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2017年  第46卷  第2期

通信与信息工程
导弹组合建模及电磁散射特征快速提取
何十全, 王桐, 王旭, 党宏杰
2017, 46(2): 321-329. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.001
摘要:
该文将常规导弹目标分解为平板、圆柱、圆台和球冠等基本几何体散射单元,通过参数化组合建模、散射场解析计算和矢量场叠加的方法,快速仿真得到导弹目标的电磁散射数据,以支持其RCS、一维距离像和二维ISAR图像等电磁散射特征提取。计算结果表明,该方法基本能够满足目标电磁散射实时、高精度计算需求,开发的仿真软件为导弹目标基于方案验证需求的电磁散射特性快速计算与评估提供了有力支持。
M-QAM调制下极化码的构造研究
章新城, 李少谦
2017, 46(2): 330-334. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.002
摘要:
研究了当采用最常用的M-QAM调制时极化码构造的问题。在M-QAM调制时无法确定极化码的码元噪声功率,从而导致无法有效地进行信道极化。针对该问题,对M-QAM调制符号中的每个比特进行了研究,得到所有调制符号对应的比特的变化规律,通过这一规律,可以将高阶调制信道分解为多个平行的并具有固定噪声功率的二进制输入子信道,使得极化码在M-QAM调制下的构造问题变为了常规的二进制输入信道下的构造问题,并以此实现了M-QAM调制时极化码的构造。针对常用的格雷映射下的M-PAM/M-QAM调制进行了设计并仿真,仿真结果显示该构造方法能明显地提升性能。
LFM-频率编码复合低截获波形信号处理方法
罗美方, 郝志梅, 王强
2017, 46(2): 335-339. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.003
摘要:
LFM-频率编码复合低截获波形把LFM技术和FSK技术组合在一起,获得大的时带积,从而增强了雷达的低截获性能,但LFM-频率编码复合低截获波形的相关距离旁瓣较高,影响雷达检测性能。针对这一问题,该文对旁瓣抑制方法展开了算法研究和工程应用设计,通过离线设计旁瓣抑制滤波器,代替传统匹配滤波或相关处理,从旁瓣抑制滤波器库中选取相应的旁瓣抑制滤波器应用于回波信号采样数据,完成脉压的同时抑制距离旁瓣,实现较为简单,适合工程化应用。仿真结果表明了该设计的有效性,旁瓣性能得到改善。
基于四粒子纠缠态的两方量子密钥协商协议
何业锋
2017, 46(2): 340-345. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.004
摘要:
量子密钥协商协议允许参与者通过公开的量子信道公平地协商一个共享秘密密钥,任何参与者的子集都不能独立地确定该共享密钥。它的安全性由量子力学原理保证,因此能够实现无条件安全,已经吸引了大量的关注。该文基于四粒子纠缠态和逻辑量子比特,提出了两个分别抵抗集体退相位噪声和集体旋转噪声的鲁棒的两方量子密钥协商协议。安全性分析证明这两个协议既能抵抗参与者和外部攻击,也能成功地抵抗两种特洛伊木马攻击。另外,这两个协议也能达到比较高的量子比特效率。
异构蜂窝网络中一种基于匈牙利算法的用户关联方法
苏恭超, 陈彬, 林晓辉, 王晖, 李乐民
2017, 46(2): 346-351. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.005
摘要:
在异构蜂窝网络中使用传统的小区选择方法会导致宏基站和小基站的负载失衡,而与小基站关联的用户面临服务质量 (QoS) 的降低的问题。针对该问题,提出了一种基于效用函数最大化的用户与基站关联方法。该方法将用户与基站的关联过程建模为双目标优化问题并且线性化为系数可调的效用函数最大化问题,以实现基站负载均衡和用户QoS之间的折中。通过设计权值系数,将该效用函数最大化问题转化为基于二部图的最大匹配,并用匈牙利算法求得最优解。仿真结果表明,该方法实现了异构蜂窝网络中宏基站与小基站之间的负载均衡,并且通过系数调节,达到了基站负载均衡和用户QoS之间的折中。
多类型噪声中的独立成分分离算法
冯平兴, 魏平
2017, 46(2): 352-356. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.006
摘要:
该文将一般的噪声独立成分分离算法扩展到多类型噪声混合环境。为了识别观测数据中的多类型噪声成份,利用基于S估计原理的非多项式函数,对观测数据进行投影分析,给出脉冲噪声阈值估计及噪声去除和重构信号方法。此外,结合独立噪声分析算法,提出了一种针对多类型噪声的快速独立成份分离算法。该算法解决了传统噪声ICA在多类型噪声环境,特别是脉冲噪声时的失效性问题,极大地提高了噪声ICA算法的分离性能。仿真分析验证了该方法的有效性。
