2011年, 第39卷, 第5期　刊出日期：2011-05-25

  

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学术论文
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  一种云计算操作系统TransOS:基于透明计算的设计与实现

  张尧学;周悦芝

  电子学报. 2011, 39(5): 985-990.

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  云计算正成为计算机研究和应用的热点.在云计算研究的许多问题中,云计算操作系统的研究受到了广泛重视.但是,至今为止,人们对什么是云计算操作系统?怎样研制云计算操作系统?以及为什么要有云计算操作系统等问题并没有给出答案,也没有看到成功的云计算操作系统实例.本文从透明计算,也就是用户控制的云计算(Customer Controlled Cloud Computing)角度出发,以用户端提供用户服务、网络服务器提供程序和数据的存储、对网络软硬件资源进行管理来定义云计算操作系统.我们把传统操作系统,例如Linux、Windows等也定义为资源,把云计算操作系统定义为运行在传统操作系统与计算机主板BIOS之间,对包含各种传统操作系统在内的网络资源进行管理的超级操作系统(Meta OS).本文首先介绍什么是透明计算和基于透明计算的云计算操作系统,然后给出该系统的结构和相关实现实例.
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  基于生物信息学特征的DNA序列数据压缩算法

  纪震;周家锐;朱泽轩;Q H Wu

  电子学报. 2011, 39(5): 991-995.

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  本文通过将生物学特征和生物学含义引入DNA序列数据的压缩处理中,提出了基于生物信息学特征的BioLZMA压缩算法.在BioLZMA算法中,DNA序列根据组成部分生物学含义的不同切分重组为四个集合:编码序列CDS集合、内含子序列集合、RNA序列集合以及剩余序列的集合.根据各集合中序列的具体生物学特征分别使用针对性的压缩策略进行预处理,并通过LZMA算法进行压缩编码.实验结果表明,BioLZMA算法在基准测试序列上的压缩性能优于原有的DNA序列压缩方法.特别是对于生物信息学特征清晰的长序列,算法能够在较短的时间内获得较高的压缩率.
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  NBTI效应导致SET脉冲在产生与传播过程中的展宽

  陈建军;陈书明;梁斌;刘征;刘必慰;秦军瑞

  电子学报. 2011, 39(5): 996-1001.

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  本文研究了负偏置温度不稳定性(NBTI)对单粒子瞬态(SET)脉冲产生与传播过程的影响.研究结果表明:NBTI能够导致SET脉冲在产生与传播的过程中随时间而不断展宽.本文还基于工艺计算机辅助设计模拟软件(TCAD)进行器件模拟,提出了一种在130nm体硅工艺下,计算SET脉冲宽度的解析模型,并结合NBTI阈值电压退化的解析模型,建立了预测SET脉冲宽度在产生的过程中随PMOS器件的NBTI退化而不断展宽的解析模型,TCAD器件模拟的结果与解析模型的预测一致;本文还进一步建立了预测SET脉冲宽度在传播的过程中随PMOS器件的NBTI退化而不断展宽的解析模型,SPICE电路模拟的结果与解析模型所预测的结论一致.
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  基于高维空间几何信息学的遥感图像去薄云算法

  李新宇;刘扬阳;蒋雪娜;王守觉

  电子学报. 2011, 39(5): 1002-1006.

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  遥感图像中薄云的存在为遥感图像的判读带来了极大的影响,本文针对遥感图像中的薄云雾提出了一种基于高维空间几何信息学(High-Dimensional Space Geometrical Informatics)(HDSGI)的去云的新算法.基于HDSGI理论,将一副带有薄云的遥感图像作为高维空间中的一点,通过各向同性滤波器将该高维空间点几何分解到不同尺度的两个子空间,对各个子空间的分解分量分别进行抑制、增益变换,将经过变换后的子空间分量合成得到最终所需的去云后遥感图像.采用实际卫星影像和航空影像对该算法进行实验验证,用同态滤波和小波分解算法进行同类算法比较,并采用若干客观图像评价参数评价分析处理后图像.实验结果表明,本文算法不仅能有效降低薄云覆盖及相关的噪音干扰,而且可以增强原始遥感图像边缘信息,达到去除薄云的目的.
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  基于标记分水岭和区域合并的彩色图像分割

  余旺盛;侯志强;宋建军

  电子学报. 2011, 39(5): 1007-1012.

