电子学报

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蒋帅, 汪丙南, 向茂生, 付希凯, 孙小凡, 李银伟

电子学报. 2018, 46(3): 513-519. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.001

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平台的姿态信息对导航十分重要，但合成孔径雷达辅助惯导系统无法获得平台的姿态信息，单天线GPS（Global Positioning System）无法完成姿态测量的需求.针对以上问题提出基于条纹匹配的干涉合成孔径雷达辅助惯导的组合导航方法，该导航方法中干涉合成孔径雷达系统对平台的姿态角比较敏感，可以高精度地反演平台的姿态信息.本文通过分析平台的姿态误差对定位误差的影响，建立姿态角反演模型，根据条纹匹配得到的定位偏移结果，利用Levenberg-Marquardt（LM）算法求解非线性方程组完成平台姿态角的反演.最后通过仿真和干涉合成孔径雷达实际数据验证了姿态角反演模型的有效性.

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采用拉普拉斯尺度混合先验的结构化近似消息传递算法

谢中华, 马丽红

电子学报. 2018, 46(3): 520-528. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.002

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为了准确有效地实现自然图像的压缩感知重构，提出一种使用拉普拉斯尺度混合（Laplacian Scale Mixture，LSM）先验的结构化近似消息传递（Approximate Message Passing，AMP）算法.利用LSM模型构建AMP算法的高阶统计约束，将压缩感知重构问题转化为先验信息估计问题和奇异值最小化问题.首先，用LSM分布刻画相似块矩阵奇异值的稀疏性，其中该稀疏性指示了图像块的相似性，因此LSM模型被用来描述图像的非局部相似结构；然后，通过期望最大化算法估计LSM模型的尺度参数，得到可靠的先验信息；最后，由AMP算法求解奇异值最小化问题，实现图像的精确重构.实验结果表明，提出的结构化AMP算法的图像重构质量优于多种主流的压缩感知图像重构算法.

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求解变量重叠型大尺度优化问题的相关性学习协同演化策略

王豫峰, 董文永, 董学士

电子学报. 2018, 46(3): 529-536. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.003

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协同演化是解决大尺度连续优化问题的一种有效策略.但是，对于决策变量重叠型（决策变量不可分且相互依赖）的高维问题，其分组方法可能会误导算法的搜索.针对这一情况，本文提出一种全新的协同演化策略（Differential Evolution Cooperative Coevolution with Correlation Learning Between Variables，DECC-CLV），其思想是首先计算演化种群分布所包含的主特征轴，然后计算各维决策变量在主轴上的投影值并利用它们之间的正负相关性进行分组.该算法在迭代过程中，利用期望最大化算法对种群进行概率主成分分析，并根据决策变量在当前种群主轴上的投影值大小关系对其进行动态分组.通过和目前主流的演化算法在CEC2013的第三类函数上的仿真试验和分析，验证了算法的有效性和适用性.

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EPCCL理论的并行知识编译算法

牛当当, 刘磊, 吕帅

电子学报. 2018, 46(3): 537-543. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.004

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基于超扩展规则，证明了EPCCL（Each Pair Contains Complementary Literal）理论的合并过程是可并行执行的，并设计了针对多个EPCCL理论的并行合并算法PUAE（Parallel computing Union of Any number of EPCCL）.通过对EPCCL理论原始子句集的利用，提出了另一种高效的EPCCL理论并行合并算法imp-PUAE（improvement of PUAE）.UKCHER（computing Union sets of maximum terms for Knowledge Compilation based on Hyper Extension Rule）是一种可并行的EPCCL理论编译算法，分别利用PUAE和imp-PUAE设计了两个并行知识编译算法P-UKCHER（UKCHER with PUAE）和impP-UKCHER（UKCHER with imp-PUAE）.实验结果表明：P-UKCHER算法虽然没有提升UKCHER算法的效率，但能够提升UKCHER算法编译结果的质量，最好情况下可提升4倍；而impP-UKCHER算法能够提高UKCHER算法的效率，同时也能够提升编译结果的质量，同样最好情况下可提升4倍.

