物联网环境下移动节点可信接入认证协议

无线传感器网络（WSN）中的移动节点缺乏可信性验证,提出一种物联网（IoT）环境下移动节点可信接入认证协议。传感器网络中移动汇聚节点（Sink节点）同传感器节点在进行认证时,传感器节点和移动节点之间完成相互身份验证和密钥协商。传感器节点同时完成对移动节点的平台可信性验证。认证机制基于可信计算技术,给出了接入认证的具体步骤,整个过程中无需基站的参与。在认证时利用移动节点的预存的假名和对应公私钥实现移动节点的匿名性,并在CK（Canetti-Krawczyk）模型下给出了安全证明。在计算开销方面与同类移动节点认证接入方案相比,该协议快速认证的特点更适合物联网环境。     

复杂环境下一种多移动节点的WSN三维覆盖算法

依据现实环境中对于复杂的山丘、沟壑等空间立体目标进行监测的需要,提出一种多移动节点的无线传感器网络三维覆盖算法。通过在三维空间中选取目标监测点,采用基于误警率的节点感知模型感知目标监测点,计算目标监测点的三维联合探测概率进行覆盖空洞分析,找出移动节点最优移动路径,调整移动节点移动位置实现对目标监测点的全覆盖,解决三维环境中恶劣复杂情况下的监测问题。仿真结果表明,该算法可有效探测覆盖空洞,并能够利用移动节点对其进行修复,在满足目标监测节点全覆盖的同时使移动节点的移动距离最优,降低网络能耗。     

移动环境中一种基于Hash的P2P覆盖网

目前提出的大多数基于哈希（hash—based）的P2P网络都集中于固定的对等节点。当节点移动到网络中一个新的位置时,这种结构在消息传递等方面的效率就会下降。文章提出一种移动环境中的基于哈希的P2P覆盖网（Hash—based P2P Overlay in Mobile Environment,H—MP2P）,允许节点在网络中自由移动。一个节点可通过P2P网络广播其位置信息,其他节点通过网络可以获知该节点的移动信息并进行定位。通过理论分析和实验可知H—MP2P在扩展性、可靠性和效率方面都可以取得较好的结果,可以很好的应用在移动环境中。     

声纳阵列网络基于移动信标到达角的渐进最优节点自定位算法

针对水下声纳阵列网络节点自定位问题,提出一种基于移动信标到达角的三维总体最小二乘（TLS）节点自定位算法。首先给出了基于方位角和俯仰角的变量含误差模型,并根据该模型提出三维TLS算法,证明三维TLS算法随信标广播次数增加是渐进最优估计,仿真结果验证所提出算法的均方根误差渐进达到CRLB。     

基于Markov链模型的MANET连通性分析

提出一种基于Markov链模型的移动Ad hoc网络（MANET）连通性分析方法。建立节点可靠性分析的Markov链模型,使之便于计算节点的可靠性概率。基于此,建立网络剩余节点数以及故障节点数状态转移的Markov链模型,并推导出计算节点随机网络连通概率的公式。通过Matlab仿真验证了理论分析的正确性。     

航空集群网络可靠性估计路由选择策略

针对未来航空集群网络中节点间通信可靠性保障问题,提出一种基于移动预测的链路可靠性估计路由选择策略。首先,使用基于地理位置的移动预测方法对邻居节点的位置进行准确预测。其次,根据预测结果对当前节点的通信范围进行分区,对不同邻居节点所在区域的链路可靠性分别估计得到相应的可靠性估计函数值。根据得到的可靠性函数值使用概率选择模型并结合跳数因子进行路由选择。最后,以优化链路状态路由协议（Optimized Link State Routing protocol,OLSR）为基础对路由选择策略细节进行描述,并仿真验证了提出的路由选择策略的有效性。实验结果表明,该策略在适用于航空集群网络的基础上,能有效提高网络中节点间通信的可靠性。     

一种移动Ad hoc网的可靠性评估方法*

为了评估移动Ad hoc网的可靠性,综合考虑节点移动性引起的动态连接以及网络组件故障的因素,提出一种移动Ad hoc网的2-终端可靠性计算方法（MANET-RC）,并得到量化表达式。实验结果表明,移动Ad hoc网的可靠性不仅依赖节点、链路可靠性,还依赖于网络拓扑的冗余度和节点在网络中的分布。这为提升自组织网络的安全性能提供了理论依据。     

