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• 2013年, 第1期　刊出日期：2013-01-25 上一期    下一期
  本期栏目： 论文

论文

整数分解新方向

颜松远

2013, 35(1): 1-14. doi:

摘要 ( 227 )   PDF (752KB) ( 400 )   　　

整数分解是数论中的一个非常古老的计算难解性问题，至今仍然没有一个快速的满意的解决办法，而当今世界最有名气、应用最为广泛的RSA密码体制，其安全性就是基于整数分解的难解性的。本文力图介绍整数分解的若干重要算法、当今整数分解领域中的最新研究方向和最新研究动态，以及它们对RSA密码破译工作的作用和影响。

JASMIN框架中联邦并行计算及其在多物理耦合中的应用

张爱清，莫则尧，曹小林，安恒斌，郭红

2013, 35(1): 15-23. doi:

摘要 ( 167 )   PDF (1050KB) ( 281 )   　　

多物理耦合是一类普遍的复杂应用问题。并行计算时，在充分考虑各个物理过程的基础上，还需要在不同物理过程之间建立数据依赖关系并交换物理量值。这无论对并行算法设计，还是对并行编程实现来说，均具有较大的难度。JASMIN框架提供联邦计算功能，很好地封装和实现了单层结构网格上的多物理耦合并行计算。该功能实际应用于激光聚变和地球系统模式等领域，支撑研发了多个应用程序，可以有效使用成千上万个处理器核进行数值模拟。关键词：多物理；并行计算；JASMIN框架

基于Petri网的Web服务交互行为一致性检测方法

朱俊1，郭长国1,2，吴泉源1

2013, 35(1): 24-29. doi:

摘要 ( 109 )   PDF (1404KB) ( 244 )   　　

在复杂多变且不可预知的因特网环境中，Web组合服务的实际交互行为和它本身定义的规约之间的一致性是难以确保的。为了解决这个问题，提出了一种将服务组合实例的服务交互行为Petri网模型应用于交互行为一致性检测的方法。首先，提出了一个Web服务交互行为的运行时监控框架，从行为抽象和提取方法、服务交互行为的捕获机制以及交互行为一致性运行时检测方法三方面进行了详细介绍。还详细描述了基于服务交互行为Petri网模型的一致性检测机制。最后，对一致性检测方法的负载和性能进行了充分的评估。

云计算环境下服务中间件动态管理框架的设计与实现

黄河，刘旭东，孙海龙

2013, 35(1): 30-35. doi:

摘要 ( 150 )   PDF (663KB) ( 233 )   　　

面向服务的软件开发过程会涉及不同种类以及层次的服务中间件，这一多层次、多种类、多依赖关系的服务中间件环境，在配置、管理与维护上均会给服务开发人员带来额外的开销与负担，直接影响开发效率。设计并实现了一个云计算环境下的服务软件设备动态管理框架，该框架可以根据开发人员需求，透明地完成服务中间件环境的配置与提供，并对服务中间件环境进行动态的健康管理与维护，保障服务中间件环境的稳定性与可靠性。

覆盖率驱动的芯片功能验证设计与实现

罗莉，何鸿君，窦强，徐炜遐

2013, 35(1): 36-40. doi:

摘要 ( 133 )   PDF (535KB) ( 230 )   　　

随着芯片集成度的发展，芯片性能越来越高，而上市时间越来越短，芯片验证在芯片设计中非常关键并贯穿于整个设计过程，验证的效率和质量直接决定着芯片的成败。提出了基于覆盖率驱动的芯片功能验证方法，定义了基于功能点覆盖率驱动的验证流程，利用PSL语言描述断言检查很有效，通过模拟工具检查断言是否成功，从而判断设计是否满足系统的功能要求。在网络接口芯片实际应用中，有效地降低了验证工作的复杂度，同时提高了验证的速度和质量。利用功能覆盖率数据判断测试激励的正确性和完整性，同时用覆盖率数据定量评价验证进程，提高了整个设计的效率。

PCI Express技术在嵌入式MPSoC中的应用

尹亚明1，刘秋丽2，陈书明1

2013, 35(1): 41-46. doi:

摘要 ( 129 )   PDF (717KB) ( 254 )   　　

