2013年, 第39卷, 第3期　刊出日期：2013-03-15

  

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  2013年第三期中英文目录

  计算机工程. 2013, 39(3): 0-0.

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轨道交通专题
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  基于模型的列车自动防护系统软件开发

  管爱爱, 邱昕夕, 王东, 陈祥献, 黄海, 刘济全

  计算机工程. 2013, 39(3): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.001

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  列车自动防护系统是保证列车运行安全的安全苛求系统，该系统功能繁多、逻辑复杂、开发难度大。为此，提出一种基于模型的软件开发方法，采用接口模型、状态模型和控制流模型描述该系统软件的功能，实现应用软件的开发。仿真测试结果表明，该方法能有效简化功能逻辑，降低开发难度，减少人为错误和故障的引入。
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  WiMAX下的列调强拆SIP扩展方案

  谢楠, 刘真, 李红辉, 江苑

  计算机工程. 2013, 39(3): 7-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.002

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  会话初始化协议(SIP)作为VoIP的主流会话控制协议，基本功能相对简单，不能满足无线列调核心业务的强拆需求。针对该问题，提出WiMAX网络环境下基于SIP协议的无线列调系统结构，对SIP协议消息类型和事务进行扩展，设计信令流程，并给出SIP客户端与服务端的扩展实现方案。实验结果表明，该方案满足铁路强拆通话建立的时间要求，可以成功实现强拆。
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  CTCS-2级列控系统的形式化建模与验证

  董昱, 水晶, 黎磊

  计算机工程. 2013, 39(3): 12-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.003

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  由于CTCS-2级列控系统设计复杂，因此提出一种将统一建模语言(UML)与符号模型检验相结合的形式化建模与验证方法。分析CTCS-2级列控车载设备的模式转换场景，对其进行UML建模得到UML类图和状态图，制定转换规则对UML模型进行扩展和抽象，使其转化为NuSMV模型。将待验证的系统性质和转化后的检验程序输入符号模型检验系统进行验证，验证结果都为true，表明CTCS-2级列控车载设备的模式转化场景具有活性、可达性和安全性。
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  基于状态表决的安全计算机数据库更新算法

  丁强, 陈祥献, 黄海

  计算机工程. 2013, 39(3): 16-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.004

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  对于轨道数据库在线更新这种大规模数据的短时间加载，安全计算机无法对其进行直接表决。为此，提出一种基于状态表决的安全计算机数据库更新表决算法，不直接对数据库表决，而是对数据库状态表决，解决表决数据量过大的问题，同时可对多系之间的数据库版本进行实时比对。使用马尔科夫模型分析该算法的安全性和可靠性，结果表明，该算法可确保安全计算机数据库的在线更新。
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  模块化高速电动车组牵引传动跟踪监测系统

  朱琴跃, 王瑛, 谭喜堂, 赵亚辉

  计算机工程. 2013, 39(3): 20-24,30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.005

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  根据高速动车组现场日趋复杂的测试环境对实时监测系统提出的新要求，研制一种多功能、易扩展且便携的牵引传动单元跟踪监测系统。给出基于CPCI总线模块化结构的嵌入式硬件系统设计原理，提出基于LabVIEW软件开发平台实现监测数据在线实时处理、离线分析处理以及人机交互等功能的方法，分析软件中各虚拟仪器的设计及其基于状态机的调度机制，对监测系统中牵引电机输入功率以及不断变化的信号频率的测量算法及其实现方法进行研究。应用结果表明，该系统运行稳定、设置灵活、测量精度高，能为高速动车组的安全运行提供科学保证。
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  铁轨表面缺陷的视觉检测与识别算法

  唐湘娜, 王耀南

  计算机工程. 2013, 39(3): 25-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.006

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  提出一种铁轨表面缺陷的视觉检测与识别算法。设计铁轨表面缺陷视觉检测与识别系统的总体结构，基于水平投影法提取铁轨表面区域，采用逻辑操作组合检测结果，使用BP神经网络进行缺陷分类。实验结果表明，该算法能准确地检测与识别铁轨表面的疤痕和波纹擦伤这2种缺陷，分类正确率分别达到99%和95%。
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  基于传感器模型的安全计算机仿真系统

  郑重, 邱昕夕, 陈祥献, 黄海

  计算机工程. 2013, 39(3): 31-35,45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.007

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  在安全计算机信号系统的研发与测试中，没有真实的传感器接入会带来测试难、验证难等问题。为此，设计一种基于传感器模型的轨道交通安全计算机平台仿真系统。以真实的传感器为模型基础进行传感器建模，控制真实的硬件输出，通过软硬件结合的方法为安全计算机平台提供真实的输入与输出。同时利用软件修改模型参数，模拟传感器故障，为安全计算机平台提供无损坏的故障注入。测试结果证明，该仿真系统能够有效验证安全计算机平台的安全性、可靠性与可用性，加快安全计算机平台的开发进程。
软件技术与数据库
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  基于时序描述逻辑的UML顺序图形式化方法

