基于CUDA的并行粒子群优化算法研究及实现

应用图形处理器(GPU)来加速粒子群优化(PSO)算法并行计算时,为突出其加速性能,经常有文献以恶化CPU端PSO算法性能为代价。为了科学比较GPU-PSO算法和CPU-PSO算法的性能,提出用"有效加速比"作为算法的性能指标。文中给出的评价方法不需要CPU和GPU端粒子数相同,将GPU并行算法与最优CPU串行算法的性能作比较,以加速收敛到目标精度为准则,在统一计算设备架构(CUDA)下对多个基准测试函数进行了数值仿真实验。结果表明,在GPU上大幅增加粒子数能够加速PSO算法收敛到目标精度,与CPU-PSO相比,获得了10倍以上的"有效加速比"。     

用于入侵检测及取证的冗余数据删减技术研究

近年来计算机犯罪逐年增多,并已成为影响国家政治、经济、文化等各个领域正常发展的重要因素之一。入侵检测技术与入侵取证技术对于打击计算机犯罪、追踪入侵、修补安全漏洞、完善计算机网络安全体系具有重要意义。但是,随着网络的普及以及计算机存储能力的提升,入侵检测及取证技术目前需要分析的往往是GB乃至TB级的海量数据,而且有用信息往往湮没在大量由正常系统行为触发的冗余事件之中。这无疑给分析过程带来了巨大的挑战,也使分析结果的准确性不高。因此,如何设计出一种自动冗余数据删减技术来提高入侵检测及取证方法的准确率及效率,是当前入侵检测和取证领域的关键问题之一。文中即对这方面已有的研究工作进行了综述,首先介绍了冗余数据删减技术的发展历程及其在医学数据分析等传统领域的应用,然后重点介绍了针对入侵检测和入侵取证的现有各种冗余数据删减方法,最后通过对当前冗余数据删除技术的比较,指出了该领域当前存在的问题及未来的研究方向。     

基于线性动态系统稀疏编码的异常事件检测

线性动态系统模型结合稀疏编码实现异常事件检测。线性动态系统可有效地捕捉动态纹理在时间和空间的转移信息,描述视频的时空小块。然而,线性动态系统属于非欧氏空间,无法直接用传统的稀疏编码进行异常检测。基于约束凸优化公式,将相似性变换与稀疏编码结合,可实现线性动态系统稀疏编码的优化求解。实验表明,所提出的方法具有更好的性能。     

基于NHPP类软件可靠性通用模型研究与应用

对现有NHPP类软件可靠性模型进行分析总结,指明了已有NHPP类软件可靠性模型存在的不足及缺陷。综合考虑缺陷探测率、软件运行覆盖率、排除错误时的错误引入率等软件故障数的影响因素,提出了一种通用的NHPP类软件可靠性模型,最后对通用模型中的泛函数取特殊值后,求得期望故障数及软件可靠度,并对其进行分析,证明了所提模型的有效性。     

基于分布相似度迁移的关键路由设备检测

在基础设施网络(如电力网、互联网等)设施中,往往会出现关键节点,主要表现为节点流量大、在网络中位置关键等,其性能不稳定将制约网络部分区域的功能。因此从提高关键基础设施的性能和安全性的角度出发,针对关键基础设施的检测成为一个重要的研究课题。提出了一种新颖的基于分布相似度迁移的互联网关键路由设备的检测算法,其目的是自动地检测当前互联网线路中的关键路由设备。在真实环境中,不同线路中不同路由设备的行为特征由于若干客观因素(网络状态、路由设备性能等)导致其分布通常不相同。因此,所提方法主要基于路由之间的分布相似度迁移:首先在目标域(当前路由)中通过谱聚类方法自动判断出可疑的路由设备,然后通过提出的基于分布相似度迁移的分类器对上一步中检测出的可疑路由设备进行分类。在华为公司提供的真实数据集上进行的测试表明,所提方法能够有效发现线路中的关键路由设备,同时能够根据不同线路之间的分布相似度迁移来提高分类结果。     

