• 2024年 第47卷 第2期 刊出日期：2024-04-28 上一期 下一期

综述

• 网络操作系统的研究进展与展望
• 黄韬 谈沙 谢人超 刘韵洁
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 1-10.
• 摘要 ( 505 )     PDF ( 515 ) 　　
• 网络操作系统是突破广域大规模网络可管不可控局限的关键,是提供智能、安全、柔性、可定制网络能力的网络大脑,也是推动互联网从消费型向生产型演进的核心技术。为实现网络可管可控的目标,分析了当前与网络操作系统相关的研究进展,提出了其概念内涵和体系架构。将网络操作系统自底向上分为三层(网元操作系统、大网级操作系统和云网操作系统),系统性探讨了数据平面-控制平面-服务平面的架构,攻克了大规模确定性传输、新型传输控制协议和超强算力网络等关键技术,揭示了网络操作系统的目标和发展趋势,并总结了潜在的应用场景。
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论文

• 基于视觉语言提示学习的少样本图像分类方法
• 李宝安 王欣宇 滕尚志 吕学强
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 11-17.
• 摘要 ( 729 )     PDF ( 285 ) 　　
• 为了提高少样本图像分类的性能和泛化能力,充分利用大规模视觉语言预训练模型，提出了一种高效处理少样本图像分类问题的方法。首先,在文本编码部分,整合多个可学习的文本提示,充分挖掘图像类别标签在提示语句中不同位置对模型泛化性能的影响;其次,在图像编码部分,引入可学习的视觉提示,使图像预训练参数能更好地表征少样本图像;最后,在图像和文本特征编码器后添加特征适配器,并在图像分类数据集上微调网络,以提升网络在少样本图像分类数据集上的性能。在 10 个公开数据集上进行了大量实验,结果表明,相较于现有方法,所提方法在单样本分类的平均准确度上提高了 2.9% 。
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• 基于语境与语义模态的多任务情感原因对抽取
• 刘宇鹏 冯贤杰 姚登举
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 18-23.
• 摘要 ( 261 )     PDF ( 122 ) 　　
• 为了综合考虑更多模态信息,对语境和语义特征进行了建模,并将它们融合在一起以提取情感原因对。针对语境模态,采用了子句嵌入方法来获取情绪和原因的表示,并通过双因素注意力机制得到全局语境矩阵。同时,通过构建子句间语义的图神经网络,得到了局部语义特征。最后,通过主模态和辅助模态的匹配,得到了融合特征,以进行多任务预测,包括情感句、原因句和情感-原因对的抽取。实验结果表明,在抽取经典中文情感原因对数据时,相较于最佳基线系统,所提模型的F 测度提高了 2.2% 。
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• 一种随机束搜索文本攻击黑盒算法
• 王小萌 张华 丁金扣 王稼慧
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 24-29.
• 摘要 ( 243 )     PDF ( 119 ) 　　
• 针对现有对抗样本生成算法容易陷入局部最优解的问题, 提出了一种名为 R-attack 的算法,通过束搜索和随机元来提高攻击成功率。利用束搜索在同义词空间中寻找最优解,增加对抗样本的多样性,进而提高攻击的效率，同时,在迭代搜索过程中引入随机元素,避免过早陷入局部最优解,从而有效提高攻击成功率。在 3 个数据集上对 2 个模型进行了对抗攻击实验,实验结果表明,用 R-attack 算法能够有效提高对抗样本的攻击成功率。以在Yahoo! Answers 数据集上训练的双向长短期记忆网络模型为例,用 R-attack 算法攻击模型的攻击成功率比基线高了 2.4% 。
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• 基于双注意力卷积及Transformer融合的非均匀去雾算法
• 王科平 张自娇 杨艺 费树岷 韦金阳
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 30-37.
