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    1. 基于透镜成像原理的微波阵列快速成像技术
    张继龙, 李业振, 刘勇, 王栋
    电子学报    2022, 50 (5): 1107-1116.   DOI: 10.12263/DZXB.20210495
    摘要1112)   在线全文11)    PDF下载 (2659KB)(109)    收藏

    微波成像技术在雷达、制导、引信、安防、医疗等领域有极大的应用需求,本文研究了基于透镜成像原理的微波阵列快速成像技术,通过分析透镜成像系统的成像特性以及成像算法,提出了一种适用于阵列成像的快速算法,该方法仅需要执行一次IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)运算即可获得目标的像. 所提出的新方法降低了算法复杂度,具有较快的运算速度. 最后进行了成像验证,采用微波暗室测试散射源近场数据,通过快速成像算法计算目标的像,实验结果证明新算法具有较好的成像效果.

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    2. 基于注意力机制特征融合网络的SAR图像飞机目标快速检测
    赵琰, 赵凌君, 匡纲要
    电子学报    2021, 49 (9): 1665-1674.   DOI: 10.12263/DZXB.20200486
    摘要889)   在线全文151)    PDF下载 (9889KB)(829)    收藏

    针对合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像中飞机目标散射点离散化程度高,周围背景干扰复杂,现有算法对飞机浅层语义特征表征能力弱等问题,本文提出了基于注意力特征融合网络(Attention Feature Fusion Network,AFFN)的SAR 图像飞机目标检测算法.通过引入瓶颈注意力模块(Bottleneck Attention Module,BAM),本文在AFFN中构建了包含注意力双向特征融合模块(Attention Bidirectional Feature Fusion Module,ABFFM)与注意力传输连接模块(Attention Transfer Connection Block,ATCB)的注意力特征融合策略并合理优化了网络结构,提升了算法对飞机离散化散射点浅层语义特征的提取与判别.基于自建的Gaofen-3 与TerraSAR-X 卫星图像混合飞机目标实测数据集,实验对AFFN与基于深度学习的通用目标检测以及SAR图像特定目标检测算法进行了比较,其结果验证了AFFN对SAR图像飞机目标检测的准确性与高效性.

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    3. 空天地一体化无线光通信网络关键技术及其发展趋势
    赵雄文, 张钰, 秦鹏, 王晓晴, 耿绥燕, 宋俊元, 刘瑶, 李思峰
    电子学报    2022, 50 (1): 1-17.   DOI: 10.12263/DZXB.20210690
    摘要683)   在线全文140)    PDF下载 (1334KB)(751)    收藏

    构建空天地一体化信息网络是第六代通信系统(the Sixth Generation,6G)的重要目标,无线光通信相较于射频(Radio Frequency,RF)通信技术具有容量大、速率高、抗干扰能力强等优势,已成为建立全球无缝覆盖空间网络的重要技术.本文综述了基于自由空间光通信(Free Space Optical Communication,FSOC)的空天地一体化网络国内外建设及相关标准化现状,相较于现有综述文献,涵盖了更多最新研究工作,并针对物理层和上层指出一体化FSOC网络设计需要关注的重要因素,对大气信道建模、“捕获、瞄准和跟踪”(Acquisition Pointing and Tracking,APT)、拓扑控制、路由、资源分配、可靠传输协议、微波协作传输几种重要通信技术进行总结和分析,并指出其未来发展趋势和面临的挑战.

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    4. 高级地图匹配算法:研究现状和趋势
    于娟, 杨琼, 鲁剑锋, 韩建民, 彭浩
    电子学报    2021, 49 (9): 1818-1829.   DOI: 10.12263/DZXB.20200379
    摘要628)   在线全文58)    PDF下载 (1110KB)(597)    收藏

    地图匹配是许多位置服务与轨迹挖掘应用的基础.随着定位技术和位置服务应用的发展,地图匹配研究不断演进,从早期基于高采样率GPS(Global Position System)的实时匹配,到近期基于低采样率GPS轨迹的离线匹配、再到当前非GPS定位数据或高精度地图匹配。迄今已有许多地图匹配算法相继提出,但鲜有研究对这些算法进行全面总结.为此,对近十年提出的地图匹配算法进行调研,归纳出地图匹配算法的统一框架及常用时空特征.从模型或实现技术角度分类发现:现有算法大都采用HMM(Hidden Markov Model)模型,其次是最大权重模型;深度学习技术近期开始用于地图匹配,将是未来高精度地图匹配研究的趋势.

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    5. 两源交叉眼与多源线阵交叉眼的干扰性能分析
    周亮, 刘永才, 孟进, 杨浩楠
    电子学报    2021, 49 (12): 2289-2298.   DOI: 10.12263/DZXB.20200898
    摘要597)   在线全文470)    PDF下载 (2059KB)(611)    收藏

    交叉眼干扰是单脉冲雷达最有效的干扰方式之一,增益是衡量交叉眼干扰性能的重要指标.本文在两源反向交叉眼干扰(TRCJ, Two source Retro-directive Cross-eye Jamming)和多源线阵反向交叉眼干扰(LMRCJ, Linear array Multi-source Retro-directive Cross-eye Jamming)增益模型的基础上,以4源线阵反向交叉眼干扰为例,对相同幅值比下LMRCJ的增益最大值进行了推导,提出了LMRCJ整体相位容限计算方法,综合考虑LMRCJ不同环路之间的相位控制方式、幅相波动以及平台回波等因素,对比分析了LMRCJ和TRCJ的增益值和幅相容限.仿真结果表明:不考虑平台回波时,在相同的幅值比下,TRCJ的增益最大值不低于LMRCJ的增益最大值,且增益值高时TRCJ的相位容限比LMRCJ的相位容限更宽松;当LMRCJ和TRCJ的幅相控制能力相同且均较弱时,LMRCJ的增益值高于TRCJ的增益值;考虑平台回波时,在高干信比(JSR, Jam-to-Signal Ratio)下,LMRCJ和TRCJ的增益及相位容限规律与隔离平台回波时的一致.论文研究可以为交叉眼干扰机的工程设计提供指导.

