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    2025年 第52卷 第3期 刊出日期:2025-06-20
      
    第二十七届中国科协年会——6G技术创新与未来产业发展
    面向低空经济的通信感知一体化网络
    江一航, 李晓阳, 朱光旭, 韩凯峰, 杜滢, 刘晨吉, 杨武, 刘光毅, 张瑞
    2025, 52(3):  1-11.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250512
    摘要 ( 397 )   HTML ( 30 )   PDF (2102KB) ( 194 )   收藏
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    介绍了面向低空经济的通信感知一体化网络架构,包括基于随机几何的网络建模、协同的波束成形设计、以及网络级的通信和感知性能分析。在该网络中,支持通信感知一体化功能的基站按照二维均匀泊松点过程分布,在为地面通信用户提供服务的同时,感知空中目标。特别地,设计了协作波束成形方案,以减轻通信感知一体化基站之间的干扰。此外,从不同性能指标出发,分析了通信和感知性能,包括区域通信覆盖概率、区域通信频谱效率、区域雷达检测覆盖概率以及平均克拉美罗界。理论分析结果通过仿真进行了验证,并展示了关键系统参数对网络性能的影响。研究发现,通信和感知性能均依赖于基站的密度和高度,而感知性能还受到目标高度、子载波数量和符号数量的影响。此外,在基站密度和高度方面,通信与感知性能之间存在权衡关系。文中研究结果为设计和实现空地无线网络提供了重要指导,有助于充分发挥通信感知一体化的双重优势,有望支撑低空经济的蓬勃发展。

    高低轨卫星联合覆盖干扰规避多波束资源分配
    胡金龙, 刘子凡, 周一青, 曹欢, 陈道进
    2025, 52(3):  12-25.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250509
    摘要 ( 330 )   HTML ( 21 )   PDF (2518KB) ( 102 )   收藏
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    高低轨卫星联合覆盖系统中低轨卫星部署必须无条件规避对高轨卫星的干扰。已有研究采用基于隔离角的空域隔离多波束资源分配,或不满足国际电联的干扰规避要求,或会造成低轨卫星系统服务质量下降。针对以上问题,提出一种高低轨卫星联合覆盖的干扰规避多波束资源分配机制,以等效功率通量密度为干扰规避约束,以最大化波位服务满意度为目标,构建高低轨卫星联合覆盖多波束资源分配优化问题模型,并提出一种联合粒子群和遗传算法的求解算法。在系统忙时和闲时,分别与基于隔离角的联合迭代多星跳波束算法和负载均衡及功率控制多星跳波束算法对比。仿真结果表明:基于所选取业务模型,系统最忙时,文中算法较负载均衡及功率控制和多星跳波束算法均满足等效功率通量密度门限要求;波位服务满意度方面,文中算法较负载均衡及功率控制多星跳波束算法提升7.43%,较基于隔离角的联合迭代多星跳波束算法降低3.31%;波位总吞吐量文中算法较负载均衡及功率控制多星跳波束算法提升11.91%,较基于隔离角的联合迭代多星跳波束算法提升2.99%。系统最闲时,3种算法波位服务满意度和波位总吞吐量性能一致,但隔离角的联合迭代多星跳波束资源分配算法不满足等效功率能量密度门限要求。

    融合空域无人机动态安全间隔模型与风险评估
    刘钊瑄, 师可, 许逸凡
    2025, 52(3):  26-35.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20241108
    摘要 ( 478 )   HTML ( 14 )   PDF (3996KB) ( 114 )   收藏
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    针对未来无人机融合空域与其他航空器共同运行的安全问题,文中在传统基于固定距离和时间的安全间隔标准设定原理基础上,提出无人机动态安全间隔模型与风险评估方法,在保证运行安全的同时实现空域资源的灵活使用。首先,根据无人机与入侵航空器飞行性能,建立基于航空器动力学特性的双层保护区,包括表征航迹可达范围的外层保护区和表征航空器位置不确定的内层保护区。其次,结合尾涡衰减规律下入侵航空器诱导滚转力矩、宿主无人机滚转控制力矩的参数关系,构建无人机尾流遭遇下的尾流间隔阈值模型,设计综合无人机滚转风险和碰撞风险的风险评估方法。最后,建立无人机正向、交叉和相向冲突相遇仿真场景,并分析两机运行速度、冲突角度、初始位置等因素对无人机风险概率的影响机理。仿真结果表明,无人机-无人机冲突场景下无人机外层、内层保护区及尾流间隔数值分别为4 263m、527m和743m时,所建动态安全间隔模型能够将风险概率下降至较低水平。此外,针对无人机-无人机、有人机-无人机不同冲突相遇场景下的风险概率影响要素分析,可以指导航空器有效避撞机动,对无人机安全决策具有实际参考价值。

