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2016年38卷8期

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论文
内容中心网络中能效感知的概率性缓存机制
罗熹, 安莹, 王建新, 刘耀
2016, 38(8): 1843-1849. doi: 10.11999/JEIT151244
[摘要](384) [PDF 347KB](600)
摘要:
内置缓存技术是内容中心网络(Content Centric Networking, CCN)的核心技术之一。现有的研究大多主要针对网络资源利用率的优化,而忽略了网络能耗的问题。该文首先建立了一个能耗模型对CCN的网络能耗进行分析,并设计了一个能效判决条件来优化缓存过程的能效性。进而,在此基础上综合考虑内容流行度和节点中心性等因素提出一种能效感知的概率性缓存机制(E2APC)。仿真结果表明,该机制能在保证较高的缓存命中率和较小的平均响应跳数的同时有效地降低网络的整体能耗。
QoS约束的链路故障多备份路径恢复算法
崔文岩, 孟相如, 杨欢欢, 李纪真, 陈天平, 康巧燕
2016, 38(8): 1850-1857. doi: 10.11999/JEIT151230
[摘要](253) [PDF 291KB](415)
摘要:
链路故障的恢复,不仅仅是选择一条连通的备份路径问题,还应考虑网络业务故障恢复过程中的QoS需求。针对此问题,该文基于多备份路径策略,构建概率关联故障模型和重路由流量丢弃量优化目标。并基于该优化目标,以业务的QoS需求为约束,建立故障恢复问题的数学模型,提出一种QoS约束的链路故障多备份路径恢复算法。该算法构建单条备份路径时,以最大程度地减少重路由流量丢弃为目标,并采用改进的QoS约束的k最短路径法进行拼接,且给与高优先级链路更多的保护资源。此外还证明了算法的正确性并分析了时间空间复杂度。在NS2环境下的仿真结果表明,该算法显著提升了链路故障恢复率和重路由流量QoS满足率,且QoS约束条件越强,相较于其它算法优势越明显。
无线传感器网络中基于压缩感知的动态目标定位算法
孙保明, 郭艳, 李宁, 钱鹏
2016, 38(8): 1858-1864. doi: 10.11999/JEIT151203
[摘要](429) [PDF 415KB](553)
摘要:
传统的动态目标定位算法需要采集、存储和处理大量数据,并不适用于能量受限的无线传感器网络。针对该缺陷,该文提出一种基于压缩感知的动态目标定位算法。该算法利用目标的运动规律设计稀疏表示基,从而将动态目标定位问题转化为稀疏信号恢复问题。针对传统观测矩阵难以实现的缺陷,该算法设计可实现且与稀疏表示基相关性低的稀疏观测矩阵,从而保证了算法的重构性能。该算法的特点是可利用较少的数据采集实现动态目标定位,从而大大延长无线传感器网络的寿命。仿真结果表明,该文所提出的基于压缩感知的动态目标定位算法具有较好的定位性能。
基于熵估计的安全协议密文域识别方法
朱玉娜, 韩继红, 袁霖, 谷文, 范钰丹
2016, 38(8): 1865-1871. doi: 10.11999/JEIT151205
[摘要](255) [PDF 617KB](465)
摘要:
现有基于网络报文流量信息的协议分析方法仅考虑报文载荷中的明文信息,不适用于包含大量密文信息的安全协议。为充分发掘利用未知规范安全协议的密文数据特征,针对安全协议报文明密文混合、密文位置可变的特点,该文提出一种基于熵估计的安全协议密文域识别方法CFIA(Ciphertext Field Identification Approach)。在挖掘关键词序列的基础上,利用字节样本熵描述网络流中字节的分布特性,并依据密文的随机性特征,基于熵估计预定位密文域分布区间,进而查找密文长度域,定位密文域边界,识别密文域。实验结果表明,该方法仅依靠网络数据流量信息即可有效识别协议密文域,并具有较高的准确率。
基于布鲁姆过滤器算法和三态内容寻址存储器的高效范围匹配方法
戴紫彬, 刘航天
2016, 38(8): 1872-1879. doi: 10.11999/JEIT151264
[摘要](194) [PDF 779KB](410)
摘要:
该文基于布鲁姆过滤器算法和三态内容寻址存储器(Ternary Content Addressable Memory, TCAM)技术提出一种高效范围匹配方法,解决了目前TCAM范围匹配方案存在的存储利用率低、功耗大的问题。设计基于最长共同前缀的分段匹配算法(Segmented Match on Longest Common Prefix, SMLCP)将范围匹配拆分为前缀匹配和特征区间比对两步,TCAM空间利用率达到100%。根据SMLCP算法设计了BF-TCAM模型,使用布鲁姆过滤器对关键字过滤,屏蔽无关项参与比较,大幅降低功耗。使用流水线缩短关键路径长度,使查找操作在一个时钟周期内完成。研究结果表明,所提方法实现了零范围扩张,工作功耗较传统TCAM降低50%以上。
