得目标的DOA信息。仿真分析表明,该文方法能够在无源雷达中进行有效的超分辨DOA估计。
基于波动分析的海上小目标检测
孙康, 金钢, 朱晓华
2013, 35(4): 882-887. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00927
[摘要](1718) [PDF 324KB](723)
摘要:
该文通过建立不同尺度下的平均波动,分析了海杂波的自仿射性质,提出一种基于波动分析的海上小弱目标检测方案。根据波动曲线的线性特征,以q阶归一化波动曲线斜率作为区分目标和海杂波的分形特征值。对实测数据的试验结果表明,该文方法对不同环境、不同极化情况下获取的实测数据能够从海杂波背景下可靠地检测出目标。
利用重叠子阵交替发射提高机载双基正侧阵雷达杂波抑制性能的方法
张立峰, 王彤, 吴建新, 保铮
2013, 35(4): 888-893. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01462
[摘要](1213) [PDF 316KB](557)
摘要:
距离非平稳杂波抑制是机载双基雷达空时自适应处理面临的重要困难之一。针对此问题,该文提出一种利用重叠子阵交替发射技术来抑制距离非平稳杂波的新方法。该方法通过交替发射使机载双基正侧阵雷达的杂波脊落在发射和接收空间频率以及多普勒频率构成的3维频率空间的一个平面上,并且目标不落在该平面。由于该杂波平面具有距离平稳性,这保证了空时自适应处理可以有效地抑制该杂波平面,进而能够有效抑制距离非平稳杂波。仿真结果验证了该方法的有效性。
基于微多普勒效应和多级小波分解的轮式履带式车辆分类研究
李彦兵, 杜兰, 刘宏伟, 王宝帅
2013, 35(4): 894-900. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01026
[摘要](1405) [PDF 331KB](622)
摘要:
短驻留时间条件下的轮式和履带式车辆目标分类对于战场侦察雷达系统目标识别功能的引入具有应用价值。该文基于微多普勒效应对轮式和履带式车辆的雷达回波进行了分析,针对这两种车辆的雷达回波中包含的微多普勒信号的差异,提出一种基于多级小波分解的分类方法。该方法首先使用多抽样率信号处理减轻了目标平动速度变化对分类结果的影响,其次通过对目标的平动和微动分量进行分离,提取了较好描述类间目标差异性的特征。基于实测数据的实验结果表明该方法具有较好的分类性能,同时对目标速度的变化具有稳健性。
一种针对目标三维跟踪的多基地雷达系统功率分配算法
严俊坤, 戴奉周, 秦童, 刘宏伟, 保铮
2013, 35(4): 901-907. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00883
[摘要](1458) [PDF 337KB](581)
摘要:
针对实际应用中有效利用多基地雷达系统有限资源的需求,该文提出一种基于目标3维跟踪的功率分配方法。该方法首先推导了目标3维跟踪时均方根误差的贝叶斯克拉美罗下界,并将其作为代价函数进行功率分配。而后,该文用梯度投影算法对由此产生的非线性、凸优化问题进行了求解。仿真结果表明,相对于功率均匀分配的情况,该文提出的功率分配方法能明显提高目标的跟踪精度。
一种计算雷达高度计重跟踪修正表的新方法及其应用
王磊, 许可, 徐曦煜, 史灵卫
2013, 35(4): 908-914. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01058
[摘要](1265) [PDF 305KB](557)
摘要:
在计算雷达高度计的重跟踪修正表时,目前通常的做法是将平坦海面脉冲响应函数用指数函数近似表示,并忽略了这种近似对修正表的影响。该文对这一近似方法的误差进行了分析,在此基础上提出了采用平坦海面脉冲响应函数准确形式计算重跟踪修正表的方法,利用该方法可以显著降低大误指向角情况下的参数反演误差。该文利用这一新方法计算了HY-2卫星雷达高度计的重跟踪修正表,并对其回波数据进行了处理。结果表明,采用该文提出的方法可以显著提高大误指向角情况下的参数反演精度。