基于Mexican hat函数的图像特征提取和配准算法

使用Mexican hat函数作为特征检测算子,对图像进行局部区域提取和特征点提取,在此基础上,提出了一种结合局部区域和特征点的图像配准算法。使用Mexican hat检测算子和零交汇点检测的方法获得局部区域特征并进行初步匹配,然后使用基于不同尺度空间的Mexican hat检测算子进行特征点提取。将特征点按照局部区域进行分组,再对每一组内的特征点进行匹配操作。最后使用基于分组的随机采样一致性检验进行变换矩阵求解。算法使用Mexican hat特征检测算子进行两种图像特征的提取,对两种特征分别进行匹配,完成图像配准操作。实验结果表明,给出的Mexican hat特征检测算子在配准精度上不亚于当前主流检测方法,配准算法具有复现率高和运算速度快的优点。     

一种基于自然最近邻的离群检测算法

任何涉及k近邻求解问题的算法被应用于处理不同特征的数据集时,参数k值的选择都会明显影响算法的性能和结果。因而,如何选择k近邻算法中敏感参数k值一直是一个研究难点。提出了一种新的近邻关系———自然最近邻,它不需要设置参数k,每个节点的邻居是由算法自适应计算而形成的。针对离群点检测的特殊性,通过确定自然最近邻居搜索算法的终止条件,提出一种基于自然最近邻的新的离群检测算法ODb3N。实验表明,该算法不仅避免了k近邻中参数的选择问题,而且能够更有效地发现离群簇。     

远端串扰下永磁探测电路相位鉴频特性测量

压电式永磁探测电路广泛应用在远程目标探测系统中,其在远端串扰下的相位鉴频特性准确分析可提高探测系统的测量精度。传统方法采用红外和声脉冲等探测进行电路相位鉴频特性测量控制,在强磁场中曲线趋于饱和,测量性能不好。提出一种基于引入正弦脉宽调制控制的端串扰下压电式永磁探测电路相位鉴频特性测量方法,并进行系统设计,首先进行压电式永磁探测电路系统设计,采用自适应噪声抵消方式处理远端串扰的干扰,设计远端串扰下压电式永磁探测电路,通过相位鉴频特性测量分析,实现电路的混频、倍频等频率变换,完成远端串扰下电式永磁电路的相位鉴频特性测量控制。系统测试结果表明,该测量方法和系统具有较好的远端串扰抵消性能,准确分析电路系统的相位鉴频特性,远程目标探测准确率提高,性能优越。为远程目标探测系统设计提供了硬件电路系统设计基础。     

基于势场栅格法的移动机器人避障路径规划

针对传统人工势场法应用于移动机器人避障路径规划存在的缺陷,建立了改进的人工势场模型,通过在障碍物的斥力势场函数中增加最小安全距离,同时考虑机器人与目标点的相对距离,成功地解决了障碍物附近目标不可达(Good Nonreachable with Obstacles Nearby GNRON)的问题。此外,针对传统人工势场法的局部极小点和障碍物附近目标不可达同时存在的问题,提出了以改进人工势场法为主,栅格法为辅的方案来实施避障,使得机器人能够尽快地脱离局部极小并成功地绕过障碍物到达目标点。采用栅格法对改进人工势场法做辅助决策,弥补了改进人工势场法的不足,使机器人能够顺利到达势场的全局最小点,提高了避障路径规划的安全性和可达性。论文利用Matlab进行了算法仿真,结果证明了所提方法的正确性和有效性。     

空间低温氧化物熔体晶体生长的数字模拟研究

地面上 ,由于受浮力对流、分层和沉淀等因素的影响 ,难以阐明晶体生产和凝固现象的本质 ,从而无法获得组份均匀、结构完整和性能优良的材料 ,因此自七十年代以来 ,已进行了大量的空间晶体生长实验 ,但由于对空间环境在晶体生长过程中的流体效应参数缺乏了解 ,实验结果往往与设想的不一致。数字模拟方法可以模拟实际晶体生产过程 ,了解晶体生长参数的变化对晶体生长的影响 ,本文利用数字模拟的方法 ,对本实验室建立的空间三维实时观察装置中 ,低温生产NaNO3熔体晶体中的流体效应及温场进行了数字模拟研究 ,结果表明 ,在地面生长 ,熔体内部存在复杂的双涡流动模式 ,重力对熔体中的温场和速度场的分布产生强烈的作用 ,而在空间 ,当微重力水平达到一定程度时 ,可以使熔体中的流动模式简单化 ,从而降低流动效应对传热、传质造成的不稳定性和不均匀性 ,有利于提高晶体生长的质量。同时通过对流场中的温度分布分析表明 ,降低重力可以明显改变晶体生长固液界面附近的温度梯度 ,并使温场 ,速度场分布朝着稳态生长的方向发展