混合复用无源光网络中带有灰色预测的高效动态资源分配策略
王汝言, 蒋婧, 熊余, 唐剑波
2016, 38(8): 1880-1887. doi: 10.11999/JEIT151201
[摘要](158) [PDF 672KB](367)
摘要:
针对混合复用无源光网络的用户接入距离增大,使得往返时延增加,造成网络中闲置时间增多,进而引起带宽浪费的问题,该文提出一种带有灰色预测的高效动态混合资源分配策略。通过对闲置时间内到达的数据进行灰色预测,动态确立光网络单元的带宽分配策略,以减小网络时延;利用波长结束时间的差异性,周期性地实时调整各波长的数据传输顺序,实现波长的高效利用和负载均衡。仿真结果表明,该动态资源分配策略有效地消除闲置时间的影响,且波长得到高效地利用,提高了带宽利用率的同时减少网络时延。
基于串行策略的SCMA多用户检测算法
杜洋, 董彬虹, 王显俊, 党冠斌, 高鹏宇
2016, 38(8): 1888-1893. doi: 10.11999/JEIT151259
[摘要](224) [PDF 733KB](1238)
摘要:
稀疏码多址接入(SCMA)作为一个前景广阔的5 G无线空口技术,能够满足海量连接的需求。针对现有SCMA通信系统都是基于并行策略的消息传递算法(MPA)进行多用户检测,存在信息收敛速度不理想的问题,该文提出一种串行策略的多用户检测算法。该算法以资源节点为序,按串行方式依次进行消息更新与传递,保证更新的消息能够立即进入当前迭代过程,改善了消息传递的收敛速度,相比并行策略的多用户检测算法,降低了算法复杂度;同时,充分利用消息间相互关联的特点,融合消息传递步骤,降低了存储器的要求。理论与仿真结果表明,该算法在误比特率(BER)性能与算法复杂度之间可以达到较理想的平衡。
改进的多信道S-ALOHA暂态性能分析办法及其应用
简鑫, 曾孝平, 谭晓衡, 田蜜, 苗丽娟
2016, 38(8): 1894-1900. doi: 10.11999/JEIT151207
[摘要](198) [PDF 269KB](341)
摘要:
海量机器类终端(或MTC终端)同步入网时,其业务呈现瞬时突发性,这使得基于齐次或复合泊松假设的多信道S-ALOHA稳态性能分析办法难以直接应用。该文以第i个随机接入时隙内第j次进行随机接入的用户数Mi(j)作为状态变量,提出了一种沿Mi(j) 的j方向迭代进行多信道S-ALOHA暂态性能分析的办法及其近似形式。该迭代办法可建立第i个随机接入时隙内第j次进行随机接入的用户数与第x个随机接入时隙内新到用户数的直接关系(其中xi),也可给出接入时延概率密度函数、概率分布函数和均值的求解办法。以3GPP MTC业务参考模型进行数值仿真,验证了所提迭代办法及其近似形式的有效性。相关研究可为承载网络的优化设计提供参考。
大规模MIMO系统中动态导频分配
方昕, 张建锋, 曹海燕, 刘超, 潘鹏
2016, 38(8): 1901-1907. doi: 10.11999/JEIT151091
[摘要](241) [PDF 629KB](558)
摘要:
针对大规模多输入多输出(MIMO)系统中存在的导频污染问题,该文提出一种动态导频分配方案。所提方案利用目标小区与干扰小区用户之间的信号干扰强度差将干扰小区分为Uin和Uout两类,并对Uin中的用户进行最优导频分配,Uout中的用户进行随机导频分配来提升系统的平均下行可达和速率。同时,在存在额外正交导频组的情况下对所提方案做了进一步优化。仿真结果表明,所提的动态导频分配方案能够有效地提升大规模MIMO系统的性能。
上行多用户MIMO中继系统中基于不完全信道状态信息的预编码算法
陈小敏, 朱益民, 苏君煦, 朱秋明, 胡续俊
2016, 38(8): 1908-1912. doi: 10.11999/JEIT151161
[摘要](183) [PDF 262KB](311)
摘要:
论文研究了存在信道估计误差及天线相关条件下,上行多用户MIMO中继系统的预编码问题,目标是提升系统的误比特率性能。针对基于放大转发中继技术的上行多用户MIMO中继系统,考虑源-中继和中继-目的端信道中存在的信道估计误差及天线相关,提出一种基于不完全信道状态信息(Channel State Information, CSI)的预编码设计方案。首先根据最小均方误差(Minimum Mean-Squared Error, MMSE)准则设计代价函数,以发射端和中继端最大功率为约束条件,通过理论推导求得中继端和发射端的线性预编码矩阵,最后采用迭代下降法得到接收端处理矩阵的闭式解。数值仿真结果表明,在存在信道估计误差和天线相关的条件下,与现有算法相比,所提算法能有效降低系统的误比特率。
