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2017年 第0卷 第9期    刊出日期：2017-09-20

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网络与通信

基于工业以太网的高速列车通信网络仿真

张志国

2017, 0(9):  1-6.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.001

摘要 ( 287 )  

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为解决在列车以太网通信中的实时性、低延迟和可靠性问题,研究铁路传输网目前的发展状况，基于IEC 61375-2-5标准和IEC 61375-3-4标准，分析影响以太网的主要因素。基于现有研究基础，提出一种应用在列车通信网，基于工业以太网的高实时性和低延迟的调度算法。经仿真实验研究表明，该优化调度算法的性能优于基于传统的端到端队列数据传输算法10倍。
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动态网络环境下面向移动端的文件传输方法

闫阿宾1,2,王 菁1,2

2017, 0(9):  7-12,73.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.002

摘要 ( 135 )  

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当前智能手机之间文件传输方案可分为依托互联网和自组网2类，基于互联网的方案大多采用P2P直传或者通过服务器转发传输，无法访问互联网的情况下大多采用WiFi热点技术或蓝牙技术建立自组网进行文件传输。但在网络环境动态变化的情况下，这2种传输方式间的切换会导致文件重传，浪费已传输的资源。针对此问题，本文提出一种在网络环境动态变化的情况下文件传输的方案，解决在不同网络环境下文件传输路径的优化选取以及跨网络的文件续传问题，并提高文件传输速度。
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移动路由系统的网络监测与管理机制

陈昊飞，董 平，郑 涛

2017, 0(9):  13-18.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.003

摘要 ( 147 )  

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基于无线多链路的移动路由系统为高速行驶的列车上的用户提供了优质的互联网接入服务。为了达到对路由器实时监测和管理的目标，本文分析网络监测与管理系统的设计需求。通过对路由系统原理与功能需求的分析，结合其软硬件条件，给出一种高效、可靠的网络监测与管理机制，并使用Node.js、Express、HTML5及Linux下MySQL等工具加以实现，以Web方式对路由器的网络数据传输进行监测与管理。最终，搭建网络拓扑对该网络监测与管理系统进行测试，结果表明该系统能够很好地满足需求。


人工智能

基Word Embedding的软件工程领域语义相关词挖掘方法

胡望胜

2017, 0(9):  19-23,49.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.004

摘要 ( 123 )  

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软件的开发及维护过程中经常要对代码进行搜索。基于关键字匹配的代码搜索面临与传统信息检索一样的问题，即用户查询关键字与代码文本用词不匹配。为提高代码搜索精度，需要挖掘软件中的语义相关词进行查询扩展。本文针对软件工程领域设计了一种基于Word Embedding的语义相关词挖掘方法，并且采用IT技术问答网站Stack Overflow的文档作为语料库训练得到了共包含19332个单词的语义相关词表。与前人工作的对比实验验证了本文方法挖掘的语义相关词能有效提高代码搜索精度。


基于词向量与SVM的移动机器人自然语言导航指令识别

王思远1,王恒升1,2,刘 通1

2017, 0(9):  24-28,55.  doi: 10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.005

摘要 ( 101 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对基于自然语言指令的移动机器人导航控制中导航指令识别这一问题，尝试以词向量和支持向量机(SVM)相结合的方式解决。利用Skip-gram训练具有导航特性的语言模型。将语言模型生成的词向量利用Skip-gram模型的加法组合运算特性进行特征融合生成特征向量，特征向量作为SVM模型的特征输入，完成自然语言的导航指令识别任务。本文方法克服了人工定义SVM模型的特征向量繁琐及覆盖不全的问题。实验结果表明，本文方法具有较好的分类效果，平均F1值提高了2%。

模型检测中虚假反例检测方法

刘林武，张 弛

2017, 0(9):  29-32,44.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.006

摘要 ( 208 )  

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抽象技术是解决模型检测状态空间爆炸的一种有效方法，但其中一个重大的障碍是对系统的抽象会引入原始系统中本来不存在的行为，即可能会引入虚假反例。因此，需要根据反例对抽象模型进行精化。如何判定一个反例是虚假反例还是真实反例，在抽象精化过程中相当重要。本文根据状态的前驱和后继定义失效状态，给出虚假反例的定义，并基于此提出检测虚假反例的并行算法。

数据库与数据挖掘

基于分区的Elias-Fano-Golomb-Rice倒排索引压缩算法

李俊廷，瞿有利

2017, 0(9):  33-39.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.007

摘要 ( 222 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

基于分区的Elias-Fano算法被应用于倒排索引压缩，显示出良好的空间压缩性能。本文证明了Golomb-Rice算法的压缩性能优于Elias-Fano算法。结合基于分区的Elias-Fano算法中“分区”思想，提出一种基于分区的Elias-Fano-Golomb-Rice倒排索引压缩算法。实验结果表明，与其他倒排索引压缩算法相比，基于分区的Elias-Fano-Golomb-Rice倒排索引压缩算法有更好的压缩性能。

