ISSN 
2017年 第46卷 第5期
2017, 46(5): 641-647.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.001
摘要:
LDPC码是一类由校验矩阵确定的线性分组码，具有逼近香农限的纠错能力。该文基于纠错码的对称密码体制以及性能等价编码矩阵提出了一类基于LDPC码的安全通信方法，该方法在几乎不改变通信可靠性的情况下，极大地提高了系统的抗截获能力。编码矩阵可以使线性分组码的生成矩阵或校验矩阵。该文通过构造大量性能等价的编码矩阵，以及通信时收发双方同时随机改变编码矩阵的方法来提高通信系统的抗截获能力。另外，由于这些性能等价的编码矩阵产生的LDPC码不仅具有相同的编码参数和可靠性，而且具有非常强的纠错能力，因此该方案是一种安全可靠的一体化通信方法。
LDPC码是一类由校验矩阵确定的线性分组码，具有逼近香农限的纠错能力。该文基于纠错码的对称密码体制以及性能等价编码矩阵提出了一类基于LDPC码的安全通信方法，该方法在几乎不改变通信可靠性的情况下，极大地提高了系统的抗截获能力。编码矩阵可以使线性分组码的生成矩阵或校验矩阵。该文通过构造大量性能等价的编码矩阵，以及通信时收发双方同时随机改变编码矩阵的方法来提高通信系统的抗截获能力。另外，由于这些性能等价的编码矩阵产生的LDPC码不仅具有相同的编码参数和可靠性，而且具有非常强的纠错能力，因此该方案是一种安全可靠的一体化通信方法。
2017, 46(5): 648-653.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.002
摘要:
功耗是电路设计的关键性问题之一，低功耗下的稳定性问题逐渐成为电路设计的热点和挑战，基于马尔科夫随机场（MRF）的低功耗设计从能量的角度出发有效地解决了电路的容错问题，但是其单逻辑的单元结构面积和复杂度制约了该技术在大规模集成电路的应用。该文提出了一种基于部分簇能量的MRF电路设计方法（PMRF），并结合互补逻辑的特点来实现多逻辑结构，面积共享的同时一方面补偿由于部分簇能量带来的性能损失，一方面化简马氏随机场电路设计在较大规模电路设计中的面积和复杂度瓶颈问题。对比传统MRF电路设计，该文用PMRF方法设计了超前进位加法器结构，在低功耗仿真中具有20%的性能提升，并在65 nm TSMC版图实现后取得29%的面积节约和86%的功耗节约。
功耗是电路设计的关键性问题之一，低功耗下的稳定性问题逐渐成为电路设计的热点和挑战，基于马尔科夫随机场（MRF）的低功耗设计从能量的角度出发有效地解决了电路的容错问题，但是其单逻辑的单元结构面积和复杂度制约了该技术在大规模集成电路的应用。该文提出了一种基于部分簇能量的MRF电路设计方法（PMRF），并结合互补逻辑的特点来实现多逻辑结构，面积共享的同时一方面补偿由于部分簇能量带来的性能损失，一方面化简马氏随机场电路设计在较大规模电路设计中的面积和复杂度瓶颈问题。对比传统MRF电路设计，该文用PMRF方法设计了超前进位加法器结构，在低功耗仿真中具有20%的性能提升，并在65 nm TSMC版图实现后取得29%的面积节约和86%的功耗节约。
2017, 46(5): 654-659, 665.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.003
摘要:
室内定位的主要挑战是室内的多径传播及非平稳信道环境，传统基于信号强度指纹的单指纹室内定位方法由于受环境变化影响较大，稳健性较差且精度较低。针对此问题，提出一种基于D-S证据理论的群指纹融合高精度室内定位方法。在建库阶段，利用室内阵列信号接收模型，首先通过计算阵列接收信号的不同统计特性构建包括信号强度、协方差矩阵、信号子空间及四阶累积量组成的群指纹库，再对群指纹进行神经网络训练获取针对每种指纹的神经网络分类器；在实测阶段，把实测数据的上述4种变换输入到训练好的神经网络分类器中，最后利用D-S证据理论对神经网络分类器的分类结果进行融合，给出最终的定位结果。仿真结果证明了算法的有效性及可行性。该算法可充分发挥指纹信息的集群效应，对噪声、多径传播等具有较好的稳健性，是一种高精度的室内定位新方法。
室内定位的主要挑战是室内的多径传播及非平稳信道环境，传统基于信号强度指纹的单指纹室内定位方法由于受环境变化影响较大，稳健性较差且精度较低。针对此问题，提出一种基于D-S证据理论的群指纹融合高精度室内定位方法。在建库阶段，利用室内阵列信号接收模型，首先通过计算阵列接收信号的不同统计特性构建包括信号强度、协方差矩阵、信号子空间及四阶累积量组成的群指纹库，再对群指纹进行神经网络训练获取针对每种指纹的神经网络分类器；在实测阶段，把实测数据的上述4种变换输入到训练好的神经网络分类器中，最后利用D-S证据理论对神经网络分类器的分类结果进行融合，给出最终的定位结果。仿真结果证明了算法的有效性及可行性。该算法可充分发挥指纹信息的集群效应，对噪声、多径传播等具有较好的稳健性，是一种高精度的室内定位新方法。