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视频压缩感知中基于结构相似的帧间组稀疏表示重构算法研究

和志杰, 杨春玲, 汤瑞东

电子学报. 2018, 46(3): 544-553. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.005

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基于视频帧内图像的非局部相似性和帧间信号的相关性，本文提出了一种基于结构相似的帧间组稀疏表示重构算法（SSIM-InterF-GSR），有效地提高了视频压缩感知的重构性能.在SSIM-InterF-GSR算法中，提出以结构相似度（SSIM）作为相似块匹配准则，在当前帧和参考帧内搜索匹配块生成相似块组，以相似块组的稀疏性作为正则项重构当前帧.同时，还提出了阶梯递减匹配块个数调整方案用于SSIM-InterF-GSR重构算法的迭代过程.仿真结果表明，相比于目前最好的视频压缩感知重构算法（Up-Se-AWEN-HHP），本文算法获得了更好的重构质量，最多可提升4~5dB.

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基于扩展卡尔曼滤波的联合迭代检测译码信道估计方法

廖勇, 沈轩帆, 代学武, 周昕, 王丹

电子学报. 2018, 46(3): 554-561. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.006

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针对高速移动场景下信道快衰落、非平稳等特性导致下行链路信道估计性能受限的问题，提出了一种适用于高速移动环境下行链路的信道估计方法.采用自回归过程对信道建模，构造自反馈的扩展卡尔曼滤波器（Extended Kalman Filter，EKF）追踪信道响应及其时域相关系数.为了解决EKF自反馈结构引起的误差传播问题，采用了迭代检测译码的接收机结构，以利用信道编码的冗余提升EKF的信道估计精度.仿真分析表明，在高速移动环境下所提方法相较于最小二乘估计和线性最小均方误差估计等传统方法提升了信道估计的均方误差和系统的误码率性能，可应用于高速列车无线通信设备的接收机基带信号处理系统.

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基于转换量测高斯化的三坐标雷达跟踪算法

盛琥, 赵温波, 张远

电子学报. 2018, 46(3): 562-568. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.007

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最佳线性无偏估计（BLUE，Best Linear Unbiased Estimation）滤波用于雷达目标跟踪时，有计算量小，置信度高等优点.但是当互斜距测量误差较大时，BLUE滤波会产生非高斯转换量测，导致跟踪精度降低.为解决此问题，对其量测转换模型进行修正：通过引入方位预测，减小方位误差三角函数的非线性影响，得到准高斯分布的转换量测.分析视线坐标系下BLUE滤波的性能，推导引入方位预测的条件，给出改进算法工作流程.推导三坐标雷达下的滤波模型参数，提出转换量测高斯化水平的评估指标并仿真证明：改进算法的转换量测更逼近高斯分布，因此跟踪性能更好，而计算量只有轻微增加.本算法思想同样适用于其他非线性误差较大的场合，对解决类似问题有借鉴意义.

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一种基于动态角色标识和张量分解的推荐模型

肖云鹏, 刘晏驰, 刘红, 刘媛妮

电子学报. 2018, 46(3): 569-574. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.008

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社交网络推荐中，通常未依据用户兴趣变化进行用户角色动态标注，会造成推荐预测误差，并且用户评分数据稀疏造成评分预测不准确.根据以上问题，本文提出一种基于动态角色标识和张量分解的推荐模型.首先，针对用户角色无差别标识问题，引入信息熵指标度量用户兴趣多样性，对目标用户进行角色定量标识.其次，考虑到用户兴趣漂移现象，提出基于时间窗的动态角色标识方式，解决静态角色标识产生的个体评分数据无偏好差异问题，实现用户评分数据层次化处理.最后，为提高评分预测准确率，通过引入张量分解在数据维度转换和数据压缩的特性，构建基于"用户-项目-角色"张量分解的评分预测模型.同时，在张量分解的过程中，通过对数据缺失值处理，提高评分预测精度，生成目标用户推荐列表.实验表明，该方法缓解了用户无角色差异形成的预测误差问题，并能够有效改善评分数据稀疏情况下传统方法推荐精度不足的问题，提高推荐效率.

