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• 2010年, 第11期　刊出日期：2010-11-25 上一期    下一期
  本期栏目： 论文

论文

基于IPv6的无线传感器网络的一种节点自组织成网算法

景博1,郝中波2,周玉1

2010, 32(11): 1-5. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 511 )   PDF (1131KB) ( 394 )   　　

本文从无线传感器网络接入下一代互联网的互连方式出发，论证了全IP方式在单兵系统——空降兵系统的可行性；然后利用IPv6协议——无状态地址自动配置协议和移动IPv6协议，提出了在空降兵跳伞成功后或者有单兵移动时的一种自组织成网算法；最后用实验仿真验证了传感节点中实现的无状态地址自动配置协议的正确性。

LPRMAC:一种采用并行协商机制的低功耗多信道MAC协议

秦绍华1，2，陈冬岩1,陈桂友1

2010, 32(11): 6-9. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 522 )   PDF (489KB) ( 409 )   　　

本文通过分析不同类型的多信道MAC协议的特点，指出了并行协商类多信道MAC协议存在的消失节点问题和通信竞争问题。针对上述问题，基于无线传感器网络节点的能量有效性，本文提出了一种新的多信道MAC协议：LPRMAC。本协议采用全网同步，时间上划分为多个时间片，节点在网络建立时随机选择某个时间片作为自己的固定接收周期，在接收周期按各自的伪随机序列在多个信道之间进行跳跃，并行协商，在其余时间片休眠。仿真结果表明，该协议减少了通信竞争程度，降低了能量消耗。

基于隶属云蚁群算法的长链型无线传感器网络路由优化

李丽芬，朱永利，张君艳

2010, 32(11): 10-14. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 598 )   PDF (536KB) ( 674 )   　　

针对用于监测系统的长链树状无线传感器网络数据传输的实时性和高可靠性等要求，并考虑到近汇聚节点处易形成“漏斗”等问题，本文提出用基于云模型的多蚁群算法对无线传感器网络路由进行跨层优化的设计思想。算法通过种群间信息素的相互作用并行地完成路径的搜索并及时对信息素进行更新，在搜索的过程中把节点的时延、跳数、负载及分组成功率作为路径的启发值，利用多规则云发生器对更新策略中的信息素残留系数和信息素强度进行自适应调整。仿真结果表明，该路由算法能够保证无线传感器网络具有很强的实时性、可靠性及鲁棒性，实现了网络的负载平衡及拥塞控制机制。

McCTRP:多信道跨层采集树路由协议

荆刚，陈冬岩，贾磊

2010, 32(11): 15-19. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 528 )   PDF (579KB) ( 307 )   　　

无线传感器网络中，单一信道传输模式下数据吞吐率的受限和易受到干扰的缺陷影响了数据传输的可靠性，而多信道传输技术能有效地解决吞吐量受限和单一信道干扰问题。但是，多信道传输的特点使得多数单一信道路由协议在多信道的情况下无法获得满意的性能。本文采取三项措施，设计实现了多信道采集树路由协议：一是采用自适应的信标发送机制，二是采用Extra Expected Number of Transmission(eetx)作链路质量估计，三是通过跨层设计，同步路由层和MAC层邻居表信息的插入与删除等操作。实验室初步实验的结果表明，该协议具有网络的聚敛速度快、拓扑结构稳定等优点，可实现数据的可靠传输。

无线传感器网络高覆盖、低延迟途中过滤方法研究

杨峰，周学海，张起元

2010, 32(11): 20-24. doi: sensor networks;enroute filte

摘要 ( 534 )   PDF (528KB) ( 384 )   　　

传感器节点可能被攻击者俘获用来发送大量虚假数据，从而耗尽整个网络的资源。途中过滤是应对此类攻击的有效方法。本文研究了途中过滤方法中经常被忽视的两项指标：覆盖性与实时性。本文提出了自适应的分组算法，提高了网络覆盖率；途中节点动态决定先转发后认证还是先认证后转发。如果网络中未发生虚假数据注入攻击，则途中节点首先转发数据报，然后进行验证，可以降低网络延迟；如果网络中发生虚假数据注入攻击，途中检测节点可以快速切换到先认证后转发模式，而其他节点仍然保持先转发后认证模式，提高了数据传输的实时性。我们将本方法与传统方法进行对比，显示本方法在付出有限代价的前提下能够提高覆盖率并降低系统延迟。