PCI Express作为第三代高性能I/O互连技术具有很多技术优势，如基于报文交换、点对点连接、LVDS高速串行互连、高带宽等。但是，PCI Express技术更多地应用于通用高性能计算机领域，鲜有将其应用于嵌入式系统设计中的实例。本文基于自行研制的一款嵌入式多核SoC系统YHFTQDSP，根据系统设计需求，结合PCI Express技术特点，采用基于IP裁剪的快速设计方法将PCI Express技术应用于系统片间互连模块的设计中，缩短了设计周期并获得了良好的设计效果。采用0.13μm工艺单元库实现，PCI Express片间互连模块总面积为0.65mm2，其中协议转换模块面积为0.12mm2，片间数据传输有效带宽可达1.63Gb/s。

一种低开销的异构可变相联度二级Cache结构

晏沛湘，杨先炬，张民选

2013, 35(1): 47-51. doi:

摘要 ( 115 )   PDF (1195KB) ( 158 )   　　

VWay Cache结构利用存储访问在组之间分布的不均匀性，根据需求动态调整组相联度，具有比传统Cache结构更有效的资源利用率。然而，VWay Cache结构组相联度调整以增大Tag阵列容量为代价，增加了面积、功耗等开销，且Tag阵列利用率不高。对VWay Cache结构进行优化，提出一种低开销的异构可变相联度Cache结构HVWay Cache。HVWay Cache采用异构Tag阵列组织，通过允许多个组共享Tag项资源以缩减Tag路容量；Tag项替换信息以组为单位组织，挑选最久没有被使用的项作为被替换项。使用Cacti和Simics模拟器进行模拟实验，结果表明HVWay Cache结构能以很少的性能损失实现面积、功耗开销的极大降低。

一种节点权重自适应调整的DTN拥塞控制

陶勇1,2,龚正虎2

2013, 35(1): 52-56. doi:

摘要 ( 110 )   PDF (544KB) ( 292 )   　　

由于部署、位置等原因，DTN中各均质节点在通信中的角色和作用存在差异，采取保管传输通信模式，热点区域的节点会因缓存过早耗尽而导致网络拥塞。提出了一种考虑节点自身作用的路由算法ARBR，每个节点根据网络负载状况，自主调整自身权重参数，各节点仅接收优先级不低于自身的节点数据，从而有效利用网络局部连通性，对网络中关键节点的流量进行抑制。仿真结果表明，ARBR缓解了瓶颈节点拥塞，利用随机连接的通信机会，有效提高了网络吞吐率。

VANET中一种链路稳定度的计算方法

朱钧宇，黄传河，徐利亚，王小毛，陈希

2013, 35(1): 57-60. doi:

摘要 ( 129 )   PDF (452KB) ( 420 )   　　

在车用自组织网络VANET中，由于移动节点运动速度快且移动受道路拓扑约束等影响，导致链路容易断裂。路由选择是实现VANET的关键技术之一，没有高效的路由选择算法，VANET就无法工作，链路稳定度是衡量路由算法性能的重要因素。基于概率思想提出一种链路稳定度的计算方法来衡量链路的健壮性及可靠性。实验结果表明，所提出的链路稳定度计算方法是一种适合VANET场景的计算方法。

一种基于AODV改进的城市车载自组网路由协议研究

蔡菁，朱余兵

2013, 35(1): 61-66. doi:

摘要 ( 120 )   PDF (740KB) ( 329 )   　　

针对城市环境下车载自组网的特点及AODV协议广播式路由探测的不足，采用贪婪转发的单播式路由探测和经典AODV协议的广播式路由探测相结合的路由探测方式，并且单播路由探测在选择下一跳转发节点时同时考虑贪婪转发和链路稳定两个因素，减少了广播帧的发送，提高了路由的稳定性。仿真实验表明，改进后AODV协议比经典AODV协议更加适合城市车载自组网。

基于虚拟网格的干扰避免多路径路由协议

朱琳，张可，董海兰

2013, 35(1): 67-71. doi:

摘要 ( 148 )   PDF (518KB) ( 166 )   　　

