多路径路由技术采用多条路径同时传输,作为优化资源配置和负载均衡的重要技术,在路由可靠性、QoS路由、传输效率等多方面比单路径传输具有优势.现有互联网网络资源配置和路由机制相对静态和僵化,导致多路径技术的发展存在发展的局限性.现有多路径技术考虑在路由层面不利于多路径路由选择和计算,难以保证传输性能,降低网络传输效率.智慧协同网络能够动态感知网络需求,灵活适配网络资源,更好的支持路由可扩展性.本文在智慧协同网络架构下提出了一种智慧协同网络多参数的多路径路由算法.该算法制定了智慧协同网络多参数的多路径路由协议,对网络性能参数CPU占用率、往返时延(RTT)、带宽进行加权计算得到路径权重值,根据权重值进行流量分配.采用图论理论对网络流量分配及模型进行了分析.并在Mini-Net平台上进行了开发和实验,结果表明,该算法能够优化网络配置,减小往返时延,提高网络吞吐量,从而提高网络性能,实现负载均衡.
感知节点存在位置误差与速度误差的情况下,本文采用信号到达时间差(TDOAs)与到达频率差(FDOAs)信息,针对多信号源被动定位与感知节点进行位置及速度的同步优化问题进行了研究.在Sun和Ho前期工作中,只对多个不相关信号源进行了定位,并没有同时给出感知节点位置及速度的优化解,在很多实际应用中,对多个信号源进行被动定位的同时需要对感知节点的位置及速度信息进行优化;本文所提出的算法对前期算法进行了提升,被定位信号源与感知节点的位置及速度可同时较好地达到克拉美罗下界(CRLB);计算机仿真对本文理论推导进行了验证.
将精细积分方法与谱单元法结合,对含有各向异性介质的波导介质层光子带隙(PBG)结构的传输特性进行了研究.从矢量波动方程相对应的单变量变分形式出发,对含有各向异性介质波导横截面采用谱单元进行离散,引入对偶变量,将单变量变分原理导入到哈密顿体系,利用精细积分法求出出口刚度矩阵.数值算例将半解析谱元法与常规有限元法、半解析有限元法进行了比较,表明本文方法具有高精度、高效率的特点,而且计算精度随着谱单元阶数的增加呈指数增长.
随着大数据技术的发展,GPU集群作为一种高效的并行系统被应用到大规模数据实时计算中.能量是实时计算时重要的资源,GPU集群的能耗优化及实时消减成为一个具有挑战性的问题.从集群全局角度引入模型预测控制策略,并建立闭环反馈机制的多输入多输出控制器.通过调整计算频率和改变活跃流多处理器来改变能耗状态,利用反馈和滚动优化机制完成对未来的控制预判,实现消减冗余能耗的目标.实验表明:控制模型的精度和节能效果优于基准模型,而且具有较好的稳定性,适合应用到大规模数据实时计算中.
为提高认知小蜂窝网络(CSCN)的系统容量,本文基于博弈论框架分析了上行链路中频谱、小蜂窝基站和功率的动态分配行为.传统的频谱分配方案只考虑了异质网路中相互独立频带间的最优分配,而没有考虑可重叠频段间的分配模式和上行链路资源的联合优化.基于此,本文提出了一种具有频带可交叉特性的联合分配模型.通过引入干扰温度限制、全新的干扰算子和记忆因子构造了一种新型的上行注水功率算法.仿真结果表明,基于博弈理论的动态选择特性和干扰温度的干扰避免准则,本算法可以有效提高CSCN的吞吐量和鲁棒性.
为了研究跨媒体复现中CIECAM02的背景预测性能,基于双目同时的视觉匹配实验,获得显示器软拷贝与不同中性灰背景下硬拷贝的视觉匹配数据,分析了中性灰背景对颜色外貌的影响,并利用实验数据对CIECAM02的背景预测性能做了评价.实验结果表明:背景明度主要诱导色块明度和彩度的变化,对色相略有影响.明度、彩度、色相三者中,明度改变最明显,背景越暗,诱导色块越亮,随着背景明度变暗,背景明度的诱导绝对量趋于稳定;彩度变化幅度不大,但是不符合色诱导规律;而色相基本不变.CIECAM02可以解释背景明度对明度的诱导现象,但不能解释对彩度的诱导现象,且背景参数不能准确反映背景对颜色的影响,有待于修正.
