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智慧交通场景下云边端协同的多目标优化卸载决策

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西安电子科技大学学报 2024年第3期51卷 63-75页

作者：朱思峰宋兆威陈昊朱海乔蕊天津城建大学计算机与信息工程学院天津300384 周口师范学院网络工程学院河南周口466001

随着智慧交通、云计算网络以及边缘计算网络的快速发展,车载终端与路基单元、中心云服务器之间的信息交互变得越发频繁。针对智慧交通云边端协同计算场景下如何高效地实现车路云一体化融合感知、群体决策以及各级服务器间对资源的合理... 详细信息

随着智慧交通、云计算网络以及边缘计算网络的快速发展,车载终端与路基单元、中心云服务器之间的信息交互变得越发频繁。针对智慧交通云边端协同计算场景下如何高效地实现车路云一体化融合感知、群体决策以及各级服务器间对资源的合理分配问题,设计了基于云边端与智慧交通全面融合的网络架构。在该架构下,通过对任务类型的合理划分,再由各服务器对其进行选择性的缓存、卸载;在智慧交通云边端协同计算场景下,依次设计了一种对任务自适应的缓存模型、任务卸载时延模型、系统能量损耗模型、车载用户对服务质量不满意度评价模型、多目标优化问题模型,并给出了一种基于改进型非支配遗传算法的任务卸载决策方案。实验结果表明,文中方案能够有效降低任务卸载过程中所带来的时延和能耗,提高了系统资源利用率,给车辆用户带来更好的服务体验。

关键词：智慧交通云边端协同计算卸载决策多目标优化算法非支配遗传算法

基于特征选择及ISSA-CNN-BiGRU的短期风功率预测

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工程科学与技术 2024年第3期56卷 228-239页

作者：王瑞徐新超逯静河南理工大学计算机科学与技术学院河南焦作454000

针对风电功率随机性大、平稳性低,以及直接输入预测模型往往难以取得较高精度等问题,提出了一种基于特征选择及改进麻雀搜索算法(ISSA)优化卷积神经网络-双向门控循环单元(CNN-BiGRU)的短期风电功率预测方法。首先,利用变分模态分解(VMD... 详细信息

针对风电功率随机性大、平稳性低,以及直接输入预测模型往往难以取得较高精度等问题,提出了一种基于特征选择及改进麻雀搜索算法(ISSA)优化卷积神经网络-双向门控循环单元(CNN-BiGRU)的短期风电功率预测方法。首先,利用变分模态分解(VMD)将原始功率分解为一组包含不同信息的子分量,以降低原始功率序列的非平稳性,提升可预测性,同时通过观察中心频率方式确定模态分解数。其次,对每一分量采用随机森林(RF)特征重要度的方法进行特征选择,从风速、风向、温度、空气密度等气象特征因素中,选取对各个分量预测贡献度较高的影响因素组成输入特征向量。然后,建立各分量的CNN-BiGRU预测模型,针对神经网络算法参数难调、手动配置参数随机性大的问题,利用ISSA对模型超参数寻优,自适应搜寻最优参数组合。最后,叠加各分量的预测值,得到最终的预测结果。以中国内蒙古某风电场实际数据进行仿真实验,与多种单一及组合预测方法进行对比,结果表明,本文所提方法相比于其他方法具有更高的预测精度,其平均绝对百分比误差值达到2.644 0%;在其他4个数据集上进行的模型准确性及泛化性验证结果显示,模型平均绝对百分比误差值分别为4.385 3%、3.174 9%、1.576 1%和1.358 8%,均保持在5.000 0%以内,证明本文所提方法具有较好的预测精度及泛化能力。