城市交通监控中的一种基于Internet的传输控制协议

张伟，谭国真，丁男

2010, 32(11): 25-28. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 453 )   PDF (768KB) ( 775 )   　　

本文基于城市交通物联网及远程控制的发展趋势, 提出一个设备无关的、可靠的、面向连接的传输控制协议，使各种交通设备的传输数据和控制命令能够以统一的数据格式进行表示和传输, 并通过Internet来进行远程感知和控制。设计了设备和服务器间交互报文的数据格式, 结合通信协议的原子性、次序性、实时性和容错性, 实现了连接建立、数据传输、状态维护、丢包检测和重传机制、拥塞控制等关键技术。通过仿真和实验分析了可行性及传输性能。

一种农业信息采集传感器网络节点和系统设计

李宏亮1,2,3，陈立平1,2，张瑞瑞1,2

2010, 32(11): 29-32. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 617 )   PDF (793KB) ( 438 )   　　

本文基于无线传感器网络技术，设计并实现了一套农业信息采集系统。首先基于CC2430进行节点硬件设计，然后从用户的实际需求出发，进行系统设计。系统采用三种工作模式：周期采集模式、定点查询模式和异常事件模式，进行农田数据的采集。一般情况下，节点工作于周期模式下，节点以固定时间间隔发送数据到协调器，协调器再将数据发送到远程服务器，进行存储或分析；当有特殊需要查询时，用户可在远程服务器上发送指令，通过协调器转发网络，通知局部网络进入查询模式，进行定点数据的采集；另外，当节点有异常事件发生时，可自动进入异常事件模式，同时通知局部网络进入异常事件模式。本文进行了节点和系统设计，并进行了相关的实验。系统运行良好，能够有效、高效地进行数据采集，满足精准农业的需求。

基于统计假设检验的传感器网络目标探测机制

崔逊学1，邢立军1，方震2

2010, 32(11): 33-35. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 444 )   PDF (420KB) ( 354 )   　　

多传感器组网对目标探测是当前军事领域的研究热点，也是传感器网络的基本功能。但是，现有的基于目标输出信号阈值机制难以精确描述目标发现事件。根据数理统计理论将目标探测问题建模为统计推断过程，本文提出一种基于统计假设检验的传感器网络目标探测机制，通过样本训练确定检验参数，采用数据融合方法优化探测结果。实验显示，该方法能有效解决探测过程的噪声干扰问题，提高目标捕捉的正确率。

无线传感器网络中一种数据近似方法

魏巨巍，吕建华，张柏礼

2010, 32(11): 36-39. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 487 )   PDF (429KB) ( 369 )   　　

无线传感器网络通常能量与通信带宽有限、计算与存储能力受限，这对数据的传输以及数据的分析与挖掘提出了新的挑战。本文提出了一种数据的近似方法，讨论了数据的压缩与近似恢复，并且在此基础上分析了数据的相似性度量。理论分析和实验结果表明，在保证数据精度的前提下，该方法能够有效地对数据进行压缩降维，节省存储空间和减少网络数据传输量；并且能够在压缩后的数据上进行数据的相似性度量，提高了数据聚类分析的效率。

DRAD:一种基于异步休眠调度的无线传感器网络数据收集协议

刘微姗，陈晓江，段任，陈文娟，刘晨，房鼎益

2010, 32(11): 40-43. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 535 )   PDF (588KB) ( 378 )   　　

数据收集是无线传感器网络的基本功能之一，被大量应用到环境监测。如何降低网络能耗、延长网络生命周期是环境监测中数据收集的首要问题。大多数应用都选择使用休眠调度，通过监听空闲侦听的时间来节省能量，而这通常是在MAC层进行。本文则在网络层路由中考虑休眠调度的影响，将路由和休眠调度综合起来考虑，提出了一种基于异步休眠调度的无线传感器网络数据收集协议DRAD。DRAD通过异步休眠调度避免了时间同步的消耗，节点只需维护与邻居节点间的时间差，通过顺带时间差修正机制解决时间偏移问题，降低了能量开销。实验用占空比来衡量系统能量消耗，结果显示DRAD可以稳定在预先设定的占空比，有效降低网络能耗，延长网络寿命。

