• 2016年第48卷第5期文章目次
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    • 时空轨迹群体运动模式挖掘研究进展

      2016, 48(5):615-624.

      摘要 (4084) HTML (962) PDF 497.31 K (3735) 评论 (0) 收藏

      摘要:群体运动模式是时空轨迹模式挖掘的重要内容,用于发现群体运动规律、群体运动趋势以及群体事件。本文首先对群体运动模式建模和群体运动模式挖掘两个层面存在的问题与挑战进行了阐述。接着,对群体运动模式进行了分类,将其分为有领导者运动模式、伴随模式、突变运动模式、流行运动模式、聚集运动模式和发散运动模式。最后,介绍了各种群体运动模式之间的区别与联系,对各种群体运动模式挖掘算法思想进行了综述。

    • 电磁频谱空间认知新范式:频谱态势

      2016, 48(5):625-632.

      摘要 (1416) HTML (810) PDF 3.24 M (4653) 评论 (0) 收藏

      摘要:电磁频谱已经成为信息时代不可或缺的国家战略资源,面对越来越复杂的电磁频谱环境所带来的重大挑战,电磁频谱空间研究对未来频谱共享、无线电秩序管理以及电磁频谱战有着重要意义。本文从频谱态势理论模型、广域频谱态势感知、动态频谱态势生成和频谱态势高效利用4个方面,综述了对电磁频谱空间认知基础理论和关键技术的研究现状,并指出将孤立、分散、静态的频谱数据整合成一个整体、动态、关联、可视的异构数据集合是频谱态势未来的发展方向,为未来移动通信系统提升动态频谱效率、无线电秩序管理中提高恶意用户检测概率与虚警概率性能、对抗条件下增强频谱效能比,提供理论与技术支撑。

    • 基于译码转发的全双工多用户对双向中继MIMO系统波束成形算法

      2016, 48(5):633-636.

      摘要 (1374) HTML (896) PDF 371.72 K (2267) 评论 (0) 收藏

      摘要:全双工系统相比半双工系统对通信容 量有很大的提升,但中继处的自干扰问题严重影响全双工系统的性能,而且多个用户间存在 的信号泄漏也对系统性能造成影响。文中针对基于译码转发(Decode-and-forward,DF)的 全 双工多用户对双向中继系统 ,将用于消除中继自干扰的零空间 投影算法(Null-space projection,NSP)与消除多用户对间干扰的迫零(Zero forcing,ZF) 和块对角化(Block diagonalization,BD)算法结 合,重新设计波束成形矩阵,实现同时消除自干扰和多用户间干扰的目的。仿真结果表明, 构 造的全双工多用户对双向中继系统可以达到同时消除自干扰与多用户间干扰的目的。

    • 非理想条件下认知蜂窝网络物理层安全传输方案

      2016, 48(5):637-641.

      摘要 (1505) HTML (779) PDF 553.39 K (2262) 评论 (0) 收藏

      摘要:认知无线电技术可以解决频谱实际利用率不高的问 题,作为关键技术之一被引入下一代蜂窝移动网络中。同时,由于无线信道的广播特性和 不确定性,非理想条件下的信息安全传输问题不可回避。由于认知无线网络中主、次网络间 存在相互干扰,文中借鉴干扰对准思想,高效地管理和利用主、次网络之间的相互干扰,通 过优化设计发送预编码矩阵,尽量避免干扰合法用户接收,同时尽可能地对窃听节点实施阻 塞干扰。Monte Carlo仿真验证了非理想条件下干扰对准设计预编码矩阵的优越性,同时也 证实了信道估计精度在提高蜂窝移动系统传输性能和安全性能方面的重要性。

    • 基于失真度评估的时变聚焦多波束形成算法

      2016, 48(5):642-648.