关键词：短期风功率预测变分模态分解特征选择改进麻雀搜索算法卷积神经网络双向门控循环单元

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基于节点移动性的水下动态拓扑控制方法

电子科技大学学报 2024年第4期53卷 542-550页

作者：郝琨薛旭峰刘永磊李志圣赵晓芳天津城建大学计算机与信息工程学院天津300384

针对水下传感器节点随洋流移动导致的网络覆盖率和连通率较低的问题,提出一种新的水下动态拓扑控制方法。节点部署阶段,利用模拟退火算法计算节点的期望部署位置,并采用蜿蜒洋流移动模型预测节点的实际部署位置,节点无须消耗额外能量调... 详细信息

针对水下传感器节点随洋流移动导致的网络覆盖率和连通率较低的问题,提出一种新的水下动态拓扑控制方法。节点部署阶段,利用模拟退火算法计算节点的期望部署位置,并采用蜿蜒洋流移动模型预测节点的实际部署位置,节点无须消耗额外能量调节自身位置即可保持网络的全连通和高覆盖率;拓扑优化阶段,以最大化延长网络寿命为目标,自主水下航行器根据节点实时情况执行高效的拓扑优化策略。仿真结果表明,与现有的CDA、SLO及随机部署方案相比,提出的新方法在保持全连通性的前提下具有更好的覆盖率和平均节点度;节点存活率和数据包传输成功率分别提升了11.6%和11.53%,有效提高了网络寿命。

关键词：拓扑控制节点移动性模拟退火算法自主水下航行器

基于聚类和深度学习的车联网轨迹隐私保护机制

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浙江大学学报（工学版） 2024年第1期58卷 20-28页

作者：申自浩唐雨雨王辉刘沛骞刘琨河南理工大学计算机科学与技术学院河南焦作454000 河南理工大学软件学院河南焦作454000

针对车联网轨迹发布中用户面临的隐私泄露问题,提出基于聚类和深度学习的轨迹隐私保护机制(PPCDL).考虑轨迹中的时间因素,通过时间戳将轨迹空间划分为多个区域,获取区域中的轨迹分布点.对每个区域进行改进稳定隶属度多峰值聚类,根据区... 详细信息

针对车联网轨迹发布中用户面临的隐私泄露问题,提出基于聚类和深度学习的轨迹隐私保护机制(PPCDL).考虑轨迹中的时间因素,通过时间戳将轨迹空间划分为多个区域,获取区域中的轨迹分布点.对每个区域进行改进稳定隶属度多峰值聚类,根据区域轨迹密度进行隐私预算矩阵的预分配.利用时间图卷积网络模型提取轨迹数据的时空特征,对隐私预算预分配矩阵进行训练和预测.根据预测结果添加相应的拉普拉斯噪声,在轨迹数据发布前进行扰动.理论分析和实验结果表明,PPCDL相较于对比机制,时间开销更少,能够更精确地预测隐私预算.利用PPCDL可以合理地在轨迹数据中添加拉普拉斯噪声,有效地提高了轨迹数据的可用性.

关键词：隐私保护密度峰值聚类轨迹隐私时间图卷积网络隐私预算

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集成学习结合多源数据预测河南省冬小麦单产

农业工程学报 2024年第4期40卷 177-185页

作者：陈一凡李璇王绍雯杨姗姗张佳华张莎青岛大学计算机科学技术学院青岛266071

为探讨基于多源数据和集成学习算法预测冬小麦单产的可行性并确定冬小麦单产预测的最佳时间窗,该研究在河南省冬小麦生长季内划分28个不同的时间窗,使用8种不同的机器学习算法及基于Stacking的集成学习算法,利用2003—2018年的多种遥感... 详细信息

