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最新刊期

2021 年第 3 期

计算机科学

云环境下去中心化跨域身份认证方案
詹泽怡,陈晶,何琨,何振兴,杜瑞颖
2021, 67(3): 205-212. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2020.0306

摘要：为解决传统公钥基础设施（public key infrastructure， PKI）体系下跨域认证困难的问题，提出一种云环境下去中心化跨域身份认证方案。该方案基于星际文件系统和区块链技术，构造了一种去中心化的跨域身份认证模型。一方面通过设计高效的存储模式和存储控制分离方式，实现海量身份数据下的快速响应；另一方面通过设计跨域认证与隐私保护机制，优化跨域身份认证流程并限制跨域共享数据的类型，实现对跨域认证用户的隐私保护。通过分析潜在的攻击手段，说明了本文方案的安全性；通过实现原型系统，并与其他方案进行对比，验证了本文方案在跨域存储、校验、认证等方面的优越性能。
关键词：跨域身份认证;公钥基础设施;区块链

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发布时间：2021-06-28
Olympic：一种基于多明文的数据对称加密算法
陈威,薛慧,王天宇,崔竞松,王丽娜
2021, 67(3): 213-220. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2020.0297

摘要：当传统的对称加密算法遭受暴力攻击时，由于被加密的明文信息符合语义特征，攻击者可以从多个候选密钥中识别出正确的密钥以破解密码。为此，本文提出一种基于多明文的数据对称加密算法。该算法可以在一次加密过程中对n（n≥2）对明文和密钥执行加密操作，产生一个密文，并在解密过程中使用指定密钥对密文进行解密，以获得对应的明文。该算法将一对真正的明文和密钥与另外n-1对虚假的明文和密钥混合在一起进行加密，保证了即使所有明文和密钥都被破解，攻击者也无法确定真正的明文和密钥。另外，该加密算法通过引入密码盐增大破解密钥的难度，以进一步确保密钥的安全性。与传统对称加密算法相比，本文算法在抵御暴力攻击和防篡改方面具有更高的安全性。
关键词：多明文加密;安全密钥;暴力攻击;密码盐

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发布时间：2021-06-28
基于高频心电图的缺血型心脏疾病分类算法
徐俊轩,贺煜航,陈刚
2021, 67(3): 221-231. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2020.0277

摘要：现阶段高频心电图（high-frequency electrocardiogram， HFECG）分类算法多为心梗（myocardial infarction，MI）与非心梗的二类分类或心梗类别分类算法，无法在心梗早期的心肌缺血阶段发现病例。基于此，本文提出了一种基于高频心电图的缺血型心脏疾病分类算法。该算法选取并改进了6个高频成分参数作为特征，使用XGBoost模型对样本进行分类。相较于传统算法，该算法增加了对缺血型异常（ischemic，ISC）病例的分类，可以及早发现心梗潜在病例。此外，本文对高频成分参数中幅值下降区域的求解过程与形态学指标进行了改进，提高了算法性能。采用本文算法在PTB-XL数据集上进行了实验，并利用临床数据进行了验证。实验结果表明，本文采用的高频心电图特征对于心肌缺血异常具有较强的表征能力，针对PTB-XL数据集，对四分类类别：正常（NORM）、其他异常（ABNORM）、ISC和MI的识别准确率依次为83.9%，81.7%，88.2%和93.9%。该算法可以有效挖掘处于心梗早期心肌缺血阶段的病例。
关键词：机器学习;高频心电图;心肌缺血;非ST段抬高心肌梗死;幅值下降区域

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发布时间：2021-06-28
基于卷积神经网络的高压电缆局部放电信号分类
吴剑,胡耀垓,姜春华,张晓星,李凯扬,赵正予
2021, 67(3): 232-240. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2020.0235