  陈振庆

  计算机工程. 2013, 39(3): 36-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.008

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  根据统一建模语言(UML)顺序图的时序特征，提出一种基于时序描述逻辑ALCQIUS的UML顺序图形式化方法。研究ALCQIUS时序扩展部分的语法和语义、ALCQIUS断言公式集一致性定理，给出ALCQIUS断言公式集一致性推理算法，并证明该推理算法的可判定性。以公安报警系统为例，说明基于ALCQIUS的UML顺序图形式化规约和形式化验证具备可行性，并且ALCQIUS为UML顺序图形式化提供了合理的逻辑基础。
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  基于周期规律的加权时态关联规则挖掘算法

  宋少鹏, 杨英杰, 汪永伟

  计算机工程. 2013, 39(3): 41-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.009

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  数据挖掘过程中只考虑数据项权重或者只考虑时态语义会导致挖掘结果不全面。针对该问题，对加权关联规则、时态关联规则和时态数据周期规律进行研究，将权值、K-支持期望和周期等概念引入到时态关联规则中，提出一种基于周期规律的加权时态关联规则挖掘算法。以某管理系统审计数据为例进行实验验证，结果表明该算法能够准确地挖掘出数据库中的加权时态关联规则，与加权关联规则算法相比，在时间复杂度相同的情况下能使关联规则的挖掘结果更加全面。
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  一种基于概率的孤立点检测方法

  张悦, 刘杰, 李航

  计算机工程. 2013, 39(3): 46-50,55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.010

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  现有孤立点检测方法大多数都需要预先设定孤立点个数，若设定不准确将降低孤立点检测的准确性。针对该问题，提出一种基于概率的孤立点检测方法。结合基于密度的DBSCAN算法与中位数求方差的方法，对待检测数据集进行聚类，提取出不包含在任何聚类中的可疑孤立点并进行分析，从而确定最终孤立点。该方法所检测的数据与时间因素线性无关，不必预先设定孤立点个数及聚类数，并且对噪声数据具有较强的抗干扰能力。IRIS测试数据集上的实验结果表明，该方法能够有效地识别孤立点。
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  基于群决策的指标体系结构建立方法

  殷乐, 刘宝宏

  计算机工程. 2013, 39(3): 51-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.011

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  为建立科学合理的武器装备论证指标体系，提出基于群决策的指标体系建立方法。采用分布同步和分布异步相结合的群决策组织方式，将指标体系建立过程分为指标体系结构研讨和指标体系取值2个部分，针对指标体系结构研讨提出主题生成函数和综合研讨方法。基于该方法开发的指标体系生成系统已在多项武器装备论证任务中得到应用。
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  航电系统软件需求知识本体构建及评价

  胡璇, 杨春晖, 黄茂生

  计算机工程. 2013, 39(3): 56-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.012

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  针对航电(AE)系统软件密集化程度增加及其软件需求工程中存在的二义性和不完备性等问题，构建AE系统软件需求知识本体及其知识框架，在此基础上建立AE系统泛化本体，将研究领域限定为飞控(FC)系统，构建飞控系统领域本体。对FC系统领域本体进行评价，结果显示，按照最大隶属度原则，该FC系统领域本体的质量等级为中，需要对其开发技术质量和结构显示质量等方面进行改进。
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  基于可信计算和HIP的Web数据库安全模型

  谷伟, 朱学永

  计算机工程. 2013, 39(3): 63-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.013

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  为解决现有Web数据库系统在多宿主、可移动网络环境中的应用安全问题，引入策略执行模块(PEM)，提出一种基于可信计算和主机标识协议(HIP)的Web数据库安全模型。使用HIP对平台身份进行验证，利用可信计算模块确保平台安全。分析结果表明，该模型具有较好的安全性，在支持主机移动和多宿主应用的同时，能够抵御病毒、木马等平台内部危害以及拒绝服务攻击、中间人攻击等网络威胁。
网络与通信
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  WSN中一种基于最优投影的数据收集方案

  郑莹, 王建新

  计算机工程. 2013, 39(3): 67-71,76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.014

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  针对目前基于密集投影数据收集方法的能量浪费问题，根据压缩感知理论提出一种基于最优投影的数据收集方法。该方法在获取各个节点的投影值时考虑了节点的传输开销来设计最优投影矩阵，避免不必要的投影操作，并证明其满足RIP性质，设计一棵具有最小传输代价增加值的数据收集树来实现投影值的收集。仿真实验结果表明，该方法在数据重构精度以及能量开销等方面优于传统的MWSF等方法。
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  OFDM系统中基于因子图的信道估计算法

  郭艳华, 郭心悦, 徐伯庆

  计算机工程. 2013, 39(3): 72-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.015

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  为提高正交频分复用(OFDM)系统的信道估计精度，根据频谱资源的无线信道特性，提出基于因子图的OFDM系统信道估计算法，包括二维联合信道估计算法和2个级联的一维信道估计算法。将时变频率选择性衰落信道建模为一阶自回归模型，使信道参数之间的交互信息近似为高斯分布，利用和积算法实现OFDM系统的联合信道估计和符号检测。仿真结果表明，该信道估计算法能够以较低的计算复杂度逼近最优的估计性能。
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  WSN中一种基于压缩感知的目标定位算法

  柴继贵

  计算机工程. 2013, 39(3): 77-81,86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.016