由无线信道的广播特性造成的路径之间的并行多径干扰问题，已经成为无线多媒体传感器网络中使用多路径路由必须解决的首要问题。针对该问题，提出了一种虚拟网格的干扰避免多路径路由协议（IAMVG）。该协议通过把监测区域划分为虚拟网格的方式，预先选择互不干扰的网格，进而优先选择该网格内的簇头节点加入路由的方法，尽量拉开相互干扰链路之间的距离，保证多路径路由处于相互的干扰区域范围外或者尽可能降低干扰。仿真实验表明，IAMVG路由协议极大地减少了并行多径干扰，保证了较高的通信成功率及较低的端到端时延。

一种面向PDM系统基于权限位的访问控制方法

刘智，吴刚

2013, 35(1): 72-76. doi:

摘要 ( 151 )   PDF (696KB) ( 235 )   　　

访问控制技术是保障信息系统安全的关键技术。在对已有的访问控制技术进行了回顾和分析的基础上，提出了PDMRBAC访问控制模型。该模型针对PDM系统中存在的用户层次多、数据量大、数据细粒度的控制等因素造成的系统性能低效和管理困难的问题，引入了用户组层次来替代RBAC访问控制模型中的角色层次，并增加了权限层次结构来管理数据权限，同时结合在某企业PDM系统设计和实现中的实践，设计了基于权限位的访问控制算法，用于解决正负权限引起的策略冲突问题。实验结果表明了该模型和算法在大型信息系统权限管理的高效性。

基于WSN的气体扩散态势图空间分辨率增强方法

徐正蓺1，魏建明2，王翔3，马皛源2，刘道明2，孔之晟2

2013, 35(1): 77-81. doi:

摘要 ( 110 )   PDF (912KB) ( 178 )   　　

在应急救援中，通常采用建模方法获取气体扩散态势图(羽流图)，随着无线传感器网络的发展，其快速部署与分布式感知为更精确的态势图绘制供了新途径。但是，在实际应用中，由于节点部署的误差与数量限制，存在感知盲点区域与空间分辨率偏低的问题。针对此问题提出了增强态势图空间分辨率的算法。该算法基于高斯掩模计算的节点位置势能图，虚拟生成亚感知节点位置，利用贝叶斯分类器估计其浓度值，并结合环境矢量场信息，简化参数学习过程。仿真结果表明，在满足实时应用要求的同时，算法提高了态势图分辨率1～3倍，减少10%～30%盲点区域。

基于云计算的定向搜索监控研究

屈振新，朱文昌

2013, 35(1): 82-87. doi:

摘要 ( 112 )   PDF (746KB) ( 272 )   　　

传统的搜索引擎不能代替用户实行实时监控，为了解决这个问题，提出了定向搜索监控技术，用户可以根据自己的需求定制任务，包括指定搜索范围和搜索主题，系统按用户定义周期监控，并将结果及时主动地反馈给用户。以Google云平台Google App Engine作为开发平台，利用其提供的多项云服务，有效地解决了计划任务管理、多任务触发以及高并发等问题。重写了通用网络爬虫，通过算法改进提出了定向网络爬虫模型，定向网络爬虫与云端强大的服务器相结合，极大地缩短了爬行时间，提高了搜索监控效率。云平台和搜索监控技术的结合是平台即服务思想的一次成功实验。

社会语义网分析技术研究

蔡国永，林航

2013, 35(1): 88-93. doi:

摘要 ( 136 )   PDF (760KB) ( 246 )   　　

为满足在线社会网络语义分析的需要，提出社会语义网络分析框架。该框架由两部分构成：一是在线社会网络的语义表示，利用RDF模型和已建立的本体描述在线社会网络，赋予社会网络丰富的语义信息；二是在线社会网络的语义分析，利用SPARQL对在线社会网络语义图进行检索过滤，获取满足语义要求的数据，在分析过程中利用属性的层次结构实现分析粒度的控制，通过属性路径检索实现整体网分析。通过应用案例，说明了所提框架的有效性。

基于描述任务逻辑的群体组织协同关系模型

张巍，曾亮，李思昆

2013, 35(1): 94-99. doi:

摘要 ( 137 )   PDF (668KB) ( 211 )   　　

