当期目录

• 2013年, 第8期　刊出日期：2013-08-25 上一期    下一期
  本期栏目： 论文

论文

云计算环境下基于关联量的数据部署与任务调度

郭力争1,2，赵曙光1，姜长远1

2013, 35(8): 1-7. doi:

摘要 ( 115 )   PDF (952KB) ( 298 )   　　

科学工作流处理的问题复杂，依赖于集群或网格平台，云计算的出现为科学工作流又提供了一个可供选择的平台；云计算环境下数据密集型应用的科学工作流处理和传输的数据量巨大，减少数据中心不同集群间数据的传输次数和传输量是个挑战性的问题。科学工作流要处理的数据间存在依赖关系，基于数据间的依赖关系最大关联量建立关联矩阵，通过键能算法对关联矩阵进行聚类，把最大相关的数据聚集到一起，然后通过K分割方法，把聚类矩阵分割为k个部分，每个部分部署到数据中心相关的集群里。仿真结果表明，本方法能有效地减少数据中心不同集群间数据的移动次数和移动量。

atrix编译器中饱和算术指令映射的设计与实现

淡孝强，陈跃跃，孙海燕，阳柳，罗杰，辛乃军，王霁

2013, 35(8): 8-14. doi:

摘要 ( 124 )   PDF (1278KB) ( 234 )   　　

Matrix是一款面向软基站的高性能DSP，饱和算术指令是Matrix体系结构中很重要的一种指令，它使得DSP算法更加安全、准确、高效。因此，Matrix编译器对饱和算术指令的映射支持就尤为关键。Matrix编译器的开发平台是gcc,现有的gcc版本只支持Fixedpoint的饱和算术指令，不支持整数和浮点的饱和算术指令。首先分析了gcc内部指令映射的机制，在此基础上提出了一种基于C扩展的饱和算术指令映射实现方案，并通过实现饱和加法指令的映射来验证所提出的方案。实验结果表明，该方案能够高效、准确地实现饱和算术指令的映射。

基于云计算的一种新的数据交换架构

赵伟，卓伟，李占波，王志华

2013, 35(8): 15-19. doi:

摘要 ( 121 )   PDF (895KB) ( 344 )   　　

针对目前企业内部业务系统众多，数据共享性差的现状，利用云计算在海量数据存储和分析方面的优势，提出了一种基于MapReduce的新的数据交换共享的方案。此方案首先描述了MapReduce编程模型；然后再根据云计算平台设计出了一种新的数据交换架构，并在此基础上分析了新系统的业务流程图、时序图和数据存储以及利用MapReduce进行并行的数据处理，讨论了该系统的安全性；最后用实际应用证明了该方案的可行性，对于基于云计算的数据交换具有一定的借鉴意义。

栅氧退化效应下纳米级SRAM单元临界电荷分析

金作霖，张民选，孙岩，石文强

2013, 35(8): 20-24. doi:

摘要 ( 134 )   PDF (1024KB) ( 219 )   　　

集成电路工艺已经发展到纳米量级。在纳米级工艺下，芯片集成度不断提高，电压不断降低，软错误问题已经开始对地面的集成电路产生影响。与此同时，晶体管的氧化层随着特征尺寸的降低越来越薄，在较高的电场压力下栅氧退化效应越来越严重。软错误问题和栅氧退化问题是集成电路当前和未来所面临的两个可靠性挑战。首先通过建立解析模型的方法分析了栅氧退化效应对SRAM单元临界电荷的影响，然后对65nm的SRAM单元在不同栅氧退化程度下的临界电荷大小进行了SPICE模拟。解析模型和模拟实验的结果都表明，栅氧退化效应越严重，SRAM单元的临界电荷越小，二者之间呈近似的指数关系。模拟实验还表明，在同一栅氧退化程度下，不同工艺水平的SRAM单元的软错误率呈线性关系。

基于表调度的Matrix DSP指令调度算法的实现

罗杰，陈跃跃，孙海燕，阳柳,淡孝强，辛乃军，王霁

2013, 35(8): 25-30. doi:

摘要 ( 136 )   PDF (682KB) ( 239 )   　　