Nakagami信道下MIMO解码转发中继系统的安全性能分析
赵睿, 林鸿鑫, 贺玉成, 彭盛亮, 周林
2016, 38(8): 1913-1919. doi: 10.11999/JEIT151236
[摘要](213) [PDF 683KB](444)
摘要:
在协同自适应解码转发中继系统中,该文针对Nakagami-m衰落信道,研究了基于多天线低复杂度的机会式传输策略的物理层安全性能。为充分利用天线分集增益提升系统安全性能,发送节点均采用发送天线选择策略,接收节点均采用最大比合并策略。推导了系统安全中断概率的闭合表达式,并进一步提供了渐近性能分析,得到了系统的安全分集阶数。仿真结果验证了理论分析的正确性,并揭示了各系统参数对机会式传输方案的安全性能的影响。结果表明,通过增加合法节点的天线数和增大合法信道的Nakagami衰落信道参数可显著提升系统安全性能。
采用时域联合稀疏恢复的多输入多输出水声信道压缩感知估计
周跃海, 吴燕艺, 陈东升, 童峰
2016, 38(8): 1920-1927. doi: 10.11999/JEIT151158
[摘要](214) [PDF 1692KB](450)
摘要:
多输入多输出(MIMO)水声通信技术可以在极其有限的水声信道频带资源内提高信道容量,但多径和同道干扰的同时存在,使传统信道估计算法如最小二乘算法、压缩感知估计算法的性能急剧下降。考虑到通信数据块间水声信道多径结构存在一定的相关性,该文利用这种数据块间多径结构的时间域相关性建立水声MIMO信道的时域联合稀疏模型,并利用同步正交匹配追踪算法进行多个数据块联合稀疏恢复信道估计,提高MIMO信道多径稀疏位置的检测增益并抑制同道干扰,提高水声MIMO信道的估计性能。仿真和MIMO水声通信海试实验表明了所提方法的有效性。
Feistel-SPS结构的反弹攻击
董乐, 邹剑, 吴文玲, 杜蛟
2016, 38(8): 1928-1934. doi: 10.11999/JEIT151255
[摘要](251) [PDF 413KB](404)
摘要:
该文给出了以Feistel结构为主框架,以SPS(Substitution-Permutation-Substitution)函数作为轮函数的Feistel-SPS结构的反弹攻击。通过对差分扩散性质的研究,得到这一结构的6轮已知密钥截断差分区分器,并在此区分器的基础上,给出将这一结构内嵌入MMO(Matyas-Meyer-Oseas)和MP(Miyaguchi-Preneel)模式所得到的压缩函数的近似碰撞攻击。此外,还将6轮截断差分区分器扩展,得到了7轮的截断差分路径,基于此还得到上述两种模式下压缩函数的7轮截断差分区分器。
一种支持更新操作的数据空间访问控制方法
潘颖, 元昌安, 李文敬, 程茂华
2016, 38(8): 1935-1941. doi: 10.11999/JEIT151212
[摘要](112) [PDF 446KB](309)
摘要:
数据空间是一种新型的数据管理方式,能够以pay-as-you-go模式管理海量、动态、异构的数据。然而,由于数据空间环境下数据的动态演化、数据描述的细粒度和极松散性等原因,难于构建有效的访问控制机制。该文提出一个针对数据空间环境下极松散结构模型,重点支持更新操作的细粒度和动态的访问控制框架。首先定义更新操作集用于数据空间的数据更新,提出支持更新操作的映射方法,可将动态数据映射到关系数据库中;给出支持更新操作权限的数据空间访问控制规则的定义,并分析与关系数据库的访问控制规则二者转换的一致性;然后提出具有可靠性和完备性的访问请求动态重写算法,该算法根据用户的读/写访问请求检索相关访问控制规则,使用相关权限信息重写访问请求,从而实现支持动态更新的细粒度数据空间访问控制。理论和实验证明该框架是可行和有效的。
一种稳健的知识辅助STAP色加载系数优化算法
张圣鹋, 何子述, 李军, 赵翔
2016, 38(8): 1942-1949. doi: 10.11999/JEIT151335
[摘要](181) [PDF 889KB](328)
摘要:
色加载知识辅助STAP技术中,需根据先验信息的准确度设置色加载系数。已有的基于色加载矩阵预白化性能评估的色加载系数优化算法(Pre-Whitening, PW)无法评估当前待检测距离单元(CUT)的先验信息准确度,对于杂波先验信息准确度不均匀的场景不具有鲁棒性。该文在PW法的基础上提出一种可有效评估CUT单元色加载矩阵性能的稳健色加载系数优化方法(CUT information involved PW, CPW)。CPW法利用部分参考单元样本实现对CUT单元色加载矩阵预白化能力的评估,同时解决了PW法优化结果非单值性的问题。仿真实验讨论了CPW法在不同参考单元样本个数以及不同先验信息准确度条件下的色加载系数优化性能。仿真结果验证了所提方法的有效性及稳健性。