群体组织模型是深入研究群体协同行为的基础，而现有的组织模型大多集中在对Agent组织的结构或个体低层指令级的交互上，不能描述组织高层的动态任务交互。提出一个新的群体组织协同关系模型GRNA。该模型包含两个子模型：认知模型和交互模型。认知模型构建于领域本体之上，为GRNA模型提供准确的术语定义；交互模型则基于描述任务逻辑理论，反映了群体的任务协同语义。实例分析表明，GRNA支持对群体规范和能力的描述，提供了组织任务可完成性的可判定的推理服务，能够描述组织的高层任务交互语义。

基于B方法的体系结构描述语言的形式化研究

丁湘陵1，王志刚2

2013, 35(1): 100-106. doi:

摘要 ( 109 )   PDF (479KB) ( 238 )   　　

通过分析B方法和软件体系结构描述语言ABC/ADL各自的特点，提出了一种两者结合的形式化方法。该方法利用B方法扩充的事件机制，定义软件体系结构描述语言的构件和连接子观察模型、行为规约和约束规约，并给出了规约实例，从而使得基于B方法的ABC/ADL能够形式化描述软件体系结构的结构和行为。

基于DM642的运动目标检测

刘军，梁久祯，柴志雷

2013, 35(1): 107-112. doi:

摘要 ( 134 )   PDF (703KB) ( 239 )   　　

提出了一种高斯混合背景模型和YUV色度空间相结合的运动目标检测算法。高斯混合模型对背景光线变化有较强的鲁棒性，且对背景中的周期性变化有较好的抑制作用，检测出的目标有较好的连通性；但其对于全局亮度的变化及噪声较为敏感，容易误判。为此选取对亮度变化不敏感的UV分量来进行运动目标检测，然后再和Y分量的高斯混合背景检测进行“与”运算，从而消除高斯模型的误检,最后针对运动目标的影子问题，采用基于垂直投影图的阴影消除算法除去影子。算法在DM642开发板上实现。实验结果表明，该算法能够实时精确地检测出运动目标，且对全局光照变化不敏感。

三次Hermite参数曲线与曲面的扩展

李军成，谢淳，杨炼

2013, 35(1): 113-118. doi:

摘要 ( 162 )   PDF (711KB) ( 216 )   　　

在给定插值条件时，标准三次Hermite参数曲线与曲面的形状无法调整。为克服标准三次Hermite参数曲线与曲面的不足，首先通过提高基函数次数的方法给出了一种带形状参数的四次Hermite基函数，然后生成了相应的带形状参数的四次Hermite参数曲线与曲面。所生成的曲线与曲面是标准三次Hermite参数曲线与曲面的扩展，不仅与标准三次Hermite曲线与曲面具有完全相同的性质，而且当插值条件给定时，其形状可通过修改形状参数的取值进行局部或整体调节，为插值曲线与曲面的构造提供了一种新方法。

基于归一化边缘互信息与自适应加速粒子群的图像配准方法

冯雪芳，吴锡生

2013, 35(1): 119-123. doi:

摘要 ( 129 )   PDF (811KB) ( 238 )   　　

传统的归一化互信息配准方法未利用图像的空间信息，当图像中混有一定噪声时，会出现误配准。边缘是图像最基本的特征之一，为了改进归一化互信息方法，提高图像配准的精度，加快收敛速度，将图像的边缘信息与灰度信息自适应地结合，形成归一化边缘互信息测度(NCMI)，提出一种基于加速因子的自适应加速粒子群优化算法(AAPSO)来优化基于NCMI测度的图像配准。AAPSO算法通过对解排序，将指定数量的劣解进行进化加速来引导粒子的飞行，并对自适应惯性权重公式加以改进，提高了算法的收敛性，防止早熟收敛并增加优化解的多样性，同时加入加速因子来提高收敛速度。实验结果表明，该方法配准精度高，速度快，具有较强的实用性。

带时间窗车辆路径问题的多目标文化基因算法

王君

2013, 35(1): 124-129. doi:

摘要 ( 114 )   PDF (412KB) ( 283 )   　　

针对物流配送中带时间窗的车辆路径问题，以最小化车辆使用数和行驶距离为目标，建立了多目标数学模型，提出了一种求解该问题的多目标文化基因算法。种群搜索采用遗传算法的进化模式和Pareto排序的选择方式，局部搜索采用禁忌搜索机制和存储池的结构，协调两者得到的Pareto非占优解的关系。与不带局部搜索的多目标遗传算法和单目标文化基因算法的对比实验表明，本文算法的求解质量较高。