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  针对目前的目标定位算法在定位误差等方面的不足，提出一种基于压缩感知的目标定位算法。将传感器网络划分为多个网格，相对于网格个数，目标个数是稀疏的，因此将目标定位问题转化为稀疏信号重构问题，基于目标的能量衰减特性设计测量矩阵，证明其满足RIP性质，并运用该算法来实现目标的精确定位。理论分析和仿真实验结果表明，该算法在目标定位误差及稀疏信号重构性能等方面优于传统的Binary等算法。
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  改进的解码转发多跳中继系统及最优功率分配

  杨洁, 芮雄丽, 曹雪虹

  计算机工程. 2013, 39(3): 82-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.017

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  多跳信道的中断性能较差，且节点接收设备上的多跳分集信道较为复杂。为此，基于解码转发多跳信道和多跳分集信道，提出一种改进的解码转发多跳中继系统，解决上述2种信道性能和复杂度的矛盾。推导中断概率的计算公式，以最小化系统中断概率为目标，利用拉格朗日乘子优化各节点的功率分配。仿真结果表明，改进系统能获得比传统多跳中继系统更低的中断概率，最优功率分配方案下系统的中断性能优于均匀功率分配方案，并且性能优势随跳数增加更为明显。
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  车载自组织网络中基于运动状态的簇路由协议

  陈培菊, 唐伦, 陈前斌

  计算机工程. 2013, 39(3): 87-92,98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.018

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  针对车载自组织网络中的大规模网络场景，提出一种基于运动状态的簇路由协议。计算节点与其一跳邻居节点的链路维持时间和连接度，通过这2个参数判断节点的优先级并确定簇头节点。在簇的维护过程中，根据成员节点和簇头节点的距离和相对速度，动态确定邻居节点的范围。仿真结果表明，该协议能提高簇的稳定性，减少端到端延时，与基于簇的路由协议和基于权值的车载自组织网络分簇路由协议相比，具有更高的包传输率和簇维持时间。
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  一种自适应占空比的WSN MAC协议

  杨秋翔, 王浩

  计算机工程. 2013, 39(3): 93-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.019

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  PW-MAC协议中发送者通过预测接收者的醒来时间来最小化传感器节点的能量消耗，但在无线传感器网络中，PW-MAC协议不能适应大幅流量的变化。为此，提出一种动态调整传感器节点占空比的MAC协议，该协议采用传感器的占空比，根据流量的变化进行动态调整。仿真结果证明，与PW-MAC协议相比，该协议数据包传输延时减少30%，数据包投递率提高35%。
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  异构车载自组网中两级资源调度机制研究

  黎昂

  计算机工程. 2013, 39(3): 99-104,110. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.020

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  WiMAX网络和WAVE网络中资源调度方式不同，但又需要在移动网关节点处进行互通。为此，提出一种基于反馈的两级资源调度机制。在WiMAX网络中采用基于权重的轮询调度，针对WAVE网络提出一种基于反馈的EDCA接入方式，使节点各业务的发送速率契合WiMAX网络中的调度规则。仿真结果表明，相比同类方法，该机制使系统的平均传输时延降低至20 ms，网关节点处的排队队长缩短了50%。
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  基于滑动缓存的WSN可靠协议及其能耗分析

  陈昊, 房鼎益, 陈晓江, 陈峰, 龚晓庆, 马纯, 秦朗, 邢天章

  计算机工程. 2013, 39(3): 105-110. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.021

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  数据如何以较低的能耗进行可靠传输是无线传感器网络中数据采集亟需解决的问题。基于此，提出一种缓存位置滑动调整的可靠传输协议，该协议基于通信的中间节点缓存数据包，按照通信距离将链路上的节点划分为近源节点和近汇聚节点，根据链路质量动态调整缓存数据包的节点区域，数据包在相应节点区域的缓存呈正态分布。NS2仿真结果与基于马尔科夫链能耗分析结果表明，该协议中数据包的传输时延小于HHRA协议，吞吐量有较大程度的提高。
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  物联网海量多维信息的按需采集决策问题研究

  杨斌, 李军军, 郝杨杨

  计算机工程. 2013, 39(3): 111-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.022

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  对物联网海量多维信息按需采集的决策问题进行研究，将该问题转换为网络子网构造问题并建立整数非线性多目标优化模型。针对特定事件，根据物联网布局和节点传感器配置，确定采集的节点、每个节点上传数据的传感器类型以及上传数据的时间间隔，利用遗传算法对其进行多目标最优化求解，以均衡采集后所需传输的数据流量和节点信息量。通过仿真实例验证了该模型及其求解方法的正确性与有效性。
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  基于支配集的多传感器集成复合事件检测

  陈浩, 张书奎, 杨凯

  计算机工程. 2013, 39(3): 118-122. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.023

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  为使高密度的无线异构传感器网络能够有效地进行复合事件检测，提出一种基于支配集的复合事件检测算法。寻找网络中的一个支配集作为局部决策节点集，局部决策节点进行局部决策以判断复合事件是否在决策范围内发生。仿真结果表明，与传统的CollECT算法、CDS算法相比，该算法能提高检测精度，减少网络的能量消耗。
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  基于低占空比技术的机会网络性能研究

  卓碧华, 郭振乾, 徐正坤, 张靖宇, 陈良银

  计算机工程. 2013, 39(3): 123-127. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.024

