2019年, 第47卷, 第7期 刊出日期:2019-07-25
  

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    学术论文
  • 王宏, 李建华, 赖成喆, 曲宁
    电子学报. 2019, 47(7): 1393-1400. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.001
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    为解决群组认证中非法签名难以标定的问题,本文基于数字通信系统中的纠错码理论,提出了一个非适应性组合群组认证方案.该方案首先根据纠错码理论构造认证节点分组算法,然后按照分组进行节点签名的批量认证,再对分组认证结果进行迭代,从而标定非法签名,最后进行了例证演示.复杂度分析表明,针对n个签名(含有r个非法签名)进行非法者标定的问题,运用群组认证的标定次数远远小于逐一认证的n次,准确性演化结果表明当r远远小于n时,群组认证非法签名的标定成功概率接近于1.
  • 徐贵力, 谢瑒, 程月华, 王正盛, 张泽宏, 姜斌
    电子学报. 2019, 47(7): 1401-1407. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.002
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    针对经典前景提取算法无法在光照突变情况下正确提取前景的问题,根据LBP算子对光照不敏感的特性,提出了一种基于截尾均值的纹理特征提取算法,即通过对噪声的抑制及对平坦区域序列的稳定性处理,解决了原有LBP算子易受噪声干扰,平坦区域序列不稳定及得到的纹理图信息冗余的问题.结合高质量纹理特征,根据纹理特征的光照不变性,设计了一种能有效应对光照突变情况的背景更新模型,实验结果表明,本文提出的融合纹理特征的前景提取模型不仅能够在光照缓慢变化的情况下有效地对运动目标前景进行提取,而且在光照突变情况下仍然能够进行准确提取,前景提取的准确率相比平均背景模型提高61.7%,相比混合高斯模型提高59.3%.
  • 王勇, 王沙沙, 田增山, 周牧, 吴金君
    电子学报. 2019, 47(7): 1408-1415. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.003
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    针对传统光学摄像头和无线技术的手势识别方法受光照环境影响和空间纵向、横向特征不全的问题,该文提出一种基于调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)雷达信号的双流融合神经网络(Two-Stream Fusion Neural Network,TS-FNN)手势识别方法.首先,利用二维快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)求取中频信号的频谱,估计手势的距离和速度,并利用多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)方法计算角度.其次,利用这三维参数在时间上的累积,将一个手势动作映射为32帧距离-速度矩阵图和角度时间图.最后,建立TS-FNN进行手势特征提取和特征融合.实验结果表明,TS-FNN方法与传统卷积神经网络相比,手势的平均识别准确率提升了约5%.
  • 黄飞江, 陈演羽, 李廷会, 袁海波, 单庆晓
    电子学报. 2019, 47(7): 1416-1424. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.004
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    为了提高非线性卫星钟差预测的精度,降低单一钟差预测模型对钟差预测的风险,提出了一种组合模型的卫星钟差预测算法.该算法首先采用db1小波对卫星钟差序列进行3层多分辨率分解和单支重构,得到一个趋势分量和三个细节分量,然后运用灰色预测模型对重构后的趋势分量和混沌一阶加权局域预测法对重构后的细节分量分别进行预测,最后将各分量预测结果相加后得到总的钟差预测值.以GPS卫星钟差数据做算例分析,在6小时的钟差预测中,算法绝对误差最大值比单一的灰色预测模型误差小1.3ns以上.将该组合预测模型用于非线性卫星钟差预测中,可以提高钟差预测的精度和可靠性.
  • 庞策, 单甘霖, 段修生, 崔魁文
    电子学报. 2019, 47(7): 1425-1433. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.005
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    针对传感器资源有限的情况,以目标检测为背景,提出了一种基于风险理论的传感器管理方法.首先建立目标检测模型和传感器辐射模型,将"检测风险"和"截获风险"之和作为传感器管理风险函数,即目标函数.其次为对模型求解,将预测值的期望值作为目标函数的近似值,重新修正目标函数.接着设计了基于多Agent的分布式优化算法.仿真实验表明,通过本文提出的基于风险理论的传感器管理方法,能够有效实现传感器管理,与以往的传感器管理方法相比,本文方法更能较好地解决资源有限情况下的传感器管理问题.