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    6. 基于深度学习的图像描述综述
    石义乐, 杨文忠, 杜慧祥, 王丽花, 王婷, 理珊珊
    电子学报    2021, 49 (10): 2048-2060.   DOI: 10.12263/DZXB.20200669
    摘要568)   在线全文61)    PDF下载 (1262KB)(525)    收藏

    图像描述旨在通过提取图像的特征输入到语言生成模型中最后输出图像对应的描述,来解决人工智能中自然语言处理与计算机视觉的交叉领域问题——智能图像理解.现对2015—2020年间图像描述方向有代表性的论文进行汇总与分析,以不同核心技术作为分类标准将图像描述大致划分为基于Encoder-Decoder框架的图像描述、基于注意力机制的图像描述、基于强化学习的图像描述、基于生成对抗网络的图像描述和基于新融合数据集的图像描述五大类.使用NIC、Hard-Attention和Neural Talk三个模型在真实数据集MS-COCO数据集上进行实验,并从BLEU1、BLEU2、BLEU3、BLEU4四处平均评分对比分析,展示三个模型效果.本文点明了未来图像描述的发展趋势,并指出了图像描述将要面临的挑战和可深入挖掘的研究方向.

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    7. 基于RISC-V的嵌入式多指令集处理器设计及实现
    成元虎, 黄立波, 崔益俊, 马胜, 王永文, 隋兵才
    电子学报    2021, 49 (11): 2081-2089.   DOI: 10.12263/DZXB.20201350
    摘要497)   在线全文73)    PDF下载 (1715KB)(524)    收藏

    软件生态是限制RISC-V指令集架构发展的主要因素之一.让RISC-V处理器可以直接运行ARM Thumb二进制代码能在一定程度上缓解其在嵌入式领域中的软件生态问题.本文基于二进制翻译,通过硬件支持ARM Thumb的标志位、分支指令、条件执行,在RISC-V处理器上以较低的面积和功耗开销实现了对ARM Thumb程序的支持并获得了较好的性能.通过运行Embench基准程序套件,该处理器翻译运行ARM Thumb程序的平均性能能够到达直接运行RISC-V程序性能的75.5%.相较于仅使用二进制翻译支持ARM Thumb,该处理器运行ARM Thumb程序的性能提升了3.1倍,面积开销则下降了7.8%.

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    8. 基于SAC的多智能体深度强化学习算法
    肖硕, 黄珍珍, 张国鹏, 杨树松, 江海峰, 李天旭
    电子学报    2021, 49 (9): 1675-1681.   DOI: 10.12263/DZXB.20200243
    摘要494)   在线全文56)    PDF下载 (1525KB)(423)    收藏

    由于多智能体所处环境动态变化,并且单个智能体的决策也会影响其他智能体,这使得单智能体深度强化学习算法难以在多智能体环境中保持稳定. 为了适应多智能体环境,本文利用集中训练和分散执行框架Cen-tralized Training with Decentralized Execution(CTDE),对单智能体深度强化学习算法Soft Actor-Critic(SAC)进行了改进,引入智能体通信机制,构建Multi-Agent Soft Actor-Critic(MASAC)算法. MASAC中智能体共享观察信息和历史经验,有效减少了环境不稳定性对算法造成的影响.最后,本文在协同以及协同竞争混合的任务中,对MASAC算法性能进行了实验分析,结果表明MASAC相对于SAC在多智能体环境中具有更好的稳定性.

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    9. 医学图像关键点检测深度学习方法研究与挑战
    李居朋, 王颖慧, 李刚
    电子学报    2022, 50 (1): 226-237.   DOI: 10.12263/DZXB.20200725
    摘要491)   在线全文54)    PDF下载 (1243KB)(528)    收藏

    作为众多医学图像处理的前提和关键,医学图像关键点检测具有重要的理论研究和应用价值.由于个体间差异性和个体内歧义性的影响,以及更高的临床应用定位精度的要求,医学解剖关键点检测面临着巨大的挑战.鉴于深度学习技术在医学图像关键点检测乃至整个医学图像处理领域都表现出了强大的实力,本文全面检索发表于顶级医学期刊和会议论文集中的医学图像关键点研究成果并进行了详细的梳理和综述.从计算机视觉任务角度简述医学图像关键点检测及其存在的难点;总结了深度学习技术在医学图像关键点检测中的基本框架,详细论述了医学图像关键点检测的分类问题和回归分析两种不同类型的解决思路;最后探讨了医学图像关键点检测深度学习方法面临的挑战、主要应对策略和开放的研究方向.

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    10. 空天通信网络关键技术综述
    安建平, 李建国, 于季弘, 叶能
    电子学报    2022, 50 (2): 470-479.   DOI: 10.12263/DZXB.20210029
    摘要434)   在线全文83)    PDF下载 (967KB)(576)    收藏

    伴随信息社会向网络化、泛在化、智能化持续发展,现有地面通信网络已经无法支持日益增长的宽带业务需求、泛在海量的物联接入需求、隐蔽可靠的安全传输需求.未来通信网络要求在全球范围内实现既纵深宽广又细致入微的全方位无线接入,其进一步演进亟需突破包括网络架构和空口技术等在内的底层技术.相比于地面通信网络,空天通信网络不受地形的限制,可实现包括海洋、森林、边远地区等的立体全覆盖,可在多维度多层次尺度实现全空间范围内的信息交互,将成为满足海量异构用户泛在连接需求的关键使能技术.本文综述了空天通信网络的关键技术,首先给出了空天通信网络现有系统及未来智慧社会业务的多元化应用场景,然后从空-天-地三网、物理-网络-应用三层、有效传输-资源管理-安全防护三域出发,给出了一种空天通信网络的整体架构.本文随后从组网与接入、物理层以及资源管理与切换等角度出发分别总结了关键技术.最后,本文指出了未来空天通信网络的技术发展挑战和趋势.

