2013年, 第39卷, 第12期 刊出日期：2013-12-15
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计算机工程. 2013, 39(12): 1-4,10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.001高速列车的转向架机械故障会引起转向架和车体振动信号的变化，严重影响高速列车运行的安全性和舒适度。为此，提出一种基于聚合经验模态分解的高速列车转向架故障诊断方法。针对转向架空气弹簧失气、抗蛇形减振器失效、横向减振器失效和原车4种工况进行仿真实验，得到列车不同位置的振动信号。信号经聚合经验模态分解得到一系列固有模态函数，分别提取能量矩特征，反映不同尺度上能量随时间的分布规律。将第2阶~第6阶经验模态能量矩构成的5维特征矢量作为支持向量机分类器的输入，在列车行驶200 km/h的速度下进行转向架故障识别，结果表明，该方法的识别正确率可达到95%以上。
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计算机工程. 2013, 39(12): 5-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.002铁路区间内列车间的通信通过轨道电路和基站间接实现，较多的通信环节易影响系统的可靠性，引发铁路交通安全问题。为此，针对铁路新避撞系统，提出基于超短波的列车间直接通信方案。通过理论分析证明方案的可行性，并给出超短波工作频段、列车间最大通信距离及收/发信机结构。分析列车间直接通信的通信链路，给出车站及区间列车运行场景中通信链路路径损耗的预算模型，同时结合接收功率的相关数值计算及仿真，验证该方案的可实现性。根据列车运行环境的特点，对通信链路中的衰落进行讨论，结果表明，多径传播和多普勒效应会造成信号严重衰落。
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计算机工程. 2013, 39(12): 11-16,21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.003
列车的测速定位是提高列车运行安全及运输效率的关键技术。为此，根据国内外研究发展现状，提出一种基于嵌入式多传感器信息融合的列车测速定位系统。通过轮轴速度传感器、多普勒雷达速度传感器、加速度计和查询应答器采集列车的状态信息，并在嵌入式系统中利用联邦Kalman滤波及融合技术对信息进行处理，实现测速轮径的自适应校正以及空转/滑行的检测与补偿，减小由于车轮磨损、空转、滑行、环境等因素造成的列车测速定位误差。Matlab仿真结果表明，该系统能够有效提高列车测速定位的精度。
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计算机工程. 2013, 39(12): 17-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.004分析现有动车组电空制动控制系统中的制动力分配策略，针对动车与拖车电空制动力施加不均的问题，提出一种电空制动协调控制优化策略。采用动车电制动优先的控制原则，并根据载重反比分配拖车与动车所需施加的空气制动力。以CRH2型动车组中一动一拖为基本单元，利用Matlab/Simulink软件对列车在不同制动工况进行仿真，结果表明，基于载重反比分配制动力的电空制动协调优化控制策略可有效提高列车制动效率，减小动车与拖车的车轮踏面磨损。
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计算机工程. 2013, 39(12): 22-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.005在线式微机防误系统存在可移植性不高的缺陷，导致其在国内电力系统推广缓慢。为此，提出一种基于框架理论的可移植性提高方法，采用框架表示法描述微机防误系统的设备与逻辑参数，构建一个易修改、移植的框架网络数据结构模型，并对其进行优化与改进。通过框架理论与面向对象语言Visual C++的融合，实现基于该结构的微机防误系统软件。实验结果表明，该方法使搜索时间缩短为3.9 s，搜索准确率提高到99.5%，能提升知识在计算机中存储、检索、使用和修改的效率，节省微机防误系统移植的时间。
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计算机工程. 2013, 39(12): 27-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.006现有的ULC机制可有效减少多级缓存的数据冗余，并解决存储服务器端缓存访问的局部性较弱问题，但在存储服务器连接多个应用服务器的情况下，现有ULC在分配缓存容量时不能使存储服务器端缓存资源的边际收益最大化。为此，提出一种多应用共享缓存的二级缓存动态分配策略MG-ULC。该策略以ULC机制为基础，给出以边际增益为考虑因素的缓存分配的理论依据，并根据各应用的访问模式在二级缓存的边际增益动态分配缓存容量。实验结果表明，随着各应用服务器访问模式的变化，MG-ULC能比ULC更合理地分配二级缓存，从而达到更高的缓存利用率。
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计算机工程. 2013, 39(12): 31-34,48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.007针对网络视频监控系统中传统文件系统存储方案存储效率低和检索性能差的缺陷，提出一种基于裸磁盘设备的录像存储方案。根据监控系统的数据存储特点，采用B+树管理录像段索引信息，设计一种磁盘逻辑存储结构，并给出一种基于图像组的数据缓存机制。系统测试结果表明，与传统的文件系统存储方案相比，该方案在监控系统的512 Kb/s和1 Mb/s典型存储码率下，录像存储效率分别提高了43.6%和30.3%，录像检索耗时降至35 ms以下。
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计算机工程. 2013, 39(12): 35-39,53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.008为突破高速软件路由器转发路径中存储访问方面的性能瓶颈，分析PacketShader和Netmap 2个软件路由器的转发结构和存在的问题，设计一个基于多核处理器的零拷贝包转发框架MapRouter。采用零拷贝技术去除包转发路径中的包拷贝，并借助并发无锁队列设计一个适合多端口间数据包零拷贝转发的包缓冲区管理方案。将高度优化的包I/O驱动、包缓冲区回收机制、无锁队列实现等一系列优化措施相结合，以提高转发速度。实验结果表明，对于不包括IP路由表查找的最小转发，MapRouter在模拟的两端口路由器上可以达到10 Gb/s的转发速度，与PacketShader和Netmap相比，其转发速度更高、CPU利用率更低。