      摘要 (1307) HTML (885) PDF 3.15 M (2454) 评论 (0) 收藏

      摘要:为 了在保证声呐成像质量的 前提下,缓解近场聚焦精度与计算复杂度之间的矛盾,文中提出了一种基于失真度评估的时 变聚焦多波束形成算法。首先,建立近场时变聚焦模型,将聚焦点的时间结构和半圆形阵列 的空间结构联系起来,获得了各个聚焦点精确的延时信息;其次,在兼顾波束方向图的各项 性能指标的基础上,利用二阶锥规划(Second-order cone programming, SOCP)方法设计 了各个聚焦点的最优权值;最后,构建散焦波束失真度的评估模型,并在失真度阈值的约束 下,合理地选择了几个必要的聚焦面。仿真和测试结果表明,该算法减轻了硬件计算和存储 的压力,提高了工程的可实现性,而且对复杂多变的探测场景取得了很好的成像效果。

    • 基于极坐标格式算法的大斜视条带SAR子孔径拼接成像算法

      2016, 48(5):649-655.

      摘要 (1377) HTML (966) PDF 2.53 M (2655) 评论 (0) 收藏

      摘要:大斜视条带 合成孔径雷达(Synthetic aperture radar, SAR)成像信号处理目前主要面临大斜视导致 的距离方位耦合严重和全孔径条带 SAR处理的实时实现困难。文中针对这两个难点 ,提出了一种基于极坐标格式算法(Polar format algorithm, PFA)的大斜视条带SAR子孔 径拼接成像处理算法。该算法利用改进的PFA来解决子孔径内大斜视高精度成像问题,通过 子孔径图像拼接来实现全孔径实时成像。仿真和实测数据的处理结果证实了本文方法的有效 性。

    • 多层缝隙耦合贴片型频率选择表面研究

      2016, 48(5):656-661.

      摘要 (1514) HTML (761) PDF 1004.85 K (2748) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种基于缝隙耦合的贴片型频率选择表面(Frequency selective surfaces, FSS),该FSS拥有窄带特性。分析了缝隙结构对FSS的频率响应的影响,提出 了一种具有极化稳定性和角度稳定性的双极化FSS单元。采用全波电磁仿真软件对其进行分 析,同时采用谱域法和周期性矩量法对该FSS进行了理论分析并得到解析解。通过将缝隙改 为十字缝隙实现双极化设计,仿真结果显示该结构具有极化稳定性和角度稳定性,并与理论 分析吻合,表明设计的正确性。

    • 基于新加密结构和Sponge结构的轻量级Hash函数CHF

      2016, 48(5):662-667.

      摘要 (1350) HTML (760) PDF 684.41 K (2322) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对能耗等资源受限环境对密码算法的需求,基于Sponge迭代结构,采用基于新加密结构(命名为MS结构)的CLEFIA-128*(轻量级分组密码国际标准的修订算法)作为压缩函数,设计了一个轻量级Hash函数CHF。效率测试和分析表明CHF算法的软件效率高于常见轻量级Hash函数,并兼顾了硬件效率,既能满足射频识别(Radio frequency identification, RFID)等资源极端受限环境对硬件的使用需求,也可以满足其他一些诸如嵌入式系统和单片机等环境对软件实现的需求,适用范围更广。依赖性测试和安全分析表明,该算法能够满足轻量级Hash函数的安全需求,也从侧面论证了MS结构的安全性。

    • 一种基于余代数单子的Web服务形式化模型

      2016, 48(5):668-676.

      摘要 (1363) HTML (757) PDF 2.26 M (2465) 评论 (0) 收藏

      摘要:为拓展服务计算的形式化研究视野、手段和方法,建立并实现了一种针对Web服务的服务计算形式化模型。鉴于开放环境下的服务实体主要来源于不同的第三方提供者,将软件实体抽象成余代数单子,从而以一种黑盒方式给出软件服务的语义模型。给出了余代数单子的一般性定义,在此基础上对软件服务进行单子描述,进而提出一种基于余代数方法和单子技术的Web服务参考模型。最后,实现了一个基于单子的Web服务计算平台原型系统,可支持从遗留系统中进行服务抽取、发布、发现和度量等。

    • 一种基于语义分析的大数据视频标注方法

      2016, 48(5):677-682.