    结合多粒度信息学习的卫星视频目标跟踪算法
    鲁宸旭, 高隆, 邹云龙, 李云松
    2025, 52(3):  36-47.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250203
    摘要 ( 180 )   HTML ( 8 )   PDF (3366KB) ( 49 )   收藏
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    在遥感卫星视频目标跟踪任务中,由于跟踪目标分辨率低,背景干扰较多,容易被遮挡等问题,导致现有目标跟踪算法不能满足需要。针对这些问题,提出了一种基于多粒度信息学习与运动状态估计的卫星视频目标跟踪算法。多粒度信息学习通过双向融合网络,将空间信息丰富的浅层特征与语义信息丰富的深层特征进行双向自适应融合,提升特征对低分辨目标的表征能力。进一步,使用运动状态估计方法,基于历史目标运动状态,估计当前目标位置,以修正跟踪网络受遮挡和背景噪声干扰输出的错误结果,提升跟踪网络在复杂场景下的鲁棒性。最后,基于以上两种方法和孪生网络设计实现了一种新的卫星视频目标跟踪算法,并在遥感卫星视频数据集SatSOT上进行了测试。实验结果表明,所提出算法的跟踪性能优于其他目标跟踪算法,其在跟踪精确度和成功率方面比同样基于孪生网络的SiamCAR算法分别有5.1%和3.2%的提升。

    速率公平的分布式无人机资源分配方法
    陈可欣, 王威, 肖江浩, 陈美
    2025, 52(3):  48-60.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250506
    摘要 ( 223 )   HTML ( 14 )   PDF (1864KB) ( 49 )   收藏
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    针对无人机通信系统中由于集群规模大、各无人机需求差异大导致无人机资源分配不均衡、分配效率低下等问题,提出一种基于速率公平的分布式无人机资源分配方法。该方法通过联合优化无人机的信道分配和发射功率来最大化无人机的最小可达速率。为降低传统集中式方案的求解复杂度,给出一种基于分簇的分布式求解方案。该方案通过将无人机集群分簇,将全局优化问题分解成若干个子问题,由每个簇单独求解。为了进一步协调簇间干扰问题,设计了基于非合作博弈模型的簇间功率竞争机制,通过均衡点分析得到每个簇的最佳发射总功率,并证明了纳什均衡解的存在性和惟一性。针对簇内分配问题,根据簇间功率竞争结果,将簇内分配问题转化成优化问题,并利用拉格朗日对偶法和交替优化方法对优化问题进行迭代求解,以获得簇内无人机的最优信道和功率分配策略。仿真结果表明,所提算法在极大降低求解复杂度的情况下,能有效平衡不同无人机间的公平性。

    OTFS分阶段权重调控的MRC检测算法
    党柯, 孙锦华, 吴小钧
    2025, 52(3):  61-72.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250109
    摘要 ( 246 )   HTML ( 7 )   PDF (1817KB) ( 39 )   收藏
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    正交时频空调制技术是近年来提出的一种新型信号调制方式,旨在解决高移动性多径传输场景下,由多普勒频移引起的通信质量下降问题。为了克服在传输过程中产生的符号块间干扰,采用补零填充正交时频空调制结构,重点分析了在时延-时间域重调制加权输出的最大比合并检测算法中权重系数与迭代次数、信噪比以及调制阶数对系统收敛性与误码率性能的影响。针对高阶调制方式下因固定最佳权重系数导致迭代次数较高的问题,提出了一种基于分阶段权重系数调控的最大比合并检测算法,通过在不同迭代阶段合理设置权重系数,使每个迭代阶段的权重选择更加符合当前系统状态的需求,从而逐步优化现有最大比合并检测的过程,提升整体检测性能。实验结果表明,改进后的最大比合并检测算法显著加快了收敛速度,并在保持相同迭代次数的情况下,进一步改善了系统的误码率性能。此外,改进算法在多种信道条件下均表现出较强的适应性和鲁棒性,可以有效对抗高速移动场景下的快时变信道。

