• 2025年 第48卷 第2期 刊出日期：2025-04-30 上一期

论文

• 区块链预言机软件体系结构容错演化算法
• 孙晶, 孙林, 张龙隆, 宋雨伦, 赵会群
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 1-7.
• 摘要 ( 39 )     PDF ( 14 ) 　　
• 预言机是区块链系统与外部的接口,它负责对输入数据排序和数据事务一致性会话。然而,对于区块链系统中唯一具有中心化特点的预言机而言,其安全性没有受到区块链特有的安全机制保护;当预言机失败后,数据和数据处理事务都将丢失。为了避免有预言机因失败造成的数据丢失,提出了一个新奇的容错预言机软件体系结构, 设计了可靠性演化需求模型和具有智能特点的容错演化模型,通过调整上述模型,预言机的可靠性得到改善。在此基础上,提出了系列容错演化算法。算法实验中,通过模拟预言机受到病毒攻击场景,对提出容错演化算法执行代价和备用预言机替换时间复杂性进行了评估,验证了上述预言机软件体系结构和系列算法的有效性。
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• 面向科学数据集决策影响力评价的长文本分类方法
• 高瑜蔚, 王兆钧, 胡良霖, 游新冬, 周建设
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 8-17.
• 摘要 ( 34 )     PDF ( 10 ) 　　
• 数据要素时代,对决策的影响力成为衡量开放科学数据集质量与价值的重要维度,自动、客观地从政府公文中提取和评价开放科学数据集的决策影响力成为可行的手段。政府公告文件通常是一种长文本,从其中判断和科学数据集相关度作为关键环节,可转化成长文本的分类任务。针对该问题,面向科学数据集决策影响力评价场景,提出了一种基于词性特征融合的长文本分类方法(LTC-WF)。首先,将文本中的词语根据不同词性进行分类,将相同词性的短语进行整合。然后,将归类后的短语组和原文本分别进行嵌入表示。最后,为了验证融合词性信息的效果,分别设计了拼接融合单元和门控融合单元,其中门控融合单元将短语组嵌入向量和原文文本嵌入向量分别赋予不同权重进行聚合,生成文本的最终嵌入表示进行分类。通过在构建的科学数据政策数据集上的实验结果表明,该方法比现有主流方法取得了更好的性能,为实现评价科学数据集决策影响力提供了有效技术方案。
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• 基于PageRank的改进K均值聚类算法
• 张冰涛, 魏丹, 沈瑜, 罗维薇
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 18-27.
• 摘要 ( 35 )     PDF ( 7 ) 　　
• 针对K均值聚类算法(K-means)初始聚类中心选择的随机性问题,提出一种基于高斯赛德尔(Gauss-Seidel)迭代的网页排名(PageRank)重要性度量算法对K-means进行改进。首先,通过PageRank将聚类数据模拟为有向图上随机游走模型,即一阶马尔可夫链。随机游走遍历节点,建立聚类数据线性方程组。引入Gauss-Seidel,利用其在线性方程组求解过程持续更新未知变量特性,保证节点PageRank值的精准性,进而选择前k个节点作为初始聚类中心。接着,基于最小化损失函数反复迭代优化目标函数值,以精准划分各节点至最佳所属簇。最后,在加州大学欧文分校(UCI)数据集和经典图像上进行系列对比实验,结果表明,对于离散数据,改进K-means的兰德指数、调整兰德指数、标准互信息等性能评价指标均优于原始K-means;对于经典图像,改进K-means能够解决原始K-means边缘分割模糊问题,有效分割目标图像主体与背景。
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• STAR-RIS辅助的多用户MISO安全通信联合波束成形优化
• 邱斌, 邓春妮, 肖海林
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 28-34.
• 摘要 ( 31 )     PDF ( 13 ) 　　
• 同时透射和反射的智能超表面(STAR-RIS)作为一种新型的RIS架构,能克服传统RIS无法透射信号的问题,有望提升未来6G网络的全域覆盖能力。提出了STAR-RIS辅助的多用户多输入单输出(MISO)安全通信系统波束成形优化方法,针对STAR-RIS的能量分割模式,通过联合优化基站发射波束成形和STAR-RIS处的透射反射系数矩阵,在满足用户服务质量和通信安全需求的同时,建立了所提系统基站功率最小化优化问题。考虑所提优化问题非凸,且强耦合性,难以求解,为此提出一种基于交替优化和半正定松弛的算法求解该问题。仿真结果表明,所提方案相比其他基准方案,在保证通信安全的同时,实现了更低功率消耗,说明了所提方案的优越性。
  