      摘要 (1120) HTML (772) PDF 1.21 M (2506) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于Spark计算框架的海量视频语义标注方法。将存储在Hadoop分布式文件系统(Hadoop distributed file system,HDFS)上的海量视频部署到若干计算节点上,依据分形特征实现镜头快速分割。提取样本关键帧的颜色、纹理和分形特征向量,进行元学习策略训练,进而形成视觉词典。根据视觉词典对检测视频内容进行分析,产生一系列能表征视频内容的视觉单词。根据重要程度,通过马尔科夫链按重要程度对视频的视觉单词进行排序,并将排列结果作为该视频的标注。最后,从检测正确率、平均运行时间和扩展效能方面与传统分布式计算模型进行了对比。

    • 灰色犹豫模糊集的核与灰度的灰关联决策方法

      2016, 48(5):683-688.

      摘要 (1236) HTML (756) PDF 400.20 K (2382) 评论 (0) 收藏

      摘要:首先,将犹豫模糊扩展为灰色犹豫模糊集。其次,用灰色系统“核与灰度”的方法代替了传统中预设决策者风险偏好的数据增补方法,在不改变信息域的前提下,提升了可信度。进而将“核与灰度”运算法则扩充到灰色关联度的决策中。最后,通过实例演示了方法的适用性和可行性,并与相关文献方法进行了对比研究与分析。

    • 装备可靠性试验寿命评估GERT网络模型

      2016, 48(5):689-695.

      摘要 (1190) HTML (962) PDF 753.80 K (2331) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对装备寿命试验中失效样本量比较小的情形,基于应力冲击思想,提出了一种基于失效选择机制的装备系统可靠性评估定量分析方法。首先引入图示评审技术(Graphic evaluation and review technique, GERT)表征系统的多种工作状态和状态间的传递关系,根据系统结构进行可靠性评估建模。然后基于失效观测数据对元器件的可靠性进行估计,确定可靠性评估GERT网络中的参数。最后依据失效选择机制对网络进行计算,实现系统可靠性的评估。算例研究结果表明了基于失效选择机制的装备可靠性评估GERT模型的有效性。

    • 基于协调权的案例学习群决策分类方法

      2016, 48(5):696-704.

      摘要 (1387) HTML (745) PDF 533.13 K (2254) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于案例学习的决策方法具有易于理解、贴近 实际决策过程的优点,成为当前决策领域的一个研究热点。文中针对如何有效地集成不同决 策专家提供的案例信息,提出了一种基于协调权的案例学习群决策模型用以解决多属性分类 决策问题。该方法首先针对各决策者给出不同案例数据,通过构建混合整数规划模型,识别 出具有一致案例信息重要度最大化的典型案例集。然后设计了分类阈值远离程度最大化模型 ,以此确定兼容各个决策者案例信息的指标权重(协调权)和最优分类阈值,由此构建一致 性的效用函数并应用获得的阈值进行分类决策。最后通过案例研究以及与其他模型的比较分 析,验证了方法的可行性。

    • 可靠性及可靠性灵敏度分析的改进点估计方法

      2016, 48(5):705-713.

      摘要 (1401) HTML (751) PDF 568.58 K (2496) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对低维高度非线性问题,提出了一种可靠 性及可靠性灵敏度分析的改进的点估计方法。基本思想是首先由空间分割来降低局部子空间 中功能函数的非线性程度,然后用低精度的稀疏网格积分探索子空间中功能函数的概率响应 特性,最后组合子空间中的信息来得到所需的可靠性及其灵敏度分析结果。方法的优点 是适用于低维高度非线性功能函数的失效概率和可靠性灵敏度分析,由于无需求解功能函数 的梯度函数,因此适用于复杂的隐式功能函数。另外,由于方法利用少量均匀抽样来估计对 失效概率贡献最大的点,并依据其进行子空间的划分,从而使得子空间的划分更有利于提高 可靠性及可靠性灵敏度分析的效率。用算例对所提方法进行了验证,结果表明:在低维高度 非线性条件下,所提算法的精度和效率比类似的三点估计、直接稀疏网格积分方法有明显优 势。

    • 认知不确定多态系统模糊可靠性评估

      2016, 48(5):714-722.