目前随钻测井信号无法实现高速传输,现有的井下泥浆脉冲传输技术传输速率较慢.本文提出了一种正交频分复用(OFDM)随钻无线传输系统可以实现高效的井下数据传输.但该系统存在其发射信号中固有的高峰均功率比(PAPR)问题.本文基于OFDM随钻无线传输系统,提出了一种分级的基-4 IFFT改进SLM算法降低其PAPR.该算法将N=4n点的基-4 IFFT运算 分为前k级和后n-k级的蝶形运算,信号在两级IFFT之间乘以相位序列.理论分析表明:该法较传统SLM算法IFFT复杂度可降低近60%.
跳频技术具有抗干扰、抗截获、码分多址和频带共享等优点,在军事无线电通信、民用移动通信、现代雷达和声纳等电子系统中具有重要的应用.其中跳频序列是跳频系统中不可或缺的一部分.本文基于有限域上的分圆法和中国剩余定理,首先构造了一类周期为素数倍数的跳频序列族,随后利用分圆数的性质导出了此序列族的汉明相关值.研究结果表明,该序列族不仅关于Peng-Fan界是最优的,而且每个序列关于Lempel-Greenberger界也是最优(或次最优)的.另外,已有的基于分圆法的最优跳频序列构造是本文的特例.
为实现高精度光电编码器非匀速转动时动态细分误差的检测,提出了一种基于非均匀采样的莫尔条纹光电信号分析方法.首先,利用曲线拟合的最小二乘法将采集到的编码器非均匀信号数据重构出真实的信号波形.然后,根据离散傅里叶变换算法分析重构信号,同时推导出信号的频率、幅值和相位的计算表达式,运用软件仿真评估算法可行性.最后,采用该方法对某21位绝对式光电轴角编码器精码信号进行分析,根据信号参数与细分误差的关系获得动态细分误差,其细分极值误差为+2.41"和-3.08".实验结果表明,该方法利用信号重构和傅里叶变换算法得到信号参数,真实的反应了莫尔条纹信号质量,在编码器非匀速转动时,可有效地测量动态细分误差,为实际工作现场编码器精度误差的实时检测奠定了基础.
为了抵御一体化标识网络中接入路由器可能遭受的映射缓存DoS攻击,本文提出了一种基于双门限机制的映射缓存DoS攻击防范方法.该方法设计了一种基于迭代思想的谜题机制降低映射缓存中映射信息条目的增加速率,并采用了映射信息可信度算法识别和过滤映射缓存中恶意的映射信息条目.仿真实验与性能分析表明,该方法能够有效地抵御映射缓存DoS攻击,防止映射缓存溢出.
该文研究了LBlock分组密码算法在相关密钥-不可能差分条件下的安全性.利用子密钥生成算法的差分信息泄漏规律,构造了多条低重量子密钥差分链,给出了15轮相关密钥-不可能差分区分器.通过扩展区分器,给出了23轮和24轮LBlock算法的相关密钥-不可能差分攻击方法.攻击所需的数据复杂度分别为265.2和265.6个选择明文,计算复杂度分别为266.2次23轮LBlock算法加密和266.6次24轮LBlock算法加密,存储复杂度分别为261.2和277.2字节存储空间.与已有结果相比,首次将针对LBlock算法的攻击扩展到了23轮和24轮.
现有会话密钥可托管的ID-AKA(IDentity-based Authenticated Key Agreement)协议要么存在已知安全缺陷,要么是在随机预言模型下可证明安全.基于Boneh等人定义的安全陷门函数,提出一种会话密钥可托管的ID-AKA协议.在ID-BJM模型基础上,扩展定义了ID-AKA协议分析的标准安全模型.扩展模型将安全游戏划分为两个阶段,去除了随机预言机,能完备地模拟不同类型敌手的行为.在扩展模型下,新协议的安全性被规约为多项式时间敌手求解判定性BDH(Bilinear Diffie-Hellman)难题和判定性BDHI(Bilinear Diffie-Hellman Inversion)难题,具有可证明安全性.
