本文提出了一种基于干扰对齐的满足MDS性质的多节点精确修复码(MMSR).首先利用柯西矩阵构造MMSR码的生成矩阵,使其适用干扰对齐技术,并同时修复多个节点.然后讨论了MMSR码同步修复和异步修复方案的优缺点.最后证明了MMSR码的MDS性质,并通过一个(7,3,5)-MMSR码的数据重建方案验证了MMSR码的MDS性质和可行性.
本文提出了一种基于K-S(Kolmogorov-Smirnov)分布拟合检验的BPSK信号盲处理结果可信性评估算法.首先建立了BPSK信号盲处理结果可信性评估的假设检验模型,而后根据调制识别结果对应的信号模型构造参考信号,提取其与观测信号相关后的相位序列.基于K-S分布拟合检验,比较相位序列概率分布与零假设下特定概率分布是否一致,以判决某次处理结果的可信与否.计算机仿真结果表明,本算法可在较低信噪比条件下,实现对BPSK信号盲处理结果的可信性检验.
在基于方向角等被动式的多目标监测中,由于面临量测—目标匹配关系未知,现有定位算法很难实时给出目标的精确位置,尤其是在方向角量测误差存在的情况下.针对不可靠角度量测传感器网络下的多目标定位问题,分析和设计了无目标先验信息下的量测关联算法.通过分析量测误差对关联算法的影响,给出所得多目标定位来源于真实目标概率的理论推导以及相关门限选取方法,并应用在此基础上设计算法,给出最优的多目标位置组合.该关联算法在引入各传感器量测信息的同时更新门限,以此保证多重定位是真实目标定位的可靠性.仿真结果表明,所提出的数据关联算法于所示情形下均具有较好的性能,在多目标定位中能捕获大部分目标,且计算量较低.
论文探索分析了动态扰动下低轨预警卫星系统任务规划问题,讨论了低轨预警系统任务规划中的动态扰动因素,并对其进行定量化描述;提出了低轨预警系统动态任务规划模式,在此基础上研究探讨了系统动态规划中重规划周期的确定方法;建立了动态扰动下低轨预警系统任务规划模型,并将资源扰动下动态规划模型转化为新任务插入下基于二级优化目标的动态规划模型,设计了求解动态规划模型的启发式方法,并进行了实例验证,为动态规划问题研究提供借鉴意义.
最优化限幅滤波法(OICF)是一种最优化的限幅类技术,它可以在满足峰均比(PAPR)要求下实现信号矢量误差的最小化,但其需要进行最优化求解,其计算复杂度与信号的子载波总数的立方成正比.针对OICF复杂度高的缺点,考虑LTE-Advanced多载波信号,提出了一种基于峰值对消降低PAPR的方法(PC-PAPR).PC-PAPR在峰值对消前,将对消脉冲通过一个零相位滤波器,滤除带外泄漏的同时,保证对消脉冲的相位不发生改变.理论分析表明,PC-PAPR计算复杂度降至与信号的子载波总数成正比,数字仿真结果表明PC-PAPR降低PAPR的性能与OICF性能差异小于0.06dB.
针对传感器网络中的节点冗余问题,提出了一种冗余判别方法来关闭冗余节点,以达到延长网络生命周期的目的.首先按邻居节点的不同位置对节点进行分类,研究了每组邻居节点的网络覆盖率与工作节点数k之间的约束关系,在此基础上,按不同的冗余法则对节点进行判断,关闭冗余节点.理论分析和实验结果表明,提出的算法能关闭网络中的冗余节点从而有效地延长网络的生存时间.
本文提出了基于单控制方的可控量子网络编码方案,实现对传统量子网络编码方案中接收方的解码控制.该方案以经典XQQ(Crossing Two Qubits)协议为基础,引入可控隐形传态的控制方到网络编码模型当中,对两个接收方的解码实现控制.方案分析表明,这种新型方案实现了在没有控制方允许的情况下,即使攻击者获得了接收方全部信息也无法解码获得传输的量子信息,从而提高了量子网络中信息传输的安全性.