基于主元分析的无线传感器网络数据融合研究

马守明1，王汝传1，叶宁1,2

2010, 32(11): 44-46. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 468 )   PDF (368KB) ( 355 )   　　

由于传感器节点能量有限且难以补充，无线传感器网络设计的一个重要目标就是在严格的能量约束下最大化网络的生存时间。网内数据融合是减少传感器节点数据传输量、降低网络总能耗，最大化网络生命周期的一种有效途径。本文利用主元分析法PCA中的数据降维技术，提出一种在无线传感器网络的簇内进行数据融合的方法。该方法的主要思想是利用网络的簇头节点对具有一定相关性的多个簇内节点的实测变量进行线性变换，将其转化为少数几个不相关的综合指标后再进行数据转发，从而达到减少网络中的数据传输量和能量消耗的目的。理论分析和实例验证表明了该方法的有效性和实用性。

无线传感器节点实时能耗监测

张帆，李文锋，宋威

2010, 32(11): 47-51. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 454 )   PDF (639KB) ( 439 )   　　

无线传感器网络设计的关键技术环节之一是低功耗。首先要准确地检测到运行时各模块的能量消耗，然后才能够进行控制优化。然而，应用上的需求千差万别，导致硬件平台的多样性。本文选取无线传感器网络领域节点能量消耗检测作为研究方向，提出了一种便携的无线传感器节点能耗数据采集装置, 能够实时采集节点的电压、电流信息。针对当前研究集中于仿真模拟，这种装置可用于实际环境的能量消耗检测，检测精度高。在MicaZ 节点上的实验结果表明,该系统能以较高精度监测节点的能量效率。实际测量发现，传感器网络中传感器能耗也属能量消耗的一部分，且消耗量不可忽视，为今后的研究改进提供了新的参考。

SAR2:针对无线传感器网络丢包的自适应修复与调整策略

莫路锋1，郭振格2，惠维3，刘卓4

2010, 32(11): 52-54. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 540 )   PDF (780KB) ( 497 )   　　

网络传输丢包是无线传感器网络中的一种常见现象,频繁非受控的丢包严重降低了网络性能。导致丢包的原因复杂多样，而已有的针对这一问题的解决方案通常趋于复杂和低效。本文通过对大规模无线传感器网络系统GreenOrbs的观察发现，RSSI(接收信号强度指数)是网络丢包的重要指标。当数据包在接收端的RSSI接近接收端的灵敏度下限（即灰度区域）时，丢包现象就会显著发生。基于这样的观察结论，本文提出了一个轻量级自适应修复与调整策略（SAR2）：基于节点间的RSSI，把丢包原因进行对应分类，并相应地采取调节发包速度、调节发送能级和切换路由等策略以缓解网络丢包。 基于TelosB节点实现了SAR2，实验结果表明，SAR2可以有效降低丢包率，提高网络性能。

一种高安全性的私钥保护方案

朱建东1，2，祝智庭1

2010, 32(11): 55-57. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 497 )   PDF (366KB) ( 383 )   　　

CA私钥的安全是数字证书可信性及签名有效性的保证。为了增强CA私钥的安全保护，采用基于RSA的(t,n)秘密共享将CA私钥安全分发到t个签名服务器，每个签名服务器拥有不同的私钥份额，并使用先应式秘密技术周期性更新私钥份额，避免长期攻击可能带来的危险性；同时，对私钥份额进行恢复和有效性验证；签名时，使用基于RSA的分步签名机制，每个签名服务器先计算出部分签名，最后由签名代理合成最终签名。整个过程都无需对CA私钥进行重构，增强了CA私钥和签名过程的安全性。最后，对存储私钥份额的服务器采用异构平台。方案通过VC和OPENSSL进行了实现。理论上的分析和实验结果表明，本方案有较高的安全性和效率。

基于椭圆曲线密码体制的代理多重盲签名

李欣妍1,芦殿军2

2010, 32(11): 58-59. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 555 )   PDF (300KB) ( 407 )   　　

目前安全的椭圆曲线密码体制中，其安全性是基于椭圆曲线离散对数的难解性，安全指数是全指数的，本文根据椭圆曲线密码体制的安全性，并结合代理签名和多重盲签名的特性，设计了一种基于椭圆曲线密码体制的代理多重盲签名方案。该方案步骤简单、安全性高，能达到代理委托签名的任务和多重签名的要求，并且该签名方案具有盲签名的特性，能在未知对方身份的情况下进行身份验证，并经过严密的证明得出该签名方案是实用、安全和有效的。

