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2020年  第49卷  第6期

通信与信息工程
LFMCW车载雷达解速度模糊测角新方法
邹林, 黄述康, 钱璐, 汪学刚, 田晋川
2020, 49(6): 801-805. doi: 10.12178/1001-0548.2019166
摘要:
LFMCW车载雷达采用MIMO虚拟孔径方法提高角度估计性能,通常将MIMO雷达虚拟孔径角度估计和解速度模糊分成两帧信号处理,这样会降低雷达数据率。该文提出一种解速度模糊测角新方法,采用TDM方式发射不同时宽、带宽相同的锯齿波信号。在一帧信号内先解速度模糊,再进行相位补偿,最后进行MIMO雷达虚拟孔径角度估计。通过仿真和理论分析,该方法能进行高精度角度估计,减少了信号处理时间,提高了雷达数据率。
改进的多目标粒子群优化算法及其在雷达布站中的应用
何羚, 舒文江, 陈良, 阎啸, 王茜
2020, 49(6): 806-811. doi: 10.12178/1001-0548.2020025
摘要:
为更好地解决多目标问题,提高多目标优化算法的多样性和收敛性,提出一种改进的多目标粒子群优化算法。算法将种群分为多个子种群同时进行优化搜索并改进粒子速度更新公式,扩大Pareto最优解集的覆盖面;利用反三角函数logistic映射初始化种群,使初始种群分布更均匀;并使用时变变异方法对外部档案进行变异,避免陷入局部最优。通过与标准多目标粒子群优化算法(MOPSO)和NSGA-Ⅱ在标准测试函数ZDT1、ZDT2、KUR上的仿真实验对比,验证了该文提出的改进算法的有效性,并将其应用于雷达优化布站。
利用位置信息的目标航迹质量实时评估方法
张海瀛, 贺文娇, 王伟, 王成刚
2020, 49(6): 812-817. doi: 10.12178/1001-0548.2019192
摘要:
目标航迹质量评估属多指标评估问题,包括目标状态的精确性和连续性等指标,但是现有评估指标不适用于目标航迹质量的实时评估。此外,在航迹质量综合评估中,各指标加权系数直接由经验给定,缺乏理论依据。针对上述问题,该文提出了一种基于位置信息的目标航迹质量实时评估方法。该方法首先根据目标位置信息,建立目标航迹质量实时评估指标体系,给出评估指标的递推计算方法,然后基于层次分析法确定评估指标加权系数,最后利用加权求和方式,实现目标航迹的综合质量评估。基于仿真数据的实验结果验证了该方法的有效性。
输入约束下高阶智能体均方一致性研究
林伯先, 李灿灿, 李维豪, 秦开宇, 陈熙
2020, 49(6): 818-825. doi: 10.12178/1001-0548.2019293
摘要:
该文对高阶多智能体系统拓扑结构Markov切换且控制输入受到非凸约束时的均方一致性问题进行了研究。首先,引入了一个非凸约束算子,并且根据多智能体系统中邻居节点信息设计了系统的控制协议;之后,利用非负矩阵的性质,得到了当高阶多智能体系统拓扑结构是Markov切换时,系统能够实现均方一致性的充要条件;最后,通过数值仿真验证了在该控制协议下,系统能够达到均方一致性。
Machine Learning for Heterogeneous Ultra-Dense Networks with Graphical Representations
FAN Cong-min, ZHANG Ying-jun, YUAN Xiao-jun, LI Si-xian
2020, 49(6): 826-836. doi: 10.12178/1001-0548.2020356
摘要:
Heterogeneous ultra-dense network (H-UDN) is envisioned as a promising solution to sustain the explosive mobile traffic demand through network densification. By placing access points, processors, and storage units as close as possible to mobile users, H-UDNs bring forth a number of advantages, including high spectral efficiency, high energy efficiency, and low latency. Nonetheless, the high density and diversity of network entities in H-UDNs introduce formidable design challenges in collaborative signal processing and resource management. This article illustrates the great potential of machine learning techniques in solving these challenges. In particular, we show how to utilize graphical representations of H-UDNs to design efficient machine learning algorithms.