为探讨基于多源数据和集成学习算法预测冬小麦单产的可行性并确定冬小麦单产预测的最佳时间窗,该研究在河南省冬小麦生长季内划分28个不同的时间窗,使用8种不同的机器学习算法及基于Stacking的集成学习算法,利用2003—2018年的多种遥感指数数据、气象数据进行训练并预测2019—2021年单产。结果表明:引入日光诱导叶绿素荧光(solar-induced chlorophyll fluorescence,SIF)特征可以提升河南省冬小麦单产的预测效果;12月至次年5月为机器学习算法预测冬小麦单产的最佳时间窗;Stacking集成学习算法比其他单机器学习算法更适用于河南省县级尺度冬小麦单产预测,预测结果的决定系数为0.816,均方根误差和平均绝对误差分别为580.36和476.01 kg/hm^(2);河南省冬小麦实际单产的空间分布呈西低东高的趋势,预测的单产分布特征与实际单产分布特征相当。研究结果可为冬小麦单产预测提供一种新的方法,也为农作物单产预测模型构建提供新的思路。

关键词：机器学习遥感冬小麦 Stacking集成学习单产预测最佳时间窗

改进型DeepLabV3+的糖尿病眼底病变分割

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华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第5期52卷 90-97页

作者：马晓普刘文涛李贺南阳师范学院计算机科学与技术学院河南南阳473061 南阳师范学院生命科学与农业工程学院河南南阳473061

针对糖尿病视网膜眼底病变多类分割难及小病灶识别率低的问题,提出一种融合注意力机制与改进型DeepLabV3+的糖尿病视网膜眼底病变多类病症分割方法.该方法首先通过使用MobileNetV2网络提取病灶特征,减少参数量并提高算法训练速度;接着... 详细信息

针对糖尿病视网膜眼底病变多类分割难及小病灶识别率低的问题,提出一种融合注意力机制与改进型DeepLabV3+的糖尿病视网膜眼底病变多类病症分割方法.该方法首先通过使用MobileNetV2网络提取病灶特征,减少参数量并提高算法训练速度;接着通过优化空洞空间卷积金字塔池化中的空洞卷积层数与空洞率,以提高捕获小病灶特征的能力;然后基于DeepLabV3+网络模型进行改进,借助坐标注意力机制感知病灶方向和位置信息,从而提高识别精度;最后采用FGADR和IDRiD数据集分别训练和测试所提出的模型.实验结果表明:所提出方法的平均交并比(MIoU)指标为73.75%,具有较高的分割精度,验证了模型有效性.

关键词：糖尿病视网膜眼底病变深度学习 DeepLabV3+网络坐标注意力多类分割

孔内空气间隔对有/无金属罩聚能装药定向侵彻效果的影响

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含能材料 2024年第7期32卷 726-736页

作者：蔡静静徐轩陈占扬杨军北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 河南城建学院土木与交通工程学院河南平顶山467036

为了探究孔内径向空气间隔对有/无金属罩聚能装药定向侵彻效果和炸药爆轰能量传递过程的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件,开展孔内装药空气间隔为6,8,10,12,14 cm时的数值模拟研究,分析了聚能装药中有药型罩形成EFP和无药型罩形成聚能气流... 详细信息

为了探究孔内径向空气间隔对有/无金属罩聚能装药定向侵彻效果和炸药爆轰能量传递过程的影响,采用ANSYS/LS-DYNA软件,开展孔内装药空气间隔为6,8,10,12,14 cm时的数值模拟研究,分析了聚能装药中有药型罩形成EFP和无药型罩形成聚能气流的能量集中释放过程,以及对孔壁的定向侵彻深度。结果表明空气间隔小于10 cm时,聚能气流对孔壁的侵彻深度相对于EFP平均侵深分别提高了53%(6 cm)和29%(8 cm)。空气间隔大于10 cm时,EFP平均侵彻深度相比于聚能气流均增加了26%(12 cm和14 cm)。计算聚能轴线上EFP和聚能气流单位面积通过孔壁的动能,发现空气间隔较小时,聚能气流在空气中衰减耗散的能量小于EFP塑性变形耗能,此时聚能气流对孔壁的侵彻效果较优;空气间隔较大时,爆轰产物空间膨胀造成聚能气流轴线处的密度和动能显著降低,而EFP由于具有高密度和不可压缩性,能量分散小,动能衰减缓慢,此时EFP对孔壁的侵彻效果优于聚能气流。