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  为延长机会网络生命周期，将低占空比技术引入到机会网络，研究低占空比环境下节点相遇的概率问题。分析节点移动速度、通信半径、占空比等参数的变化对于节点相遇概率和低占空比机会网络生命周期的影响。仿真实验结果表明，低占空比机会网络能够在损失少量节点相遇机会的前提下，大幅延长网络生命周期。
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  一种低复杂度的频偏估计算法

  周新力, 龚岳洲, 孙小东, 孟庆萍

  计算机工程. 2013, 39(3): 128-131,145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.025

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  为解决短波突发通信中的载波同步问题，提出一种低复杂度的频偏估计算法。通过相位折叠使接收信号的频偏具有周期性规律，以避免自相关计算和离散傅里叶变换，从而降低算法复杂度，实现快速载波同步。Matlab仿真结果表明，该算法具有估计精度高、捕获范围广和计算复杂度低的特性，适用于突发通信的频偏估计。
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  三维水声传感器网络中多径容错路由协议研究

  徐明, 刘广钟

  计算机工程. 2013, 39(3): 132-136,151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.026

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  针对三维水声传感器网络中因节点或链路故障导致的路由性能低下问题，提出一种多径容错路由协议。该协议通过为每个节点设计一种称为后备箱的数据结构，并利用节点的路由表和后备箱构造主后备链路和辅后备链路，以便在节点或链路发生故障的情况下修复路由路径，确保数据的正常传输。仿真结果表明，多径容错路由协议可以减小节点或链路故障对数据传输率和网络吞吐量的影响。
安全技术
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  基于Hash函数的MD5算法研究和硬件实现

  洪琪, 周琴琴, 王永亮, 陈高峰

  计算机工程. 2013, 39(3): 137-141. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.027

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  在传统MD5算法中，最影响执行速度的步骤是对关键路径变量B的求取。为提高算法的执行速度，对关键路径进行优化，将加法运算分成两步，由此缩短B的求取时间。用Verilog语言描述改进算法的硬件结构，并对其进行综合。实验结果表明，该电路的面积为85 678 μm2、频率为142.8 MHz，与传统算法相比，改进算法的执行速度提高了1.989倍。
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  针对WSN流密码加密方案的代数攻击及改进

  李旭, 杜小妮, 张记, 王彩芬

  计算机工程. 2013, 39(3): 142-145. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.028

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  通过对Yao等人提出的无线传感器网络(WSN)流密码系统(ICMTMA’11)进行分析，找到系统中布尔函数的一个非零低次零化子，再利用代数攻击降低攻击复杂度。为增强WSN流密码加密方案的安全性，采用二阶级联方法构造一个新的布尔函数，其代数免疫度与原函数相比增加1，由此提高抗攻击能力。理论分析结果表明，新方案将原方案的攻击复杂度由255提高至266，可以更好地抵抗代数攻击。
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  一种轻量级的WSN认证和密钥协商方案

  范修伟, 卢建朱

  计算机工程. 2013, 39(3): 146-151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.029

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  针对无线传感器网络中数据收集的安全性和有效性问题，使用单向哈希函数和对称加密算法，提出一种轻量级的认证和密钥管理方案。该方案利用消息认证码保证传输信息的完整性，同时验证共享会话密钥的正确性，通过循环移位技术，仅需调用一次随机数生成器即可生成不同的随机数，从而提高传感器的计算效率，节省存储空间。分析结果表明，该方案的计算量为(10+tb)次哈希计算、6次对称加密/解密以及3次异或操作，存储空间为80 bit，相比同类方案更加安全有效。
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  一个新型不可关联秘密握手方案

  温雅敏, 龚征

  计算机工程. 2013, 39(3): 152-156. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.030

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  Ateniese等人提出的不可关联秘密握手方案(NDSS’07)在不同组织共享一对群密钥时不能严格地划分不同组织，在实用性方面存在不足。为此，提出一个新型不可关联秘密握手方案USH，使用消息恢复签名技术，基于抗击k个叛徒勾结攻击的困难问题，实现抵抗恶意群管理中心攻击的强不可关联性。理论分析结果表明，与原方案相比，USH可以提供明确的组织划分，实现更简单，存储和计算开销更少。
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  基于TOPSIS的无线嗅探安全评估模型

  俞淑婷, 金志刚, 刘永磊

  计算机工程. 2013, 39(3): 157-161. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.031

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  为分析802.11无线局域网(WLAN)防御嗅探攻击的安全风险，提出一种基于TOPSIS算法的评估模型。根据嗅探攻击的特点，结合层次分析法，建立攻击可能性和攻击成功性评估指标体系，在此基础上以网络统计及专家经验数据为依据，构造判断矩阵，计算评估指标权重，并利用TOPSIS算法搭建风险值评估系统。建模分析结果表明，评估结果可以呈现 WLAN所处的安全等级和导致风险的薄弱环节，为加强安全措施提供指导。
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  跨主机动态污点跟踪技术研究

  任飞飞, 庄洪林, 吴礼发, 潘璠

  计算机工程. 2013, 39(3): 162-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.032