摘要：尽早发现高压电缆局部放电信号类型并采取相应措施，对于有效避免绝缘系统遭受破坏至关重要。针对高压电缆中4类常见的典型缺陷产生的局部放电信号，本文提出一种基于卷积神经网络的高压电缆局部放电信号分类方法。首先构建缺陷模型，采集4类缺陷的局部放电信号作为样本，并用电压幅值-相位谱图作为输入数据集；然后利用多层卷积核进行特征提取，多分类器进行分类回归；最终得到训练完成的卷积神经网络。比较而言，基于反向传播（back propagation，BP）神经网络和自编码神经网络的分类方法分类效果不稳定，整体准确率较差，本文方法的特征提取能力更强，对每一类信号的分类效果都较好，具有更广阔的应用前景。
关键词：局部放电;反向传播神经网络;自编码神经网络;卷积神经网络

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发布时间：2021-06-28
基于卷积循环神经网络的短波时变信道盲均衡算法
刘琪,孙文强,茹国宝
2021, 67(3): 241-246. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2020.0275

摘要：针对短波时变信道码间干扰严重、误符号率高等问题，采用卷积循环神经网络（convolutional recurrent neural network， CRNN），即将卷积神经网络（convolutional neural network， CNN）和循环神经网络（recurrent neural network， RNN）相结合，提出一种基于CRNN的短波时变信道盲均衡算法，设计了针对短波时变信道（瑞利平坦衰落信道和频率选择性衰落信道）的卷积循环神经网络盲均衡器（convolution recurrent neural network blind equalizer， CRNNBE）。该盲均衡器基于CNN收敛速度快和RNN便于处理序列信号的特点，克服码间干扰问题，有效提高了通信质量。仿真实验结果表明：相比基于RNN与CNN的盲均衡器，训练完成后的CRNNBE准确率更高、交叉熵损失值更低，并且收敛速度明显高于RNN盲均衡器，模型在20次左右即可完成收敛；在短波时变信道中，整体而言，相比其他均衡器，在相同信噪比条件下，CRNNBE的误符号率最低，通信可靠性最高。
关键词：信道均衡;短波时变信道;卷积神经网路;循环神经网络

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发布时间：2021-06-28
移动感知下小小区网络的任务卸载、迁移及资源分配策略
陈雷
2021, 67(3): 247-255. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2020.0305

摘要：针对基于移动边缘计算（mobile edge computing， MEC）的小小区网络中任务迁移产生额外开销的问题，提出一种优化的移动感知下小小区网络的任务卸载、迁移及资源分配策略，以达到减小迁移概率的同时最大化总收益的目的。首先，利用移动设备（mobile equipment，ME）的驻留时间分析移动设备的移动性，并通过效用函数表示总收益最大化这一问题。其次，由于该问题是一个混合整数非线性规划（mixed integer non-linear programming，MINLP）问题，提出基于遗传算法的分布式资源最优化算法（distributed resource optimization algorithm based on genetic algorithm， DROAGA）来进行求解。最后，通过仿真实验模拟移动设备数量、计算资源数量、任务迁移开销和平均驻留时间对移动设备总收益的影响。实验结果表明，与其他算法相比，本文提出的算法能更有效地提高用户的总收益。
关键词：移动边缘计算;卸载;迁移;移动感知

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发布时间：2021-06-28

数学

一类复合泊松过程的首达时概率密度
陶秀丽,沈兆晖
2021, 67(3): 256-262. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2021.0023

摘要：利用复合泊松过程的独立增量性，研究了一类带正跳跃的复合泊松过程首达时的概率密度函数，这类复合泊松过程的跳跃幅度服从有限离散分布。由首达时的概率密度函数，计算出首达时有限的概率。而后，作为主要结论的应用，计算了几个特殊例子，推广了关于独立泊松过程的加权和过程的首达时概率分布的一些结论。
关键词：复合泊松过程;首达时;概率密度函数

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发布时间：2021-06-28
随机环境中受病毒传染性影响的两性分枝过程的概率母函数和灭绝条件
任敏,王晶晶,王艳萍
2021, 67(3): 263-269. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2021.0030

摘要：建立了独立同分布随机环境中受病毒传染性影响的两性分枝过程模型，研究了该过程的马氏性、概率母函数的一些关系。利用这些关系，讨论了在常见配对函数下过程灭绝的几个充分条件。
关键词：随机环境;病毒传染性;两性分枝过程;概率母函数;灭绝概率

