小型微型计算机系统

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一种面向SDN域内控制平面可扩展性的机制

林萍萍, 毕军, 胡虹雨, 蒋小可

2013, 34(9): 1969-1974.

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目前互联网中网络设备的体系结构是封闭的, 不利于网络创新.软件定义的网络(SDN)对互联网垂直紧耦合的结构进行了解耦, 同时将控制层面及其协议的实现开放.SDN促进互联网创新和快速演进的思想已被学术界和工业界广泛接受.OpenFlow作为SDN的代表性实例, 已被全球多所大学和研究机构部署.但OpenFlow域内集中控制的模式, 随着部署规模的增大, 控制平面的可扩展性越来越明显.为此本文采用了负载均衡的思想解决该可扩展性问题.提出了一种高度可扩展的架构MSDN.MSDN首先对数据流初始化请求进行分流, 然后通过共享的整个网络视图对请求并行处理, 并对网络视图进行了数据集群, 从而彻底解决了控制平面的可扩展性问题.文章最后的实验模拟证明了方案的可行性.

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一种基于节点影响力的局部社区发现算法

易秀双, 韩业挺, 王兴伟

2013, 34(9): 1975-1979.

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为快速准确寻找社会网络中的社区结构, 从节点影响力的角度出发, 提出一种新的社区发现算法.算法设计过程中引入了点权, 它能够衡量节点影响力的大小；首先根据"种子"节点的点权有选择地进行广度优先搜索, 使点权较大的节点不断地影响点权较小的节点, 进而得到"种子"节点所在的社区结构, 然后再从已知的社区外任取一个新的"种子"节点, 重复上述过程, 就可得到整个网络的社区结构.对算法进行优化并应用到实际网络, 实验结果验证了算法的可行性, 与经典算法相比, 该算法的准确性和计算速度都有所提高.

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一种IPv6域间路由宣告中的前缀置换方法

张威1,3, 毕军2,4,吴建平1,2

2013, 34(9): 1980-1983.

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提出一种增强IPv6网络BGP路由聚合能力的方法.该方法建议将Provider Independent(PI)地址空间的前缀映射为PA地址空间中相应大小的地址块,然后宣告BGP路由.该方法需要在AS边缘路由器(ASBR)建立前缀置换映射表.必要时采用前缀映射置换的方法处理进出AS的IPv6分组.该方法仅在AS边缘路由器部署,不影响域内路由；该方法提高了BGP聚合路由的可能性,提高了互联网的路由可扩展性.本文的理论分析得出的基本结论是,该方法的地址空间开销和分组转发开销与被置换的PI地址在可路由IP地址空间中的占比有关.采用该方法,对使用PI地址的站点需要重定向服务提供外部访问连接.

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DCS：一种实现NDN内容缓存的新方法

黄斌, 毛健彪, 何俊峰, 孙志刚

2013, 34(9): 1984-1987.

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随着互联网内容分发效能要求的不断提高, 内容中心网络研究已成为近年互联网体系结构研究的热点. 针对现有路由器扩展支持内容中心网络路由引擎时缓存资源有限以及缓存管理操作困难等问题, 提出一种新的内容缓存扩展方案DCS. 该方案旨在不改变现有路由器硬件的前提下, 利用用户终端空闲内存空间, 通过软件升级的方式来支持NDN路由器的缓存功能. 详细描述了DCS数据存取的算法流程, 还对用户可提供出来作为网络缓存资源的空闲内存空间进行了统计和分析.

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可重构路由交换平台中基于元构件的构件设计与复用率分析

郝恩楠1, 马东超2, 徐恪1

2013, 34(9): 1988-1993.

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传统路由器软件开发效率低、可扩展性差, 利用软件构件技术, 实现路由交换设备的可重构性、可复用性能够满足多网融合和业务融合的需要, 是互联网的发展方向, 也是促进路由交换设备制造产业健康发展的关键技术.文章提出了元构件-》构件-》组件的层次模型用于路由软件的开发, 通过对路由协议代码进行分析, 提出可复用元构件、构件的设计实现方法, 开发了9个可复用性很高的元构件, 并利用可复用元构件实现了BGP、OSPF、RIP等路由协议的开发, 在保证可靠性和协议一致性的前提下, 代码重用率平均提高了24.2%, 提高了路由软件的开发效率、复用层次和可扩展性.

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WLAN-Mesh网络中MAC协议公平性问题的半实物仿真与分析

刘维康, 雷磊, 周进华, 罗诚

2013, 34(9): 1994-1998.

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目前大多数针对WLAN-Mesh网络中MAC协议公平性问题的分析都是在纯计算机仿真的结果上开展的.然而, 纯计算机仿真软件中的模型往往与实际的网络存在偏差, 从而导致其仿真结果的可信度较差.半实物仿真(hardware in loop simulation)是一种将网络中非线性、随机性较大的因素用实际的网络设备加载, 其余部分则在仿真中建模的新型仿真方法.本文旨在利用半实物仿真平台研究WLAN-Mesh网络中MAC协议公平性问题.首先针对传统纯计算机仿真结果的局限性进行了探讨.接着, 利用自行研制的实际业务流终端构建了基于EXata的半实物网络仿真系统.最后, 结合不同网络环境下的半实物仿真结果, 对WLAN-Mesh网络中MAC协议的公平性问题做了详细的分析.

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基于OpenFlow架构的域内源地址验证方法

肖佩瑶, 毕军

2013, 34(9): 1999-2003.