用于PET读出的多通道滤波成形ASIC芯片研制
蒲天磊, 千奕, 敬雅冉, 杨鸣宇, 赵红赟, 袁江月, 颜俊伟, 杜成名, 张秀玲, 孔洁, 佘乾顺, 苏弘
2020, 49(6): 837-842. doi: 10.12178/1001-0548.2019304
摘要:
为了实现重离子治癌in-beam PET系统中能量信号的高精度测量,该文设计并实现了一款多通道滤波成形专用集成电路(ASIC)芯片。该芯片包含4个通道,每通道由极零相消、低通滤波以及增益补偿缓冲输出电路组成,特点为:基于3.3 V供电;采用350 nm CMOS工艺设计;流片尺寸为2.6 mm×1.25 mm。实验室电子学性能测试表明:该芯片具有4挡可调达峰时间(50 ns、100 ns、1 us、2 us),动态范围可达−0.8~+1.0 V,每通道功耗为6.6 mW,线性度优于0.12%,能量分辨优于0.3%,长时间工作稳定,通道串扰低于0.32%,增益误差小于1.01%。经放射源22Na与LaBr3探头和光电倍增管(PMT)联合测试表明,该芯片能量分辨优于商用ORTEC 572主放插件,能够实现高精度的in-beam PET能量信号测量。
基于层次分析法的雷达仙波信号检测与抑制方法
李春林, 徐好, 吴琳拥
2020, 49(6): 843-847. doi: 10.12178/1001-0548.2020007
摘要:
雷达仙波通常是由于一些特殊的气候条件引起,会在雷达终端上表现为多批次慢速运动“目标”航迹,影响雷达性能和干扰操作员的判断,该文基于对包含仙波的雷达原始信号进行采集和分析,提取仙波与真实目标的特征差异,总结仙波的幅值特性、多普勒特性以及空间分布和运动规律,提出了一种基于层次分析法的多准则决策杂波抑制方法。实测数据验证结果表明该方法能够准确分辨并对仙波具有良好的抑制效果。
空间行波管多目标智能调试系统
宫大鹏, 刘佳, 黄桃, 李建清, 杨中海
2020, 49(6): 848-853. doi: 10.12178/1001-0548.2020026
摘要:
由于空间行波管性能参数指标多,且互相制约,使传统的人工调试有很大的局限性,这成为限制行波管性能提高的原因之一。该文介绍了一种采用精英策略的快速非支配遗传算法(NSGA-II)实现的空间行波管多目标智能调试系统,该系统由多目标优化算法、行波管电参数自动测试系统、程控高压电源、一体化测试平台构成,具有自动化程度高、可靠性高等优点,极大地提高了调试效率,有助于形成标准化、规范化的调试流程。同时对进一步发掘空间行波管整体性能潜能具有重要意义。
计算机工程与应用
静态修改PE输入表注入DLL的检测方法研究
于永斌, 余文健, 莫洁虹, 康峥非
2020, 49(6): 854-859. doi: 10.12178/1001-0548.2019301
摘要:
该文研究静态修改PE输入表注入DLL的检测,提出了基于合法范围的普通检测方法和基于异常回溯的深度检测方法。第一种方法从静态的角度,对所有DLL的数据结构排列范围进行计算,无需解析DLL的功能来推断其是否恶意。第二种方法将调试的思想用于恶意DLL检测,控制目标程序的运行,跟踪目标程序初始化阶段中的DLL加载过程,并将调试API用于异常捕获,以实现检测。使用C++设计DLL检测实验,将编写的具有下载功能的DLL注入到目标程序,设计开发检测工具DLL Detector进行检测;实验成功地从静态阶段和程序初始化阶段检测出可疑模块。两种方法均支持32位和64位可执行文件,可防御恶意代码。
基于网格划分加权的分布式离群点检测算法
梅林, 张凤荔, 王瑞锦, 高强
2020, 49(6): 860-866. doi: 10.12178/1001-0548.2020202
摘要:
分布式计算被广泛应用于离群点检测问题,但分布式环境中节点计算性能的差异带来了数据计算性能的下降问题。针对面向大尺度高维数据离群点分布式计算的负载均衡问题,该文提出了一种加权分布式离群点检测方法。首先根据数据节点的计算性能确定数据节点的权值,然后将数据空间划分为若干个网格,最后设计了一种基于网格划分的加权分配算法WGBA,将这些网格分配到数据节点中,实现并行计算。实验验证了该方法的有效性。
基于多模态注意力机制的图像理解描述新方法
李学明, 岳贡, 陈光伟
2020, 49(6): 867-874. doi: 10.12178/1001-0548.2019228
摘要:
针对现有的图像理解描述方法存在描述句子不丰富、不准确、模型结构复杂、难以训练等问题,该文提出了一种端到端的基于多模态注意力机制(M-AT)的图像理解描述新方法。该方法首先通过关键词图像特征提取模型(K-IFE)提取更优的空间特征和关键词特征,并利用关键词注意力机制模型(K-AT)关注重要描述词语、空间注意机制模型(S-AT)关注图像更重要的区域并简化模型结构,且K-AT和S-AT两种注意力机制可以相互矫正,最终生成更加准确、丰富的图像描述语句。在MSCOCO数据集的实验结果表明该方法是有效的,部分评价指标有2%左右的提升。
基于搜索偏好知识的复杂多模差分进化算法
陈作汉, 曹洁, 赵付青, 张建林
2020, 49(6): 875-882. doi: 10.12178/1001-0548.2020153
摘要:
针对复杂多模优化问题,提出一种基于搜索偏好知识的差分进化算法PKLSHADE。PKLSHADE将先验搜索偏好知识注入到种群的进化过程,在不同的进化阶段对种群的多样性和集约性区分考虑,进化早期重视差分扰动以增强算法的全局开发能力,进化后期更多围绕当前最优解进行局部精细搜索。同时,基于搜索偏好知识的变异策略能够实现差分进化算法全局开发和局部搜索的自适应平滑过渡,避免两搜索阶段的硬切换。在CEC2017复杂混合多模函数上的实验结果及统计分析表明,PKLSHADE在最优解的精度、算法的稳定性等方面均优于LSHADE、EBLSHADE、jSO及AMECoDEs等近年来的优秀差分进化算法。
基于改进BERT算法的专利实体抽取研究—以石墨烯为例
李建, 靖富营, 刘军
2020, 49(6): 883-890. doi: 10.12178/1001-0548.2020132
摘要:
实体关系抽取是判断专利新颖性的核心环节,传统的实体关系抽取都是采用串行方式来进行,有很大的局限性。该文利用两种改进的BERT算法研究了专利实体关系抽取的技术演化。一种是将中文特征和句法语义特征相结合的新算法—基于改进的BERT-BiLSTM-CRF命名实体识别算法;另一种是将注意力机制与句法语义特征相结合的新算法—基于注意力机制与语义结合的实体关系抽取算法。最后以石墨烯制备技术为例,利用数值实验说明改进的两种算法能够高效分析专利的内容,揭示石墨烯企业技术的动态演化过程。
复杂性科学
高铁对经济发展的影响
谢梅, 白薇, 吴沁媛, 高见, 周涛
2020, 49(6): 891-904. doi: 10.12178/1001-0548.2020229
摘要:
高铁与社会经济发展的关系受到了学术界和政府部门的共同关注。该文系统地综述了近年来有关高铁影响经济发展的理论和实证研究。一方面,总结了高铁影响经济发展的理论机制,回顾了高铁对可达性、人口流动和聚集、劳动力就业、生产率等方面的影响,突出介绍了高铁对经济空间结构的影响。另一方面,总结了高铁对产业的影响和对区域经济增长的影响。在此基础上,讨论了高铁可能带来的负面效应,并提出了相应的政策建议。最后就研究内容提出了一些建议。
复杂网络视角下跨社交网络用户身份识别研究综述
邢玲, 邓凯凯, 吴红海, 谢萍
2020, 49(6): 905-917. doi: 10.12178/1001-0548.2019182
摘要:
社交网络是一种具有交互特性的复杂网络,利用复杂网络具有的网络特性可以链接不同社交网络中的节点,并分析节点之间存在的联系,结合相关的匹配算法可以有效地识别出用户在不同社交网络上的虚拟账号,有助于各大社交网络为用户提供更好的服务。该文对近十多年来数据挖掘领域中提出的跨社交网络用户身份识别技术进行了系统性地综述,详细阐述了3类用户身份识别技术相似度的计算方法和统一的识别框架,利用相关的评价指标对分类后的用户身份识别技术进行性能评估,最后展望了跨社交网络用户身份识别技术的未来研究方向。
基于PageRank的合著论文中作者贡献分配算法
王江盼, 郭强, 刘建国
2020, 49(6): 918-923. doi: 10.12178/1001-0548.2018331
摘要:
随着科研合作越来越普遍,对合著者的贡献如何合理分配提出了挑战。该文提出了一种基于PageRank的论文合著者贡献分配算法(ACA_PR算法),采用PageRank值和总引用量的加权值度量文章的价值,构建合作者科研记录和科研成果被引情况的共引网络,对论文合著者的贡献进行分配。以美国物理学会APS数据集进行实证研究,通过在诺贝尔物理学奖得主发表的合著论文中识别诺贝尔奖得主验证算法的准确性。实验结果表明,在31篇诺贝尔奖提名论文中,ACA_PR算法的准确率为80.64%。工作在人员聘用、奖励、晋升等方面对评价科研工作者的影响力有着十分重要的作用。
Security Analysis of Opinion Dynamics in Social Networks
SU Shuang-ping, YANG Wen, ZHAO Zhi-yun
2020, 49(6): 924-933. doi: 10.12178/1001-0548.2019234
摘要:
This paper concerns the opinion evolution dynamics with malicious opinion injection in social networks. In the study, a modified DeGroot model is proposed by considering a real-time opinion injection from an intruder, and it is proved that the opinions of all the individuals converge to the opinion of the intruder. A set of ‘key’ individuals influenced by the intruder is then found such that the convergence speed on the malicious opinion is maximized. Further, a defense mechanism for each individual is proposed and the steady-state opinion gap of the individuals is obtained. Mumerical examples show the relation of the node role and the opinion convergence speed, and verify the effectiveness of the defense mechanism.