一种基于完整性指示码的电子证据分散存储改进方法

陈龙，李鹏

2010, 32(11): 60-62. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 512 )   PDF (452KB) ( 486 )   　　

细粒度数据完整性检验可以避免因偶然的错误或个别的篡改而造成数据整体失效的灾难性后果，有效提高了电子证据的可靠性。本文设计了一种具有容错能力的电子证据分散存储方法，其思想是在保证电子证据完整性的前提下，提高其容错能力。该方法通过CRS算法将电子证据分散为(p+q)个数据分块，然后发送到多个存储节点，采用完整性指示码，用少量Hash准确指示错误数据的分布位置。在只出现不多于q个数据分块错误时，能快速进行完整性检验并恢复原始数据；在出现(q+e)(0＜e＜p)个分块错误时，若错误映射矩阵的每一列均有不少于e个值为0的元素，也能恢复出原始数据。分析了该方法的基本性能，结论表明该方法增加少量额外的Hash数据，能获得更好的数据恢复效果，进一步提高了电子证据存储的容错性和可靠性。

使用多段Bezier曲线模型的地质等值线光滑算法

韩丽娜1，耿国华2

2010, 32(11): 63-65. doi: 10.3969/j.issn.1007 130X.2010.

摘要 ( 603 )   PDF (378KB) ( 477 )   　　

在等值线自动生成过程中，如果仅仅将追踪到的等值点依次用线连接起来，那么将会生成一幅折线式的等值线图。文章提出使用多段三次Bezier曲线拟合模型对得到的等值线进行拟合，首先利用三次Bezier曲线的拟合公式和最小二乘法得到首段Bezier曲线的四个控制点，然后依据Bezier曲线拼接的光滑条件和首段Bezier曲线的控制点，再次使用最小二乘法得到次段Bezier曲线的四个控制点，依此类推，从而得到由多段Bezier曲线组成的光滑的等值线图。除此之外，本文给出构建网格较小情况下的多段Bezier曲线拟合模型特例。实验结果证实，本文提出的方法易理解，可行性好，光滑效果显著。

基于图像分析的军队标号绘制自动化测试方法研究

赵小琴,王玉玫

2010, 32(11): 66-70. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 631 )   PDF (780KB) ( 435 )   　　

军队标号作为军用态势图中基本的图形元素，在军用指挥控制系统中具有重要的意义。目前对军标符号的测试大都采用手工测试的方法，测试效率较低。本文针对这个问题，设计并实现了对军标符号的自动化测试。首先，本文实现了军标符号的自动标绘；然后采用图像分析中的形态学膨胀方法、角点检测技术以及图像二值化分析方法，着重对军标符号的线宽、柔化、颜色三个常用属性的测试进行研究和设计；最后根据测试结果自动生成测试报告。实验结果表明，本文为验证军标符号绘制的正确性提供了一种可行、有效的自动化测试方法，使图形图像分析在自动化测试领域有了新的应用。

基于非下采样Contourlet变换多聚焦图像融合

周爱平，梁久祯

2010, 32(11): 71-74. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 633 )   PDF (570KB) ( 442 )   　　

针对同一场景多聚焦图像的融合问题，本文提出了一种基于非下采样Contourlet变换（NSCT）多聚焦图像融合算法。首先，采用NSCT对源图像进行多尺度、多方向分解，得到低频子带系数和各带通方向子带系数；其后，针对低频子带系数的选择，提出了一种基于方向向量模和加权平均相结合的融合规则；然后，针对带通方向子带系数的选择，提出了一种基于改进的方向对比度和局部区域能量相结合的融合规则；最后，经NSCT逆变换得到融合图像。实验结果表明，该算法能够有效地保留源图像的有用信息，避免噪声、虚影等效应，是一种有效可行的图像融合算法。

基于小生境技术的火灾图像识别算法

王海珍1，廉佐政2，滕艳平1

2010, 32(11): 75-78. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 518 )   PDF (443KB) ( 405 )   　　