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源地址验证对网络安全、管理和计量都有重要意义.清华大学提出包括接入子网、域内和域间三个层次的源地址验证体系结构.其中域内用到一种基于集中计算路径的方法, 但在传统网络环境限制下, 其实现遇到很多问题.本文将利用软件定义网络对网络革新的便捷支持, 基于OpenFlow网络对域内源地址验证方法进行重新设计与实现, 并提出两种方案.一种是在已有路由表的基础上计算出域内任意两个子前缀间的路径并生成源地址前缀、目的地址前缀和入接口三元组作为过滤规则；另一种方案是重新设计新的路由算法, 生成同时具有路由功能和验证源地址功能的四元组(源地址前缀、目的地址前缀、入接口和出接口)流表.并分别对两种方案做出对比, 给出实验结果.

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面向可扩展路由体系的地址空间分离技术研究

蒋佰亨1,陈文龙2 ,徐恪3,徐高潮1

2013, 34(9): 2004-2008.

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随着互联网的高速发展,多宿主、流量工程、支持主机移动性等新型服务需求逐步产生,使得当前互联网体系架构正面临严重的可扩展性问题.专家学者正通过不同方式设计并开发新型网络体系模型以解决上述问题.在各种模型中,基于地址空间分离的解决方案广受推崇.首先对基于地址空间分离技术中的关键问题和难点进行了分析;随后介绍了4种典型模型,并对其进行了深入的分析及优缺点的比较;最后,基于现有技术对未来构造完善的可扩展路由体系的发展方向进行展望.

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基于标签的多协议承载机制研究

毛健彪, 孙志刚, 吕高锋, 李韬, 黄金锋

2013, 34(9): 2009-20113.

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目前互联网面临着越来越严重的安全、移动、海量数据传输等技术挑战, 人们希望用新的网络体系结构来解决当前遇到的问题.但是新的网络体系结构大多对路由器提出了很高的要求, 需要支持多种网络体系结构下不同寻址方式以及复杂变长的查找匹配等, 实现存在困难.而且不同的体系结构之间关联很少, 难以在转发层进行统一.本文通过借鉴OpenFlow和MPLS的思想, 提出了基于标签的多协议承载机制.该机制为不同的网络层协议提供了统一的转发层抽象, 同时基于标签的查找能加快报文处理的速度, 减少了表项.

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一种优化ZigBee性能的综合加权选路算法

蒋培成, 陈鸣, 李兵

2013, 34(9): 2014-2017.

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ZigBee的拓扑树路由算法设计的目标是应用于拓扑简单的、低负载的及低功耗的无线传感器网络环境, 伴随着物联网技术及应用的广泛发展, 物联网应用数据流可能会对ZigBee网络产生较大的负载, 而现有ZigBee拓扑逻辑树构建方法无法兼顾链路配置和节点繁忙程度, 需要优化ZigBee选路算法以提升网络整体性能.针对上述问题, 本文在兼顾了节点繁忙程度、链路质量以及跳数等因素的基础上, 提出一种基于链路综合加权的优化网络性能的选路算法.该算法在NS2平台上设计实现并通过了大量的模拟试验, 结果表明该算法提高了分组到达率, 减小了分组端到端时延, 均衡了节点能量消耗, 是一种适合于ZigBee网络环境的选路算法.

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一种极化-转发MIMO中继通信方案

彭军1, 毛云1, 郭迎1, 李门浩2

2013, 34(9): 2018-2024.

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受Arikan提出的信道极化思想的启发, 对信源-中继-信宿的MIMO中继通信的上行-极化和下行-极化系统提出一种极化-转发MIMO中继通信方案.采用极化-转发方式传输数据, MIMO信道通过极化编码对源节点数据进行编码, 目的节点采用连续消除解码算法进行解码, 中继节点仅需要简单的编码而不需要完成繁重的译码任务, 比传统的解码、解码转发和放大转发等中继方案具有更高的传输可靠性, 传输信息被嵌在递归特性的极化码中, 具有较低的解码复杂度.仿真结果表明, 提出的极化-转发MIMO中继方案具有较好的BER性能.

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SpaceWire协议的形式化建模与概率分析

李月星1, 李晓娟1, 关永1, 王瑞1, 张杰2, 魏洪兴3

2013, 34(9): 2025-2029.

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SpaceWire是应用于航空航天领域的高速通信总线标准, 保证其设计的可靠性和正确性至关重要.本文通过概率模型检测的方法对SpaceWire的交换层设计进行形式化建模与量化分析.基于马尔科夫决策过程(MDP)对交换层的链路初始化及正常运行过程建立形式化概率模型, 模型包括发送方、接收方和信道, 提取SpaceWire交换层的4个关键属性, 用概率计算树逻辑(PCTL)进行描述, 运用PRISM平台对SpaceWire交换层设计进行验证和分析；并获得信道丢包概率不同情况下, 链路初始化成功以及正常运行时数据包正确传输的概率, 这种定量形式化分析结果可为SpaceWire的设计和实现提供参考依据.

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采用渐进式预留机制的Ad Hoc网络MAC协议

杨海东, 景博, 李建海, 向新

2013, 34(9): 2030-2035.