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    11. 微波光子传感技术研究进展综述
    王彬, 张伟锋, 赵双祥, 樊昕昱
    电子学报    2022, 50 (4): 769-781.   DOI: 10.12263/DZXB.20211186
    摘要431)   在线全文117)    PDF下载 (2004KB)(693)    收藏

    微波光子学是一门研究光与微波相互作用的新型交叉学科,旨在利用现代光学技术实现高频宽带微波信号产生、传输、处理和测量.其中,微波光子传感是微波光子学一个重要的研究领域,它采用光学传感器实现温度、应变、压力等传感参量光域感知,基于微波光子技术实现光域传感信息到微波域的线性映射和转换,结合微波信号处理技术实现传感信号解调,具有传感精度高、测量速度快等显著优势.本文系统性地回顾了微波光子传感技术最新研究进展,介绍了各类微波光子传感技术的基本工作原理,并展望了未来的研究方向和发展趋势.

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    12. 基于孪生网络的电磁目标跨模式识别算法
    张伟, 王沙飞, 林静然, 利强, 邵怀宗
    电子学报    2022, 50 (6): 1281-1290.   DOI: 10.12263/DZXB.20210805
    摘要418)   在线全文104)    PDF下载 (1445KB)(530)    收藏

    以深度学习为代表的人工智能技术是解决电磁目标识别问题的一种有效方法.然而,在识别多模式电磁目标时,目标内部不同模式间数据的差异可能掩盖目标个体间的差异,当某种模式训练样本缺失或稀少时,该模式下的目标识别性能会显著下降.为此,提出一种基于孪生网络的电磁目标跨模式识别算法,在度量学习框架下通过优化设计网络结构和损失函数,引导网络在分类学习过程中拉近同一目标各模式数据间的距离,拉远不同目标数据间的距离,并结合邻近判决准则实现多模式电磁目标在非均衡数据集上的跨模式识别.基于实际数据的测试结果表明,在相同数据集和网络规模条件下,所提方法的跨模式识别率较经典卷积神经网络方法和数据增强方法提升20%.

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    13. 基于Laplacian图谱的短文本聚类算法
    孟海宁, 冯锴, 朱磊, 张贝贝, 童新宇, 黑新宏
    电子学报    2021, 49 (9): 1716-1723.   DOI: 10.12263/DZXB.20201266
    摘要390)   在线全文35)    PDF下载 (1161KB)(234)    收藏

    提出基于词频处理的Laplacian图谱聚类算法,以解决短文本数据维数高、特征稀疏等问题.首先采用词频-逆文本频率指数TF-IDF(Term Frequency-Inverse Document Frequency)方法,将短文本数据集映射到文本向量空间得到词频权值矩阵;其次利用Laplacian矩阵的图谱聚类特性,对词频权值矩阵进行数据降维处理;然后依据Laplacian矩阵的特征值表示文本相似度的特点,选择前K个特征值对应的特征向量作为初始聚类中心,以减少聚类过程的迭代次数.在SSC、20 News Group及Microblog PCU数据集上进行相关实验,结果表明Laplacian图谱聚类算法比传统聚类算法,不仅具有更优的聚类结果与更快的收敛速度,而且受噪声点影响较小,有很好的鲁棒性.

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    14. 挺进深蓝:从单体仿生到群体智能
    陈健瑞, 王景璟, 侯向往, 方政儒, 杜军, 任勇
    电子学报    2021, 49 (12): 2458-2467.   DOI: 10.12263/DZXB.20201448
    摘要378)   在线全文32)    PDF下载 (827KB)(458)    收藏

    近年来,群体智能作为一项多学科融合的新技术在各领域的研究成果斐然,例如共享出行、蜂群无人机系统、水下多智能体平台等,但与水下场景结合的群体智能技术缺乏系统的归纳,有必要对水下群体智能技术的发展现状和趋势进行讨论和分析.本文对群体智能理论进行了详尽的分析,给出了群体智能的完整概念、具体算法以及应用领域.文中指出,为解决海洋复杂环境对探测、通信等造成的一系列困难,需要将群体智能技术应用于水下场景.本文就国内外水下群体智能技术的研究现状进行了总结,对水下群体智能存在的环境复杂、通信受限、信息获取困难、系统能力不足以及能量供应受限的难点进行了评述.针对这些难点,本文对结合群体智能理论的时变环境感知技术、传感网络设计、协同导航定位技术、路径规划技术、水下编队控制以及分布式自主决策技术进行了分析,并在文末给出水下群体智能技术未来在跨域通信、多平台异构、自主作业能力革新方面的发展趋势和展望.

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    15. 水声信号处理中的稀疏表示理论及应用
    冯西安, 寇思玮, 谭伟杰, 毕杨
    电子学报    2021, 49 (9): 1840-1851.   DOI: 10.12263/DZXB.20200492
    摘要372)   在线全文29)    PDF下载 (2456KB)(291)    收藏

    稀疏表示研究信号简洁表示与重构的本质问题,能够更好地揭示、分辨和提取信号中所蕴含的信息特征,在水声信号处理的许多应用方面都显示了巨大的优势和潜力.本文综述了水声信号处理中的稀疏表示理论及有关应用问题.首先介绍了稀疏表示模型和典型的稀疏分解算法;然后,研究了自适应过完备字典设计、离网格处理等稀疏表示的关键问题;接着,探索了稀疏表示理论在水下信号处理中的一些重要应用,包括高分辨波达方向(Direction Of Arrival, DOA)估计、水下体目标微多普勒特征提取、运动目标角度-多普勒声成像、水声信号压缩感知与重构;最后,指出稀疏表示理论在水声信号处理中的发展趋势.进行了必要的计算机仿真,提取了水下目标时、频、空域多维度信息特征,并实现了两类典型通信信号的有效压缩和精确重构.

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    16. 基于0-1背包算法的社交网络行为隐写术
    高鹏, 柴鹏翔, 郎俊
    电子学报    2022, 50 (3): 753-758.   DOI: 10.12263/DZXB.20210742
    摘要370)   在线全文26)    PDF下载 (1309KB)(213)    收藏

    随着社交网络的快速发展,利用人类行为实现信息隐藏成为当前隐写研究热点.本文提出一种基于0-1背包算法的社交网络下一对多行为隐写术.该算法将信息的传递方式由一对一变为一对多,通过引入0-1背包算法,提高了传输效率和传输方式的灵活性;加入CMI(Coded Mark Inversion)编码预处理,解决了传输大量连续相同比特秘密信息时有较高误码率的问题;发送者和每个接收者的有效共同好友数量得到降低,从而减少数据冗余.实验表明,该方案提高了社交网络下行为隐写的实用价值,有较高的安全性.

