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2011年  第40卷  第2期

复杂性科学
演化网络的Mandelbrot律
任学藻, 杨紫陌, 汪秉宏
2011, 40(2): 163-167. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.001
摘要:
本文研究了满足线性择优模式的生长网络,解析得到了度分布的递推表达式,在此基础上证明了在一定条件下其近似解析解符合Mandelbrot分布p(k)∝(k+c)γ分布,并得到了幂律指数γ和漂移量c的具体表达式。文章指出了传统解析中差分近似中存在着对漂移量c的估计偏差,通过数值对比实验,验证了本文所提出的方法的准确性。
人类个体出行行为的统计实证
闫小勇
2011, 40(2): 168-173. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.002
摘要:
统计了欧洲某城市230位居民在6周内的出行活动中的停留时间分布和出行距离分布。首先假设人类出行的停留时间和距离在群体和个体水平上都符合幂律分布,然后用最大似然估计法对这些分布的幂指数进行估计,最后用Kolmogorov-Smirnov检验法对假设的真伪性进行检验。结果发现:在停留时间分布方面,无论在群体水平还是个体水平上都不具有幂律分布特征,而是以相对幂律分布更高的概率进行长时间停留;在出行距离分布方面,群体的出行距离服从带有指数截断的幂律分布,但有198个个体的出行距离分布并不具有幂律特征,而是在某个特征性距离上出现峰值。对这些统计特征的形成机制进行了解释。
链路预测的网络演化模型评价方法
王文强, 张千明
2011, 40(2): 174-179. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.003
摘要:
在网络演化研究领域,以前工作中对于网络演化机制之间的比较并没有公平、统一的标准。该文基于链路预测理论,采用极大似然估计思想建立了一套用于评价网络演化模型的体系。在基于自治系统的数据实验中,比较了GLP和Tang两个演化模型,结果显示GLP优于Tang,而且得到的最优参数也与其提出者给出的均不相同。实验结果表明基于一定规模为真实网络使用新参数生成的网络更加接近真实网络,并且本文的评价框架可以为模型参数的选取提供建议。
通信与信息工程
机载PD雷达杂波功率谱快速重构方法
周云, 汪学刚
2011, 40(2): 180-184. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.004
摘要:
分析了机载脉冲多普勒雷达杂波功率谱理论模型,根据杂波生成机理,利用距离折叠和多普勒折叠的效应,提出了一种快速重构多脉冲重复频率下雷达杂波功率谱的方法;利用一个预先计算的基准杂波功率分布图,通过距离域和多普勒域的两次级联重构,完成多重频下杂波功率谱的计算和仿真;分析了载机与雷达参数对功率谱重构的影响,减少了运算量,为功率谱实时计算提供了一种可行方法。
双差分协作传输的误码率性能分析和最佳功率分配
高洋, 葛建华, 谢大平
2011, 40(2): 185-191. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.005
摘要:
为了克服协作传输中的载波频率偏移,提出了一种采用正交幅度调制(QAM)的双差分协作传输(DDCT)方案。推导了误符号率(SER)的闭合表达式、SER的上界以及高信噪比(SNR)下的渐进近似。基于SER的渐进近似,推导了最佳功率分配(OPA)在高SNR下的近似解。仿真结果显示,该OPA的近似解在实际中等的SNR环境中仍然有效。比较了DDCT分别采用相同调制阶数的QAM调制和PSK调制的SER。当调制阶数大于8时,DDCT-QAM比DDCT-PSK具有更好的SER性能。尤其当调制阶数等于64时,DDCT-QAM可以获得4.5 dB的SNR增益。
DFT测频的加窗插值算法与实现
谢锘, 王晓君, 葛建华
2011, 40(2): 192-196. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.006
摘要:
分析DFT频谱中栅栏效应的形成原因,推导出DFT频谱的幅度比值校正算法,在此基础上,系统地推导不同加窗函数下的插值校正公式以提高DFT测频精度,重点探讨插值算法的工程实现方法,提出一种适于FPGA实现的基于区间搜索的频率偏差估计算法,以避免复杂的除法运算。通过对不同信噪比、不同频率偏差下的校正结果进行仿真分析,发现该算法完全满足工程实际需要。
简单的非正交诱惑态量子密钥分配方案
周媛媛, 周学军, 李晓强, 高俊
2011, 40(2): 197-200. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.007
摘要:
基于预报单光子光源,提出了一种实现简单的非正交一诱惑态方案。由于非正交编码协议需要估计参量的项数是BB 84协议的两倍,所以无法完全采用被动诱惑态方案来降低实现的难度。并考虑到实际应用中,激光器不能做到完全消光而无法制备真正的真空态。因此,将主动诱惑态思想和被动诱惑态思想相结合,把所需诱惑态减少为一个弱光强态。数值仿真表明,由于被动诱惑态思想的加入,非正交一诱惑态方案可以获得较高的密钥生成效率,安全传输距离较理论极限安全传输距离只少2.2 km;且相比于已经提出的非正交诱惑态方案,因为诱惑态数量的减少而更容易实现。
