计算机与现代化

王欢，李红辉，张骏温

2017, 0(2): 1-5+11. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.001

摘要 ( 250 )

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针对云任务调度中存在的效率低、费用高等问题，提出一种基于改进K-means聚类算法的云任务调度算法。依据虚拟资源的硬件属性，使用改进聚类算法对虚拟资源进行聚类划分；计算任务偏好，使不同偏好的任务在不同的聚类中选择资源；考虑到调度费用问题，对每个聚类使用改进后的Min-min算法进行任务调度。针对K-means聚类算法初始聚类中心随机选取，易陷入局部最优解的问题，对聚类算法进行改进。最后，利用云仿真平台CloudSim进行实验，结果表明，与无聚类的调度算法相比，本文提出的算法在执行效率方面有所提高。

一种基于改进遗传算法的图着色算法

李凯

2017, 0(2): 6-11. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.002

摘要 ( 249 )

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针对基于行结构的整数编码遗传算法在求解图着色问题时存在的2个主要问题：编码冗余引起的性能下降和遗传算法易“早熟”陷入局部最优，本文给出一种新的适应度值计算函数，能够使遗传算法对冗余编码获得相同的适应度值，从而将冗余编码作为同一编码处理，减少对冗余编码的无效操作，并且在此基础上，设计与适应度函数相适应的遗传算子，这些算子一方面能使遗传算法在前期产生优秀个体并且维护优秀个体对种群进化的引导作用，加速遗传算法的收敛；另一方面能在遗传算法后期对优秀个体进行爬山优化，弱化优秀个体对种群进化的控制作用，使遗传算法能够收敛到全局最优解。实验结果表明，本文的算法能够准确解决图的点着色问题，并且在时间性能上要优于穷举法和基本遗传算法。
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仓储物流机器人批量拣选路径规划仿真

潘成浩，郭敏

2017, 0(2): 12-16. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.003

摘要 ( 229 )

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针对仓储物流机器人在拣选作业过程中难以进行高效实时的路径规划问题，提出一种有效的解决方法。首先，根据拣选作业的需要建立一个灵活的仓储空间模型并对拣选作业任务流程进行描述。其次，根据批量拣选作业任务的特点，建立以路径总长度最小为优化目标的旅行商问题的数学模型。再次，提出改进的自适应遗传算法解决旅行商问题。最后，在考虑路径转折角代价的前提条件下，提出改进的A*算法，并与改进的自适应遗传算法相结合实现批量拣选的路径规划。仿真结果表明，该方法具有较快的收敛速度、较小的平均路径长度以及较少的算法运行时间，能很好地适应机器人批量拣选路径规划的要求。
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幂集特征矩阵及其应用

鱼先锋，屈正庚，张林

2017, 0(2): 17-21. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.004

摘要 ( 219 )

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定义集合子集特征向量函数、集合子集特征向量的特征函数和集合子集特征函数。给出集合幂集特征矩阵的概念，研究集合幂集特征矩阵的性质；给出“模2法”和“辗转赋值法”2种生成集合幂集特征矩阵的形式化算法，分析算法的复杂度；将幂集特征矩阵应用到自动生成集合幂集和命题公式真值表，结果显示算法合理高效。
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卷积稀疏自编码神经网络

牛玉虎

2017, 0(2): 22-29+35. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.005

摘要 ( 282 )

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卷积神经网络是图像识别领域研究的热点。本文改进现有卷积自编码器，提出卷积稀疏自编码神经网络（Convolutional Sparse Autoencoder Neural Network,CSAENN）。首先替换解码器的反卷积方式，在输入特征图周围补充零值将图扩大，简化了实现方式，降低了反卷积操作复杂度，同时不影响卷积自编码器对样本特征的提取与重构。其次迭代训练时，采用权值转置技术，实现一组权值可以同时提取样本特征与重构样本信息。最后在编码器中使用种群稀疏、存在稀疏以及高分散性稀疏化技术，有效地稀疏化网络权值和输出，提升网络性能。在公共数据集MNIST及CIFAR10上，多组对比实验结果验证了CSAENN有较好的性能。
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基于类Haar特征和颜色特征的NAO机器人识别