LT Codes差错平台(Erasure Floor)由变量节点的最小度决定,规则变量节点度LT Codes能够最大化变量节点的最小度,从而降低LT Codes的差错平台.该文提出一种新的规则变量节点度LT Codes编码方法,该编码方法省去了现有方法中对变量节点度值查找表的排序操作,降低了现有方案的编码复杂度；通过对度分布的修正增加低度校验节点,使得规则变量节点度LT Codes解码瀑布区域(雪崩区域)提前.仿真结果表明该文方法与现有方法相比有效减少了编码时间,降低了成功解码所需的平均传输开销,加快了误符号率收敛速度.
海杂波由纹理分量调制散斑分量构成,本文着重研究纹理分量和散斑分量的平稳特性.首先,通过DFT调制滤波器组将海杂波分解到各个子带,提出两种一致性因子分别衡量各个子带海杂波的纹理分量和散斑分量的平稳性,实验结果表明海杂波的非平稳特性主要体现在纹理分量上,强杂波区的纹理分量体现出显著的非平稳性,弱杂波区的纹理分量具有平稳特性.进一步针对海杂波在不同多普勒频率分量上具有不同的平稳特性,将纹理分量的一致性因子作为判断函数,分别使用样本协方差矩阵和归一化样本协方差矩阵估计算法,提出了子带开关自适应归一化匹配滤波(Adaptive Normalized Matched Filter,ANMF)检测器.实测的海杂波数据实验结果表明,子带开关ANMF检测器的性能优于对比算法.
背景噪声估计是自适应盲信号检测的依据.针对传统背景噪声估计复杂度高不适用于宽带卫星跳频信号盲处理系统的现实问题,提出了一种利用跳频信号稀疏性的背景噪声估计算法.理论分析了该算法的可靠性和复杂度,并应用仿真数据和实际信号验证了算法的有效性.相比传统算法,该算法可提供相近的噪声估计结果,而计算复杂度和数据缓存大为降低.
码率分配是无反馈分布式视频编码中的关键技术之一.本文研究编码端快速边信息生成方法,基于边信息和Wyner-Ziv帧各个位平面误码率,提出了一种编码端码率分配算法(Bitplane Error Probability based Encoder Rate Control,BEP_ERC).还提出在编码端精确估计拉普拉斯—柯西混合分布(Laplace-Cauchy Mixture Distribution,LCMD)模型参数α和μ的思想.实验表明本文算法与现有算法相比,率失真性能提升0.1～0.4dB,且降低了编码端计算复杂度.
基于混合Gamma信道模型研究了两跳中继系统在联合多径阴影衰落环境下的性能.推导了两跳中继系统端到端信噪比的累积分布函数和矩生函数的精确闭式解,并基于这些闭式解分析了两跳中继系统的误码率、中断率和分集增益等性能.与广义K衰落模型下的性能进行了比较,运用混合Gamma衰落模型可获得简单精确的结果.最后数值和仿真分析验证了理论研究的正确性.
信息率是衡量量子秘密共享方案性能的一个重要指标.在本文中,我们利用超图的相关理论刻画了量子存取结构.然后,利用超图和量子存取结构间的关系给出了参与者人数至多为4的所有13个量子存取结构,并基于量子信息论研究了其最优信息率及所对应的完善的量子秘密共享方案.对其中的5种存取结构的最优信息率的准确值进行了计算,并讨论了达到此信息率的方案的具体构造;对余下的8种存取结构的最优信息率的上界进行了计算.
针对传统宏元胞法时效性低通用性弱的缺陷,提出了一种改进的宏元胞法,即将相移常数的多值问题转化为对同一周期结构相位解卷绕起始频点的判定问题,如此可方便地提取出唯一精确的相移常数.由于新方法严格考量了元胞间电磁场的互耦效应,仅需一次仿真或实测便可计算出元胞间存在任意耦合强度的一维人工周期传输线的色散和Bloch阻抗性能.运用新方法提取了经典的非平衡态和平衡态互易非对称微带复合左右手传输线的色散特性,并与传统的本征模式法、解卷绕法和单元胞法的提取结果进行了对比.进一步利用改进宏元胞法和解卷绕法的提取结果分别反演出微带复合左右手传输线的S参数,基于改进宏元胞法解的S参数与全波仿真S参数之间良好的一致性证实了新方法的精确性.
