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北京邮电大学学报

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本期目录

综述

  • 美俄电子战对抗的现状与分析
  • 陆震, 黄用华
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 1-8. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-037
  • 摘要 ( 687 )     PDF ( 1474 ) HTML( 1474 )       
  • 电子战和电磁频谱作战在现代战争中具有威慑作用,是决定战争胜负的首要因素,这在一系列局部战争和冲突中得到了充分证实.冷战结束以来,美国和俄罗斯在该领域展开了激烈的竞争和对抗,新型电子战武器层出不穷.梳理了近年来美俄两国在电子战武器发展方面的现状和趋势,以作为我国电子战武器研究的借鉴.
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论文

  • 基于CNN-ResNet-LSTM模型的城市短时交通流量预测算法
  • 蒲悦逸, 王文涵, 朱强, 陈朋朋
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 9-14. DOI:10.13190/j.jbupt.2019-243
  • 摘要 ( 1244 )     PDF ( 732 ) HTML( 732 )       
  • 针对交通流量特性和外部因素对交通流量预测结果的影响,提出了一种对城市短时交通流量预测的模型CNN-ResNet-LSTM,将卷积神经网络(CNN)、残差神经单元(ResNet)和长短期记忆循环神经网络(LSTM)集成到一个端到端的网络框架.利用卷积神经网络来捕获城市区域间交通流量的局部空间特征,并在卷积神经网络中加入多个残差神经单元来加深网络深度,可提高预测的准确性;利用长短期记忆循环神经网络来捕获交通流量数据的时间特征;利用相应的权重将2个网络的输出结果融合,得到通过轨迹数据预测的结果;最后与外部因素融合,得到城市区域的交通流量预测值.用北京市轨迹交通数据对该模型进行验证,CNN-ResNet-LSTM模型不仅在准确率方面比传统模型高,而且在保证预测准确率的情况下,模型使用的参数也少.
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  • 移动边缘计算中基于能量收集的能效优化方案
  • 薛建彬, 刘星星, 丁雪乾
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 15-20. DOI:10.13190/j.jbupt.2019-249
  • 摘要 ( 467 )     PDF ( 495 ) HTML( 495 )       
  • 移动边缘计算(MEC)系统中密集的计算任务卸载使得资源受限的终端设备能量效率低,能量服务单一,对此,提出了一种基于能量收集的系统能效优化方案.该方案首先在满足卸载发送功率限制等约束条件下,分析了能量收集状态及用户功率分配,建立了最大化系统能效的联合优化模型;其次,利用广义分数规划理论将卸载能效转化为标准凸优化问题,并通过构建拉格朗日函数对目标函数进行迭代优化,获得最优的能量指示变量和功率分配.仿真结果表明,所提方案可以有效提升MEC系统中的用户能量效率,同时保证了用户服务质量,实现了绿色通信.
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  • 半监督聚类目标下粒子群算法的分析与改进
  • 孙艺, 夏启钊
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 21-26. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-017
  • 摘要 ( 445 )     PDF ( 375 ) HTML( 375 )       
  • 传统粒子群算法的优点较为明显,但是随着环境复杂度的增高,传统算法的聚类中心敏感度升高,空聚类过多,类标号对聚类结果的影响不足等问题日趋严重.为此,提出了一种改进算法,以半监督K均值聚类为目标,以自适应K值的方式,随机地计算初始化聚类中心,并根据均值聚类算法的需要编码成粒子,同时引入软性约束概念重新构造目标函数;最后使用改进后的算法进行寻优.所提出的粒子群算法改进了自适应参数,引入了免疫扰动和混沌扰动2种扰动方式,同时应用了退火策略和动态聚类策略.实验结果表明,该算法在很大程度上解决了上述问题.