  • 戚远航, 蔡延光, 蔡颢, 杨亮, YAO Yeboah
    电子学报. 2019, 47(7): 1434-1442. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.006
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    本文考虑了多个供应商、多个制造商和多个零售商的三级供应链物流运输调度,以最大限度地降低采购、加工和运输成本为目标,提出了带容量约束的供应链物流运输调度模型(Capacitated Vehicle Routing Problem in Supply Chain,CVRPSC).进一步地,本文构造了求解CVRPSC的双层变邻域蝙蝠算法(Two-Level Bat Algorithm with Variable Neighborhood Search,TLBAVNS).该算法提出了一种双层蝙蝠位置的定义,引入了相应的蝙蝠算法的更新操作,采用变邻域局部搜索策略加强算法的寻优能力.实验证明:TLBAVNS能在合理的时间内求解CVRPSC;在大部分测试算例中,该算法相对于对比算法均表现出了更强的寻优能力和稳定性.
  • 宋云
    电子学报. 2019, 47(7): 1443-1448. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.007
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    提出了一个基于GHZ态局域测量的新颖且高效的量子秘密共享方案.该方案充分利用了GHZ态3个粒子间的相关性,不需要进行任何酉操作或纠缠交换,只通过局域测量,就可在通信者之间建立共享联合密钥.除去用于窃听检测的粒子,其余粒子全部用于消息传输,每个GHZ态可以共享一个比特经典消息,效率达到100%.同时,对于可能存在的攻击方式,文中给出了详细的安全性证明.最后,建立了效率与安全的关系模型,并用MATLAB进行了比较深入的仿真分析.
  • 宋敏, 谭良
    电子学报. 2019, 47(7): 1449-1464. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.008
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    国际规范《TPM-Rev-2.0-Part-1-Architecture-01.38》允许用户基于密钥复制接口来设计密钥迁移协议以实现芯片间密钥的共享,并在复制过程中通过innerwrap和outerwrap为复制密钥提供机密性、完整性和认证性.然而通过分析发现基于密钥复制接口设计的密钥迁移协议存在三个问题:(1)缺少交互双方TPM的相互认证,会导致密钥能够在敌手和TPM间迁移;(2)当复制密钥的属性encryptedDuplication=0且新父密钥的句柄newParentHandle=TPM_RH_NULL时,复制接口不能实施innerwrap和outerwrap,复制密钥将以明文传输而造成泄露;(3)当新父密钥是对称密钥时,innerwrap中的对称加密密钥以及outerwrap中的密钥种子如何在源TPM与目标TPM之间安全交换,《TPM-Rev-2.0-Part-1-Architecture-01.38》并没有给出具体的解决办法.不仅如此,该协议流程还非常复杂,也无法统一,容易导致复制密钥泄露.针对以上问题,本文提出了基于MAK(Migrate Authentication Key)和复制接口的新密钥迁移协议-MDKMP(Make Duplication Key Migration Protocol).首先在TPM中的SRK下新增只用于TPM密钥迁移的非对称密钥MAK,并申请相应证书-TPM迁移认证证书;然后基于MAK证书和复制接口设计新的TPM密钥迁移协议MDKMP.MDKMP采用两阶段迁移模式,第一阶段将源TPM密钥迁移到目的TPM的MAK下,第二阶段再将密钥迁移到新父密钥下.