    基于DWGA的低轨卫星多波束调度策略
    李红光, 石晶林, 周一青, 刘垚圻
    2025, 52(3):  73-84.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20241104
    摘要 ( 253 )   HTML ( 12 )   PDF (2450KB) ( 43 )   收藏
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    低轨卫星通信是天地一体化信息网络的重要组成部分,在实时业务和应急通信等领域具有重要作用。针对地面用户业务需求时空分布差异大,导致低轨卫星波束资源利用率低的问题,提出一种基于时延加权和遗传算法的低轨卫星多波束调度策略。首先设计了低轨卫星多波束调度架构;其次通过构建的波束干扰模型分析同频复用距离对载干噪比的影响,从而确定全频率复用的干扰规避方案;然后采用真实人口密度分布和用户调度速率构建业务模型;接着将待发往不同波束小区的业务容量与业务容忍时延加权得到容量调度因子,以避免业务数据超时失效;最后以最大化卫星容量为目标,采用遗传算法求解出不同调度次序下的跳波束图案。仿真结果表明,与遗传算法、轮询算法和随机算法对比,所提算法容量利用率分别平均提升2.74%,45.5%,46.23%;业务超时失效率分别平均降低2.52%,20.66%,25.36%;与遗传算法相比,所提算法代价为存储容量。

    区块链赋能的车辆边缘网络任务卸载方法研究
    康海燕, 刘鑫旭, 李彦芳
    2025, 52(3):  85-98.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250301
    摘要 ( 176 )   HTML ( 3 )   PDF (2492KB) ( 30 )   收藏
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    随着城市智慧交通及车联网蓬勃发展,自动驾驶、图像语音处理等计算密集型应用对计算和缓存资源需求攀升。鉴于传统车联网中云计算架构因云服务器位于网络核心,传播延迟大,难以给予行驶车辆实时优质服务,旨在提出区块链赋能的车辆边缘网络任务卸载方法研究。通过任务卸载,将车辆生成的计算任务动态分配到边缘计算服务器或邻近车辆中,从而减少计算负载并降低延迟。首先,将边缘计算融入车联网,构建车辆边缘网络,把边缘计算服务器部署于网络边缘,削减数据通信延迟,提升任务卸载计算效率;然后,设计预测-奖励-检测的双深度学习算法,融合深度神经网络与Q-learning算法展开策略训练学习,利用预测-奖励-检测训练过程预估相邻状态累计奖励并用于算法训练,实现动态决策以适配变化环境;最后,在边缘计算服务器中集成区块链技术,通过私有区块链结构维护任务卸载交易的完整性和可靠性。实验结果表明,与传统多智能体深度确定性策略梯度方法相比,所提方法优势显著,累计奖励提高39.98%,能耗降低20.09%。

    无人机辅助的MEC任务卸载双目标优化方法
    卢晓琴, 赵辉, 李建华, 王静, 万波, 王泉
    2025, 52(3):  99-110.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250308
    摘要 ( 214 )   HTML ( 5 )   PDF (3491KB) ( 41 )   收藏
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    在无人机(UAV)辅助移动边缘计算(MEC)框架中,现有研究在UAV轨迹设计阶段主要关注了UAV的能耗约束,却往往忽视了任务负载的影响;而在任务卸载阶段,并没有综合考虑终端设备和UAV的总能耗,不能最小化UAV与终端设备总能耗。针对UAV辅助MEC架构下任务卸载存在的问题,提出了一种UAV辅助的MEC任务卸载双目标优化方法。首先,综合考虑不同位置的任务负载和UAV能耗约束,引入位置兴趣指数概念LIX,建立了结合任务负载的自适应UAV轨迹设计模型,在此基础之上,以最小化任务完成时间和UAV与终端设备总能耗为目标,建立了双目标优化的任务卸载模型;其次,分析无人机位置对任务完成时间与能耗的影响,结合UAV轨迹设计、任务卸载和轨迹自适应更新,提出了一种基于LIX的自适应任务卸载策略ATOSL,实现双目标优化的任务卸载;最后,设计仿真模拟实验,证明ATOSL策略在最小化任务完成时间和UAV与终端设备总能耗两个优化目标方面的有效性。