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  针对分水岭算法的过分割问题,设计了一种结合标记分水岭和区域合并的彩色图像分割算法.算法首先根据梯度图像局部极小值的综合信息自适应提取标记,在标记的基础上进行分水岭变换获得初始分割结果;然后结合人眼对区域相似性的实际感知定义了融合颜色距离、方差和边缘信息的综合距离度量,通过综合距离度量控制区域进行快速合并得到高级分割结果.仿真结果表明,新设计的算法能够有效抑制过分割,获得更小的局部一致性错分率,与人工标注的分割结果更为接近.
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  一种面向Microsoft Windows的AMBA设备PCI虚拟化机制

  庞九凤;陆俊林;李皓;佟冬;程旭

  电子学报. 2011, 39(5): 1013-1019.

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  PKUnity-86是基于x86处理器和AMBA开放总线架构的系统芯片,既能快速集成各种标准IP核,又支持Microsoft Windows和x86应用程序.如何使AMBA设备支持工业标准的PCI设备枚举和访问,是支持Microsoft Windows的首要问题.本文提出一种硬件VPCI机制,通过为AMBA设备实现虚拟的PCI配置空间,对配置、存储和I/O交易进行转发,Microsoft Windows就能无差别地识别位于PCI总线的标准PCI设备和位于AMBA总线上的AMBA设备,复用标准PCI设备驱动程序以访问相应的AMBA设备.在Bochs模拟器上,基于该PCI虚拟化机制的PKUnity-86系统芯片成功启动Microsoft Windows 98和Windows XP和运行典型的x86应用程序.VPCI的硬件开销仅为标准PCI的13.7%,性能优于标准PCI;读和写PCI配置空间的性能分别是AMD VSA的7.31和6.73倍.
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  非自治约瑟夫森结阵列的耦合同步研究

  张立森;蔡理;冯朝文

  电子学报. 2011, 39(5): 1020-1024.

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  针对电阻-电容-电感分路的约瑟夫森结耦合的阵列,当驱动电流的相位差为零时,分析了对称振子之间完全同步流形及其稳定性.当相位差不为零时,计算了误差系统随相位差变化的分岔图和李雅普诺夫指数曲线,发现相位差破坏了振子对之间的完全同步,但却可以抑制系统中的混沌.理论上讨论了约瑟夫森结阵列中延迟同步的存在性,发现距离较远的振子对之间的延迟同步化程度较高,而振子数较少的阵列中无法建立延迟同步,同时还得到了同步建立时的延迟时间与驱动电流相位差之间满足的关系式.
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  在线脑机接口中脑电信号的特征提取与分类方法

  徐宝国;宋爱国;费树岷

  电子学报. 2011, 39(5): 1025-1030.

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  在脑机接口研究中,针对运动想象脑电信号的特征抽取,提出了一种基于离散小波变换和AR模型的方法.利用Daubechies类小波函数对脑电信号进行3 层分解,抽取小波变换系数的统计特征;利用Burg算法提取脑电信号6阶AR模型系数.将这两类特征进行组合后使用神经网络、支持向量机、马氏距离线性判别进行分类并比较分析.采用BCI2003竞赛数据,以分类精度与竞赛的最好结果进行了比较,表明了所提出方法的有效性.在脑电信号控制机器人的在线系统中,该模式识别算法的平均准确度达到了89.5%.该特征提取和分类方法为在线脑机接口系统的研究提供了新的思路.
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  基于输出违例概率的时延向量测试质量评估

  王杰;梁华国;李华伟;闵应骅;李晓维

  电子学报. 2011, 39(5): 1031-1036.

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  针对冒险引起的测试质量评估误差,本文提出了一种基于输出违例概率的测试质量评估方法.定义了到达时间窗口和输出违例概率的概念,使用输出违例概率来反映测试向量的小时延缺陷检测能力,有效地避免了忽略冒险引起的计算误差,从而准确的评估了向量对小时延缺陷的检测质量.实验结果表明,相对于基于输出偏移的国际同类方法,本文的评估方法不增加额外的时间开销;在其指导下筛选出来的向量具有更高的测试质量.
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  基于电路三要素理论的三值绝热加法器设计

  汪鹏君;李昆鹏

  电子学报. 2011, 39(5): 1037-1041.