  • 张鹏, 叶剑, 张鹏
    电子学报. 2019, 47(7): 1465-1474. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.009
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    通过大数据交易过程模型优化,实现对大数据交易过程的精确建模,对于构建稳定、鲁棒和精确的交易平台至关重要.然而,大数据交易流程随时间而变化,传统的静态模型优化方法无法反映现实流程模型的时态变化特征.为此,本文提出一种基于概念漂移的大数据交易模型优化方法,在概念漂移点检测和定位的基础上,设计大数据交易日志分割算法,演算日志精准分割点,构建具有时变特性的大数据交易分段模型,实现基于日志分割的模型优化.该方法在天元大数据交易平台的应用实践表明,优化模型在拟合度和精确度方面均优于静态模型,对大数据交易演化过程的适配性更强.
  • 王桐, 廖力, 李必信
    电子学报. 2019, 47(7): 1475-1481. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.010
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    本文提出一种基于演进原则度量的软件架构持续演进效果评估方法(Software Architecture Evolution Principles,SAEP),首先该方法给出与软件架构演进相关的四个代表性的软件架构演进原则;然后通过对这四个架构演进原则的度量结果评估软件架构的演进效果;最后把本文的方法应用于8个代表性的开源项目,并分别进行有效性验证实验,实验结果表明:无论是单个演进原则还是四个演进原则结合起来,均能有效反映软件架构演进效果的好坏.单个原则用来关注软件架构特定方面的演进效果,四个原则结合起来关注软件架构的综合演进效果.
  • 姚蓝, 胡涛, 伊鹏, 胡宇翔, 兰巨龙, 李子勇
    电子学报. 2019, 47(7): 1482-1489. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.011
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    交换机迁移作为一种弹性控制方式对于软件定义网络(SDN)中多控制器负载均衡具有重要作用.针对现有迁移方案存在迁移效率低下和高迁移代价问题,提出基于效能优化的交换机动态迁移策略.首先,分析控制器负载组成并构建负载差异矩阵,设置触发因子进行负载不均衡判定.然后确定迁移对象,建立迁移效能模型,同时考虑负载均衡率和迁移代价来确定迁移交换机和迁入控制器.最后,通过设定迁移三元组完成迁移映射,实现高效交换机迁移.仿真结果表明,该策略可以有效降低控制器响应时间,减小迁移代价并提高控制器吞吐量,同时将负载均衡率保持在较高水平,具有良好的拓扑适应性.
  • 龙邦媛, 李康, 吕发金, 吕宗伟
    电子学报. 2019, 47(7): 1490-1496. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.012
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    导向滤波算法是一种有效的基于边保持的平滑滤波算法.然而,由于算法中的正则化系数和细节层增益是固定的,可能会导致边附近出现光晕以及背景中出现大量噪声,降低图像的质量.在本文中,首先给出了一种改进的基于边的权重系数计算方法,它能够较准确地实现边保持,减少光晕现象.其次,提出了基于梯度导向的细节层增益计算方法,可以有效地增强细节并且抑制噪声.实验表明,对于含有大量噪声和小细节的低剂量CT图像,本文方法可以减少噪声和光晕的影响,显著提高图像的对比度,满足临床诊断的需要.
  • 罗睿辞, 叶蔚, 刘学洋, 孙基男, 张世琨
    电子学报. 2019, 47(7): 1497-1505. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.013
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    随着云计算技术的不断发展,微服务体系结构逐渐成为一种广泛应用的软件设计风格.在基于微服务的应用系统中,微服务数量众多、相互依赖关系复杂、持续在线演化等特征使得微服务运行时资源的有效管理面临新的挑战.本文充分考虑微服务之间的关系特征,提出了一种基于拥塞博弈理论的运行时资源管理方法.首先,对微服务之间的复杂依赖关系进行建模,给出了带权有向无环图描述的微服务调用关系模型;然后,基于微服务关系调用模型对各个微服务的请求到达频率进行计算,并用排队论中的M/G/1队列刻画微服务处理请求的过程,进而设计了一种以服务等级协议(Service Level Agreement)满足程度为衡量标准的服务收益函数;最后利用拥塞博弈模型刻画对计算资源的竞争关系,给出了求解博弈的纳什均衡状态的多项式算法.实验表明,该方法在计算资源有限的场景下可以有效地提高微服务应用的整体性能.
