应用科学学报

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2017, 35(1): 0-0.

摘要 ( 437 )

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保护隐私的分布式朴素贝叶斯挖掘

叶云, 石聪聪, 余勇, 怀梦迪, 林为民, 高鹏

2017, 35(1): 1-10. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.01.001

摘要 ( 727 )

PDF (2745KB) ( 403 )

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目前，分布式隐私保护朴素贝叶斯挖掘算法仅考虑分布式参与方的局部数据隐私而忽略全局的数据隐私，故难以有效抵抗合谋攻击.为此，基于差分隐私、秘密共享、安全多方计算等技术，提出一种分布式隐私保护朴素贝叶斯新算法.该算法采用安全求和协议构建保护隐私的朴素贝叶斯协议，对参与方的局部数据进行隐私保护.利用差分隐私保护机制对全局学习得到的朴素贝叶斯分类模型进行隐私保护.针对可能存在的合谋攻击，基于秘密共享设计了随机选择协议，将添加Laplace噪声的参与者随机化，有效防御安全多方计算中的相邻节点合谋及多数节点合谋攻击，并在此基础上优化保护隐私的朴素贝叶斯挖掘算法.实验表明，该隐私保护算法具有良好的分类性能和扩展性.

智能电表微功率无线通信模块天线方向性

于华东, 欧清海, 张喆, 王云棣, 吴庆, 赵宏昊, 卢毅

2017, 35(1): 11-20. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.01.002

摘要 ( 1481 )

PDF (8708KB) ( 583 )

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将具有方向性的天线按照合理角度安装，在相同条件下能提高智能电表无线信号接收功率.设计并研制了适合智能电表微功率无线通信模块的230 MHz法向模螺旋弹簧天线，研究了天线的方向性系数，针对天线和智能电表实际安装场景，改进了天线在微功率无线通信模块中的安装角度.软件仿真和实际测量结果显示，改进天线安装角度后的微功率无线通信模块，在相同测试环境下接收到的无线信号功率较改进前平均增加2.4 dBm.在相同传输环境、相同信号编码调制方式下，提高了接收信号的信噪比，进而提高了智能电表和集中器之间的通信质量.

改进的分布估计算法在配电网故障定位中的应用

王思明, 童安蓉

2017, 35(1): 21-30. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.01.003

摘要 ( 769 )

PDF (1972KB) ( 411 )

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针对配电网馈线故障定位所采用的智能算法存在的初始种群规模大、迭代次数多、容易早熟收敛等缺点，采用细菌觅食算法与分布估计算法相结合的方法来实现配电网的故障定位.将分布估计算法的全局搜索优势与细菌觅食趋化算子的局部搜索优势相结合，从而改善分布估计算法存在的局部搜索能力不足和早期收敛慢的特点.实例表明，改进的分布估计算法可以有效解决多源开环配电网故障定位问题，并具有良好的准确性、快速性和容错性.

用Apriori关联规则挖掘算法发现湖北电网雷击灾害的时空分布规律

黄俊杰, 谭波, 陈孝明, 陈江平, 阮羚, 冯莞舒, 熊宇

2017, 35(1): 31-41. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.01.004

摘要 ( 1018 )

PDF (14516KB) ( 316 )

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根据湖北电网多年雷击故障数据与雷击监测数据，探究雷电活动的日分布、月分布、高程分布、二维空间分布以及时空尺度结合的分布特征，发现湖北地区雷电活动频繁的月份主要为每年七八月间，在一天之中主要集中在15：00~18：00时段；地域上主要高发于湖北黄石、咸宁东部、武汉中部、宜昌中东部、襄樊南部及北部少数地区.用Apriori关联规则对多源融合雷击数据进行挖掘得到的结果表明，输电线周围天气满足以下条件时易发生雷击故障，需加强防范：日平均相对湿度大于80%，日平均气压高于1×10⁵ Pa，日平均水汽压在3×10³~4×10³ Pa之间.利用大数据关联规则对输电线周围雷击进行数据挖掘和分析可对输电线路运营规划提供指导，为电网雷击灾害防范提供决策辅助.