2017, 46(5): 660-665.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.004
摘要:
针对原有全网络分布式协作共识方法信息交互量大、收敛速度慢、共识收敛结果不稳定的问题，本文在分布式协作共识频谱感知方法的基础上，提出了基于连通支配集的分布式协作共识频谱感知方法。该方法通过网络连通支配子集进行网络频谱感知信息的收集和共识计算，获得稳定的共识结果，再将共识结果分享给网络其他非支配集节点，实现全网络快速共识收敛。与原有分布式协作共识方法相比，降低了网络节点间的信息交互量，并且能快速收敛到稳定、精确的共识结果，仿真结果验证了算法的优良特性。
针对原有全网络分布式协作共识方法信息交互量大、收敛速度慢、共识收敛结果不稳定的问题，本文在分布式协作共识频谱感知方法的基础上，提出了基于连通支配集的分布式协作共识频谱感知方法。该方法通过网络连通支配子集进行网络频谱感知信息的收集和共识计算，获得稳定的共识结果，再将共识结果分享给网络其他非支配集节点，实现全网络快速共识收敛。与原有分布式协作共识方法相比，降低了网络节点间的信息交互量，并且能快速收敛到稳定、精确的共识结果，仿真结果验证了算法的优良特性。
2017, 46(5): 666-672.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.005
摘要:
针对异构认知网络场景，提出了一种主次系统“双赢”的高能效协作通信机制。在满足主次系统“双重”速率QoS要求下，该机制允许次级用户在接入主系统协助主用户传输数据的同时，换取一部分授权频谱资源来实现自身数据在异构网中的传输分流，以此提升次级能效。本文研究了该机制的次级加权能效最大化非凸资源优化问题，结合参数化的分式规划算法和黄金分割法提出了一种资源分配的迭代算法。仿真结果表明，所提机制在不降低主用户通信性能的情况下，提升了次级系统传输能效，实现了主次系统传输“双赢”的目的。
针对异构认知网络场景，提出了一种主次系统“双赢”的高能效协作通信机制。在满足主次系统“双重”速率QoS要求下，该机制允许次级用户在接入主系统协助主用户传输数据的同时，换取一部分授权频谱资源来实现自身数据在异构网中的传输分流，以此提升次级能效。本文研究了该机制的次级加权能效最大化非凸资源优化问题，结合参数化的分式规划算法和黄金分割法提出了一种资源分配的迭代算法。仿真结果表明，所提机制在不降低主用户通信性能的情况下，提升了次级系统传输能效，实现了主次系统传输“双赢”的目的。
2017, 46(5): 673-678.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.006
摘要:
在以多轮重传增加时延为代价提高可靠性的自动重传请求（ARQ）协作网络中，对中继节点无信号合并接收能力时的跨层协作策略进行了研究，提出了一种在ARQ重传过程中系统解码集和最优中继选择动态改变的选择协作方法。在Rayleigh衰落信道环境中，该方法能够在不增加中继节点接收机复杂度的情况下取得最优分集-复用-时延（D-M-D）权衡。仿真结果表明，该方法的系统中断概率性能与中继节点具备信号合并接收能力方案的中断概率性能接近，能够在接收机复杂度和系统性能之间取得较好的权衡。
在以多轮重传增加时延为代价提高可靠性的自动重传请求（ARQ）协作网络中，对中继节点无信号合并接收能力时的跨层协作策略进行了研究，提出了一种在ARQ重传过程中系统解码集和最优中继选择动态改变的选择协作方法。在Rayleigh衰落信道环境中，该方法能够在不增加中继节点接收机复杂度的情况下取得最优分集-复用-时延（D-M-D）权衡。仿真结果表明，该方法的系统中断概率性能与中继节点具备信号合并接收能力方案的中断概率性能接近，能够在接收机复杂度和系统性能之间取得较好的权衡。
2017, 46(5): 679-684, 794.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.007
摘要:
为消除用户间干扰，提高认知无线电多输入多输出（CR-MIMO）系统传输速率，给出一种基于博弈论的干扰对齐算法。该算法首先采用注水算法为主用户进行功率分配，同时设计次用户预编码使次用户信号落入主用户未分配功率的子信道。然后将次用户之间的多条干扰链路构成一个博弈群体进行求解，实现次用户之间的干扰对齐。此外，为最大化次用户传输速率，将次用户功率分配问题转换为布谷鸟鸟巢的选择问题，构造适应度函数，得到最优的功率分配方案。数值分析表明，该算法可以消除主次用户的干扰以及次用户之间的干扰，传输速率比最大信干噪比（Max-SINR）算法高2 b·s-1·Hz-2，同时，结合布谷鸟搜索算法进行功率分配后传输速率高于文献[13 ]。
