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2012年  第41卷  第2期

复杂性科学专栏
推荐系统评价指标综述
朱郁筱, 吕琳媛
2012, 41(2): 163-175. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.001
摘要:
对现有的推荐系统评价指标进行了系统的回顾,总结了推荐系统评价指标的最新研究进展,从准确度、多样性、新颖性及覆盖率等方面进行多角度阐述,并对各自的优缺点以及适用环境进行了深入的分析。特别讨论了基于排序加权的指标,强调了推荐列表中商品排序对推荐评价的影响。最后对以用户体验为中心的推荐系统进行了详细的讨论,并指出了一些可能的发展方向。
最短路径算法加速技术研究综述
宋青, 汪小帆
2012, 41(2): 176-184. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.002
摘要:
最短路径的快速有效计算研究具有重要的实际意义。经典算法的高计算复杂度制约了其在大规模网络中的应用。该文从以优先队列为代表的基本加速技术、目标引导技术以及分层技术3个方面综述了该领域最新、最具代表性的一些算法,包括作者在网络分层模型的构造及其分层搜索算法设计方面的最新成果。最后展望了该领域的未来研究方向。
网络自然密度社团结构模块度函数
张聪, 沈惠璋
2012, 41(2): 185-191. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.003
摘要:
针对常用的NG模块度存在分辨率限制,不能识别小于一定规模的社团的问题,提出了网络自然密度的定义,用以衡量网络的连接紧密程度,在此基础上构造了密度模块度函数来评估社团结构的划分;进一步分3种情况证明了密度模块度函数,克服了NG模块度函数的分辨率限制问题;最后通过人工网络和经典现实网络验证了密度模块度函数的有效性。
通信与信息工程
基于近似核DFT的多正弦信号快速检测和频率估计算法
杜正聪, 祝俊, 唐斌
2012, 41(2): 192-197. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.004
摘要:
基于近似核DFT,提出多正弦信号快速检测和测频校正算法,利用近似核DFT傅里叶系数实部或虚部系数内插构造频率校正项,以及实部或虚部最大值与平均值的比值确定检测门限,避免了常规插值校正和检测算法的复数运算,并实现了多正弦信号的非监督递归稳健检测。给出了算法的快速硬件实现原理,并对线性调频信号检测的适用性进行了讨论。仿真和硬件验证证实了算法的有效性。
LFMCW SAR调频非线性的等效分析方法
侯海平, 曲长文, 向迎春, 苏峰
2012, 41(2): 198-202,237. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.005
摘要:
针对LFMCW的调频非线性问题,结合LFMCW SAR成像系统特性,分析了非线性频率偏移的影响,讨论了选择不同参考信号进行混频情况下的边带效应,提出了一种将非线性频率误差通过相位误差转化为加性噪声的等效分析方法,并通过仿真分析了该等效噪声对LFMCW SAR距离分辨率的影响。结果表明,较低的线性度对差拍频率和信噪比影响很大。该方法可为基于信号处理消除非线性误差的影响提供新的思路。
基于哈密顿量的Duffing振子微弱信号检测
魏恒东, 甘露, 李立萍
2012, 41(2): 203-207. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.006
摘要:
针对目前基于Duffing振子微弱信号检测方法大多停留在对相图的定性分析上,提出了利用哈密顿量构造统计量的微弱信号检测的定量判别方法。哈密顿量能够实时地表征系统的动力学行为,有利于在短时间内进行判决。利用平均伪哈密顿量实时地刻画Duffing系统状态的变化情况,能够在低信噪比下实现微弱信号的快速检测。仿真实验验证了该方法的有效性。
宽带CIC抽取滤波器的一种改进方法
姚远程, 蔡晓丽, 李湘鲁, 黄嵩