      摘要 (1250) HTML (941) PDF 701.47 K (2287) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高可靠部件短时间内很难获得 足够的性能分布信息,致使对部件的认知存在一定的不确定性问题,为降低其对部件性能分 析的影响,实现对系统可靠性的准确估计,假定部件性能分布参数为模糊数,根据模糊集合 分解定理,建立基于β-截集变量的性能分布模型,给出了部件模糊状态 性能区间的定义和状态模糊概率的计算方法。对传统的通用生成函数方法进行改进,定义了 α-截集通用生成函数及其运算法则。提出了考虑认知不确定的多态系统 模糊可靠性评估方法,并以仿真实例进行验证说明。该方法不仅克服了性能分布信息缺少, 无法准确地建立状态信息分析模型的不足,且方法简单、思路清晰,具有强通用性和工程应 用性。

    • 一种基于虚拟参考站的低轨双星时差频差精密修正方法

      2016, 48(5):723-730.

      摘要 (1274) HTML (780) PDF 1.62 M (2511) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决低轨双 星时差(Time difference of arrival, TDOA)、频差(Frequency difference of arrival,FDOA)定位精度低这一问题,提出了一种应用虚拟参考站(Virtual reference station,VRS)技术来实现对低轨双星TDOA/FDOA进行精密修正的方法。该方法利用合作辐射源在未知辐射 源附近建立一个物理上并不存在的虚拟参考站,然后再利用此虚拟参考站修正未知辐射源 的时频误差。通过仿真分析,VRS处虚拟时差构建误差比虚拟频差构建误差要小,并且VRS对 未知辐射源TDOA/FDOA系统误差的修正精度分别可以达到97%和95%。利用修正后 的时频差 对未知辐射源定位,其定位精度相对于未修正前有极大的提高。

    • 无轴承开关磁阻电机拓扑及解耦机理分析

      2016, 48(5):731-743.

      摘要 (1418) HTML (775) PDF 4.48 M (2788) 评论 (0) 收藏

      摘要:无轴承开关 磁阻电机(Bearingless switched reluctance motor ,BSRM)是一个多变量、非线性且强 耦合的复杂系统。为提高悬浮精度和发挥电机性能,需提升悬浮电流的跟踪及斩波控制水平 ,以及实现转矩与悬浮力的解耦控制,发展结构上具有自解耦功能的新型BSRM拓扑是解决该 问题的有效手段之一。根据现有BSRM转矩与悬浮力的解耦机理和构造特点,对结构上可解耦 的BSRM拓扑进行了归纳与分类,并对每种电机的结构、运行机理及优缺点进行了解析。有别 于现有电机结构,分别提出了双凸定子齿BSRM、宽转子齿BSRM、复合结构BSRM、锥形结构BS RM等4类具有自解耦特性的新型拓扑,并衍生出了每类结构下的不同实现形式,从而进一步 拓展无轴承电机的悬浮理论与应用范围。结合每类结构自身特点,构建与之相适应的运行模 式,以实现旋转和悬浮功能的解耦,从而强化其解耦应用特色。简要分析每种电机转矩和悬 浮力在结构上自解耦的机理,并利用有限元仿真验证其可行性。

    • 基于小波变换和支持向量机的开关电流电路故障诊断新方法

      2016, 48(5):744-752.