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  • 面向多模态数据的混合型FIB
  • 王彬志, 李卓, 罗蓬, 马天祥, 刘开华
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 27-33. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-084
  • 摘要 ( 366 )     PDF ( 410 ) HTML( 410 )       
  • 针对未来网络转发信息库(FIB)中多模态数据带来的差异化快速索引、高效存储转发信息和多模态数据最长前缀匹配等问题,设计了一种支持多模态数据索引的混合型FIB,称为Hybrid-FIB.通过对不同类型的数据进行差异化处理,得到可供神经网络模型学习的输入向量,进而训练出能够实现均匀分布的神经网络混合索引模型.为了实现多模态数据最长前缀匹配,在片上静态随机存取存储器中部署两组Hybrid-FIB结构.实验结果表明,该混合型FIB在误判率、存储消耗及吞吐量等方面具备优异性能.
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  • 基于改进遗传算法的移动机械臂拣选路径优化
  • 王怀江, 刘晓平, 王刚, 韩松
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 34-40. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-069
  • 摘要 ( 442 )     PDF ( 715 ) HTML( 715 )       
  • 传统移动机械臂路径规划算法没有根据抓取点分布情况对工位点坐标进行优化,效率低,对此,提出了一种基于改进遗传算法的移动机械臂拣选路径优化方法.通过对拣选物品位置的分析,建立单个工位点上移动机械臂分拣路径模型和多工位点的旅行商(TSP)问题模型,运用改进的遗传算法,在工作空间内对各个工位点的位置坐标寻优,规划出移动机械臂抓取的最短路径和多工位点间移动的最短路径.实验结果表明,与传统遗传算法可能,运用改进的等级进化选择算子和最优近邻交叉算子,遗传算法的收敛速度提高了46.15%,路径缩短了45.99%,系统运行时间减少了25.80%,提高了系统效率.
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  • 多站雷达干扰对抗系统子站选择策略
  • 聂曌, 刘洁怡, 张明阳, 李豪
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 41-47. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-063
  • 摘要 ( 335 )     PDF ( 326 ) HTML( 326 )       
  • 基于参数联合估计的假目标鉴别方法可通过增加雷达站数量来提高假目标鉴别概率,然而,过度增加雷达站数量会造成设备资源的严重浪费.对此,提出基于多站雷达系统假目标鉴别过程中渐进收缩的子站选择策略.对于空间已有的雷达站,在满足预设假目标鉴别性能的前提下,考虑通过快速收缩和全局收缩2种筛选方式,迭代选出系统中空间分布更有优势、鉴别能力更强的发射或接收站,共同组成雷达子站.相比于穷举搜索方法,子站选择策略可大幅降低筛选过程的时间复杂度.仿真结果表明,子站能够保持与原多站雷达系统近似的鉴别效果,同时优化了雷达设备数量,减少了融合中心处理的数据量和所需的通信链路,有效节约了运作成本.
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  • 基于前向学习网络的人脸欺诈检测
  • 宋昱, 孙文赟, 陈昌盛
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 48-56. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-068
  • 摘要 ( 374 )     PDF ( 542 ) HTML( 542 )       
  • 为了克服现有人脸欺诈检测方法在少样本应用场合下的局限性,将前向学习网络用于欺诈检测.通过前向学习的方式从图像中无监督地学得卷积滤波器,在人脸欺诈检测应用场合下,对前向学习网络进行了改进,改进后的网络使用了面向人脸欺诈检测任务的卷积滤波器.使用主成分分析变换所得的最小特征值对应的特征向量作为卷积滤波器提取图像的特征.将所提方法在CASIA-FASD、Idiap Replay-Attack和OULU-NPU数据集上进行了验证,实验结果表明,在少样本跨攻击类型实验中,所提方法显著提升了欺诈人脸检测的准确率.
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  • 基于博弈的机坪感知网络机会传输控制方法
  • 陈维兴, 苏景芳, 赵卉
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 57-63. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-029
  • 摘要 ( 379 )     PDF ( 241 ) HTML( 241 )       
  • 在机坪感知网络场景下,针对不连通网络消息机会传输过程中投递率低和网络开销大的问题,提出一种基于博弈的机坪感知机会传输控制方法(OTCM).首先结合场景特性建立首传节点博弈模型,实现消息传输排序,解决传输优先级的问题;而后提出了一种融合多维拓扑节点属性的博弈规则体系和函数,实现消息传输环境的优化及传输过程的可靠性;同时根据博弈体系中的效用函数保证拓扑在新机会节点融入后的自适应更新,维持其传输性能的最优状态.利用机会网络仿真器建立国内某机坪场景,仿真结果表明,OTCM算法相较于其他机会路由策略,平均投递率可达52.50%,平均传输时延降低至1 773 s,基本达到了研究目标的要求.