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实时业务传输的服务质量(QoS)保障问题一直是限制Ad Hoc网络发展的瓶颈.在分布式网络环境下, 分组冲突十分普遍, 节点很难在限定的时间内成功接入信道.现有很多算法(如FPRP)虽能很好的消除冲突, 却需要非常多的控制分组, 同样造成过高的接入时延.在研究动态时隙分配类MAC协议的基础上, 设计了一种采用渐进式预留机制的MAC协议, 协议通过分级预留、协同竞争和空闲时隙的时隙重构来达到分组冲突的充分化解, 信道资源的高效利用, 以及不同优先级业务的有效接入.仿真表明, 与现有时隙类协议相比, 新协议可以显著减少分组冲突, 提高信道利用率, 实现较低的分组接入延迟, 并且能够较好的支持数据报业务.

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利用重叠社区检测技术提高大众分类网络的个性化推荐性能

苏晓萍1,3,宋玉蓉2,楼俊钢3,蒋云良3

2013, 34(9): 2036-2041.

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在大众分类网络中, 允许用户使用个性化标签对资源进行标注, 标签可以使用户方便地表达的自己的兴趣与偏好.但是, 标签自由、松散的分类方式使标签存在冗余、歧义以及一词多义的问题, 使用户难以发现自己需要的资源, 因此在基于标签的推荐系统中, 推荐精确性低, 用户体验差, 社区发现(聚簇)技术是解决这一问题的重要手段.本文从构建标签共现图入手, 采用标签共现图的重叠社区发现技术来理解标注的正确含义、减少冗余歧义标签带来的噪声.在此基础上设计了完整的个性化推荐方案, 经过真实标签网络数据验证表明标签重叠社区检测能够提高推荐质量, 算法在精确性和多样性上均有较好的改进.

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一种网格协同设计事务提交协议的研究

李陶深, 刘辽广

2013, 34(9): 2042-2046.

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根据协同设计任务的特点, 借鉴人们日常工作中协同设计项目的做法, 提出一种网格协同设计环境下事务提交协议及其故障处理机制.该协议通过取消传统两阶段提交协议中的投票阶段, 使参与者不必等待协调者的命令就可自行决定是提交还是终止.协议考虑任务的时限要求和质量要求, 允许参与者自行决定是否参与协同设计, 并允许参与者中途退出协同设计, 从而放松了对事务的原子性要求.最后, 从原子性、时限性、适应性等方面对提出的协议进行正确性证明；实验结果和性能分析验证了该协议的有效性和可行性.

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情感语音合成中韵律参数的基频研究

王敬华, 刘建银, 张国燕, 赵新想

2013, 34(9): 2047-2050.

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在语音合成技术的研究中, 情感语音合成是当前研究的热点.在众多研究因素中, 建立恰当的韵律模型和选取好的韵律参数是研究的关键, 它们描述的正确与否, 直接影响到情感语音合成的输出效果.为了攻克提高情感语音自然度这一难点, 对影响情感语音合成技术韵律参数进行了分析, 建立了基于关联规则的情感语音韵律基频模型.本文通过研究关联规则、改进数据挖掘Apriori算法并由此来获得韵律参数中基频变化规则, 并为情感语音合成的选音提供指导和帮助.

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基于条件约束的工作流语义验证方法及应用

袁钢1, 孙瑞志1, 向勇2 , 吴峥1

2013, 34(9): 2051-2055.

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针对业务流程在动态执行时, 由于业务环境、资源的复杂性和多变性会给流程的正确执行带来影响的问题, 提出一个用于描述基于业务目标实现的流程、业务资源, 以及三者协作和约束关系的四维元模型；并且基于流程模式对业务过程进行表示, 利用XML进行流程知识表示的优势, 通过在流程模式的XML Schema中对实现业务目标所依赖的资源、环境等进行条件约束的设计, 根据业务目标、流程和资源三者之间的逻辑条件约束关系, 采用条件匹配算法对动态规划出的流程文件进行解析和语义检查, 减少了工作流引擎在执行时会发生错误的概率.

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CART：组合自适应随机测试方法

谢晓东1, 黄如兵2

2013, 34(9): 2056-2060.

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自适应随机测试方法将测试用例均匀分布于整个输入空间, 以提高测试效率.然而, 当被测软件的输入参数存在错误相关性, 使失效区域形状成为“片状”时, 传统的自适应随机测试方法效率将急剧下降.针对“片状”失效区域的特点, 本文提出了一种新的自适应随机测试方法：组合自适应随机测试方法.该方法将输入参数划分为多个不同的组；每一组被视作一个独立的输入空间并通过自适应随机测试方法生成“准”测试用例序列；最终的测试用例将由各组“准”测试用例组合而成.实验表明, 组合自适应随机测试方法能大幅度提高测试用例发现错误的效率.

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基于聚类分析的中文客户地址自动分组方法

文一凭1,2,陈志刚2,刘建勋1

2013, 34(9): 2060-2063.

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提出一种基于聚类分析的中文客户地址自动分组方法.该方法考虑了客户地址的噪声数据, 首先利用标准中国邮政编码数据中的邮政编码、省份与城市等信息来判断客户地址的有效性, 然后通过字符串匹配反馈学习的方法对有效客户地址进行中文分词, 将分词结果利用向量空间模型进行表示后再基于改进的混合K均值微粒群聚类方法将地址聚类, 通过结合模拟退火算法来避免搜索陷入局部极小, 最终根据最优微粒确定的聚类中心产生地址分组.采用真实地址数据进行对比实验的结果验证了该方法的有效性.

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一种基于O-RA代数的服务自组合可视化方法

田保强1, 吴磊1,2, 武德安1, 李明奇1, 王晓敏2

2013, 34(9): 2064-2069.