攻击方拥有自适应规范边信息条件下,如何提高大容量自适应隐写的安全性成为亟待解决的问题.本文对大容量自适应隐写方和攻击方进行博弈建模,分析了博弈均衡存在的条件,通过理论证明给出均衡局势下隐写对抗双方的混合策略和期望支付,最后利用仿真实验验证了理论分析的正确性.研究表明,攻击方的策略与嵌入的信息量无关,期望支付随着嵌入信息量的增加而增加；隐写方选择在载体中某位置进行较多嵌入的概率随着该位置的复杂度增加而增加且不为零.该结论对设计安全的大容量自适应隐写具有一定的指导意义.
针对Marginalized粒子滤波中随机量测噪声对于非线性状态估计精度的不利影响以及线性状态估计中计算量较大问题,提出了一种基于权重一致性优化的实时Marginalized粒子滤波算法.首先,结合量测系统建模中先验信息的提取和利用,通过粒子权重间一致性距离和一致性矩阵的构建,提出了量测提升策略下权重的一致性优化方法,以改善粒子滤波在非线性状态估计中的滤波精度.其次,通过对Marginalized粒子滤波实现中时间更新和量测更新环节的结构优化,给出了实时Marginalized粒子滤波,以降低蒙特卡罗仿真实现下卡尔曼滤波在状态线性估计中的计算复杂度.最后,在两者的动态结合基础上给出了新算法具体实现步骤.利用基于单站雷达目标跟踪仿真场景,分析了算法性能.理论分析和仿真实验结果验证了算法的可行性和有效性.
压缩感知(Compressed Sensing,CS)理论中,投影矩阵优化是一类通过提高观测数据信息量而改善性能的方法.由于投影矩阵与稀疏字典内积构造的Gram矩阵必定奇异,基于广义逆矩阵求解方法存在计算精度的问题.本文提出了一种利用拟牛顿法的CS投影矩阵优化算法.该算法分为两步:一是利用阈值函数约束Gram矩阵非对角线元素,使投影矩阵与稀疏字典的互相关系数逼近Welch界；二是采用秩2校正得到Hessian阵逆近似去修正梯度搜索方向.两个步骤交替执行,直到解出符合优化要求的投影矩阵.该算法始终保持下降性,具有超线性收敛速度,避免了矩阵函数二阶导数复杂的计算,计算量较小.实验结果表明,当信号稀疏度或观测数据相同时,本文算法的重构结果优于其他算法.
针对SLA等级感知服务组合问题,本文提出了一种求解该问题的多目标离散粒子群算法(MDPSO),建立了多目标粒子群算法优化模型.根据该问题的特征,对粒子更新策略进行重新设计;并且提出粒子变异策略以抑制群体的早熟收敛增强群体的全局搜索能力.另外,提出了一种基于约束支配关系的局部搜索策略并将其结合到MDPSO算法,形成算法MDPSO+.最后对MDPSO算法的参数设值进行了分析,并将算法MDPSO、MDPSO+与最近提出的求解该问题的E3-MOGA算法及NSGA-II算法在不同规模的测试用例上进行了实验对比,结果表明算法MDPSO+能够更加有效的解决该问题.
针对单通道语音增强技术对非平稳噪声的跟踪不准确、噪声抑制效果较差的问题,本文提出一种基于在线能量调整的语音增强方法.该方法以归一化临界带能量为特征,采用高斯混合模型对背景噪声进行分类,利用对应类型噪声的自回归隐马尔可夫模型(Auto-Regressive Hidden Markov Model,AR-HMM)和纯净语音的AR-HMM,在最小均方误差准则下估计语音和噪声的功率谱.考虑到非平稳环境中训练集和测试集的差异性,需在线调整语音模型和噪声模型中的能量,语音模型的能量调整采用迭代的期望最大化算法；噪声模型的能量调整则利用的是模型训练过程中的能量重估方法,并以最小值控制的递归平均算法确定噪声能量调整的初始值.在ITU-T G.160标准下对算法进行性能测试,测试结果表明,本文方法对非平稳噪声的跟踪效果较好,对噪声衰减量较大,收敛时间较短.
本文提出了语言真值格蕴涵代数的蕴涵不可约元、有限蕴涵分解元、有限蕴涵分解不可约元的定义,并研究了它们的结构特征,证明了语言真值格蕴涵代数中的部分元素可由蕴涵不可约元通过张量积运算生成.