  • 孙锦华, 石静静
    电子学报. 2019, 47(7): 1506-1511. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.014
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    针对多径衰落信道下的载波同步问题,通过分析修正的经典估计器不能同时兼顾估计范围和估计精度的缺陷,提出了一种两步频偏估计算法.对于iNET系统采用的SOQPSK-TG信号,利用前导码的周期性,对多径衰落信道下的频偏估计进行了研究.首先在保持iNET帧结构导频开销不变的前提下,对前导码结构进行改进;然后基于改进Kay算法进行粗估计,再用L&R算法进行细估计;推导了改进前导码结构下的Kay估计子和L&R估计子.理论分析和仿真结果表明,所提同步方案的估计范围扩大了一倍,估计精度也可以达到克拉美罗界.
  • 陈智雄, 刘华宁, 杨阳
    电子学报. 2019, 47(7): 1512-1517. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.015
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    针对最近研究的周期为pq(两个不同的大素数的乘积)的一类广义割圆序列,通过计算该序列的离散傅里叶变换系数,从而确定了该序列的Mattson-Solomon多项式,并由此得到了序列的迹表示形式.
  • 陈启星, 罗启宇
    电子学报. 2019, 47(7): 1518-1524. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.016
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    ADC/DAC是计算机技术的重要组成部分之一.本文提出的桥电位架构ADC,类似于流水线ADC,也是由多个StageADC采用流水线方式构成.文中提出了两个创新点:一是桥电位架构,在某个瞬间,基准电位链中必有一个基准电位既对应着模拟输入信号,又对应着数字输出信号,称桥电位,相对于流水线ADC而言,桥电位ADC中的基准电位链扩展了一项功能:将基准电位链中的桥电位直接取出与模拟输入信号相减就等于尾数电压,无需SDAC;二是翻转点ON式零损开关链,由此构成桥电位提取模块,使得桥电位只需流经仅仅一个零损开关即可被取出.这两项改进使得每个StageADC都只包含了SADC,而SDAC被摒弃.
  • 蹇强, 张培勇, 王雪洁
    电子学报. 2019, 47(7): 1525-1531. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.017
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    针对卷积神经网络中卷积运算复杂度高而导致计算时间过长的问题,本文提出了一种八级流水线结构的可配置CNN协加速器FPGA实现方法.通过在卷积运算控制器中嵌入池化采样控制器的复用手段使计算模块获得更多资源,利用mirror-tree结构来提高并行度,并采用Map算法来提高计算密度,同时加快了计算速度.实验结果表明,当精度为32位定点数/浮点数时,该实现方法的计算性能达到22.74GOPS.对比MAPLE加速器,计算密度提高283.3%,计算速度提高了224.9%,对比MCA(Memory-Centric Accelerator)加速器,计算密度提高了14.47%,计算速度提高了33.76%,当精度为8-16位定点数时,计算性能达到58.3GOPS,对比LBA(Layer-Based Accelerator)计算密度提高了8.5%.
  • 查雄, 许漫坤, 彭华, 秦鑫, 李天昀
    电子学报. 2019, 47(7): 1532-1537. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.018
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    针对短波信道下信号截获质量差,信道环境复杂以及单一特征识别率低等问题,提出了基于深度残差网络的信号特征自动提取算法,设计了一种具有自适应学习能力的短波特定通信协议识别模型.通过对具有特殊结构的协议信号的时频视觉差异进行理论推导,将信号的时频能量转换成灰度图像,并用于对所构建的深度残差网络进行训练.该方法克服了传统方法对信号质量要求高、先验信息需求多等缺陷,可直接对中频接收信号进行处理,适合实际工程应用.实验表明,当深度残差网络达到稳态时,识别准确率高,在低信噪比、多径衰落、多普勒频偏以及信号被强干扰所遮挡的情况下,依旧能准确识别协议类别.