基于星光测量天基传感器实时定标在弹道目标跟踪应用
俞建国, 刘梅, 包玖红, 姚璐
2013, 35(4): 915-920. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01200
[摘要](1499) [PDF 314KB](551)
摘要:
天基传感器的系统偏差妨碍了对来袭目标的准确识别与定位,而该系统偏差修正存在着其特有的难点:无法现场调试及系统偏差随着轨道变化导致卫星温度冷热交替呈周期性变化。该文结合卫星姿态确定系统,首先利用光电传感器获得恒星的星光矢量测量值并时刻监测星光矢量与导航星表中预期值的偏差;其次在获得系统偏差测量值基础上推导了偏差模型,设计了基于BCSRF(Bias Corrected Shift Rayleigh Filter)自由段弹道目标跟踪滤波器。仿真实验表明该滤波器能够实现在线定标功能,同等条件下与传统的交叉定位和UKF(Unscented Kalman Filter) 滤波方法相比,有效提高了自由段弹道目标的跟踪精度。
具有未知参数的GPS/DR组合导航系统跟踪与辨识
李江, 钱富才, 刘丁, 胡绍林
2013, 35(4): 921-926. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01065
[摘要](1223) [PDF 281KB](626)
摘要:
该文针对GPS/DR(Global Positioning System/Dead-Reckoning)组合导航系统中存在参数不确定性问题,构建自组织状态空间模型,应用蒙特卡罗粒子滤波方法对新构建的系统模型进行滤波。并且对于在自组织模型中粒子滤波易使未知参数搜索陷入初始取样子集的问题,提出一种人工鱼群-粒子滤波算法。该算法不仅可以估计系统状态,而且还能使未知参数的取样分布向真实参数分布移动,最终辨识出未知参数的真值。仿真结果表明该方法的有效性。
基于综合孔径辐射计稀疏阵列非均匀采样图像的快速重建
孙逢林, 张升伟
2013, 35(4): 927-932. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00688
[摘要](1451) [PDF 560KB](767)
摘要:
某些分时采样干涉式微波辐射计成像系统,通常采用稀疏阵列,如圆环稀疏阵列。由于天线阵列优化设计时天线排布位置受限以及天线物理尺寸等限制,具有非均匀空间频域采样的特点。传统的图像重构方法是将非均匀空间频域点插值到均匀的笛卡尔坐标下,补偿空间频率密度,再进行逆快速傅里叶变换。这些插值方法不可避免地会引入误差或者混叠,并且是以假设空间频域的光滑性为前提的,具有局限性。与传统的插值方法不同的是,该文采用最小最大优化准则,先假设图像,再进行共轭梯度迭代快速非均匀傅里叶变换匹配的算法,绕开了空间频域光滑的假设。模拟实验结果表明此算法能够更加快速精确地重建图像。
基于随机网络演算的无线多跳网延迟边界分析
喻莉, 罗晶晶, 姜烈, 张婕
2013, 35(4): 933-938. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01029
[摘要](1266) [PDF 257KB](810)
摘要:
端到端延迟作为无线多跳网QoS中最重要的参数之一,其边界分析的准确性直接影响到无线多跳网的QoS保障,而其中流量场景的复杂性导致了分析的难度大幅增加。在综合考虑了无线多跳网流量场景中存在流量直接传输,流量汇聚和流量分裂的特性后,该文运用3种流量算子对系统进行建模,并首次结合随机网络演算提出一种分析无线多跳网延迟边界的方法。仿真结果表明,理论边界可以准确地预测无线多跳网的延迟情况,且明显优于确定性延迟上界。
异构无线网络中基于覆盖概率的动态频谱分配算法
石华, 李建东, 李钊, 郑杰
2013, 35(4): 939-945. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01088
[摘要](1362) [PDF 335KB](638)
摘要:
该文研究异构无线网络下行链路动态频谱分配(DSA)问题。首先考虑用户分布对下行链路干扰分析的影响及不同业务用户的信干比(SIR)要求,利用用户分布密度函数将小区内用户的SIR性能转化为小区基站的覆盖性能,在阴影衰落信道条件下,提出基于覆盖概率的干扰控制模型;基于该干扰控制模型,以网络效益最大化为目标,将DSA建模为非线性约束组合优化问题,进而结合贪婪思想设计了基于覆盖概率的DSA(CP-DSA)算法。仿真结果表明,CP-DSA算法能够提高网络效益,有效控制基站之间的干扰,满足用户的SIR要求。
移动用户行为及半时变计费机制研究
张宏, 方旭明
2013, 35(4): 946-951. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01110
[摘要](1049) [PDF 235KB](601)
摘要:
移动互联网接入需求近年来呈高速增长的趋势,这对移动运营商来说既是机遇也是挑战。如何使用计费机制来引导用户的网络行为,提高网络收益成为运营商关注的重点。该文通过分析移动用户的网络行为特征以及价格对用户行为的影响,不仅证明了运营商要将网络收益最大化必须采用完全的时变计费方案,还给出了引导用户行为的方法。考虑到用户对网络费率频繁变动的抵制,探讨了半时变计费机制的可行性,并给出了此时计算运营商网络收益损失的方法。研究结果表明半时变计费机制能够在保证合适的用户接受度的情况下,有效地降低运营商的收益损失。
一种基于A*算法的多径寻由算法
赵奇, 赵阿群
2013, 35(4): 952-957. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00983
[摘要](1021) [PDF 243KB](771)
摘要:
随着网络通信量的急剧增长,多径传输应用日渐普遍。多径寻由算法是实现多径传输的基础。该文结合路径相似度目标和启发式方法,提出一种新的基于A*算法的多径寻由算法,称为MA*算法。该文为该算法设计了一种新的代价估计函数,通过理论分析证明了该代价估计函数的可行性。利用网络拓扑生成工具对MA*算法进行了仿真实验,并与其他多径寻由算法进行了分析比较。实验结果表明,MA*算法能以较低的搜索次数获取多条路径代价和路径相似度合理的路径;另外通过合理调整惩罚参数,可以取得路径代价和路径相似度的平衡。MA*算法以更小的开销实现了一种更为通用的多径寻由算法,能够应用在更广泛的多径传输环境。
互联网中基于用户连接图的流量分类机制
张震, 汪斌强, 陈鸿昶, 马海龙
2013, 35(4): 958-964. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01040
[摘要](1164) [PDF 371KB](734)
摘要:
针对机器学习分类算法的概念漂移现象,该文提出了一种基于用户连接图的(Host Connection Graph, HCG)流量分类机制。算法将{IP Address, Port}作为用户唯一标识,构建了用户连接图,提出了用户相似度的概念;应用图挖掘理论将用户连接图划分为互不相交的行为子簇,使得用户之间的相互通信抽象为一种社会团体;通过定义基于信息熵的用户行为模式(UBM),分析了各个行为子簇背后表现出的业务特征,并使用UBM+Port对用户行为子簇进行了业务标签映射,实现了流量分类的目的。仿真实验表明:在不牺牲识别准确率的前提下,算法不仅能克服概念漂移问题,还能有效降低算法的计算复杂度。
异构多媒体传感器网络服务质量研究
唐琳, 吴际
2013, 35(4): 965-969. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01128
[摘要](1353) [PDF 235KB](518)
摘要:
随着异构无线多媒体传感器网络应用日益广泛,如何满足不同数据源的要求,为其提供区分服务,保证其服务质量成为研究热点问题。该文在引进区分队列服务算法的基础上,提出了解决方法。该方法通过设置分组生存时间来实现在标量节点能够及时可靠地向汇聚节点报告事件发生的前提下,保证实时分组优先转发。仿真实验显示,汇聚节点在规定时间内收到了足够多的事件相关标量分组,实时分组时延满足实时性要求。表明文中方法是正确有效的。
基于Z-O编码的两层WSNs隐私保护最值查询处理协议