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计算机工程. 2013, 39(12): 40-44,59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.009鉴于高速数据采集系统对实时数据存储带宽和容量的要求，提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高速多通道并行固态存储系统。该系统以现场可编程门阵列器件XCV5LX110T为核心，选用大容量高速闪存芯片作为存储介质，通过采用并行总线拓宽技术和流水线缓冲技术，在FPGA片内搭建高速多通道并行存储硬件架构，从硬件角度提高系统的数据吞吐带宽。设计一种基于超级页的地址映射策略，并使用该策略对闪存转换层算法的请求处理机制进行并行加速优化，从软件角度提高系统的存储并行性。测试结果表明，该系统的最大存储速度达到73 MB/s，其性能指标能满足高速实时数据存储的需求，证明多通道存储架构和FTL算法具有良好的并行性和可扩展性。
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计算机工程. 2013, 39(12): 45-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.010为解决单极化天线中多输入多输出(MIMO)技术与移动终端有限体积之间的矛盾，将半正交代数空时(SAST)编码应用到配置双极化天线的MIMO系统中，并对SAST编码性能进行理论分析。将置换矩阵和交叉极化鉴别度(XPD)转换为等效信道的一部分，并使SAST编码在双极化天线中的传输模型等效转变为该编码在单极化天线中的传输模型，根据秩准则和乘积准则分析置换矩阵不同时，XPD对分集增益和编码增益的影响，并给出相应的译码方法。仿真结果验证了该理论分析的正确性。
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计算机工程. 2013, 39(12): 49-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.011传统自适应滤波方法无法直接、有效地对稀疏信道进行估计。为此，提出一种基于频域的稀疏信道估计方法。为削弱或消除信道的稀疏性质在其估计过程中带来的影响，引入频域最小均方(LMS)算法。频域LMS算法通过FFT变换实现稀疏信道的非稀疏化，从而使其可以对稀疏信道直接估计。仿真实验结果表明，频域LMS算法具有较好的收敛性能，与频域RLS算法相比，其收敛速度相当，但其收敛后的均方误差提高近10 dB，可较好地完成对稀疏信道的估计，同时在算法的实现过程中通过使用重叠保留法能较大程度地减少估计的运算量。
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计算机工程. 2013, 39(12): 54-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.012null
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计算机工程. 2013, 39(12): 60-64,69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.013车辆自组织网络中网络拓扑的高动态性及节点的高速移动会导致路径频繁断裂。针对该问题，提出一种基于稳定路径的路由协议。利用节点的移动信息预测链路的使用寿命连结失效时间(LET)，通过同方向行驶的节点组建链路，并选用最大LET的链路构建路径，使路径趋于稳定，同时减少控制开销。仿真结果表明，与DSR算法相比，该路由协议能增强路由稳定性，提高网络吞吐量。
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计算机工程. 2013, 39(12): 65-69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.014覆盖网服务质量(QoS)路由是覆盖网研究的关键问题，在多QoS约束均衡和网络资源优化的基础上，提出一种多QoS约束均衡的路由算法。该算法考虑包括节点和链路在内的多种QoS约束因素，使用层次分析、参数归一等方法解决多个QoS参数权值分配问题。同时根据覆盖网络特点采用资源均衡的方法，对链路带宽及节点计算能力2种QoS参数资源进行均衡。利用随机拓扑实验对时间、代价、资源利用率等性能指标进行验证，并与同类算法进行比较，结果表明，该算法所选择的路径在各项QoS指标都满足的情况下，能较好地均衡网络资源。
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计算机工程. 2013, 39(12): 70-74,78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.015为构建面向海量数据和连接的互联网应用服务器，提出一种轻量级的高性能服务器开发框架LHP-Svrframe。除服务器开发框架的常用模块(如网络通信管理、自定义协议开发以及进程处理模型等)外，LHP-Svrframe特别提供针对TCP/IP通信协议和进程模型额外的优化设计，如对NIC网卡中断的负载均衡、拥塞窗口的动态调整、ACK延时机制的改进等。与Apache、Lighttpd、ACE等网络服务器或开发框架的对比结果表明，使用LHP-Svrframe开发的应用服务器在最大连接数和吞吐量上性能可提升4~8倍。
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计算机工程. 2013, 39(12): 75-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.016针对千兆以太网冗余备份网卡的链路切换时间较长，难以满足应用要求的问题，提出一种基于“心跳”帧的新型千兆冗余以太网链路状态检测方法。通过改进MAC控制器，增加网络状态检测模块用于组织“心跳”帧，并根据检测网络延时对以太网络进行分类，得到Delay网络和No-Delay网络，利用“心跳”帧对冗余链路的实时监控以及MAC控制器对“心跳”帧的统计分析，快速检测出断开链路，缩短链路切换时间。测试结果表明，该硬件检测方法能够迅速检测出断开链路，并在20 ms之内完成冗余链路切换，保障网络通信的可靠性和稳定性。
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计算机工程. 2013, 39(12): 79-82,86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.017在分析长期演进计划及其增强系统的基础上，提出一种利用主同步信号估计干扰与噪声功率的方法。利用该方法估计当前同步子载波的信道系数，根据相邻子载波信道近似相等的特性，计算相邻同步子载波接收数据的估计值，将该估计值与实际接收数据的差值进行自相关，并通过统计平均得到干扰与噪声功率的估计值。仿真结果表明，在多径丰富的衰落信道场景下，与目前常用的循环前缀估计算法相比，该方法能较好地估计干扰和噪声功率。