指令调度是gcc实现指令并行、提高性能的一种优化策略，gcc目前支持的调度算法主要有表调度算法与模调度算法。主要根据Matrix芯片的体系结构特点，对现有的表调度算法进行了改进，实现了Matrix指令调度算法。实验结果表明，改进后的表调度算法能够编译出正确的指令，充分挖掘指令间的并行性，显式标注指令间的并行关系，指令字间的延迟关系符合硬件要求。关键词：gcc；超长指令字；Matrix; 表调度算法

基于流行度及最小访问代价的MP2P协同缓存优化策略

周欣欣1,2,余镇危1

2013, 35(8): 31-35. doi:

摘要 ( 93 )   PDF (996KB) ( 193 )   　　

为提高移动P2P网络服务质量，针对移动P2P网络特点，提出了一种分布式的移动P2P网络协同缓存优化策略。其主要思想是通过计算数据在网络中的流行度以及数据访问代价，优先缓存那些具有较高流行度并且能够较大幅度降低网络访问代价的数据，从而达到降低服务时延、减少网络通信开销、促进移动节点间的协作、提高网络的可用性及服务效率的目的。仿真实验结果表明，该策略能有效降低网络开销、减小网络延时，获得较好的性能。

高效的基于身份的门限签名方案

郑广亮1，魏立线1,2，王绪安1

2013, 35(8): 36-40. doi:

摘要 ( 93 )   PDF (1045KB) ( 216 )   　　

利用谷科最近提出的签名方案，设计了一个在标准模型下可证明安全的高效的基于身份的门限签名方案，它的门限密钥生成算法不需要可信第三方。通过减少群元素乘法运算和双线性对运算来提高计算效率，尤其是通过预先计算双线对的方法来提高方案的在线计算能力。同时，在标准模型下被证明具有在自适应选择消息攻击下存在不可伪造性，其安全性可以规约于一般的困难问题假设—CDH问题。与现有的标准模型下基于身份的门限签名方案相比，该方案具有更高的效率。

基于二次灰色马尔科夫预测的WSN状态判定算法

林蔚，李波，韩丽红

2013, 35(8): 41-45. doi:

摘要 ( 80 )   PDF (725KB) ( 267 )   　　

为了节约无线传感器网络中节点的能源，对灰色预测模型进行改进，提出二次无偏灰色马尔科夫预测模型。该模型借鉴马尔科夫预测思想，根据状态判定准则及二次无偏灰色预测，对无线传感器网络的环境状态进行判定，并传输状态标识，从而降低网络节点的能量消耗。仿真结果表明，该模型不仅提高了预测精度，而且获得了有效的状态预测结果。

结合快速编码的F5隐写算法改进

吴松1，张敏情1,2，吴旭光1

2013, 35(8): 46-51. doi:

摘要 ( 158 )   PDF (1658KB) ( 251 )   　　

数字图像隐写是隐秘通信的重要手段，其中Westfeld提出的F5隐写算法是在DCT域中比较好的算法。详细介绍了F5隐写算法的主要步骤，重点分析了F5算法中所采用的矩阵编码及秘密信息的密写方式，指出了其中的缺陷，并且分析了其缺陷产生的原因。在此基础上，使用修改率更低的快速编码取代原有的矩阵编码并改变其秘密信息的密写方式。实验表明，改进算法在安全性和嵌入容量上有了提高。

自适应MIMO-OFDM通信系统中
基于CPSO-PF的状态优化与性能仿真

焦方源 ，李薇 ，李佳

2013, 35(8): 52-59. doi:

摘要 ( 112 )   PDF (2200KB) ( 228 )   　　

针对MIMO-OFDM通信系统状态参数不能随信道干扰噪声适时调整而严重影响通信质量的实际问题，论述了MIMO-OFDM通信系统的传输原理与性能参数，研究了混沌粒子群优化算法（CPSO）及粒子滤波（PF）的性能特点，提出了基于CPSO粒子滤波（CPSO-PF）的自适应MIMOOFDM通信系统模型；设计了基于CPSO-PF的自适应状态优化算法，并结合典型干扰噪声环境对系统误码率进行了仿真。仿真实验结果表明，基于CPSOPF的自适应状态优化能够有效抑制噪声干扰，显著改善自适应MIMOOFDM通信系统的误码性能。