海量自动气象站分钟数据存储检索系统设计

王建荣，季 刚

2017, 0(9):  40-44.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.008

摘要 ( 150 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

地面自动气象站的时空密度不断增加，产生的观测数据量呈指数级增长，传统的关系型数据库在海量数据存储与检索方面存在能力不足、检索性能下降等问题。鉴于此，本文设计一种自动站分钟数据存储与检索系统。使用Quartz定时采集自动站分钟文件并解码入库；应用HBase分布式数据库建立分钟数据存储模型；针对多要素查询需求，应用Elasticsearch建立辅助索引，实现HBase的二级索引。系统测试结果表明，分钟数据入库平均耗时54.6 s，二级索引完整可靠，数据检索结果返回时效达到毫秒级，能够满足业务应用中对自动站分钟数据存储和检索时效的要求。

多源数据库数据复制模型

刘 赛,聂庆节,岳峻松,刘 军,姜建飞

2017, 0(9):  45-49.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.009

摘要 ( 157 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对跨数据库平台、跨操作系统平台、跨硬件平台数据交互需求，提出一种基于日志解析的数据交互复制模型。该模型通过对数据库Redo日志的分析与定位，从中抽取增量变化日志数据，然后采用并行同步传输的方式将抽取的日志数据传输到预处理端，在预处理端进行原始数据的事务合并处理，然后在装载发布端通过数据订阅的形式获取预处理端的队列数据，数据内容放入本地缓存队列文件，最后对本地缓存队列文件进行数据转换、数据装载入库，从而实现数据交互复制。通过测试对比分析，验证了该模型不但可以保证两端数据一致性，而且还具有较低的数据复制延时。

信息安全

基于身份公钥体制的新型SSL协议设计与实现

叶会成,刘光杰

2017, 0(9):  50-55.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.010

摘要 ( 146 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

安全套接层（Secure Socket Layer, SSL）协议是当前广泛使用的安全连接协议，现有SSL协议中的公钥密码大部分是基于证书服务来实现。基于身份加密为代表的新型非证书公钥体制可以在保证较高安全性的前提下，尽可能降低计算开销和网络负载，并避免对证书的管理。本文提出一种基于身份公钥体制的新型SSL协议IBE-SSL，并使用开源的OpenSSL库和PBC库对其进行实现，通信过程数据包捕获分析结果表明，所提的IBE-SSL协议在取消证书操作的基础上依然可以建立安全的SSL连接。

针对安卓手机提权漏洞的新型防范模型设计与验证

肖程望,卢 军,余力耕

2017, 0(9):  56-60,119.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.011

摘要 ( 140 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

目前，智能手机安全问题引起了人们高度的重视。木马作为一种隐蔽性、欺骗性很高的攻击手段，在该平台上不断蔓延，虽然受到广泛关注，但却没有很好的防范手段。在各种漏洞中，提权漏洞对于Android系统的安全威胁巨大，一旦攻击者有机会获得内核的内存地址，就能够通过关闭内核内存的写保护获得向内核内存写入恶意指令的权限，并实现下载木马病毒的目的。为应对这一漏洞，首先分析SEAndroid机制，并基于此机制提出一种新型的将内核加强和数据包过滤2种方法结合的提权漏洞防范模块，并通过实验对所提出的防范模块的有效性进行验证。

图像处理

基于Hessian矩阵的线形结构搜索路面裂缝提取方法

朱春省,蔡 倩,徐贵力,李振华,王正兵

2017, 0(9):  61-66.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.012

摘要 ( 133 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对目前三维路面裂缝提取方法效果不佳的问题，提出一种基于Hessian矩阵的线形结构搜索路面裂缝提取方法。首先针对路面深度图像对比度弱、多干扰等问题，根据裂缝的几何特性和灰度特征，给出基于分段函数的路面深度图像预处理方法；然后针对基于Hessian矩阵的多尺度路面裂缝粗提取方法，存在的裂缝提取不连续和对噪声敏感的问题，根据裂缝局部方向的一致性和噪声的离散性特点，给出基于线形结构约束的路面裂缝精提取方法。实验结果对比表明，本文方法适应于不同尺度和程度的路面裂缝提取，较文献［5］的方法完整度提高了10%以上，正确率提高了2%以上，而耗时几乎相同；较文献［15］的方法完整度提高了6%以上，正确率提高了1%以上，但耗时约为该方法的1/3。