戴华, 秦小麟, 刘亮, 季一木, 付雄, 孙研
2013, 35(4): 970-976. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00940
[摘要](1335) [PDF 283KB](587)
摘要:
无线传感器网络中的隐私保护技术已经成为研究热点,其中具有隐私保护能力的最值查询处理技术已经成为富有挑战性的研究问题。该文提出一种基于Zero-One(Z-O)编码的两层WSNs隐私保护最值查询处理(ZOPPM)协议。该协议通过引入Z-O编码技术,并结合Hash消息身份验证编码机制,对感知数据进行编码处理,然后由感知节点将编码数据发送至存储节点,与此同时,感知节点根据存储节点需求计算并传送加密数据;存储节点利用Z-O编码的数值比较特性,实现在无需感知数据明文参与下的数值线性关系比较,进而构造局部查询结果并发送给Sink,由Sink完成最终的最值查询结果计算。理论分析和实验结果表明,ZOPPM协议能够确保感知数据和最值查询结果的隐私安全性,并且其能耗优于现有的方法。
基于随机游走和增量相关节点的动态网络社团挖掘算法
肖杰斌, 张绍武
2013, 35(4): 977-981. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01118
[摘要](2088) [PDF 260KB](404)
摘要:
动态网络社团结构挖掘有助于获取整体网络特性和发展规律。由于动态网络具有多个时刻,传统静态网络社团挖掘算法不仅容易在相邻时刻产生具有较大差异的社团划分结果,而且导致较高时间复杂度。虽然最近受到广泛关注的动态网络增量算法可以一定程度上降低算法时间复杂度,但普遍存在人工设定参数、可扩展性差等局限性。该文提出一种随机游走与增量相关节点相结合的社团挖掘算法(RWIV)进行动态网络社团挖掘。利用动态网络时间局部性即相邻采样时刻网络变化不大的特点,通过对增量相关节点进行随机游走聚类后社团划分,避免了对整个网络中的节点全部重新划分。实验结果和分析表明:RWIV算法可有效解决IC(Incremental algorithm for Community identification)和IDCM(Increment and Density based Community detection Method)判定参数难以选定、累积误差及网络突变等问题,其社团挖掘效率高于现有IC和IDCM算法。
一种多核环境中无锁的多进程负载均衡会话保持方案
吴和生, 王崇骏, 谢俊元
2013, 35(4): 982-987. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01282
[摘要](1874) [PDF 243KB](1262)
摘要:
负载均衡是云计算的基本问题之一,多核环境中多进程负载均衡会话保持问题得到广泛关注并发展成为研究热点。针对该问题,面向Linux内核,基于Hash化管理内核网络数据包传递的思想,该文提出并实现了一种无锁的多进程负载均衡会话保持方案。该方案避免了锁的使用,而且不需要对原有单进程负载均衡程序进行结构上的修改,能够快速地将现有单进程负载均衡程序转变为多进程架构。理论分析和实验表明,相较于传统的共享内存式锁机制会话保持解决方案,该方案性能更好、适用性更强,提高了多核环境中负载均衡系统的效率。
一种基于LWE问题的无证书全同态加密体制
光焱, 顾纯祥, 祝跃飞, 郑永辉, 费金龙
2013, 35(4): 988-993. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01102
[摘要](1746) [PDF 231KB](1466)
摘要:
全同态加密在云计算等领域具有重要的应用价值,然而,现有全同态加密体制普遍存在公钥尺寸较大的缺陷,严重影响密钥管理与身份认证的效率。为解决这一问题,该文将无证书公钥加密的思想与全同态加密体制相结合,提出一种基于容错学习(LWE)问题的无证书全同态加密体制,利用前像可采样陷门单向函数建立用户身份信息与公钥之间的联系,无须使用公钥证书进行身份认证;用户私钥由用户自行选定,不存在密钥托管问题。体制的安全性在随机喻示模型下归约到判定性LWE问题难解性,并包含严格的可证安全证明。