防欺诈的动态(t,n)认证加密方案
甘元驹, 彭银桥, 梅其祥
2011, 40(2): 201-203. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.008
摘要:
针对已有的共享认证加密方案不能有效抵制成员欺骗,不能动态调整验证成员的门限值,以及增加或删除验证者时,系统需重新给所有验证者分配新的密钥等安全缺陷,提出了一种基于动态秘密共享和认证加密算法的具有动态调整验证者门限值的共享认证加密方案。该方案可高效检测验证者的欺诈行为;用户自己选择秘密份额,系统中心不需向用户传送任何秘密信息;当有用户加入或退出系统时,其他用户不必更改自己的密钥。此外,签名者可根据消息的重要性,动态确定验证组中参与验证的门限值。
建立在De Bruijn图架构上的三维片上网络设计
陈亦欧, 胡剑浩, 凌翔
2011, 40(2): 204-209. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.009
摘要:
提出一种基于De Bruijn图的新型三维片上网络架构方式,利用De Bruijn图直径短、路由简单及容错等特性,实现三维片上网络水平面网络和虚平面网络相结合的分层架构与容错路由算法。利用仿真,在均匀流量和热点流量模型下将该架构与传统架构进行仿真与性能比较,结果表明,与传统的3D_Mesh、XNoTs等架构相比,基于De Bruijn图的三维片上网络架构方式具有较小的网络平均延时与良好的可扩展性。
新型过压保护电路设计
史凌峰
2011, 40(2): 210-213. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.010
摘要:
为解决电源管理系统中过压保护问题设计了一种新型电路,该电路采用电流比较器直接对由过压信号引起的电流信号与基准电流进行比较,以判断是否过压。在相同工艺下,通过Hspice进行仿真,仿真结果表明,该结构在正常状态和过压状态下的功耗电流分别为104 μA和26 μA,分别是传统结构功耗电流的42.4%与14.8%,所需器件数为传统结构的50%。该电路已在某公司0.4 μm BCD工艺下投片验证成功。
物理电子学
AMC用于传输、辐射及散射问题的研究进展
张泳, 王秉中
2011, 40(2): 214-218. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.011
摘要:
介绍了人工磁导体用于波导传输、天线辐射和隐身材料的研究进展。通过金属导体和人工磁导体构造虚拟电/磁壁,设计了新型的平行板波导;利用人工磁导体作反射板,可实现低剖面天线系统的设计,并且通过改变极化依赖型人工地板上偶极子的取向,能够获得圆极化辐射特性;通过在人工磁导体上加载合适的电阻,可设计超薄的雷达吸波材料;利用人工磁导体反射相位特性,可设计低RCS的反射屏。
相对论速调管中调制腔的三维设计
廖旭, 任学藻, 李正红
2011, 40(2): 219-222. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.012
摘要:
根据二维模拟中电子束在调制腔中所需要的微波场,采用三维电磁场模拟软件进行调制腔的三维设计。在相对论速调管放大器中输入微波的馈入调制腔内,其作用场为TM01模;由于调制腔需要从外部馈入微波,通常为一种较复杂的三维结构。通过三维带电子束的电磁场模拟,验证了三维设计调制腔在给定输入功率条件下对电子束的调制效率及其三维设计。
无线光通信信道的大气湍流测试及分析
胡玮, 蒋大钢, 张静, 李晓峰
2011, 40(2): 223-226. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.013
摘要:
通过长期的大气湍流强度测试,总结了所测信道大气湍流强度的日变化规律,即测试日下午7:00~次日上午8:00时段湍流最弱,湍流强度约为10-15m-2/3;下午1:00~2:00时段湍流最强,湍流强度约为10-13m-2/3。另外还分析了仪器测试原理,推导了湍流强度与大气温度结构常数、大气温度测试精度的关系,并对实验测试误差进行了评估,为研究大气湍流对无线光通信系统的影响提供了基础数据支持。
储能电容与光导开关的工作模式
吴明和, 郑晓明, 孙云卿, 崔海娟, 曾刚
2011, 40(2): 227-230. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.014
摘要:
介绍了以光导开关为核心的高压纳秒电脉冲系统组成。半绝缘GaAs光导开关在初始偏置电场26.7 kV/cm条件下受到1 ns、光能20 μJ、波长1 064 nm激光照射。根据SRH模型和有限元法计算载流子浓度和光导开关时域电阻,考虑Blumlein传输线等效电容电压的时域变化,进行了输出脉冲的模拟计算。模拟和实验表明,在Blumlein传输线放电电容很小(27.2 pF)的情况下,电容放电的充分性导致光导开关的线性工作范围的上限至少可达到26.7 kV/cm.