雷达高分辨率紧凑感知矩阵追踪算法
刘静, 盛明星, 宋大伟, 尚社, 韩崇昭
2016, 38(8): 1950-1955. doi: 10.11999/JEIT151135
[摘要](230) [PDF 710KB](354)
摘要:
针对压缩感知雷达的感知矩阵相干系数随分辨率增加而增大以致不能以大概率对稀疏向量进行完美重构的问题,直接基于原始感知矩阵,提出紧凑感知矩阵追踪(CSMP)算法。该文将CSMP算法应用于十字阵雷达的2维波达方向(DOA)估计并进行了计算机仿真。仿真结果表明与多信号分类(MUSIC)算法,子空间追踪(SP)算法,基追踪(BP)算法和稀疏贝叶斯学习(SBL)算法相比,基于CSMP算法的DOA估计分辨率得到了较大提高。
一种大转角SAR图像散射中心各向异性提取方法
高悦欣, 李震宇, 盛佳恋, 邢孟道
2016, 38(8): 1956-1961. doi: 10.11999/JEIT151261
[摘要](202) [PDF 707KB](391)
摘要:
基于各向异性特性反映了散射中心本身属性,该文提出一种大转角SAR条件下提取散射中心各向异性特性的算法。首先根据属性散射中心模型分析单个散射中心的回波构成;之后以单位矩阵作为标准正交基,将各向异性特性的估计转化为求解散射中心幅度变化的逆问题;再利用散射中心幅度变化的实数特性与连续性对该逆问题进行约束求解,实现了对散射中心各向异性特性的提取。Matlab仿真和电磁计算数据的处理结果验证了算法的准确性以及稳定性;与现有算法对比,所提算法运算效率高。
弹道中段进动目标高精度平动补偿方法
贺思三, 赵会宁, 张永顺
2016, 38(8): 1962-1968. doi: 10.11999/JEIT151231
[摘要](163) [PDF 1808KB](336)
摘要:
该文针对中段进动目标平动补偿问题,分析了中段目标平动及进动的运动特性,指出中段目标进动具有轴对称性,并利用这一特性提出一种基于对称共轭相乘的进动目标平动参数估计方法。该方法通过对称数据的共轭相乘处理消除微动的影响,仅保留平动参数信息,然后根据共轭相乘后数据傅里叶变换的峰值信息估计平动参数,并基于所估计平动参数实现了中段进动目标平动的高精度补偿。仿真结果验证了所提算法的有效性。
基于复合高斯杂波纹理结构的相干检测
施赛楠, 水鹏朗, 刘明
2016, 38(8): 1969-1976. doi: 10.11999/JEIT151194
[摘要](178) [PDF 2517KB](403)
摘要:
传统的自适应检测器大多是在独立同分布纹理的前提下推导出的。然而,实测海杂波数据中各个距离单元的纹理具有相关性。该文将这一纹理相关性的信息加入到似然比检测中,提出一种基于纹理结构的相干检测器。基于涌浪调制在距离上产生纹理相关性的先验知识,确定与待检测单元纹理相关的距离单元数目,据此可以提供待测单元的纹理信息。实测数据实验表明,该检测器相对于逆伽马纹理复合高斯杂波下最优检测器具有一定的性能提升。
双频段双极化星载降水测量雷达天线设计
方刚, 张玉梅
2016, 38(8): 1977-1983. doi: 10.11999/JEIT160016
[摘要](252) [PDF 1630KB](511)
摘要:
为了解决双频段双极化星载降水测量雷达的波束宽度匹配和波束指向匹配问题,该文提出双频双极化共孔径馈源照射抛物柱反射面天线的方案。共孔径馈源Ku频段采用微带天线,Ka频段采用波导缝隙天线,两者层叠交错排列在一起。实测结果表明,波束宽度匹配指标和波束指向匹配指标与美国国家航空航天局正在研发的第2代星载降水测量雷达的指标相当。相对于第2代星载降水测量雷达天线采用的分置式馈源,该文给出的共孔径馈源具有占用空间小的优点,适用于星载平台。
基于互相关投影导航接收机欺骗干扰抑制方法
王纯, 张林让
2016, 38(8): 1984-1990. doi: 10.11999/JEIT151139
[摘要](224) [PDF 465KB](412)
摘要:
由于欺骗干扰模拟发送与导航卫星信号相同的C/A码,这使得卫星导航接收机极易被其误导和诱骗,从而给出错误的定位信息。考虑到导航信号和同结构欺骗干扰自身都具有强自相关性,且欺骗干扰功率稍大于真实信号,该文提出一种采用阵列天线抑制同结构欺骗干扰的盲干扰抑制方法。该方法从多天线接收数据与其自身延迟的参考数据做互相关入手,利用该互相关矩阵求解干扰的正交投影矩阵,最后将投影后信号互相关矩阵的最大特征值对应的特征矢量作为最优权。该方法处理时无需已知真实信号和干扰方向的来波方向,也无需对卫星C/A码序列进行遍历搜索从而解扩。理论分析和实验结果表明,该阵列波束能够有效抑制干扰,阵列输出SNR较高,干扰抑制后接收机捕获性能不受干扰影响。