火灾图像识别是火灾探测研究的重要组成部分。随着人工智能技术应用的不断深入，遗传算法和神经网络也被应用到火灾图像识别中。针对目前的遗传神经网络火灾图像识别算法、网络结构不易确定的问题，本文提出了一种基于小生境技术的火灾图像识别算法，即依据火灾图像识别的特点，建立了多层前向神经网络模型，模型的输入、输出层节点数确定，隐含层数、隐含层节点数待定；然后对网络结构和权值、阈值编码，分别采用小生境技术和传统遗传算法训练神经网络模型。实验结果显示，本算法可有效减少进化的代数，加快训练的过程，最后采用训练好的神经网络模型对火灾图像进行识别，取得了较好的效果。

基于DCC策略改进的多鱼群算法

李永亮1,刘建辉2

2010, 32(11): 79-81. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 403 )   PDF (425KB) ( 336 )   　　

本文针对人工鱼群算法在运行后期搜索的盲目性较大、寻优结果精度较低、运算速度慢的缺点，通过借鉴人类社会中普遍存在的分工、合作和竞争现象，提出一种具备分工、合作和竞争（简称DCC）策略的改进多鱼群算法。该算法策略通过设立多个人工鱼群，分别使用不同的搜索策略，进行算法集成，各人工鱼群之间既进行分工合作，同时又保持竞争关系，通过这种多关系共存的方式来改善算法求解性能，提高求解的质量和效率。通过对几种典型多峰函数的测试表明，该算法策略比其他几种算法能更有效、更精确地找出全局最优解，避免陷入局部最优解，而且该算法策略可通过自适应的演进策略来进一步提高求解的质量。

基于全局和声搜索的模拟退火算法改进

刘彦秀，姜华，潘全科

2010, 32(11): 82-84. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 496 )   PDF (410KB) ( 398 )   　　

本文针对传统的模拟退火算法存在收敛速度慢的问题，采用全局和声搜索算法对其进行了改进，即在保持模拟退火原有机制的基础上，使用一个函数随机产生模拟退火算法的初始解，采用全局和声搜索算法中产生候选解的方法产生新解。该方法的优点在于保留中间最优解并及时更新，从而既保证了优化质量又提高了算法的搜索效率。最后，采用benchmark测试函数进行仿真，仿真实验结果表明，该方法在收敛速度及优化质量上都优于传统的模拟退火及其它算法，值得进一步研究。

基于Pareto最优解集的多目标粒子群优化算法

裴胜玉,周永权

2010, 32(11): 85-88. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 640 )   PDF (631KB) ( 531 )   　　

本文结合Pareto支配思想、精英保留策略、锦标赛和排挤距离选择技术,对传统的粒子更新策略进行改进,给出了一种新的粒子淘汰准则,提出了一种基于Pareto最优解集的多目标粒子群优化算法。最后，通过7个多目标标准测试函数进行测试。测试结果表明，该方法有效可行，其性能优于如NSGAII、SPEA2等多目标优化算法。

基于粒度矩阵的非协调信息系统知识挖掘

徐健锋1，刘斓2，胡然1

2010, 32(11): 89-91. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 424 )   PDF (337KB) ( 278 )   　　

非协调信息系统的知识挖掘是传统数据挖掘方法实践的难点和最重要的研究方向之一。本文在经典粗糙集理论的基础上进行粒计算结构的设计与相应的计算模型研究，提出了基于上述理论的粒度矩阵非协调信息系统知识挖掘方法。首先定义了保留冗余数据的粒度矩阵、决策规则的协调度算法，以及基于可控协调度的粒度矩阵的可导度计算方法，其次在该研究基础上设计了非协调信息系统的属性约简算法和属性值约简算法。最后的仿真实验和初步的企业应用验证了算法对非协调信息处理的鲁棒性和可用性。本研究为非协调信息系统的知识挖掘提供了一个有效的粒计算模型。

基于结构相似匹配的SQL程序自动评估模型研究

杨鹤标，刘玲，杨立凡

2010, 32(11): 92-96. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 519 )   PDF (624KB) ( 400 )   　　

针对SQL语言编程能力评估的多因素影响、界限模糊特性造成的难度和偏差问题，本文提出了基于结构相似度匹配的评估模型（SQLAPAM）。结合静态评估与动态评估方法，给出了模型的整体框架；模型对提交的SQL语句进行规范化、分词处理后，将其转换成等价的单词序列对，进而构建对应的结构树Stree；使用于代价模型、子结构贡献因子两方面上有所改进的树编辑距离算法计算与目标树的相似性值；最后利用正态分布思想将相似度值映射到成绩区间,并通过相似度阈值来调整影响因素所带来的偏差，给出SQL程序的定量评判结果。最后对模型作了基于数据的实验分析与验证，训练数据集进行参数调整，对模型进行优化。