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  • 一种利用随机森林方法检测睡眠呼吸暂停的研究
  • 吕兴凤, 李金宝
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 64-70. DOI:10.13190/j.jbupt.2019-255
  • 摘要 ( 461 )     PDF ( 428 ) HTML( 428 )       
  • 多导睡眠仪中的多种呼吸信号使睡眠呼吸暂停检测过程变得复杂,影响患者睡眠,对此,提出一种利用随机森林方法进行自动睡眠呼吸暂停检测的方法.腹部呼吸信号经过希尔伯特-黄变换后,呼吸暂停与正常睡眠时的能量和边际谱分布显著不同,通过提取相关频域特征,结合时域特征,利用机器学习中的随机森林方法进行呼吸暂停的检测,有效地降低了检测复杂性,提高了检测准确性.实验结果表明,此方法在检测的便捷性和准确性上优于已有方法,更适用于家庭环境,具有广泛的应用前景.
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  • 基于高速多核网络的远监督关系抽取方法
  • 李威, 陈曙东, 欧阳小叶, 杜蓉, 王荣
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 71-76. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-071
  • 摘要 ( 324 )     PDF ( 240 ) HTML( 240 )       
  • 远监督作为一种能够快速大量产生标注数据的技术,在关系抽取任务中的应用愈加广泛,但仍存在文本特征提取不足、包内噪声过多等问题.对此,提出了一种基于高速多核网络的远监督关系抽取方法.首先通过高速网络和多核卷积对句子特征进行深层提取;然后采用包内注意力机制提高包内正确标注的句子权重,降低包内噪声,实现包级向量化;使用包间注意力机制降低包间噪声,得到组级向量化;最后,将组作为训练样本训练分类器,实现关系抽取.实验结果表明,该方法比现有方法具有更好的关系抽取性能.
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  • 一种用于图卷积网络的社交关系方向门控算法
  • 李蕾, 谢旸, 蒋亚飞, 刘咏彬
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 77-83. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-074
  • 摘要 ( 381 )     PDF ( 452 ) HTML( 452 )       
  • 针对社交网络用户态度分析任务中用户之间原有社交关系方向可能阻碍态度信息流动以及标签扩散的问题,提出了一种应用于半监督图卷积网络的社交关系方向门控算法.该算法首先在原有与逆向社交关系方向上分别进行图卷积运算,得到2种用户节点态度特征向量,然后利用门控机制对2种特征向量进行动态融合.扩展了态度信息传播路径的同时,还能够捕捉用户影响力差异,以自动选择态度信息的流动方向.在2个真实热点话题数据集上的实验结果表明,现有图卷积网络在加入该算法之后,其用户态度分析的准确率能够得到有效提升.
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  • 基于数据增强的中文医疗命名实体识别
  • 王蓬辉, 李明正, 李思
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 84-90. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-032
  • 摘要 ( 695 )     PDF ( 990 ) HTML( 990 )       
  • 由于缺乏大量已标注数据,在中文医疗命名实体识别中,主要利用外部资源来改善医疗实体识别的性能,这需要大量的时间和有效的规则加入外部资源.为了解决标注数据不足的问题,提出了一种基于生成对抗网络的数据增强算法,自动生成大量标注数据,提高医疗实体识别的性能.实验结果表明,该算法在性能方面优于实验中的基准模型,证明了该算法在医疗实体识别上的有效性.