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如何通过组合现有服务, 获得能够完成复杂任务的复合式新服务是语义Web服务研究方向的重要课题.定义了面向服务主体的O-RA(Ontology-Relation Algebra)-本体关系代数, 并在此基础上构建了领域本体关系和领域服务, 以及基于代数表达式的服务组合和可视化元素之间的映射.随后, 进一步提出了基于O-RA代数方法的服务自组合可视化方法.该方法通过借助领域本体库、语义服务搜索方法和可视化辅助建模, 实现了服务的自组合.应用实例和实验分析表明, 该方法具备可行性和稳定性, 能够降低服务组合的复杂度和应用构建成本, 并提高建模的灵活性.

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一种支持尺度优化的重叠和非重叠社区质量评价方法

王莉1,2, 伍伟丽1, 程学旗2

2013, 34(9): 2070-2074.

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复杂网络社区发现具有重要的研究和应用价值.科学合理的社区评价可促使发现隐含的真实社区结构.复杂关联关系使得具有聚团性质的社区可能是非重叠结构, 也可能是重叠结构.虽然当前学者们提出许多专门针对非重叠社区、重叠社区的评价方法, 但是, 在无法预知真实社区拓扑的情况下, 采用不同标准对可能出现的多种结果进行评估不具有可比性.所以, 急需能同时评价重叠与非重叠社区的统一评价模型, 科学合理的评价模型可以辅助发现合适的社区边界及社区尺度, 发现隐含的真实聚团子结构.本文从社区聚集度和社区重叠度两个视角出发, 提出了一种适用于重叠与非重叠社区的评价模型, 不仅能评价出微结构差异引发的社区聚团属性的变化, 而且该评价能在一定程度上制衡社区内部聚团性和社区重叠性, 从而辅助发现合适尺度、合适边界的重叠或非重叠社区的作用.通过理论分析和各种数据实验证实了本文所提评价模型的合理性和可用性.

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Web病毒式营销客户信任网络构建

夏秀峰,李营,丛丽晖

2013, 34(9): 2075-2080.

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Web 病毒式营销中, 客户间的信任关系类似于传统商务环境中实体间的社会关系, 信任网络类似于传统商务环境中复杂的社会网络, 客户间的信任度量受客户认知水平、交易金额、交易时间等因素影响, 难以给出准确的量化.为探明这种信任网络的本质内涵以及降低信任关系的复杂性, 结合电子商务的认知理论和方法, 详细分析和定义了实体属性以及实体关系.给出一种基于客户特征数据和交易数据的客户信任网络模型CNTM(Customer Network of Trust Model), 提出三种不同应用环境下的信任网络构建策略COS(Customer Occupation based Strategy), CIS(Customer Interest based Strategy)和COIS(Customer Occupation and Interest based Strategy), 并分别给出信任度计算方法.与已有研究相比, 提高了信任网络的覆盖率, 保证了信任网络的信任强度并有效的改善了冷启动问题.

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物联网海量数据的分布式存储算法

薛建生, 于忠臣, 黄磊, 赵巍

2013, 34(9): 2081-2084.

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随着物联网技术的进一步发展以及应用规模的扩大, 网络中的数据量呈几何级的疯狂增长, 众多传感器终端的大量信源势必呈海量趋势.面对不断增长的数据, 海量数据的存储不均匀的问题将成为限制物联网充分发展的"瓶颈".本文结合分布式云存储系统的架构性优势, 在其基础上针对物联网异类数据实时存取特点, 在多个数据中心对海量数据进行边缘化存储处理.为此本文提出了一种点对点的分布式存储方案, 在方案中物联网各数据中心间采用云架构分级式存储, 通过存储信息的交互推动, 使各数据中心协同工作, 达到对物联网中原始数据流有序分散负载均衡.实验证明, 本文提出的方案能够实现物联网中海量数据的边缘化存储和负载均衡.

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一种高效的Web新闻发表时间提取方法

仲兆满1, 李存华1, 乔磊1,2, 张文艳1,2, 管燕1

2013, 34(9): 2085-2089.

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Web网页的发表时间在Web搜索中起到重要的作用, 因为用户获取的结果往往是与时间密切相关的.本文围绕Web新闻发表时间的提取, 提出了一种高效的Web新闻发表时间提取方法.该方法考虑到了Web新闻网页URL地址隐含时间信息的特性, 信息发表时间与新闻标题的距离约束.在主流的7个中文搜索引擎, 使用了30个关键字, 共获取3827篇Web新闻信息进行了提取时间的准确率及时间消耗的实验分析与比较, 结果显示本文提出方法的准确率为95.5%, 时间消耗为88秒.

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海量物联网数据安全处理模型研究

张桂刚1,2,3, 毕娅3, 李超1,2, 张勇1,2, 曾春1,2, 邢春晓1,2

2013, 34(9): 2090-2094.

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物联网已经成为信息技术发展的重要趋势.如何处理海量物联网数据并且确保这些海量数据的安全变得越来越重要.本文针对互联网的海量数据处理及其安全应用, 提出一个海量物联网数据的安全处理模型.该模型主要由海量物联网数据采集、数据存储、基于规则的海量数据处理及其物联网数据安全管理等组成.通过该模型可以较好地实现物联网所产生的海量数据的安全传递、存储及其基于规则的处理等等, 达到支撑各种应用的目的.该模型可以应用于各种基于规则的海量物联网数据监测系统如：基于物联网的湖泊水质监测系统、基于物联网的PM2.5监测系统及基于物联网的智能交通监测系统等.