基于卡通纹理模型的相位恢复算法
练秋生, 赵晓蕊, 石保顺, 陈书贞
2016, 38(8): 1991-1998. doi: 10.11999/JEIT151156
[摘要](255) [PDF 9564KB](562)
摘要:
相位恢复是指仅利用图像的傅里叶幅值对原始图像进行恢复。由于傅里叶幅值中包含的信息量较少,当图像的过采样率相对较低时,传统的相位恢复算法无法实现图像的有效重构。因此如何利用合适的先验知识来提高图像重构质量是相位恢复的一个关键问题。该文将卡通-纹理模型用于相位恢复,利用全变差(TV)和双树复数小波(DTCWT)两种稀疏表示方法将图像分解为卡通成分和纹理成分,并提出了基于交替方向乘子法(ADMM)的有效求解算法。实验结果表明,该算法能有效提高图像重构质量。
采用多级残差滤波的非局部均值图像去噪方法
孙伟峰, 戴永寿
2016, 38(8): 1999-2006. doi: 10.11999/JEIT151227
[摘要](300) [PDF 10806KB](1017)
摘要:
为充分利用残差中的图像信息以提升非局部均值算法的去噪性能,该文提出一种多级残差图像滤波新方法。首先对含噪图像进行非局部均值滤波得到初始的去噪图像和权值分布矩阵,然后对残差图像进行固定权值非局部均值滤波来提取图像结构信息,将提取的信息经高斯平滑抑噪后作为补偿图像,与去噪图像相加得到增强的恢复图像。针对上述方法提出一种多级滤波的实现方案,从理论上推导证明了该方法的原理及可行性,并提出一种无需参考图像的迭代停止准则来自适应地优选滤波级数。实验结果表明,提出的迭代停止准则能够达到与峰值信噪比一致的优选结果;与经典的非局部均值算法相比,在计算效率相当的情况下,所提方法能够显著地提升其去噪性能,峰值信噪比平均可以提高1.2 dB,且具有更好的细节保持能力。
对称稳定分布噪声下基于广义相关熵的DOA估计新方法
王鹏, 邱天爽, 任福全, 李景春, 谭海峰
2016, 38(8): 2007-2013. doi: 10.11999/JEIT151217
[摘要](181) [PDF 318KB](346)
摘要:
针对稳定随机变量有限二阶矩不存在的特点,该文定义了一种新的广义相关熵,并从理论上证明了对称稳定分布随机变量广义相关熵的有界性。此外,提出了一种稳定分布噪声下基于最小广义相关熵准则的DOA估计新方法,给出了一种迭代优化算法并通过仿真实验分析了算法的收敛性。仿真结果表明,与现有基于分数低阶矩的FLOM-MUSIC、基于类相关熵的CRCO-MUSIC以及基于lp范数的ACO-MUSIC算法相比,所提方法可以获得更好的估计结果,尤其是在高脉冲性噪声环境下具有更加明显的优势。
改进的双约束稳健Capon波束形成算法
李立欣, 白童童, 张会生, 包涛, 申礼斌
2016, 38(8): 2014-2019. doi: 10.11999/JEIT151213
[摘要](193) [PDF 268KB](465)
摘要:
传统双约束稳健Capon波束形成算法采用牛顿迭代法求解最优加载量,存在计算精度低且运算量大的问题。该文提出一种改进的双约束稳健Capon波束形成(DCRCB)算法,该算法对信号协方差矩阵进行重构,基于期望信号导向矢量在噪声子空间的投影最优,将重构后的干扰加噪声协方差矩阵投影到噪声子空间,得到基于噪声子空间的双约束算法模型。该算法中通过模约束的辅助约束作用,将改进的双约束算法模型转化为单约束问题,最终解得最优对角加载量的解析表达式。仿真结果表明改进算法能通过调整主瓣宽度优化波束旁瓣,有效提高了抗矢量偏差的鲁棒性,同时降低了运算量。
一种新的语音和噪声活动检测算法及其在手机双麦克风消噪系统中的应用
章雒霏, 张铭, 李晨
2016, 38(8): 2020-2026. doi: 10.11999/JEIT151302
[摘要](193) [PDF 900KB](538)
摘要:
针对现有双通道语音活动检测(Voice Activity Detection, VAD)算法依赖于固定阈值难以在多种噪声环境下准确地检测语音和噪声,应用于手机消噪系统会造成语音失真或噪声消除不好等问题,该文提出一种基于神经网络的VAD算法,该算法以分频带能量差和归一化互通道相关为特征,采用神经网络对语音和噪声进行分类。在此基础上,将神经网络VAD与基于互通道信号功率比值的VAD相结合,提出一种新的适用于手机消噪系统的语音和噪声活动检测算法分别对语音和噪声进行检测,并以此进行噪声抑制处理,减少了消噪系统因VAD误判而造成的性能下降。实验结果表明,该处理方法在抑制背景噪声和减少语音失真等方面优于现有的消噪算法,对于方向性语音干扰也有很好的抑制效果。