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  为解决动态污点跟踪系统不能跨主机跟踪污点的问题，在Temu系统的基础上，提出基于应用程序编程接口Hook的污点跟踪方法。通过Hook插件完成对网络I/O函数的拦截，发送端Hook插件将污点数据和污染信息进行封装，接收端Hook插件解析数据包并根据污染信息对污点数据进行标记，由此实现跨主机动态污点跟踪。实验结果表明，基于该方法的原型系统可以实现跨主机污染传播，为动态污点跟踪技术在分布式环境中的应用提供支持。
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  基于门限的组密钥管理方案

  吴昊天, 陈越, 谭鹏许, 戴扬欢

  计算机工程. 2013, 39(3): 167-173. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.033

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  在动态门限密码共享方案的基础上，将Shamir门限密码体制应用到组播加密过程中，提出一种基于门限的组密钥管理方案GKMT。当有组播用户加入或退出组播组时，无需重新分发组密钥，从而提高方案执行效率。引入分层控制的思想，对GKMT方案进行改进，得到LGKMT方案。性能分析结果表明，GKMT和LGKMT方案在通信开销方面优于现有组密钥管理方案，适用于组成员状态经常发生变化的组通信网络。
人工智能及识别技术
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  对称核主成分分析及其在人脸识别中的应用

  何振学, 张贵仓, 谯钧, 杨林英

  计算机工程. 2013, 39(3): 174-177,181. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.034

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  核主成分分析(KPCA)没有充分利用人脸的对称性特征，在人脸识别中缺少训练样本，致使其识别率较低。为此，提出一种对称KPCA算法。利用人脸的镜像对称性，通过对训练样本进行镜像变换，得到奇对称样本和偶对称样本，分别提取各奇/偶对称样本的特征分量，使用最近邻距离分类器完成分类。实验结果表明，该算法能扩大样本容量，当多项式阶数为2时，该算法的识别率高于KPCA算法，识别时间短于KPCA算法。
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  GLRAM Plus DialPCA图像识别方法

  侯向阳, 顾鸿

  计算机工程. 2013, 39(3): 178-181. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.035

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  针对高维数据的特征提取问题，将广义低秩矩阵近似(GLRAM)与对角主成分分析(DialPCA)相结合，提出一种新的特征提取方法GLRAM Plus DialPCA用于进行图像识别。通过广义低秩矩阵对原始图像进行近似，再做对角化变化，采用二维主成分分析(2DPCA)提取数据行列之间的相关性特征，并利用最近邻分类器计算图像识别率。基于FERET和ORL人脸数据库的实验结果表明，与单一的GLRAM或2DPCA相比，GLRAM Plus DialPCA在姿态、光照和表情变化的情况下识别率更高，特征提取速度更快。
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  巡逻式多电子哨兵目标识别的数据融合方法

  李敏, 吴斌, 刘恒

  计算机工程. 2013, 39(3): 182-186. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.036

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  对巡逻式电子哨兵目标观测在数据层的精确定位方法，以及决策层目标精确识别的数据融合问题进行研究。将个体观测的局部坐标系的目标位置转换到全局坐标系中，利用卡尔曼方法融合数据层信息。决策层目标识别的信息融合采用改进的多层次D-S证据论融合方法，将单个哨兵各异类传感器信息融合后再进行多个电子哨兵识别结果的信息融合。实验结果表明，融合后的数据稳定性和准确性都能得到提高，目标识别的正确率提高了20%。
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  基于改进粒子群优化的SVM故障诊断方法

  杨柳松, 何光宇

  计算机工程. 2013, 39(3): 187-190,196. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.037

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  针对支持向量机(SVM)分类模型参数选取困难的问题，提出基于遗传免疫的改进粒子群优化算法，克服传统粒子群算法前期收敛快、后期易陷入局部最优的缺陷。将该算法与优化支持向量机分类模型相结合，建立基于遗传免疫粒子群和支持向量机的诊断模型，并用于轴承故障诊断中。结果表明，基于遗传免疫粒子群算法优化的SVM可实现对SVM分类模型参数的自动优化，并能提高SVM分类模型的故障诊断精度，对分散程度较大、聚类性较差的故障样本分类有较强的适用性。
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  基于增量主题模型的微博在线事件分析

  马慧芳, 王博

  计算机工程. 2013, 39(3): 191-196. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.038

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  为更好地利用微博结构化社会网络方面的信息，提出一种基于增量主题模型的微博在线事件分析算法。通过设计增量过程，保留已有的训练信息，采用自适应非对称学习算法融入新微博内容与用户关系。实验结果表明，该算法可在短暂的时间内建模，并有效提高事件分析的性能。
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  基于K-way谱聚类的背景离群点检测

  霍莉莉, 薛安荣

  计算机工程. 2013, 39(3): 197-202,208. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.039

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  为提高现有背景离群点检测算法背景子图划分的准确性，提出一种基于K-way谱聚类的背景离群点检测算法。构造图模型，对其进行K-way划分，使得到的背景子图具有解释性意义，从划分后的背景子图中获得离群点。实验结果表明，该算法的H指标提高50%，VI指标降低70%，其精确度有较大提高，且没有对图的结构进行改变，不会丢失重要信息。
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  嵌入式移动机器人红外路标定位模块研究

  刘晓龙, 杨广京, 罗杨宇, 李成荣, 何存富

  计算机工程. 2013, 39(3): 203-208. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.040

