空间资源索引与top-k查询研究

以空间资源索引结构R-tree为基础, 考虑人们对空间资源能力指标的要求, 利用道路网络模型进行空间距离的计算, 提出了一种包含能力维度信息的空间资源索引结构和top-k查询算法, 并与传统遍历算法进行对比实验, 验证了查询算法的有效性。     

基于MapReduce的PageRank算法优化研究

为了提高PageRank算法的计算效率, 提出了基于块结构划分的方法, 将网页之间的链接关系转换成网络块间的关系, 减少了map和reduce操作的调用次数, 降低了I/O传输造成的开销, 提高计算的效率。实验证明, 该方法具有一定的优越性。     

基于全网能量均衡的WirelessHART图路由算法

如何均衡使用网络节点能量并生成高可靠路由是WirelessHART网络研究的一个难题,为此提出了一种GRAEB（graph routing algorithm based on energy balancing）图路由算法。首先,网络被初始化为连通的图结构,能够提高丰富的冗余路径。网络管理器根据全网节点剩余能量、通信周期、链路分布等因子生成节点鲁棒系数矩阵,节点通过比较邻居的鲁棒系数来选择最优路径。另外,规定了邻居节点数的上限阈值,每次路由更新只保留鲁棒系数最优的邻居。仿真结果表明GRAEB不仅提高了网络可靠性,而且延长了网络寿命。     

基于Bagging集成学习的水华预测方法研究

随着经济社会的高速发展和工业化建设程度不断提高,水环境问题已经严重影响甚至威胁了人类的健康。近年来,国家大力推行水环境的预测预警,许多专家学者利用人工神经网络等智能方法在富营养化评价及水华预测中得到了较为广泛的运用,也取得了一定成效。然而,人工神经网络的性能受到样本训练算法等方面的影响,在选取合适的神经网络模型、算法以及设置参数麻烦、耗时。随着问题复杂程度的增加,单个网络的隐层节点数将增加很多,训练时间将大大增加,从而造成训练困难。且由于训练过度或不够,往往导致泛化能力较差。为解决此问题,本文在对湖库水华形成机理深入分析的基础上,建立了BP网络的水华预测模型,并利用Bootstrap采样技术获取不同的数据集,分别训练多个BP网络,最终将多个网络进行集成用于建立太湖流域水华预测模型。通过基于Bagging算法的集成学习,可以对样本包含的信息进行充分挖掘,更全面的刻画因素之间的相互联系和变化规律。实验表明基于Bagging算法的BP网络集成模型预测结果与单个BP网络模型预测结果对比,具有较高的预测能力,从而获得了相对理想的预测效果。     

解决高维优化问题的差分进化算法

针对高维优化问题难以解决并且优化耗费时间长的问题,提出了一种解决高维优化问题的差分进化算法。将协同进化思想引入到差分进化领域,采用一种由状态观测器和随机分组策略组成的协同进化方案。其中,状态观测器根据搜索状态反馈信息适时地调用随机分组策略重新分组;随机分组策略将高维优化问题分解为若干较低维的子问题,而后分别进化。该方案有效地增强了算法解决高维优化问题的搜索速度和搜索能力。经典型的实例测试,并与其他一流差分进化算法比较,实验结果表明:所提算法能有效地求解不同类型的高维优化问题,在搜索速度方面有明显提升,尤其对可分解的高维优化问题极具竞争力。     

内嵌安全机制的RFID防碰撞策略

当前的射频识别(RFID)系统只是简单地将防碰撞算法和安全机制粗糙地融合在一起。在分析经典自适应动态防碰撞算法的基础上,提出了一种内嵌安全机制的防碰撞策略。该策略将先序遍历机制、布尔运算双向认证协议内嵌入其中,解决了传统RFID系统标签识别效率较低、成本过高的问题,同时具有较高的安全性优势。与后退二叉树、动态自适应、二叉树搜索等算法进行比较,结果表明该策略能大大降低系统搜索的次数,提高标签的吞吐率。     

OPTICS算法在雷电临近预报中的应用

针对密度分布不均的雷电定位资料,提出了一种基于OPTICS聚类算法的雷电临近预警模型。该模型运用OPTICS算法对雷暴天气连续时段的雷电定位资料进行聚类分析,有效剔除了影响雷暴云分布的稀疏点。在聚类分析结果基础上,利用"膨胀-侵蚀"算法还原雷暴云真实分布,根据雷暴云的移动趋势进行雷电落区预报。此外,针对传统预测算法运行时间长的缺陷,运用邻接表改进了OPTICS算法,且优化了可达队列更新策略。实验结果表明,基于改进的OPTICS算法所构建的雷电临近预报模型降低了算法运行时间,同时提高了雷电预报模型适应能力及预测的准确率。     

无线传感器网络不重复记录求和近似算法

针对现有的求和算法基本上都是对副本敏感的算法,提出一种对副本不敏感的求和近似算法FM-S。网络中各节点由FM-S和服从二项分布的随机数样本对节点记录进行哈希转换以填充一个长度为L的二进制求和序列,并且每个节点会把生成的序列转发给路由树中的父亲节点,根节点将接收到全网的求和序列,最终根据此序列可计算出网络中不重复记录求和的近似值。实验结果显示该算法是一种分布式、低功耗、容错性高、扩展性和健壮性强的聚集查询算法。     

基于文档文字特征的碎纸机碎片拼接算法

针对经碎纸机粉碎的文档碎片,提出拼接复原的模型并研制了相应的算法。首先研究文档碎片边界像素特征,据此提出碎片横向拼接的两种算法;然后,研究行高、字体间间距以及字体大小等文本特征,据此提出针对经横向拼接形成的水平残条的纵向拼接算法。最后根据算法编写Matlab程序,并进行实验,结果表明该算法效果良好。     

基于FPGA的祖冲之算法硬件实现

为在现场可编程门阵列(FPGA)平台上更高效地实现祖冲之算法,提出一种新的硬件实现方法。利用祖冲之算法的迭代特性、并行特性以及模加的性质,减少加法器的使用数量,包括使用资源占用少、延时少的简单加法器替代资源占用多、延时长的进位保留加法器以及mod(231-1)加法器,实现祖冲之算法关键路径中多次mod(231-1)加法运算。使用QuartusⅡ与ISE软件进行了仿真验证,结果表明,该方法在芯片资源占用仅为305个slice的情况下达到了5.322 Gb/s的吞吐量,与目前已有的最优实现方法相比,芯片资源占用减少了近23%,单位面积的吞吐量提高了25.9%,可以在减少芯片硬件资源占用的同时快速实现ZUC算法。