    多天线辅助同时同频非合作干扰抑制技术研究
    段柏宇, 李维实, 李彤, 潘文生, 邵士海
    2025, 52(3):  111-122.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250305
    摘要 ( 209 )   HTML ( 5 )   PDF (2233KB) ( 36 )   收藏
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    随着无线通信与感知设备数量的急速增长,设备间的互干扰问题日益严重。较强的同频互干扰将抬升接收机底噪,显著影响接收机的通信、感知性能。利用干扰发射信号与期望发射信号间的不相关特性,针对非自适应阵列或单天线接收机,提出一种多天线辅助同时同频非合作互干扰抑制算法。所提干扰抑制算法无需信道估计,利用期望信号的静默周期,基于最大输出信干噪比准则求解最优权值。依据定义的信干噪比增益,推导了所提算法的性能上界,以及算法中自相关矩阵的解析表达式。数值仿真结果表明,与需要进行信道估计的干扰抑制算法相比,所提算法在连续高功率互干扰场景下,干扰抑制性能提升显著。此外,算法的干扰抑制性能与辅助接收天线个数、干扰及用户信道中直射分量的强度强相关,并受用户源、干扰源以及接收阵列位置拓扑的影响。最后,实验结果证明了所提算法的有效性,表明该算法可显著提高在同时同频非合作互干扰场景下接收机的通信性能,具备工程实现价值。

    安全高效的多用户室内指纹定位方案
    乐燕芬, 雷若兰, 姚恒
    2025, 52(3):  123-133.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250107
    摘要 ( 165 )   HTML ( 4 )   PDF (1672KB) ( 23 )   收藏
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    通过公有云提供定位服务时,公有云的不可信使得用户的位置信息和服务器的位置资源可能被窃取,从而泄露用户的隐私。近年来提出了各种安全定位算法,用于实现用户的隐私保护。然而,目前已有的隐私保护定位方案不能有效保护服务器数据资源,且无法支持多用户场景。因此,提出一种基于访问控制安全高效的多用户指纹定位方案。该方案基于ASPE算法,设计了一种安全准确的相似度查找算法,可把用户快速定位到局部地图内;同时,设计了一种基于角色多项式函数的轻量级访问控制策略,能灵活设定地图的访问权限,防止恶意用户窃取地图资源,并可为用户提供不同层级的定位服务。安全性分析表明,对于不可信的云定位服务器,服务器的定位资源和用户的位置信息隐私是安全的。实验结果表明,所提方案在保护资源隐私和数据隐私的前提下,可实现对用户的快速局部定位和准确的位置估计。

    空天地融合车载网络场景下的资源优化策略
    朱思峰, 黄长龙, 宋兆威, 张宗辉, 朱海, 乔蕊
    2025, 52(3):  134-149.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250405
    摘要 ( 106 )   HTML ( 2 )   PDF (2783KB) ( 30 )   收藏
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    空天地融合车载网场景下,无人机设备由于电池容量和能源有限,无法为任务卸载提供长期有效支持;低轨卫星受资源成本以及通信延迟、时延抖动的影响难以为大规模车联网任务提供稳定的高带宽通信服务。针对空天地融合车载网络场景下无人机和低轨卫星的资源优化问题,提出了一种基于多任务深度强化辅助学习(Multi-Task Deep Reinforcement and Auxiliary Learning,MTDRAL)的任务卸载以及功率调整、缓存决策的方案。首先构建了任务切分与传输模型、时延模型、能耗模型、服务器计算与缓存模型和问题模型;然后,基于对任务处理时延、服务器能耗以及缓存命中率的综合考虑,给出了基于MTDRAL的任务卸载及资源调度方案;最后将所提方案与随机卸载策略方案、成功率贪婪决策方案、基于柔性动作-评价算法的多网络深度强化学习的卸载方案、基于深度确定性策略梯度算法的多网络深度强化学习的卸载方案进行了对比实验。实验结果表明:所提方案在服务器数量为14、车载终端数量为10时,综合得分相较于4种对比方案,分别领先约134.41%,31.32%,38.93%,29.49%;所提方案具有较好的性能,能更好地满足空天地融合车载网场景下的任务卸载需求。