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SIP DDoS分布式入侵防御系统及其负载均衡策略

吕昕1,2, 林浒1, 李鸿彬1,2, 谢雄炜1,2

2013, 34(9): 2095-2099.

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对SIP DDoS攻击的原理和检测算法进行研究, 结合SIP协议本身的特点和一般网络中的分布式入侵防御系统, 提出一种在高效防御SIP DDoS攻击的同时使用检测算法检测攻击的分布式防御系统, 并为该系统设计了负载交互流程和防火墙模块.根据SIP负载均衡算法和检测算法的要求, 为分布式防御系统设计了两级负载均衡策略并给出了实现方法, 其中一级负载均衡模块根据SIP消息的头域进行转发, 保证对话的完整性和检测算法的要求；二级负载均衡模块根据防御检测节点负载进行转发, 保证防御检测节点的负载均衡特性.仿真实验结果表明系统的两级负载均衡算法能够在保证检测算法要求的前提下表现出良好的负载均衡特性.

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非平稳动态行为模型及其在DDoS检测中的应用

谢逸1, 唐成华2, 黄向农3

2013, 34(9): 2100-2105.

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应用层分布式拒绝服务攻击严重威胁承载网络应用与服务的服务器.传统服务器端检测方法的主要问题是难以刻画非稳态网站的用户访问行为,也无法动态跟踪正常用户的行为变化, 导致误检率随时间推移逐渐增高.提出一种动态的用户行为模型, 并应用于诊断基于HTTP协议的分布式拒绝服务攻击.该方法采用半马尔可夫链描述正常用户行为.模型通过有监督的前后向算法获得初始化参数, 利用动态参数递推算法使模型可以根据用户群体行为的变化实时调整自身参数.从而精确地实现对用户行为的跟踪及诊断可能存在的异常行为.实验结果证明了本文所提方法的有效性.

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一种改进的传感器网络分组密钥预分配方案

王桐1, 吴吉义2,徐贺3

2013, 34(9): 2106-2110.

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密钥预分配方案关乎无线传感器网络节点间协同的安全问题.现有的密钥预分配方案大多存在连通率低, 抗捕获性差, 灵活性差等缺点.该文在分析现有密钥预分配方案的基础之上, 对TD(k,n)模型作出了适当的改进, 设计出一种均匀分布TD(k,n)模型, 引入Blundo二元对称多项式加密方法, 并结合提出的均匀分配TD(k,n)模型, 进一步提出了一种改进的分组密钥预分配方案IGDKPS(improved key-predistribution scheme based on group deployment).理论分析和仿真结果表明：IGDKPS方案在安全连通率、抗捕获性、灵活性等方面均有良好表现.

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一种新的8轮AES_128不可能差分分析

胡志华1, 2, 覃中平1, 3

2013, 34(9): 2111-2115.

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通过分析高级加密标准AES的三轮加密内部特征, 推导出一个新的3轮差分路径, 该路径存在的可能性为2-22, 在该性质的基础上利用不可能差分分析方法, 分析了8轮AES_128.该分析方法需要287对明文、约299个存储单元和约296加解密运算.通过该分析可以看出AES算法的行列变换的混淆程度不够, 这为我们提升和改进AES安全性提供理论依据.

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基于异或的(k,n)多秘密视觉密码

沈刚, 郁滨

2013, 34(9): 2116-2119.

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在多个参与者之间分享多幅秘密图像时, 为了解决像素扩展度和相对差随着秘密图像和参与者数量的增加而分别急剧扩大和减小的问题, 本文从代数结构入手, 结合异或运算和柱面共享份旋转操作, 给出了一种多秘密视觉密码方案的定义, 能够支持(k, n)门限结构下多个秘密的分享.以基于异或的单秘密视觉密码方案的基矩阵为加密单元, 设计了多秘密分享与恢复流程, 给出了一种实现方案.仿真实验结果表明：本方案不仅在多个共享份之间能够分享多幅秘密图像, 而且减小了像素扩展度, 提高了相对差.

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基于多目标项目检索的无监督用户概貌攻击检测算法

于洪涛, 魏莎, 张付志

2013, 34(9): 2120-2124.

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为了解决现有的用户概貌攻击检测算法不能对多个受攻击项目同时进行检测的问题, 提出一种基于多目标项目检索的无监督用户概貌攻击检测算法.首先, 利用双聚类中的Hv-score度量方法, 得到对攻击检测有价值的用户概貌集合；然后, 在该集合上检索可疑的目标项目, 动态生成目标项目树；最后, 根据项目的联合评分偏离度, 确定受攻击的目标项目并检测出相应的攻击概貌.实验结果表明, 该算法无论是检测目标项目还是攻击概貌, 均具有较高的精确度.

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无线传感器网络的分组双空间密钥预分配方案

王鹿媛, 刘冬梅, 张政, 王永利

2013, 34(9): 2125-2128.

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针对Blom密钥预分配方案存在安全阈值的问题, 提出一种面向无线传感网络的基于分组的双空间密钥预分配方案.将整个网络划分为多个逻辑组, 组内节点服从以部署位置为中心的二维高斯分布, 建立分组部署模型, 组内节点和组间节点在不同的密钥空间上建立共享密钥.从全局连通性、抗毁性和有效性三个方面对方案进行理论和实验分析, 结果表明本文方案在解决Blom方案安全阈值问题的同时, 既提高了网络的抗毁能力, 又保证任意两个节点能够直接建立共享密钥.

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一种精英反向学习的差分演化算法

周新宇1,2, 吴志健1,2, 王晖3

2013, 34(9): 2129-2134.