为消除用户间干扰，提高认知无线电多输入多输出（CR-MIMO）系统传输速率，给出一种基于博弈论的干扰对齐算法。该算法首先采用注水算法为主用户进行功率分配，同时设计次用户预编码使次用户信号落入主用户未分配功率的子信道。然后将次用户之间的多条干扰链路构成一个博弈群体进行求解，实现次用户之间的干扰对齐。此外，为最大化次用户传输速率，将次用户功率分配问题转换为布谷鸟鸟巢的选择问题，构造适应度函数，得到最优的功率分配方案。数值分析表明，该算法可以消除主次用户的干扰以及次用户之间的干扰，传输速率比最大信干噪比（Max-SINR）算法高2 b·s-1·Hz-2，同时，结合布谷鸟搜索算法进行功率分配后传输速率高于文献[
2017, 46(5): 685-691, 794.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.008
摘要:
稀疏码分多址（SCMA）和低密度奇偶校验码（LDPC）是未来移动通信系统中重要的多用户接入和信道编码备选方案。针对SCMA多用户检测性能不理想的问题，该文提出了基于因子图的SCMA和LDPC联合检测和译码方案（JDD），利用LDPC译码的外信息辅助SCMA的多用户检测，仿真结果表明，JDD方案能够获得显著的SCMA检测和LDPC译码性能增益，并使得译码性能逼近理想的单用户传输系统。为了实现算法性能与复杂度之间的折中，该文还提出了基于Jacobi对数近似和消息阻尼（Damping）技术的低复杂度联合检测和译码方案（RC-JDD），仿真和复杂度分析结果表明RC-JDD方案能够在保证译码性能的同时显著降低算法复杂度。
稀疏码分多址（SCMA）和低密度奇偶校验码（LDPC）是未来移动通信系统中重要的多用户接入和信道编码备选方案。针对SCMA多用户检测性能不理想的问题，该文提出了基于因子图的SCMA和LDPC联合检测和译码方案（JDD），利用LDPC译码的外信息辅助SCMA的多用户检测，仿真结果表明，JDD方案能够获得显著的SCMA检测和LDPC译码性能增益，并使得译码性能逼近理想的单用户传输系统。为了实现算法性能与复杂度之间的折中，该文还提出了基于Jacobi对数近似和消息阻尼（Damping）技术的低复杂度联合检测和译码方案（RC-JDD），仿真和复杂度分析结果表明RC-JDD方案能够在保证译码性能的同时显著降低算法复杂度。
2017, 46(5): 692-696.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.009
摘要:
A hybrid method that combines the theory of superstition of active element pattern (AEP) and invasive weed optimization (IWO) is proposed for calibrating the beam direction of small antenna arrays. For a small antenna array with only a few elements, the beam direction discrepancy of each element will arise due to the mutual coupling of antenna elements if the array is fed with phase distribution based on the array factor (AF) theory. In this paper, the mutual coupling effects among elements in a small antenna array are considered. AEP method is employed to synthesize the radiation pattern of the antenna array. The phase distribution is optimized by the IWO. With the proposed hybrid method, the beam peak of the small antenna array can accurately steer to the desired direction.