一种按需域间路径构建方法

柳立言

2013, 35(8): 60-68. doi:

摘要 ( 119 )   PDF (825KB) ( 174 )   　　

在域间路由中，BGP的最优路径转发规则使得节点无法控制自身能够收到哪些路径。针对该问题，提出了一种按需的域间路径构建方法，其主要特点为上游节点可以对其下游节点的选路过程施加影响，根据自身需求定制路径。首先对BGP进行扩展，提出了一种支持在路径通告中嵌入更多策略信息的域间路由协议PBGP，嵌入在路径通告中的策略能够指导中间节点如何选路。在PBGP的基础上，进一步提出了支持按需的域间路径构建方法OIPBM，OIPBM以BGP保证源端与目的端的可达性，需要构建特殊路径的源端将路径构建的需求信息发送至目的端，由目的端协助其发起一个带策略的PBGP收敛过程获取满足需求的路径。在理论分析的基础上，通过实验验证了OIPBM具有较好的性能。

几个无证书签密方案的密码分析与改进

周才学

2013, 35(8): 69-76. doi:

摘要 ( 100 )   PDF (498KB) ( 351 )   　　

无证书密码体制既能避免基于身份的密码体制中存在的密钥托管问题，又能简化公钥证书的管理，具有巨大的优越性。对四个无证书签密方案进行了密码分析，指出有两个方案存在保密性攻击，有三个方案存在伪造性攻击。使用签名部分绑定接收者、加密部分绑定发送者和增加随机数的方法，分别对它们进行了改进。在随机预言机模型中，对改进方案进行了安全性证明,表明改进方案是安全的。

多目标模拟退火算法及其应用研究进展

李金忠,夏洁武,曾小荟,曾劲涛,刘新明,冷明,孙凌宇

2013, 35(8): 77-88. doi:

摘要 ( 315 )   PDF (620KB) ( 789 )   　　

作为一种简单有效的多目标智能优化算法,多目标模拟退火(MOSA)算法已经引起了广泛研究并在许多领域得到应用。针对近二十年来MOSA算法及其应用的进展进行了系统的综述和评论。首先描述了MOSA算法的基本框架;接着讨论了几种典型的MOSA算法,重点探讨了这些算法的接受概率函数的计算方法,并对这些算法进行归类性分析;然后介绍了MOSA算法的应用进展;最后,根据当前MOSA算法的研究状况,展望了该算法若干值得进一步研究的方向和所面临的挑战。可为今后对MOSA算法的改进以及在实际工程应用中的研究提供综合参考。

复合混沌-人工鱼群混合算法的改进及性能研究

易新兵1,2，杨凯1

2013, 35(8): 89-95. doi:

摘要 ( 116 )   PDF (1714KB) ( 213 )   　　

针对人工鱼群算法在寻优过程中接近最优点时收敛速度下降而难以得到精确解，优化复杂问题时易陷入局部极值的缺点，提出了一种复合混沌搜索技术与改进人工鱼群算法相结合的混合算法。该算法采用更具遍历性的组合映射产生复合混沌局部搜索方法，来避免人工鱼长时间陷入局部极值区域，从而更加精确地达到全局最优点；同时，对人工鱼引入反馈吞食行为进行改进，改进的人工鱼群算法降低了优化后期的复杂度，并提高了优化精度，保证了收敛效率。实验结果表明，在相同参数条件下，该混合算法的收敛速度、优化精度和全局寻优能力均优于基本人工鱼群算法，实例验证了算法的有效性。

Adaboost算法改进BP神经网络预测研究

李翔，朱全银

2013, 35(8): 96-102. doi:

摘要 ( 136 )   PDF (1122KB) ( 265 )   　　

针对传统BP神经网络容易陷入局部极小、预测精度低的问题，提出使用Adaboost算法和BP神经网络相结合的方法，提高网络预测精度和泛化能力。该方法首先对样本数据进行预处理并初始化测试数据分布权值；然后通过选取不同的隐含层节点数、节点传递函数、训练函数、网络学习函数构造出不同类型的BP弱预测器并对样本数据进行反复训练；最后使用Adaboost算法将得到的多个BP神经网络弱预测器组成新的强预测器。对UCI数据库中数据集进行仿真实验，结果表明本方法比传统BP网络预测平均误差绝对值减少近50%，提高了网络预测精度，为神经网络预测提供借鉴。