张俊杰1，丁淑艳2，李伦波1

2017, 0(2): 30-35. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.006

摘要 ( 259 )

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在机器人世界杯比赛中，对球员的识别是进行路线规划、传球等上层策略的基础。由于NAO机器人硬件条件的限制和场外环境的干扰，对算法的运算速度和准确度有一定的要求。为满足这些要求，本文提出将类Haar特征和级联Adaboost算法应用到对NAO的识别中。首先，通过在离线环境下由Adaboost算法训练得到的级联分类器对NAO进行初次识别；然后，利用颜色直方图匹配对候选目标区域进行二次识别，在排除误检区域的同时，也进行敌我识别。实验结果表明，本方法能够有效地识别NAO机器人，满足比赛中识别算法对鲁棒性和实时性的要求。

基于DA-SVM的软件缺陷预测模型

甘露，臧洌，李航

2017, 0(2): 36-39+44. doi:10.3969/j.issn.10062475.2017.02.007

摘要 ( 159 )

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特征提取是软件缺陷预测技术研究中的重要环节，而现有的特征提取方法无法准确获得特征之间的非线性依赖关系，因而无法提高软件缺陷预测的准确性。针对该问题，本文构建基于降噪编码器和支持向量机的软件缺陷预测模型(Denoising Autoencoder Support Vector Machine，DA-SVM)。首先利用降噪编码器进行特征提取，然后将提取的特征作为支持向量机的输入向量,最后再进行软件缺陷预测。实验结果表明，DASVM提高了软件缺陷预测的准确度，同时降低了历史数据中的噪声，增强了软件预测模型的鲁棒性。
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支持逻辑图免编译与封装复用的编程平台

张磊，陈宏君，周强，周磊，文继锋

2017, 0(2): 40-44. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.008

摘要 ( 168 )

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针对传统图形化编程中存在逻辑图修改后必须重新编译以及逻辑图无法复用的问题，提出并实现一种支持免编译复用的继电保护装置图形化编程平台。该平台采用动态注册技术生成C代码同时生成逻辑文件。当逻辑图发生变化后，只需重新生成逻辑文件，无需重新生成C代码，从而避免了重新编译的过程。该平台还支持逻辑图的封装复用，可以有效地隐藏逻辑图的技术细节，减少嵌入式程序代码空间。

基于Mesh的航母编队通信网仿真

皋伟1，许大琴2，张桂英2

2017, 0(2): 45-48+66. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.009

摘要 ( 216 )

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随着海上作战样式的不断发展，一体化通信已经成为赢取战争的重要因素。航母编队作为海上重要的作战力量，其现有通信方式已不能满足现代化的通信需求。通过研究无线Mesh网络自组织、高带宽、多跳传输等特性，提出一种基于Mesh+Ad Hoc的航母编队通信网组网模型，并利用OPNET仿真软件对该网络性能进行仿真。仿真结果表明，该网络能够支持语音、数据以及视频业务的传输，能满足航母编队对宽带业务的传输需求。

基于Vega Prime的图像制导炸弹视景仿真

刘青松，谢晓方，曹建，庞威

2017, 0(2): 49-52. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.010

摘要 ( 188 )

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针对图像制导炸弹半实物仿真中可见光视景的生成问题，利用Vega Prime仿真软件实现视景仿真系统。通过共享内存技术，使得视景仿真进程能够实时读取弹道仿真进程的弹道解算数据，并进行场景刷新；利用插值方法保证视景仿真中图像制导炸弹飞行弹道的平滑，利用LOD（Level of Detail）技术和视点中心海洋模型有效地节约了海洋视景仿真的仿真开销，保证了仿真帧率。通过实验验证该系统仿真帧率能够达到25帧/s，能够满足半实物仿真系统中实时仿真的要求。
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基于FPGA加密的水下蓝绿激光安全通信装置