一种正区域的递归计算方法

姚光顺,任倩,马丽生,杨传健

2010, 32(11): 97-99. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 452 )   PDF (343KB) ( 383 )   　　

正区域的计算在粗糙集的应用中十分重要，传统的求解方法较为复杂，计算量大。本文在深入研究粗糙集基本理论的基础上，得出了一种等价的计算正区域算法。该算法对论域中的样本进行分步分类，同时判断其是否属于正区域，而后将其从论域中删除，从而减轻计算量，并同时求出不属于正区域的样本集。然后分析了新增加的属性不会对已有正区域集合运算产生影响，因此只需要对原来的不属于正区域的样本集进行进一步分析就可以得到增加属性后的正区域，从而使计算正区域的范围逐渐减小，得到了一种递归计算正区域的方法。理论分析和实例结果验证了该计算方法的有效性和可行性。

企业自演化动态本体表示策略的研究

张辉

2010, 32(11): 100-103. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 428 )   PDF (422KB) ( 387 )   　　

领域知识的非规范化组织严重阻碍了本体及知识库的共享，本体的主观性和知识的快速更新提出了本体演化需求，也就需要对领域知识本体的动态属性进行表示，建立动态本体，适应对本体及知识库共享的需求。本文以情景演算理论为基础，对活动动态本体进行了刻画；在分析企业活动之后构建了企业动态本体，并以构建企业生产管理的动态过程信息表示为例进行了实例描述；提出了本体自演化动态模型；给出了基于本体学习与冲突触发的本体自演化版本态迁移图，对本体演化过程中的版本进行管理，实现动态本体的自动复盘，最终建立实现企业职能的动态的共享本体模型。

基于遗传算法和区分矩阵的属性约简

龙鹏飞,蔡翱鹏,陈曦

2010, 32(11): 104-106. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 423 )   PDF (366KB) ( 377 )   　　

在保持知识库分类能力不变的条件下，为了获得决策系统中属性的最小约简，本文利用遗传算法在全局寻优、避免算法陷入局部收敛方面的优势，结合区分矩阵能够很容易地计算出属性约简和核的良好性质，提出了一种基于遗传算法和区分矩阵的属性约简算法。该算法将区分矩阵嵌入遗传算法中，充分发挥各自在求解最小属性约简方面的优良特性，其中遗传算法主要流程基本不变，适应值函数选取引入区分矩阵的性质。实验结果表明，在可接受的时间内得到了最小约简，约简结果优于HU算法和传统遗传算法，达到了预期的结果。

二维网格片上网络中的新型自适应路由算法

肖灿文,张民选,赵志通

2010, 32(11): 107-110. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 650 )   PDF (848KB) ( 414 )   　　

本文针对二维网格的片上网络设计了一种称为维度气泡流控（DBFC）的新型流控策略。利用虚跨步切换技术中消息的依存关系只与相邻缓冲区队列相关的特点，设计实现了维度气泡流控。该流控策略建立在虚跨步（VCT）切换和信约流控机制之上，通过分析端口信约值和路由信息实现点点间的流控。在二维网格的片上网络中采用DBFC流控策略，即使网络中存在环相关，本文设计的自适应维度气泡路由（ADBR）算法仍可实现无死锁、最短距离的路由。对于以上结论，本文提供了详细证明。最后，通过修改通用的片上网络模拟工具－NOXIM的代码，实现了DBFC流控策略和ADBR算法。在NOXIM上分析了ADBR算法的性能，结果显示ADBR算法拥有较好的性能。

基于虫孔交换的NoC映射和通讯参数自动化设计方法研究

曹亚菲,王大伟,李思昆

2010, 32(11): 111-113. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 432 )   PDF (494KB) ( 370 )   　　

NoC映射和通讯参数设计是NoC设计过程中非常重要的部分，其结果直接影响NoC的性能、面积和功耗。本文将NoC映射问题和通讯参数设计问题统一考虑，首先对NoC映射问题进行了形式化定义，然后提出了基于虫孔交换的NoC延迟性能分析方法，根据应用的通讯延迟约束，将应用模型映射到NoC拓扑结构上，并自动设计出NoC通讯参数。实验表明，本文所提出的延迟性能分析方法比以往方法精确7%~13%，映射结果和通讯参数设计更优。