一种SRAM型FPGA抗软错误物理设计方法
赵磊, 王祖林, 郭旭静, 华更新
2013, 35(4): 994-1000. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01030
[摘要](1308) [PDF 297KB](697)
摘要:
针对SRAM(Static Random Access Memory)型FPGA单粒子翻转引起软错误的问题,该文分析了单粒子单位翻转和多位翻转对布线资源的影响,提出了可以减缓软错误的物理设计方法。 通过引入布线资源错误发生概率评价布线资源的软错误,并与故障传播概率结合计算系统失效率,驱动布局布线过程。实验结果表明,该方法在不增加额外资源的情况下,可以降低系统软错误率约18%,还可以有效减缓多位翻转对系统的影响。
基于预测极性动态变换的分支预测框架研究
陈晨, 陈志坚, 孟建熠, 严晓浪
2013, 35(4): 1001-1006. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00650
[摘要](1200) [PDF 301KB](843)
摘要:
针对动态分支预测错误率在时间上分布不均匀且高错误率比较集中的特点,该文提出一种可动态变换预测极性的分支预测方法。该方法对未经极性变换的原始动态分支预测错误率进行自适应监测,筛选出原始动态分支预测错误率高于阈值的预测错误高峰期,进而调整预测错误高峰期内分支预测器的预测极性,使经过极性变换的最终动态分支预测错误率在程序运行过程中始终低于设定的阈值。该文同时研究了全局监测、按组监测和局部监测3种分支预测错误率监测方式。实验结果表明,相同硬件资源下该方法比Gshare和Bi-Mode分支预测方法具有更高的分支预测精度。
研究简报
认知无线网络随机接入MAC协议建模与性能分析
王晓飞, 张希, 张权, 唐朝京
2013, 35(4): 1007-1011. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01090
[摘要](1325) [PDF 279KB](778)
摘要:
该文采用马尔科夫链构建了认知无线网络随机接入MAC协议的数学模型,提出了一种协议分析的理论方案。该方案建立了信道的三状态马尔科夫链模型,通过引入授权信道限制率和稳态可用授权信道数的概念,解决了信道状态时变特性给理论分析带来的挑战;建立了基于离散2维马尔科夫链的信道协商模型,并考虑控制信道容量限制等约束条件,给出了协议饱和吞吐量的理论分析算法。仿真验证了所提方案的有效性,分析了协议性能与网络参数之间的数值关系。
一种基于扩频编码的可靠网络隐蔽信道设计方法
牛小鹏, 李清宝, 王炜
2013, 35(4): 1012-1016. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01106
[摘要](1276) [PDF 262KB](592)
摘要:
针对网络隐蔽信道在强噪声环境中信息传递错误率高的问题,该文提出一种基于CDMA扩频编码的可靠网络隐蔽信道设计方法。该方法利用数据包在传输过程中的包际时延传递隐蔽信息,发送方采用散列扩频编码,接收方采用信道噪声预测消除等技术进行信道抗干扰处理,提高了强噪声环境中隐蔽信道通信的可靠性。针对信道抗干扰性与信道传输率两个主要衡量指标互斥、综合性能难以达到最优的问题,提出了基于选定传输率的抗干扰能力最优化方法。在TCP/IP网络中构建了该隐蔽信道,并进行了隐蔽信息传输实验,结果表明该文方法与解决同类问题的其他方法相比隐蔽信道数据传输的综合抗干扰能力提高20%左右。

1979年创刊 月刊

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主管单位:中国科学院

主办单位:中国科学院电子学研究所
国家自然科学基金委员会信息科学部

主  编:吴一戎

ISSN 1009-5896  CN 11-4494/TN

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