陈青华1，孔祥祎2，刘崇屹3

2017, 0(2): 53-56. doi:10.3969/j.issn.10062475.2017.02.011

摘要 ( 171 )

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蓝绿激光具有波长短、能量高、易于水下传输、抗干扰能力强等特点，近年来在军事领域逐渐崭露头角。为了探索蓝绿激光安全通信问题，设计一款基于FPGA加密的水下蓝绿激光通信装置。该装置由数据加解密设备和激光收发设备组成，以蓝绿激光为载体，通过将AES算法嵌入到FPGA芯片中实现通信数据的128位芯片级加解密。实验结果表明，该装置能够满足水下通信的稳定性、实时性以及安全性的要求，验证了蓝绿激光在水下安全通信的可行性。
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电网信息安全设备联动关键技术

王红凯1，黄益彬2，马志程3

2017, 0(2): 57-60. doi: 10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.012

摘要 ( 128 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

随着网络攻击事件的层出不穷，单一安全防护设备越来越难以应对，迫切需要多种安全防护设备的组合应对。针对电网中多种信息安全防护设备相互独立、缺少联动、难以发现潜在的网络攻击等问题，本文提出电网信息安全三道防线在线联动的模型。该模型通过连接信息映射，实现电力专用安全防护设备与多种不同类型的防火墙的精确在线联动，通过对全局的安全事件关联分析，实现电网信息安全的主动防御。

基于链接全覆盖的无线Mesh网络入侵检测算法

褚贵洋

2017, 0(2): 61-66. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.013

摘要 ( 163 )

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已有的Wireless Mesh Network安全监控方案并未考虑WMN中节点的内存资源限制，其实用性较差。本文从2个角度出发，基于链接全覆盖提出中心型与分布式2种入侵检测算法。中心型检测方案基于基站统一检查各链接的安全性，采用遗传算法寻找链接全覆盖问题的最优解，从而提高入侵检测的准确率；分布式检测方案基于内存资源开销的预算机制自适应地将IDS(入侵检测系统)分布于剩余内存资源较多的节点，较好地平衡了各节点的内存资源开销。仿真实验结果表明，本文2种方法对于单跳、多跳入侵攻击与妥协攻击均具有较高的安全性。

基于文件队列的分级存储系统FQ-HSM的设计与实现

张瑞杰1，张文生1，李战怀2

2017, 0(2): 67-72+97. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.014

摘要 ( 180 )

参考文献 | 相关文章 | 计量指标

以简化分级存储的架构作为出发点，提出基于文件队列的分级存储系统FQ-HSM。系统基于文件价值计算模型，计算文件在系统中的相对价值，据此组建文件队列，利用存储容量最大最小预警机制制定数据迁移计划。通过系统测试，FQ-HSM系统具备了数据分级、数据自动迁移、用户透明访问等一个分级存储应有功能；在性能上，较目前存在的基于文件大小、文件访问频率等数据分类算法的分级有更大的命中率和较小的数据回迁率。

基于Web使用挖掘的负载测试方法

薛群群1，张骏温1，张大林2

2017, 0(2): 73-77. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.015

摘要 ( 148 )

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作为保证Web应用系统稳定性和可靠性的重要手段，Web负载测试逐渐成为软件开发生命周期中很重要的一个环节。然而，区别于传统的软件测试，Web应用系统的复杂性及其用户行为的不可预见性使得Web负载测试变得很困难。针对上述问题，提出一种Web使用频繁模式子树挖掘算法，从用户的访问日志中挖掘出频繁访问的Web页面，分析用户的行为特征，使得负载环境尽可能与真实世界接近。最后利用性能测试工具LoadRunner对实际项目案例进行负载测试，验证了该方法的有效性和实用性。

空值在多重集合关系中的处理

郭咏科，毛宇光，向日锋

2017, 0(2): 78-82. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.016

摘要 ( 122 )