智能建筑空调机组故障检测与诊断是保证建筑环境安全、舒适、节能的基本方法.然而,多未知模态辨识仍是其中的关键难点之一.鉴于高斯混合模型(GMM)不受特定概率分布局限,可在区分类别的基础上直接得出数据的统计分布,具有优越的计算性能,且能拟合任意连续分布,本文提出一种基于GMM的空调机组多未知模态辨识方法.仿真试验结果表明,GMM聚类方法在空调机组运行模态辨识中具有较高的准确性与可靠性.
2D图像转3D图像是解决3D影视内容缺乏的主要手段之一,而深度提取是其中的关键步骤.考虑到影视作品中存在大量散焦图像,提出单幅散焦图像深度估计的方法:首先通过高斯卷积将散焦图像转换成两幅模糊程度不同的图像;其次计算这两幅图像在边缘处的梯度幅值比例,进而根据阶跃信号与镜头的卷积模型得到边缘处的模糊度;再次将边缘处的模糊度转换成图像的稀疏深度并利用拉普拉斯矩阵插值得到稠密深度图;最后通过图像的视觉显著度提取前景对象,建立对象引导的深度图优化能量模型,使前景的深度趋于一致并平滑梯度较小区域的深度.该方法利用对象引导的深度优化,剔除了拉普拉斯矩阵插值引入深度图的纹理信息.模拟图像的峰值信噪比和真实图像的视觉对比均表明该算法比现有方法有较大改善.
应用动态测试技术检测二进制程序的脆弱性是当前漏洞挖掘领域的研究热点.本文基于动态符号执行和污点分析等动态分析技术,提出了程序路径空间的符号模型的构建方法,设计了PWA(Path Weight Analysis)覆盖测试算法,实现了EWFT(Execution-based Whitebox Fuzzing Tool)原型工具.实验测试结果表明,EWFT提高了程序执行空间的测试覆盖率和路径测试深度,相比国际上同类测试工具,能够更加有效地检测出不同软件中存在的多种类型的程序漏洞.
信任链是实施可信系统的关键技术之一,本文从信任链理论和应用系统出发,介绍了研究信任链理论的典型模型及近年来的研究进展,包括基于无干扰理论的信任链传递模型和基于组合安全理论的信任链模型,详细阐述了这两种信任链理论模型的优势和不足.介绍了基于静态信任根和动态信任根的信任链应用系统的研究状况,介绍了信任链远程证明技术,介绍了云计算环境下的信任链应用系统,对信任链应用系统存在的安全缺陷以及一致性和安全性测评方法进行了分析论述,并展望了该领域未来的发展趋势.
随着物联网的高速发展,各种异构的物理实体被连入网络形成海量的虚拟资源,从而在性能和功能两个方面都为名字服务带来了新的挑战.本文首先从性能角度对物联网名字解析服务和发现服务通过层次式DNS技术、扁平式DHT技术以及混合使用这两种技术实现的架构方案进行了深入的分析比较;然后从功能角度,针对异构兼容、对等解析、隐私保护等三个关键性的需求,梳理了物联网名字服务的最新研究进展;最后探讨了物联网名字服务在未来可能的发展趋势.
本文主要关注多视图数据的分类问题.考虑到集成分类方法可组合多个弱分类器构成一个强分类器,以及主题模型能学习复杂数据的语义表示,本文试图将集成学习思想引入主题模型中,以便同时学习多视图数据的分类规则和预测性语义特征.具体地,结合概率主题模型LDA模型和集成分类方法Softmax混合模型,提出了一个多视图有监督的分类模型.基于变分EM方法,推导了该模型的参数估计算法.两个真实图像数据集上的实验结果表明了提出模型有较好的分类性能.
针对星载IP交换机中硬件资源使用受限的情况,设计实现了一种具有8个优先级、采用指针复制和变长分组调度机制的大容量共享存储交换结构,给出了电路的具体组成、关键调度算法和工作流程.使用Xilinx V4sx55 FPGA实现了完整的8×8交换结构,电路共占用了164K字节片上存储器资源和5982个4输入查找表,可以满足三模冗余设计要求.在系统工作主频为100MHz、片外采用SRAM、数据位宽为64的情况下,交换结构的峰值吞吐率可以达到1.6Gbps；片外采用133MHz DDR存储器、位宽为64时,交换结构的峰值吞吐率可以达到4.25Gbps；该交换单元进行多级扩展后,可以满足10Gbps以上的系统设计需求.