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  通过对加法器和绝热电路工作原理及结构的研究,本文提出一种三值绝热加法器设计方案.该方案首先以电路三要素理论为指导,推导出一位三值绝热全加器的元件级函数式,并利用自举的NMOS管实现相应的电路结构,完成对电路的能量注入和恢复.然后在此基础上,进一步得到四位三值绝热加法器.最后PSPICE模拟验证所设计的电路具有正确的逻辑功能和明显的低功耗特性.
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  砷化镓8Bit ADC电路的抗辐射设计和辐照试验研究

  田国平;王丽;朱思成

  电子学报. 2011, 39(5): 1042-1046.

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  砷化镓模数转换器(ADC)具有良好的电性能和耐辐照能力,广泛应用于各种领域,尤其是航空航天领域.电路的抗辐射能力与设计和工艺密切相关,在前期对电路进行辐照试验基础上,针对电路设计和工艺制造进行大规模集成电路的抗辐射研究,改进电路的设计和工艺制造技术,提高电路的抗辐射能力.本文主要对该电路的设计、工艺研究和γ总剂量辐照试验进行描述,试验结果表明该模数转换器能够抗100K rad(Si)总剂量的辐照.
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  面向多功能模拟信号处理的开关电流型可重构模拟电路研究

  王友仁;祝鸣涛;任晋华;崔江;林华

  电子学报. 2011, 39(5): 1047-1052.

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  现有的离散时间型可重构模拟电路采用开关电容技术,存在功能有限、带宽低、与数字CMOS工艺不兼容等问题.本文提出了一种基于电流模取样数据技术的可重构模拟电路,能够与数字CMOS工艺技术兼容.设计了细粒度开关电流型可重构模拟单元,设计了面向开关电流型CAB互连的可编程网络结构.在4×2规模的可重构模拟阵列上,重构实现了三个典型模拟电路应用实例,实验结果证明了所设计开关电流型可重构模拟电路是有效的,能重构实现多种功能的模拟电路.
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  基于混合结构神经网络的自适应背景模型

  王志明;张丽;包宏

  电子学报. 2011, 39(5): 1053-1058.

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  本文提出一种基于神经网络的视频中运动目标检测自适应背景模型.对每个像素点(或局部区域)建立一个混合结构的神经网络背景模型,模型由一个4层前馈神经网络组成,输入层接受像素HSV特征,特征层实现特征提取功能,模式层以概率神经网络的方式完成像素属于背景概率的计算,输出层以赢者取胜的方式完成前景背景分类和模式层激活节点选择功能.网络的权值和结构随着视频中运动检测过程动态更新,无需独立的训练视频.网络的自适应性表现在网络的学习速率根据相邻帧运动差异自适应计算得到,且网络中的模式节点个数根据权重的变化动态增加或删除.实验结果表明,本文提出的方法在无需手工设置学习速率的情况下,运动区域检测准确率优于其他几种常见的运动检测背景模型,对背景或灯光的突然变化适应速度很快.
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  用于H.264编解码的面向HDTV应用的动态可重构多变换VLSI结构

  洪琪;曹伟;童家榕

  电子学报. 2011, 39(5): 1059-1063.

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  提出了一种新的支持MPEG-4 AVC/H.264标准4×4整数变换的动态可重构结构.首先,针对4×4正反变换分别推导了两个新的二维直接信号流图.进而设计了一个面向HDTV应用的动态可重构多变换结构.该结构无需转置寄存器且计算单元仅需16个加法器(减法器).采用0.18μm CMOS工艺实现了该电路结构.结果表明,最高工作频率可达200MHz,电路规模仅为5140门,最大功耗仅为15.64mW.在100MHz的时钟频率下工作,该电路即可实时处理HDTV 1080P的高质量视频序列.对比现有结构,在HDTV应用中,该结构在面积和功耗方面优势明显.
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  基于CPN的服务交互行为关键属性的运行时确保机制

  朱俊;郭长国;吴泉源

  电子学报. 2011, 39(5): 1064-1071.

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  为了保证服务交互行为与其定义的关键属性相一致,本文提出了一种基于有色Petri网模型的运行时确保机制,从而提高服务组合运行的可靠性.文章首先介绍了服务交互行为CPN模型,用于精确刻画服务交互行为及其重要属性.结合服务实例,进一步对模型可达集和关键监控属性展开深入分析.在可达集的基础上,描述将模型运用于运行时监控的方式确保服务交互行为的关键属性.同时,本文从并行化执行流程和交互行为检测算法两方面介绍了服务交互行为的运行时监控机制.最后,评测结果表明这种运行时确保机制在性能、检测效率等方面都具有良好的表现.
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  一种支持H.264 High Profile的高效可重构反变换VLSI结构

  陆晓凤;刘锋;佟冬;王克义

  电子学报. 2011, 39(5): 1072-1076.