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    17. 双向特征融合与特征选择的遥感影像目标检测
    肖进胜, 张舒豪, 陈云华, 王元方, 杨力衡
    电子学报    2022, 50 (2): 267-272.   DOI: 10.12263/DZXB.20210354
    摘要362)   在线全文75)    PDF下载 (910KB)(380)    收藏

    遥感影像中复杂的背景占据图像的大部分区域,严重影响了目标检测效果.本文提出一种可以对特征图进行多特征选择的目标检测网络.设计了双向多尺度特征融合网络,融合深浅层信息,提高复杂背景下小目标的检测效果,在保留常规特征金字塔自上而下路径的同时,增加一条自下而上的路径,减少浅层特征传递到顶层经历的网络层数,从而控制浅层特征损失.为了降低多尺度特征图中无用信息对后续检测网络的干扰,设计了基于注意力机制的多特征选择模块,网络自适应地专注于有用特征,忽略无用特征.针对传统五参数回归法在预测角度时存在严重的边界不连续问题,不能精确预测长宽比值比较大的目标,将角度预测当作分类任务处理.在DOTA数据集和自制数据集DOTA-GF上进行实验,6类典型目标的mAP分别达到0.651和0.641,与主流目标检测算法的对比实验结果表明提出的方法的有效性.

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    18. 一种面向光学相机通信系统的数据帧结构
    白勃, 苏博, 李静磊, 柯熙政
    电子学报    2021, 49 (10): 1873-1880.   DOI: 10.12263/DZXB.20200886
    摘要360)   在线全文56)    PDF下载 (1451KB)(318)    收藏

    针对光学相机通信(Optical Camera Communication,OCC)链路收发两端不同步和相机帧间间隔等因素引起OCC链路数据丢失的问题,本文在分析相机接收机卷帘快门工作机制的基础上,研究了光电二极管(Light Emitting Diode,LED)-相机OCC链路的基本工作原理,以及相机像素行数、像素行读取时间、拍摄帧速率、拍摄角度姿态等因素对OCC链路数据传输速率、链路丢帧率等参数的影响,并针对OCC链路的特点,设计了一种新型的适用于OCC链路的数据帧结构.通过对比分析发现,使用该数据帧的OCC链路,可以有效地解决收发端不同步和相机帧间间隔引起的OCC链路数据丢失的问题,优于常用的交错Hamming码和Raptor码帧结构.最后,本文设计搭建了相关的OCC链路测试平台,通过对比数字仿真结果和实际测量结果,验证了理论分析的有效性.

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    19. 基于无标签视频数据的深度预测学习方法综述
    潘敏婷, 王韫博, 朱祥明, 高思宇, 龙明盛, 杨小康
    电子学报    2022, 50 (4): 869-886.   DOI: 10.12263/DZXB.20211209
    摘要340)   在线全文33)    PDF下载 (2604KB)(462)    收藏

    基于视频数据的深度预测学习(以下简称“深度预测学习”)属于深度学习、计算机视觉和强化学习的交叉融合研究方向,是气象预报、自动驾驶、机器人视觉控制等场景下智能预测与决策系统的关键组成部分,在近年来成为机器学习的热点研究领域.深度预测学习遵从自监督学习范式,从无标签的视频数据中挖掘自身的监督信息,学习其潜在的时空模式表达.本文对基于深度学习的视频预测现有研究成果进行了详细综述.首先,归纳了深度预测学习的研究范畴和交叉应用领域.其次,总结了视频预测研究中常用的数据集和评价指标.而后,从基于观测空间的视频预测、基于状态空间的视频预测、有模型的视觉决策三个角度,分类对比了当前主流的深度预测学习模型.最后,本文分析了深度预测学习领域的热点问题,并对研究趋势进行了展望.

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    20. VMFS: 一种持久性内存统一管理系统
    张佳辰, 胡泽瑞, 赵盛, 施文杰, 王刚, 刘晓光
    电子学报    2021, 49 (12): 2299-2306.   DOI: 10.12263/DZXB.20201239
    摘要332)   在线全文357)    PDF下载 (668KB)(300)    收藏

    针对当前持久性内存(PM,Persistent Memory)资源管理方案无法兼顾持久化特性和可字节寻址特性的问题,提出了一种融合Linux系统内核虚拟内存系统和文件系统的持久性内存统一管理系统VMFS(Virtual Memory File System).VMFS中的单个PM分区可同时提供内存分配和文件存储服务,并利用内外存统一管理的特性可实现内存到文件的重映射机制,避免了不必要的数据拷贝,提升了文件读写性能,且维持了原生编程接口.实验结果表明,对比内外存分别使用PM的方案,VMFS有效提升了文件读写性能.在两种实际工作负载下,VMFS相对于使用DRAM(Dynamic Random Access Memory)和PM分别作为内存和存储的方案具有成本优势和一定程度的持久化性能提升.

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    21. 面向FPGA的布局与布线技术研究综述
    田春生, 陈雷, 王源, 王硕, 周婧, 张瑶伟, 庞永江, 周冲, 马筱婧, 杜忠, 薛钰
    电子学报    2022, 50 (5): 1243-1254.   DOI: 10.12263/DZXB.20210637
    摘要314)   在线全文26)    PDF下载 (997KB)(314)    收藏

    随着大规模集成电路器件复杂度与容量的不断提升,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)以高度的并行、可定制和可重构的特性得到了广泛的关注与应用. 在制约FPGA发展的众多因素中,最为关键的便是电子设计自动化(Electronic Design Automation, EDA)技术,作为FPGA EDA流程中的关键环节,布局和布线技术的研究对于FPGA的重要性不言而喻. 本文综述了面向FPGA的布局和布线技术,包括基于划分的布局、基于启发式的布局、基于解析式的布局、FPGA串行布线和FPGA并行布线等技术,分析对比了不同技术方法的优缺点,在此基础上,本文还展望了未来FPGA布局和布线技术的发展趋势,将为FPGA未来健康可持续的发展提供有力支撑.