自动化技术
无线传感器网络下的并行粒子滤波目标跟踪算法
屈剑锋, 柴毅, 郭茂耘
2011, 40(2): 231-236. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.015
摘要:
针对无线传感器网络环境下目标跟踪问题,提出一种基于分布式并行粒子滤波的目标跟踪方法。在建立了网络动态分簇模型和目标运动模型的基础上,将并行粒子滤波算法应用于动态目标进行跟踪。算法通过多个感知节点并行的运行局部粒子滤波器,得到每个节点对目标状态的估计,动态成簇的簇头节点对簇内每个节点的信息进行融合,形成动态目标的状态估计,提高了目标跟踪的精度。同时通过动态簇头之间的目标状态信息的交换,实现了运动目标的动态连续跟踪。仿真结果表明,算法实现了运动目标协作跟踪,与集中式结构目标跟踪相比,跟踪精度提高了30%。
粒子群优化算法在天线方向图综合中的应用
王维博, 冯全源
2011, 40(2): 237-241. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.016
摘要:
针对目前粒子群优化算法在多零点低旁瓣约束的阵列天线方向图综合中早熟收敛、易陷入局部极值的问题,提出了一种改进的粒子群优化算法MSPSO,在多子群、层次化的模型中采用von Neumann邻域结构,以改善收敛速度和优化精度。建立一种新的目标函数模型,对顶层和底层的子群分别采用适合其特点的适应值目标函数,平衡了算法的全局和局部搜索能力。仿真结果表明,将该算法应用于阵列天线方向图综合中,取得了很好的优化效果。
接收机钟差灰色马尔可夫预测模型研究
滕云龙, 师奕兵, 郑植
2011, 40(2): 242-245. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.017
摘要:
将灰色理论与马尔可夫链相结合,提出了基于灰色马尔可夫链的接收机钟差预测模型。首先根据灰色理论对钟差序列数据进行拟合以及初步预测,然后以拟合曲线为基础划分状态空间,通过马尔可夫状态转移概率矩阵对初步预测值进行修正。在预测过程中,不断引入最新数据并剔除最旧数据,对模型进行实时更新,以进一步提高预测精度。实例计算验证了该模型的有效性与可行性。
永磁同步电机分数阶微积分控制方法研究
钟其水, 李辉
2011, 40(2): 246-249. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.018
摘要:
为改善永磁同步电机系统动静态性能,提高系统鲁棒性,该文引入了一种新的速度调节方法——基于分数阶微积分的控制策略。相对于整数阶PID控制器,分数阶PIλDμ控制器多了两个可调参数,可以取得更好的控制效果。针对永磁同步电机调速系统,构建了基于分数阶速度反馈的闭环系统。仿真结果表明,分数阶PIλDμ控制器的控制效果明显优于整数阶控制器,分数阶控制器的控制系统频率特性优良,在系统负载突变时具有较好的鲁棒稳定性。
计算机工程与应用
个性化推荐系统描述文件攻击检测方法
张靖, 何发镁, 邱云
2011, 40(2): 250-254. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.019
摘要:
个性化推荐系统能产生针对性的、个性化的信息来满足不同用户需求,但也很容易受到用户描述文件注入恶意攻击,影响正常的推荐结果。针对该问题,分析和研究了描述文件的形式化模型、描述文件的属性及分类方法,应用粗糙集理论,设计了数据预处理离散化、决策表约简和个性化推荐处理相应算法,提出了一种用户描述文件分类学习和攻击检测的方法;为降低攻击对推荐结果的影响,完善了推荐系统的安全,设计出一种动态交互的个性化推荐模型框架。实例证明,用户描述文件的属性分类及检测方法是有效的,准确率高,能够有效地改善个性化推荐系统模型的安全。
采用图像滤波的多特征JPEG盲检测
韩杰思, 沈建京
2011, 40(2): 255-260. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.020
摘要:
提出了一种采用锐化滤波的多种特征相结合的JPEG盲检测算法。通过扩展DCT系数的马尔可夫矩阵提取块内相关性和块间相关性;引入锐化滤波来增强图像的边缘,加强了分块特性度量的效果;并使用Jessica的“校准”技术来估计原始图像,得到两个图像特征向量之差作为分类特征,提高了特征的敏感度;最后运用支持向量机进行训练和分类。使用大量图像对该算法的性能进行测试和比较,结果表明该算法在低嵌入率下优于其他算法。