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基于数据预处理的电离层剖面反演方法

鲁转侠, 柳文, 蔚娜, 娄鹏

电子学报. 2018, 46(3): 575-581. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.009

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对于交叠多项式反演方法中较多或大量数据缺失、以及未结合电离层传播特性的数据插值处理导致的剖面计算误差大幅增大，甚至错误的问题，在对交叠多项式电离层剖面反演方法理论分析研究的基础上，本文提出基于数据预处理的电离层剖面反演改进方法.该方法首先基于理论方法构建电离层剖面模型，结合实测虚高数据，完成缺失数据补偿预处理；然后通过搜索、迭代的方式，基于交叠多项式模型实现E层、"谷层"和F层剖面的整个反演.使用该方法对实测数据进行了电离层剖面反演，结果显示该方法获得的剖面更符合实际物理意义；使用反演结果合成的虚高数据与实测虚高数据也较好地吻合，进一步验证了反演算法的有效性.

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基于区域感知贝叶斯决策的5G超密集异构网络联合垂直切换技术研究

谭晓衡, 谢朝臣, 郭坦

电子学报. 2018, 46(3): 582-588. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.010

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针对无线通信异构网络切换中最优接入网的选择问题，现有研究主要集中于解决在两个网络间选择切换，而对于未来5G（5th Generation）通信系统中超密集网络的切换问题研究较少.本文就研究了5G无线通信系统中超密集异构网络的选择切换.文中提出了一种基于区域感知贝叶斯决策的联合垂直切换方式，该方案通过选择超密集异构接入网络的最优切换概率从而解决超密集网络切换问题.通过对移动用户（mobile station）从宏基站进入超密集服务小区，以及在小区内和小区间移动的不同场景进行仿真分析，研究结果表明本文决策方式能够准确地选择要切换的网络，因而该方案能够适用于超密集网络的应用场景.

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结合问题特征的分组式诊断方法

刘梦, 欧阳丹彤, 刘伯文, 张立明, 张永刚

电子学报. 2018, 46(3): 589-594. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.011

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模型诊断方法是人工智能领域重要的系统故障自动检测方法，被广泛应用于软件故障检测和硬件诊断.近年来由于电路规模和复杂度不断增大，其诊断难度也不断增大.本文通过对电路模型特征的研究，结合LLBRS-tree（Last-Level Based on Reverse Search-tree）诊断算法提出分组式诊断方法GD（Grouped Diagnosis）：首先结合电路特征确定组件的故障相关性并对电路组件进行分组，可缩减电路中需检测的规模；其次，利用分组后电路并结合非诊断解定理和SAT（SATisfiability）求解特征定位部分非诊断解，从而避免该部分的一致性检测来加速求解.本文算法可应用于电子电路故障诊断领域，并且实验结果表明该算法与LLBRS-tree算法相比求解效率平均提高了1.5倍，最多提高了3倍.

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基于微带贴片谐振器的高选择性双模双通带带通滤波器的研究

王树兴, 吴瑛, 周东方, 张德伟, 张毅

电子学报. 2018, 46(3): 595-601. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.012

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本文提出了基于微带贴片谐振器的高选择性双模双通带带通滤波器及一种模式分析算法.首次利用该算法分析了微带贴片的模式组成，计算了导模场的闭式解.微带贴片的耦合馈线同时作为谐振单元构成第二个通带，减小了结构尺寸.全波仿真分析（full wave analysis）结果及测试数据表明，与现有的双模双通带带通滤波器相比，本文设计的滤波器传输零点个数增加了2倍，达到11个，带外抑制度达到20dB，带内插损较小，仅为1.2dB，抑制了寄生通带.同时设计的拓扑结构复杂度较低，利于滤波器的小型化.

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一种强不可伪造无证书签名方案的密码学分析与改进

吴涛, 景晓军

电子学报. 2018, 46(3): 602-606. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.013

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无证书密码体制是无线网络中一种非常有效安全保护工具.2016年，Hung等人提出了标准模型下一种强不可伪造性的无证书签名方案，该方案声称在抗哈希碰撞问题和计算Diffle-Hellman困难问题假设下是安全不可伪造的.事实上，该方案对类型II敌手是不安全的.本文给出对Hung等的方案的安全性分析，并证明对于类型II敌手可以伪造出合法签名，针对存在问题提出一种改进的无证书签名方案.