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计算机工程. 2013, 39(12): 83-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.018为分析计算机网络中级联失效对服务性能的影响，在考虑初始负载、节点转发速率和路由策略的基础上，建立一种基于负载容量的级联失效模型。定义吞吐量、负载率和服务时延3个评价参数，对级联失效发生前后网络服务性能的变化进行度量。以BA无标度网络为对象进行仿真实验，结果表明，该模型能客观反映级联失效导致网络服务性能急剧下降的现象，对级联失效的预防和控制具有一定指导意义。
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计算机工程. 2013, 39(12): 87-92,96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.019针对无线传感器网络中单纯路由控制或拓扑控制节能效用有限的问题，提出虚拟节点概念，并使用最小覆盖近似算法，给出虚拟节点在检测区域中的分布及基于虚拟节点的拓扑控制描述，在此基础上提出一种基于拓扑控制技术的组网近似算法。实验结果表明，该算法在节点数为1 500、覆盖半径分别为80、85、110时，完成传输数是单纯采用EOLSR算法的15.7倍、12.0倍和18.1倍，明显提高了节能效用。
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计算机工程. 2013, 39(12): 93-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.020针对现有定位算法定位精度低、适用场景少的问题，提出一种非视距传播(NLOS)环境下的无线传感器网络电波到达时间(TOA)定位算法。对未知节点位置进行初步估计，将该估计值作为初始迭代参考点，利用泰勒级数展开法进行迭代计算，得到未知节点位置的二次估计值。使用二次估计值反推得到未知节点与各传感器锚节点的近似距离，将原始TOA测量距离与该近似距离之差作为非视距传播误差值，从而剔除NLOS误差较大的TOA测量组，利用误差修正后的TOA测量组再次进行泰勒级数迭代处理，实现未知节点的精确定位。仿真结果表明，该算法可有效抑制NLOS误差，相比传统定位算法，其定位误差小、定位精度高。
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计算机工程. 2013, 39(12): 97-101. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.021为实现无线传感器网络高精度的时间同步功能，提出一种基于Zigbee技术的硬件时钟同步方法。采用跨层思想提取接收信号强度指示值信号作为同步触发信号，设计复杂可编程逻辑器件的硬件电路时钟模块实现计时，并配合软件算法完成整个网络的时间同步，在保证低能耗和复杂度的基础上，提高时间同步精度。对同步精度进行理论研究和测试分析，结果表明，该方法可使系统节点间达到10 μs级的时钟同步精度，满足多数无线传感器网络要求。
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计算机工程. 2013, 39(12): 102-106. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.022基于裂痕故障块的二维网格自适应容错路由算法是一种有效的容错算法，不仅能够解决活锁问题，而且克服了传统故障块模型中状态良好的节点不能参与路由的缺陷，但同时具有明显的缺点：每次路由到以故障块边界节点为根节点的内部树时，都需要遍历此内部树，因此算法的路由长度并不是最短的。针对上述问题，提出基于裂痕故障块的自适应容错路由表算法，其中路由表由裂痕故障块内部树上的节点创建，通过路由表上保留的有用消息决定是否遍历内部树。实验结果证明，随着网格规模的扩大，该算法最大可减少70%的平均路由长度，并且其实现简单，可以有效地延长网络寿命。
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计算机工程. 2013, 39(12): 107-110,117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.023现有的单信道和多信道介质访问控制(MAC)协议不能很好地满足大规模数据收集应用场合对数据速率和时延的要求。为解决该问题，提出一种基于多信道的快速数据收集MAC协议，结合多信道和时分多址复用消除节点间的干扰，在节点进行时槽分配时充分考虑节点半双工通信方式和数据收集公平性，尽可能地在空间上实现信道的复用，提高数据传输的并行性。在时序调度过程中，引入网络时延能耗平衡因子，实现不同应用场合对时延和能耗的平衡调节，增强协议的灵活性。仿真结果表明，该协议在大规模数据收集应用中具有高吞吐量、低时延的特性。
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计算机工程. 2013, 39(12): 111-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.024传统的基于身份环签名方案大多采用双线性配对实现，但配对方法的运算复杂度较高，会大幅降低签名方案的效率。为此，提出一种非配对的环签名方案。给出用于有效计算三次剩余3l次根的算法，在该算法的基础上生成签名密钥，并结合三次剩余理论构造基于身份的环签名方案。分析结果表明，在大整数分解困难问题的假设前提下，该方案在随机预言模型下被证明是选择消息和身份安全的。同时，该方案也满足签名者无条件匿名性。
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计算机工程. 2013, 39(12): 118-121. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.025具有最大分支数的0-1可逆矩阵被广泛应用于分组密码的扩散结构设计中。为构造16阶该类矩阵，将16阶0-1矩阵划分为以4阶0-1矩阵为单元的4阶块矩阵，根据特征和域上重量均为2的4维0-1向量相加后所得向量的重量分布特点，在行置换同构意义下构造满足某种特殊结构的4阶0-1矩阵单元组，以此为基础，根据Hadamard矩阵的结构特点，利用矩阵的分块构造思想，给出一类分支数达到最大值8的16阶0-1可逆矩阵和对合矩阵构造方法，并在行置换同构意义下给出对合矩阵的计数。
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计算机工程. 2013, 39(12): 122-125. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.026保密地比较两方数是否相等是安全多方计算(SMC)问题中重要的研究内容，其在数据挖掘、在线推荐服务、在线预定服务、医药数据库等领域有着重要应用。针对半诚实模型下两方保密比较协议无法抵抗恶意攻击的问题，提出一种恶意模型下两方数相等的保密计算协议，采用基于格上差错学习(LWE)困难性问题的公钥加密机制和Paillier加密方案，使得存在恶意攻击者的情况下能够阻止恶意攻击行为发生，同时证明协议在恶意模型下是安全的。分析结果表明，该协议执行完成后不会泄露通信双方的私有信息，与半诚实模型下两方保密比较协议相比，能有效抵抗恶意攻击者的攻击，为SMC通信提供了较好的解决方案。