A hybrid method that combines the theory of superstition of active element pattern (AEP) and invasive weed optimization (IWO) is proposed for calibrating the beam direction of small antenna arrays. For a small antenna array with only a few elements, the beam direction discrepancy of each element will arise due to the mutual coupling of antenna elements if the array is fed with phase distribution based on the array factor (AF) theory. In this paper, the mutual coupling effects among elements in a small antenna array are considered. AEP method is employed to synthesize the radiation pattern of the antenna array. The phase distribution is optimized by the IWO. With the proposed hybrid method, the beam peak of the small antenna array can accurately steer to the desired direction.
2017, 46(5): 697-702.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.010
摘要:
针对旋转复杂背景中红外运动小目标检测误检率高、实时性差等问题，提出了目标检测新算法。首先对图像进行中值滤波预处理，计算图像光流场，提取特征点，估算背景光流；然后设置阈值，判断提取备选目标特征点集合；最后通过特征点光流矢量角度、目标灰度值区间、目标特征点区域边缘检测的方法，排除备选目标特征点集合中的背景特征点，实时准确检测旋转复杂背景中红外运动小目标。实验结果表明，该算法能够准确地检测出红外多个运动小目标，检测率93.8%，平均虚警率0.126次/帧，平均每帧耗时15.53 ms，每帧图像处理的最大时间为20.45 ms，能够满足运动目标检测对实时性的要求。
针对旋转复杂背景中红外运动小目标检测误检率高、实时性差等问题，提出了目标检测新算法。首先对图像进行中值滤波预处理，计算图像光流场，提取特征点，估算背景光流；然后设置阈值，判断提取备选目标特征点集合；最后通过特征点光流矢量角度、目标灰度值区间、目标特征点区域边缘检测的方法，排除备选目标特征点集合中的背景特征点，实时准确检测旋转复杂背景中红外运动小目标。实验结果表明，该算法能够准确地检测出红外多个运动小目标，检测率93.8%，平均虚警率0.126次/帧，平均每帧耗时15.53 ms，每帧图像处理的最大时间为20.45 ms，能够满足运动目标检测对实时性的要求。
2017, 46(5): 703-708.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.011
摘要:
压缩感知理论作为一种新兴技术，能够降低传感节点的能量消耗，推动基于可穿戴设备的远程健康监护系统的发展。其中，字典学习算法获得的过完备字典应用于压缩感知重构时能获得较高的重构精度，因此备受关注。传统字典学习算法通常未考虑到信号内部隐含的相关，不能充分地捕捉到信号特征，当应用到压缩感知重构时不能精确地重构信号。该文充分利用生理信号隐含的相关性的结构特征，提出一种基于相关性的加权最小二乘字典学习算法，克服了传统字典学习算法应用到压缩感知重构信号时精度差的缺陷。实验结果表明，该算法能够充分地捕捉信号特征，提高应用于压缩感知重构恢复领域的信噪比，使得压缩后的信号能被精确地重构恢复出来。
压缩感知理论作为一种新兴技术，能够降低传感节点的能量消耗，推动基于可穿戴设备的远程健康监护系统的发展。其中，字典学习算法获得的过完备字典应用于压缩感知重构时能获得较高的重构精度，因此备受关注。传统字典学习算法通常未考虑到信号内部隐含的相关，不能充分地捕捉到信号特征，当应用到压缩感知重构时不能精确地重构信号。该文充分利用生理信号隐含的相关性的结构特征，提出一种基于相关性的加权最小二乘字典学习算法，克服了传统字典学习算法应用到压缩感知重构信号时精度差的缺陷。实验结果表明，该算法能够充分地捕捉信号特征，提高应用于压缩感知重构恢复领域的信噪比，使得压缩后的信号能被精确地重构恢复出来。