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  本文针对H.264 Fidelity Range Extensions(FRExt,High Profile)解码过程中扩展的所有变换,采用二维矩阵分解和基于矩阵运算提取公共因子的操作,利用通用运算单元来设计高效的可重构VLSI结构.该结构不但节省面积(可重构变换结构只消耗了4807门电路),并且具有高性能(采用TSMC 0.13微米工艺,在150MHz的时钟频率下工作,该电路可以达到1.2G pixels/s的吞吐率,支持分辨率为4096×2048、每秒60帧的视频实时解码需求).根据DTUA(吞吐率和电路规模的比值)作为效率因子,本设计在支持H.264 High Profile所有变换的设计中具有最高的效率.
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  基于谓词逻辑的原型系统生成方法研究

  彭君;刘淑芬;张欣佳;王晓燕

  电子学报. 2011, 39(5): 1077-1081.

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  本文采用面向对象思想和模型驱动技术,提出一种基于谓词逻辑的原型系统生成方法.该方法以模型为基本元素,通过对静态模型和动态模型信息实施约束抽取和迭代精化等操作生成原型系统.在生成过程中遵循信息对等原则,并引入谓词逻辑使转换过程建立在牢固的数学基础之上,更能够保证原型系统的正确性和完整性,更易于处理需求变化对系统造成的影响,有效的降低了软件开发风险,提高了软件开发效率.
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  一种基于半马尔可夫过程的匿名节点状态转移模型

  郝建国;刘卫东;戴一奇

  电子学报. 2011, 39(5): 1082-1086.

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  为揭示MANET(Mobile Ad-hoc NETworks)匿名路由协议中节点不端行为及其抵御机制对节点协作性的影响,本文根据匿名节点状态转移的特点,提出了一种基于半马尔可夫过程的匿名节点状态转移模型.在该模型下,针对MANET匿名路由协议中节点能量消耗大和隐私保护要求高的特点,对节点状态极限概率进行了理论估计,给出了节点状态转移概率矩阵和转移期望时间矩阵的理论模型.最后,用实验分析了不同模型参数对节点状态极限概率的影响,验证了本文模型的有效性.
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  求解流水车间调度问题的混合粒子群算法

  田野;刘大有;

  电子学报. 2011, 39(5): 1087-1093.

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  本文提出了一种混合的元启发式方法HDCPSO用于求解置换流水车间调度问题中的最小化完成时间.该算法将粒子群算法和迭代贪心算法(Iterative Greedy,IG)相结合,利用IG算法中的作业毁坏(Destruction)和构造(Construction)操作来对粒子进行变异,降低群体发生早熟的可能.引入了个体徘徊概念,用来控制个体变异.此外,通过基于插入的邻域搜索来提高个体的局部搜索能力.最后,提出了群体的重新初始化机制来进一步避免早熟收敛的发生.本文算法在不同规模的问题实例上与其他几个具有代表性的算法进行了比较,实验结果表明,无论是在求解质量还是稳定性方面都优于其他算法.
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  基于非下采样三通道不可分对称小波的多光谱图像融合

  刘斌;彭嘉雄

  电子学报. 2011, 39(5): 1094-1099.

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  针对IHS变换融合方法不能保持好的光谱信息,张量积小波变换融合方法生成的融合结果图像空间分辨率偏低、且易产生方块效应等不足.提出了一种基于三通道不可分对称小波的多光谱图像融合方法.利用矩阵扩充的方法,给出了三通道不可分对称小波滤波器组的构造方法,用所构造的不可分小波滤波器组分别对多光谱图像的亮度分量和全色图像作非下采样多尺度分解,采用高频分量替代、低频分量取平均进行融合.实验结果表明,该方法有较好的融合效果,其保持光谱信息的能力和空间分辨率信息的能力比基于IHS融合方法、基于DWT的融合方法和基于IHS-DWT的融合方法都强.
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  一种对等结构的云存储系统研究

  吴吉义;傅建庆;平玲娣;谢琪;

  电子学报. 2011, 39(5): 1100-1107.