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    22. 双曲线一号运载火箭综合电子系统的设计与实现
    江良伟, 彭小波
    电子学报    2021, 49 (12): 2307-2314.   DOI: 10.12263/DZXB.20200687
    摘要305)   在线全文327)    PDF下载 (1563KB)(254)    收藏

    针对民营商业运载火箭“双曲线一号”高可靠、低成本、快响应的要求,设计了一种自定义高速串行总线架构的高集成度箭载综合电子系统.描述了综合电子系统的任务需求、各功能模块原理组成、叠板结构设计、实时操作系统以及飞控软件等关键技术.重点阐述了基于Zynq处理器的主控模块最小系统及通讯接口设计、自定义高速串行总线架构设计.随着双曲线一号首飞试验的成功,作为控制中枢的综合电子系统工作正常,满足民营商业运载火箭强实时性、高可靠性以及高精度控制等要求.

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    23. 基于深度强化学习的码率自适应算法研究
    易令, 李泽平
    电子学报    2022, 50 (5): 1192-1200.   DOI: 10.12263/DZXB.20210487
    摘要304)   在线全文34)    PDF下载 (1463KB)(156)    收藏

    码率自适应(Adaptive BitRate,ABR)算法是视频客户端提高用户体验质量(Quality of Experience,QoE)的一种有效途径.针对现有ABR算法存在频繁缓冲、视频卡顿、画质较低和网络吞吐量预测不准确等问题,本文提出一种基于深度强化学习的码率自适应(Deep Reinforcement Learning based ABR,DRLA)算法.DRLA用实际网络带宽数据训练神经网络,通过收集客户端缓冲区占用率和网络吞吐量向视频服务器请求最佳码率的视频.首先,DRLA用基线函数方法优化损失函数L,用熵随机探索方法防止损失函数局部收敛;其次利用约束条件限制新旧策略的散度更新幅度提高算法的鲁棒性;最后通过置信域(trust region)优化找到最优策略,使得QoE达到最优.与现有ABR算法对比的实验结果表明:DRLA减少了训练时间,能进一步提高算法的鲁棒性和用户的QoE,并在实际环境下验证了算法的有效性.

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    24. 分子通信最新研究进展综述
    林林, 黄莉, 孔磊, 刘富强, 闫浩
    电子学报    2022, 50 (6): 1492-1520.   DOI: 10.12263/DZXB.20210822
    摘要299)   在线全文172)    PDF下载 (1910KB)(415)    收藏

    分子通信是一种利用微小粒子编码、传输和接收信息的通信范式,具有生物兼容性好、尺寸小等特点,是用来构建纳米网络的非常有潜力的通信方案之一.分子通信的概念一经提出就吸引了广泛关注,众多学者的参与使其迅猛发展.目前,分子通信理论已经被广泛研究,相关实验也有了进展.尽管如此,构建实际的分子通信系统还有大量问题亟须解决.为促进分子通信领域更好发展,对分子通信的理论基础和当前研究进展进行系统性的总结是必要的.因此,本文对基于扩散的分子通信的基本概念和研究进展进行了阐述,包括信道模型、信号的编码调制机制以及接收机制;此外,还介绍了分子通信系统的同步机制、移动分子通信系统,以及分子通信实验系统的最新研究进展,并对分子通信未来的研究方向进行了展望.

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    25. 基于树形结构构造的联盟链主从多链共识算法
    张文芳, 孙海锋, 张晏端, 唐荣骏, 王小敏, 马征, 李暄, 黄路非
    电子学报    2022, 50 (2): 257-266.   DOI: 10.12263/DZXB.20201212
    摘要297)   在线全文124)    PDF下载 (1160KB)(435)    收藏

    区块链构建了一种价值互联的去中心化网络,是继互联网之后的最具革命性和颠覆性的创新技术.但现有区块链存在性能低下,隐私保护不足,单层链式结构难以支持多种场景下数字资产的分类并发处理,单链共识算法难以实现多链乃至全局的一致性等问题.为解决上述问题,本文基于树形结构设计一种适用于联盟链场景的主从多链架构,可实现不同数字资产的分类、并发处理和达到数据隔离的隐私需求.针对该树形主从多链架构,进一步提出一个基于门限签名的改进拜占庭容错共识算法,可解决多样化数字资产分类并发处理带来的一致性问题.性能分析和仿真结果表明:所提方案在实现隐私数据隔离保护的同时,兼具高并发交易性能,通信复杂度由On2)降为On),可满足企业多样化业务需求.

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    26. 基于图注意力机制和Transformer的异常检测
    严莉, 张凯, 徐浩, 韩圣亚, 刘珅岐, 史玉良
    电子学报    2022, 50 (4): 900-908.   DOI: 10.12263/DZXB.20210722
    摘要294)   在线全文36)    PDF下载 (1414KB)(447)    收藏

    异常检测对电力行业的发展有着重要的影响,如何根据大规模电力数据进行异常检测是重要的研究热点.目前,大多数研究通过聚类或神经网络进行异常检测. 但是这些方法忽略了时序数据之间潜在的关联关系及某些特点的重要信息,没有充分挖掘出数据的潜在价值. 因此,提出了一种基于图注意力和Transformer的异常检测模型. 该模型首先根据数据中台中获取的电力数据(主要包括用户ID、电能表ID、用户类型、电流、电压、功率等数据)构建一个异构信息网络;然后,为了减少模型参数和避免出现过拟合的现象,在图卷积网络(Graph Convolutional Network,GCN)模型的基础上,引入非负矩阵分解(Non-Negative Matrix Factorization,NNMF)的方法来进行相似性学习;最后采用图注意力网络(Graph Attention Network,GAT)和Transformer共同捕获数据间的相互关联关系,从而提高检测精度. 以中国某地区的电力数据为基础进行验证, 实验结果表明所提出的方法可以有效进行异常检测.