• 摘要 ( 463 )     PDF ( 243 ) 　　
• 针对现有大部分去雾算法中对不同雾霾区域关注不足以及浓雾区域细节信息恢复不理想的问题, 提出了一种结合卷积神经网络和 Transformer 模块的非均匀去雾算法。首先,为了更好地关注浓雾区域,在浅层特征提取阶段构建了并联双注意力卷积网络,分别从像素和通道的角度给图像分配不同的权重;其次,在深层特征提取中,引入了 Transformer 模块进行全局非均匀雾霾区域特征提取,既能有效捕捉特征之间的长距离依赖关系,又避免了普通卷积扩大感受野导致细节信息丢失的问题;最后, 设计了多特征融合重建网络,能够自适应地融合浅层和深层特征,从而重构清晰图像。在公共数据集和自建非均匀雾霾数据集上进行了大量实验,结果表明,所提算法在视觉效果和客观评价指标上均优于其他先进对比算法。
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• 轻量化的PCB表面缺陷检测算法
• 张果 陈逃 王剑平 杨凯钧
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 38-44.
• 摘要 ( 518 )     PDF ( 201 ) 　　
• 针对印刷电路板(PCB)表面缺陷检测存在的速度低和准确率不高等问题, 提出了一种基于改进 YOLOv4-tiny 模型的 PCB 表面缺陷检测算法。首先, 采用了优化后的聚类方法对缺陷数据集进行聚类,以解决初始先验框不适合 PCB 表面缺陷检测的问题;其次,为了解决主干网络在下采样时可能丢失小尺度目标信息的问题, 引入了切片操作;接着,在特征融合网络中, 引入了软池化卷积结构,以提高模型感受野,增强对小目标特征的表达能力;最后,通过引入改进后的交叉熵损失函数对损失函数进行优化。在北京大学开源的印刷电路板缺陷数据集上验证了所提算法的效果,结果表明,相较于其他经典算法,所提算法在检测速度、精度和模型参数量等指标上都有较大的提升。
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• 具有行人影响的11GHz室内无线信道建模与特性分析
• 薛寒 杨丽花 魏苏皖 杨钦 吕文俊
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 45-50.
• 摘要 ( 199 )     PDF ( 218 ) 　　
• 为了研究高频段宽带短距离无线通信的信道传播特性, 对 11 GHz 频段在不同室内场景下的无线传播特性进行了测量。利用大量实测数据, 建立了考虑行人影响因素的路径损耗模型,并给出了均方根时延扩展的统计特性。此外, 对走廊、空房间和大型会议室这3种场景中行人因素对信道传播特性的影响进行了比较分析。研究结果显示，当行人在收发端间移动时,其遮挡衰减路径损耗与距发送端的距离呈二次函数关系；当行人静止不动时,其遮挡衰减路径损耗与距接收端的距离呈指数函数关系;不同场景中行人对路径损耗的影响程度不同;此外,行人因素还会增强收发端间的多径效应。以上研究结果可为未来高频段室内短距离无线通信提供理论和实践依据。
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• 基于得分生成模型的时间序列异常检测方法
• 周浩 禹可 吴晓非
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 51-57.
• 摘要 ( 307 )     PDF ( 195 ) 　　
• 为了解决传统时间序列异常检测模型在时序数据随机性表征不足以及模型泛化能力较弱的问题, 提出了一种基于得分生成的异常检测模型。针对复杂信息物理系统中运行监控的时序数据, 设计了一个多维时间序列异常检测框架,利用回归模型捕捉数据内在的时间模式。考虑时序生成过程的随机性, 采用去噪得分匹配的方法来估计梯度信息,并利用估计的梯度信息, 设计了高效的异常评分方法。在公开的池化服务器数据集和安全水处理数据集上,所提模型的异常检测 F1 值分别达到了 96% 和 90. 18% ,比使用基线模型得到的最高 F1 值分别提高了1.02% 和 1.01% 。消融实验和案例分析结果表明,用噪声索引模块和签名矩阵模块可增强模型的特征提取能力,所提模型的异常阈值在[0.386, 0.8)之间时的 F1 值大于等于 0.8。
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• 速率分割多址接入系统中的协作中继传输策略与优化
• 雷维嘉 张智 雷宏江 唐宏
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 58-65.