基于视频跟踪轨迹的全过程路侧停车行为检测与识别技术

于青青1,张 可2,唐恒亮3,赵 箐2,盖 赟1,汪 鸣4

2017, 0(9):  67-73.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.013

摘要 ( 145 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对路侧停车行为检测与识别问题，结合经典KLT运动角点检测方法与实时压缩跟踪方法，提出一种基于视频跟踪轨迹的全过程停车行为识别技术。首先利用KLT方法检测视频中的运动角点，确定运动车辆位置，再利用压缩跟踪方法，提取视频序列中运动车辆完整的运动轨迹，较为准确地描述路侧停车的动态过程。最后，利用提取的运动特征在真实的路侧停车视频上进行实验验证。实验结果表明，本文提出的停车行为检测与识别方法是可行有效的。
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算法设计与分析

动车组故障关联规则挖掘优化算法研究与应用

张 春,周 静

2017, 0(9):  74-78.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.014

摘要 ( 112 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

动车组作为一种高速、安全的铁路客运设备，在运营过程中难免发生故障。针对动车组故障数据量巨大、价值密度低的特点，设计一种基于DHP算法的关联规则挖掘优化算法。采用再哈希技术解决DHP算法中的哈希冲突，提出RDHP算法。本算法可以百分百地过滤非频繁项集，无需额外的数据库扫描。为了进一步提高算法的效率，基于MapReduce编程思想，提出MR-RDHP算法，把海量动车组故障数据关联规则挖掘任务分解到集群中的多台计算机上并行处理。实验表明，MR-RDHP算法具有很好的时间性能，且挖掘出的规则可以有效指导动车组运行维修。

改进多目标进化算法求解柔性作业车间调度问题

张春燕

2017, 0(9):  79-84.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.015

摘要 ( 180 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

针对加工时间为模糊数的柔性作业车间调度问题，考虑最小化模糊最大完工时间、模糊机器总负荷、模糊关键机器负荷为优化目标，提出一种有效求解该类优化问题的多目标进化算法。算法采用一种混合不同机器分配和工序排序策略的方法产生初始种群，并采用插入空隙法对染色体进行解码。定义一种新的基于可能度的个体支配关系和一种基于决策空间的拥挤算子，并将所提支配关系和拥挤算子运用于快速非支配排序。接着，提出一种基于移动模糊关键工序的局部搜索策略对种群中的优势个体进行局部搜索。通过试验研究关键参数对算法性能的影响并将所提算法与3种不同的优化算法作对比。结果表明，所提算法能够比其它算法更有效解决多目标模糊柔性作业车间调度优化问题。

一种改进菱形网格覆盖空洞修复算法

朱 琳

2017, 0(9):  85-88,126.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.016

摘要 ( 170 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

覆盖空洞的产生会严重影响目标监测区域的网络性能。本文提出一种基于混合传感器网络的改进菱形网格覆盖空洞修复算法。该算法通过改进的菱形贴片方式，指导移动节点到指定位置消除空洞区域。仿真结果表明，与TNR算法相比较，本文算法可以有效减少移动节点的使用数目，提高移动节点的利用率。

基于AdaBoost回归树的多目标预测算法

张 晶1,2

2017, 0(9):  89-95,105.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.017

摘要 ( 597 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

预测问题通常涉及相同的输入变量同时预测多个目标变量。当目标变量为二进制时，预测任务被称为多标签分类；当目标变量为实值时，预测任务称为多目标预测。本文提出2种新的多目标回归方法：多目标堆叠(Multi-Target Stacking, MTS)和集成回归链(Ensemble of Regressor Chains, ERC)。灵感来自2种流行的多标签分类方法。MTS和ERC在第一阶段的训练，都将采用基于回归树AdaBoost算法(ART)建立的单目标预测(Single-Target Prediction)模型作为基准方法；在第二阶段的训练，MTS和ERC都通过额外加入第一阶段的目标预测值作为输入变量来扩展第二阶段的输入变量空间，以此建立多目标预测模型。这2种方法都利用目标变量之间的关系，不同的是，ERC除了考虑目标的依赖性关系外还考虑了目标的顺序问题。此外，总结了MTS和ERC这2种方法的缺点，并且对算法进行修改，提出了相应的改进版本MTS Corrected(MTSC)和ERC Corrected(ERCC)。实验结果表明，修改后的回归链ART-ERCC算法在多目标预测问题中表现最好。

基于HHT变换和FOA_LSSVM的电缆故障诊断

苏 立

2017, 0(9):  96-101,105.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.018

摘要 ( 115 )  