DHT网络规模估计算法的定量分析与设计
肖波, 聂晓文, 侯孟书
2011, 40(2): 261-266. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.021
摘要:
为准确而高效地估计分布式哈希表(DHT)的网络规模,提出一种基于平均间距的估计算法。该算法利用节点之间的间距服从指数分布这一特性,通过测量平均间距长度估计网络规模。从最简单情况入手,逐渐增加估计的间距个数,定量分析了网络规模估计值的概率分布和置信区间。根据分析,如果采用多条间距估计网络规模,估计值将服从参数为 (k,k) 的伽马分布的尾分布。最后,仿真试验验证了算法的有效性与分析的正确性。
IP网络运行质量模糊综合评估方法研究
夏靖波, 罗赟骞
2011, 40(2): 267-272. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.022
摘要:
针对现有网络运行质量评估方法不能同时反映指标重要性和决策者偏好性的问题,提出了采用WOWA算子的网络运行质量模糊综合评估方法。WOWA算子在合成计算时结合了反映指标自身重要性的权重和反映决策者主观偏好的权重,充分考虑了指标本身的重要性和决策者偏好的重要性。实例表明,与普通模糊综合评估方法相比,该方法不仅能够得出正确评估结果,而且能够反映决策者的偏好使得评估更加灵活和适应性更强。
可证明安全的群组匿名认证密钥协商协议
冯涛, 刘媛媛, 马建峰
2011, 40(2): 273-277. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.023
摘要:
基于BDH困难问题,借鉴环签密方案的思想,提出了一种有效的群组匿名认证密钥协商方案。该方案首先在实现群组成员认证的前提下,协商出安全的会话密钥;对群组内外实现了不同程度的匿名,即群组之外的用户完全不能获悉参与协商的成员组成,群组内的成员了解参与协商的成员组成,但不能识别成员的身份信息;支持节点的动态群组密钥更新,实现了群组密钥的前向保密与后向保密;仅通过一轮交互确定会话密钥,降低了计算复杂性、减小了存储开销。
饱和状态下IEEE 802.11广播的性能分析
钟婷, 秦志光, 杨磊, 李扬
2011, 40(2): 278-282. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.024
摘要:
通过对IEEE 802.11广播协议建立马尔可夫链模型,并增加考虑了数据帧长度对网络性能的影响,分析了无线局域网中饱和状态下广播协议的性能;通过对隐藏站点问题的分析,得到了多跳无线网络中可靠广播的吞吐量范围。利用仿真实验验证了分析模型,性能分析的结果为各种基于IEEE 802.11广播协议的应用提供了分析与改进的依据。
快门编码模型重影模糊图像盲复原方法
吴琼, 孙韶杰, 李国辉
2011, 40(2): 283-287. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.025
摘要:
针对刑侦取证工作中经常出现的一种重影模糊图像,提出了一种快门编码模型来近似模拟重影模糊的本质,利用快门编码模型对重影模糊图像进行盲复原处理。实验结果表明了该快门编码模型对复原重影模糊图像的合理性,对实际拍摄的重影模糊图像,该算法能够有效地复原出模糊图像中的感兴趣信息,具有较高的实用性。
对称不定线性系统的不定预处理技术
李良, 黄廷祝
2011, 40(2): 288-291. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.026
摘要:
研究求解对称不定线性系统Ax=b的不定不完全分解预处理算法,其中A为稀疏的对称不定矩阵。合适的选主元算法是成功分解不定矩阵的关键,为了加快选主元的速度,给出了松弛的有界Bunch-Kaufman (RBBK)对称选主元算法,并分析了该选主元算法的稳定性以及参数的选择范围。将RBBK算法与不完全Cholesky分解相结合,得到了一类稳定性较高的修改的不完全Cholesky分解预处理技术。MATLAB下的数值例子表明,将提出的预处理技术用于SQMR迭代算法时,得到较快的收敛速度。