结合PLS表示与随机梯度的目标优化跟踪
金广智, 石林锁, 刘浩, 牟伟杰, 蔡艳平
2016, 38(8): 2027-2032. doi: 10.11999/JEIT151082
[摘要](215) [PDF 17277KB](301)
摘要:
针对实际视觉跟踪中目标表观与前背景的非线性变化,论文提出一种基于偏最小二乘分析(PLS)表示与随机梯度的目标优化跟踪方法。该方法将目标跟踪转化为表示误差与分类损失的联合优化问题。首先,为了提高算法对前背景表观变化的稳定性,利用PLS理论的非线性对目标区域的前背景信息进行表达,并通过空间聚类构造多个线性外观模型来描述目标区域的动态变化,建立带约束条件的表观特征库;然后,提出一种确定性搜索机制,构造联合优化目标函数,使表示误差与分类损失最小化;结合表观建模特点,构建随机梯度分类器,对模型进行增量特征更新,最终实现对目标的稳定准确跟踪。经多场景对比实验验证,该算法能有效应对目标前背景的多种复杂变化。
基于RankClus算法的机场流程日志活动挖掘
徐涛, 孟野, 卢敏
2016, 38(8): 2033-2039. doi: 10.11999/JEIT151137
[摘要](148) [PDF 472KB](847)
摘要:
流程挖掘技术可以提取机场流程日志中的有用信息用于流程分析。但机场流程日志处于细节化的低抽象层次,不符合分析者的预期。对机场流程日志挖掘得到的流程模型呈现意面状的复杂结构,流程模型的含义难于理解。解决该问题的一种方法是通过活动挖掘,将低抽象层次活动聚类为流程模型中表征高抽象层次活动的活动类簇。为此提出了一种基于RankClus算法的活动挖掘方法,将机场流程日志的活动聚类与活动排序评分计算相结合,从而构建更易理解的活动聚类流程模型。实验结果表明,RankClus活动聚类流程模型的日志回放一致性与原生日志流程模型大致相当,但在结构复杂度上要显著低于原生日志流程模型。
基于生物位置细胞放电机理的空间位置表征方法
李伟龙, 吴德伟, 周阳, 杜佳
2016, 38(8): 2040-2046. doi: 10.11999/JEIT151331
[摘要](167) [PDF 4569KB](379)
摘要:
为实现运行体智能自主定位,该文提出基于生物位置细胞放电机理的空间位置表征方法。首先建立运行体空间位置与运行体和不同路标之间距离的对应关系,以两种不同的空间覆盖方式构建位置细胞图,然后利用感知的距离信息激发位置细胞放电估计运行体位置,并分析了模型中各参数对空间位置表征和定位性能的影响。仿真结果表明,两种方法均能通过构建的位置细胞图实现空间位置表征和自主定位,但等间隔离散空间构建位置细胞图方法受距离间隔影响较大,而任意探索构建位置细胞图方法从生物自主感知空间位置的角度出发,通过选择合适的距离阈值和运动训练时间构建位置细胞图,能够更好地完成运行体空间位置表征并且定位精度也较高。
基于自适应截断策略的约束多目标优化算法
毕晓君, 张磊
2016, 38(8): 2047-2053. doi: 10.11999/JEIT151237
[摘要](200) [PDF 233KB](366)
摘要:
为提高约束多目标优化问题所求解集的分布性和收敛性,该文提出基于自适应截断策略的约束多目标优化算法。首先,自适应截断选择策略能够保留Pareto最优解和约束违反度及目标函数值均较优的不可行解,不仅提高了种群多样性,而且能够较好地兼顾多样性和收敛性;其次,为增强算法的局部开发能力,在变异操作和交叉操作之后进行指数变异;最后,改进的拥挤密度估计方式只选择一部分Pareto最优解和距离较近的个体参与计算,不仅更加准确地反映解集的分布性,而且降低了计算量。通过在标准测试问题(CTP系列)上与其他4种优秀算法的对比结果可以得出,该算法所求解集的分布性和收敛性均得到一定提高,而且相较于对比算法在求解性能上具备一定的优势。
具备视角协同学习能力的多视角TSK型模糊系统
程旸, 顾晓清, 蒋亦樟, 杭文龙, 钱鹏江, 王士同
2016, 38(8): 2054-2061. doi: 10.11999/JEIT151209
[摘要](197) [PDF 586KB](406)
摘要:
传统模糊系统建模方法本质上是一种单视角学习模式,面向适合多视角处理的场景时,它们通常只能将每一视角割裂开来进行独立建模,这导致其所得系统泛化性能往往不令人满意。针对此缺陷,该文探讨具备多视角学习能力的模糊系统建模方法。为此,基于经典的L2型TSK模糊系统,通过引入具备多视角学习能力的协同学习项,该文提出了核心的多视角TSK型模糊系统(MV-TSK-FS)建模方法。MV-TSK-FS不仅能有效地利用各视角不同特征构成的独立样本信息,还能充分地利用各视角间由于相互关联而存在内在信息,以最终达到提高系统泛化性能的效果。在模拟数据集与真实数据集上的实验结果验证了较之于传统单视角模糊建模方法该多视角模糊系统有着更好的泛化性和适用性。