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计算机工程. 2013, 39(12): 126-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.027基于数字水印的快速响应矩阵(QR)二维条码防伪技术的水印容量低、防伪效果差。为解决该问题，提出QR码二值图像Rand灰度化和背景图灰度化方法，以提高防伪水印容量。QR码二值图像灰度化的程度由灰度化阈值决定，并且可以根据实际应用需要灵活确定。在此基础上，设计基于离散小波变换的QR二维条码防伪水印方案，通过量化函数实现水印的嵌入和检测，利用混沌密钥生成的二维混沌序列控制水印嵌入和检测的位置。实验结果表明，该方案在确保条码信息可识别的条件下，提高了QR码防伪水印的性能。
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计算机工程. 2013, 39(12): 130-135. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.028在《信息安全技术操作系统安全技术要求》中，提出访问验证保护级安全操作系统的研发过程需要完全形式化的安全策略模型。针对该情况，对经典的数据机密性BLP模型进行相应改进，为系统中的主客体引入多级安全标签以及安全迁移规则，使其满足实际系统开发的需求。运用完全形式化的方法对改进模型的状态、不变量、迁移规则等进行描述，使用Isabelle定理证明器证明了迁移规则对模型的不变量保持性，从而实现对模型正确性的自动形式化验证，并保证了模型的可靠性。
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计算机工程. 2013, 39(12): 136-140. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.029委托计算中的混淆电路用于保护用户输入输出的隐私，如果重复使用混淆电路进行计算，恶意计算方可能将上一次计算的标签输出作为输出，无法保证计算的安全性。为此，提出一种基于随机化混淆电路的委托计算方案。利用BHHO方案的加同态特性，通过群Zp上的2个已知映射变换将0-1向量映射为同样长度的0-1向量，为混淆电路的每根电线随机选择比特置换，重新随机化设置电线标签和门电路的4个密文对。理论分析结果表明，该方案能有效解决混淆电路重复计算的安全问题，并且实现委托计算的用户隐私保护和结果可验证性。
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计算机工程. 2013, 39(12): 141-143,147. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.030现有分布环签名方案大多基于双线性对运算或模指运算，计算效率不高。针对该问题，提出一种无双线性对运算和模指运算的无证书分布环签名方案，只进行椭圆曲线上的模乘运算。通过复杂度分析结果证明该方案是高效的，仅需2s+3t–2次模乘运算(t表示存取结构中子集的个数，s表示实际签名子集中成员的个数)，并且若方案存取结构中所有子集的成员数均设为某一门限值，该方案即成为无证书门限环签名方案。
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计算机工程. 2013, 39(12): 144-147. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.031为满足一般存取结构的多秘密共享方案在实际应用中的可验证性和动态性需求，提出一种适用于任意存取结构的动态可验证多秘密共享方案，其中每个参与者各自选取秘密份额，采用RSA公钥密码体制将该份额通过公开信道发送给分发者。同时基于双变量单向函数为每个参与者分配伪秘密份额，利用双变量单向函数之间的异或运算设计秘密分发算法及重构算法。分析结果表明，该方案在秘密重构阶段参与者只需要出示其伪份额即可恢复主秘密，无须泄漏真正的秘密份额，具有防欺诈性；秘密份额的分发可以通过公开信道实现，减少了方案的实施代价。
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计算机工程. 2013, 39(12): 148-151,156. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.032现有盲检测技术在实际检测中，由于嵌入算法未知导致检测困难。为此，提出一种基于Boosting算法融合的图像隐写分析方法。通过训练分类器建立不同隐写算法下的分类器模型，利用Boosting算法计算各分类器的分类性能，对各分类器的概率输出进行融合，得到最终检测结果。基于典型空间域隐写算法和JPEG隐写算法的实验结果表明，该方法实现了对多种隐写算法的有效检测，应用Boosting算法融合后整体检测性能提升了约2%。
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计算机工程. 2013, 39(12): 152-156. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.033传统虚假数据过滤方案无法过滤从非转发区域注入的虚假数据。为解决该问题，提出一种基于阈值机制的虚假数据过滤方案。节点在部署后建立到Sink的转发路径，每个数据包包含t个检测节点的消息验证码(MAC)以及2个安全阈值，转发节点分别对MAC和安全阈值进行正确性验证。理论分析及仿真实验结果表明，该方案能有效识别与过滤任意区域注入的虚假数据，并且具有较低的能量开销。
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计算机工程. 2013, 39(12): 157-161. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.034在线精确单模式匹配问题在几乎所有涉及文本和符号处理的领域中均有广泛应用。SBNDMq是目前该领域性能最高的算法之一。通过向其引入非对齐双字节读机制，对SBNDMq算法进行改进，从而提出SBNDMq_Shortb系列算法。该系列算法拥有与SBNDMq算法一致的跳跃能力，但核心循环的内存访问次数降低为原来的50%，算法性能更高。实验结果表明，在大多匹配条件下，SBNDMq_Shortb系列算法性能优于其他已知算法。