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基于双词主题模型的半监督实体消歧方法研究

张雄, 陈福才, 黄瑞阳

电子学报. 2018, 46(3): 607-613. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.014

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针对实体上下文信息主题漂移的问题，提出一种基于双词主题模型的实体消歧方法.方法考虑到实体在一定语义环境下具有不同的主题，且在同一文档中同时出现的其他实体在一定程度上能够帮助待消歧实体确定所指代内容，利用命名实体构建双词的思想，将协同实体关系融合到主题模型中，并在此基础上利用维基百科知识库，进行半监督消歧.本文最后在网络文本数据上进行了相关的实验，验证了所提算法的有效性.实验表明该方法有效的提高了实体消歧精度.

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基于信任合成的云服务动态组合机制研究

杨震, 杨甜甜, 范科峰, 王勇

电子学报. 2018, 46(3): 614-620. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.015

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云计算为代表的新型计算模式以灵活的"服务合约"为核心商业特征，通过动态整合各类云服务为用户提供不同粒度的增值服务.但是传统以QoS（Quality of Service，服务质量）为核心约束的服务组合方法，无法满足用户对服务服务质量的深层要求，即对服务信任程度的规范.为此本文提出了一种基于信任合成的云服务动态组合方法，该方法通过定义云服务的信任属性，将其分解为基础信任和经验信任的集合.将基础信任评价问题建模为云服务属性判断问题，利用Bayes合情推理分析了属性不可穷举情况下基础信任的审定与反驳.将经验信任评价问题建模为云服务交互行为判断问题，利用Chebyshe和Bernstein定理给出经验信任的置信度，进而为经验信任的量化提供依据.实验结果表明，本文所提出的方法可以在持续变化的云环境下有效地组织和提供云服务，进而满足新型计算模式动态多样化应用需求.

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一种基于曲率变分正则化的小波变换图像去噪方法

周先春, 吴婷, 石兰芳, 陈铭

电子学报. 2018, 46(3): 621-628. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.016

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噪声和图像的细节特征主要集中于图像高频部分，在图像去噪过程中，图像的某些重要特征（如边缘、细小纹理等）易受到破坏.针对这一情况，本文提出基于曲率变分正则化的小波变换图像去噪方法，首先用小波提取图像的高频成分，对图像进行增强处理，然后用增强图像的水平集曲率建立一个基于水平集曲率的曲率驱动函数，再将曲率驱动函数作为一个校正因子引入到变分模型中，建立曲率变分模型，用以控制图像的整体结构.在缺乏图像梯度信息的情况下，该模型克服了ROF模型错误扩散这一缺点，符合图像处理的形态学原则.最后，用建立的曲率变分模型处理提取的高频成分，重构处理后的高频成分和原来的低频成分，得到去噪后的图像.分析和仿真结果表明，新算法可有效抑制噪声，有极高的图像结构相似度，去噪效果明显.

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相邻层冗余共享的三维存储器成品率优化方法

刘军, 朱承强, 吴玺, 王伟, 任福继

电子学报. 2018, 46(3): 629-635. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.017

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存储裸片堆叠方案和冗余共享策略对提高三维存储器成品率有重要影响.为提高三维存储器的成品率并且减少行列冗余所需的TSVs数量，提出了一种相邻层冗余共享结构.该冗余共享结构使得每层存储裸片的行列冗余不仅能被本层使用，而且能被相邻层使用.并在此结构的基础上，提出了一种新的存储裸片堆叠方案.该方案通过构建存储裸片的选择限制条件，每次选中适合的存储裸片来堆叠三维存储器以充分利用行列冗余.实验结果表明，与国际上同类方法相比，所提方案有效地提高了三维存储器的成品率，并且减少了行列冗余所需的TSVs数量.

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多信息融合精密装配机器人建模与控制方法研究

李壮举, 梅杰, 曹少中, 赵伟

电子学报. 2018, 46(3): 636-640. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.018

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本文针对印刷机轴承套筒质量大、配合精度高、人工安装效率低、对操作人员伤害大的问题，基于六自由度微动平台设计了一种多信息融合印刷机精密装配机器人，该机器人具有粗测系统和探入式精确测量系统能够代替人工自动完成印刷机套筒的装配.对该机器人来说，精确测量是完成装配的基础.本文提出了探入式测量工装的使用策略，建立了探入式测量工装的读数与平台和通孔的相对的位姿关系，最终通过测量工装得到了机器人上板的速度与加速度.之后利用滑模控制方法建立了控制器，并证明了稳定性，为实现印刷机精密装配奠定了理论基础.