为在不显著降低垃圾邮件识别精度的同时有效提高邮件识别速度,提出了一种在线垃圾邮件快速识别新方法.首先引入用户正、负兴趣集的概念,结合用户兴趣集及支持向量机对邮件进行分类;然后根据主动学习理论,结合训练集样本密度及改进角度差异方法寻找分类最不确定的样本并推荐给用户进行类别标注;最后将标注后样本及分类最确定性样本加入训练集,并使用样本价值评价新函数淘汰冗余样本以生成新的训练集.实验表明,本文方法的用户标注负担小,垃圾邮件识别精度高、速度快,具有较高的在线应用价值.
混沌密码学是密码学的一个新方向,混沌序列的复杂度是衡量混沌密码学安全性的重要指标.本文将小波包能量熵应用到混沌序列的复杂度分析中,首先将混沌序列进行小波包分解,然后通过小波包能量熵计算方法确定各频段能量大小,从而确定混沌序列的复杂度.通过对Logistic、TD-ERCS和Henon产生的混沌序列进行比较分析,结果表明,小波包能量熵具有全局统计特性,无需引入新参数进行相空间重构.另外,计算方法简单,且不依赖于混沌序列的采样长度与初始值,能有效衡量混沌序列的复杂度.
针对目前主流去除雾霾算法采用亮度和色度分量分而治之的机制,割裂了二者固有的相关性,致使增强后图像质量不能两者兼顾的问题,本文以人眼视觉特性为依据,提出了一种亮度反馈的增强方法.该方法首先对亮度信息进行区域适应性调整,并对其细节和边缘进行提升,然后将该结果纳入色度信息处理的约束条件,较好的保持了两者间的相关性.实验表明本文算法在去除雾霾后视觉效果优异,具有较好的实用性和较少的计算资源消耗.
针对非可微有界变差函数容易在图像恢复过程产生阶梯效应,提出一种二阶可微的原始-对偶模型及牛顿迭代算法.分析伪Huber函数的特性,运用Fenchel变换,将原始模型转化为原始-对偶模型,然后提出原始与对偶变量不同步长更新策略的牛顿迭代算法,并给出广义交叉验证准则确定权重.利用点扩散函数和高斯噪声对合成与真实图像进行模糊,将本文方法与快速傅里叶变换算法、快速收缩阈值算法、交替投影算法和拟牛顿算法进行实验对比,仿真表明,本文算法能保护图像的边缘,抑制阶梯效应,取得较小的相对误差、偏差,较高的峰值信噪比、相似度性测度和良好的视觉效果.
针对现有影像融合与分割方法之间缺乏协同的问题,借鉴数据同化系统能够协同其模型算子和观测算子,并且能够自适应地优化其本身的思想,提出一个多源影像融合与分割的协同框架.在该框架下,以基于对比度金字塔变换和基于非下采样的Contourlet变换的两种融合方法分别模拟模型算子和观测算子,以评价分割效果的概率随机系数为目标函数,以带交叉算子的粒子群算法作为数据同化系统的优化算法.该框架可根据融合结果影像来调整分割算法的参数,利用分割结果来指导融合结果的优化,从而使得影像融合与分割协同工作.二组实验验证了该框架的有效性.
利用Hessian核范数进行图像复原是目前较好的高阶正则化方法,但是由于Hessian核范数正则项的高度非线性和不可微性,图像去模糊和去噪过程耦合度高,求解算法的复杂度高.本文利用变量分裂设计了一种具有闭解形式的交替迭代最小化快速图像复原算法,将图像去模糊、去噪分步进行,并给出算法的收敛性证明.实验结果表明,本文方法不仅在峰值信噪比方面优于原有的基于Hessian核范数图像复原的主优化(Majorization-Minimization,MM)方法,而且大大降低了算法的迭代次数和运行时间.