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计算机工程. 2013, 39(12): 162-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.035在不确定规划中，可通过观察周围的信息来区分多个状态，但周围的观察信息较多，因此如何从大量的观察信息中筛选必须的信息非常重要。以往算法是在直接搜索过程中增加一些剪枝条件来达到优化的目的，存在一定的局限性。在对观察信息约简研究中，为提高搜索效率，设计一种高效的不确定规划中观察信息约简算法。该算法将规划问题转化为求解0-1矩阵的覆盖问题，使用数据结构十字链表来表示0-1矩阵，通过维护十字链表并采用启发式函数来加速求解一个最小观察变量集。实验结果表明，该算法不仅能够找最小观察变量集，而且运行速度超过同类算法。
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计算机工程. 2013, 39(12): 167-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.036在识别图像中L型角点及计算其角度大小时，会检测出较多错误角点且角度计算误差较大。为此，提出一种融合图像边缘特征和灰度特征的Harris角度计算方法。利用高斯窗口内边缘线权重和，以边缘梯度的平均值替代边缘上的梯度，通过比值影响函数筛选出L型角点。采用加权平面近似灰度表面，使用有关像元的主曲率幅度值拟合加权，以这2种方式的角点响应函数值相等为条件，推导角度计算公式。实验结果表明，该方法可使角点误检率从24.6%降为3.3%，L型角点角度计算平均误差率从10.21%降为3.82%。
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计算机工程. 2013, 39(12): 171-175,180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.037为解决Vague值(集)的相似度量问题，提出一种公理化意义下全面综合的度量方法。通过对现有Vague集相似度量的功能进行分析对比，获得在相似度量公理化下的扩展形式，并结合模糊熵理论，综合Vague值(集)相对熵的公理化思想，研究Vague值(集)相似度量与相对熵的关系，给出带参数的计算方法。分析结果证明，将该方法应用于国画类别的区分识别中，能获得较好的分类结果。
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计算机工程. 2013, 39(12): 176-180. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.038针对传统特征匹配车速检测方法实时性较差的问题，提出一种改进的角点特征匹配车速检测方法。基于视频图像，采用混合高斯模型检测方法提取运动车辆目标，利用Harris算法检测车辆目标的角点特征，将运动估计和NCC匹配相结合，优化匹配区域搜索方法，对车辆目标角点进行角点粗匹配，再通过RANSAC算法进行角点精匹配和单视测量坐标转换以实现车速检测。实验结果表明，与传统方法相比，该方法的角点粗匹配速度提高400%，角点精匹配速度提高200%，车速准确性达到90%以上，能有效提高车速检测的实时性和准确性，满足实际车速检测的要求。
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计算机工程. 2013, 39(12): 181-185,190. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.039已有的仿射传播聚类算法不能很好地反映复杂蛋白质序列本身的聚类结构。为此，提出一种基于哈夫曼判定的蛋白质分类方法。在计算广义置换式匹配相似度的基础上，使用已有的自适应仿射传播算法聚类蛋白质序列。采用哈夫曼编码方法，通过限制平均码长使聚类结果能反映蛋白质序列家族的聚类结构。在蛋白质同源聚类数据库和蛋白质结构分类数据库的6个数据集上进行实验，结果表明，该方法与adAP、谱聚类、SMS和TribeMCL方法相比，不仅能获得更接近于数据集家族的聚类数目及更紧凑的聚类结构，而且F-measure指标平均估值分别高出19.67%、8.7%、9.5%和43.51%。
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计算机工程. 2013, 39(12): 186-190. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.040采用精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-II)种群收敛分布不均匀，全局搜索能力较弱。针对该问题，基于现有的算法，提出一种基于聚类学习机制的多目标进化算法KMCNSGA-II。利用K均值聚类对目标函数和个体分别进行聚类，对聚类后的个体进行局部学习，以提高适应度。将该算法应用于经典的多目标约束和非约束测试函数中，通过收敛性指标世代距离和多样性指标?进行性能评价。实验结果表明，与NSGA-II算法相比，该算法在算法收敛性和种群多样性保持方面均有明显提高。
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计算机工程. 2013, 39(12): 191-195,199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.041将因子化主成分分析(FPCA)算法应用于人脸图像特征提取时，需要使用迭代算法，但该算法应用于高分辨率图像时实时性较差，并且可能导致维数灾难。针对上述问题，提出一种模块化FPCA(M-FPCA)的新型特征提取方法。将原始数字图像样本进行模块化，对模块化后得到的各个子图像矩阵采用FPCA 算法进行特征提取，合并子图像特征矩阵得到原图的特征矩阵。彩色图像由R、G、B 3个分量来表示，根据现有彩色信息融合方法的不足，对其进行改进，并结合M-FPCA算法，提出一种彩色M-FPCA新方法。在CVL和FEI人脸库上进行的实验结果表明，M-FPCA方法能提高FPCA算法的实时性，解决维数灾难问题。彩色 M-FPCA方法能有效提取彩色人脸图像的色彩信息，得到较高的人脸识别率。
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计算机工程. 2013, 39(12): 196-199. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.042为提高痛苦表情识别的准确率，提出一种基于监督保局投影(SLPP)与多核线性混合支持向量机(MKLMSVM)的识别方法。引入先验类标签信息的SLPP获取痛苦表情特征，以解决保局投影方法在未使用先验类标签信息的情况下忽略类内局部结构的问题，并采用MKLMSVM实现痛苦表情的分类。实验结果表明，该方法的识别准确率可达88.56%，明显优于主动外观模型方法，与一般的支持向量机分类相比，可以提升决策函数的可解释性及分类性能。