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  针对室内环境移动机器人的自定位问题，提出一种嵌入式移动机器人红外路标定位模块。采用基于单应矩阵的初始标定算法和相机初始标定方法，补偿由于实际使用中的安装误差所引起的定位偏差。实验结果表明，该模块易于嵌入式系统实现，定位模块位置精度可达厘米级别，角度定位精度小于6°。
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  模拟谐振子算法及其全局收敛性分析

  王培崇, 钱旭

  计算机工程. 2013, 39(3): 209-212. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.041

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  介绍模拟谐振子算法，并分析其全局收敛性。将算法的进化过程分解为产生新解、修正当前解、生成新解集3个基本的进化操作，并将这种状态变化分别映射为3个随机矩阵。应用有限马尔科夫链理论对该算法的解状态矩阵变化进行分析，结果表明，在保留优质解的前提下，当运算时间趋于无穷时，算法会逐渐收敛于全局最优解。
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  基于稀疏表达的多示例学习目标追踪算法

  苏巧平, 刘原, 卜英乔, 黄河

  计算机工程. 2013, 39(3): 213-217,222. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.042

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  追踪目标在经历较大姿势变化时，会导致追踪目标偏移甚至丢失。为此，提出一种基于稀疏表达的多示例学习目标追踪算法。联合多示例学习与稀疏表达方法，将目标物体的局部稀疏编码作为多示例学习的训练数据，通过学习正负样本的局部稀疏编码获得一个多示例学习的分类器，分类的结果与粒子滤波框架相结合，估计目标在整个视频序列中的运动状态。实验结果表明，该算法稳定性较好，与增量学习追踪算法、范式学习追踪算法和多示例学习追踪算法相比，其中心位置误差率减少30%以上。
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  基于PSO改进算法的气象数据网格任务调度

  李飞, 张琨, 牛京武, 王浩

  计算机工程. 2013, 39(3): 218-222. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.043

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  为提高在有限带宽下气象观测中心海量数据的任务调度和数据传输效率，提出一种基于粒子群优化(PSO)改进算法的气象数据网格任务调度算法。给出副本域的概念，将PSO算法与副本域相结合，设计任务调度模型和符合气象数据网格环境的目标函数。仿真结果表明，该算法完成调度的时间小于遗传算法和穷尽搜索算法，收敛速度快于离散型PSO算法，且更加稳定。
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  一种RDF图的语义相似性度量方法

  刘建明, 史一民, 张俊, 陈存衡

  计算机工程. 2013, 39(3): 223-228,235. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.044

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  在资源描述框架(RDF)图的语义相似性度量过程中，结构相似性和语义相似性计算不精确。针对该问题，提出结构语义(SAS)方法。结合改进的基于网络距离模型的语义距离公式、基于信息量模型的权重度量机制，计算概念节点的语义相似度，完善RDF图语义相似度算法，分析结构、深度和密度对RDF图语义相似性度量的影响。设计并实现原型系统，实验结果表明，该方法可有效保证RDF图的语义相似度与实际相符。
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  基于信息无损视角的DS/AHP群决策方法

  杜元伟, 段万春, 许云红

  计算机工程. 2013, 39(3): 229-235. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.045

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  因参考点选择不恰当及折扣方式不合理，DS/AHP群决策方法存在决策信息损失的问题。为此，基于由决策主体推理判断出的互斥方案组和七级标度相对偏好信息，构建能够对所有决策主体在特定属性上进行偏好集成的主体信息融合模型。在此基础上参照传统方法中由知识矩阵向BPA函数转换的思想，以及利用Dempster组合规则进行信息融合的思想，提出能够综合集成所有属性上证据信息的方法步骤，并通过案例模拟验证该方法的科学有效性和应用可行性，其Pignistic概率与标准结果之间的总差异程度较小。
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  基于事件的多主题文本自动文摘方法

  廖涛, 刘宗田, 王先传

  计算机工程. 2013, 39(3): 236-240. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.046

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  通过对自动文摘技术的研究，针对叙事类文本，以事件作为基本语义单元，提出一种基于事件的多主题文本自动文摘方法。利用事件和事件间的关系构建事件网络文本表示模型，使用社区划分算法解决子事件主题划分问题。实验结果表明，该方法提取出的摘要准确率、召回率及F值较高，能更好地概括文本的内容。
图形图像处理
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  基于形状自适应PCA的三维块匹配图像去噪

  杨娟, 贾振红, 覃锡忠, 杨杰, 胡英杰

  计算机工程. 2013, 39(3): 241-244. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.047

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  三维块匹配法中3-D变换真实信号的稀疏表达能力较弱，针对该问题，提出一种关于图像去噪的三维块匹配(BM3D)改进算法。采用形状自适应的图像块(邻域)代替BM3D算法中的平方窗图像块，对3-D变换处理的形状自适应图像块进行PCA变换。实验结果证明，该算法能够有效去除图像的高斯噪声，提高图像的峰值性噪比和结构相似度，且在保持图像的边缘等细节信息方面性能较好，图像视觉效果有明显改善。
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  基于独立成分分析的高光谱图像有损压缩方法

  白璘, 高涛

  计算机工程. 2013, 39(3): 245-249,253. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.048