基于最大最小蚂蚁系统的动态车辆路径问题研究

刘霞

2013, 35(1): 130-136. doi:

摘要 ( 111 )   PDF (452KB) ( 230 )   　　

在描述动态车辆路径问题的基础上，通过对计划周期分片，将动态车辆路径问题转换为一系列的静态子问题，并采用改进的最大最小蚂蚁系统对静态子问题进行求解。在最大最小蚂蚁系统中，针对聚类分布和随机分布的客户，分别采用顺序法和并行法构建路线，信息素的更新量随着可选客户数量的不同而改变，同时在算法执行过程中对期望启发式因子、选择概率、信息素持续因子和蚂蚁数量等参数进行自适应调整。以整个路线的行驶距离作为目标，采用该算法对9个算例进行测试，与其他文献中算法的计算结果相比较，在使用车辆数量基本一致的情况下，9个问题都得到了最好解和最好平均解，表明了算法的有效性。

一种改进的协同优化算法及其应用

李冬琴1，2，杨永祥1，陈智同2

2013, 35(1): 137-141. doi:

摘要 ( 110 )   PDF (607KB) ( 258 )   　　

针对协同优化方法收敛困难、优化效率低的问题，提出了一种改进的协同优化算法—ICO算法。通过引入自适应松弛因子将一致性等式约束转化为不等式约束，同时建立混合惩罚函数，将系统级约束优化问题转化为无约束优化问题，ICO算法较好地克服了传统协同优化算法难于收敛的缺点。标准算例实验结果表明，ICO算法能够有效提高优化的稳定性、可靠性和计算效率。优化结果显示了协同优化算法解决海洋供应船的设计优化问题的有效性，为解决更为复杂工程系统的设计优化问题奠定了基础。

一种求解高维多模态复杂问题的差分文化算法

拓守恒1,陶维天2

2013, 35(1): 142-148. doi:

摘要 ( 117 )   PDF (628KB) ( 228 )   　　

针对在求解高维多峰值复杂问题时种群容易陷入局部搜索、求解精度低的问题，提出了一种基于自适应差分进化算法和小生境高斯分布估计的文化算法。将差分进化算法用于种群空间的优化，利用动态小生境识别算法在种群空间中识别小生境群体。信度空间利用高斯分布估计算法在小生境内进行局部优化，并将小生境特征存入进化知识库，进化知识库进一步引导种群空间，有效地保证了种群的多样性，避免了局部的重复搜索。最后，通过仿真实验测试表明，算法具有收敛速度快、求解精度高、稳定性高和全局搜索能力强等优势。

移动对象的反向k近邻查询算法的研究

许凯,杨萌

2013, 35(1): 149-154. doi:

摘要 ( 102 )   PDF (555KB) ( 224 )   　　

传统的反向k近邻查询的研究主要集中在k=1时的单色移动对象的反向最近邻查询上，单色和双色的反向k近邻查询问题还没有解决。利用网格索引结构结合60°平面修剪策略，提出了一种解决单色和双色的移动对象的连续反向k近邻查询方法。最后实验结果验证了算法的有效性。

基于累积平均密度的聚类方法

胡博磊，谭建豪

2013, 35(1): 155-159. doi:

摘要 ( 87 )   PDF (529KB) ( 222 )   　　

针对DBSCAN算法存在的参数敏感性和不能区分相连的不同密度的簇等缺陷，提出了一种基于DBSCAN算法的改进算法。算法提出了累积平均密度的概念，用来作为簇合并的依据，弱化了密度阈值Minpts的作用；选取密度最大的对象作为初始聚类中心，按照密度由高到低的顺序进行聚类，具有一定的层次性，因此支持变密度数据集聚类。最后，用数据集对算法进行了聚类实验。实验结果表明，改进算法具有一定的参数鲁棒性，对于相连的不同密度的簇，能够达到理想的聚类效果。

基于概率模型的主题爬虫的研究和实现

白玉昭，梁久祯

2013, 35(1): 160-165. doi:

摘要 ( 106 )   PDF (713KB) ( 306 )   　　