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计算机工程. 2013, 39(12): 200-203,210. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.043网页中存在正文信息以及与正文无关的信息，无关信息的存在对Web页面的分类、存储及检索等带来负面的影响。为降低无关信息的影响，从网页的结构特征和文本特征出发，提出一种结合网页结构特征与文本特征的正文提取方法。通过正则表达式去除网页中的无关元素，完成对网页的初次过滤。根据网页的结构特征对网页进行线性分块，依据各个块的文本特征将其区分为链接块与文本块，并利用噪音块连续出现的结果完成对正文部分的定位，得到网页正文信息。实验结果表明，该方法能够快速准确地提取网页的正文内容。
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计算机工程. 2013, 39(12): 204-210. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.044针对初始点选择不当导致K-means陷入局部最小值问题，提出一种结合自适应mean-shift与最小生成树(MST)的K-means聚类算法。将数据对象投影到主成分分析(PCA)子空间，给出自适应mean-shift算法，并在PCA子空间内将数据向密度大的区域聚集，再利用MST与图连通分量算法，找出数据的类别数和类标签，据此计算原始空间的密度峰值，并将其作为K-means聚类的初始中心点。对K-means的目标函数、聚类精度和运行时间进行比较，结果表明，该算法在较短的运行时间内能给出较优的全 局解。
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计算机工程. 2013, 39(12): 211-215. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.00.045受语言固有的模糊性、随机性以及传统文本特征词权重值计算方法不适用于情感词等因素的影响，文本情感分类的正确率很难达到传统文本主题分类的水平。为此，提出一种基于情感词属性和云模型的情感分类方法。结合情感词属性和简单句法结构以确定情感词的权重值，并利用云模型对情感词进行定性定量表示的转换。实验结果表明，该方法对情感词权重值计算是有效的，召回率最高达到78.8%，且与基于词典的方法相比，其文本情感分类结果更精确，正确率最高达到68.4%，增加了约9%的精度。
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计算机工程. 2013, 39(12): 216-222. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.046在分布式环境下，现有Agent联盟构建算法不能解决带有相互依赖关系和转移成本的任务流程问题。为此，利用Agent协商构建联盟，在协商过程中设定方案发布Agent和参与Agent，并对应设计以成本信息调整和盈利任务争取为主的决策算法。在Agent的反馈信息中加入争取信息，允许参与Agent在多轮协商中采用可控制的信息泄露机制，通过泄露自己的成本信息向方案发布Agent争取可获利的任务，经过多轮协商，形成最优联盟结构。实验结果表明，在按劳分配联盟总收益的模式下，相比传统的信息不泄露机制，该信息泄露机制能够更快地形成联盟，并且具有更高的联盟净收益和Agent平均收益率。
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计算机工程. 2013, 39(12): 223-227,232. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.047在基于内容的图像检索中，支持向量机(SVM)的分类性能不仅受到样本不平衡的影响，而且由于图像的视觉多样性，导致在分类超平面附近找不到正例样本，无法提高分类器性能。针对上述问题，提出一种二阶段的SVM超平面偏移方法。根据样本的不平衡性进行超平面的相对偏移，使得当前超平面向理论的最优超平面移动，以此为基础进行相关反馈，并根据反馈结果运用超平面三原则对当前的偏移超平面再进行偏移，以解决图像的视觉多样性问题，从而得到能够提高检索精度的分类超平面。实验结果证明，与基于SVM的标准图像检索方法相比，该方法能大幅提升样本集的分类性能，使图像的检索精度平均提高16%。
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计算机工程. 2013, 39(12): 228-232. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.048针对目前景象匹配算法耗时长、匹配率低等缺陷，提出基于改进的局部二进制模式(LBP)及伪Zernike矩的景象匹配算法。采用伪Zernike矩提取特征点邻域的方向和尺度信息，利用改进后的LBP算子提取邻域的纹理信息。对尺度、方向信息进行主成分分析并二值化，与纹理信息组成混合矩构成特征点邻域的特征描述子。实验结果表明，该算法的计算复杂度比其他典型算法低，匹配时间为0.05 s，基本满足实时性。给出各种情况下的匹配效果图，并将匹配率逐一对比，该算法的匹配率在标准情况下为100%，旋转变化下为64.52%，亮度变化下为53.84%，均高于其他算法，而在尺度变化下的匹配率与其他典型算法基本持平。
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计算机工程. 2013, 39(12): 233-236,241. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.049在机载气象雷达早期开发中，数值天气模型是一个非常重要的环节，而天气模型中风场的准确性直接影响整个模型的准确性。为解决数值天气模型中的连续图像运动分析问题，提出一种基于运动场Helmholtz分解的低维流体运动估计方法。通过少量涡流粒子和源粒子的演化，得到光流场的低维参数化表达，即非旋转量和螺旋量基函数的线性组合，其中基函数由格林核梯度构成，系数值和基函数参数通过最小化代价函数获得。实验结果表明，与传统光流法相比，该方法的计算速度快了近4倍，风场更为准确地反映了实际的天气状况，在风场反演中更为可靠。
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计算机工程. 2013, 39(12): 237-241. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.050为保证眼底图像配准精度，同时降低时间损耗，提出一种改进的基于加速鲁棒特征的眼底图像配准方法。该方法在提取眼底图像加速鲁棒特征的基础上，利用BBF算法和特征的方向特性和空间一致性检测得到初始匹配特征序列，并给出层次估计与模型选择技术相结合的方法，以求解图像之间的变换参数。通过进一步配准修正获得更好的变换参数。实验结果表明，该方法获得的配准精度均方根误差值均小于1，并能够在满足精度要求的同时提高效率。