基于视觉显著性和NSCT的红外与可见光图像融合
傅志中, 王雪, 李晓峰, 徐进
2017, 46(2): 357-362. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.007
摘要:
结合非下采样轮廓波变换的平移不变性,提出了一种基于视觉显著性的红外与可见光图像融合算法。首先,利用引导滤波器改进显著性检测算法并将其用于红外图像;然后,对红外图像和可见光图像进行非下采样轮廓波变换以得到各自的低频与高频子带;最后,在低频与高频子带的融合中分别采用红外图像显著性指导法与绝对值取大法。实验结果表明,与多种相关算法相比,该算法所得融合图像在突出红外目标的同时还具有丰富的可见光背景信息,具有更好的视觉融合效果和客观质量评价。
矩阵的低秩稀疏表达在视频目标分割中的研究
顾菘, 马争, 解梅
2017, 46(2): 363-368, 406. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.008
摘要:
提出了一种视频目标跟踪与分割的在线算法。该算法将每帧图像中的超级像素作为一个数据点,根据已知的目标和背景建立模板,当前帧中待分割的目标可以看成已知模板的稀疏线性表达。根据此线性表达的系数可以建立描述当前帧与模板的相似性矩阵,即表达子。由于视频图像的连续性,表达子具有低秩和稀疏的特征。因此通过求解矩阵的低秩稀疏的优化问题可以得到当前帧中所有数据点属于目标的概率分布。为了获得基于像素级的分割结果,通过能量最小框架,并利用图分割的方法最终实现目标的分割。实验结果表明该算法具有良好的分割效果。
物理电子学
太赫兹回旋脉塞的粒子模拟方法研究
刘大刚, 王重阳, 廖树清
2017, 46(2): 369-374. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.009
摘要:
分析了粒子模拟方法在模拟共形边界,特别是带此类边界的太赫兹回脉塞时引入计算误差的原因。给出了传统的共形网格差分算法的稳定性条件及两种通用的共形处理方法,并对两种方法的稳定性及准确性进行了分析。提出了一种新型的自适应共形网格剖分方法,该方法解决了共形网格的局限性问题。在有自主知识产权的全电磁粒子模拟软件CHIPIC上实现了该方法,并以一个圆柱波导验证了该方法的正确性。采用该方法模拟了工作于TE26模式的频率为0.42 THz的回旋脉塞及HE06模式0.22 THz准光腔回旋脉塞。
氢分子在Cu (111) 表面吸附与解离的第一性原理研究
孙庆强, 杨莉, 范开敏, 彭述明, 龙兴贵, 周晓松, 祖小涛
2017, 46(2): 375-379. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.010
摘要:
采用基于密度泛函理论的第一性原理对氢分子与Cu (111) 表面的相互作用进行了研究。计算结果表明氢分子是否解离取决于氢分子距表面的初始距离和其初始构型。当氢分子垂直于Cu (111) 表面放置时,在距离表面0.37~4.0 Å范围内,氢分子与Cu (111) 表面相互作用后均不会解离,物理吸附在Cu (111) 表面;当氢分子平行于Cu (111) 表面放置时,有的氢分子解离成氢原子后化学吸附于表面六角 (hcp) 或面心 (fcc) 位。氢分子在桥位 (bri) 并沿[211]方向平行靠近Cu (111) 表面时,氢分子解离的临界距离约为1.35 Å,其他情况下在0.65~0.85 Å之间。
自动化技术
基于HSMM的铝空电池后期SOC估计
张榆平, 陈栋, 罗杨, 杨忠孝, 朱贤彬, 罗安源
2017, 46(2): 380-385. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.011
摘要:
电池荷电状态 (SOC) 的估算精度是影响新能源汽车性能的重要因素之一。传统的安时法由于累积误差较大始终无法满足精确的SOC估计。该文采用基于隐半马尔可夫模型 (HSMM) 的SOC预测作为安时法的一个补充, 使铝空电池后期估计精度可以得到保障。该模型的每个不同状态产生多组观察值, 根据各个状态之间的转换概率以及状态驻留时间可以比较准确地预测后期各个状态下的剩余寿命。经过实验仿真验证, 与单一的安时法相比, 结合HSMM的SOC估计精度在后期有较大提升。
种模拟电路参数型故障诊断新方法
周启忠, 谢永乐, 毕东杰, 李西峰
2017, 46(2): 386-391. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.012
摘要:
模拟电路参数型故障诊断一直是电路与系统无法回避的难题。该文基于被测电路主输出电压信号的时间序列值,建立了一种基于本征值和相位差的模拟电路参数型故障诊断模型。该模型利用故障电路的电压输出时间序列值获取电路的故障相位偏移信息,同时,该模型把电压时间序列变换成一个方阵,并求取该方阵的最大本征值。将故障相位偏移信息和故障最大本征值与通过前期仿真获得的每种器件相对应的无故障最大相位偏移和无故障最大本征值的变化趋势进行比较,实现故障定位和参数辨识。实测实验结果表明:该方法具有定位准确、计算效率高,所需测试点少、参数辨识精度高,易于工程实施等优点。