    高效移动策略的分簇路由匹配优化算法
    孙泽宇, 廖桂生, 刘云卿, 廖瑞乾
    2025, 52(3):  150-162.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250306
    摘要 ( 132 )   HTML ( 1 )   PDF (2897KB) ( 26 )   收藏
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    无线传感器网络中节点部署、路由选择和能量效率是影响网络生存周期和传输效率的关键因素,针对上述问题,提出了一种基于高效移动策略的路由匹配优化算法。首先,提出算法结合雾计算理论,给出跨层分簇路由最优簇数量的计算办法,完成了网络能量衰减与传输距离增量和减量Dd变化的数学模型计算过程,通过自适应地动态调整路由策略,以提高数据传输成功率;其次,在簇建立阶段,利用粒子群优化算法实现了对复杂全局的时间-空间最优化解的搜索,保证簇内成员节点数量均衡,提高路由选择可靠性和多选性;再次,采用双路径备份技术给出数据传输时单跳与多跳存在的必要条件,同时对不同梯度下的跳变方式给出约束条件,优化资源配置的同时提升网络生存周期,降低网络延时和能耗。最后,实验结果表明,提出算法在网络时延和网络能耗以及网络生存周期和失效节点数量方面均优于其他三种算法,从而验证了算法的有效性。

    面向多网联无人机的MADRL协同路径规划算法
    李安, 余传鑫, 陈成
    2025, 52(3):  163-175.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250102
    摘要 ( 531 )   HTML ( 4 )   PDF (4843KB) ( 66 )   收藏
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    针对多架网联无人机执行多个动态目标点巡航监测任务的协同路径规划问题,文中提出了一种基于多智能体深度强化学习的协同动态目标分配与路径规划算法。具体而言,首先对多架CUAV对地通信系统环境建模,在CUAV与蜂窝网络通信连接约束、防碰撞等移动性约束下,构建多架CUAV任务完成总时间和总中断时间加权和最小化优化问题。然后把优化问题离散化并转为马尔可夫博弈。为解决所构建的组合优化问题,提出了基于深度确定性策略梯度的系列算法,有效地处理CUAV之间的合作与竞争关系,且引入一个共享经验池,以提高算法的稳定性和学习效率。仿真实验验证了所提出的MADRL框架在多架CUAV协同路径规划的可行性、有效性和鲁棒性。研究表明:多智能体双延迟-确定策略梯度算法在动态目标位置的协同目标分配与路径规划中具有更好的效果。

    车联网环境下车辆辅助的自适应任务卸载策略
    张超, 赵辉, 董宇航, 唐汉秦, 王静, 万波, 王泉
    2025, 52(3):  176-187.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250111
    摘要 ( 189 )   HTML ( 4 )   PDF (1852KB) ( 27 )   收藏
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    随着车联网的快速发展,计算能力有限的边缘服务器在面临大量数据处理时将延迟任务完成时间,影响用户体验。然而,在道路上行驶的部分车辆在满足自身需求的前提下可能存在空闲资源,造成资源浪费。此外,在动态的车联网环境下由于通信连接的不稳定性而导致任务重新传输也是需要解决的关键问题。针对以上问题,提出一种车联网环境下车辆辅助的自适应任务卸载策略,降低任务完成时间。根据车辆与边缘服务器的相对位置、通信覆盖范围,考虑车辆的行驶状态信息,将车联网环境下任务卸载分为以下两种情况。当车辆不在或即将驶出边缘服务器覆盖范围时,任务无法直接卸载至边缘服务器,提出一种最佳服务车辆选择算法,将任务卸载至最佳服务车辆;当车辆在边缘服务器覆盖范围内时,提出一种基于混合差分教学优化算法的任务调度算法,将任务卸载至最优边缘服务器。最后,设计仿真实验并与车联网环境下现有的任务卸载方法进行对比,验证了所提策略的有效性。