提出一种基于三正交约束的摄像机标定方法.设定摄像机坐标系为世界坐标系,标定摄像机内参数中的5个未知量和1个投影缩放因子,设计一种由7个空间点组成的标定模板,在不需要已知标定模板线段长度的情况下,仅需要2幅以上不同姿态标定模板的图像即可根据三正交关系建立约束方程组,通过矩阵特征值分解,求得摄像机内参数的解析解.对同一个摄像机进行对比实验,本文标定结果与平面经典法标定结果的相对误差仅为1.3%左右,且仿真数据实验和真实图像实验的结果表明,该算法具有较高的标定精度和鲁棒性.
基于Erlang-A同Erlang-C相结合的排队系统模型,由多云域组成的分散型云计算被抽象为多排队系统.基于丢弃率参数实现了对延迟敏感服务请求的准入控制,等待的服务请求以一定的丢弃概率被溢出.将丢弃概率引入Riordan公式,在Hayward近似中提出基于空间随机过程的汇聚溢出流渐进峰度因子,利用等效随机理论研究了溢出流丢失问题.通过仿真实验验证了基于丢弃率准入控制下多排队系统的性能提升.
可配置业务流程模型能够使得在不同的组织之间以可控的方式共享公共流程成为可能,这种模型旨在通过配置满足特定组织的需求,派生出个性化的流程.流程配置由于其配置决策之间的各种依赖关系而变成异常困难,因此,对其进行形式化建模和验证是一个非常重要的问题.由于目标模型能够良好的表达用户需求意图的特点,本文提出一个基于目标感知的可配置业务流程分析方法,这种方法是通过将目标关联到WF-net(即GWF-net),将用户需求意图与业务流程模型进行整合;然后通过增加配置操作将用GWF-net表达的业务流程模型转换成可配置业务流程模型;最后,分析这种可配置业务流程的逻辑结构的正确性并提出用户需求与可配置业务流程配置过程中的一致性定理,为分析与验证在目标约束下可配置业务流程提供一种行为有效的方法.
针对非均匀稀疏采样环境下目标跟踪中的非线性滤波问题,提出了一种基于Gauss-Hermite积分和目标特性辅助的积分粒子滤波新方法(AQPF).在该方法中,构建了基于Gauss-Hermite积分的积分点概率密度函数作为重要性密度函数,同时,在时间更新阶段引入目标观测、目标观测的有效时间间隔、目标速度等目标特性,综合改善滤波器中预测粒子和预测协方差估计的准确性和粒子的多样性,有效提高目标状态的估计性能.实验结果表明,提出方法的估计性能要明显好于无迹kalman滤波(UKF)、积分kalman滤波(QKF)、粒子滤波(PF)、辅助粒子滤波(APF)和高斯粒子滤波(GPF),能够有效对目标状态进行估计.
在两层传感器网络中,查询驱动模式是将查询请求在下层传感器网络层进行分布式处理的一种查询处理模式.在传感器节点产生数据的频率较高而用户发出查询请求的频率较低的情况下,查询驱动模式能够大大减少数据传输量,降低节点的能量消耗.在这种模式下,如何有效支持局部区域性Top-k查询是一个很有挑战性的问题.针对这一问题,本文首先构造了一种新的数据汇聚树(DAT),接着在DAT的基础上提出了一种支持区域性Top-k查询的数据汇聚方案.理论分析和仿真实验表明,与已有算法相比,本文提出的方案更加高效.
针对裴士辉等构造的基于遍历矩阵的公钥加密方案,本文使用遍历矩阵性质和线性化方法,证明破解该公钥加密方案不比求解多项式有限域上离散对数问题更难,从而证明了他们关于该公钥加密方案的安全归约证明是不正确的.
分析血管壁的弹性形变,对心血管疾病的临床诊治和手术方案选择有重要意义.在进行合理假设的前提下,首先建立微元线段的小应变分析模型,再利用有限元分析方法将血管壁区域划分为若干三角形面微元,用三角形的三个顶点和三条边的位移函数导出三角形微元域的形变模型,通过模型计算结果分析及有效性验证表明:血管壁小应变力学模型具有较好的适用性和实用性.与文献方法相比,最后呈现的结果不仅能计算出应变大小,还能显示应变方向,而且分别给出三个方向的应变值.