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    27. 融合语言模型的端到端中文语音识别算法
    吕坤儒, 吴春国, 梁艳春, 袁宇平, 任智敏, 周柚, 时小虎
    电子学报    2021, 49 (11): 2177-2185.   DOI: 10.12263/DZXB.20201187
    摘要294)   在线全文20)    PDF下载 (1448KB)(279)    收藏

    为了解决语音识别模型在识别中文语音时鲁棒性差,缺少语言建模能力而无法有效区分同音字或近音字的不足,本文提出了融合语言模型的端到端中文语音识别算法.算法建立了一个基于深度全序列卷积神经网络和联结时序分类的从语音到拼音的语音识别声学模型,并借鉴Transformer的编码模型,构建了从拼音到汉字的语言模型,之后通过设计语音帧分解模型将声学模型的输出和语言模型的输入相连接,克服了语言模型误差梯度无法传递给声学模型的难点,实现了声学模型和语言模型的联合训练.为验证本文方法,在实际数据集上进行了测试.实验结果表明,语言模型的引入将算法的字错误率降低了21%,端到端的联合训练算法起到了关键作用,其对算法的影响达到了43%.和已有5种主流算法进行比较的结果表明本文方法的误差明显低于其他5种对比模型,与结果最好的DeepSpeech2模型相比字错误率降低了28%.

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    28. 一种面向移动边缘计算的多用户细粒度任务卸载调度方法
    崔玉亚, 张德干, 张婷, 杨鹏, 朱浩丽
    电子学报    2021, 49 (11): 2202-2207.   DOI: 10.12263/DZXB.20201039
    摘要290)   在线全文21)    PDF下载 (983KB)(161)    收藏

    在移动边缘计算中(Mobile Edge Computing, MEC),任务卸载可以有效地解决移动设备资源受限的问题,但是将全部任务都卸载到边缘服务器并非最优.本文提出一种面向移动边缘计算的多用户细粒度任务卸载调度新方法,把计算任务看作一个有向无环图(Directed Acyclic Graph, DAG),对节点的执行位置和调度顺序进行了优化决策.考虑系统的延迟把计算卸载看作一个约束多目标优化问题(Constrained Multi-object Optimization Problem, CMOP),提出了一个改进的NSGA-Ⅱ算法来解决CMOP.所提出的算法能够实现本地和边缘的并行处理从而减少延迟.实验结果表明,算法能够在实际应用程序中做出最优决策.

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    29. 基于Transformer动态场景信息生成对抗网络的行人轨迹预测方法
    裴炤, 邱文涛, 王淼, 马苗, 张艳宁
    电子学报    2022, 50 (7): 1537-1547.   DOI: 10.12263/DZXB.20210762
    摘要290)   在线全文40)    PDF下载 (1357KB)(341)    收藏

    行人轨迹预测是视频监控的重要组成部分,因现有方法未充分利用场景特征信息造成其预测轨迹不符合生活常识,导致行人轨迹预测精度较低出现明显偏离真实轨迹的情况.针对上述不足本文提出一种基于Transformer动态场景信息生成对抗网络(Generative Adversarial Network,GAN)的行人轨迹预测方法.该方法利用动态场景特征提取模块的卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)模型对目标行人的动态场景信息进行特征提取,同时生成器网络中的编码器利用Transformer对行人的社会交互信息特征以及轨迹信息特征进行建模.在ETH和UCY数据集上的实验结果表明,与Social GAN模型相比,本文方法在多个场景下的平均位移误差准确率提高了25.61%,最终位移误差准确率提高了38.44%.

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    30. 全参考图像质量评价回顾与展望
    高敏娟, 党宏社, 魏立力, 刘国军, 张选德
    电子学报    2021, 49 (11): 2261-2272.   DOI: 10.12263/DZXB.20200780
    摘要283)   在线全文25)    PDF下载 (819KB)(364)    收藏

    全参考图像质量评价(Full Reference Image Quality Assessment, FR-IQA)是IQA领域广为研究的类型之一.本文回顾了FR-IQA的发展历程,对FR-IQA应用现状和通用FR-IQA问题的构建进行综述,以及对FR-IQA算法进行总结和梳理.并在此基础上,重点分析了现有研究中存在的问题,包括问题构建的合理性、建模的全面性问题、知识驱动与数据驱动结合的问题等.基于对主观评价过程的深入分析,结合现有研究存在的问题,探讨了主观评分采用模糊建模和知识与数据联合驱动构建算法两个可能的研究方向,以期对后续的研究者提供参考.

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    31. 基于不确定性与错误分类率博弈的序贯三支决策模型
    张清华, 黄志康, 高满, 艾志华
    电子学报    2022, 50 (5): 1033-1041.   DOI: 10.12263/DZXB.20210382
    摘要282)   在线全文80)    PDF下载 (905KB)(112)    收藏

    在实际分类决策中,序贯三支决策模型为决策者提供了一个渐进式的决策方法.然而,现有序贯三支决策模型的研究从提高分类精度或减少不确定性的动机来求取每一粒层的决策阈值,缺乏对二者的综合考虑.为了解决这个问题,本文结合博弈论的思想构建了基于错误分类率与边界域不确定性博弈的序贯三支决策模型.首先,分析了序贯三支决策模型中边界域不确定性与决策区域错误分类率的变化关系并构建了二者之间的博弈;其次,从博弈终止的条件出发,基于纯策略纳什均衡原理,提出了求取每一粒层自适应决策阈值的优化模型;再次,为了比较不同模型的效果,从多目标决策的角度,设计了基于TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)的阈值选取方法;最后,通过UCI数据集进行了两种模型的对比实验.实验结果表明:基于博弈论的序贯三支决策模型求取的决策阈值具有更小的错误分类率以及更合理的阈值结构.