    第二十七届中国科协年会——AI时代网络技术创新
    AI构建视距径地图的低时延数据路由方法
    卞留念, 周一青, 刘玲, 李达, 时宁哲, 石晶林
    2025, 52(3):  188-201.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250508
    摘要 ( 192 )   HTML ( 1 )   PDF (1971KB) ( 28 )   收藏
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    在存在爆炸性气体或液体的特殊工厂中,自动导引车需要以移动自组网的形式组网。当工厂中有遮挡物遮挡无线信号时,车辆移动会造成车辆间信道条件在视距和非视距之间变化,车辆节点的无线传输范围随之改变,现有基于固定传输范围的数据路由方法的丢包或时延增加。面向遮挡环境中的移动自组网,文中提出基于视距径地图的低时延数据路由方法。首先,提出了一种基于全连接神经网络构建视距径地图的方法,通过估计路由消息的信噪比生成原始数据,基于信噪比大小将原始数据转换为训练数据,训练全连接神经网络得到视距径地图。然后,提出了一种基于视距径地图的时延感知数据路由协议,可在视距径地图基础上,估计节点间无线链路期望传输次数,基于该次数计算和更新路由评估分数,节点选择路由评估分数大(对应时延小)的路径上的节点作为下一跳转发节点。最后,仿真结果表明,在存在遮挡物的场景中,与基于固定传输范围的数据路由方法相比,文中所提方法能够在不降低数据包交付率的同时将通信时延降低66%。

    双域渐进算法优化的自适应指导机制通道剪枝
    冯进, 郭杰, 张铭津, 李云松, 徐志远
    2025, 52(3):  202-216.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250110
    摘要 ( 187 )   HTML ( 0 )   PDF (3592KB) ( 20 )   收藏
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    现有的剪枝方法面临着通道选择标准不一致问题,使通道的选择趋势存在明显差异,这种差异导致了剪枝策略中出现盲点。为了解决这一问题,提出了一种基于双域渐进算法优化的自适应指导机制的通道剪枝方法。具体而言,该指导机制引入了一个正则化项来分配惩罚权重,平衡了单个标准的得分和多个标准的统一性。此外,双域渐进优化算法根据空间关系变化与迭代搜索进度动态调整搜索策略,灵活确定指导机制的最优作用深度和广度,达到最佳剪枝效果。所提方法以最优的作用深度和广度协调了基于个体视角与整体视角剪枝标准之间的对立和统一,形成了全面而高效的剪枝体系。实验结果表明,所提出的剪枝方法优于现有的剪枝方法,以最小的精度损失显著降低了模型参数规模和运算量。在CIFAR-10数据集上,所提方法将VGG-16模型压缩至原始大小的11.15%,而精度仅下降0.04%。在ImageNet数据集上,将ResNet-50模型的参数减少至27.01%,同时保持了73.83%的准确率。

    SAR图像快速扩散生成方法
    顿皓, 田春娜, 李向阳, 单笑, 郭宇杰
    2025, 52(3):  217-231.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250503
    摘要 ( 446 )   HTML ( 15 )   PDF (1800KB) ( 88 )   收藏
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    现有基于深度学习的SAR目标分类算法性能依赖于大量数据,但受限于高采集成本和目标非合作性等影响,获取的数据量有限,从而导致算法性能显著下降,限制了雷达图像分类的广泛应用。目前基于生成对抗网络的SAR图像生成方法存在生成质量低、易发生模式坍塌和数据影响因子不可控等问题。为此,提出了一种SAR图像快速扩散生成方法,以提高基于深度学习方法的雷达目标识别准确率。通过在扩散模型中嵌入基于互注意力的条件机制,将SAR图像目标的类别和方位角分别进行编码,从而引导扩散模型生成指定类别和方位角的SAR图像。为解决扩散模型生成速度慢的问题,采用快速求解器DPM-Solver加速采样过程,并探究不同超参数对生成质量的影响。在MSTAR数据集上的实验表明,在数据量为60%时,扩散模型生成的增广样本可以将目标分类模型对SAR目标的分类准确率从95.16%提升至97.62%,并且使用DPM-Solver加速生成后的增广样本能够进一步将分类准确率提高到97.98%。