人民币纸币号码识别算法研究

王焱1，刘洋1，宋百春2

2013, 35(8): 103-108. doi:

摘要 ( 111 )   PDF (951KB) ( 323 )   　　

为了提高人民币纸币号码识别算法的适应度，基于字符结构特征的思想，提出了一种利用多个相互补偿结构特征的人民币号码识别算法，并研究了包括人民币号码的图像定位、图像的二值化、单个字符分割、字符大小归一化等图像预处理过程。对人民币纸币号码的字母排列、数字排列以及它们的组合排列分别进行了算法设计，以字母、数字组合排列识别程序的部分流程图为例做了算法阐述。利用ARM嵌入式系统对三组识别程序进行了实验验证，并对实验过程中遇到的字符字体差异、字符干扰问题提出了应对方法。通过对三组识别程序识别正确率的统计可以看出，该算法有较高的识别精度，能较好地满足实际需求。

旋转曲面的度量重构

章权兵，孙庆，王磊，程鸿

2013, 35(8): 109-113. doi:

摘要 ( 102 )   PDF (763KB) ( 255 )   　　

基于图像的三维重构是计算机视觉的重要研究内容之一。研究了由单幅未标定的旋转曲面图像进行三维重构的问题，改进了Colombo等人提出的同时进行三维重构和纹理获取的算法，对于其结构恢复提出了一种新方法：先根据平面透射求出图像视在轮廓线上每点对应的椭圆，再利用二次曲线的性质计算出该椭圆对应的旋转曲面的横截面在三维空间中的位置和尺寸，从而恢复整个旋转曲面。该方法重构过程更简单并且能很好地保持重构出的旋转曲面的整体结构。模拟实验和真实图像实验验证了算法的正确性和有效性。

一类新的小波收缩阈值函数

何希平1,2，杨劲2,3

2013, 35(8): 114-119. doi:

摘要 ( 96 )   PDF (1342KB) ( 221 )   　　

为克服传统的小波收缩硬阈值函数不连续，软阈值函数既不光滑又使小波系数估计与噪声信号小波系数间存在固定偏差的不足，提出了一类新的含可变参数的阈值函数，并分析了不同参数对信号收缩的影响。该阈值函数不但连续，而且任意阶可导，表达式简单易于计算，便于进行各种数学处理，同时它综合了软、硬阈值函数在去噪处理上的优良特性，还具有软、硬阈值函数不可比拟的灵活性，这些优点为信号的小波自适应阈值去噪提供了方便。仿真对比实验表明，小波的新阈值函数收缩去噪结果，无论是直观效果，还是在均方误差、信噪比等统计特征方面均优于所对比的小波阈值收缩方法。

变步长稀疏自适应的迭代硬阈值图像重构

段世芳，马社祥

2013, 35(8): 120-124. doi:

摘要 ( 138 )   PDF (765KB) ( 273 )   　　

对压缩感知理论中迭代硬阈值IHT重构算法要求给定信号稀疏度的缺点，提出了一种变步长稀疏自适应迭代硬阈值VSSSAIHT算法。该算法在信号的稀疏度未知的情况下，通过相邻迭代残差的差值大小来选择合适的步长，以扩大重构信号的支撑集，不断逼近原始信号的稀疏度，逐步迭代恢复信号。仿真结果表明，与迭代硬阈值算法相比，VSSSAIHT算法改善了图像重构的质量，减少了算法运行的时间。

基于MVC设计模式的虚拟实验平台模块化设计

张原1，张昭1，刘蕊2

2013, 35(8): 125-129. doi:

摘要 ( 85 )   PDF (597KB) ( 230 )   　　

在理论和实验研究的基础上构建了实时交互的网络化空气动力学虚拟实验平台。设计中采用MVC设计模式，使平台开发具有很好的可扩展性与易维护性。平台选择Flash的ActionScript 3.0作为开发工具，重点利用类绑定技术实现可重用控件模块的开发与积累，为平台功能拓展和其他项目开发打下良好基础。该平台功能较全面，沉浸感强，能够满足仪器操作培训、实验教学等方面的需要。