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计算机工程. 2013, 39(12): 242-246,254. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.051针对未知环境下的机器人迷宫求解问题，提出一种动态离散势场路径规划算法。为提高路径优化性能，采用引入边界节点的栅格法建立模型，在各栅格的边界节点处定义障碍物状态和势场的数值大小，通过计算可连通相邻节点的累计代价值完成势场的构造。为提高寻优速度，随着环境信息的更新动态改变势场分布，沿势场下降最快方向获得实时重规划路径，引导机器人向目标运动，通过预规划路径的访问状态判断路径是否收敛，避免无用栅格的扩展。仿真实验结果表明，应用该算法可使机器人在复杂未知的迷宫环境中快速、高效地规划出一条折线少、转折角度小的优化路径。
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计算机工程. 2013, 39(12): 247-250,259. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.052处理倾斜分布特征的数据流聚类算法TDCA存在聚类速度与内存利用率上的不足，且变流速的数据流环境对聚类结果的质量有严重影响。针对上述问题，提出一种数据流聚类算法GR-Stream。采用网格单元作为数据点的聚集形式，以基于R-tree的扩展数据结构作为组织网格单元的索引结构，在此基础上引入剪枝策略，并调整数据点进入树的方式。在真实数据集KDD-CUP99上进行测试，结果表明，与TDCA算法相比，该算法在聚类过程中可以提高40%的访问速度，应用剪枝策略节省至少一半的内存使用量，同时在变流速的数据流环境下将聚类结果的平均纯度保持在90%以上。
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计算机工程. 2013, 39(12): 251-254. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.053为实现对高速公路隧道照明系统的节能控制，提出基于云模型的车辆速度与位置估计方法。结合正向云与逆向云算法，对车辆通过线圈时的脉冲波形数据进行处理，获得均速估计值。将车速估计结果与行车时间作为车辆行驶位置的判定依据，采用云推理估计车辆的行驶位置。对云估计误差进行实时修正，从而精确判断车辆行驶的位置。仿真和实验结果表明，该方法能实现对高速公路隧道内车辆位置的正确估计，且估计精度高达99.230 9%，可提高云模型算法在实际应用中的效率，适用于高速公路隧道照明系统的节能控制。
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计算机工程. 2013, 39(12): 255-259. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.054针对现有的数据流测量算法所采用的对称主备切换机制存在存储空间浪费的问题，提出一种非对称主备切换机制，用于提高数据流测量算法的空间效率。非对称主备切换机制利用网络数据流达到过程的平稳特性，以及DRAM的高速块写入特性，只需采用一个小容量的备存储器，即可实现主备切换的功能。实验结果表明，与对称主备切换机制相比，非对称主备切换机制在几乎不影响测量错误概率的前提下，能够节省近一半的存储器空间。
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计算机工程. 2013, 39(12): 260-263,268. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.055为提高多媒体系统中视频数据包的丢包恢复率，在传统柯西RS编码和对角交织的基础上，提出对多帧视频数据包进行二次柯西RS编码的优化算法。通过动态选取适当的柯西矩阵，用一次矩阵运算实现对视频源数据包的二次柯西RS编码，并对对角交织进行变形以适应视频数据包的特点。实验结果表明，与传统柯西RS编码算法相比，该算法在相近的解码性能、解码延时和校验包数情况下，能明显提高丢包恢复率。
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计算机工程. 2013, 39(12): 264-268. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.056在基于现场可编程门阵列(FPGA)的设计中，低延时、高吞吐量、小面积是3个主要考虑因素。针对以上因素，提出不同基数SRT浮点除法和开方算法，设计基于Virtex-II pro FPGA的可变位宽浮点除法和开方的3种实现方案，包括小面积的迭代实现、低延时的阵列实现和高吞吐量的流水实现。实验结果表明，对于浮点除法和开方算法的流水实现，在综合面积符合要求的基础上，实现频率最高分别可达到180 MHz和200 MHz以上，证明了该实现方案的有效性。
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计算机工程. 2013, 39(12): 269-272,276. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.057自适应判决反馈均衡器(DFE)能跟踪信道时变响应并自动调整抽头系数，解决数字通信中因信道衰减和噪声引起的符号间干扰问题，从而大大降低通信系统误码率。针对在自适应均衡过程中均衡器阶数难以确定的问题，根据最优估计理论，分析判决反馈均衡器结构，研究DFE的抽头长度对均衡器均方误差性能的影响，在此基础上提出阈值可变动态长度算法，找出最小均方误差与滤波器阶数之间的折中。Matlab分析和仿真结果显示，当信道衰减和符号间干扰较严重时，均衡器阶数收敛在30阶左右，且误差可以收敛在较小范围内跟踪信道响应，并在瞬时累计均方误差准则下收敛到滤波器最优阶数。
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计算机工程. 2013, 39(12): 273-276. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.058利用4个相同忆容器构建一个能实现零、正和负突触权重的忆容桥电路。在附加3个晶体三极管后，忆容桥权重电路能够实现神经细胞的突触操作。由于整个操作都是基于脉冲输入信号，因此整个电路是高效节能的。通过Matlab实现突触权重设计和突触权重乘法的模拟。仿真实验结果表明，基于线性忆容桥的突触电路在性能上与忆阻突触桥电路基本相当，优于传统突触乘法电路。
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计算机工程. 2013, 39(12): 277-279,284. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.059虚拟人在电子交易中具有重要的应用价值，但现有交易模型对情绪因素考虑不足。为此，建立一种面向交易过程的虚拟人情绪模型，该模型综合虚拟人的情绪和个性。引入概率函数表述交易过程中的信息不确定性，构建情绪公式。仿真实验结果表明，该情绪交易模型能够反映现实中交易的规律，较好地模拟实际交易过程。