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针对现有的地下电缆故障诊断方法存在准确率不高、误差较大的缺点，提出一种基于HHT变换和FOA_LSSVM的地下电缆故障诊断方法。针对地下电缆故障信号，通过HHT变换提取地下电缆故障信号的特征分量，将提取的特征分量和地下电缆故障类型作为FOA_LSSVM的输入和输出，实现地下电缆故障类型的识别。以150组地下电缆故障数据为实验对象，结果表明，FOA_LSSVM比GA_LSSVM,PSO_LSSVM和DE_LSSVM具有更高的准确率，更适合地下电缆故障的诊断和识别。

基于待测样本标记的加速K-NN分类方法

王 晓，赵 丽

2017, 0(9):  102-105.  doi: 10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.019

摘要 ( 84 )  

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针对传统K-NN分类方法预测效率低的问题，提出一种基于待测样本标记的加速K-NN分类(Speeding K-NN Classification Based on Testing Sample Label, KNN_TSL)方法。该方法首先采用传统K-NN分类方法得到一定数量的待测样本类别；然后对于再进入的待测样本，计算其与已标记类别待测样本的距离，如果该距离小于给定的阈值，则将该新进入的样本赋予相同的类别标签，反之则重新分类。这种方法对于后续进入的易分类待测样本，只需要计算其与少数比原始标记样本更有代表性的已标记待测样本的距离即可进行类别决策，而只有少数的待测样本需要重新分类。由于已标记待测样本包含了部分类别信息，因此采用这种方法可以在大大提高分类预测效率的同时保证模型的泛化性能。实验结果表明，本文提出的KNN_TSL方法能够获得较高的样本预测速度和较好的预测准确率。

应用与开发

在线教学中影响学习者学习效果的因素分析与实证研究

陈国心，郝选文，裘国永，吴振强

2017, 0(9):  106-110.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.020

摘要 ( 236 )  

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在教育信息化、全球化的大环境下，如MOOC、可汗学院、高校精品课程等在线教育平台应运而生，这些平台每年都会产生海量的学习活动和教学管理数据，如何有效地利用这些数据提升学生的学习效率已经成为在线教育面临的挑战之一。目前，对在线学习过程中影响学习效果的因素，研究者持有不同的态度。本文利用某高校在线教育平台数据，探索与验证在线教学过程中影响学习者学习效率的相关因素。首先对目前在线教育情况与分析技术进行说明，再结合统计与关联规则挖掘算法的特点，将数据预处理后，通过统计与Apriori关联分析算法进行分析，并将结果可视化呈现。分析发现，教师批阅作业所给出的平均成绩与教师批阅的作业量负相关；学生完成在线作业普遍具有“延迟性”；学习效果与登录次数、在线时间和在线讨论次数正相关。最后通过分析结果，给出在线学习过程中提高学生学习效果的建议。

基于Android手机的智能导游系统设计

郭奇青，李 伟

2017, 0(9):  111-113,119.  doi: 10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.021

摘要 ( 137 )  

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随着信息化技术的发展，智慧旅游逐渐普及。针对现有的旅游信息不对称问题，从用户体验的角度设计基于Android平台的智能导游系统。描述智能导游系统的设计架构，对系统中地图定位、路径规划、多媒体信息共享等模块进行介绍。测试结果表明，本系统实现了旅游过程的智能交互，能为用户提供良好的自助旅游体验。

基于Ceph的OpenStack存储克隆链

彭 潇1,2,张 俊2,印 钊2

2017, 0(9):  114-119.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.022

摘要 ( 168 )  

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

当OpenStack使用Ceph作为存储后端时，由于Ceph内部本身克隆机制，导致OpenStack云平台存储管理容易出错且效率低。为了解决和优化OpenStack使用Ceph作为存储后端时在存储管理技术方面的不足，本文在开源云平台OpenStack的基础上，通过后端存储Ceph查询各对象在后端的表现形式，递归查找卷或快照的子链路，实现OpenStack存储克隆链功能，并通过Django和Angular JS实现克隆链可视化。通过克隆链展示，可以清晰地了解OpenStack各存储对象之间的关系，提高OpenStack存储管理效率。
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基于ZigBee的矿井环境监测及人员定位系统设计

肖令禄1,2

2017, 0(9):  120-126.  doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.09.023

摘要 ( 123 )  

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针对煤矿井下环境复杂、瓦斯爆炸事故频发、矿难事故搜救难度大等问题，设计一种基于ZigBee的矿井环境监测及人员定位系统。通过传感器采集井下温、湿度和瓦斯浓度等环境参数，采用CC2530构建数据传输及人员定位网络，将RSSI测距定位技术和三边定位算法相结合，实现井下工作人员的实时定位。根据井下环境的特点，采用均值滤波算法对RSSI值进行修正，提高了定位精度。实验结果表明，该系统环境参数监测准确、网络通信通畅可靠、人员定位精度较高，可满足煤矿安全生产管理及矿难事故搜救的需要。