  • 江泽涛, 周谭盛子, 韩立尧
    电子学报. 2019, 47(7): 1538-1546. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.019
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    针对目前入侵检测效率不高的问题,本文提出一种基于感知哈希矩阵的最近邻入侵检测算法.首先计算训练集中入侵检测对象的感知哈希描述子,并将感知哈希描述子拼接成感知哈希矩阵;然后利用设计好的量化函数对矩阵中的哈希描述子进行量化,并按照感知哈希的性质对矩阵进行约简和调整;在入侵检测阶段用该矩阵快速定位与待检测对象最相近的K个样本,利用K近邻的投票原则完成入侵检测任务.通过理论分析及在KDDCUP99数据集上的相关实验验证了该方法以On)的时间复杂度来快速定位最近邻的K个样本,在保持高检测率的同时降低了存储和计算方面的开销,从而更加有效的保护网络环境.
  • 吴加莹, 杨赛, 堵俊, 董宁
    电子学报. 2019, 47(7): 1547-1550. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.020
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    针对当前内容感知的重定向方法中可能出现的变形和失真问题,提出一种融合显著与深度信息的缝切割重定向方法.首先利用GBVS算法获取图像显著信息,结合图像梯度信息与通过SIFT匹配方法获取的图像深度信息构建更精确的重要度图;其次,根据重要度图的能量分布,对原始图像进行处理,得到最终的重定向结果.基于公开数据库在两个不同评价标准下与多种重定向方法的对比表明,本文方法能够最大程度的保留图像的显著部分.
  • 彭丝雨, 周到, 张家琦, 王宇, 高军峰
    电子学报. 2019, 47(7): 1551-1556. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.021
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    互信息分析方法是基于信息论提出的一种描述两信号间信息交互情况的算法,其在脑电信号领域的有效性已得到了充分证实.针对当前测谎方法中脑电信号特征提取困难以及大脑整体认知功能分析在脑认知科学研究中越来越被重视的情况,本文首次将互信息分析方法应用到脑电测谎领域中,使用互信息量化大脑各节点之间的相关性,对计算结果进行统计分析,选取出在两类人群中具有显著性差异的电极对的互信息作为分类特征,进行模式识别,得到了99.67%的准确率.这一结果表明,互信息分析方法是一种有效的脑功能连接分析方法,为基于脑电信号连接分析的测谎研究提供了一种新的途径.另外,对说谎与诚实两类受试者的大脑功能网络的分析结果表明:处于说谎状态时,大脑的额叶、顶叶、颞叶及枕叶之间协同实现谎言功能,并在躯体行为所对应的脑区与其他脑区的连接上也表现出相对诚实组的显著性差异,以上结果均有助于进一步揭示谎言的神经活动机制.
  • 陈双喜, 吴安邦, 岐舒骏, 刘会, 吴春明
    电子学报. 2019, 47(7): 1557-1565. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.022
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    本文提出了一种基于拟态理论的主动防御的新型框架.通过引入常微分动态系统来表述新型主动防御框架的动态化和结构化特点.通过常微分方程,将部分现实中的复杂网络攻防问题转化为简单的、准确定义的资源对抗模型.由此,可以对通过异构冗余和自修复性构建的主动防御系统的关键构造获得一种对抗模型分析.本框架可帮助实现对当前网络主动防御系统的有效性评估并通过选取有效的防御策略来加强系统安全性.