最优搜索机制下寻找最优插入-删除种子
陈科, 朱清新, 杨曦
2011, 40(2): 292-295. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.027
摘要:
空位种子极大地提高了生物分子序列比对的灵敏度,但不适合大量存在插入和删除字符的序列。在空位种子的基础上,提出了带插入-删除的生物序列比对种子,进一步提高了生物序列比对的效率。实验表明,采用最优搜索算法可以有效地在给定约束条件下寻找到最优的插入-删除种子,并且插入-删除种子比同长度的最优空位种子具有更高的生物序列比对敏感度。
Rough逻辑系统RSL与模糊逻辑系统?uk
张小红, 祝峰
2011, 40(2): 296-302. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.028
摘要:
基于rough集的偶序对〈下近似,上近似〉表示,通过改进基于rough集的逻辑系统L的方法引入新的rough蕴涵算子,研究了它的基本性质,并将其进一步拓广到一般正则双Stone代数中,证明了添加新蕴涵算子后的正则双Stone代数构成MV-代数。其次,以上述结果为背景,建立了一个基于rough蕴涵的逻辑形式系统RSL,其语义是扩展的rough双Stone代数;同时,引入RSL-代数的概念,并证明了逻辑系统RSL的标准完备性定理(基于由近似空间确定的标准RSL-代数)。最后,说明了逻辑系统RSL是著名模糊逻辑系统Łuk(即Łukasiewicz连续值逻辑系统)的语义扩张,从而从一个特殊的视角揭示了rough集与模糊逻辑的联系。
无线Mesh网络链路认知OLSR路由协议
温怀玉, 罗光春
2011, 40(2): 303-306. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.029
摘要:
针对无线Mesh网络性能需求,及其路由所面临的挑战,以OLSR路由协议为基础,提出一种链路认知的路由协议LC-OLSR。协议对节点负载、链路投递率和链路可用性等环境进行感知和推理,获得网络中节点之间的路径链路质量评价,评价结果用于路由的优化,达到提高网络吞吐率和负载均衡的目的。仿真表明,LC-OLSR能够提高无线Mesh网络的分组递交率,降低平均端到端延时,一定程度上达到了负载均衡的目的。
电子信息材料与器件
聚合物白光发光二极管的研究进展
文尚胜, 王保争, 牛晶华, 李爱源
2011, 40(2): 307-311. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.030
摘要:
针对聚合物白光发光二极管(WPLEDs)在显示和照明领域广阔的应用前景,从器件结构和相关材料方面进行了讨论。从结构上将白光器件分为单发光层器件和多发光层器件;从发光材料的性质上将白光器件分为荧光器件、磷光器件和单一高分子白光器件。通过探讨各种器件的优势和不足,提出了各种器件的发展方向,并对WPLEDs面临的机遇和挑战做出了评述。
小尺寸器件栅隧穿电流预测模型
吴铁峰, 张鹤鸣, 胡辉勇
2011, 40(2): 312-316. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.031
摘要:
针对具有超薄氧化层的MOS器件,使用积分方法,提出了一个新的栅隧穿电流与氧化层厚度关系的理论预测模型,在此基础上使用HSPICE对MOS器件的特性进行了详细的研究,并定量分析了器件的工作情况,预测了在栅隧穿电流的影响下小尺寸器件的特性变化趋势。使用BSIM 4模型进行仿真的结果与所提出的理论模型相符合。
电化学沉积自组织生成的多晶银枝
吴喆, 柳建龙, 陈涛, 朱锦峰, 刘兴翀
2011, 40(2): 317-320. doi: 10.3969/j.issn.1001-0548.2011.02.032
摘要:
用独特的电化学沉积的方法,在硝酸银和磷酸的混合溶液中进行电化学沉积,在未经特殊修饰的固体衬底上自组织得到了多晶银枝。该电化学沉积物具有指状形貌,由大量片状小颗粒组成。能量散射谱(EDX)证明了沉积物的成分是银。用高分辨透射电镜(HRTEM)分析了组成多晶银枝的片状小晶粒的结晶性,并研究了磷酸在生成片状银颗粒的过程中可能起到的作用。