电子信息材料与器件
CoSb3基方钴矿热电材料综述
王超, 张蕊, 姜晶, 牛夷, 杨铖铖, 周婷, 潘燕
2020, 49(6): 934-941. doi: 10.12178/1001-0548.2019124
摘要:
热电材料是一种能够实现电能和热能相互转化的新型清洁能源材料。方钴矿热电材料利用其独特的笼状结构能大幅降低热导率,是中温段性能最好的热电材料之一。该文回顾了方钴矿化合物的热电性能,对方钴矿化合物热电性能的主要改善途径做了一些归纳总结,包括替位方钴矿、填充方钴矿、纳米结构方钴矿等。下一步的研究方向是扩展到热电器件的商业应用中。
基于涡流无损检测技术的金属表面缺陷三维模拟分析
李翰超, 古阳, 于亚婷
2020, 49(6): 942-948. doi: 10.12178/1001-0548.2019201
摘要:
该文研究了人工预制缺陷(矩形缺陷)模型的检测以及疲劳缺陷(三角形缺陷)模型的检测。通过COMSOL Multiphysics建立的人工预制缺陷以及疲劳缺陷的三维数值计算模型,详细研讨了金属铝材出现这两种不同缺陷时,其深度和高度与磁通密度Z分量之间的关系,并且以无缺陷模型作为对比,分析了磁通密度Z分量的差分信号。同时,通过COMSOL Multiphysics建立的含缺陷的脉冲涡流检测系统的有限元分析模型,详细分析了两种不同缺陷的磁通密度模值分布随缺陷高度和深度的定量演化规律。该文的研究集中在表面缺陷中的人工预制缺陷以及疲劳缺陷模型,研究结论将有利深入理解缺陷检测原理,并且可以应用于金属构件表面缺陷的定量检测中。
生物电子学
纳秒脉冲电场诱导B16细胞凋亡的机制研究
饶鑫, 陈晓东, 周俊, 刘贻尧, YasirAlfadhl
2020, 49(6): 949-954. doi: 10.12178/1001-0548.2020099
摘要:
纳秒脉冲电场具有诱导癌细胞凋亡、抑制肿瘤生长和诱导抗肿瘤免疫的作用。由于纳秒脉冲诱导治疗涉及的通路过多和常规检测特异性生物标志物技术的局限性,其凋亡机制尚未达成共识且暂时没有高效的研究方法。为了深入研究凋亡机制,该文利用蛋白芯片技术和富集分析技术研究了纳秒脉冲电场诱导小鼠黑色素瘤B16细胞的凋亡机制,并推导了纳秒脉冲诱导治疗的凋亡机制。该研究方法对于有此类靶点数目众多的机制研究具有独特的优势,可为设计未来的纳秒脉冲诱导治疗方案提供参考,优化最佳的脉冲参数或增强/抑制特定的分子以获得最佳治疗效果。
冰毒成瘾者脑电信号的分类研究
高军峰, 张家琦, 韦思宏, 彭丝雨, 周到
2020, 49(6): 955-960. doi: 10.12178/1001-0548.2020013
摘要:
冰毒是新型毒品的一种,它可以引起大脑功能异常甚至致人死亡。目前对冰毒成瘾者的脑电信号的分析主要通过ERP分析,还鲜有对冰毒成瘾者的脑电信号进行分类。该研究对两类受试者的脑电信号进行ERP分析,选定P300范围并提取出每次实验下处于该范围内脑电信号的时域、频域和小波系数作为分类特征来进行模式识别,分类结果显示准确率达到80%以上。此外,分类准确率达到75%以上的5个电极中4个位于额叶区域,这说明相比较于其他脑区,冰毒对额叶的影响最为严重,因此冰毒可能损伤大脑的执行认知功能。C3电极基本映射于初级运动皮层区域,说明冰毒可能对冰毒成瘾者的运动执行功能也产生了一定影响。上述结果为进一步研究冰毒对大脑的神经活动造成的影响提供了研究思路。