      摘要 (1287) HTML (862) PDF 2.59 M (2743) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对开关电流(Switched current,SI)电路的故障诊断和定位问题,为进一步提高故障诊断准 确率,提出了基于小波变换和粒子群优化(Particle swarm optimization,PSO)支持向量机 (Support vector machine,SVM)的开关电流电路故障诊断新方法。该方法首先对节点电流 信号进行蒙特卡罗分析,然后通过小波分解计算分形维数,再利用核主元分析(Kernel pri ncipal component analysis,KPCA)降低特征值维数,实现最优故障特征的提取。最后通 过PSOSVM完成对各种故障模式的分类。对六阶切比雪夫低通滤波器进行了仿真实验验证, 获取了较高的故障诊断准确率,与其他方法进行比较,实验结果显示了本文方法的优越性。

    • 基于小生境技术的改进引力搜索算法

      2016, 48(5):753-760.

      摘要 (1280) HTML (961) PDF 1.75 M (2837) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对引力搜索算法(Gravitational sear ch algorithm,GSA)开发能力强而探索能力弱的特点,提出一种基于 小生境技术的引力搜索算法(Niching behavior based advanced GSA,NAGSA)。首先分析了引力搜索算法的性能,为每个粒子定义质量吸 引度和欧式距离吸引度两个属性,根据这两个属性计算出粒子吸引概率,取代原有的质量排 序选择法。其次,运用吸引概率和小生境拥挤度技术引导粒子在邻域内搜索,平衡算法的收敛 速度和多样性。此外,算法将k-best的取值按照指数函数递减,进一步提高收敛精度。 10个标准测试函数的仿真结果表明,该算法能有效地提高最优解的精度,加快收敛速度。最 后,采用4个标准柔性作业车间调度模型,验证了该算法在解决实际问题中的可行性和优越 性。

    • 基于三维GIS的机场飞行区运行数字化管理系统

      2016, 48(5):761-771.

      摘要 (1404) HTML (846) PDF 1.86 M (3271) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于地理信息系统软件平台,利用空间信息显 示与数据管理技术,研究了由机场净空评价管理,机场道面评价管理和飞行区地下管线管理 3个子系统组成的机场飞行区运行数字化管理系统。净空评价管理系统通过坐标变换、净空 限制面三维场景建模、障碍物评价算法研究等,实现了基于地理信息的障碍物三维可视化管 理与评价及基于飞行程序的飞机进、离场动态仿真。道面评价管理系统进行了机场道面三维 场景及道面属性信息数字化、属性信息数据库分析、道面各项性能指标和功能模块的算法研 究。实现了机场道面信息的三维场景显示与属性信息查询、基于现场调查和测试数据的场道 PCN、PCI计算;场道剩余使用寿命预测;根据评价结果智能提供维修建议及辅助决策等功能 ,并据此提出了基于空间数据的道面综合评价管理理念。地下管线管理系统研究了基于管线 地理信息数据的三维可视化管理模型,实现了地下管线的三维数字化查询与管理。本系统 整合了机场飞行区运行管理的各项功能,使管理工作数字化、智能化,为机场高效运行提 供了有力保障。

    • 基于排队论的航班滑出时间预测

      2016, 48(5):772-780.

      摘要 (1333) HTML (806) PDF 878.14 K (3433) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据航班离港流程及滑出时间预测的问题属性,将滑出过程分解为无障碍滑 行至跑道端及在跑道端排队等待起飞两个阶段。分析了进离港航班对滑出时间的影响,提出 了一种场面交通状况衡量指标及基于该指标的无障碍滑出时间计算模型。并将跑道提供服务 的过程建模为M/G/1/∞随机服务系统,建立了基于排队论的等待起飞时间预测模型。以北京 首都国际机场航班运行数据为例,使用单个航班及以15 min为间隔的平均滑出时间的预测准 确率验证了模型的有效性,与首都机场当前的滑出时间计算模型进行对比,预测准确率显著 提高。

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