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  提出一种结合小波变换和独立成分分析(ICA)的高光谱图像有损压缩方法。采用最大似然估计与最大噪声分离相结合的方法对原始高光谱数据进行维数估计。依据维数估计的结果在光谱方向上采用ICA，在空间上运用离散小波变换。对于变换后的系数，使用多级树集合分裂算法和算术编码分别进行量化编码和熵编码。在机载可见光/红外成像光谱仪220波段高光谱数据上的实验结果表明，该算法可以在获得较高压缩率的同时，保留高光谱图像的光谱特性。
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  基于改进ASM的三维人脸自动对齐算法

  胡阳明?, 周大可, 鹿乐, 杨欣

  计算机工程. 2013, 39(3): 250-253. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.049

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  针对传统三维人脸对齐算法需要大量人工操作和数据冗余的不足，提出一种基于改进主动形状模型的三维人脸自动对齐算法。该算法对二维人脸进行快速自动特征定位，根据三维人脸柱面展开的二维纹理图进行自动特征定位并分片。采用基于平面模板的重采样算法，自动实现三维人脸顶点稠密对齐。实验结果表明，该算法在提高运算速率的同时，得到的归一化结果与原始数据仍能保持99%形状相似度。
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  基于矢量化的山脉线提取方法

  孔月萍, 罗寅, 张跃鹏

  计算机工程. 2013, 39(3): 254-257. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.050

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  为从整体把握山脉态势，提出一种利用矢量化技术提取山脉线的方法。将山脉看作是由山脊线中某些符合山脉特征的山脊分段构成，设计山脊线的矢量化和提取规则，提取权值较大的分段组合成主山脉，根据拓扑结构确定支脉，以完成山脉分级。实验结果表明，该方法提取的山脉线走势清晰，结构合理，符合地貌认知。
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  基于语义学习的图像多模态检索

  李志欣, 施智平, 陈宏朝, 吴璟莉

  计算机工程. 2013, 39(3): 258-263. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.051

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  针对语义鸿沟问题，在语义学习的基础上设计图像的多模态检索系统。该系统结合3种查询方式进行图像检索。基于视觉特征的查询通过特征提取与相似度匹配进行排位。基于标签的查询建立在图像自动标注的基础上，但在语义空间之外的泛化能力较差。基于语义图例的查询能够在很大程度上克服这个缺陷，通过在显式或隐式的语义空间上进行查询，使检索结果更符合人类感知。实验结果表明，与基于纹理特征的图像检索相比，基于语义图例的检索具有更高的精度及召回率。
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  基于加权POCS的图像超分辨率重建

  姚琦, 沈松, 朱飞

  计算机工程. 2013, 39(3): 264-266,271. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.052

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  对凸集投影(POCS)图像超分辨率重建算法中的残差修复阈值选取问题进行分析，提出一种基于图像超分辨率重建的改进算法。改变传统POCS算法中固定残差修复阈值模式，通过引入低分辨率图像清晰度这一先验信息，用表征图像相对清晰度的参数控制阈值，从而实现整个重建过程阈值动态选取。实验结果证明，该算法能提高残差计算和阈值选取的针对性，对提升重建图像的清晰度及信噪比具有较好的效果。
工程应用技术与实现
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  基于小波域数字滤波的心电信号BW去噪算法

  殷俊鹏, 田应洪, 赖宗声, 严琼

  计算机工程. 2013, 39(3): 267-271. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.053

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  针对心电信号处理中基线漂移噪声难以消除的问题，提出一种基于小波域数字滤波的基线漂移去噪算法。采用提升小波分解心电信号，对最高层尺度系数做数字高通滤波处理，并重构得到去除基线漂移的信号。对MIT/BIH数据库中含噪原始心电数据进行仿真实验，结果表明，该算法在计算复杂度和性能方面能取得比传统算法更好的平衡，在10 dB的信噪比下，其均方误差仅为0.001 8。
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  双立互锁单元单粒子效应加固方法研究

  俞剑

  计算机工程. 2013, 39(3): 272-274,278. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.054

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  经典双立互锁单元主从型触发器存在由逆向驱动引起的单粒子翻转情况。为此，通过在主从两级之间插入缓冲器阻断反向驱动路径来解决该问题。对一款双立互锁加固芯片进行地面重粒子实验，实验结果显示，改进型双立互锁单元触发器不仅能消除单粒子功能中断，而且能减少单粒子翻转情况。
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  弹载固态记录器高速存储体系结构设计

  甄国涌, 单彦虎

  计算机工程. 2013, 39(3): 275-278. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.055

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  为满足飞行器遥测中存储设备大容量、高带宽、易于扩展的要求，研究提高大容量存储器存储访问速度的方法，基于流水线并行存储技术，设计一种新的固态记录器高速存储体系结构。对其存储速度进行分析，结果表明理论最高写入速度可达300 MB/s，在某弹载回波存储器中能实现200 MB/s的数据存储，飞行试验结果也验证了该存储体系结构具有较高的可靠性。
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  基于视频图像的远程火灾探测系统

  胡燕, 王慧琴, 张国飞, 张小红, 梁俊山

  计算机工程. 2013, 39(3): 279-284. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.056