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  相对于当前各种主从(Master/Slave)结构的GFS,HDFS,Sector等云存储系统,提出了一种对等结构的云存储系统MingCloud,并采用Kademlia算法构建了原型系统.MingCloud能提供数据存储、读取、删除、搜索等云存储服务功能,并能保证系统中数据的安全性与可靠性.仿真实验结果表明,MingCloud具有较高的可用性和性能,系统通过改进和优化后能实际应用于互联网动态开放环境,并为用户提供较高质量的云存储服务.
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  三维直方图重建和降维的Otsu阈值分割算法

  申铉京;龙建武;陈海鹏;魏巍(吉林大学符号计算与知识工程教育部重点实验室;吉林长春00)

  电子学报. 2011, 39(5): 1108-1114.

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  针对三维Otsu阈值分割算法中因区域误分而产生的抗噪性差这一问题,提出了一种三维直方图重建和降维的Otsu阈值分割算法.该方法首先在详细分析三维直方图中噪声点分布的基础上,通过重建三维直方图,减弱了噪声干扰;然后将三维直方图区域划分由八分法改为二分法,使得阈值搜索的空间维度从三维降低到一维,减少了处理时间和存储空间.本文最后给出了算法的分割结果和运行时间,并与三维Otsu方法、二维分解法和二维斜分法进行对比.实验结果表明,本文算法的抗噪性更强,且分割效果更为理想,同时时间复杂度也远低于三维Otsu法.
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  QIACO:一种多QoS约束网格任务调度算法

  孙伟峰;覃振权;李明楚;胡晶;陈媛芳

  电子学报. 2011, 39(5): 1115-1120.

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  网格环境下的任务调度问题属于NP难解,难以得到精确的最优解,适合使用蚁群算法等智能优化算法对最优解进行逼近;同时,服务质量(QoS)也是衡量网格性能的一个重要指标,网格任务调度应该满足用户的QoS需求.为解决具有QoS保证的网格任务调度问题,本文以带有QoS约束的任务为研究对象,结合改进的蚁群算法,提出了一种基于蚁群算法的多QoS约束网格任务调度算法(QIACO).QIACO将蚁群算法用到网格任务调度问题中,具体考虑了5种QoS约束,并将QoS约束转换成效用,提出了多约束QoS任务调度模型.同时,本文改进了蚁群算法的搜索策略、决策规则和信息素更新策略,使总效用值即用户满意度达到最大.理论分析和仿真实验表明QIACO无论是在Makespan方面,还是在总效用方面都相比同类算法有较大的优势.
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  一种基于类Haar特征和改进AdaBoost分类器的车辆识别算法

  文学志;;方巍;郑钰辉;

  电子学报. 2011, 39(5): 1121-1126.

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  提出一种基于类haar特征和改进AdaBoost分类器的车辆图像识别算法,以解决当前基于SVM分类器或级联分类器存在的分类识别性能不足以及传统基于AdaBoost算法的训练所需时间过长的问题.首先,基于积分图提取图像的扩展类haar特征,然后对所提取的海量类haar特征应用改进的AdaBoost分类器训练方法进行特征选择及分类器训练,最后利用所选择的特征信息及训练得到的分类器进行两类分类识别.实验结果表明,文中方法无论是在识别性能还是训练所需时间方面均明显优于传统方法,具有较好的应用前景.
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  基于离散元胞蚂蚁算法的几何约束求解技术研究

  曹春红;王利民;赵大哲

  电子学报. 2011, 39(5): 1127-1130.

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  一个约束描述了一个应该被满足的关系,一旦用户已经定义了一系列的关系,那么在修改参数之后,系统会自动选择合适的状态来满足约束.在将几何约束问题的约束方程组转化为优化模型的时候,引入一种利用元胞演化规律和蚂蚁寻优特点的离散元胞蚂蚁算法.离散元胞蚂蚁算法是一种新型的仿生算法,它利用元胞在离散元胞空间的演化规律和蚂蚁寻优的特点,为解决实际问题提供了一种优化方法.实验表明,该方法可以比较有效的处理几何约束问题.
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  基于流形正则的块增量距离尺度学习算法

  王磊;刘铁;贾华丁

  电子学报. 2011, 39(5): 1131-1135.

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  在实时应用中,观测样本通常以数据块的形式依次达到,传统的批量距离算法难以进行学习.本文提出一种新颖的利用成对约束关系进行学习的块增量距离尺度算法.首先给出块增量学习的一般模型,并通过扩展约束集克服其容易"过拟合"的缺陷;然后引入流形正则项使得学习过程中数据块的局部邻域结构得以保持.实验结果表明,本文算法学习的距离尺度在测试精度、计算开销上优于现有的增量距离算法,并且在存储开销方面显著优于批量距离算法.
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  基于质心片的不确定高维索引研究

  庄毅;胡海洋;胡华

  电子学报. 2011, 39(5): 1136-1142.