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数据库分别采用空值和重复元组模拟现实世界中的不完全信息和重复实体。现有的数据库大多允许返回多重集合作为查询结果，却仍采用传统集合关系基础上拓展的数据模型处理空值，这给数据库带来安全隐患。为了形式化地描述空值在多重集合关系中的行为，基于空值的Unknown解释，本文提出新的逻辑联结词ψ，对Kleene三值逻辑系统进行扩充，在空值环境下重新定义多重集合关系并扩充了标准多重集合关系代数。此外，还证明了代数运算满足的性质，如：结合律、分配律，这对查询优化有着重要意义。扩充后的标准多重集合关系代数可以用来作为处理数据库空值的抽象查询语言。
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基于决策树的多维属性自动推理识别

汤鲲1,2，蒋炳南1,2，彭艳兵1,2

2017, 0(2): 83-87+97. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.017

摘要 ( 152 )

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现有的决策树分类在属性识别的应用中存在一定的不足，如样本数据属性类别必须事先已知，无法做到自动推理等。针对以上不足，本文提出一种基于决策树的多维属性自动推理的机器学习识别模型。通过引入属性相似度度量策略和机器学习的方法，实现多维属性的自动推理和识别。实验结果表明，该模型能有效地对多维属性进行自动分类，准确率达到93%左右，且识别的最终得分score均在0.71以上，能很好地满足属性自动识别的需求。

基于安全云平台和移动互联网的交通烟雾检测预警系统

李耀华1，游峰1，陈康1，陈润丰1，彭涵宇2，方伟创3

2017, 0(2): 88-92. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.018

摘要 ( 191 )

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为了提高交通火灾的控制及预防能力，有效减少交通火灾带来的不良影响，本文在交通领域内现有监控系统的基础上，设计一种基于安全云平台和移动互联网的交通烟雾预警系统。该系统主要由3个子系统构成：交通场景内摄像监控系统、云端烟雾检测系统和基于移动互联网的烟雾预警系统。1)交通场景摄像监控系统主要采集烟雾发生的事故现场视频，并将视频上传至云端的存储资源池，方便事后事故分析调查和追责； 2)云端烟雾检测系统利用云端计算资源池强大的计算能力快速地运行视频烟雾检测算法，实现火灾的早期识别，防止火灾的进一步扩大； 3)移动互联网预警系统及时地将火情信息推送给火灾发生地附近的相关人员和机构，尽可能地减小火灾带来的不良影响。本系统在各种环境下进行了大量的实验，其结果如下：烟雾的预警率高达93.75%，虚警率低至5.33%，平均预警时间为7.55 s。实验结果表明，该系统具有较好的实时性、准确率及鲁棒性。

基于KNN技术的校内网验证码识别

汪洋1,2，许映秋1,2，彭艳兵1,2

2017, 0(2): 93-97. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.019

摘要 ( 192 )

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随着科技日新月异的发展，验证码技术在网络防护和信息安全方面有着广泛的应用。由于网络攻击手段的提升，验证码技术也在改进。本文采用的校内网验证码是当前网络中最普遍的字符验证码类型，它多元化的背景噪音和字符扭曲粘连的特点，使得验证码很难实现程序自动识别。针对这些特点，本文在背景去噪阶段，提出RGB三原色去噪法；在单个字符切割阶段，采用轮廓差投影法与水滴算法相结合的分割方法。最后得到所有字符模型，再利用KNN算法，进行字符识别，从而得到识别结果。实验结果表明，该方法对有背景噪声和字符扭曲粘连的验证码有很好的识别效果。

一种WSN中多幻影节点源位置隐私保护协议

朱世照，薛善良

2017, 0(2): 98-104+108. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.020

摘要 ( 196 )