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  将传感器技术用于大空间火灾探测时，存在距离短、误报率高、可靠性差等不足。为此，在TMS320DM642微处理器和TI的DSP/BIOS实时操作系统上，设计基于视频图像的远程火灾探测系统。建立RGB空间颜色模型，对连续数帧火灾图像做预处理，分析频闪特性并进行模糊聚类，提取疑似目标区域，以火焰相关性、面积变化率和圆形度3个特征作为火灾识别依据。实验结果表明，该系统提高了大空间图像型火灾探测的精度和速度，可满足远程火情监测需要。
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  基于Agent的机坪运行服务SPN建模与仿真

  王洁宁, 王安国, 董健康, 李景峰

  计算机工程. 2013, 39(3): 285-288,299. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.057

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  针对机场停机坪服务车辆运行行为的随机性问题，分析服务车辆Agent的结构，采用面向Agent的随机Petri网技术，建立机坪服务车辆Agent运行行为模型，给出服务车辆运行服务平均时间的优化方法。通过CPN tools进行仿真验证，结果显示该模型能够优化服务车辆Agent的平均服务运行时间。
开发研究与设计技术
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  具有时变采样周期的网络化控制系统故障检测

  樊金荣, 方华京

  计算机工程. 2013, 39(3): 289-294. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.058

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  针对具有时变采样周期和时延的网络化控制系统(NCS)故障检测问题，通过矩阵Jordan变换，将时变采样周期与时延的不确定性转化为NCS系统结构参数的不确定性，建立离散时间凸多面体不确定系统模型。设计鲁棒故障检测滤波器(RFDF)作为残差发生器，将故障检测问题转化为RFDF的设计问题，通过线性矩阵不等式给出滤波器存在的充分条件。数值仿真结果表明，所设计的RFDF滤波器能较快复现故障信号，对外部干扰和不确定的采样周期及时延具有鲁棒性。
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  OpenMP数据分布子句自动生成算法

  黄品丰, 赵荣彩, 韩林, 刘晓娴

  计算机工程. 2013, 39(3): 295-299. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.059

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  将OpenMP程序扩展到异构多核结构时，非本地存储访问会导致访存开销增加，影响程序性能。针对该问题，引入带数组划分信息的数据分布子句，对数据在异构多核存储系统的布局进行管理，提出一种基于并行循环识别和数组引用模式分析的算法，实现该类子句的自动生成。实验结果表明，自动生成的OpenMP程序包含数据分布子句，具有较好的数据局部性，可降低访存开销，在异构多核系统上获得明显的性能提升。
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  基于Harris角点与改进Hu矩的电子稳像算法

  吴国楠, 周超超, 尹文波

  计算机工程. 2013, 39(3): 300-305,310. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.060

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  为提高抖动视频电子稳像系统的稳像效果，提出一种基于Harris角点和改进Hu几何不变矩的电子稳像算法。该算法检测视频每帧图像的Harris角点为特征点，并计算其邻域图像改进的Hu矩作为对应特征向量，以仿射变换为模型，通过特征点匹配计算前后帧的相对运动参数，从而计算出图像序列的运动轨迹，加以相应的运动平滑补偿，得到保留镜头正常运动信息稳定的视频图像序列。实验结果表明，在视频图像帧间存在旋转、平移和轻微缩放的情况下，该算法能有效降低特征匹配的计算量，且保持良好的匹配效果。
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  基于模式噪声大分量的手机相机来源检测

  周翠娟, 周治平

  计算机工程. 2013, 39(3): 306-310. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.061

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  将模式噪声作为固定指纹特征应用于手机相机来源检测时，存在计算复杂、效率不高等问题。为此，提出一种基于模式噪声大分量信息的手机相机来源检测方法。利用光响应敏感点的成像特性及对模式噪声的影响，将其从模式噪声中分离出来，构成模式噪声的大分量信息，并作为新的模式噪声进行手机相机来源检测。实验结果表明，与传统基于模式噪声的图像来源检测方法相比，该方法不仅能有效辨识手机相机图像的来源，而且能减少检测计算量。
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  基于Bessel函数展开的ICA语音增强

  熊志伟, 全海燕, 周荣强

  计算机工程. 2013, 39(3): 311-315. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.062

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  将源信号的先验知识以参考信号的形式引入到独立分量分析(ICA)学习算法中，从混合信号中仅提取期望的源信号。依据语音信号传播机理和Bessel函数展开系数对语音信号的表征能力，给出基于Bessel函数展开的参考信号构建方法，从混合语音信号中提取出期望的语音信号。仿真和性能分析结果表明，该方法能在噪声干扰的情况下达到语音增强的目的。
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  粤港跨境数字证书认证技术研究

  王娟, 龙云

  计算机工程. 2013, 39(3): 316-320. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-3428.2013.03.063

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  针对粤港两地政策法规未完全规范，以及两地数字证书认证机构(CA)在认证业务声明和证书策略两方面存在差异的问题，分析目前跨域公钥基础设施信任架构，提出一种针对当前两地政策法规未完全规范情况下的跨境认证解决方案。采用签名中转以及证书信任列表技术，构建两地CA互认支撑平台。实践结果证明，该方案适合于点对点的CA互认，为建设中国与上合组织、东盟、澳大利亚等国家和区域的跨境认证奠定了基础。