2017, 46(5): 709-715.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.012
摘要:
从云计算演变而来的云安全已成为网络安全领域新的研究热点，而云安全中的可生存性研究尤为重要。首先分析了云计算系统可生存性的研究现状；然后基于认知计算技术提出云计算系统的认知生存性定义，讨论了云计算系统的认知生存能力；最后使用半马尔科夫性能进程代数（SM-PEPA）对认知生存模型建模，并对其进行了量化评估。仿真试验以认知生存指数作为评估指标，对生存性威胁的构成、抵抗攻击的能力、策略库的知识丰富度以及生存性威胁检测率等参数的取值结合实例模拟对云计算系统认知生存性的影响，通过求解模型的首次通过时间概率密度函数，验证模型对认知生存能力评估的合理性和有效性。
从云计算演变而来的云安全已成为网络安全领域新的研究热点，而云安全中的可生存性研究尤为重要。首先分析了云计算系统可生存性的研究现状；然后基于认知计算技术提出云计算系统的认知生存性定义，讨论了云计算系统的认知生存能力；最后使用半马尔科夫性能进程代数（SM-PEPA）对认知生存模型建模，并对其进行了量化评估。仿真试验以认知生存指数作为评估指标，对生存性威胁的构成、抵抗攻击的能力、策略库的知识丰富度以及生存性威胁检测率等参数的取值结合实例模拟对云计算系统认知生存性的影响，通过求解模型的首次通过时间概率密度函数，验证模型对认知生存能力评估的合理性和有效性。
2017, 46(5): 716-721.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.013
摘要:
对于密码协议而言，安全性是其最核心的关键问题，对于量子密码协议来说也一样。研究人员可以通过各种手段证明这些协议是安全的，但存在极大的困难，因为这对数学功底有着很高的要求。该文利用全自动化的技术——模型检测，采用了形式化验证方法，即基于概率的模型检测工具PRISM，来对半量子密码协议进行建模并验证其安全性。该方法避免了传统基于数学方法验证的繁杂，提高了验证的速度和效率。验证的结果也表明，当传输足够多的光子时，检测出窃听的概率无限趋近于1，和全量子密码协议一样，半量子密码协议也是安全的。
对于密码协议而言，安全性是其最核心的关键问题，对于量子密码协议来说也一样。研究人员可以通过各种手段证明这些协议是安全的，但存在极大的困难，因为这对数学功底有着很高的要求。该文利用全自动化的技术——模型检测，采用了形式化验证方法，即基于概率的模型检测工具PRISM，来对半量子密码协议进行建模并验证其安全性。该方法避免了传统基于数学方法验证的繁杂，提高了验证的速度和效率。验证的结果也表明，当传输足够多的光子时，检测出窃听的概率无限趋近于1，和全量子密码协议一样，半量子密码协议也是安全的。
2017, 46(5): 722-727.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.014
摘要:
针对无线体域网中的数据隐私问题，提出了一种适用于无线体域网的安全kNN查询协议，能够保护数据隐私与访问权限控制。该协议主要分3个部分，首先采用非对称矩阵向量积保值加密机制（ASPE）对数据和查询条件分别进行加密，从而保护数据的隐私；其次基于R树的桶划分索引结构BRtree，将数据划分到桶节点后采用剪枝策略去除不必要的查询来提高查询效率；最后基于数据层面的访问权限授予与回收机制，从ASPE加密密钥中分解出权限密钥，通过可信第三方实现了访问权限控制和访问权限迁移。并在真实移动健康数据集上验证了该方案的有效性。
针对无线体域网中的数据隐私问题，提出了一种适用于无线体域网的安全kNN查询协议，能够保护数据隐私与访问权限控制。该协议主要分3个部分，首先采用非对称矩阵向量积保值加密机制（ASPE）对数据和查询条件分别进行加密，从而保护数据的隐私；其次基于R树的桶划分索引结构BRtree，将数据划分到桶节点后采用剪枝策略去除不必要的查询来提高查询效率；最后基于数据层面的访问权限授予与回收机制，从ASPE加密密钥中分解出权限密钥，通过可信第三方实现了访问权限控制和访问权限迁移。并在真实移动健康数据集上验证了该方案的有效性。
2017, 46(5): 728-733, 746.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.015