• 摘要 ( 210 )     PDF ( 265 ) 　　

• 针对两用户系统,提出了一种基于速率分割多址接入的协作中继传输策略。首先设计了系统效益函数,以更完善的方式评估协作速率分割多址接入系统的能量成本；然后以最大化系统效益为目标,对预编码矩阵、公共速率分配、发射功率和时间分配进行了联合优化。采用黄金分割搜索法和逐次凸逼近等方法将非凸问题转化为凸问题,并进行了求解。仿真结果显示,与基准方案相比,所提方案能够实现更高的系统效益。

  
  

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• 离散小波变换和自编码器耦合的脑电信号异常检测方法
• 王振宇 向泽锐 支锦亦
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 66-73.
• 摘要 ( 241 )     PDF ( 169 ) 　　
• 为了准确地目视检查和解释脑电图(EEG),提出了一种用于识别 EEG 信号中癫痫发作信号的异常检测方法。首先, 使用小波变换将 EEG 信号分解为近似和细节系数,并根据阈值准则剔除不显著系数,以限制小波系数的数量;其次, 采用自编码器对离散小波系数进行编码;然后, 对 EEG 信号进行分析以检测异常值,通过压缩特征集进行数据重构,利用分类器从无癫痫信号中检测癫痫;最后,使用波恩大学数据库,将所提方法与既有方法进行比较。用所提方法采用线性和非线性机器学习分类器从 EEG 信号中检测癫痫发作信号。实验结果表明,该方法的准确率和特异性分别达到了 99.93% 和 100% 。因此,所提方法具有良好的检测能力和鲁棒性,可以用简单的线性分类器识别 EEG 信号中的癫痫发作活动信号,适用于时间序列信号分析,同时能够检测和判断异常,也可为癫痫的诊断、治疗和评估提供客观参考,从而减轻医生的工作量,提高治疗效率。
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• 基于改进第一关键集的极化码SCLF译码算法
• 袁建国 贺京杰 张丰果 黄胜
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 74-80.
• 摘要 ( 191 )     PDF ( 135 ) 　　
• 为了改进极化码串行抵消列表比特翻转(SCLF)译码算法的误码性能, 通过分析已完成译码的比特对未译码比特的影响,提出了一种优化 SCLF 译码算法的算法,即改进关键集精度。以第一关键集(FCS)作为初始关键集,通过计算比特不可靠度的理论值和实际值,筛选出 FCS 中包含串行抵消状态路径的错误比特,并按信道可靠度升序排列形成改进第一关键集(IFCS)。IFCS 能有效提高翻转准确性并减少重译码次数。仿真结果表明,所提算法相较于 RCS-SCLF 译码算法和决策后处理SCLF译码算法具有更好的误码性能和更低的复杂度,同时还可以与小列表循环冗余校验辅助 SCL (CA-SCL)译码算法结合,达到大列表 CA-SCL 译码算法的性能水平。
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• 基于深度强化学习的车载边缘计算功率分配方法
• 邱斌 王云霄 肖海林
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 81-89.
• 摘要 ( 236 )     PDF ( 236 ) 　　
• 针对车载边缘计算环境下车辆移动引起的车载时变信道和任务随机到达问题, 提出了一种基于深度强化学习的计算卸载和功率分配方法。首先, 设计了双向车道场景下基于非正交多址的端-边-云三层卸载模型;接着,结合该模型的通信、计算、缓存资源以及车辆的移动性, 进一步确立了车载用户功率和缓存延迟长期累积总成本最小化的联合优化问题;最后,考虑到车载边缘计算网络的动态、时变和随机特性, 提出了基于深度确定性策略梯度的分布式智能算法,以获取最优功率分配机制。仿真结果显示,相较于传统方法, 所提方法在减少总成本方面具有显著优势。
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• 基于编码视频的动态手势数据优化与识别
• 谢晓燕 曹盘宇 夏浩 陈雨馨
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 90-96.