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    32. 光场相机三维重建研究进展与展望
    刘玉轩, 张力, 艾海滨, 许彪, 孙钰珊, 樊仲藜
    电子学报    2022, 50 (7): 1774-1792.   DOI: 10.12263/DZXB.20211615
    摘要278)   在线全文5)    PDF下载 (2434KB)(285)    收藏

    光场相机利用二维影像同时记录空间中光线的位置和方向信息,能够恢复相机内部的光场,为三维重建提供了新的解决思路.围绕光场相机的三维重建问题,本文综述了光场数据获取手段,梳理和讨论了针对光场相机的标定算法,总结和分析了基于光场影像的三维深度信息恢复方法.在此基础上,介绍了当前主要的公开光场数据和算法.最后,展望了未来的研究方向,以期为后续研究者提供参考.

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    33. 阵列天线电磁-结构-热耦合理论:现在与未来
    徐鹏颖, 蔺卡宾, 韩宝庆, 王志海, 于坤鹏, 尹奎英, 冷国俊, 王艳, 李智, 马小飞, 王从思
    电子学报    DOI: 10.12263/DZXB.20220414
    预出版日期: 2022-07-11

    摘要265)   在线全文9)    PDF下载 (3141KB)(134)    收藏

    有源相控阵雷达作为支撑国家战略安全的核心装备,承担着国家战略反导、超视距探测、反隐身侦查、远程引导打击等重大任务,维护着我国的国土安全,更是我国大国地位的战略支柱.有源相控阵技术诞生于20世纪60年代的战火之中,军事上的迫切需要使其一经问世就引起了世界的轰动,它的出现甚至影响了世界军事的变革,相比于传统的单脉冲、脉冲多普勒等技术,它使雷达迈入了一个新时代,对雷达发展产生了深远和广泛的影响.有源相控阵雷达中每个天线单元都连接有对应的发射/接收组件,通过控制移相器改变天线孔径上的相位分布,实现天线不做机械转动而天线波束在空间进行快速电扫描.因此,相比于传统机械扫描雷达扫描惯性大、数据率有限、信息通道数少、不易满足自适应和多功能需求等缺点,有源相控阵雷达具备微秒时间内灵活且无惯性扫描、功能多、可靠性高、大数据率、低雷达反射截面积、自适应能力强、不易受到干扰等无可比拟的优势.随着现代国防的重大需求,雷达装备向着超视距、精准探测、极度隐身等方向持续发展,有源相控阵天线向着高频段、高增益、高指向精度、低副瓣电平等方向不断迈进,天线的高电磁指标对结构的刚度、轻量化、高效散热等设计参数提出了严苛的要求,天线内部各参数呈现高维度多场耦合关系,更容易受到战场恶劣环境的干扰而恶化天线的电性能,降低雷达的探测威力、制导精度与战场生存能力等.有源相控阵天线被誉为“三军之眼”,是涉及多学科交叉的典型装备,其结构、热、电磁之间存在的相互影响、相互制约的耦合关系定义为有源相控阵天线的机电热耦合问题.主要耦合问题包括:(1)馈电误差影响天线电磁性能.有源相控阵天线馈电网络误差、辐射单元失效、热敏电子元器件(如发射/接收组件中的移相器)性能温漂、天线单元互耦等都会引起馈电电流的幅相误差,导致天线电磁性能恶化;(2)结构误差影响天线电磁性能.有源相控阵天线制造、装配存在随机误差,服役中振动、冲击、热功耗等导致阵面变形,最终引起辐射单元位置偏移,天线阵面电磁幅相分布发生变化,导致发射波束变化,最终使天线电性能受到严重影响;(3)热影响天线电磁性能.有源相控阵天线阵面上安装有成千上万的发射/接收组件,热功耗巨大,一方面会导致天线阵面的结构热变形,另一方面也会引起器件的性能下降,最终导致天线电磁性能的恶化;(4)结构、热与电磁性能耦合.三者中任一个变化,都会引起其它两个的变化.有源相控阵雷达在不同占空比工作模式下,其天线阵面电磁幅相会作出相应分布,导致热功耗随之变化,从而引起温度分布发生变化,进而影响天线阵面的结构热变形.因此有源相控阵天线的机电热耦合问题已成为制约其稳健发展,进一步提升性能的瓶颈问题.本文梳理了陆基、舰载、机载、弹载、星载不同平台上有源相控阵天线的发展动态,分析了各武器平台上有源相控阵天线的结构特点,归纳了“陆、海、空、天”不同战场环境的服役载荷对有源相控阵天线的影响,然后总结了天线结构误差、天线罩高温烧蚀、T/R组件馈电误差、天线单元失效等多重因素影响下有源相控阵天线机电热耦合机理分析与建模方法,机电热耦合技术在有源相控阵天线制造精度、高效散热以及轻量化综合优化、稀疏阵设计等领域的应用,以及服役环境下有源相控阵天线状态监测、位移场重构、电性能补偿等关键保障技术,最后探讨了机电热耦合技术的未来研究方向以及在不同研究领域的应用前景.

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    34. 国家自然科学基金信息领域重点国际(地区)合作研究项目资助情况分析
    张丽佳, 彭玺, 宋朝晖, 何杰, 刘克
    电子学报    2022, 50 (6): 1487-1491.   DOI: 10.12263/DZXB.20220668
    摘要262)   在线全文185)    PDF下载 (955KB)(180)    收藏

    为增强国内科技工作者对信息领域国家自然科学基金重点国际(地区)合作研究项目的了解,本文对2011—2021年该类型项目的申请与资助情况进行了统计与分析.本文从项目资助概况、学科代码分布、项目依托单位分布及项目研究领域等多个角度进行了梳理,介绍了部分典型资助成果,以期能为新时期进一步持续推进国家自然科学基金系统性改革提供参考和借鉴.