微处理器体系结构级软错误易感性评估

孙岩，王永文，张民选

2010, 32(11): 114-118. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 565 )   PDF (736KB) ( 405 )   　　

随着集成电路特征尺寸的缩小和集成度的增加，微处理器的软错误问题越来越严重。为了提高微处理器的可靠性，设计者需要在体系结构设计时精确估算各个部件的软错误率，从而对各部件进行相应的容错设计。本文针对微处理器中的软错误问题，研究了体系结构级软错误易感性估算模型，基于该模型对超标量微处理器主要部件的软错误易感性进行定量分析，并讨论了可靠性与性能的折衷设计。实验结果对微处理器软错误的预防和保护具有一定指导意义，也为微处理器主要部件的容错设计提供了参考。

FLSP：一个高效的系统级垃圾收集算法

卢凯,周旭,迟万庆

2010, 32(11): 119-123. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 472 )   PDF (515KB) ( 362 )   　　

垃圾收集是Java操作系统的核心功能，它直接影响到整个系统效率。现代Java操作系统中使用的垃圾收集算法普遍还是沿用应用程序级的垃圾收集算法。应用程序级垃圾收集算法的优化主要面向于普通的Java虚拟机。而Java操作系统与Java虚拟机相比有更高的操作权限和更灵活的资源管理策略，如何利用这些特点和权限来提高垃圾收集算法的效率是以前的垃圾收集算法所没有考虑的。本文分析了操作系统下内存管理和垃圾收集的特点，在JUnicorn操作系统上，利用操作系统平台提供的便利，设计并实现了一个高效的系统级垃圾收集算法FLSP。测试数据表明，在操作系统级别，这种垃圾收集算法能够提高13%的系统性能，并且使垃圾收集的停顿时间缩短50%。

一种基于虚拟机的驱动程序加固技术

吴庆波,颜跃进,张亚军,吴泉源

2010, 32(11): 124-127. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 453 )   PDF (682KB) ( 422 )   　　

近年来设备驱动程序可靠性技术已成为操作系统领域的研究热点。本文首先分析了驱动程序可靠性研究现状，介绍了虚拟机监控器技术；然后结合虚拟机技术，提出了一个新的驱动加固框架VHarden，重点研究了驱动域之间的数据传输和隔离保护机制，并基于开源的Xen虚拟机监控器和Linux操作系统，设计和实现了该原型系统；最后采用基于软件的故障注入工具对该原型系统进行了评测。测试结果表明，VHarden驱动加固结构可有效提高Linux操作系统的可用性。

一种基于功能表的高效FTL算法

吴俊军,刘震宇

2010, 32(11): 128-131. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 574 )   PDF (785KB) ( 368 )   　　

FTL用于将闪存模拟成标准的块设备以屏蔽其写前进行擦除的特性。传统的FTL算法采用扫描冗余区的方式建立映射表，初始化速度慢，并通过单纯的映射表实现地址转换，只能部分改善空间利用率，有的甚至提高了块回收代价，使运行效率变得低效。本文提出了功能表的思想，通过状态表寻址直接建立块映射表和块信息来提高启动速度，降低空间复杂度。通过将映射表与块信息相结合来实现读写操作中地址的查找，均衡了空间利用率和回收代价。

一种实用的自动代码划分算法

杨灿群，李春江，王锋

2010, 32(11): 132-135. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 449 )   PDF (455KB) ( 326 )   　　

在编译器中进行自动代码划分然后采用代码重叠技术，是内存容量较小的处理器发挥性能的关键技术之一。随着异构多核处理器的出现，这类处理器通常作为协处理器。本文提出了一种实用的自动代码划分算法，并面向Cell处理器在GNU 工具链中进行了实现。该算法首先根据调用频率发现调用热点，然后采用简化的聚类方法进行热点指导的分区聚集，最后进行容量指导的分区合并。实验结果表明，算法复杂度较低并能取得很好的效果。

事务存储并行程序编程接口研究

贾建斌，黄春，赵克佳

2010, 32(11): 136-140. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 434 )   PDF (458KB) ( 347 )   　　