考虑障碍物的移动多媒体路由算法

为了满足移动多媒体传输的需要，提出了一种新的移动模型——multimedia communication mobility model （MCM），该移动模型充分考虑了实际环境中存在障碍物和多媒体业务的特殊要求。利用MCM设计了针对多媒体业务的路由算法，并给出了算法的详细描述。由于该算法考虑到了现实障碍物的影响。并借鉴了无线自组网基本路由协议，因此其不仅能获得满足业务要求的路由。而且能避免链路中断的影响，以便通过及时开启备用节点来提供备用路由。与目前已经提出的路由算法相比。该协议更适合于移动多媒体业务的需求。     

基于压缩感知的移动群智感知任务分发机制

针对移动群智感知任务中区域全覆盖感知成本过高问题，提出基于压缩感知的移动群智感知任务分发（CS-TD）机制。首先提出了感知任务整体成本模型，该模型综合考虑了参与感知任务的节点个数、节点的感知次数与数据上传次数；然后基于成本模型，分析感知节点的日常移动轨迹，结合压缩感知数据采集技术，提出了一种基于感知节点轨迹的压缩感知采样方法；其次通过区域全覆盖最少节点（RCLN）算法，选出最佳节点集合，对节点进行任务分配，利用压缩感知技术恢复节点数据；最后在多次感知任务的迭代中对感知节点的可信程度进行评定，保证任务方案的最优性。对CS-TD分发模型进行多次实验验证，与已有的CrowdTasker算法相比，CS-TD算法平均成本降低了30%以上。CS-TD模型能有效降低感知节点的消耗，能在全覆盖感知任务中降低整体感知成本。     

WSNs断网情况下汇聚点选取与优化研究

无人值守的无线传感器网络（ WSNs）在严酷环境中易出现断网情况,数据的传输受到限制,造成网络不可用。利用移动Sink访问汇聚点（ CP）收集数据是一种有效的解决方案。但现有的研究中没有明确给出最佳CP的存在区域和CP 的选取对Sink节点移动路径的影响。为此,提出了最佳CP存在区域的划分方法,并确定了该区域大小。在含有100个节点的WSNs上进行仿真验证,结果表明：该划分方法下Sink节点最优移动路径的变化呈单调递减,并最终趋于稳定。     

一种三维地形仿真环境中道路信息获取方法

研究了获取高精度三维地形仿真环境中道路信息获取模型的算法,建立了道路数据提取模型和道路分段网模型,为有效控制车辆在行驶过程中随地形起伏调整姿态,建立了车辆机动过程中的姿态控制模型,基于虚拟现实技术（Virtual Reality Technique,VR）三维引擎和Microsoft Visual Studio.NET2003软件开发环境,在5m精度三维地图上对道路信息获取模型进行了仿真验证。     

全场离散Tophat过滤操作的快速算法

Tophat是一种常见的过滤器,但是在实际计算机应用中,较大过滤尺度的全场过滤操作效率很低。本文针对全场离散Tophat过滤操作设计了新型快速算法,分别在三维和二维情形下给出了算法描述,在三维情形下,将普通运算的复杂度O（n^3△^3）降为O（n^3）;二维情形下,将普通运算的复杂度O（n^2△^2）降为O（n^2）,即复杂度与过滤尺度无关,只与过滤场的大小有关,该算法可极大提高过滤计算的效率,在一些大规模数据库（如Johns Hopkins大学的湍流数据库）服务中具有广泛的应用前景。     

一种全自动的三维肺实质分割算法

精确的肺实质三维分割是对肺部病变进行计算机辅助检测或诊断的必要步骤,但复杂的胸部组织结构使得肺实质的精确分割变得较为困难。提出了一种结合阈值分割、区域增长、改进波阵面法等多种方法的全自动的三维肺实质分割方法。该方法使用计算机视觉及图像分析小组/国际肺癌早期行动计划（Computer Vision and Image Analysis Group/International Early Lung Cancer Action Program,VIA/I-ELCAP）和肺部图像数据库联盟（Lung Image Database Consortium,LIDC）提供的数据进行实验,结果证明这个方法能快速、精确地得到肺实质。     