  • 吴昭军, 张立民, 钟兆根, 孙雪丽
    电子学报. 2019, 47(7): 1566-1574. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.023
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    为了解决现有算法在RSC码多项式参数识别过程中,实时性不好和容错性差两大缺点,提出了具有低信噪比适应能力的RSC码快速迭代识别算法.首先根据RSC码元之间的线性约束关系,定义了双曲正切符合度概念,该概念能够表征在某一多项式参数下,截获码元之间的线性关系成立的可能性大小;其次将截获码元总的双曲正切符合度值作为代价函数,然后将待识别的多项式参数的概率值作为代价函数自变量,从而将RSC码参数识别问题转化为多元函数极大值求解问题;最后利用变步长梯度上升方法,在有限次的迭代下,完成在连续概率空间中代价函数极大值求解,最终完成RSC码参数识别.提出的算法收敛速度快且稳定,除了具有较强的低信噪比适应能力外,其计算量与编码器寄存器个数以及码元路数成平方倍数增长.仿真实验表明:提出的算法最多在第5次迭代时,就能完成参数的收敛,同时低信噪比的适应能力较强,即使在0dB条件下,RSC码多项式参数识别率能达到90%以上;与现有的相关算法相比,所提算法的低信噪比适应能力提高了近3dB,同时完成一次参数识别的时间大大降低.
  • 综述评论
  • 丁颖, 刘延伟, 刘金霞, 刘科栋, 王利明, 徐震
    电子学报. 2019, 47(7): 1575-1583. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.024
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    随着虚拟现实处理技术的发展,虚拟现实全景图像的显著性检测成为近年来学术界和工业界关注的研究热点.本文分析虚拟现实全景图像的特性,综述虚拟现实全景图像显著性检测算法的研究进展.将已有的虚拟现实全景图像显著性检测算法进行分类、分析以及对比,本文总结了当前虚拟现实全景图像显著性检测面临的挑战,并对其发展趋势进行展望.
  • 科研通信
  • 丁旭, 吴晓蓓, 王力立, 张新宇, 夏昕
    电子学报. 2019, 47(7): 1584-1590. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.025
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    针对当前大多数据传输协议没有充分利用无线信道的广播特性这一问题,本文提出了基于网络编码的机会路由协议NCOR(Network Coding based Opportunistic Routing protocol).首先,通过分析网络端到端传输代价,本文提出了最优转发集构造机制以最小化传输代价.此后,NCOR在转发集内执行节点协作式编码传输以保证传输可靠性.最后,理论分析了NCOR的传输可靠性结论.仿真实验表明NCOR可适用于不同的链路环境,且在保证可靠传输的同时,大幅降低了网络能耗.
  • 张应龙, 夏学文, 余鹰, 邓志刚
    电子学报. 2019, 47(7): 1591-1595. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.026
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    网络数据具有规模大的特点,而基于关系的相似度计算复杂度高,因此大图上的相似度计算具有很大挑战.文章针对一个新的相似度度量SuperSimRank在大图上的优化计算问题展开研究.首先提出了阈值过滤技术,使得在计算过程中忽略那些对SuperSimRank值影响较小但消耗计算资源的路径值,并通过严格数学证明论证了近似值和准确值的误差;然后在此基础上提出了高效的外存算法,该算法避免了随机访问文件而是通过顺序的读写文件,极大的减少了I/O代价;最后实验验证了算法的有效性.
  • 王强, 徐有万, 王天施, 刘晓琴
    电子学报. 2019, 47(7): 1596-1600. https://doi.org/10.3969/j.issn.0372-2112.2019.07.027
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    作为中小功率发电系统重要环节的三相逆变器的开关频率增大时,开关损耗也显著增大,不利于节能。为实现中小功率三相逆变器的高频化和节能化,提出了一种三相零电压开关谐振极逆变器拓扑结构.当桥臂上的辅助谐振电路处于工作状态时,开关器件并联的电容的电压能周期性变化到零,使开关器件完成零电压软切换,这有利于高频金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)作为逆变器的开关器件.分析了电路的工作流程,实验结果表明开关器件处于零电压软切换.因此,该拓扑结构对于研发高性能的中小功率三相逆变器具有参考价值.
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  • 电子学报. 2019, 47(7): 1601-1602.
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