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为提高差分演化算法的性能, 提出一种精英反向学习策略的差分演化算法.该算法以一定的概率通过反向学习生成种群中精英个体的反向解, 引入一般化系数k, 构造动态搜索边界下的反向群体形成反向搜索空间, 之后同时评估当前种群与反向种群的解来指导算法的搜索空间向包含全局最优解的空间逼近, 有利于均衡算法的勘探与开采能力.对13个典型的测试函数进行实验, 将本文算法与5种代表性的差分演化算法进行对比, 结果表明本文算法不仅在求解精度上更优, 在收敛速度上也有非常大的优势.

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一种基于预排序的贝叶斯网络结构学习算法

陈坤,姚望舒

2013, 34(9): 2135-2138.

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贝叶斯网络结构学习对贝叶斯网络解决实际问题至关重要.基于评分与搜索的方法是目前比较常用的结构学习方法, 但该类方法中结构搜索空间的大小随结点个数增加而指数增长, 因此一般采用启发式搜索策略, 有些方法还需要结点次序.在基于结点次序的最大相关-最小冗余贪婪贝叶斯网络结构学习算法中, 由于是随机产生初始结点的次序, 这增大了结果的不确定性.本文提出一种生成优化结点初始次序的方法, 在得到基本有序的结点初始次序后, 再结合近邻交换算子进行迭代搜索, 能够在较短的时间内得到更加正确的贝叶斯网络结构.实验结果表明了该方法的有效性.

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基于信息瓶颈方法的出租车空载聚集区聚类算法

姬波1, 叶阳东1, 肖煜2

2013, 34(9): 2139-2143.

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在交通物联网中, 出租车以其方便、快捷的特性扮演着重要角色.但是, 出租车服务的动态、随机和异步并发的特性使得其难以采用微分、差分等数学方法描述.其中, 出租车空载问题是公认的智能交通的最大难题之一.提出在GPS数据的基础上, 基于信息瓶颈方法来聚类城市内出租车的空载聚集区域, 从而指导空载车辆规避这些区域, 以此达到提高出租车载客率的效果.出租车空载聚集区聚类算法将出租车视为原变量, GPS数据视为相关变量.目标是寻求压缩变量, 在尽可能压缩出租车簇的个数的同时, 最大化保留空载聚集区域的相关信息.在某城市出租车的真实GPS数据集上的相关实验表明, 算法可以准确识别空载聚集区.

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高斯过程机器学习的基线计算算法

杜占玮, 杨永健, 白媛, 肖敏, 韩丽英

2013, 34(9): 2144-2147.

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为了对网络监视领域中样本进行预测和相关处理, 大多数研究在计算基线时都忽略了样本的概率特征, 未能结合样本的数据分布, 对样本进行相关的处理, 忽略了利用样本的周期特性和数据分布对样本进行相关处理的改进空间.因此, 本文分析样本历史数据的噪音, 通过引入高斯过程机器学习方法, 提出基于周期样本的高斯过程机器学习方法, 通过采用复合核函数, 实现了网络主动监控中的基线计算.首先对"周期数据"进行聚类处理, 同时将核函数拆分为全局核函数部分和局部核函数部分, 使用聚类点训练全局核函数部分；使用局部点训练局部核函数.通过实验, 与其它算法相比大大提高了效率, 而且保证了近似的准确性.最终保障网络安全、提升网络性能和用户满意度.

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基于动态二进制的新防碰撞算法研究

颜晓莲, 陈庆奎, 郝聚涛

2013, 34(9): 2148-2151.

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随着物联网的发展, 无线射频识别技术(RFID)的普及, 渐渐暴露出一些存在于实际运用过程中的问题.怎样解决碰撞(特别是多标签使用情况)是系统能够快速、准确运用的关键, 也是现实运用中亟待于解决的问题.本文基于动态二进制搜索算法的机制和确定性标签算法的性能, 提出碰撞位轮询算法(CQ算法).CQ算法从每次数据传输的通信量和搜索标签的迭代数的角度出发, 首先对搜索命令进行优化,通过对单一位查询, 减少系统查询过程和接收过程的通信量；再者优化搜索算法, 通过减少搜索迭代数再次减少系统通信量, 从而缩短识别时间；最后通过仿真来验证该算法在搜索次数和搜索时间上的优势.

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一种基于和声搜索的动态交叉粒子群算法

陈晋音, 杨东勇

2013, 34(9): 2152-2157.

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针对粒子群优化算法(PSO)在优化多维问题时容易陷入局部最优的问题, 提高其全局搜索能力和拓展能力, 提出了一种基于和声搜索的动态交叉粒子群算法.引入动态交叉操作, 使得粒子在更新速度时实现共享有效信息, 保证粒子进化过程中的种群多样性, 提高全局搜索能力.结合和声搜索(HS)的随机搜索能力提出了HS-DCPSO, 利用和声搜索的自适应调整参数音符调节概率PAR和间隔调整带宽bw来提高粒子群的拓展能力.通过多个基准函数对所提出的HS-DCPSO算法进行仿真测试, 并与HS、PSO及多种改进的粒子群算法对比, 验证所提出的HS-DCPSO算法具有较强的全局搜索能力和局部拓展能力, 并且算法时间复杂度相比传统PSO增加不明显.

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自适应超启发式遗传算法求解随机型生产调度问题

孙亮1, 王晓原1, 张运才2

2013, 34(9): 2158-2163.