摘要:
多信道多天线（MCMR）广泛被用于提升无线Mesh网络的性能，但现有信道分配算法存在两方面问题：算法的时间太长和空间复杂度过高，无法获得全局最优解；算法可扩展性差，无法适用于大规模的网络。为解决上述问题，该文借鉴粒子群优化算法在收敛快、开销小等方面的优势，以建模无线Mesh网络中的信道分配问题。通过网络信息的交换和干扰模型的定义，以最小化适应度函数为优化目标，以天线、可用信道数量、信号干扰等为约束条件，设计并实现了基于粒子群优化的信道分配算法（PSOCA）。仿真实验表明了算法的可行性，且与同类算法相比，该算法在网络吞吐量和丢包率两个方面具有明显的改善。
多信道多天线（MCMR）广泛被用于提升无线Mesh网络的性能，但现有信道分配算法存在两方面问题：算法的时间太长和空间复杂度过高，无法获得全局最优解；算法可扩展性差，无法适用于大规模的网络。为解决上述问题，该文借鉴粒子群优化算法在收敛快、开销小等方面的优势，以建模无线Mesh网络中的信道分配问题。通过网络信息的交换和干扰模型的定义，以最小化适应度函数为优化目标，以天线、可用信道数量、信号干扰等为约束条件，设计并实现了基于粒子群优化的信道分配算法（PSOCA）。仿真实验表明了算法的可行性，且与同类算法相比，该算法在网络吞吐量和丢包率两个方面具有明显的改善。
2017, 46(5): 734-740.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.016
摘要:
该文设计了一种面向NDN中名字查找的哈希布鲁姆过滤器（HBF）。HBF由位于片内存储器中的g个计数器布鲁姆过滤器（CBF）、g个计数器和位于片外存储器中的g个哈希表组成，每个哈希表与1个CBF和1个计数器关联。为了避免因部分CBF存入名字过多而导致HBF的高误判率，HBF通过二次哈希选择算法将NDN路由器中FIB/CS/PIT表项完整信息均匀分散保存于g个CBF和g个哈希表中，同时也利于数据包转发的并行处理。理论分析和实验结果表明在名字查找过程中，HBF利用片内存储器中CBF的定位与过滤作用，大幅度减少片外存储器的访问开销，提高数据包转发速率，有效避免泛洪攻击。
该文设计了一种面向NDN中名字查找的哈希布鲁姆过滤器（HBF）。HBF由位于片内存储器中的g个计数器布鲁姆过滤器（CBF）、g个计数器和位于片外存储器中的g个哈希表组成，每个哈希表与1个CBF和1个计数器关联。为了避免因部分CBF存入名字过多而导致HBF的高误判率，HBF通过二次哈希选择算法将NDN路由器中FIB/CS/PIT表项完整信息均匀分散保存于g个CBF和g个哈希表中，同时也利于数据包转发的并行处理。理论分析和实验结果表明在名字查找过程中，HBF利用片内存储器中CBF的定位与过滤作用，大幅度减少片外存储器的访问开销，提高数据包转发速率，有效避免泛洪攻击。
2017, 46(5): 741-746.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.017
摘要:
副本放置问题在云计算环境分布式存储系统中是一个关键问题。针对现有副本放置算法存在的数据副本访问开销较大，节点负载不均衡的问题，提出了一种基于免疫优化策略的副本放置算法。通过计算节点的亲和度，并借助免疫优化系统特有的克隆选择和免疫记忆机制，对副本节点的评价和选择更加合理。基于Matlab的仿真实验证实该算法能够降低分布式存储系统的副本访问开销，均衡节点负载。
副本放置问题在云计算环境分布式存储系统中是一个关键问题。针对现有副本放置算法存在的数据副本访问开销较大，节点负载不均衡的问题，提出了一种基于免疫优化策略的副本放置算法。通过计算节点的亲和度，并借助免疫优化系统特有的克隆选择和免疫记忆机制，对副本节点的评价和选择更加合理。基于Matlab的仿真实验证实该算法能够降低分布式存储系统的副本访问开销，均衡节点负载。
2017, 46(5): 747-754.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.018
摘要:
为解决现今学校授课安排无推荐依据这一实际问题，首先给出了一系列形式化方法用于规约教师的专业基础、课程难度及教学评价；定义了一种加权函数计算出每组专业基础、课程难度和教学评价的综合有偏权值；构建了一种基于“教师-课程-评价-权值”四元关系的三维有偏权值张量模型，张量元素使用综合有偏权值。在此基础上，设计了一种基于Tucker分解的算法，对张量进行高阶奇异值分解（HOSVD）得到降维后的近似张量，按课程分类实现了Top_N授课推荐。实验结果表明，当迭代阈值达到一个合理值时，该方法能实现精准授课推荐，可作为一种新的智能化授课推荐方法应用于各类学校。