针对现有的阵列声成像的声-光偏离校准复杂性的问题,研究了一种传声器阵列声像图和视频图的偏离校准方法,该方法针对声-光偏离(平移、旋转和缩放)基本问题,推导出了校准偏离的公式.设计了一个声-光复合校准器,通过提取视频图像的光源中心坐标和声像图的声源中心坐标,得到一个校验的声-光坐标偏离值.根据不同位置的五次实验,得到五个校验的偏离值,再利用本文建立的校验模型计算出五个修正量,将这些修正量带入传声器阵列的声成像算法中即可实现传声器阵列的声－光偏离校准.实验结果表明该方法的误差度为0.12°,在允许的0.2°范围之内,可以作为传声器阵列声像图和视频图偏离校准的一般方法.
基于脊回归(Ridge Regression)理论,提出一种对角加载系数的非参数计算方法.通过分析剩余矢量随快拍数变化的趋势,该算法将误差绝对值作为剩余矢量的代价函数.仿真结果表明,新算法在小快拍数据和阵列存在失配时能够抑制噪声带来的旁瓣起伏效应,具有较好的稳健性.
为了使有限时域内的跟踪精度和辐射风险达到最佳平衡,本文研究了多传感器平台在协同跟踪目标时的主被动传感器调度问题.将该问题建立成基于部分可观马氏决策过程的数学模型以同步实现目标跟踪和辐射控制.在先见优化思想的基础上,借助由无迹采样近似得到的精度收益及由隐马氏模型滤波器推导出的辐射代价将调度问题转化成决策树问题,并采用分枝定界方法求解.仿真结果表明了该方法的有效性.
本文提出一种频域压缩多帧近视解卷积算法.首先,根据波前传感器获取的大气湍流相位估计短曝光图像的初始点扩展函数,并逐步将点扩展函数调整到准确形式.通过共轭梯度(CG)算法交替解卷积频域代价函数估计目标图像和点扩展函数,为了有效压缩信息量,将图像频谱比增加到代价函数中,同时施加基本约束保证迭代快速收敛于全局最小解,采用结构自适应滤波器(SAAF)达到消除噪声的同时保护重建图像细节.实验结果表明算法能够得到高质量的重建图像,性能优于所对比多帧Tikhonov正则化解卷积和多帧Richardson-Lucy的盲解卷积算法.
本文提出了一种新的基于多高斯特征空间覆盖学习的航摄海洋图像分割方法.通过分析,发现在RGB三维色空间中,海水背景像素点的分布尽管在不同成像条件下具有不同的分布特性,但其具有的共同特性是具有集聚性,可以被一个或多个椭球所覆盖.因此,本文在色空间中基于贝叶斯最大后验概率和3δ准则对海水背景进行多高斯分布模型覆盖建模,自学习得到其高斯分布个数并建立相对应的多高斯分布模型.最后,根据上述学习结果,从航拍海洋的图像中分离出海水背景,实现航拍海洋图像中背景和目标的分割.实验证明,该方法具有良好的背景学习性能,能够准确有效地得到海水背景多高斯分布覆盖模型.基于该背景学习模型的海洋图像分割,具有较高的正确率和较低的误差,且算法花费的时间较少,具有较好的稳定性和实时性.
为了拓展倾斜波束圆极化天线(Circularly Polarized Antenna with Tilted Beam,CPA-TB)的带宽,在分析了该天线结构及其特征的基础上,提出了一种花纹式螺旋臂(Flower-Spiral,FS)协同互补开口谐振环(complementary split ring resontor,CSRR)的CSRR-FS结构.该结构通过FS增加了天线表面电流路径,实现了天线驻波比(voltage standing wave ratio,VSWR)的拓展;利用CSRR改变了低频点反射板的电流分布,实现反射板小型化的同时,减小了天线的交叉极化分量,增强了天线的辐射性能,拓展了天线的轴比带宽.仿真和实测结果表明:与普通的平面反射板相比,在保证圆极化、波束倾角30°的条件下,基于CSRR-FS结构的CPA-TB相对带宽为24%(5.5-7GHz),天线工作带宽拓展了1.8倍.CSRR-FS结构的提出为CPA-TB带宽的拓展提供了新的途径.