差异分析对于揭示生命体的生长、发育和衰老过程及疾病发生具有重大的意义,基于网络的差异分析方法已经成为系统生物学的一个研究热点.Przulj提出的图元及图元向量作为一描述网络局部结构信息的方法,已经在网络分析方法面取得了很多重要的结果.本文在图元向量的基础上提出了二种节点变化的差距度量方法,通过聚类可以分别挖掘网络中模块内变化基因簇和模块间变化基因簇.应用AGEMAP数据库中12个小鼠组织基因表达数据的结果表明:大部分聚类簇都高度显著富集与衰老相关的GO条目.
大斜视SAR俯冲阶段的高速下降以及加速度等特点,导致距离方位耦合严重,方位平移不变性的假设不再成立,无法得到精确的二维频谱,给成像处理带来困难.针对这些问题,本文提出一种基于频域相位滤波处理的子孔径俯冲段成像算法.采用级数反演(MSR)得到精确的二维频谱,时域校正距离走动、频域校正距离弯曲的方式实现距离和方位的二维解耦合,最后在方位频域引入高次频域相位滤波因子校正调频率的空变并结合谱分析技术(SPECAN)实现信号方位频域聚焦.整个算法只包含快速傅里叶变换(FFT)和复乘,不涉及插值,易于工程实现.点目标仿真数据和机载实测数据处理验证了本文提出算法的有效性和实用性.
提出了一种适用于外辐射源雷达的比幅测角方法,利用八单元均匀圆阵天线结合方向图综合技术形成覆盖全空域的十八个波束,用以对目标进行扫描.首先进行波束扫描、杂波相消、距离多普勒处理,然后在距离多普勒平面上进行测角.对参考信号中含有目标回波的情况进行了分析,参考信号中含有目标回波时原始比幅测角方法的测角精度将受到较大的影响,针对该问题,提出了修正的测角方法,修正测角方法与原始方法相比在参考信号含有目标回波时能够更加精确地测量得到目标的方位角.
本文提出了一种基于EM算法的宽带信号DOA估计与盲分离方法.首先将宽带混合信号转换到频域,然后综合利用带宽内所有频点信息建立似然函数,在此基础上推导出宽带条件下的EM迭代式,从而实现宽带信号DOA及波形的联合估计.并且本文通过分析EM算法的收敛性,自适应的设定角度搜索空间,提高了算法的运算效率.与传统方法相比,本文方法运用的有效信息更多,因此,其在DOA估计精度及波形恢复性能方面都更有优势.仿真实验表明了该算法的有效性.
本文提出了两类并行计算的全通数字滤波器结构,并通过状态空间分析方法论述了并行处理的原理.通过舍入噪声分析,给出了噪声增益的表达式,对于一个N阶全通滤波器,其舍入噪声增益为4N.数值算例验证了所提结构的性能,同时,由于其具备并行处理的能力,更加适合高吞吐量的系统实现.
为克服反向学习机制仅能搜索反向空间中一个固定点的弊端,通过引入旋转操作将其扩展为一种新的旋转学习机制,新机制通过调整旋转角度能搜索旋转空间中的任意一点,具备更强的勘探能力和多种应用模式.通过嵌入旋转学习算子,并引入参数自适应机制,提出了新的基于旋转学习的差分演化算法.在广泛使用的测试函数集上开展仿真实验,结果验证了旋转学习机制的有效性,与多种知名差分演化算法相比,新算法在寻优性能上竞争优势明显,且具有良好的适用性.
战斗机跟踪状态下单次辐射能量控制是隐身作战的重要手段.首先,建立跟踪状态下截获概率模型,提出了衡量跟踪状态下射频隐身能力指标;其次,以截获概率为优化目标,以雷达检测为约束条件,建立了单次辐射能量实时最优控制模型;再次,对模型进行求解,得到了基于射频隐身的雷达跟踪状态下单次辐射能量实时控制方法;最后,通过仿真计算和与传统的固定照射时间的功率最小法进行比较,验证了该方法的有效性和正确性.