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  • 基于视频数据特性的动态手势识别
  • 谢晓燕, 赵欢, 蒋林
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 91-97. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-056
  • 摘要 ( 449 )     PDF ( 544 ) HTML( 544 )       
  • 针对现有动态手势识别方法环境适应性低、计算复杂的问题,提出了一种基于视频数据特性的动态手势识别方法.使用基于密度的聚类算法DBSCAN直接从视频编码数据中的运动矢量提取出运动趋势特征,再通过随机森林分类运动趋势,结合卷积神经网络(CNN)提取的手型特征识别动态手势.实验结果表明,该方法对剑桥大学和美国西北大学数据集中动态手势的平均识别率分别达到94.22%和94.48%,并且与CNN结合长短期记忆网络的识别方法相比,手势识别时间减少了85%.在背景图像复杂且光照条件不足时,该方法仍然能够维持较高的识别率,表现出较好的鲁棒性.
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  • 一种基于高层特征融合的网络商品分类
  • 刘逸琛, 孙华志, 马春梅, 姜丽芬, 钟长鸿
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 98-104,117. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-033
  • 摘要 ( 323 )     PDF ( 339 ) HTML( 339 )       
  • 为了利用商品文本标题实现商品自动分类,提出一种基于高层特征融合的商品分类模型.首先,提出基于字嵌入和词嵌入的文本底层特征表示法,进而获得更强的商品标题结构特征表达;其次,提出了联合自注意力、卷积神经网络和通道注意力的机制,对文本标题的底层特征进行增强并获得高层增强特征;最后,通过将文本的字嵌入和词嵌入的高层增强特征进行融合,最终获得商品文本标题的综合特征,并实现商品自动分类.以商品标题语料作为数据集进行了实验,实验结果表明,该模型对三级商品类别的分类精度能够达到84.348%,召回率和F1值分别达到了47.8%和49.4%,优于现有可用于商品文本标题分类的先进短文本分类方法.
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  • 一种基于CSI的人体动作计数与识别方法
  • 刘希文, 陈海明
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 105-111. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-040
  • 摘要 ( 828 )     PDF ( 968 ) HTML( 968 )       
  • WiFi信道状态信息(CSI)被广泛应用于被动式(非侵入式)人体行为判断,为使用现有商用设备实现人体连续动作计数与识别,提出了一种Wi-ACR方法.先利用阈值和活动指标检测出一组连续动作发生的区间和时间,再通过peak-find算法统计出动作的数量,并确定每个动作的开始和结束时间;再分别采用基于波形特征的动作识别模型和基于统计特征的动作识别模型,得到动作识别结果.实验评估结果表明,Wi-ACR对动作计数的准确率可达95%,两类识别模型对于2个动作(深蹲和走)的平均识别精准率为90%.
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研究报告

  • 一种基于EEMD的异常声音识别方法
  • 韦娟, 顾兴权, 宁方立
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 112-117. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-075
  • 摘要 ( 387 )     PDF ( 487 ) HTML( 487 )       
  • 为了优化组合特征在异常声音识别中的效率,提出一种用集合经验模态分解(EEMD)对异常声音帧信号进行有效性检测和提取多层特征的算法.首先对异常声音帧信号进行集合经验模态分解,得到固有模态函数;然后根据给定的固有模态函数层数阈值,对该帧信号进行有效性检测;再对有效帧信号的每一层固有模态函数提取梅尔频率倒谱系数、翻转梅尔频率倒谱系数、线性预测倒谱系数、短时能量和能量比,并将它们归一化后拼接成多层特征.根据提取的特征,用深度卷积神经网络实现异常声音识别分类.仿真结果表明,提出的新方法在4类异常声音识别中的识别率可以达到98.65%.
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  • 基于深度学习的类SM4算法S盒逆向分析
  • 马向亮, 李冰, 杨丹, 黄克振, 段晓毅
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 118-124. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-034
  • 摘要 ( 524 )     PDF ( 515 ) HTML( 515 )       
  • 在建模类攻击场景下,基于多元高斯分布的模板攻击是常用的侧信道逆向分析方法.在同样的场景下,分析了深度学习方法在逆向分析领域的应用,提出了基于深度学习的S盒逆向分析算法.通过选取适用于侧信道逆向分析的深度学习算法、损失函数和标签设计,对类SM4算法进行了S盒逆向恢复实验.实验结果表明,使用深度学习进行S盒逆向分析是可行的,且在一定的条件下优于模板攻击;另外,多层感知机算法预测的结果要优于卷积神经网络算法预测的结果.