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一种新的空间数据不确定性重建方法

张挺, 刘金华

电子学报. 2018, 46(3): 641-645. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.019

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在重建空间数据时，如果条件数据较少甚至没有任何条件数据，重建结果常常出现较多的不确定性，此时适合采用基于统计原理的随机模拟方法重建空间数据.多点信息统计法（Multiple-Point Statistics，MPS）是目前随机模拟的主流方法，它可以将训练图像中提取的本质特征复制到重建区域.由于传统采用线性降维的MPS无法较好处理非线性数据，而局部线性嵌入（Locally Linear Embedding，LLE）可以实现对非线性数据的降维，因此提出LLE与MPS相结合的空间数据不确定性重建方法.利用该方法对图像数据进行重建实验，实验结果证明该方法的有效性.

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耳朵信息对侧脸检测的影响研究

王弯弯, 张重生

电子学报. 2018, 46(3): 646-651. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.020

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如何准确地检测和定位图像中的人脸是人脸检测领域的关键问题.为了进一步提高人脸检测器的性能，常见的方法是增加训练数据集或采用更鲁棒的人脸特征表示，而训练人脸检测器的一个基础工作是：为训练图像中的人脸标注边界框.但标注的人脸边界框是否应该包含耳朵信息，以及对训练出的侧脸检测器性能的影响尚未被研究.本文的实验结果表明：在侧脸数据集上训练人脸检测器时，如果人脸边界框包含耳朵信息，基于DPM（Deformable Parts Model）方法训练得到的侧脸检测器使侧脸检测的准确率降低1.9%，召回率提高6.3%.而基于Viola&Jones和Fast R-CNN方法训练得到的侧脸检测器使准确率分别提高6.8%和4.4%，召回率分别提高14.9%和12.9%.这说明包含耳朵信息训练出的侧脸检测模型，有助于提高侧脸检测率.

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误码条件下LDPC码参数的盲估计

陈泽亮, 彭华, 巩克现, 于沛东, 王伟年

电子学报. 2018, 46(3): 652-658. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.021

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针对非合作信号处理中LDPC码（Low-Density Parity-Check）的盲识别问题，提出了一种容错能力较强的开集识别算法.该算法通过对码字矩阵进行高斯约旦消元找到汉明重量较小的"相关列"，并根据"相关列"中所包含的约束关系求得LDPC码的校验向量，然后剔除"相关列"中为"1"位置对应的错误码字.若根据高斯约旦消元求校验向量和剔除错误码字进行迭代无法得到更多校验向量，则对得到的这些校验向量进行稀疏化，再进行译码纠错.最后，综合利用校验向量的求解，错误码字的剔除，校验向量稀疏化，LDPC码译码进行迭代，实现LDPC码校验矩阵的有效重建.仿真结果表明，对于IEEE 802.16e标准中的（576，288）LDPC码，在误比特率为0.0022时，本文算法仍可以达到较好的识别效果.

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面向帕金森病的多模态异构协同感知方法

杨晓东, 陈益强, 于汉超, 张迎伟, 钟习, 胡子昂, 刘弘

电子学报. 2018, 46(3): 659-664. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.022

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利用多模态异构传感器组成身体感知网络（body sensing networks），是连续感知用户日常行为的重要方法之一，但是能源消耗问题一直是限制其发展的主要原因。本文提出了一种面向帕金森病的多模态异构协同感知方法，以降低用户日常行为感知过程中的功耗.该方法将行为感知分为行为识别与状态监测，基于信息论确定识别或监测不同行为的最优传感器组合，进而利用一个多分类器建模的行为识别模型与多个二分类器建模的状态监测模型感知用户行为.通过在公开两个数据集上的实验可以看出，与传统的传感器全部持续工作的方法相比，该方法能够在保证对用户行为有效感知的同时，降低了数据传输和模型计算的功耗（MHEALTH上约40%，PAMAP2上约15%），从而延长感知网络的寿命，实现长时间持续的用户日常行为感知.