为解决现今学校授课安排无推荐依据这一实际问题，首先给出了一系列形式化方法用于规约教师的专业基础、课程难度及教学评价；定义了一种加权函数计算出每组专业基础、课程难度和教学评价的综合有偏权值；构建了一种基于“教师-课程-评价-权值”四元关系的三维有偏权值张量模型，张量元素使用综合有偏权值。在此基础上，设计了一种基于Tucker分解的算法，对张量进行高阶奇异值分解（HOSVD）得到降维后的近似张量，按课程分类实现了Top_N授课推荐。实验结果表明，当迭代阈值达到一个合理值时，该方法能实现精准授课推荐，可作为一种新的智能化授课推荐方法应用于各类学校。
2017, 46(5): 755-765.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.019
摘要:
疾病基因预测是揭示疾病作用机理、系统研究复杂疾病的关键环节。高通量生物实验技术的成熟，促进了基于分子网络的疾病基因预测方法的发展。基于“连接有罪”的生物学假设，疾病基因预测算法在生物网络中衡量候选基因与已知疾病基因的邻近性或相似性，以预测潜在的致病基因。该文将疾病基因预测方法归纳为3种：基于已知疾病基因信息的预测方法、融合表型相似性信息的预测方法以及融合多结果的预测方法，并对这3种方法的研究现状进行了综述，指出了现有研究成果的不足以及未来的研究方向。
疾病基因预测是揭示疾病作用机理、系统研究复杂疾病的关键环节。高通量生物实验技术的成熟，促进了基于分子网络的疾病基因预测方法的发展。基于“连接有罪”的生物学假设，疾病基因预测算法在生物网络中衡量候选基因与已知疾病基因的邻近性或相似性，以预测潜在的致病基因。该文将疾病基因预测方法归纳为3种：基于已知疾病基因信息的预测方法、融合表型相似性信息的预测方法以及融合多结果的预测方法，并对这3种方法的研究现状进行了综述，指出了现有研究成果的不足以及未来的研究方向。
2017, 46(5): 766-776.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.020
摘要:
节点影响力排序是网络科学研究领域的热点问题，对该问题的研究极具理论意义与应用价值。最近有研究将原本用于衡量科学家科研影响力的H指数，引入到复杂网络中刻画节点的影响力，并发现节点的度、H指数和核数的内在联系，称为DHC定理。本文在原有研究基础上提出了有向含权网络上的H指数，并证明了DHC定理在有向含权网络中仍然成立。在此基础上，本文比较了这些节点中心性指标在含权网络上进行节点排序的准确性和分辨力，并考察了权重因素对排序准确性的影响。最后本文用含权有向网络上的DHC定理深入分析了中国城市间微博转发网络，对中国城市的在线媒体影响力进行排名，并总结了信息在不同城市用户之间的传播模式。
节点影响力排序是网络科学研究领域的热点问题，对该问题的研究极具理论意义与应用价值。最近有研究将原本用于衡量科学家科研影响力的H指数，引入到复杂网络中刻画节点的影响力，并发现节点的度、H指数和核数的内在联系，称为DHC定理。本文在原有研究基础上提出了有向含权网络上的H指数，并证明了DHC定理在有向含权网络中仍然成立。在此基础上，本文比较了这些节点中心性指标在含权网络上进行节点排序的准确性和分辨力，并考察了权重因素对排序准确性的影响。最后本文用含权有向网络上的DHC定理深入分析了中国城市间微博转发网络，对中国城市的在线媒体影响力进行排名，并总结了信息在不同城市用户之间的传播模式。
2017, 46(5): 777-783.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.021
摘要:
现有的基于复杂网络的关键词提取算法在构建加权文本网络时没有考虑文本的自然语言特性，且在提取关键词时较少涉及复杂网络领域经典算法。本文引入词频分享权重，利用词频特性为节点之间的连边加权。在此基础上，基于PageRank算法，并结合人类语言习惯特性定义位置权重系数，提出了一个新的新闻关键词提取算法——LTWPR算法，综合考虑了文本网络的局部特征和全局特征。采用新浪新闻语料进行了大量实验，结果表明该算法能够快速有效的覆盖新闻作者标注的关键词，且提取效果更佳。