基于对标准车辆路径问题的分析,本文构建了一种包括交通因素、客户需求动态改变、用户满意度的多目标动态车辆路径问题模型.针对伊藤算法在求解离散组合优化问题时效率较低、收敛性较差等缺陷,本文以具有通用性的伊藤算法为框架,参考蚁群算法,设计了伊藤-蚂蚁优化算法,并采用正交实验的方法,分析了改进算法参数的设置问题.为了验证改进算法的有效性,文章对标准测试数据集中的数据进行了测试.最后,将标准测试数据改编成符合带用户满意度的多目标实时车辆路径问题模型的测试数据,并用改进算法进行求解.实验结果表明,本文提出的问题模型和改进算法是可行的、有效的.
程序理解是测试和维护大规模面向对象程序的关键,选择程序的关键类优先开展分析是理解程序结构的一个有效的方法.为支持自动识别软件系统中的关键类,本文提出了一种基于UIO序列的类重要性度量方法.首先将软件系统抽象为一个以类为转换的有限自动机模型,随后求解该自动机的UIO序列,将该序列集合转化为状态转换树.通过递归计算状态转换树的节点复杂度求得类重要度.并在考虑异常传播的基础上改进了算法.最后通过实验验证了算法的有效性.
为了能够减小基于Dezert-Smarandache理论(DSmT)框架的第5条比例冲突分配规则(PCR5)处理含有交多子焦元证据融合问题的计算复杂度并保持较高的精度,本文提出一种多子焦元信度赋值非零情况下的DSmT近似融合推理方法.该方法避免了现有的基于Shafer模型的DSmT近似融合推理方法由于需要预先解耦带来的信息损失,并且不仅适用于Shafer模型也适用于混合Dezert-Smarandache(DSm)模型下部分交多子焦元非冲突且信度赋值非零的情况.仿真实验表明,在不同的情况下,本文方法相比现有的方法,与DSmT+PCR5融合推理方法融合结果相似度更高且计算效率显著提高.
布尔网络是研究基因调控网络的一种非常重要的模型,通过时序数据推理基因之间的调控关系是研究网络动态行为和干预策略的基础.现有的预测研究主要集中在基因之间的调控关系,而对调控基因与目标基因之间的布尔函数的作用方式研究甚少.由于基因调控网络是一种处于有序和无序之间的临界网络,本文研究了众数规则、基于偏斜和基于互信息的三种泛化方法对临界布尔网络的稳态分布距离和灵敏度误差的影响.结果表明合理的泛化能够明显提高预测网络的稳态分布距离和灵敏度误差指标.三种泛化方法中,基于互信息的泛化方法的总体性能最好.
实际半导体制造过程调度问题具有大规模、不确定、带复杂约束及多目标等综合复杂性,要确保上述生产过程优化运行,必须及时有效进行动态调度.鉴于半导体生产线具有多重入特征及紧急订单对常规订单产生影响,本文给出一种基于"鼓-缓冲-绳子"(Drum-Buffer-Rope,DBR)和自适应模糊推理系统(Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System,ANFIS)相融合的半导体生产线动态调度方法.首先以最大化瓶颈设备有效产能及保证生产线负荷均衡为目标,将投料控制与工件调度有机结合进行DBR优化算法设计;其次根据生产线运行过程中积累大量的历史数据与实时数据,利用ANFIS构建紧急订单相关信息预测模型;再次结合专家经验知识,利用模糊推理系统将预测结果与相应的DBR算法相融合,使生产线提前调整投料策略,保证紧急订单到来时生产线能够有效完成其加工任务及减小紧急订单与常规订单之间的相互影响;最后通过某半导体生产线进行仿真验证,该方法能够实现生产线的多目标优化,为解决实际半导体生产调度问题提供参考.
三相PWM变换器因结构相对简单,开关器件电压应力低,效率高等优点得到广泛应用.三相PWM变换器一般采用双闭环控制,控制器采用PI控制方法,但传统PI控制方法存在参数不易整定且负载变化时适应性差的问题.针对这些问题,本文提出在三相PWM变换器电压外环和电流内环分别采用负载自适应控制及反馈线性化控制方法.本文方法避免了传统PI控制参数调整困难费时的问题,同时改善了系统性能.仿真及实验结果表明,与传统PI控制和精确反馈线性化控制方法相比,本文方法控制参数少,易于选择,在负载发生变化时,输出电压波动小、恢复时间短,具有更强的适应能力.