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基于Bootstrap技术的Web服务QoS值的置信区间估计和预测

汪浩, 肖建茂, 龙浩, 汪乐约

电子学报. 2018, 46(3): 665-671. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.023

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目前对Web服务QoS（Quality of Service）的预测研究，通常预测QoS的静态值，很少预测QoS值的置信区间.本文借助非参数统计学的Bootstrap技术，提出估计Web服务QoS值置信区间的方法；然后利用与当前Web用户相似的其他Web用户调用待预测Web服务的QoS历史数据，预测当前Web用户调用待预测Web服务的QoS值的置信区间.本文估计了WSDream数据集1中每个用户调用每个Web服务的QoS值的置信区间，实验发现这些置信区间的上下限近似服从重尾分布.通过随机选择WSDream数据集1中60%到90%的用户和Web服务作为训练集，预测另外10%到40%的用户和Web服务的QoS值，实验结果表明预测的QoS置信区间与估计的QoS置信区间的平均覆盖率超过70%，最高达76%.在服务选择或服务推荐时给用户提供一个估计的或预测的QoS置信区间，可以更好地满足用户的个性化需求.

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带时间窗的车辆路径问题的离散蝙蝠算法

戚远航, 蔡延光, 蔡颢, 黄何列

电子学报. 2018, 46(3): 672-679. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.024

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本文提出了一种离散蝙蝠算法求解带时间窗的车辆路径问题（vehicle routing problem with time window）.该算法提出了蝙蝠位置的定义、速度的定义、位置更新操作、速度更新操作、频率更新操作，并采用惩罚机制与向量比较机制相结合的方法处理相关约束条件.该算法引入了随机插入策略、最少客户车辆插入搜索、普通插入搜索、交换搜索、带时间窗的2-Opt搜索等策略来扩大搜索空间、加强算法的收敛效率.实验结果表明：所提出算法具有较强的寻优能力、较高的鲁棒性、较少的时间耗费；本文所采用的关键参数值和策略能提高所提出算法的性能；通过假设检验证明了所提出算法与对比算法之间的算法性能均有显著性差异.

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基于变分多尺度的红外与可见光图像融合

冯鑫, 张建华, 胡开群, 翟志芬

电子学报. 2018, 46(3): 680-687. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.025

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为解决变换域融合法对强噪声抑制能力差的问题，提出一种基于变分多尺度分解的红外与可见光图像融合方法.首先对待融合图像分别进行变分多尺度分解，获得纹理分量和结构分量.采用引导滤波的方法进行待融合图像的纹理分量融合，在结构分量融合上提出一种以相位一致性、清晰度、亮度综合信息来权衡融合权重的方法，最后将两幅图像融合后的纹理分量和结构分量相加获取最终融合图像.实验结果从主观观察和客观指标看，本文方法在清晰度和细节信息上比离散小波变换（discrete wavelet transform）法、非下采样轮廓波变换（non-subsampled contourlet transform）法、稀疏表示（sparse representation）法、剪切波变换（shearlet transform）法都要高.

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基于矩阵变换的线性最近邻量子线路综合与优化

鹿玉, 管致锦, 程学云, 谈莹莹, 张宗源

电子学报. 2018, 46(3): 688-694. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.026

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为了构造线性最近邻量子线路，降低线性量子可逆线路的量子代价，提出了一种基于矩阵变换的线性量子线路综合与优化方法.该方法给出了线路的矩阵表示和基于矩阵的近邻CNOT（Controlled NOT Gate）门判定，并提出矩阵分组的最佳方案，保证了线路综合中CNOT门数量最优.为了实现量子线路近邻化，提出了swap门的矩阵表示及线路近邻化规则，证明了两种swap门添加方式的等效性；提出了不同情况下swap门的消除规则，降低了近邻化后量子线路的量子代价.选择benchmark例题库中具有代表性的线路进行实验，与已有的量子线路近邻化算法相比，线路量子代价平均优化率为34.31%.