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    35. 复杂动态背景下基于群稀疏的运动目标检测方法
    王洪雁, 张海坤, 罗宇华, 汪祖民
    电子学报    2021, 49 (12): 2330-2338.   DOI: 10.12263/DZXB.20200816
    摘要254)   在线全文30)    PDF下载 (1452KB)(275)    收藏

    为提高复杂动态背景下运动目标检测精度,基于低秩及稀疏分解理论,本文提出一种基于群稀疏的运动目标检测方法. 所提方法将观测视频分解为低秩静态背景,群稀疏前景及动态背景三部分. 所提方法首先使用伽马范数近乎无偏近似矩阵秩函数,以解决核范数过度惩罚较大奇异值导致所得最小化问题无法获得最优解进而降低检测性能的问题;其次,为利用前景目标边界先验信息以提升运动目标检测性能,每一帧使用过分割算法生成同性区域以定义群稀疏范数并用于约束前景矩阵;再次,为避免运动目标同时出现在稀疏前景和动态背景中,引入非相干项以提升二者可分性;最后,本文利用交替方向乘子方法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)求解所得非凸目标函数. 实验结果表明,与现有主流运动目标检测算法相比,复杂动态背景下本文所提方法可较好抑制动态背景从而显著提高复杂运动背景下运动目标检测精度.

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    36. 节能以太网的节能策略综述
    蒋万春, 廖凯琴
    电子学报    2021, 49 (9): 1830-1839.   DOI: 10.12263/DXZB.20200681
    摘要252)   在线全文43)    PDF下载 (1296KB)(154)    收藏

    节能以太网是解决当前以太网中日益严峻的能耗问题的标准方案.在节能以太网中,节能策略及其参数配置决定了节能以太网设备进入和退出低功耗状态的时机,是影响数据帧延时和节能效果的关键.近年来,国内外开展了大量关于节能以太网的节能策略研究.本文综述了1/10Gbps和40/100Gbps节能以太网的节能策略.首先从策略设计和建模分析的角度总结了1/10Gbps节能以太网的节能策略相关研究.然后,详细描述了40/100Gbps节能以太网的主要节能策略及其核心设计思想.接着,对比和分析了各种节能策略在节能状态选择、节能时长以及状态转换周期上的优缺点.最后,指出了节能策略在网络流量分布、负载状态以及用户延时需求上所面临的机遇与挑战.

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    37. 基于最小回环检测的多车协同SLAM框架
    李博洋, 刘思健, 崔明月, 赵治豪, 黄凯
    电子学报    2021, 49 (11): 2241-2250.   DOI: 10.12263/DZXB.20200951
    摘要250)   在线全文4)    PDF下载 (3194KB)(294)    收藏

    为了提升自动驾驶车辆的感知效率和准确率,解决协同感知算法中对协同条件的限制和多源数据融合等问题,本文引入基于激光雷达的即时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping, SLAM)算法,提出面向自动驾驶的多车协同SLAM框架.首先,车辆运行单车SLAM,构建本地约束并共享地图和位姿数据.同时车辆接收并处理其他车的数据,若其他车辆与本车已建立坐标系转换关系则直接完成数据融合,否则基于重叠区域相似点云配准解算多车坐标系转换关系.采用图的连通分支和生成森林理论跟踪数据融合情况并构建多车回环约束,基于通用图优化(General Graph Optimization, G2O)理论对全局地图优化.真实场景与KITTI数据集的实验结果表明,本文的框架无需构建包含所有车辆相对位姿的全局坐标系或满足多车相遇等约束条件,即可实现多车协同SLAM,并在SLAM的效率和准确率等指标上具有优势.

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    38. 基于身份签名的北斗二代民用D2导航电文认证协议
    吴志军, 杨一鸣, 张云
    电子学报    2021, 49 (9): 1790-1798.   DOI: 10.12263/DZXB.20200428
    摘要243)   在线全文10)    PDF下载 (1726KB)(102)    收藏

    北斗二代民用D2导航电文(BeiDou-Civil Navigation Message-D2, B-CNAV-D2)信息在开放的信道中传输,缺乏完整性保护机制,面临信息被伪造和篡改的威胁,容易遭受欺骗攻击.为了保障B-CNAV-D2信息的完整、真实和可用,本文在分析B-CNAV-D2信息组成结构的基础上,设计了基于身份签名体制的北斗二代民用D2导航电文信息认证协议.该协议提供信息源认证和信息完整性保护,实现B-CNAV-D2信息防篡改和防伪冒的功能.B-CNAV-D2信息认证协议可以有效地减少传统签名认证方案中数字证书分发和更新等处理环节,提高认证协议的整体效率和认证效率,拥有较好的认证时效性与较低的计算成本和通信成本.

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    39. 基于多源交配选择策略的重组算子与多目标优化研究
    张屹, 陆逸舟, 王帅, 陆曈曈
    电子学报    2021, 49 (9): 1754-1760.   DOI: 10.12263/DZXB.20200397
    摘要237)   在线全文14)    PDF下载 (730KB)(136)    收藏

    本文提出了一种基于多源交配选择的多目标进化算法(Multi-source Mating Selection based Multi-objective Evolutionary Algorithms, MMSEA).在MMSEA算法中,谱聚类被用来挖掘种群规则特性,基于所获得的种群结构化信息设计了一种多源交配选择重组算子来引导算法搜索,通过为每个个体设置多个交配选择源,在利用相似个体重组加速算法收敛的同时较好地保持了种群的多样性.实验结果表明,所提重组算子可以有效提升算法性能,将MMSEA与多种主流的多目标进化算法进行实验对比研究与参数灵敏度分析的结果表明,MMSEA在求解具有复杂特性的典型多目标优化问题测试集时表现出较强的竞争力.

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    40. 基于短语向量和主题加权的关键词抽取方法
    孙新, 盖晨, 申长虹, 张颖捷
    电子学报    2021, 49 (9): 1682-1690.   DOI: 10.12263/DZXB.20200014
    摘要235)   在线全文24)    PDF下载 (942KB)(213)    收藏

    现有关键词抽取算法缺乏对短语的有效表示,为抽取出更能反映文本主题的关键短语,本文提出一种基于短语向量的关键词抽取方法PhraseVecRank.首先设计基于LSTM(Long Short-Term Memory)和CNN(Convolutional Neural Network)自编码器的短语向量构建模型,解决复杂短语的语义表示问题.然后,利用短语向量对每个候选短语计算主题权重,通过主题加权排序提高关键词抽取的效果.在公共数据集和学术论文数据上的实验表明,本文提出的方法能够有效提取与文本主题信息相关的关键短语,同时利用自编码器构造的短语向量可以更好地表示短语的语义信息.

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