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计算机工程. 2013, 39(12): 280-284. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.060针对目前水下三维声纳实时成像系统前端信号通道多、波束形成计算量大的问题，提出一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的水下三维场景实时成像系统。采用FPGA阵列控制多路信号同步采样，优化波束形成算法对海量数据进行并行处理，同时利用嵌入式处理器PowerPC控制系统，最终由主控PC完成三维图像实时显示。实验结果表明，该系统能够在水下200 m的范围内实现分辨率为2 cm的三维成像，三维图像刷新率可达20帧/秒。
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计算机工程. 2013, 39(12): 285-289. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.061根据带有随机特征的复杂信息系统性质验证的需求，针对离散概率回报模型的分层直到公式，提出一种性质验证分析方法。在综合各种离散随机逻辑的基础上，使用一种同时具有迁移回报及迁移步区间表达能力的概率计算树逻辑表示系统模型的分层直到路径公式性质，使用自动机技术建模路径公式，通过构造积模型完成模型与自动机的同步演化，基于积模型给出相应的状态概率满足算法。实例结果验证了该方法的可行性和有效性。
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计算机工程. 2013, 39(12): 290-293. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.062如何构建行为可信的虚拟人是自主人群仿真中的关键问题。根据马斯洛的动机理论，建立自主人群的行为模型，该模型利用产生式规则，将刺激、动机和行为集成在一起。引入有限状态机描述刺激和动机的关系，虚拟人通过虚拟视觉感知刺激，虚拟人之间的局部碰撞检测通过排斥力控制。在微机上实现原型系统，实验结果表明，该模型能够较好地模拟自主群体行为。
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计算机工程. 2013, 39(12): 294-297. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.063在可交互应用中，基于射线投射的非直接光照采样数目常常受限。为此，考虑到空间关联，提出使用锥形射线族进行投射求交的算法，利用锥形边界预排除场景元素，并使用无堆栈算法在GPU中完成非直接光照计算，同时对算法使用的数据存储区域进行优化以达到更好的访问带宽，通过OpenCL和OpenGL实现该算法，结果证明该算法可以有效地计算非直接光照，相对于射线投射算法平均有2倍左右的性能提升。
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计算机工程. 2013, 39(12): 298-302. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.064可编程逻辑器件(PLD)存在安全缺陷，且危害性极大，将可视化技术作为PLD安全缺陷检测的辅助手段，其状态转移图布局是关键。针对状态转移图布局中存在的节点重叠、分布不均等不足，提出一种改进的可视化布局算法IGVA。该算法分阶段启发式计算引力和斥力，迭代早期通过减小节点间的引力以避免节点重叠，迭代后期通过减小边的斥力优化节点分布并减少图占用的空间。实验结果表明，IGVA可解决节点重叠的问题，达到图的布局要求。
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计算机工程. 2013, 39(12): 303-307. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.065虚拟化数据中心的制冷和供电设备能耗比重大且浪费严重，但当前虚拟化能耗优化的研究仅考虑IT设备能耗，针对该问题，通过对数据中心能耗逻辑的研究，提出一种虚拟化数据中心全局能耗优化调度方法。该方法通过感知数据中心负载和热分布状况，依据虚拟化调度规则生成动态调度策略，并对虚拟设备组的制冷供电设备进行同步调度，减少数据中心冗余制冷和设备空载损耗，以此最小化数据中心能耗。实验结果表明，该调度方法可节省制冷设备近26%的冗余制冷，并提升供电设备8%左右的供电效率，提高数据中心的能耗有效性，降低整体能耗。
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计算机工程. 2013, 39(12): 308-315. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.066为判定描述逻辑SHIQ的ABox一致性，提出一种Tableau算法。给定TBox T、ABox A和角色层次H，通过预处理将A转换成标准的ABox A’，按照特定的完整策略将一套Tableau规则应用于A’，从而不断地对A’进行扩展，直到将其扩展成完整的ABox A’’为止。A、T和H一致，当且仅当算法能产生一个完整且无冲突的ABox A’’。该算法采用的阻塞机制能防止Tableau规则被无限次执行，避免多余的规则应用。通过证明Tableau规则的执行次数为有限次，确认算法的可终止性。通过证明由A’’能构造一个同时满足A、T和H的解释，确认算法的合理性。通过证明Tableau规则的执行不会破坏A’与H的一致关系，确认算法的完备性。
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计算机工程. 2013, 39(12): 316-320. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.12.067整车模型是车辆电磁性能仿真分析的基本平台，其精度直接决定仿真结果的准确性和可信度。为实现整车电磁仿真模型的量化评估，提出一种整车电磁仿真模型量化精度评估方法。以模型误差反向表征模型精度指标，用整体误差与局部误差的加权求和表征模型总误差，将整体尺寸与曲面面积的加权求和表征整体误差，采用部件偏差的最大值、平均值和变异系数加权求和表征局部误差。根据模型针对的不同分析问题，各加权系数可做适当调整，适用于各种车辆电磁性能分析任务的整车模型精度评价，具有较好的灵活性。仿真结果显示，该方法可准确预估整车模型分析时结果的可信度。
2024
第50卷 第3期
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(1975年创刊 月刊)
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主办：华东计算技术研究所
上海市计算机学会
主编：江波
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（稿件问题请直接联系栏目编辑） E-mail: ecice06@ecict.com.cn
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