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基于DFT滤波器组的低时延FPGA语音处理实现研究

薛一鸣, 陈鹞, 何宁宁, 胡彩娥, 王建平

电子学报. 2018, 46(3): 695-701. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.027

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提出了WOLA（Weighted Overlap-Add）并行结构的低时延DFT滤波器组的设计和FPGA实现方法.为降低系统总体时延，在综合考虑传递失真、混迭失真的基础上，将群时延引入系统目标函数，并采用非对称综合原型滤波器设计方法，提出迭代算法，实现了DFT滤波器组低时延优化设计.通过对DFT滤波器组中分析和综合功能的关键模块采用多路并行乘法、多级流水加法链设计，实现了并行的WOLA结构DFT滤波器组，降低FPGA实现的计算时延.整个设计在Xilinx公司的Zynq7020型号FPGA芯片上进行实现.PESQ测试表明，设计的DFT滤波器组能取得较好的语音质量.与串行WOLA结构的实现对比表明，在16kHz语音采样率下，并行的WOLA结构FPGA实现的总时延能降低1.192ms，其中群时延降低12%，计算时延降低29.2%.

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基于生物特征标识的无线传感器网络三因素用户认证协议

房卫东, 张武雄, 杨旸, 张传雷, 陈伟

电子学报. 2018, 46(3): 702-713. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.028

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为满足高安全级别场景（如军事、国家安全、银行等）的应用需求，进一步提高无线传感器网络用户认证协议的安全性，提出了基于生物特征识别的三因素用户认证协议.针对Althobaiti协议无法防御节点妥协攻击、模拟攻击、中间人攻击和内部特权攻击的安全缺陷，增加智能卡和密码作为协议基本安全因素，并利用生物特征标识信息生成函数与回复函数处理的生物特征标识作为附加安全因素；在密钥管理中，为每个节点配置了与网关节点共享唯一密钥，保证认证过程的独立性与安全性；实现用户自主选择与网关节点的共享密钥，提高公共信道通信的安全性；在网关节点不参与的情况下，设计密码和生物特征标识更新机制，保证二者的新鲜性.通过Dolev-Yao拓展威胁模型的分析与AVISPA的OFMC分析终端的仿真，结果证明该认证协议克服了Althobaiti协议安全缺陷，且对计算能力的需求小于公钥加密.权衡安全性与计算成本，该协议适用于资源受限且安全需求高的无线传感器网络应用.

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基于脑电和眼电的运动想象多尺度识别方法研究

孙曜, 文成林, 韦巍

电子学报. 2018, 46(3): 714-720. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.029

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基于脑电信号对同一肢体不同动作想象模式进行识别的正确率低，已成为基于脑机接口对肢体瘫痪患者进行运动想象训练监控的方法，获得临床应用前必须解决的瓶颈问题.针对该问题，本文提出一种利用运动想象时眼睛的活动状态与所想象肢体动作之间存在的耦合关系，进行运动想象多尺度识别的新方法.该方法首先在大尺度上，利用脑电信号对运动想象是否发生进行识别，再结合同一运动想象过程眼电信号协同变化模式的识别结果，基于决策融合在更精细的尺度上，对同一肢体不同动作的想象模式进行识别.实验结果表明，仅基于脑电进行右臂三种动作想象模式识别的平均正确率为63.0%，而应用所提出方法可以将其提高到91.4%.所提出方法可望有临床应用前景.

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HDVM:基于关系矩阵的关联数据压缩查询模型

符海东, 彭燊, 黄莉, 顾进广

电子学报. 2018, 46(3): 721-729. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.030

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随着大数据时代的到来，大量的RDF数据充斥着整个数据网络.RDF（Resource Description Framework）后台引擎管理巨大的数据集时，数据集索引不能全部加载到内存中，导致系统需要执行缓慢的磁盘访问来解决SPARQL查询.本文提出了一种HDVM（Header Dictionary Vector Matrix）压缩查询模型，通过在关联数据集中提取潜在的三元组关系矩阵，以主语向量、谓语向量和宾语矩阵的模型序列化存储来减少关联数据重复出现的次数，允许SPARQL查询在压缩状态下全内存执行.实验结果表明，本文提出的模型比常用的HDT（Header-Dictionary Triples）压缩方式提高了3%~20%的压缩率，同时在三元组个数达到十亿级别的数据集上平均查询时间在400ms左右.