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在应用于目标监测的无线传感器网络中，攻击者可通过回溯追踪源节点发送数据包而获取源节点位置，从而对监测目标安全造成威胁。因此，需要采取相应策略进行源位置隐私保护。已有基于幻影节点的路由策略选取幻影节点的策略集中在源数据包随机或定向游走，存在幻影节点地理位置不够多样化，随机游走路径易重复等问题。在网络初始化阶段，本文通过选取基站节点的节点三元组过程中，为整个网络节点同时确定2个备选幻影节点，而节点三元组选取策略在地理位置的计算时要确保2个幻影节点的位置均位于可视区之外，以避免失效路径的产生；在路由工作阶段，根据随机数产生机制随机选取一个幻影节点发送数据包，利用中继节点与目标幻影节点间扇形区域划分的方法，有效减少路径重复几率和数据包传输时延。理论分析和仿真实验表明，本文提出的多幻影节点源位置保护策略相比已有多幻影节点策略能提高源节点的安全周期的同时，在通信时延方面也能取得较好平衡。
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基于BFD的IPRAN路由器快速切换功能

李铭超1，何岩2

2017, 0(2): 105-108. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.021

摘要 ( 152 )

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BFD协议作为一种双向转发检测机制，可以提高故障检测速度，为链路间故障快速修复提供保障。为了在IPRAN路由设备传输实时业务时，能够对相邻设备间通信故障进行快速检测，并对检测到的故障迅速修复，本文设计讨论一种基于BFD和路由协议间联动机制，应用BFD双向转发检测功能，实现主备路由毫秒级的快速切换，从而快速修复网络故障，提高IPRAN组网的可靠性。

基于AF中继的物理层网络编码信道容量分析

陈郡，方勇

2017, 0(2): 109-112. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.022

摘要 ( 177 )

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将物理层网络编码(Physical layer Network Coding, PNC)技术和无线协作中继技术相结合，研究不同中继传输方案下三节点双向中继系统的信道容量，并通过仿真对理论分析结果进行验证。仿真结果表明，采用物理层网络编码技术可以在很大程度上提高双向中继系统的信道容量。同时，采用物理层网络编码的双向中继系统的信道容量还会受到系统信噪比和中继位置的影响。

基于Android的科普食道软件

张高祯，刘渊博，张贤坤

2017, 0(2): 113-116. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.023

摘要 ( 127 )

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针对现今食品安全事件频繁发生的热点问题，本文设计并实现一款基于Android的科普食道手机软件。在整个软件系统的实现过程中，所采用的关键技术主要是XlistView技术、Smartupload技术等。科普食道软件具有丰富的内容和良好的交互性，不仅可以普及食品安全常识，而且增加人们对饮食护理和营养搭配的认知。

面向移动终端无线打印的NFC应用设计

秦怡1，杨云1，闵玉涓1，赵晶晶1，姚明1，陈慧琴2

2017, 0(2): 117-122+126. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.024

摘要 ( 163 )

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随着信息技术和无线网络技术的发展，传统的办公模式已经不能紧跟时代的飞速发展，因此以信息技术为基础的现代办公模式应运而生，即通过移动终端实现移动办公。基于NFC的移动终端通用打印技术融合了无线网络通讯技术，移动终端可以利用NFC、WIFI和蓝牙等无线通讯技术与无线打印设备直接互联，并以此为通道进行无线打印操作。基于NFC的移动终端通用无线打印系统，在使用移动终端进行打印操作时，不用关心采用何种无线技术，也不用关心打印机能否支持打印各种不同的文档，均可以实现无障碍打印，打印机与移动终端实现无缝连接。本文的研究、设计与应用，将极大地方便广大用户的使用，提高办公效率，同时推动相关行业，尤其是无线打印领域技术的进步。

基于SSH框架的智能手表平台设计与实现

潘飞，徐圣凯

2017, 0(2): 123-126. doi:10.3969/j.issn.1006-2475.2017.02.025

摘要 ( 167 )

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SSH为基于Struts、Spring和Hibernate的集成框架，是目前较流行的一种Web应用程序开源框架。为了加强对老年人的保护和关爱，本文以智能手表为硬件载体，利用此框架设计智能手表平台，实现了用户界面、业务管理和数据访问的分离，推进老人健康监测的远程化和网络化。通过介绍构建平台所运用的集成框架，分析平台的功能结构，并以智能手表向服务器上传数据为例，具体说明平台功能的实现方法，最后从硬件设计和软件开发2个方面分析本平台存在的不足之处，提出进一步发展的方向。

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