应用二维EMD和独立成分分析的掌纹识别

提出一种基于二维经验模式分解（Two-dimensional Empirical Mode Decomposition,2-D EMD）和独立成分分析（Independent Comment Analysis,ICA）相结合的掌纹识别新方法。利用2-D EMD自适应的时频局域化多尺度和ICA II表征数据的高阶统计特性来提取掌纹特征。首先,对预处理过的掌纹图像进行2-D EMD分解得到多层本征模函数（Intrinsic Mode Function,IMF）;其次,利用基于PCA（Principal Component Analysis）降维处理的FastICA II算法提取IMF子图像集的掌纹特征基向量;最后,设计实验测试（2-D EMD+ICA II）的识别性能。实验结果表明,该方法能更有效地提取掌纹特征,与传统的ICA II相比,具有重构图像信噪比好、识别率高等优点。     

基于激光测距的环境地图动态创建技术研究

本文主要研究完全未知结构化环境下的移动机器人二维地图构建与标图技术。本文以激光测距仪为环境探测传感器,采用几何特征法创建地图。对局部地图创建中的区域分割方法进行了改进,提出了基于线性阈值法的区域分割方法;给出了基于相关线段和线段缓冲区的全局地图创建方法。实验结果表明：本方法实现了基于实时的激光测距数据的局部地图动态创建和全局地图的实时更新,算法有效且可行。     

基于三维阈值和PPPSO的图像分割方法

提出一种基于三维阈值和捕食-被捕食粒子群（PPPSO）的图像分割方法。该方法在保留传统二维最大类间方差（Otsu）分割算法优点的基础上,充分利用图像自身模糊信息-模糊中值,该特征维与像素灰度值、邻域均值组成一个三维矢量集;另外,通过采用捕食-被捕食的粒子群优化方法搜索最佳分割阈值,大大缩短了搜索时间,且能快速收敛到全局最优。实验结果表明,该方法具有较好的抗噪性和实时性。     

面阵中基于传播算子的二维DOA估计算法

考虑面阵中的二维波达方向（DOA）估计问题,提出了一种基于传播算子（PM）的二维DOA估计算法。该算法利用4个子面阵接收数据的互相关矩阵构造新的数据矩阵,利用线性运算代替特征分解得到旋转不变关系矩阵,由该关系矩阵得到方位角与俯仰角的参数估计。所提算法的波达方向估计性能优于传统的面阵二维ESPRIT算法,且降低了计算复杂度,提高了阵列接收数据的利用率和算法的抗干扰能力。算法可以实现二维角度的自动配对。仿真实验证明了算法的有效性。     

三维组态软件场景导航图智能化建立方法研究

针对人在三维虚拟场景中漫游,容易迷失方向,以及在场景中查找目标耗费时间等问题,引入了导航图并提出一种智能化建立导航图的方法,通过实时获取三维虚拟场景的场景信息利用windows重绘机制来动态绘制场景平面投影图,提供给操作人员以图形化非编程的方式自动快速地建立相应三维虚拟场景的导航图;该方法融合了二维电子地图的宏观性以及三维场景的直观性优点;实验分析表明该方法能方便操作人员自动建立导航图,能指导操作者完成漫游任务,并能协助操作人员快速查找目标,提高了监控效率和人机交互能力。     

基于复合正则化的荧光显微图像三维重建

针对荧光显微图像三维重建问题,采用广义全变差和剪切波变换作为重建图像的正则项,并构建重建模型,针对重建模型的高阶与非光滑特性,提出了基于变量分离理论和分裂Bregman迭代的快速重建算法,该算法不仅能够实现边缘保存,避免阶梯效应,还可以通过合理选择参数,获得很好的重建效果,在模拟图像栈和真实荧光显微图像栈的实验结果验证了该算法的有效性和可行性。     

基于聚类排序选择方法的进化算法

为提高进化算法的效率,提出了聚类排序选择方法。主要工作有:(1)提出了新的种群内个体相似度度量,并使用种群所包含不同簇的数量来描述和度量种群的多样性;(2)为解决早熟问题提出了新的基于种群聚类和排序选择的聚类-排序选择方法;(3)导出了选择压力-种群多样性(SP-PD)方程,该方程能描述进化过程中选择压力随种群多样性变化的规律。在基于全面学习粒子群算法环境中作了详实的实验,对16个多峰函数进行了优化。实验结果表明,在10维和30维条件下,在15个函数优化中,新方法明显优于指数排序选择方法,最高能使精度提高4个数量级。