湖北省雷击关联规则挖掘发现

陈江平, 谭波, 连世忠

2017, 35(1): 42-50. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.01.005

摘要 ( 749 )

PDF (9151KB) ( 295 )

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利用湖北省雷电实时监测系统中2012~2014年间7月份的历史数据，挖掘雷击与地形、气象等环境要素之间的关联.结合具有噪声的基于密度的聚类算法与核密度算法，分层次筛选候选集，剔除低密度的无兴趣噪声点.利用先验关联规则挖掘算法进行差异化挖掘，得到湖北省不同等级电流幅值的雷击点与地形及气象因素之间的定性定量关系.分析表明，在地势低矮的湖北省，10~75 kA的雷击常发生于土地覆盖类型为林地和农田的区域，主要与日均气压、气温、相对湿度、坡度、水汽压、风速、最大风速、降水量有强相关性.100~157kA的中强电流幅值雷击与最大风速、日均水汽压、气温、最低气温、均风速的相关性较强.157.9~250.7 kA的强电流幅值雷击主要与降水量相关.

iBeacon网络下的区域化双层定位体系

姚维强, 张金艺, 鲍深, 梁滨

2017, 35(1): 51-62. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.01.006

摘要 ( 956 )

PDF (11606KB) ( 504 )

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针对许多传统室内大空间定位方法难以同时提高定位实时性和精度的问题，提出一种iBeacon网络下的区域化双层定位体系.该体系由两种优化后的室内定位算法与iBeacon双层定位架构组成.前者通过空间区域化概率匹配算法实现快速区域定位，利用区域内加权质心算法实现高精度区域内定位；后者通过iBeacon识别码对定位节点进行两级划分，利用两级节点的不同组合实现不同的定位层次.该体系通过iBeacon双层定位架构将处于不同定位层次的两种室内定位算法相结合，可同时提升实时性和精度.实验表明，在相近定位精度条件下，所提定位体系的实时性比K最近邻算法、加权K最近邻算法分别提高55.29%和54.18%.定位精度比基于RSSI的四边测距改进加权质心算法提高37.35%.该体系具有高精度和低成本优势，可广泛用于大型建筑室内导航及行人轨迹探测等领域，经济和社会应用价值高.

车载通信的网络连通性建模

陈思敏, 赵海涛, 朱洪波, 张晖

2017, 35(1): 63-70. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.01.007

摘要 ( 700 )

PDF (4800KB) ( 489 )

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车载通信网络是一种高速移动的自组织网络.车辆快速移动导致的网络拓扑结构快速改变和网络的频繁断开，使多跳通信成为挑战，因此车辆的连通性对于研究多跳通信至关重要.为此，从车间时距出发，在合理分析道路交通的情况下，假设车间时距服从爱尔朗分布，速度服从正态分布，从而分析出单位时间内车辆到达数目与平均车辆密度的关系，以及通信距离与车辆连通性之间的关系，建立了一种基于车间时距的车载通信网络连通模型.仿真结果表明，单位时间内车辆到达数目越多，平均车辆密度越大，车辆连通性越好，由此得到车辆的最佳通信距离，从而为今后研究车载通信网络中的数据传输提供一个网络连通模型.

时间演进非平稳莱斯衰落信道建模及产生方法

刘星麟, 朱秋明, 陈应兵, 陈小敏, 李浩

2017, 35(1): 71-80. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.01.008

摘要 ( 728 )

PDF (10007KB) ( 273 )

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针对基站-移动台之间的动态传播场景，构建一个时间演进的非平稳莱斯衰落信道模型，提出了一种基于线性调频信号叠加的产生方法，并给出模型参数的计算及更新算法.实验表明，该方法不仅可以保证衰落信道状态的平滑切换及衰落信道幅值和相位的连续性，还能复现衰落信道的非平稳特性，从而保证信道模型输出的时变包络分布和时变多普勒功率谱与期望值一致.该方法可用于时变场景下移动通信系统的性能评估和验证.