关键词：聚能装药空气间隔聚能气流爆炸能量定向控制

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车联网边缘计算场景下基于改进型NSGA-Ⅱ算法的边缘服务器部署决策

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物联网学报 2024年第1期8卷 84-97页

作者：朱思峰王钰陈昊朱海柴争义杨诚瑞天津城建大学计算机与信息工程学院天津300384 河南工程学院计算机学院河南郑州451191 天津工业大学计算机科学与技术学院天津300387

车联网环境下,边缘服务器的放置位置与部署数量直接影响到边缘计算的效率。由于在宏基站或基站上部署大型边缘服务器的成本较高,可以在微基站上部署一个小型边缘服务器作为补充,并通过优化大型边缘服务器的放置位置来降低成本。为了最... 详细信息

车联网环境下,边缘服务器的放置位置与部署数量直接影响到边缘计算的效率。由于在宏基站或基站上部署大型边缘服务器的成本较高,可以在微基站上部署一个小型边缘服务器作为补充,并通过优化大型边缘服务器的放置位置来降低成本。为了最小化边缘服务器的部署代价和服务延迟、最大化运营商的收入和服务器负载均衡度,把边缘服务器放置问题与车联网用户应用服务放置问题联合建模为一个多目标优化问题,并提出了基于改进型NSGA-Ⅱ算法的放置方案。实验结果表明,提出的边缘服务器放置方案能够降低约44%的边缘服务器部署成本,降低约14.2%的时延,提升24.2%的运营商收入,具有较好的应用价值。

关键词：车联网边缘计算边缘服务器部署问题多目标优化算法 NSGA-Ⅱ

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基于API潜在语义的勒索软件早期检测方法

电子学报 2024年第4期52卷 1288-1295页

作者：罗斌郭春申国伟崔允贺陈意平源贵州大学计算机科学与技术学院公共大数据国家重点实验室贵州贵阳550025 许昌学院信息工程学院河南许昌461000

加密型勒索软件通过加密用户文件来勒索赎金.现有的基于第一条加密应用编程接口(Application Programming Interface,API)的早期检测方法无法在勒索软件执行加密行为前将其检出.由于不同家族的勒索软件开始执行其加密行为的时刻各不相同... 详细信息

加密型勒索软件通过加密用户文件来勒索赎金.现有的基于第一条加密应用编程接口(Application Programming Interface,API)的早期检测方法无法在勒索软件执行加密行为前将其检出.由于不同家族的勒索软件开始执行其加密行为的时刻各不相同,现有的基于固定时间阈值的早期检测方法仅能将少量勒索软件在其执行加密行为前准确检出.为进一步提升勒索软件检测的及时性,本文在分析多款勒索软件运行初期调用动态链接库(Dynamic Link Library,DLL)和API行为的基础上,提出了一个表征软件从开始运行到首次调用加密相关DLL之间的时间段的概念——运行初始阶段(Initial Phase of Operation,IPO),并提出了一个以软件在IPO内产生的API序列为检测对象的勒索软件早期检测方法,即基于API潜在语义的勒索软件早期检测方法(Ransomware Early Detection Method based on API Latent Semantics,REDMALS).REDMALS采集IPO内的API序列后,采用TF-IDF(Term Frequency-Inverse Document Frequency)算法以及潜在语义分析(Latent Semantic Analysis,LSA)算法对采集的API序列生成特征向量及提取潜在的语义结构,再运用机器学习算法构建检测模型用于勒索软件检测.实验结果显示运用随机森林算法的REDMALS在构建的变种测试集和未知测试集上可分别获得97.7%、96.0%的准确率,且两个测试集中83%和76%的勒索软件样本可在其执行加密行为前被检出.

关键词：勒索软件早期检测 API TF-IDF 潜在语义分析随机森林