在现有多种主题爬虫的基础上，提出了一种基于概率模型的主题爬虫。它综合抓取过程中获得的多方面的特征信息来进行分析，并运用概率模型计算每个URL的优先值，从而对URL进行过滤和排序。基于概率模型的主题爬虫解决了大多数爬虫抓取策略单一这个缺陷，它与以往主题爬虫的不同之处是除了使用主题相关度评价指标外，还使用了历史评价指标和网页质量评价指标，较好地解决了“主题漂移”和“隧道穿越”问题，同时保证了资源的质量。最后通过多组实验验证了其在主题网页召回率和平均主题相关度上的优越性。

一类分数阶超混沌系统的同步及其应用

谭文1，蒋逢灵1，王耀南2，刘贤群1，伍丰1

2013, 35(1): 166-170. doi:

摘要 ( 93 )   PDF (607KB) ( 252 )   　　

应用分数阶微积分稳定性理论，提出了一类分数阶超混沌系统同步控制的新方法，通过在分数阶超混沌响应系统中设计两个控制器，实现了分数阶超混沌Chen系统之间的同步。并将该方案应用到保密通信中，利用混沌掩盖技术，实现了复杂非周期信号的安全传送，在接收端通过去掩盖，毫无失真地恢复了有用传送信号。数值仿真和理论分析结果的一致性表明了该方案的有效性和可行性。

二维线性连续系统稳定性的新判据

邵俊伟,侯晓荣

2013, 35(1): 171-174. doi:

摘要 ( 82 )   PDF (366KB) ( 205 )   　　

提出了一个检验二维线性连续系统稳定性的新算法。该算法基于多项式判别系统理论，可以对系统稳定与否作出完备的判断，克服了传统频域方法需要取大量频率点进行检验且只能提供近似结论的不足。更重要的是，此算法可以用于分析含参数系统的稳定裕度。实际案例显示了该算法的有效性。

主动知识辅助系统中制动蹄设计知识库的构建

张锡爱，马翡

2013, 35(1): 175-179. doi:

摘要 ( 101 )   PDF (1289KB) ( 215 )   　　

针对高额的设计成本和对人才资源的竞争影响高端CAE技术使用的现状，用汽车制动系统中制动蹄的设计为例，将专家设计领域的知识结构化分层，用产生式规则表示法和框架表示法相结合的混合表达方式构建相应设计领域知识库。通过“主动的机人知识辅助系统”为设计人员快速提供欠缺的经验知识，使设计人员能够快速地利用知识，而不是学习知识，实现设计知识和经验的高效利用，缩短设计人员的预学习过程，降低了CAE的应用门槛，达到高端CAE技术低起点应用的目的。

带有互补边的共享OBDDs及数据结构

孟礼，武小悦

2013, 35(1): 180-184. doi:

摘要 ( 112 )   PDF (724KB) ( 139 )   　　

顺序二元决策图OBDDs的规模随着变量数量的增多呈指数形式增长。为了克服大规模OBDDs数据的描述和存储困难，提出了一种带有互补边的共享OBDDs的数据结构，并定义了一组OBDDs节点的关键属性，该数据结构融合了共享OBDDs和带有互补边的OBDDs的特点。最后通过存储空间实例对比分析，证明了该数据结构能够有效描述和存储大规模OBDDs数据。

维吾尔语双音节词元音格局研究

阿依努尔·努尔太1，祖丽皮亚·阿曼2，地里木拉提·吐尔逊1，艾斯卡尔·艾木都拉1

2013, 35(1): 185-190. doi:

摘要 ( 130 )   PDF (806KB) ( 213 )   　　

从高自然度语音合成与高精度语音识别技术研究的实际应用需求出发，采用实验语音学的方法研究了维吾尔语双音节词中的元音格局。为此，从“维吾尔语语音声学参数库”中选取了包括维吾尔语元音的双音节词，并分别对词首音节和词尾音节中的元音共振峰频率值进行统计分析，利用Joos方法比较详细地归纳出了维吾尔语词首和词尾音节元音格局以及它们之间的区别，绘制出了维吾尔语双音节词元音的共振峰模式。首次用实际实验数据验证了维吾尔语元音舌位特点符合传统“口耳之学”结论。研究结果对维吾尔语语言乃至整个阿尔泰语系语言的语音研究及应用开发具有较高的参考价值。