    多方法融合的卷积神经网络模型压缩方法
    郭开泰, 李宇哲, 付东豪, 郑洋, 任胜寒, 胡海虹, 梁继民
    2025, 52(3):  232-241.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250103
    摘要 ( 277 )   HTML ( 2 )   PDF (1737KB) ( 51 )   收藏
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    卷积神经网络在实际应用中的计算和存储成本较高,因此模型压缩技术成为部署此类模型的关键。然而,单一压缩技术通常会导致性能下降、泛化能力降低或计算复杂度增加的问题。为此提出了一种融合模型剪枝、知识蒸馏和模型量化的压缩框架。首先通过稀疏化训练对模型进行剪枝,减少冗余通道;随后,以原始模型作为教师网络,利用知识蒸馏方法对剪枝后的学生网络进行指导,提升压缩模型的性能;最后采用模型量化技术对压缩后的网络进一步优化以提高其适用性。利用卷积网络中的分类模型和目标检测模型对所提出方法进行测试,实验结果表明,该模型压缩框架能够有效降低模型的存储和计算需求,在多个测试模型上,模型大小缩减幅度超过90%,推理速度提升3~4倍,同时精度损失控制在2%以内。提出的多方法融合的模型压缩框架在保证卷积神经网络模型性能的同时,减少了模型大小,提升了推理速度,适用于资源受限环境中卷积神经网络的高效部署。

    动态任务构建的多任务算法求解MOVRPTW问题
    王宇东, 武燕
    2025, 52(3):  242-256.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20250307
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    带时间窗的多目标车辆路径问题(MOVRPTW)是一个重要且具有挑战性的物流问题。进化多任务算法(EMT)是一种通过任务间知识迁移提升算法寻优能力的新颖方法。文中提出一种动态构造辅助任务的方法,旨在增强任务间的知识迁移效果,从而提高原始任务的寻优能力。文中采用动态更换辅助任务的思想改进多任务优化算法求解MOVRPTW问题,期望算法在任务间能持续提供有效的知识迁移。在算法的迭代过程中,当辅助任务不能提供有效迁移时,依据当前原始任务的非劣解的分布信息动态更换辅助任务以探索未搜索的方向,为提供更有效的知识迁移提供可能性。同时设计了从辅助任务到原始任务及原始任务到辅助任务的两种知识迁移方法来提高算法的的寻优能力。通过在大量标准测试算例上的仿真验证表明所提算法能够持续提供有效的知识迁移,显著提高EMT算法的寻优能力,为解决MOVRPTW问题提供了新的有效途径。

    云中混合工作流构造策略与调度算法
    赵冉, 赵辉, 王嘉良, 王静, 万波, 王泉
    2025, 52(3):  257-270.  doi:10.19665/j.issn1001-2400.20241006
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    工作流执行过程中,由于子任务之间的数据依赖产生大量的任务等待时隙,造成云平台计算资源空闲和资源利用率低。现有的工作流调度方法虽然可以通过数据依赖分析提高工作流执行效率,但它们都没有考虑异构混合工作流的调度。针对这一问题,笔者以最小化任务完工时间、提高任务按时交付率、提升批处理任务吞吐量以及资源利用率为目标,提出了云中混合工作流构造策略与调度算法。首先,建立了混合工作流三层调度架构,分别完成混合工作流的分类、构造与调度。其次,为了充分利用任务等待时隙,提出了基于背包的混合工作流构造策略,将批处理任务调度至工作流子任务等待时隙执行,实现混合工作流构造。再次,提出了基于信息熵的工作流调度算法和基于粒子群算法的资源动态伸缩策略,解决工作流调度的多目标优化问题,并实时监测调整计算资源,保障混合工作流的顺利完成。最后,仿真实验结果表明所提出的构造策略与调度算法能够有效缩短任务完工时间,保证任务按时交付率,提升批处理任务吞吐量,提高资源利用率。