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不确定型车间作业调度问题是由确定型车间作业调度问题转化而来的一个随机规划问题.针对目前求解SJSSP问题的启发式算法存在的一些局限, 利用目标函数理想最值的条件, 以最大加工时间最小化的期望为目标函数, 提出了自适应超启发式遗传算法(Adaptive Hyper-Heuristics genetic algorithms, AHHGA), 解决此类问题.在上层利用目标函数理想最值的条件, 对于不同的场景选用不同的启发式规则.在下层根据上层选择的启发式规则, 构造可行解, 然后搜索获取最优解.通过上下两层的协同搜索, 确保在有限的搜索范围内, 找到性能更为优良的解, 与此同时, 尽可能的减少运算时间.仿真分析表明, 对于FT类基准问题, 当加工时间服从正态分布时, 本文提出算法较目前求解此类问题的同类方法的求解质量具有一定的改进.

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多种群粒子群算法与混合蛙跳算法融合的研究

李俊1 , 孙辉2, 史小露1

2013, 34(9): 2164-2168.

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针对粒子群算法和混合蛙跳算法在复杂函数寻优上易于陷入局部最优值的缺点, 提出一种新的粒子群与混合蛙跳融合算法.算法采用多种群粒子群方法, 每次进化后, 将各子群中的最优粒子组成新的群体, 采用混合蛙跳模式进化, 以提高种群的多样性.粒子群各子群的进化模式中, 除考虑本子群最好的粒子外, 还考虑整合群体最好的粒子.相对于其它一些改进的粒子群或混合蛙跳算法, 融合算法概念简单, 易于实现, 具有良好的全局搜索能力和较快的收敛速度.基准测试函数的仿真结果表明, 本文算法优于目前一些常见的改进粒子群算法.

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一种使用边缘方向图的去马赛克算法

丁文, 潘赟, 严晓浪

2013, 34(9): 2169-2174.

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提出一种适用于Bayer格式图像的去马赛克算法, 其核心在于为重建插值产生准确的边缘方向图.首先, 由改进的边缘检测算子产生初始的边缘方向图,并使用十字形中值滤波器对初始的边缘方向图进行滤波, 最大程度地去除初始方向图中孤立的错误插值方向.其次, 基于滤波后的边缘方向图, 运用统计分析以确定细致纹理及边界交界处的插值方向.最终, 对在准确的边缘方向图的指导下完成重建插值的图像进行细化以消除插值人工痕迹.实验证明, 本算法不仅颜色峰值信噪比(color peak signal-to-noise ratio, CPSNR)高于其他几种经典及近期算法, 在边缘细致区域依然保持了很高的恢复质量, 而且保持了较低的计算量, 在性能和开销之间取得了很好的平衡.

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结合自适应免疫克隆算法和PCNN的图像分割方法

李建锋1,2, 邹北骥1

2013, 34(9): 2175-2181.

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脉冲耦合神经网络在图像处理中需要通过多次调整参数才能获得比较好的图像处理效果.为此提出了一种结合免疫克隆算法的PCNN参数自动判定算法, 提出的方法将PCNN的参数设置问题转化为基于免疫克隆算法的参数优化问题, 将图像熵值作为免疫克隆算法最佳适应度的评判依据, 从而达到PCNN在图像处理中参数自适应调整的目的.同时, 在免疫克隆算法中引入自适应算子和梯度操作来影响部分抗体的进化, 以保持群体的活性, 打破群体信息陷入局部最优的状况.实验表明, 提出的算法实现了PCNN参数的自适应调整, 图像分割效果优于比较的多种图像分割算法.

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一种快速的二维经验模式分解算法

秦绪佳1,2,范颖琳1,郑琴1,郑红波1,2,徐晓刚3

2013, 34(9): 2182-2187.

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作为分析非线性、非平稳信号的有效方法, 经验模式分解将原始信号解析成不同时间尺度下的平稳的数据分量及趋势项集合.将其应用到图像处理领域, 图像可以被分解成一系列的图像细节信息及趋势信息.这种层次式的图像表示形式, 使得图像在融合、边缘检测、滤波及纹理分析等方面产生更优的结果.提出一种邻域限制顺序统计滤波器的快速自适应二维经验模式分解算法.算法在时域内对每次分解的最大邻域进行了限制, 首先在最大邻域内计算出局部极大值点集和局部极小值点集, 然后对局部极值点集采用基于顺序统计滤波器的包络估计算法来计算信号的上下包络.实验结果证明, 本文算法具有较快的分解速度, 有效的防止了灰度斑在分解结果中出现, 同时具有较强的信号细节保持能力.

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液固交互过程中固体破碎现象的实时模拟

聂俊岚1,2, 吴凌霞1,2, 郭栋梁1,2, 唐勇1,2

2013, 34(9): 2188-2192.

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提出一种适用于液固交互过程中的固体破碎模拟方法.针对传统液固交互边界处理算法复杂, 难以实时模拟固体破碎的缺陷, 本文基于SPH算法, 提出对液体与固体使用统一的粒子表示, 将预测校正方案应用于处理液固交互过程中固体之间的碰撞问题, 从而将固体破碎过程简化为固体碎片边界粒子生成的过程, 并使用形状匹配算法对固体碎片进行形状约束.实验结果证明, 采用文中方法能够实时模拟出液固交互过程中, 细节丰富的固体破碎现象, 效果真实.

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一种基于离散小波基的压缩传感测量矩阵优化方法

汪博峰, 曹汉强

2013, 34(9): 2193-2196.