改进线性外推法预估器的手势跟踪

姚恒, 袁敏, 秦川, 田颖

2017, 35(1): 81-89. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.01.009

摘要 ( 802 )

PDF (8967KB) ( 330 )

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针对动态手势识别系统手势跟踪问题，提出了一种基于改进线性外推法预估器的手势跟踪算法.该算法用前两帧的平均位移作为未来帧的位移预测，提高了预测精度；采用5点直线拟合，根据拟合直线斜率判断目标遮挡和重叠状态下的运动方向，克服了由于手势目标质心变化引起的预测位置偏离实际目标的缺陷.实验结果表明：所提出的算法能准确稳定地跟踪手势目标，平均预测偏差缩小到3.374像素，并且能在手势被遮挡和手势重叠的情况下实现有效跟踪.

微小卫星低照度遥感成像的信噪比

张洋, 钟兴

2017, 35(1): 90-98. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.01.010

摘要 ( 892 )

PDF (2055KB) ( 464 )

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为了实现低照度环境下遥感图像的正常采集，对遥感平台与遥感传感器进行了研究.分析对比了微小卫星平台现有遥感图像成像模式，利用敏捷性微小卫星平台，提出了在凝视模式下增加积分时间获取星载卫星低照度图像的方法，并对凝视情况下遥感图像信噪比进行建模和分析，给出了遥感图像信噪比与光学系统相对孔径、积分时间之间的函数关系.搭建了实验平台，可实现在低照度环境下进行不同积分时间的实际靶标图像采集及信噪比分析.

利用群体CT计划图像的多任务前列腺自动分割

戴修斌, 邓黄健, 刘代富, 刘可, 周青蓉

2017, 35(1): 99-106. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.01.011

摘要 ( 883 )

PDF (13066KB) ( 247 )

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为了实现CT计划图像中前列腺的自动分割，提出一种基于群体CT计划图像的多任务前列腺分割方法.将群体CT计划图像分别映射到不同参考图像空间，形成多个训练任务.利用随机森林算法和自动上下文模型训练出一系列随机森林分类器，将分类器作用在待分割CT计划图像上获得多个分类概率图，最后使用多数投票法求得最终分割结果.实验表明，与单任务分割方法相比，基于群体CT图像的多任务分割能有效提高CT计划图像中前列腺的分割准确率.

用井字结构光对规则部件进行三维测量

蔡晨, 潘斌, 刘振宁

2017, 35(1): 107-116. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.01.012

摘要 ( 930 )

PDF (10146KB) ( 529 )

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提出一种利用井字结构光对规则部件进行三维视觉测量的方法.将井字结构光投射到标定板上并采集图像，对其进行图像处理，标定井字结构光测量系统.再将井字结构光投射到规则部件上并采集图像.经图像处理提取光条中心，获得物体三维坐标信息.实验表明，该测量方法的测量范围为700~1 000 mm时，测量误差小于0.5 mm.

SDN环境下基于MPTCP协议的切换管理

孙茂鑫, 钱红燕, 陈兵, 张轩

2017, 35(1): 117-127. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.01.013

摘要 ( 932 )

PDF (6814KB) ( 1210 )

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为提高无线切换时的网络性能，采用软件定义网络架构并提出基于多路径传输控制协议的移动切换管理方法.根据所提出的基于模糊逻辑的多属性切换算法进行切换判决，综合采用当前信号强度（received signal strength，RSS），预测RSS值以及可用带宽作为网络参数来设计模糊逻辑控制器.然后计算各参数的隶属度值，通过计算综合性能评估值进行切换判决.在切换管理的实现过程中，传输层采用多路径传输控制协议，允许建立多条传输路径传输数据.设备可利用该协议同时连接多个接入点，一条链路发生切换时其余链路继续保持通信.最后搭建了一个OpenFlow试验床来验证该切换管理方法，结果表明该方法可实现设备的无缝切换，保证用户服务质量.

基于稀疏A*算法与文化算法的无人机动态航迹规划

李军华, 刘群芳

2017, 35(1): 128-138. doi:10.3969/j.issn.0255-8297.2017.01.014

摘要 ( 1296 )

PDF (15362KB) ( 360 )

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针对无人机动态航迹规划问题，结合数字地形和天气等信息建立全数字概率地图，采取先离线静态全局规划后在线实时动态规划的两级分层规划方法，基于稀疏A^*算法与文化算法实现了无人机动态航迹规划，改善了稀疏A^*算法的绕径问题，提高了航迹的可靠性和实时性.

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