一种高效率的零延迟VBR编码视频流调度算法

王勇，张应刚，袁巢燕

2013, 35(8): 130-134. doi:

摘要 ( 97 )   PDF (674KB) ( 208 )   　　

如何有效使用网络带宽是网络视频点播系统的关键问题之一。可变码率编码VBR视频由于能提高视频压缩率而被广泛应用。支持用户零等待延迟的实时服务，且能减少服务器带宽消耗是点播服务算法的目标。分析了多种现有视频流调度方法的优劣，提出了ZDBVBR算法来解决用户等待延迟问题，并最大限度地降低了服务器带宽消耗，提高了整个系统的效率。仿真实验表明了该方法在用户延迟、带宽消耗等方面的优越性。

基于自依赖规则分析的主动规则终止性研究

陆惠玲,周涛

2013, 35(8): 135-143. doi:

摘要 ( 66 )   PDF (516KB) ( 199 )   　　

ECA规则终止性问题是主动数据库中一个关键问题，首先分析触发边、活化边、惰化边三种边的触发时序关系；然后构造条件断言函数来描述活化边和惰化边对ECA规则中条件的影响，总结出了触发边、活化边和惰化边的组合时序对规则的具体触发情况；最后在此基础上进一步完善了Barakis R提出的不可归约规则集中的自依赖规则判定算法，对其中能够形成环状结构的自触发规则进行了全面的讨论，提出一种新的自依赖规则判定算法。该算法首先找到在不可归约集中由自触发规则引发的循环触发，然后对自触发规则进行单独处理来打断这个环从而使规则集终止，有效提高了规则终止性问题的判断能力。

基于约束提取与结构分析的语义Web服务发现算法研究

李坤1，蒋莉莉2

2013, 35(8): 144-148. doi:

摘要 ( 84 )   PDF (1482KB) ( 164 )   　　

随着互联网上Web服务数量的增多，如何快速准确地发现满足用户需求的Web服务已经成为一个亟待解决的问题。现在很多基于语义的Web服务发现方法都是基于IO匹配，当语义匹配失败时再采取其他措施来弥补。然而只是单纯的基于IO匹配语义Web服务发现的准确率并不高，提出了基于约束提取与结构分析的语义Web服务发现算法。算法分为两部分，首先进行基于约束提取的概念语义匹配，当匹配失败时再采取基于结构分析的算法。使用OWLSTC 2.0作为测试集合对该方法进行测试。结果表明，所提出的方法有效地提高了服务发现准确率。

一种增量发现条件函数依赖的算法

李丁月1，刘建勋2，翟海军2

2013, 35(8): 149-155. doi:

摘要 ( 94 )   PDF (632KB) ( 278 )   　　

数据库频繁更新会导致满足条件的条件函数依赖(CFDs)发生变化，为获取准确的条件函数依赖，可以在更新后的数据库上重新执行发现过程，但这种方法会导致大量时间都浪费在对原始数据集的重复处理上。针对这种情况，在CFINDER算法基础上，提出了一个增量发现条件函数依赖的算法CFUP。当数据库中增加新数据集时，CFUP在已有的CFDs的基础上，去掉不满足条件的CFDs，发现满足条件的新CFDs。实验表明，该算法能有效地进行条件函数依赖的增量式更新，与重新运行CFINDER算法相比，减少了原始数据集的扫描次数，提高了更新CFDs的效率。

基于本体标注的蒙文地名识别研究

苏依拉，孙日旺，谭艳梅，刘海涛

2013, 35(8): 156-162. doi:

摘要 ( 79 )   PDF (1747KB) ( 216 )   　　

蒙古文语义Web的建设，首当其冲所要解决的就是蒙古语的语义描述问题。尤其是近年来，随着蒙古文网站和使用蒙文的用户数量的急剧增长，对蒙文的信息检索质量提出了更高的要求。立足于面向蒙古文地名的识别与标注研究，在语义Web知识背景下，结合蒙文信息化研究实际，使用Protégé 3.4.4建立了一个关于内蒙古自治区行政区划的小型地名本体，然后借助GATE，建立用蒙语表示的地名词表，编写JAPE语法规则，完成蒙文文档中地名的识别与标注工作。这样充分挖掘出蒙文中的地理信息，实现了蒙文文档中地名的结构化，方便有关地理信息的语义搜索。