• 摘要 ( 183 )     PDF ( 187 ) 　　
• 编码视频数据流中的运动矢量和残差等语法元素可用于替代光流进行运动表示,但其固有的像素噪声和特征稀疏性会影响精细动作的识别精度。对此,在对编码视频语法元素进行数据优化的基础上, 设计了一个高精度、低复杂度的动态手势识别框架。首先,提出了关键 P 帧选择方法,通过选择信息量更高的编码帧解决了特征稀疏性问题;其次, 提出了联合残差特征表示方法,利用残差得到精细的手势轮廓图,去除了运动矢量中手部以外的像素噪声;最后, 设计了一种轻量而高效的动态手势识别模型,利用优化后的运动矢量和残差获得了类似于光流的计算效果。在 viva,sheffield klnect gesture,NvGesture 和 EgoGesture 等数据集上对所提方法进行了验证,实验结果显示,所提方法中仅使用 RGB 数据模式可达到的识别精度分别为 82.94% 、99.72% 、81.12% 和 90.48% ,降低了 89% 的存储开销,并且以 4.7 倍的运行速度获得了与先进方法相近的结果。
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研究报告

• 一种用于动态车辆保险评估的批量验证签名方案
• 李旭 赵金东 王璇 宋永超 卢云宏
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 97-102.
• 摘要 ( 145 )     PDF ( 120 ) 　　
• 针对动态车辆保险评估中的隐私需求, 设计了一种可转换的环签名方案。首先, 结合椭圆曲线线性运算性质进行方案设计,提高了对同一群组的多个签名进行验证的效率;其次, 设计了匿名签名到普通签名的选择性转换机制,用于验证用户是否为数据属主。实验结果表明, 在签名用户数量较大的情况下,所提方案的签名验证效率比其他方案更高;在签名群组和签名数量都增大的情况下,所提方案仍具有较好的性能。
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• 通信链路感知的多智能体动态事件触发一致性控制
• 张雅淳 武艳 杨清海
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 103-109.
• 摘要 ( 246 )     PDF ( 165 ) 　　
• 在多智能体信息交互过程中,由于通信带宽有限,需要减少资源消耗。对此,提出了一种基于通信链路感知的动态事件触发控制方案。考虑到触发条件中信道容量的影响,设计了链路感知的一致性触发机制。该机制的触发频率可随通信资源的变化而智能调节。在通信网络带宽状态一般时,降低触发频率可减少网络中的通信量;在通信网络带宽性能较好时,增加触发频率可加快系统的收敛速度。此外,为增加系统的可扩展性,引入了具有有限稳定耦合增益的自适应控制协议,使得控制策略不需要使用网络拓扑相关的全局信息。基于稳定性定理对多智能体系统的一致性进行了推导,并通过正下界法证明了系统不存在 Zeno 行为。仿真结果表明,所提的通信链路感知动态事件触发机制可以在通信资源和收敛速度之间起到调节作用,可有效提升系统网络带宽的利用率。
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• 基于TSN的智能变电站流量确定性传输
• 池颖英 朱海龙 李庆 郑哲 刘瑞
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 110-117.
• 摘要 ( 232 )     PDF ( 247 ) 　　
• 针对智能变电站三层两网及点对点传输架构存在的布线复杂和运维效率低下的问题, 设计了一种基于时间敏感网络(TSN)的智能变电站“全站共网”的组网方案,以实现多种类型智能变电站报文在同一网络中混合传输。考虑到智能变电站通信网络流量种类较多,针对较低时延要求的突发性事件报文和周期性报文混合传输带来的不确定性问题, 利用 IEEE 802. 1Qbv 中的时间感知整形器功能,对网络中所有具有时延要求的流量进行了调度规划,制定了流量调度约束,并求解了网络设备流量传输的调度参数。设计了2个场景下的仿真实验,将调度参数配置到仿真实验中的 TSN 节点,使得流量按照求解的时隙进行传输,并对有无 Qbv 门控调度和背景流量的干扰进行了多组对比实验。实验结果表明,制定的 Qbv 门控调度策略能够保证智能变电站多种流量的混合传输,具有严格时延要求的流量能够在专门的时隙中进行传输,调度流量不受背景流量的干扰,实现了智能变电站报文的低时延确定性传输。
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• 融合暗通道先验与粒子群算法的去雾改进算法
• 田昊 王小玉
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 118-122.