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基于z值的分布式密度峰值聚类算法

卢晶, 段勇, 刘海波

电子学报. 2018, 46(3): 730-738. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.031

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密度峰值聚类算法由于在发现任意形状簇且不需指定聚类个数等方面具有一定的优势而被广泛关注.但是该算法需要计算数据集中所有点的密度和点对之间的距离，因此不适合处理大规模高维数据集.为此，本文提出了一种基于z值的分布式密度峰值聚类算法，DP-z.本方法利用空间z填充曲线将高维数据集映射到一维空间上，根据数据点的z值信息对数据集分组.为了能够得到正确的结果，需要对分组间数据进行交互，然后并行计算每个点密度和斥群值.DP-z算法在分组间数据交互时采用过滤策略，减少大量无效距离计算和数据传输开销，有效提高算法的执行效率.最后，本文在云计算平台上对DP-z算法进行了验证，实验表明在保证DP-z算法与原始密度峰值聚类算法聚类结果相同的情况下有效的提高了算法执行效率.

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基于加速因子不变原则的加速退化数据分析方法

王浩伟, 滕克难, 盖炳良

电子学报. 2018, 46(3): 739-747. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.032

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加速退化试验技术已经成为评估退化失效型产品可靠性的高效手段，然而，目前对加速退化数据分析时过多依据主观经验，容易造成可靠性评估结果不准.本文提出了基于加速因子不变原则较为客观分析加速退化数据的一种方法.首先，根据加速因子不变原则推导退化模型各参数在加速退化试验中应该满足的变化规律；然后，利用与加速应力无关的参数等式辨识各加应力水平下的加速退化数据是否有效，核心是构建t统计量检验参数估值是否满足等式关系；接下来，确定与加速应力相关的参数从而实现加速退化建模；最后，利用有效的加速退化数据估计出模型参数值，外推出产品在常规应力下的可靠度.以逆高斯退化模型为例对所提方法进行了具体阐述.仿真试验和实例应用表明，本文研究为基于加速退化数据的可靠性评估提供一种更客观、合理的技术途径.

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压缩感知的重叠神经元峰电位信号分类

杨凯, 吴海锋, 曾玉

电子学报. 2018, 46(3): 748-754. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.033

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随着电生理技术水平的提高，电极可以记录的峰电位信号包含多个神经元峰电位的叠加.本文提出了一种采用压缩感知和最大后验估计的分类算法来解决重叠峰电位分类问题.其中压缩感知算法用于得到稀疏信号，最大后验估计用于搜索出稀疏信号的最优解.在实验中，我们采用仿真和实测的三组数据对本文算法和传统算法进行了测试，实验结果表明，当峰电位波形相似时，相比于k-均值聚类及CBP（Continuous Basis Pursuit）算法，本文算法具有较少的分类错误数.

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最佳及几乎最佳高斯整数ZCZ序列集的构造

刘凯, 陈盼盼

电子学报. 2018, 46(3): 755-760. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.034

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高斯整数零相关区（ZCZ）序列集作为准同步码分多址（QS-CDMA）系统的地址序列不仅能抑制系统的多径干扰（MAI）和多址干扰（MPI），而且为系统提供高传输码率和高的频谱利用率，但目前这种地址序列的构造结果还较少，针对此问题本文提出了一种利用过滤操作构造高斯整数ZCZ序列集和完美高斯整数序列的方法.基于完美序列和周期ZCZ序列集本文获得了最佳或几乎最佳的高斯整数ZCZ序列集，同时基于完美序列构造了周期为奇数和偶数的完美高斯整数序列.本文的构造结果为高速QS-CDMA系统提供了更多的地址选择空间.

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现勘图像检索综述

刘颖, 胡丹, 范九伦

电子学报. 2018, 46(3): 761-768. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2018.03.035

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现勘图像检索是进行证据图像比对以获取物证信息的重要手段.本文基于目前应用广泛的现勘图像数据库，根据图像内容将图像分为鞋印、指纹、纹身等种类.并通过对现勘图像的两项关键技术即低层数字特征提取和高层语义分析的总结，从颜色特征、纹理特征、边缘提取等方面综述了现勘图像低层数字特征提取技术，从利用语义模板和数据库本体结构、机器学习算法、引入人工反馈三大类高层语义提取技术综述了现勘图像高层语义分析的研究成果.最后，结合公安行业利用现勘图像获取物证线索的实际应用需求，指出了通过引入公安行业先验知识来提高检索效率等研究方向.

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电子学报. 2018, 46(3): 769-770.

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