2012, 41(2): 208-211,226. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.007
摘要:
经典CIC抽取滤波器处理宽带信号时幅频响应不理想,满足带外衰减指标时,通带衰减过大,难以满足抗混叠性能要求。针对该问题,提出了一种改善性能的方法,在已有的分级抽取滤波器的基础上利用锐化技术提高滤波器阻带衰减,并利用补偿滤波器在采样率降低后对通带进行额外补偿,减少计算量的同时使带内更平坦。仿真分析表明,改进后的滤波器的通带衰减度均大于-0.002dB,阻带衰减小于-57dB,抗混叠性能优良。
存在大频偏时的时间频率同步方法
田园, 雷霞, 肖悦, 李少谦
2012, 41(2): 212-216. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.008
摘要:
传统基于互相关的时间同步方法中的目标函数峰值尖锐,便于捕获准确的时间延迟点,但是其性能易受收发机间频率偏移的影响。将恒模零自相关序列作为训练序列,以互相关方式为基础,提出一种适用于存在大频偏情况下的时间、频率同步方法。在相关峰的搜索过程中,与传统方法相比,该方法不增加额外的算法复杂度。大范围的频偏估计同样是在时域通过滑动互相关搜索完成,其具有良好的估计性能,且性能不受频偏大小的影响。仿真表明,该方法同时适用于AWGN信道和衰落信道。
基于EVDO的电信移动网络自动拨测系统
高椿明, 郑楠, 高沉, 王占平, 陈华, 王林智
2012, 41(2): 217-221. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.009
摘要:
鉴于3G网络越来越普及的情况,为电信设计了一种基于EVDO无线模块的自动拨测系统。提出了软卡阵和硬卡阵相结合的独特硬件设计,EVDO无线模块通过连接软卡阵或硬卡阵上的UIM卡完成各项拨测任务。软件部分分别介绍了各项拨测任务的测试流程和测试方法。搭建了完善的测试平台,并实现了友好的用户控制界面以达到自动控制的目的。实验结果表明,在单人操作的情况下,系统能够准确快速地完成各项拨测任务,达到了设计要求,并已试用在相关领域。
基于CS算法的MIMO-SAR成像研究
黄平平, 邓云凯, 徐伟
2012, 41(2): 222-226. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.010
摘要:
多孔径子带合成技术是目前多发多收系统可工程实现的技术方案。该文深入研究了基于子脉冲频域合成的同步子脉冲合成和同相位中心合成两种合成方式,通过对相位补偿量的推导证明了同步子脉冲合成的复杂度和同相位中心合成方式的优势。并以此为基础,针对CS算法在MIMO-SAR系统的应用建立了相应的数学模型,提出了基于CS算法的MIMO-SAR系统的成像流程,并通过对某三发三收SAR系统的点目标和点阵目标的计算机仿真,验证了该方法的有效性。
基于腐蚀硼锗共掺光纤的自闭合光纤法-珀传感器
饶云江, 郭宇, 龚元
2012, 41(2): 227-231. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.011
摘要:
提出了采用化学腐蚀硼锗共掺光纤通过电弧放电封闭成型制作非本征型光纤法-珀传感器的方法。发现硼锗共掺光纤在40%氢氟酸溶液中的腐蚀速率是一般单模光纤的30倍以上。在1.357~1.400的折射率范围内,条纹对比度随折射率改变的灵敏度约为30 dB/RIU,分辨率约为3.33×10-5,线性度为0.99以上。化学腐蚀硼锗共掺光纤制作光纤法-珀传感器的方法,适于批量生产,成本低,并有望用于制作腔长较长的光纤法-珀传感器,以实现多个传感器的空间频分复用。
业务驱动的跨层生存性策略
王力, 曲桦, 赵季红
2012, 41(2): 232-237. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.012
摘要:
为了在多层网络中提供区分业务的差异化服务,避免发生故障后上下层生存性策略冲突,应用段保护机制,基于GMPLS控制平面,提出业务驱动的跨层生存性策略。该策略应用基于传输质量(QoT)的再生节点配置机制在网络中提供区分业务的差异化服务、基于再生节点的段保护机制保证网络生存性以及基于GMPLS控制平面的跨层路由映射机制,避免资源重复分配和生存性策略冲突。仿真结果表明,该策略不仅具有区分业务提供差异化服务的能力,而且能够提高网络生存性,优化网络资源。
物理电子学
亚表面杂质对熔石英激光损伤的影响
蒋晓东, 郑直, 祖小涛, 李春宏, 周信达, 黄进, 郑万国
2012, 41(2): 238-241,304. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.013
摘要:
采用HF酸对熔石英材料刻蚀不同的时间,利用同步辐射X射线荧光成像方法(SXRF)研究熔石英材料亚表面区域的杂质种类和相对含量,利用AFM和白光干涉仪研究刻蚀区域表面形貌和表面粗糙度,并采用R:1方式测试激光损伤阈值。实验结果表明,熔石英亚表面的杂质主要包括Fe、Cu、Ce,其相对含量随刻蚀时间的增加而降低。在刻蚀时间小于30 min时,损伤阈值明显提升;继续增加刻蚀时间,阈值降低。当刻蚀时间较短时,Cu、Ce等杂质含量对损伤阈值影响较大。刻蚀时间过长时,元件表面粗糙度成为影响损伤阈值的主要因素。
用CAD技术实现复杂三维粒子模拟建模
周俊, 廖臣, 刘大刚, 吴振华, 张开春
2012, 41(2): 242-246. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.014
摘要:
将计算机辅助设计技术用于粒子模拟建模,能极大地提高粒子模拟方法的实用性。在对复杂真空电子学微波源、毫米波源和太赫兹源的建模需求分析基础上,采用面向对象和模块化设计方法,实现了三维粒子模拟CAD建模系统。该系统可以对各类复杂器件进行可视化建模,并生成提供给核心计算程序使用的器件参量描述文件。使用该系统分别在圆柱坐标系和直角坐标系下建模,模拟了磁绝缘线振荡器和扩展互作用振荡器。结果表明,三维粒子模拟CAD建模系统具有很好的实用性。
太赫兹波导的研究进展
钟任斌, 周俊, 刘盛纲
2012, 41(2): 247-252. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.015
摘要:
太赫兹(THz)有丰富的科学内涵和独特的优越特性,在物理、化学、电子信息、生命科学、材料科学、天文学、大气与环境监测、通讯雷达、国家安全与反恐等多个领域具有重要的应用前景。由于水汽对THz波的强烈吸收,适用于不同应用需求的THz波导成为急需。根据不同需求并考虑各种不同结构及材料波导特有的优势与缺陷,扬长避短选取合适的波导将有利于发挥THz科学技术在科学研究、生产、生活中的应用特色。该文对现有THz金属空腔波导、金属线波导、介质波导和其他THz波导的研究情况进行了综述,以期展现当前THz波导的研究情况,开拓研究思路。
自动化技术
基于HHT的涡街流量计脉动流噪声去除方法研究
彭杰纲, 方敏
2012, 41(2): 253-258. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.016
摘要:
采用了Hilbert-Huang变换(HHT)的方法对去除涡街计脉动流噪声进行了研究。首先运用EMD尺度滤波方式对涡街计脉动流噪声进行滤波去噪。然后,将EMD尺度滤波结果和小波阈值运用于涡街计脉动流噪声去除的结果进行了对比,离线仿真结果表明,EMD尺度滤波去噪和小波阈值去噪都能达到较好的效果,但是前者更加简便,完全是自适应的,这也为涡街信号处理提供了一种新的滤波去噪的有效方法。
基于Visio控件多信号模型分层建模方法
龙兵, 高旭, 刘震, 王厚军
2012, 41(2): 259-264. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.017
摘要:
提出了一种基于Visio绘图控件解决多信号模型分层图形化建模问题的新方法。结合实例阐述了多信号模型的建模和分析方法,提出了一种故障-测试依赖矩阵的生成新算法,以此为基础开发了图形化系统可测性建模与分析软件平台,并将其应用在某雷达发射机可测性建模中。理论分析与仿真实验表明,该方法简单高效,对系统可测性建模与分析具有很好的实用价值。