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发布时间：2021-06-28
次线性期望空间下随机加权ND序列的完全积分收敛
张冰冰,吴群英
2021, 67(3): 270-276. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2020.0238

摘要：利用Hölder不等式和Rosenthal不等式，在积分条件下给出次线性期望空间下随机加权ND（negatively dependent）序列的部分和的完全积分收敛，将概率空间下具有随机加权ND序列的部分和的完全矩收敛推广到次线性空间中。
关键词：完全积分收敛;随机加权;次线性期望

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发布时间：2021-06-28
单位双圆盘Hardy空间上乘法算子的一些性质
韩凯凯,王茂发
2021, 67(3): 277-280. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2021.0043

摘要：设 $φ$ 是单位双圆盘上的解析函数，研究了单位双圆盘Hardy空间上乘法算子 $M_{φ}$ 的一些性质。具体地，给出了单位双圆盘Hardy空间上有界线性算子是乘法算子的一种刻画。证明了有界乘法算子 $M_{φ}$ 的本性范数等于 $φ$ 的上确界范数，揭示了单位双圆盘Hardy空间上没有非平凡的紧乘法算子。给出了乘法算子是满射的充分必要条件，描述了乘法算子的谱。利用Poisson积分的方法刻画了闭值域的乘法算子。
关键词：单位双圆盘Hardy空间;乘法算子;本性范数;谱

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发布时间：2021-06-28

其他

基于最小二乘原理的电力变压器绝缘油色谱在线监测系统校准方法
明菊兰,钱洲亥,牛莉,李媛媛,李治国,余璐静,方鹏飞
2021, 67(3): 281-291. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2020.0239

摘要：将半导体传感器应用于电力变压器绝缘油色谱在线监测系统时，传统的直线拟合校准方法会出现测量误差超过限值、拟合气体浓度为负值等问题。基于此，本文采用基于最小二乘原理的直线、幂函数以及一元二次函数拟合方法，对半导体传感器检测的H₂、CH₄、C₂H₆、C₂H₄、C₂H₂、CO、CO₂等7种绝缘油中溶解气体的浓度数据进行拟合。通过理论分析和实验验证，证实相比直线和幂函数拟合方法，基于最小二乘原理的一元二次函数拟合结果的相关性更好，拟合误差更低，有望用于改进绝缘油色谱在线监测系统的现场校准方法。
关键词：在线监测;半导体传感器;校准方法;最小二乘原理

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发布时间：2021-06-28
超特高压变电站金具填缝导电有机硅聚合物胶泥的制备及性能
韩文,唐露甜,杨彬,景龑,王育佳,吴健,白晓春,孙九霄
2021, 67(3): 292-298. DOI: 10.14188/j.1671-8836.2020.0257

摘要：超特高压变电站金具表面的尖端放电问题是限制其应用的关键。本文将碳纤维（carbon fiber，CF）粉和四针状氧化锌晶须（tetra-needle like ZnO whiskers，T-ZnOw）作为导电填料，加入到有机硅聚合物基体中，制备了一种超特高压变电站金具填缝导电有机硅聚合物胶泥。通过调节T-ZnOw的含量，制备了不同的导电有机硅聚合物胶泥，并对其拉伸性能、微观形貌、流变性能、导电性能等进行了系统分析。研究结果表明：本文制备的导电有机硅聚合物胶泥的拉伸性能和导电性能优异，且界面结合良好。当导电有机硅聚合物胶泥中T-ZnOw的质量分数达到20%时，该胶泥的体积电阻、表面电阻和电导率分别达到0.14 Ω·cm、 2.5 Ω/sq和101.0 S/cm，其拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率分别达到29.9 MPa、 6.3 GPa和0.8%。通过填缝实验以及测量防电晕胶泥涂层的非线性系数和表面电阻率的实验，验证了该胶泥的填缝和防电晕效果。由实验结果可知，本文制备的导电有机硅聚合物胶泥的拉伸性能、导电性能和防电晕效果均满足超特高压变电站金具填缝使用要求。
关键词：碳纤维粉;四针状氧化锌晶须;有机硅聚合物;拉伸性能;导电性能

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发布时间：2021-06-28

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