计算机工程与应用
面向微博可信度评估的辩论图模型
黄青松, 戴丹, 冯旭鹏, 付晓东, 刘骊, 刘利军
2017, 46(2): 392-398. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.013
摘要:
微博内容具有信息混杂和不确定性等特点,传统可信度判别方法存在一定局限性。因此,该文提出一种面向微博可信度评估的辩论有向图模型,从辩论的角度出发,以图模型直观、形象化地描述了辩论推演过程。通过话题语料构成争议节点,利用争议间的主题情感和潜在逻辑关系定义规则可信度,并设置图中边的权值来代表争议间的防卫和攻击强度。根据相关算法得出结论的可信度,递归进行辩论图演化,得到需判别信息的可信度。实验结果表明该模型比传统方法综合指标值平均提升6%。
基于手机传感器的握持方式判断及运动状态识别
黄一鸣, 雷航, 周瑞, 桑楠
2017, 46(2): 399-406. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.014
摘要:
传统运动识别技术多以传感器位置固定为前提进行识别,但当传感器放置位置或握持方式发生变化时运动识别率会受到相应影响。该文提出了一种基于手机传感器的握持方式判断及运动状态识别方法,解决了传感器随放置位置不同影响运动识别率的缺点。该方法首先通过传感器对设备握持方式进行判断,使用不同握持方式下的三轴加速度数据进行特征提取,通过多层小波变换得到各层高频和低频部分,对其进行组合形成初级特征,用奇异值分解对初级特征进行降维得到最终特征,使用基于径向基核函数的多分类支持向量机 (SVM) 对特征分类,进而判断不同握持方式下的不同运动。实验结果表明,该方法对不同运动方式下的平均识别率为93%。
无线传感器网络流量重分配拥塞控制算法
温怀玉, 霍伟东
2017, 46(2): 407-411. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.015
摘要:
基于流量分配与重分配的算法,提出了一种改进的拥塞流量分配 (ECOTA) 和有效的拥塞检测和缓解 (ECODEM) 算法。在衡量了所有路径的能耗与传输延迟之后,选出若干条能耗低、延时短的路径,增加了数据传输的成功率。通过设定阈值与预测的方法对网络中的拥塞区域进行检测,一旦拥塞发生,采用合理重分配流量的方式,使节点能够更快地从拥塞状况中恢复出来,并保证拥塞区域的数据能尽快被转移到非拥塞区域。仿真结果表明,与其他算法相比,该算法能够提高分组成功递交率,降低端到端延时,提升网络的整体性能。
基于动作子空间和权重条件随机场的行为识别王智文
王智文, 蒋联源, 王宇航, 欧阳浩, 张灿龙, 黄镇谨, 王鹏涛
2017, 46(2): 412-418. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.016
摘要:
针对单目视频中的人类行为识别,提出了基于动作子空间与权重条件随机场的行为识别方法。该方法结合了基于特征提取的核主分量分析 (KPCA) 与基于运动建模的权重条件随机场 (WCRF) 模型。探讨了通过非线性降维行为空间的基本结构,并在运动轨迹投影过程中保留清晰的时间顺序,使人体轮廓数据表示更紧凑。WCRF通过多种交互途径对时间序列建模,从而提高了信息共享的联合精确度,具有超越生成模型的优势 (如放宽观察之间独立性的假设,有效地将重叠的特征和远距离依存关系合并起来的能力)。实验结果表明,该行为识别方法不仅能够准确地识别随时间、区域内外人员变化的人类行为,而且对噪声和其他因素鲁棒性强。
自适应混合文化蜂群算法求解连续空间优化问题
张强, 李盼池, 王梅
2017, 46(2): 419-425. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.017
摘要:
提出一种自适应混合文化蜂群算法求解连续空间优化问题。算法中群体空间采用最优觅食理论改进群体更新方式;信念空间通过云模型算法和最优排序差分变异策略对知识进行更新;利用混沌算法和反向学习算法进化外部空间;3种空间通过自适应的影响操作来实现知识的交换。典型复杂函数测试表明,该算法具有很好的收敛精度和计算速度,特别适宜于多峰值函数寻优。
基于Aho-Corasick自动机算法的概率模型中文分词CPACA算法
徐懿彬
2017, 46(2): 426-433. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.018
摘要:
Aho-Corasick自动机算法是著名的多模式串匹配算法,它在模式串失配时,通过fail指针转移至有效的后续状态,存在一个或多个有效的后续状态可能。据此特性,该文提出了一种适应于中文分词的自动机算法。该算法使用动态规划的方法,计算上下文匹配概率,转移至最佳的有效后续状态,即实现了基于字符串匹配的机械分词方法与基于统计概率模型的方法结合。实验结果表明,该算法分词准确率高。
基于语义的Android敏感行为静态分析方法
董航, 刘洋, 李承泽, 付戈, 张淼, 杨义先
2017, 46(2): 434-440. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.019
摘要:
提出一种基于语义的Android敏感行为静态分析方法。该方法首先基于样本统计结果,利用精简Dalvik指令集作为本文分析的中间语言,实现对指令层的形式化语义描述;之后,基于中间语言发现检测样本中的敏感调用,并通过控制依赖关系追溯调用路径;最后,在控制流分析基础上,对存在敏感调用的路径约束求解路径条件。最终求解出具体后台行为及触发条件,揭示出样本后台行为的执行全过程。该方法缓解了符号执行中的路径爆炸问题,实验验证了该方法可以有效地对移动应用后台行为进行分析,并及时获取特征检测无法发现的未知移动恶意应用程序。
复杂性科学
基于LeaderRank和节点相似度的复杂网络重要节点排序算法
顾亦然, 朱梓嫣
2017, 46(2): 441-448. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.020
摘要:
复杂网络中重要节点对网络结构和功能的影响引起了广泛关注。本文在现有LeaderRank算法的基础上,利用节点相似度来衡量节点间的相互作用,建立了SRank算法进行重要节点排序。利用SIR传播模型和斯皮尔曼等级相关系数在真实社会网络数据上对本文算法与经典的重要节点排序算法进行仿真后,发现该算法在无向和有向网络中均具有更高的准确性。
复杂系统流量波动规律研究综述
呼一辰, 赵志丹, 蔡世民, 黄子罡, 荣智海, 周涛
2017, 46(2): 449-457. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.021
摘要:
流量波动律是指复杂系统中的研究对象,如网络中各节点上流量的均值与标准差之间呈现出幂律关系。这一规律普遍存在于多种复杂系统中,探索流量波动律的形成机制对于理解和刻画这些复杂系统的动力学特征具有重要意义。该文对近些年来国内外学者关于复杂系统中流量波动的研究进行回顾,总结了该方向不同时期的主要研究成果以及一些典型的动力学模型。提出了一套简单的数学模型,可将之前的主流动力学模型都纳入一个统一的数学框架之中。最后对未来流量波动律的研究做出了展望。
微博网络中用户主题兴趣相关性及主题信息扩散研究
罗春海, 刘红丽, 胡海波
2017, 46(2): 458-468. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.022
摘要:
运用Twitter-LDA主题模型对新浪微博数据进行了主题分析,基于用户主题兴趣相关性的研究表明用户间的主题兴趣具有三度相关性,同一主题兴趣下三度以内粉丝的发文数随用户发文数增加而波动式增加,各度粉丝与用户主题兴趣的相似度随粉丝度数的增加而下降。通过分析比较不同主题类别微博的扩散差异,发现生活情感类的信息最受用户欢迎,不同主题类别微博被转发的概率存在显著差异,平均转发数相差可达10倍,微博信息扩散树中各类主题在微博信息扩散深度、扩散时间间隔和用户的扩散能力方面都表现出不同的特征。
机械电子工程
气体轴承-转子耦合作用下离心机回转误差计算
杜平安, 陈建伟, 王珏, 凌明祥
2017, 46(2): 469-474. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.023
摘要:
针对精密离心机气体轴承-转子耦合系统,采用计算流体动力学方法计算径向、止推轴承的承载力;通过拟合方法获得考虑偏心和供气压力的气体轴承的承载能力非线性模型,并基于有限元法建立轴承-转子耦合作用下的动力学模型,对重力、不平衡量、非线性气膜力作用下的转子动力学进行耦合计算,得到不同偏心量下转子回转误差轨迹图。结果表明在不平衡量为3 kg·m时转子回转误差最大为1.03 μm,误差在μm级,满足10-6精密离心机的回转误差要求。
基于CFD和网格自适应的流量系数计算方法
周晓明, 汪志琨, 张逸芳
2017, 46(2): 475-480. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2017.02.024
摘要:
针对某100%开度的蝶阀进行流场和流量系数的仿真计算,综合运用了y+自适应和速度梯度自适应技术对阀门内流场的网格模型进行不同程度的优化。参照国家标准实验测量了该阀门的流量系数,以该系数为标准来评价仿真方法的准确性。结果表明,基于网格自适应的CFD仿真方法能准确地预测阀门的流量系数,网格自适应技术的运用可以有效地提高计算精度,并减少人工优化网格的难度和工作量。