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• 基于差分隐私的轨迹隐私分级数据发布方法
• 何倩, 廖冰洁, 刘鹏, 董庆贺, 赵宝康
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 35-45.
• 摘要 ( 30 )     PDF ( 7 ) 　　
• 针对传统轨迹数据发布未考虑用户在不同场所的隐私偏好问题,笔者提出一种基于差分隐私的轨迹隐私分级的数据发布方法。为了满足用户对不同敏感度数据的隐私保护需求,设置停留点和热点属性,根据用户隐私偏好赋予不同的隐私级别。基于密度聚类算法将高密度轨迹点划分到同一个簇中,引入标准差对轨迹进行均匀分段,降低处理轨迹数据的时空复杂性。构建噪声轨迹段前缀树,根据轨迹隐私级别的权重和树高来分配隐私预算, 引入马尔可夫链来限制添加到数据中的噪声大小。实验结果表明,所提方法有效地平衡了数据可用性和隐私性。
  
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• 基于多尺度特征提取及域迁移优化的去雾网络
• 杨燕, 景嘉杰
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 46-53.
• 摘要 ( 26 )     PDF ( 7 ) 　　
• 针对目前去雾算法存在对非均匀雾图处理效果不佳和小规模训练集容易造成过拟合的问题,提出了一种基于多尺度特征提取及域迁移优化的双分支去雾网络。多尺度特征提取分支用于学习从有雾图像到清晰图像的颜色和结构映射,利用多尺度残差密集模块实现基于通道注意力的多尺度估计;域迁移分支引入预训练的ConvNeXt,使得模型获得额外的先验信息,提高模型的泛化能力。实验结果表明,所提算法在合成数据集和真实数据集上去雾理想,具有良好的去除非均匀雾霾性能,泛化能力优越。同时,在客观评价指标峰值信噪比(PSNR)和结构相似 性函数(SSIM)中也取得了满意的结果。
  
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• 基于双阿基米德线钙钛矿超表面的可调谐圆偏振单光子源
• 王浩懿, 杨阳
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 54-58.
• 摘要 ( 34 )     PDF ( 10 ) 　　
• 提出了一种基于双阿基米德线钙钛矿超表面构成的圆偏振单光子源。全波仿真结果表明,在室温下,单层阿基米德线钙钛矿超表面的外耦合圆偏振单光子效率可达到66%,峰值波长为543nm,位于可见光波段。进一步设计了双层的阿基米德线钙钛矿超表面,通过调节2层超表面的相对旋转角度,可以有效地调制圆偏振单光子的转换效率。此外,阿基米德线超表面呈现出强烈的圆二色性,实现了可调控的不同自旋偏振光的选择性传输。该研究提高了室温下圆偏振单光子源的效率,为开发高效、轻便、低成本的可调谐圆偏振单光子源和自旋光子器件提供了一种新途径。
  
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• RIS辅助的全双工通感一体化波形设计方法
• 刘畅, 王艳艳, 时巧, 杨洋
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 59-65.
• 摘要 ( 301 )     PDF ( 26 ) 　　
• 针对以雷达为中心的通信感知一体化 (ISAC) 波形通信速率过低的问题,提出了一种可重构智能超表面 (RIS) 辅助的全双工 (FD) ISAC波形设计方法。首先,通过引入RIS,并基于FD技术,在雷达脉冲重复周期内分别发射ISAC信号与通信信号,构建了RIS辅助的FD-ISAC系统模型。其次,结合雷达低积分旁瓣电平 (ISL) 与通信低误码率需求,建立了以最小化ISL为目标函数,以通信符号相位相似性、能量、峰均功率比为约束准则的ISAC波形设计优化模型,并基于优化最小化算法对其进行求解。随后,分析了RIS辅助的FD-ISAC系统的雷达和通信性能,给出了检测概率和频谱效率的闭合表达式。仿真结果表明,所设计的ISAC波形能够有效实现雷达探测和信息传输功能。另外,相较于传统的FD-ISAC系统,提出的RIS辅助的FD-ISAC系统拥有更高的频谱效率和更低的误码率。
  