物联网架构下的室内环境监控系统
陈立伟, 杨建华, 曹晓欢, 贺宁
2012, 41(2): 265-268. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.018
摘要:
利用无线传感器网络对室内环境进行监测,监控平台通过主协调器接收监测数据并上传服务器。服务器对监测数据进行实时显示,并利用监控平台完成对外部设备的远程控制,实现对室内环境的远距离监控。无线传感器节点采用TinyOS嵌入式系统,使用NesC语言编写了主协调器与从设备之间的通信程序。服务器的人机交互程序采用虚拟仪器技术在LabVIEW环境下设计完成。
计算机工程与应用
新型的图像检索最优实验设计算法
鲁珂, 赵继东, 吴跃
2012, 41(2): 269-273. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.019
摘要:
大部分现有的最优实验设计方法是基于线性回归或拉普拉斯正则最小二乘模型(LapRLS)的。提出一种基于二阶Hessian能并具有流形学习能力的主动学习算法,该算法选择那些能使Hessian正则回归模型的参数协方差矩阵最小化的样本作为最优样本,可以克服LapRLS的依赖特定常量及缺乏推算能力等缺点。基于内容的图像检索实验证明了该方法的有效性。
微体系结构软错误易感性阶段特性研究
成玉, 马安国, 张承义, 张民选
2012, 41(2): 274-279. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.020
摘要:
软错误易感性的阶段特性对微处理器进行动态容错管理是当前软错误研究领域的热点。针对体系结构弱点因子AVF是最常用的软错误易感性评估指标之一,提出了一种快速有效的AVF评估框架,对微处理器关键部件的AVF值进行评估。基于基本块和性能参数信息捕获部件软错误易感性的阶段特性,并利用k路划分和回归树算法对部件的软错误易感性进行阶段划分。实验结果表明,结合性能参数信息和回归树算法能够最好地对软错误易感性的阶段特性进行识别。
基于指导语句的CUDA程序性能分析工具研究与实现
李建江, 路川, 张磊
2012, 41(2): 280-284. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.021
摘要:
近年来,GPU的快速发展与NVIDIA公司推出的CUDA技术,推动着GPU在高性能计算领域中的应用。研究并实现CUDA程序性能分析工具,对充分利用GPU的计算优势和提高CUDA架构下并行程序的执行性能具有重要的意义。该文分析了GPU硬件平台的特点和CUDA并行编程模型,结合CPU集群环境下并行程序的性能分析,设计并实现了一种基于指导语句的CUDA程序性能分析工具,并实验验证了其在不同GPU硬件平台上的有效性。
可抵御节点恶意行为的锚节点型IP坐标系统
黄琼, 王万新, 阳小龙, 隆克平
2012, 41(2): 285-290. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.022
摘要:
锚节点型IP坐标系统的性能受锚节点选择与布局情况以及节点恶意行为的影响较大,由此提出了一种新的可抵御节点恶意行为的锚节点型IP坐标系统(LCSD),锚节点按聚类最优化选择与布局,并采用协作推荐信任评估机制限制恶意节点对其他节点坐标更新的影响。从相对误差、邻居度和最近邻居可信度等方面分析了LCSD.结果表明与ICS相比,LCSD相对误差更小;不论恶意节点比例大小,LCSD邻居度和最近邻居可信度都较优越。
基于普特征的Gnutella实例网络特征分析
王勇, 张婷婷, 白杨, 刘梦娟, 秦志光
2012, 41(2): 291-298. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.023
摘要:
深入理解P2P网络拓扑特征是提高P2P应用性能、增强网络鲁棒性和可扩展性的关键所在。该文对采集到的Gnutella网络拓扑进行普特征分析,包括普密度、规格化拉普拉斯普、无符号拉普拉斯普等。实验结果表明,Gnutella网络不属于BA及其演变模型生成的无标度网络,其网络核较为稳定。它的NLS和SLS可以作为Gnutella网络的指纹特征用以检测大规模节点失效情况。SLS的幂律特性和指纹特性还能用作衡量P2P网络生成模型真实性的指标。分析结果能够应用于P2P网络优化,并为P2P网络结构特征分析提供了一个有效的方法。
面向属性概念格基于覆盖的压缩
魏玲, 李强
2012, 41(2): 299-304. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.024
摘要:
提出了一种直接从形式背景出发,获得简化面向属性概念格的方法。针对一个形式背景,引入对象集和属性集上的相似度,产生对象邻域与属性邻域,进而根据对象的相似程度或属性的相似程度来调整对象邻域或属性邻域的大小,控制面向属性概念格节点的个数,实现对面向属性概念格的动态压缩。该方法可以分别从对象的覆盖和属性的覆盖两个角度压缩面向属性概念格中节点的个数,且压缩后的概念集为原概念集的子集,从而达到简化知识库的效果。
改进的基于O-GEHL预测技术的EDGE块预测器
苟鹏飞, 王诗博, 杨兵, 喻明艳
2012, 41(2): 305-310. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.025
摘要:
块预测器赋予了EDGE体系结构高效的控制流推测能力。针对基于O-GEHL预测技术的块预测器的缺点,提出了两种改进策略:1) 无选择器的O-GEHL出口预测;2) 直接使用OGEHL预测器的二值预测能力单独对每个出口进行预测。性能评价结果表明,无选择器的O-GEHL出口预测方案比文献[4]中的O-GEHL块预测器性能平均提高0.7%;对8个出口分别使用二值O-GEHL预测器进行预测的方案,在硬件资源较多时,性能提高3%;只对前4个出口采用二值O-GEHL预测器的方案,性能平均提高2%.
电子信息材料与器件
小尺寸应变Si/SiGe PMOSFET阈值电压及其电流电压特性的研究
屈江涛, 张鹤鸣, 胡辉勇, 徐小波, 王晓艳
2012, 41(2): 311-316. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.026
摘要:
针对Si/SiGe pMOSFET器件结构求解泊松方程,同时考虑器件尺寸减小所致的物理效应,如漏致势垒降低(DIBL)效应、短沟道效应(SCE)和速度过冲效应,获得了强反型时小尺寸P+多晶SiGe栅应变Si pMOSFET的阈值电压模型和I-V特性模型。运用Matlab对模型进行计算,获得阈值电压随多晶SiGe栅Ge组分、栅长、氧化层厚度、弛豫SiGe虚拟衬底Ge组分、掺杂浓度以及漏源偏压的变化规律,I-V特性计算结果表明MOS器件采用Si基应变技术将有更高的输出特性。用器件仿真软件ISETCAD对模型结构进行仿真,所得结果与Matlab计算结果一致,从而证明了该模型的正确性,为小尺寸应变Si MOS器件的分析设计提供了参考。
用于相变存储器的超低输出纹波电荷泵
富聪, 宋志棠, 陈后鹏, 蔡道林, 王倩, 宏潇
2012, 41(2): 317-320. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2012.02.027
摘要:
针对相变存储器编程操作对电荷泵低输出纹波与高瞬态响应速度的要求,提出了一种超低输出电压纹波的开关电容型电荷泵。相比于传统开关电容型电荷泵,在充电阶段,由电压比较器控制泵电容充电时间,泵电容被充电至预先设定的电压值Vo-Vin后停止充电,其中Vo为预期输出电压,Vin为输入电源电压;放电阶段,泵电容串联在输入电源Vin与电荷泵输出端,泵电容上极板电压自然地被提升至Vo并向外部负载输出电流。通过该方法固定电荷泵输出电压,可有效地消除由于电容间电荷分享所造成的输出纹波,并兼顾了高瞬态响应速度。使用中芯国际0.18μm标准CMOS工艺模型进行仿真验证,结果表明新结构的电荷泵在输入电压为2.2~4.8V间,输出5V电压,10mA负载电流,输出纹波低于3mV,电源效率最高可达88%.