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  提出一种基于质心片的(CU-Tree)不确定高维索引结构.对于高维空间中的不确定数据对象,首先通过k平均聚类算法将其聚成若干类,然后分别计算每个不确定超球进行质心"切片",并对其进行复合编码得到对应的统一索引键值,并且用B+树建立索引.这样,高维空间的概率查询就转变成对一维空间的启发式的范围查询及求精运算.实验证明该方法能更有效地缩小搜索空间,减少积分计算的代价.实验都表明,CU-Tree索引在查询效率方面要明显优于其它的索引方法,尤其适合海量高维不确定数据的查询.
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  扇束CT几何伪影的校正方法

  王亮;张朋

  电子学报. 2011, 39(5): 1143-1149.

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  实际工业CT系统很难满足经典CT图像重建公式所要求的射线源焦点、转台中心及线阵探测器之间严格的对准关系.不满足对准关系将导致经典CT图像重建公式所重建的图像中出现几何伪影.本文引入可以描述一般情况下CT扫描几何关系的一组几何参数,给出了由金属丝的投影数据间接估计这些几何参数的方法,还给出了基于这些几何参数的图像重建公式.本文只假设转台的旋转轴垂直于由射线源焦点与线阵探测器所形成的扇束,而不要求扫描系统满足其它几何对准关系.对于扫描系统不对准的情况,先按照本文方法估计几何参数,再将其代入本文提出的图像重建公式,便可以正确重建出被测物的断层CT图像.
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  T-S模糊粒子群优化建模及稳定性分析

  冯纪强;谢维信;徐晨

  电子学报. 2011, 39(5): 1150-1153.

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  在粒子群优化问题空间是一维有界的前提下,本文结合T-S模糊框架提出了一种模糊粒子群优化模型,即粒子群优化中的速度和位置迭代公式变换为一个带时变非线性反馈的线性时不变系统,将其嵌入到T-S模糊状态模型,同时将粒子的认知部分和社会部分随机加权和的反向运动作为T-S模糊状态反馈控制.针对该模型,本文根据T-S稳定性理论和非线性随机系统Lyapunov稳定性理论分情况探讨了其稳定性.
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  城市场景车载Ad Hoc网络竞争转发关键参数分析

  李元振;廖建新;李彤红;朱晓民;张磊

  电子学报. 2011, 39(5): 1154-1158.

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  论文对城市场景下的基于竞争转发的车载Ad hoc网络路由算法进行了分析,该分析对于确定竞争转发策略中节点定时器的值具有重要的意义,是竞争转发路由策略的有益和重要的补充.论文给出了保证抑制策略以一定概率执行成功的条件下,节点定时器参数的下限值.仿真和分析结果的对比验证了本文分析的有效性.
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  基于虚拟边框视场光阑的IRFPA自适应非均匀性校正算法

  刘崇亮;金伟其;范永杰;曹扬;刘秀;刘斌

  电子学报. 2011, 39(5): 1159-1164.

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  非均匀性校正是提高红外焦平面阵列成像质量的关键环节.本文提出了一种基于虚拟边框视场光阑的红外非均匀性校正算法.该算法用人工神经网络对边框像元进行初始校正,形成校正虚拟边框,再根据场景信息和帧间位移,将偏置校正参数逐行逐列传递,可消除焦平面阵列全视场响应的偏置非均匀性.由于算法主要基于代数运算,运算量较低,故能根据场景信息自适应地实现快速、高效的一点校正;且不需要对成像系统进行机械结构改造,与传统代数算法相比,适应性更强.真实红外图像与仿真图像对算法的检验结果,证明了方法的有效性.
科研通信
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  高性能可编程互连资源设计研究

  陈星;王丽云;王元;吴方;王健;陈利光;来金梅

  电子学报. 2011, 39(5): 1165-1168.

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  传统的可编程互联结构在短距离互连上往往采用单管、中距离上有双向线,这使得在CLB中查找表(LUT)数目变大后,互连上的延迟会随线长增加而呈指数增长.本文提出了一种改进的高性能互连结构,改进了短、中和长距离互连,使得其在CLB中LUT数目增加的情况下让芯片拥有更好的互连延迟特性,通过对这种互连结构和传统的互连结构进行建模仿真并对延迟性能比较,结果显示,两倍线的平均延迟降低了21.9%、六倍线的平均延迟均降低了近21.7%,长线平均延迟降低了约4%.这种高性能互连结构应用于我们自主研发设计的FDP2009-2-SOPC芯片中,并对其互连性能进行了测试,验证了我们的思想.
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  一种用于FPGA配置的抗干扰维持电路

  张惠国;王晓玲;唐玉兰;于宗光;王国章

  电子学报. 2011, 39(5): 1169-1173.