围网渔情预报中强影响因子的挖掘技术研究

李慧，胡云，王霞

2013, 35(8): 163-167. doi:

摘要 ( 94 )   PDF (740KB) ( 223 )   　　

针对传统围网渔业渔情预测方法的缺点，综合多种类型海洋环境因子，采用粗糙集理论中的属性约简方法，获得多种类型因子中的约简属性，即影响围网产量的强影响因子。该技术首先对渔情监测数据进行缺失值的填补，再利用可辨识矩阵进行属性约简，从而构建出强影响因子的核心属性集。该算法有效解决了渔情监测数据的稀疏性问题，提高了渔情预测的准确性。

基于特征选择技术的集成方法研究

曹彦，王倩，周驰

2013, 35(8): 168-173. doi:

摘要 ( 84 )   PDF (562KB) ( 196 )   　　

随着计算机与网络技术的快速发展，大数据集的出现致使人们获取的信息量正在以前所未有的速度日益剧增，如何快速获取有用信息倍受人们关注。针对如何有效剔除冗余数据问题，运用具有良好泛化能力的支持向量机的特征选择和集成分类器新技术，在支持向量机分类的基础上，以特征选择和基于特征选择的集成学习方法为主要研究内容，以具有较高分类效果的RGS算法为基础，对多个成员分类器的集成进行深入研究，并提出了RGSE算法。最后，用实验表明了算法的正确性和有效性。

一种基于混合策略的推荐系统托攻击检测方法

吕成戍1，王维国2

2013, 35(8): 174-179. doi:

摘要 ( 107 )   PDF (1745KB) ( 185 )   　　

推荐系统托攻击检测面临数据不均衡和代价敏感两个问题，但目前的检测方法缺乏同时对这两个问题的研究。提出了一种基于重采样和代价敏感支持向量机相结合的托攻击检测新方法。该方法首先利用基于样本重要性的欠采样技术实现训练样本的均衡，重构过程中根据边界样本对分类支持的重要性的不同加以处理，在消除大量噪声样本的同时保留了绝大多数对分类学习有用的样本；然后引入代价敏感支持向量机对重构后的样本集进行训练，最终得到系统决策函数。实验结果表明，本方法能提高对托攻击的检测精度，具有较强的推广意义。

基于射频识别的运动能耗信息采集系统的研究

吴彦文，舒武静，王贵才

2013, 35(8): 180-184. doi:

摘要 ( 81 )   PDF (1107KB) ( 201 )   　　

针对运动强度影响运动员身体素质与健康的问题，利用射频识别技术设计了一款运动能耗信息采集系统，包括运动能耗采集设备和上位机两部分。该系统利用RFID技术的传输速率高、唯一识别等优点，通过阅读器读取运动员的运动参数并实现实时传输等功能。主要研究工作包括射频识别原理的研究、运动能耗测量系统的硬件结构设计及其软件的实现等。实验证明，本系统为专家合理指导运动员提供了量化的数据支持。关键词：

分布式OD运载网络中物流绿色轨迹监测系统的布局优化

李淑琴1，杨斌1，胡志华1,2

2013, 35(8): 185-190. doi:

摘要 ( 94 )   PDF (1708KB) ( 169 )   　　

物流系统的能耗和污染等特征的监测是对其进行绿色评价、优化管理以及推进绿色化的基础，为此需要研究绿色物流监测器在运输网络中的布局问题，进一步提出OD运载网络之上的“绿色轨迹监测系统”及其配置优化。在同时考虑监测器覆盖量和线路相关性的基础上，建立一个多目标混合整数规划模型，并设计分布式OD运载网络中OD流最短路径的算法，旨在研究在监测设备有限的约束下提供一种兼具经济成本和环境效益的可行方案。通过仿真实验验证了模型和算法的有效性，并探讨了在此基础上新的研究机会。