超混沌复系统的自适应广义组合复同步及参数辨识
王诗兵, 王兴元
2016, 38(8): 2062-2067. doi: 10.11999/JEIT160101
[摘要](233) [PDF 844KB](389)
摘要:
该文针对含未知参数的异结构超混沌复系统,基于自适应控制及Lyapunov稳定性理论,提出一种新的自适应广义组合复同步方法 (GCCS)。首先给出广义组合复同步的定义,将驱动-响应系统的同步问题转化为误差系统零解的稳定性问题;然后从理论上设计了非线性反馈同步控制器及参数辨识更新律,并引入误差反馈增益,以控制同步的收敛速度;最后以超混沌复Lorenz系统、超混沌复Chen系统、超混沌复L系统的广义组合复同步与参数估计为例,从数值仿真角度验证了所提方法的正确性和有效性。
基于深度卷积神经网络和二进制哈希学习的图像检索方法
彭天强, 栗芳
2016, 38(8): 2068-2075. doi: 10.11999/JEIT151346
[摘要](697) [PDF 3141KB](1267)
摘要:
随着图像数据的迅猛增长,当前主流的图像检索方法采用的视觉特征编码步骤固定,缺少学习能力,导致其图像表达能力不强,而且视觉特征维数较高,严重制约了其图像检索性能。针对这些问题,该文提出一种基于深度卷积神径网络学习二进制哈希编码的方法,用于大规模的图像检索。该文的基本思想是在深度学习框架中增加一个哈希层,同时学习图像特征和哈希函数,且哈希函数满足独立性和量化误差最小的约束。首先,利用卷积神经网络强大的学习能力挖掘训练图像的内在隐含关系,提取图像深层特征,增强图像特征的区分性和表达能力。然后,将图像特征输入到哈希层,学习哈希函数使得哈希层输出的二进制哈希码分类误差和量化误差最小,且满足独立性约束。最后,给定输入图像通过该框架的哈希层得到相应的哈希码,从而可以在低维汉明空间中完成对大规模图像数据的有效检索。在3个常用数据集上的实验结果表明,利用所提方法得到哈希码,其图像检索性能优于当前主流方法。
基于Kullback-Leiber距离的迁移仿射聚类算法
毕安琪, 王士同
2016, 38(8): 2076-2084. doi: 10.11999/JEIT151132
[摘要](217) [PDF 288KB](428)
摘要:
针对迁移聚类问题,该文提出一种新的基于Kullback-Leiber距离的迁移仿射聚类算法(TAP_KL)。该算法从概率角度重新解释AP算法的目标函数,并借助于信息论中最常见的一种距离度量,即Kullback-Leiber距离,测量源域与目标域代表点的相似性。另外,通过详细分析TAP_KL算法与AP算法的目标函数,得出一个重要结论,即可以将源域与目标域的相似性嵌入到目标域数据集相似性矩阵的计算中,从而直接利用AP算法的优化算法优化TAP_KL算法的目标函数,解决基于代表点的迁移聚类问题。最后,通过基于4个数据集的仿真实验,进一步验证了TAP_KL算法在解决迁移聚类问题时的有效性。
基于二维不可分小波变换的矩不变量
刘斌, 高强
2016, 38(8): 2085-2090. doi: 10.11999/JEIT151218
[摘要](197) [PDF 1273KB](376)
摘要:
寻找相对于尺度、平移、旋转不变的小波不变量是多尺度分析在模式识别中应用的关键性问题。该文利用基于统计的不变矩这一理论和应用上都比较成熟的方法,将图像有限个尺度的小波近似系数和图像不变矩联系起来,从而给出了一种小波矩不变量,得到了比较完善的理论和实验结果。同时指出了该理论方法在实际应用中所需注意的地方,最后简要阐述了多尺度分析与不变矩的应用关系。
可证明安全的轻量级RFID所有权转移协议
陈秀清, 曹天杰, 翟靖轩
2016, 38(8): 2091-2098. doi: 10.11999/JEIT151049
[摘要](190) [PDF 349KB](343)
摘要:
设计安全的无线射频识别协议有助于实现智慧城市的规划和构建完善的智慧网络。安全的RFID所有权转移协议要求同时具备安全性和隐私性,标签的前向不可追踪性和后向不可追踪性是RFID系统实际应用中需要考量的两个重要的隐私性能。针对现有供应链系统中所有权转移协议存在的各种安全隐私问题,该文改进了原有前向不可追踪性定义的错过密钥更新过程的不合理的假设,提出了强前向不可追踪性的概念。提出了一个基于二次剩余定理的轻量级RFID所有权转移协议,并使用改进的模型和定义形式化证明了协议的安全性和隐私性。证明结果表明新方案既可以抵御内部读卡器恶意假冒攻击,追踪攻击,标签假冒攻击和异步攻击,又满足强前向不可追踪性和后向不可追踪性等隐私性能;新协议在实现低成本和高效率认证的基础上,比其他协议安全性和隐私性更好。