现有的基于复杂网络的关键词提取算法在构建加权文本网络时没有考虑文本的自然语言特性，且在提取关键词时较少涉及复杂网络领域经典算法。本文引入词频分享权重，利用词频特性为节点之间的连边加权。在此基础上，基于PageRank算法，并结合人类语言习惯特性定义位置权重系数，提出了一个新的新闻关键词提取算法——LTWPR算法，综合考虑了文本网络的局部特征和全局特征。采用新浪新闻语料进行了大量实验，结果表明该算法能够快速有效的覆盖新闻作者标注的关键词，且提取效果更佳。
2017, 46(5): 784-789.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.022
摘要:
采用新型的差分脉冲阳极溶出伏安法检测液相环境下的铅、镉重金属离子。通过改变不同的实验条件，优化实验参数，最终选用以玻碳电极同位镀汞的方法测定液相环境下的铅、镉离子。该方法对铅、镉两种离子的检出限分别达到0.54、0.79 g/L，其中镉离子线性相关系数达到了0.999 7。该差分脉冲阳极溶出伏安法具有灵敏度高、仪器设备简单、操作简便，污染小，能重复测量等优点，是一种高效，廉价的检测重金属浓度的方法，为重金属离子的实时监测打下一定基础。
采用新型的差分脉冲阳极溶出伏安法检测液相环境下的铅、镉重金属离子。通过改变不同的实验条件，优化实验参数，最终选用以玻碳电极同位镀汞的方法测定液相环境下的铅、镉离子。该方法对铅、镉两种离子的检出限分别达到0.54、0.79 g/L，其中镉离子线性相关系数达到了0.999 7。该差分脉冲阳极溶出伏安法具有灵敏度高、仪器设备简单、操作简便，污染小，能重复测量等优点，是一种高效，廉价的检测重金属浓度的方法，为重金属离子的实时监测打下一定基础。
2017, 46(5): 790-794.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.023
摘要:
基于摩擦纳米发电机原理，使用铜、铝、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺等低成本易获取材料设计出一种自驱动计步传感器。无电源供应的情况下，该传感器在受测试者走动时可输出最高11 V的电压信号，跑动时输出超过40 V的电压信号。通过COMSOL软件对该传感器进行有限元分析，所得结果与实测结果有良好的一致性。所获取的信号具有良好的稳定性和重复性，通过频域分析可以准确得出步伐频率的分布情况。该传感器有望应用于下一代低耗电或完全自驱动计步器，从而在未来的移动大数据健康医疗领域和智能可穿戴电子设备领域发挥独特的作用。
基于摩擦纳米发电机原理，使用铜、铝、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺等低成本易获取材料设计出一种自驱动计步传感器。无电源供应的情况下，该传感器在受测试者走动时可输出最高11 V的电压信号，跑动时输出超过40 V的电压信号。通过COMSOL软件对该传感器进行有限元分析，所得结果与实测结果有良好的一致性。所获取的信号具有良好的稳定性和重复性，通过频域分析可以准确得出步伐频率的分布情况。该传感器有望应用于下一代低耗电或完全自驱动计步器，从而在未来的移动大数据健康医疗领域和智能可穿戴电子设备领域发挥独特的作用。
2017, 46(5): 795-799.
doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.05.024
摘要:
微型磁通门传感器因具有功耗低、灵敏度高、分辨率高、结构简单和成本低等特点，被广泛应用于地球物理勘探、地磁导航、太空环境监测、医学诊疗等弱磁场测量领域。而对于该传感器，激励效果的好坏直接决定整套系统的性能，因而有必要为激励模块建立准确的仿真模型。基于法拉第电磁感应定律对双铁芯磁芯结构进行数学建模，并给出正弦波激励下电压、磁场量等物理量的波形。依据中国科学院地质与地球物理研究所研制的磁通门磁强计KDM-01的结构参数构建激励模块的仿真模型，得到的仿真结果与测试结果基本一致。并将该模型应用于设计的磁强计中，测试数据与标准磁强计非常近似。两者证明了所建立的数值模型的有效性和准确性。
微型磁通门传感器因具有功耗低、灵敏度高、分辨率高、结构简单和成本低等特点，被广泛应用于地球物理勘探、地磁导航、太空环境监测、医学诊疗等弱磁场测量领域。而对于该传感器，激励效果的好坏直接决定整套系统的性能，因而有必要为激励模块建立准确的仿真模型。基于法拉第电磁感应定律对双铁芯磁芯结构进行数学建模，并给出正弦波激励下电压、磁场量等物理量的波形。依据中国科学院地质与地球物理研究所研制的磁通门磁强计KDM-01的结构参数构建激励模块的仿真模型，得到的仿真结果与测试结果基本一致。并将该模型应用于设计的磁强计中，测试数据与标准磁强计非常近似。两者证明了所建立的数值模型的有效性和准确性。