• 摘要 ( 219 )     　　
• 为了解决雾霾条件下传统固定值暗通道先验算法导致的去雾图像质量低、颜色失真等问题, 提出了一种暗通道先验与粒子群融合的去雾改进算法。利用粒子群优化算法特性,对每个平均亮度范围内的保留因子进行优化,然后将其代入暗通道先验算法中。同时,在求解大气光值时,采用中值滤波算法替代原有的两次最小值滤波算法。实验结果表明,相较于传统固定值暗通道先验算法,所提算法在图像的去雾处理上既在主观视觉效果上有所提升,也在客观评价标准上具有更好的表现。同时,该算法的运行速度也提升了约 14.3% 。
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• 一种联合语义和关联匹配的工程咨询报告检索模型
• 张乐 杜一凡 吕学强 李业龙 夏雷
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 123-129.
• 摘要 ( 159 )     PDF ( 88 ) 　　
• 提出了一种面向工程咨询报告的文本检索模型,通过联合语义匹配和关联匹配实现了标题与段落的准确、高效检索,可有效地辅助工程咨询报告的撰写工作。首先,基于工程咨询报告的文本检索语料集,对对比学习模型进行微调,并对标准的基于变换器的双向编码器(Vanilla BERT)模型进行初始化;接着,利用 Vanilla BERT 模型和线性层对语料文本进行训练,得到语义匹配分数。同时, 构建了文本信息和关键词信息的义原词向量表示,并通过深度文本交互模型获得关联匹配分数。将语义匹配分数和关联匹配分数归一化后进行加权融合,得到最终的匹配分数,完成标题与段落之间的文本检索。在所提模型中结合了上下文向量表示和文本交互匹配方法,相较于最优的对比模型,所提模型的 P@20 评价指标提升了 7.49% ,有效增强了文本检索的效果。
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• 基于负载均衡的快递分拨中心AGV系统优化方法
• 田帅辉 何娅
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 130-136.
• 摘要 ( 174 )     PDF ( 91 ) 　　
• 针对自动引导车(AGV)在快递分拨中心应用中出现的路网负载失衡问题, 建立了负载均衡的多目标分层模型。首先, 采用加入转弯代价的 A* 算法进行预处理,引入节点负载代价;其次, 以最小路径代价和最大负载均衡程度为优化目标,在改进的 A* 算法中加入负载代价以获得评价函数值,形成混合遗传算法,从而实现对投递口布局的优化;最后,基于栅格环境进行了仿真实验。实验结果表明,采用所提模型优化快递分拨中心的投递口布局,能够有效地均衡路网负载。
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• 基于IM-DD的无线光信道容量分析
• 蒋立荣 李龙光
• 北京邮电大学学报. 2024, 47(2): 137-142.
• 摘要 ( 229 )     PDF ( 120 ) 　　
• 无线光信道通常采用强度调制-直接检测(IM-DD)方式传输信息。然而,在基于 IM-DD 的无线光信道容量分析中,现有信道容量的相关结果在有限信噪比范围内存在估计精确度较低的问题。为了解决这一问题, 考虑了受到平均光强约束的无线光信道中的非负输入信号。通过利用信道容量的双重表达式,并选择有效的辅助输出分布, 推导出了新的信道容量上界。同时,结合离散分布信息熵的性质和最大熵原理,推导出了新的信道容量下界。仿真结果表明,在中、高信噪比范围内,得到了对信道容量上界的精准估计,且高信噪比下渐近最优。在中、低信噪比范围内,得到了对信道容量下界的精准估计。
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