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  设计并实现了一种用于FPGA配置的抗干扰维持电路,针对基于SRAM的FPGA配置单元易受噪声影响丢失信息的问题,提出了电压不稳定、低压状态下配置信息的抗干扰维持方案.在设计高面积效率配置单元、分析噪声容限的基础上,得出配置单元静态噪声容限随电源电压单调递增的关系,并进一步设计了基准、电荷泵以及电压比较控制电路构成的可切换电源反馈控制电路,实现了配置单元的稳定供电.仿真及测试结果表明,正常工作电压为2.5V的FPGA芯片能在1.8V低电压下维持配置信息,提高了FPGA芯片的抗干扰性能.
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  40Gbps甚短距离并行光传输技术与实验系统

  胡庆生;许多;苗澎

  电子学报. 2011, 39(5): 1174-1177.

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  介绍了40Gbps甚短距离(VSR)并行光传输系统的实现和测试.用两片Altera Stratix II GX FPGA分别实现发送/接收转换芯片,通过对FPGA内嵌的吉比特收发器的合理配置,以及在去斜移电路中采用滑动窗口生成器和共用窗口比较器的方法节省了硬件资源;基于异或定位原理,采用二分查找法大大提高了帧同步电路的速度.自制的12通道垂直腔面发射激光器(VCSEL)的工作速率达到了12×3.318Gbps.利用Agilent 81250误码仪,通过并行光发射/接收模块和7米长的12芯多模带状光纤,成功实现了SDH STM256/OC768的点到点测试,连续两小时的测试结果表明,系统误码率小于10^-12,满足设计要求.
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  适合大样本快速训练的最大夹角间隔核心集向量机

  胡文军;王士同;邓赵红

  电子学报. 2011, 39(5): 1178-1184.

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  许多核化形式的分类方法如SVM,SVDD等都是对应一个二次规划(QP)问题,而核矩阵计算需要O(m²)空间复杂度,求解QP需要O(m³)时间复杂度,限制了这类方法对大样本数据的训练.本文基于一种新的分类间隔概念提出最大向量夹角间隔分类器MAMC,目标是在样本空间找到最优向量 c ,测试样本通过 c 与训练样本之间的最大化向量夹角间隔ρ(称为Margin)实现分类.同时,文中证明了该方法的核化形式等价于核化的最小包络球MEB问题,并通过引入核心集向量机CVM将MAMC扩展为MAM-CVM,进而快速实现对大样本的训练和分类.人造和真实数据集实验表明了MAMC和MAM-CVM算法的有效性.
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  一种连续/离散混合结构的电容数字自校准Sigma Delta模数转换器设计

  刘岩;华斯亮;王东辉;侯朝焕

  电子学报. 2011, 39(5): 1185-1189.

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  本文根据连续时间调制器和离散时间调制器的各自优缺点,提出了一种新型混合调制器结构的音频Sigma Delta模数转换器,电容数字自校准电路用来补偿连续时间积分器的RC常数,斩波稳定技术用来降低深亚微米CMOS工艺下的闪烁噪声.测试结果表明连续/离散混合结构Sigma Delta模数转换器的峰值信噪比达到102dB,芯片总体功耗为30mW.
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  基于可重构MUXs网络的低功耗测试数据压缩方法

  刘军;;吴玺;韩银和;李晓维;

  电子学报. 2011, 39(5): 1190-1193.

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  测试数据和测试功耗是集成电路测试时关注的两个主要问题.为缩减测试数据体积和降低测试功耗,提出了一种基于可重构MUXs网络的低功耗测试数据压缩方法.这种方法在保持压缩率不变的前提下,充分利用MUXs网络中"空闲"的测试通道来降低测试功耗.在降低测试功耗原则的指导下,将一些"有用"的测试通道进行拆分,即将这些"有用"通道驱动的一部分扫描链改由"空闲"的通道来驱动.提出了怎样选择通道,怎样将选择的通道进行拆分方法.实验结果表明建议的方法有效降低了测试时的平均功耗和峰值功耗.
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  一种自适应多核处理器I/O一致性处理方法

  郭御风;李琼;窦强;罗莉

  电子学报. 2011, 39(5): 1194-1198.