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• 基于参数重分配策略的文档版面分析方法
• 蔡云冰, 杨词慧, 崔国昊, 贾小贝
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 66-72.
• 摘要 ( 110 )     PDF ( 20 ) 　　
• 为实现对数字文档和扫描文档中排版格式信息的自动结构化分析,提出了一种参数重分配策略的通用文档版面分析方法。通过引入参数重分配思想,优化模型整体参数平衡。首先,在特征金字塔网络结构中融入全维动态卷积 (ODConv) 和FasterNet思想,轻量化neck层以降低过拟合风险。接着,提出了跳跃连接空间金字塔池化结构 (Inception-SPPF) ,提高对不同尺度目标的特征提取能力。最后,设计了C3RepLKBlock通用模块,利用大卷积核实现全局特征提取,通过梯度流思想的特征融合引导结构重参数化,解决过度平滑问题。实验结果显示,改进后的模型在PubLayNet数据集上mAP 0.50~0.95达到95.9%,明显优于YOLOv5s和其他算法。本方法可以满足文档版面分析任务的稳定可靠和高精度的要求。
  
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• 轻量级多尺度大核卷积的图像超分辨率重建网络
• 张锡英, 王世宇, 李金凤, 边继龙
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 73-79.
• 摘要 ( 25 )     PDF ( 6 ) 　　
• 基于深度学习的技术显著提高了图像超分辨率网络的性能,其中轻量级卷积神经网络 (CNNs) 具有参数量较小、模型复杂度低等特点,但性能受到极大限制,这影响了超分辨率方法的实际应用。为解决此类问题,提出了一种轻量级多尺度大核卷积的超分辨率重建网络,该方法充分利用门控机制和大核卷积,提出了一种多阶门控聚合块,使用串联的门控单元以获得全局信息和局部信息;提出了一种多阶大核注意力块,通过大核卷积获得更大感受野,并提取不同尺度的图像特征;提出了一种聚焦门控聚合块,使用跳跃连接加强模型重建图像的能力。为验证本模型的效果,在模型参数量、响应速度等评价指标,以及主观视觉效果上进行了实验,并对模型各模块进行了消融分析实验。实验表明,与轻量级网络模型相比,所提出的方法在参数量、响应速度相近甚至减少的同时,在4个基准数据集上取得的峰值信噪比和结构相似度均有明显提升,更好地平衡了模型复杂度和性能,并且取得了更有效的主观视觉效果,达到更优秀的图像重建能力。
  
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• 基于三分支架构的混凝土桥梁表观多病害语义分割网络
• 廖延娜, 黄超阳, 李桂珍, 阴亚芳
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 80-89.
• 摘要 ( 275 )     PDF ( 25 ) 　　
• 针对混凝土桥梁表观多病害之间的干扰等局限性导致网络深层上下文信息挖掘不充分的问题,提出了关于混凝土桥梁表观多病害语义分割的三分支网络 (TBNet)。TBNet包含三分支编码器、跳跃连接和解码器。三分支编码器对特征信息进行了解耦,由逐级递进式的上下文分支以及“宽而大"的细节分支和“窄而小"的语义分支组成,每个分支分别负责提取上下文、细节和语义信息,引导聚合模块 (GAM) 通过语义和细节信息指导上下文信息进行融合,增强网络深层的上下文信息挖掘能力。同时,Biformer注意力机制模块可以降低编码器输出特征信息的冗余,进一步提高分割效果。实验结果表明,TBNet在混凝土桥梁表观多病害语义分割数据集上相比于基准U型网络 (UNet) 平均像素精度 (MPA) 提升了5.92%,平均交并比 (MIOU) 提升了6.65%。
  
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• 基于生成学习的刺绣针迹生成与建模
• 赵海英, 王琰, 王翔云, 侯小刚, 梁宵月
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 90-97.
• 摘要 ( 31 )     PDF ( 9 ) 　　
• 在服饰纹样上刺绣,不仅可以将传统文化与古老技艺完美地结合起来,而且可以承袭纹样图案和传统手艺。从彩色图像合成具有复杂纹理的刺绣图像是一项具有挑战性的任务,目前基于深度学习的风格化转换方法在渲染服饰纹样图像时会导致刺绣针迹纹理混乱和原图像颜色偏移。为了解决这个问题,提出一种基于生成学习的刺绣针迹生成与建模算法。从刺绣底层材质与技法出发,利用计算机图形学知识建立针迹基元的几何结构数学模型。根据针迹基元的规则性,将刺绣针迹分为规则针迹和非规则针迹2类,采用生成学习的方法对2类中具有代表性的刺绣针迹进行了生成和模拟,从而构建一套刺绣针迹库。
  