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  • 基于映射曲线的自适应莱维鲸鱼无线定位算法
  • 余修武, 李莹, 刘永, 肖人榕, 余昊
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 125-129,136. DOI:10.13190/j.jbupt.2019-192
  • 摘要 ( 444 )     PDF ( 278 ) HTML( 278 )       
  • 针对多维定标(MDS-MAP)算法计算效率低且定位精度不高的问题,提出了一种基于映射曲线的自适应莱维鲸鱼无线定位(AWL-MC)算法.采用映射曲线距离分析方法对待定位节点进行粗略相对定位,以提高节点的计算效率;再通过线性变换将相对坐标转换成绝对坐标;最后采用自适应莱维飞行鲸鱼优化算法对待定位节点坐标进行全局和局部搜索寻优处理,避免产生局部最优解,提高了定位精度.仿真结果表明,AWL-MC算法相比MDS-MAP算法的定位精度改进率为66.42%,计算效率提高了52.57%,相比多维定标扩展卡尔曼滤波的定位精度改进率为57.80%,计算效率提高了66.01%.
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  • 多小区下行NOMA系统中最大公平的功率分配方案
  • 田心记, 蒋清丽
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 130-136. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-050
  • 摘要 ( 477 )     PDF ( 563 ) HTML( 563 )       
  • 对于多小区多簇且每个簇包含任意用户的下行非正交多址接入(NOMA)系统,提出了一种最大公平的功率分配方案.首先构建了最大公平的功率分配优化问题;推导了单簇内以最大公平为准则的分配功率时,该簇内每个用户的速率与每个簇的总功率之间的关系,并基于该结论,将优化问题中用户间的功率分配转化为簇间功率分配;最后给出了一种基于迭代的簇间功率分配算法,为每个簇平均分配功率并计算单簇内最大公平准则下用户的速率.通过多次调整最大速率所在小区簇的功率和最小速率所在小区簇的功率,得到该系统中最大公平的功率分配.仿真结果显示,所提方案的公平性优于相同场景中已有的功率分配方案.
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  • 基于密度聚类的容迟网络路由协议
  • 温卫
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 137-142. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-018
  • 摘要 ( 311 )     PDF ( 236 ) HTML( 236 )       
  • 为了克服现有容迟网络消息冗余副本过多,数据传输时延较大的问题,对基于历史预测的Prophet路由协议进行优化,提出基于密度聚类的路由协议,采用聚类分析理论和生灭过程理论,准确构建和维护密度聚类簇,使网络中的消息副本得到实时控制.在此基础上,提出基于Q学习的随机线性网络编码策略,采用增强学习领域中的值函数估计法,通过中间节点高效获得线性独立的编码包,以提高网络编码效益.仿真实验结果表明,相比Epidemic和Prophet路由算法,该算法可以获得较高的消息投递率;在有足够缓存的情况下,数据传输时延得到了很好的控制,对容迟网络具有较强的动态适应性.
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  • 低空小目标检测中的单通道干扰信号重构和抑制算法
  • 石潇竹, 杜洋帆, 李晓辉, 方聪
  • 北京邮电大学学报. 2020, 43(5): 143-148. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-008
  • 摘要 ( 368 )     PDF ( 439 ) HTML( 439 )       
  • 利用移动通信系统进行低空小目标检测时,传统被动检测算法无法实现单接收通道下参考信号接收对比,提出一种基于干扰信号重构的直达波抑制算法,用于对低空小目标的检测.首先通过移动通信系统感知信道传输环境;在此基础上,利用OFDM时频特性重新构建直达波信号及多径信号等干扰信号,最后通过扩展相消算法对单接收通道中的直达波干扰进行抑制.仿真结果表明,所提方法能在移动通信系统单接收通道情况下提高回波检测性能,提高低空小目标检测的准确性.
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