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  I/O引发的数据一致性问题是多处理器系统数据一致性问题不容忽视的重要因素.多核使得处理器中的I/O一致性问题变得更加突出.另一方面,I/O访问模式的多样性使得单一的I/O一致性处理方法很难满足多样的I/O应用需求.本文首先分析了I/O应用访问模式,提出了I/O数据访问的七种特性;并根据I/O数据的访问特性提出了一种新型的自适应多核处理器I/O一致性处理方法,使得I/O一致性处理可以自适应地根据I/O应用进行动态调整,从而满足不同应用需求;最后,我们对自适应的I/O一致性处理方法进行了性能评测,评测结果表明该方法对不同的I/O应用均能获得很好性能.
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  基于Shell命令和多阶Markov链模型的用户伪装攻击检测

  肖喜;翟起滨;田新广;陈小娟;叶润国

  电子学报. 2011, 39(5): 1199-1204.

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  伪装攻击是指非授权用户通过伪装成合法用户来获得访问关键数据或更高层访问权限的行为.提出一种新的用户伪装攻击检测方法.该方法针对伪装攻击用户行为的多变性和审计数据shell命令的相关性,利用特殊的多阶齐次Markov链模型对合法用户的正常行为进行建模,并通过双重阶梯式归并shell命令来确定状态,提高了用户行为轮廓描述的准确性和检测系统的泛化能力,并大幅度减少了存储成本.检测阶段根据实时性需求,采用运算量小的、仅依赖于状态转移概率的分类值计算方法,并通过加窗平滑处理分类值序列得到判决值,进而对被监测用户的行为进行判决.实验表明,同现有的典型检测方法相比,该方法在虚警概率相同的情况下大幅度提高了检测概率,并有效减少了系统计算开销,特别适用于在线检测.
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  一种针对websearch应用的缓存替换算法

  司成祥;孟晓;许鲁

  电子学报. 2011, 39(5): 1205-1209.

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  本文通过对websearch负载的分析,总结出负载访问模式的特点,在此基础上提出了一种新的缓存替换算法——ERDP-LRU.与传统的LRU算法的区别是它采用基于重用距离的放置策略.通过模拟实验和实际系统验证,在各种不同的典型负载和缓存大小下,ERDP-LRU的效果均好于其它替换算法.
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  一种新的真核基因剪接位点识别方法

  王科俊;吕俊杰;冯伟兴;王鑫;贺波

  电子学报. 2011, 39(5): 1210-1213.

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  剪接位点识别是基因组分析的关键步骤.为提高真核基因剪接位点识别的精度,提出一种融合多种信息的方法.在采用序列信息与剪接位点信号信息的基础上,增加剪接调控元件信息,并引入结构信息,针对供体位点与受体位点的不同特点,为其建立不同的识别模型.实验结果表明:该方法对剪接位点的识别具有较好的效果,其识别精度可达95%以上.
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  基于机会式网络编码的低时延广播传输算法

  卢冀;肖嵩;吴成柯

  电子学报. 2011, 39(5): 1214-1219.

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  为了提高无线网络中数据包广播传输的效率,本文提出了一种基于机会式网络编码的广播传输算法.该算法在发送端按一定顺序选择不同终端的丢包,并采用异或运算编码重传包,在终端采用从重传包中解码数据包的方法恢复丢包.该算法优先恢复时间重要性较高的丢包,并使多个终端同时从单个重传包恢复其丢包,因此有效地提高了广播传输效率并降低了传输时延.在典型的无线信道条件下得到的仿真结果表明了本文算法相比其它算法可以有效地提高传输带宽并降低数据包传输时延.
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  基于改进蚁群算法的移动机器人动态路径规划方法

  柳长安;鄢小虎;刘春阳;吴华

  电子学报. 2011, 39(5): 1220-1224.

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  本文提出了基于改进蚁群算法的移动机器人动态路径规划方法.首先针对蚁群算法收敛速度慢,容易陷入局部最优的缺点,提出了根据目标点自适应调整启发函数,提高算法的收敛速度;借鉴狼群分配原则对信息素进行更新,避免搜索陷入局部最优.其次为了优化改进蚁群算法的性能,提出用粒子群算法对改进蚁群算法的重要参数进行优化选择.最后实现了基于改进蚁群算法的移动机器人动态路径规划并完成了仿真实验,实验结果证明了该方法的可行性和有效性.