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• 终端协作通信中基于深度学习的路径选择方法
• 智慧, 费洁, 葛鸿杰
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 98-105.
• 摘要 ( 106 )     PDF ( 24 ) 　　
• 分布式终端协作信息传输的多跳、多中继场景中,用于最优路径选择的迭代搜索方法计算复杂度高。在实际网络中,路径选择方法需要在很短的时间内完成,以便及时感知和动态自适应网络环境的变化。因此,为实现不同节点位置和不同信道状态信息 (CSI) 下的快速路径选择,提出了一种基于深度学习的路径选择方法 (DL_PSM)。该方法采用深度神经网络 (DNN) 模型,以所选路径的最大接收信噪比 (RSNR) 为优化目标,以每个节点的位置和节点之间的CSI作为DNN模型的输入特征,使用穷举搜索法计算出的最优路径作为标签,由输入特征和标签组成的训练样本来训练DNN模型。仿真结果表明,与现有的迭代搜索方法相比,DL_PSM可以在获得99.3%的最佳RSNR性能的前提下大大降低计算时延。
  
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• RIS辅助NOMA的矿井通信系统性能研究
• 李美玲, 王鑫, 王云瑞, 程志豪, 董增寿
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 106-111.
• 摘要 ( 180 )     PDF ( 23 ) 　　
• 为满足未来智慧矿井对高效、低功耗、低时延和高带宽的通信要求,该研究提出将可重构智能反射面 (RIS) 辅助的非正交多址接入 (NOMA) 技术应用于矿井隧道通信中,将RIS安装于巷道转角处,利用大量低成本被动反射单元 (RUs) 实现信号的非视距可靠传输,同时基于NOMA多用户传输提升系统频谱效率和传输可靠性。该研究考虑实际场景,建立了基于无线局域网 (WiFi) 噪声干扰的RIS-NOMA矿井通信系统模型,从中断概率角度分析了系统传输可靠性,基于概率论推导了位于矿井垂直分布的不同壁内用户中断概率闭合表达式,并利用归一化衡量方式分析了系统总体传输效率。分析和仿真结果均表明:1)影响系统性能的主要因素有RIS中RU的数量、发送信噪比、目标数据速率、巷道内终端设备的位置和噪声的发射信噪比;2)与传统的NOMA系统和协作NOMA系统相比,在巷道环境内使用RIS辅助的NOMA系统可以更好地提高设备的通信性能。
  
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研究报告

• 基于特征融合的控制器局域网入侵检测方法
• 杜欣颖, 何明枢, 王小娟
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 112-118.
• 摘要 ( 163 )     PDF ( 19 ) 　　
• 由于控制器局域网 (CAN) 缺乏报文加密、发送方身份验证等安全功能,使得CAN容易受到恶意网络攻击,影响到人类和道路的安全。基于这种情况,提出一种基于特征融合的控制器局域网入侵检测方法,更加关注报文内部特征间的关系而非时序关系,首先对CAN报文中提取的全局特征和分组特征进行融合,再使用多编码器网络检测多种类型的注入攻击。同时,添加自注意力机制,产生不同特征的可解释权值,用来衡量特征的重要性。使用基于真实车辆构建的数据集进行了实验验证,单一注入攻击检测准确率高于97%,多种注入攻击总体检测准确率为98.23%,优于现有方法,证明提出的入侵检测系统具有高度的准确性以及良好的鲁棒性。
  
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• 改进YOLOv7的金属表面缺陷检测方法
• 马小林, 邓翔予, 钱亚飞, 旷海兰, 刘新华
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 119-125.
• 摘要 ( 30 )     PDF ( 13 ) 　　
• 金属材料的质量问题直接关系到工业产品的安全性,传统的金属材料质量缺陷检测算法无法实现高精度的实时检测。为解决该问题,提出了一种针对金属表面缺陷检测框架 (YOLOv7-BCA)。首先采用动态稀疏采样来进行特征提取,增强网络对于细粒度的特征提取;接着设计特征增强模块,以实现3个相邻层的特征融合增强,使得定位信息更加准确;最后结合自适应空间特征融合思想,有效结合深度网络特征图的语义信息和浅层网络特征图的位置信息。实验结果表明,提出的YOLOv7-BCA平均检测精度为75.9%,比原始模型提升4.7%,证实了YOLOv7-BCA的性能在金属表面缺陷检测中具有较为明显的优势,可以对金属表面缺陷进行高度精确的定位,具有较强的实时性。
  