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测量矩阵优化是压缩传感理论(CS)研究的重要内容, 基于离散小波基, 提出一种测量矩阵优化算法.根据离散小波变换的系数分布特点, 构建优化矩阵来对原测量矩阵系数进行调整, 提高了采样效率, 同时降低了测量矩阵列向量的相干性.理论分析和实验验证表明, 该优化算法对压缩传感中常用测量矩阵进行优化后, 其重建效果都有所提高, 特别是在低采样率的条件下, 优化效果明显.经过验证, 优化后的测量矩阵满足有限等距特性(RIP).

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格子波尔兹曼方法的医学图像同步去噪增强算法

温军玲1, 2, 严壮志2, 林笑曼2

2013, 34(9): 2197-2200.

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格子波尔兹曼的理论基础为分子动理学和统计力学, 具有算法简单高效, 执行速度快, 易于并行处理等优点, 近年来成功地应用于图像处理领域.本文针对医学图像反差较低且包含噪声污染的特点, 通过设计分段线性拉伸函数作为格子波尔兹曼方程的外力项, 实现医学图像的同步去噪和反差增强.同时构建基于TV下降流的PDE反差增强模型与本文的方法进行对比, 实验表明, 本文的方法处理效果优于TV下降流对应的效果.

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高效的图像超分辨率重建参数估计算法

解凯, 张芬

2013, 34(9): 2201-2204.

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估计正则化参数的有效方法是计算L-曲线的最大曲率, 然而在超分辨率图像重建中, 计算L-曲线的曲率代价十分昂贵.提出一种基于截断Arnoldi过程的图像超分辨率重建正则化参数估计算法.该方法将超分辨率重建中的系统矩阵进行截断Arnoldi过程的分解, 得出简化的Hessenberg矩阵.借助Galerkin方程可将超分辨率重建方程组转化为与Hessenberg矩阵相关的简化方程组, 通过Given旋转变换来快速求该方程组的解.给出了计算L曲率的计算公式.该方法能高效得到正则化参数.

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I-Sensing：面向智慧校园的参与感知应用系统

杨玥, 於志文, 周兴社, 梁韵基

2013, 34(9): 2205-2210.

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随着移动设备上集成的传感器件的增多及其数据处理能力的增强, 一种新的感知模式—"参与感知"应运而生, 其主要应用领域与环境监测和公共卫生相关, 它强调人在感知过程中发挥的作用.提出一种基于位置的参与感知系统架构, 主要目的是通过分析位置信息调度在目标区域的移动设备完成感知任务.该文首先设计了基于上下文感知的定位算法, 在尽可能节省能量的前提下, 实现了室内室外、Wi-Fi与GPS定位的无缝切换, 然后设计了实名制机制和可信度机制来提高系统数据的可靠性, 设计好友排名机制来激励用户参与, 并通过记录用户的历史数据采用基于TF-IDF算法的方法动态地为用户添加标签并分组.在完成系统总体设计、服务器、客户端的设计之后, 实现了一种基于参与感知的校园信息共享系统验证了基于位置的参与感知系统架构的有效性.

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基于容差限制的五轴侧铣直纹面刀具轨迹规划

田军锋1,2, 林浒2, 姚壮1,2, 李杰1,2, 于金刚2

2013, 34(9): 2211-2214.

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刀具轨迹规划是五轴侧铣加工的一个关键问题, 以前的研究表明通过全局最小化加工误差来优化刀具轨迹是一个可行的方法, 然而, 全局加工误差最小并不能保证局部误差可以控制, 局部刀具轨迹误差可能超过实际加工中允许的容差值.因此, 本文提出全局和局部最优相结合的方法, 该方法在刀具轨迹规划时考虑了给定容差的限制, 使得直纹面侧铣刀具轨迹最优和误差可控.在全局最优化过程中, 对误差过大的刀具轨迹进行局部调整, 使得误差满足容差值.对本文算法进行仿真实验验证, 实验结果证明了本文算法的可行性和有效性.

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航天测控系统Markov可靠性模型的自动生成

闫华1, 2, 武小悦1

2013, 34(9): 2215-2220.

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航天测控系统的可靠性分析关系到航天飞行任务能否顺利完成, 并通过对不同测控方案的分析, 发现薄弱环节, 优化测控系统的顶层设计.由于测控系统组成及其任务需求的复杂性, 依靠人工完成对系统的描述和模型生成不仅效率低下, 而且很难保证模型的准确性.基于可扩展标记语言(extensible markup language, XML), 提出了测控资源元数据和测控任务的规范化描述方法, 并由计算机辅助生成基于Markov的系统可靠性模型.提出了Markov模型的自动生成算法, 通过算例证明了规范化描述方法和模型自动生成算法的有效性.

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基于量子高维Bell态纠缠交换的分发式投票方案

娄小平1, 2, 陈志刚1

2013, 34(9): 2221-2224.

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利用了高维Bell态, 设计一种新的量子投票方案.方案分为4个阶段：首先, 高维Bell纠缠态粒子被作为投票信息载体被分发给投票者；然后投票者利用最小复杂度搜索寻找竞选者, 并用相移操作投出选票；接着代理人收到选票后, 运用纠缠交换过程来检测窃听, 通过检查粒子的测量结果来发现是否非法攻击；最后代理人利用计票算子统计票数并公布.所有人都只知道总的投票结果, 单个投票者的投票信息是保密的.协议分析了各种攻击下的抵抗, 证明了这是一个合理, 安全, 高效的量子投票方案.

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