事务存储并行程序编程接口按照实现方式和实现层次的不同，分为三种形式：库函数接口、语言扩展和编译器指导命令。本文以RSTM、英特尔C/C++软件事务存储编译器原型和OpenTM为例，讨论了三种事务存储编程接口的特点，对OpenTM编程接口进行了扩展和完善，并对未来编程接口的发展进行了展望。

手机应用程序开发架构的研究

黄金国，罗震

2010, 32(11): 141-144. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 489 )   PDF (670KB) ( 545 )   　　

为了提高手机软件开发的质量和效率，本文提出了在底层平台与上层应用之间设计一个中间架构层，建立一个较为稳定的软件开发框架的思想。本文首先对软件架构理论进行了分析，在对架构设计的条理性原则和可靠性原则进行了充分权衡之后，将该架构分为四层，从上到下依次是：应用层、安全层、业务层和适配层，各层相对独立。应用层负责手机应用的初始化、关闭以及相关控件的工作；安全层负责保护数据，防止病毒木马等恶意攻击；业务层负责包装各类手机应用业务，并向上提供相关服务给应用层调用；适配层则负责与协议栈的数据交互。本文应用这个架构，在Android平台上开发出GTalk即时聊天软件，证实了该架构的可应用性。

支持高视频播放率的层次化P2P流媒体系统

胡迎松1，陈良彬2

2010, 32(11): 145-148. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 511 )   PDF (485KB) ( 329 )   　　

目前的P2P流媒体系统具有自组织、容错性和匿名性等优点，但是在健壮性和对高视频播放率的有效支持方面还存在一些问题。本文提出了一种层次化P2P流媒体系统（HPSS）来支持高视频播放率，节点根据带宽和延迟分组聚类，在系统中形成多级层次结构，从视频源服务器来取得视频数据。通过积极地平衡聚类中的上传能力,既能够有效地解决P2P系统中支持高视频播放率的问题，提供接近一个P2P系统能够达到的最大流媒体速率，同时保证系统具有良好的健壮性，在聚类的头节点失效的情况下，不降低整个系统的流媒体速率。最后通过仿真实验证明了HPSS的上述优点。

移动设备上基于内容的多媒体检索技术研究

靳毅力，钟勇

2010, 32(11): 149-152. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 540 )   PDF (400KB) ( 363 )   　　

随着互联网上多媒体资源的急剧增加以及移动设备功能的不断完善，如何在海量多媒体资源中快速检索出所需要的资料显得至关重要。传统的基于关键词描述的多媒体检索技术因其描述能力有限等原因已不能满足用户对于多媒体语义内容的检索要求，而且这些技术直接应用到性能相当有限的移动设备上也是不可行的。移动设备用户对精确而快速地检索多媒体资源的需求越来越强烈。本文详细介绍了在移动设备上进行基于内容的多媒体检索技术的研究成果。相比现有技术，这些研究成果无论准确度还是速度都有很大提升。

交织复用空时码在协作中继网络中的应用

林沛，王德胜，朱光喜，雷萌

2010, 32(11): 153-155. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 417 )   PDF (450KB) ( 362 )   　　

本文研究了一种基于交织复用（ＩＤＭ）的分布式空时编码方案，对一种适用于该方案的迭代接收机结构进行性能分析。同时通过仿真，对所提出的协作编码方案进行性能评估。在相似环境下，通过比较本方案与其它协作空时码的性能，表明本方案由于采用了非正交的空时编码，具有多方面的优越性。同时它还可以采用灵活的发送天线数配置，反映到协作通信的场景，也就是对中继终端的数量没有特殊要求。

基于刻面分类描述的构件检索方法研究

舒远仲,陈志勇,彭晓红,刘炎培

2010, 32(11): 156-160. doi: 10.3969/j.issn.1007130X.2010.

摘要 ( 497 )   PDF (468KB) ( 339 )   　　

随着构件技术的发展和构件库规模的扩大, 构件的表示与检索技术作为构件库管理的两个核心技术已经成为研究热点。根据目前被广泛应用的构件刻面分类描述方法及其特点，本文从构件复用者不同的检索方式出发，提出了基于浏览检索方式、基于刻面检索方式以及基于术语检索方式三种构件检索方式以及与之对应的五种匹配模型和两种匹配算法。理论分析和实验结果表明，将三种检索方法应用在大规模的构件库中检索构件时，可满足构件复用者的各种检索需求，且在检索效率上是可行的。