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• 基于随机矩阵近似的大规模MIMO方位估计算法
• 姚艳军, 魏子平, 李斌, 赵成林
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 126-132.
• 摘要 ( 33 )     PDF ( 11 ) 　　
• 针对大规模多输入多输出 (MIMO) 系统中的未知目标方位估计问题,提出了一种新的信号处理算法。该算法利用接收信号矩阵的低秩特性和层次化搜索原理,结合随机矩阵近似技术,在显著降低计算复杂度的同时,能够保持高方位估计精度。具体来说,算法首先通过低秩矩阵近似方法处理接收到的信号,减小了方位估计过程中对数据矩阵的维度需求。然后,利用层次化搜索策略在有限的搜索空间内进行优化,避免了传统方法中全面搜索所需的高计算代价。通过随机矩阵近似技术,进一步压缩了数据的规模,有效减少了计算量。仿真实验表明,所提出的算法能够在确保与经典子空间分解方法相同的方位估计精度的同时,将计算复杂度降低了2个数量级。这使得该算法适用于大规模MIMO系统中需要处理大量信号数据并实时估计目标方位的场景。实验结果验证了该算法在实际应用中的高效性和可行性,为大规模MIMO系统的信号处理提供了一种新的解决方案。
  
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• 面向NOMA-MEC系统的异构计算能效优化策略研究
• 佘蕊, 崔恩放, 武宇亭, 黄志兰
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 133-143.
• 摘要 ( 36 )     PDF ( 26 ) 　　
• 随着生成式人工智能技术的快速发展,边缘机器学习逐渐成为关键趋势,旨在利用边缘设备上的数据进行模型训练,以减少延迟并提升用户体验。然而,由于边缘设备的能源和资源限制,特别是在执行高能耗的学习任务上,提升边缘设备能源效率成为当前主要挑战。笔者提出了一种基于异构计算的边缘能效优化模型,本地计算侧配置中央处理器和神经网路处理器 (CPU-NPU) ,异构计算单元通过CPU和NPU间任务合理分配以提升承载能力和能源利用率,传输侧通过非正交多址传输方式实现从边缘设备到服务器的任务卸载以提升频谱和能源效率。同时,为了最大限度地提升边缘设备能源效率,提出了一种联合计算与通信资源管理优化策略,基于联合优化算法对本地异构计算任务分配、传输功率分配因子、任务卸载延时等涉及计算和通信侧的单目标能效最优解进行联合优化,以最大化边缘设备整体能效。仿真结果表明,与传统CPU单一计算节点相比,所提方案在提高频谱资源利用率的同时,物联网 (IOT) 边缘用户设备能源效率也提升30%。
  
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• 一种增强主瓣指向性的波束形成方法
• 张晓燕, 李硕, 梅艳, 刘志伟
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 144-150.
• 摘要 ( 148 )     PDF ( 19 ) 　　
• 波束形成过程中,阵列天线方向图的主瓣指向性受阵元数量影响,阵元数量越少,波束宽度越宽,阵列有效扫描范围越小,但增加阵元会增加系统的成本和复杂性。针对这一问题,提出了对主瓣指向性进行增强的波束形成方法,并将其集成到零点引导波束形成 (NSB) 算法中。在不增加阵元的情况下,通过在主瓣周围设置虚拟干扰点,NSB会生成一个精准的零点,由于主瓣与零点存在距离的排斥,主瓣会产生略微偏移向目标方向靠近,以此减弱主瓣偏移的程度。数值实验证明,与常规NSB算法和多约束算法相比,该方法有效降低了主瓣偏移。最后,将所提方法与线性约束最小方差算法相结合,显示出较好的主瓣指向性。
  
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• 一种多策略改进的浣熊优化算法
• 高猛, 曾宪文, 李靖超
• 北京邮电大学学报. 2025, 48(2): 151-158.
• 摘要 ( 29 )     PDF ( 11 ) 　　
• 针对浣熊优化算法收敛速度慢、寻优精度差、容易陷入局部最优解的问题,提出基于多策略改进的浣熊优化算法。引入折射反向学习初始化浣熊种群,保证种群分布的多样性和均匀遍历性,提升算法的收敛速度和寻优精度;引入Levy飞行策略改进浣熊优化算法的勘探阶段,增强算法跳出局部最优解的能力;受到鲸鱼优化算法的启发,引入螺旋搜索机制优化算法的开发阶段,增强算法的全局搜索能力和局部探索能力;引入自适应t分布变异迭代方法,平衡算法的全局搜索能力和局部开发能力。在12个标准测试函数上,与多种智能算法进行对比,验证了算法良好的优化性能。为进一步评估改进算法的有效性,将其用于极限梯度提升模型参数的优化,实验结果表明,相比于其他5种算法,改进的算法具有更高的分类精度和收敛速度。
  
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