具有二维状态转移结构的随机逻辑及其在神经网络中的应用
季渊, 陈文栋, 冉峰, 张金艺, David LILJA
2016, 38(8): 2099-2106. doi: 10.11999/JEIT151233
[摘要](186) [PDF 1293KB](523)
摘要:
随机计算是一种特殊的基于概率数据码流的数学计算方法,其优点在于可以采用非常简单的数字逻辑完成复杂数学运算,从而大幅降低硬件实现成本。该文首先讨论了随机计算的基本原理和主要运算逻辑,论述了传统线性状态机的不足,并分析了一种2维状态转移拓扑结构,推导了通过2维有限状态机实现高斯函数的方法。在此基础上,提出一种随机径向基函数神经网络模型,其硬件实现成本非常低,而性能与传统神经网络相当。两类模式识别实验结果显示,所提出的随机径向基函数神经网络的输出值均方误差与相应结构传统神经网络的差别小于1.3%。FPGA实验结果显示,数据宽度为12位时,随机中间神经元的电路面积仅为传统插值查表结构的1.2%、坐标旋转数字计算方法(CORDIC)的2%。通过改变输入码流长度,该神经网络可以在处理速度、功耗和准确性之间作出平衡,具有应用灵活性,适用于对成本、功耗要求较高的应用如嵌入式、便携式、穿戴式设备。
基于改进GA-FFT综合含互耦效应的不等间隔阵列赋形方向图
游鹏飞, 刘颜回, 黄鑫, 朱春辉, 柳清伙
2016, 38(8): 2107-2112. doi: 10.11999/JEIT151189
[摘要](235) [PDF 910KB](395)
摘要:
该文提出了一种虚拟的最小均方有源单元方向图展开方法,将不等间隔阵列的有源方向图展开为一个虚拟的均匀间隔阵列的若干单元辐射的叠加。通过该方法,对包含阵元耦合效应的不等间隔阵列方向图,可以使用快速傅里叶变换进行加速计算。并且,该文将这个方法与遗传算法(GA)相结合,得到一种改进的GA-FFT方法,可以应用于解决含阵元互耦的不均匀间隔阵列的赋形波束综合问题。最后,分别对不等间隔的偶极子阵列平顶方向图及微带阵列的余割平方方向图进行了综合,结果表明所提方法的有效性和优势。
基于四值脉冲参数模型的单粒子瞬态传播机理与软错误率分析方法
李悦, 蔡刚, 李天文, 杨海钢
2016, 38(8): 2113-2121. doi: 10.11999/JEIT151254
[摘要](181) [PDF 475KB](394)
摘要:
随着工艺尺寸的不断缩小,由单粒子瞬态(Single Event Transient, SET)效应引起的软错误已经成为影响宇航用深亚微米VLSI电路可靠性的主要威胁,而SET脉冲的产生和传播也成为电路软错误研究的热点问题。通过研究SET脉冲在逻辑链路中的传播发现:脉冲上升时间和下降时间的差异能够引起输出脉冲宽度的展宽或衰减;脉冲的宽度和幅度可决定其是否会被门的电气效应所屏蔽。该文提出一种四值脉冲参数模型可准确模拟SET脉冲形状,并采用结合查找表和经验公式的方法来模拟SET脉冲在电路中的传播过程。该文提出的四值脉冲参数模型可模拟SET脉冲在传播过程中的展宽和衰减效应,与单参数脉冲模型相比计算精度提高了2.4%。该文应用基于图的故障传播概率算法模拟SET脉冲传播过程中的逻辑屏蔽,可快速计算电路的软错误率。对ISCAS89及ISCAS85电路进行分析的实验结果表明:该方法与HSPICE仿真方法的平均偏差为4.12%,计算速度提升10000倍。该文方法可对大规模集成电路的软错误率进行快速分析。
一种-100 dB电源抑制比的非带隙基准电压源
黄国城, 尹韬, 朱渊明, 许晓冬, 张亚朝, 杨海钢
2016, 38(8): 2122-2128. doi: 10.11999/JEIT151256
[摘要](165) [PDF 964KB](542)
摘要:
该文提出一种非带隙基准电路,通过一个带超级源极跟随器的预调制电路提供一个稳定的电压,为基准核心电路供电。超级源极跟随器通过降低基准核心电路电源端的对地阻抗,有效提高了基准电路的电源抑制能力。该基准电路采用0.35 m CMOS 工艺设计并流片,测试结果表明,该电路的工作电源电压为1.8~5 V,静态电流约为13 A。低频处电源抑制比(PSRR)约等于-100 dB,在小于1 kHz频率范围内PSRR均优于-93 dB。并且其片上面积仅为0.013 mm2。

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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