基于微机电系统(MEMS)技术的智能传感器系统("智能灰尘",Smart Dust)是体积小、能耗低、具备多功能传感与探测、信息处理与存储、双向无线通信、能源自供给与管理等功能的集成系统.它既可以独立工作也可以多系统协同工作.本文首先明确智能灰尘的基本概念及应用领域;随后介绍智能灰尘集成系统的设计方法和结构组成;通过综述智能灰尘技术的发展历程与趋势,以及国内外相关技术的发展现状,最后总结智能灰尘系统关键的技术难点与重点,并明确今后MEMS工艺及集成技术突破的可行性方案.
蒙特卡罗定位算法在无线传感器网络移动节点定位中具有重要的作用.为了提高定位精度,提出了基于序列相关值的蒙特卡罗优化算法SCMCL.以接收的RSSI信号值对移动节点初定位,并将其作为新的采样中心,SCMCL可以优化蒙特卡罗系列算法的采样区域,同时将移动节点收到的锚节点信号值存储为目标序列,通过比较样本序列和目标序列间的相关值来过滤样本点,并将相关值作为加权标准来计算移动节点的坐标.仿真验证,SCMCL算法在相同的锚节点密度和最大速度下和同类算法相比,定位误差均减少了10%左右.
在传感器节点上安装动态窗口的过滤机制是无线传感器网络Top-k查询处理研究的一个重要方向.然而,已有过滤窗口算法会产生很大的窗口更新代价.本文针对过滤窗口更新频繁产生巨大能量消耗的问题,提出基于高斯过程回归预测的自适应滑动窗口Top-k查询处理算法FUGPR.当过滤窗口发生变化时,对传感器网络节点读数进行预测,评估窗口更新前后的代价来决定过滤窗口是否更新,从而减少了频繁更新窗口带来的巨大能量消耗.实验表明,本文提出的FUGPR算法无论在真实传感器网络环境的数据集上还是模拟的传感器网络环境数据集上都可以有效地减少由于过滤窗口更新带来的能量消耗.
在端射天线组阵中,期望获得高增益低副瓣的组阵效果.但由于端射天线单元间的复杂互耦,小间距组阵时副瓣电平抬高得不到预期增益的提高,通过拉大单元间距可以抑制互耦、获得高增益,但又导致出现栅瓣电平.因此针对10振子平板端射天线单元大间距组阵并侧向内插虚拟阵元的情况,提出一种修正最小二乘估计回波算法,以此计算虚拟阵元的回波信号,并与实际阵列回波信号同相叠加来达到抑制栅瓣的目的.对比分析了虚拟端射天线阵列通过传统最小二乘估计和修正最小二乘估计计算所得的方向图,结果证明后者有效抑制了栅瓣并获得了更低的副瓣电平.
针对现有忆阻模拟器过于复杂,提出了一种简单的广义忆阻模拟器.该模拟器是仅由二极管桥和串联RL滤波器构成的一阶忆阻等效电路.对广义忆阻模拟器的输入端口伏安关系建立了数学模型并进行了相应的特征分析.数值仿真与电路实验的结果表明:该模拟器符合广义忆阻器的定义,可展示出忆阻紧磁滞回线的本质特征.新提出的广义忆阻模拟器电路结构简单、无接地限制,便于电路实现和应用接入.
为降低硬开关逆变器的开关损耗,提出了一种基于单独储能电容辅助换流的并联谐振直流环节软开关逆变器,其辅助谐振电路利用单独的储能电容为谐振过程提供能量,使直流母线电压波形周期性形成零电压凹槽,为逆变器的主开关提供零电压切换条件,同时辅助开关器件在逆变器换流过程中也实现了零电压开关或零电流开关。该逆变器避免了在直流母线之间串联多个储能电容为谐振过程提供能量,无中性点电位变化问题。文中建立了谐振过程的相平面来分析其工作原理。制作了一台5kW的实验样机,实验结果表明逆变器的主开关实现了软开关,所以该软开关逆变器能有效地降低开关损耗和提高效率。
