- 乔少杰;
<正>内容导读“十四五”时期,我国由工业经济迈向数字经济,数据上升为新的生产要素,是国家基础性战略资源。如何精确地挖掘移动数据中潜在价值对推动数据产业快速发展至关重要。机器学习是人工智能的核心,涉及统计学、系统辨识、逼近理论、神经网络、优化理论、计算机科学、脑科学等诸多领域,机器学习技术能够帮助各个行业更好地从其主要应用场景所获取的海量数据中“挖掘”关键信息,实现图像分类、实体识别、轨迹预测、风险预测、目标检测、交通检测等重要功能。
2023年04期 v.49;No.294 604-605页 [查看摘要][在线阅读][下载 669K] [下载次数：94 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 谢添丞;乔少杰;张桃;吴凌淳;冉黎琼;于泳;李江敏;彭钰寒;薛骐;
移动数据挖掘是智能交通领域中各项应用的研究基础，对于理解复杂的人类行为模式和改善城市规划、交通和公共安全有着巨大的潜力。行人轨迹预测立足于移动数据挖掘，从中发现行人的移动规律，致力于在智能机器人、自动驾驶、智慧旅游等许多现代产业中发挥重要作用。考虑到传统的行人轨迹预测模型仅关注时空数据，没有充分考虑人与环境、人与人之间的相互作用以及情景信息，提出了一种基于空间社会力图神经网络(Spatial Social Force Graph Neural Network, SSF-GNN)的行人轨迹预测模型。SSF-GNN可以处理行人的历史轨迹，并从不同场景中提取特征。利用社会力理论量化了行人的互动和情景感知信息。SSF-GNN融合了行人的社会影响和隐藏状态，可以准确预测连续轨迹点。在两个经典数据集(ETH和UCY)上进行了大量的实验，结果表明SSF-GNN的性能优于当前主流算法。平均位移误差(Average Displacement Error, ADE)相较于对比方法的平均值减小了25.6%,最终位移误差(Final Displacement Error, FDE)减小了15.4%。预测行人在未来3.2 s的轨迹点时，现有对比方法的平均准确率为48.6%,SSF-GNN的准确率显著优于最先进的模型，达到67.7%。
2023年04期 v.49;No.294 606-615页 [查看摘要][在线阅读][下载 1690K] [下载次数：301 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：1 ] - 黄豪杰;唐宗璐;杨敏;李航;
随着深度学习的不断发展，汽车自动驾驶已成为一种趋势，自动驾驶的安全问题是最重要的。其中，能准确识别复杂环境下密集的交通指示牌是保障安全驾驶的一个重要环节，针对目前检测模型对交通指示牌召回率不够高的问题，在YOLOv5的基础上提出了YOLOv5-ACB。经过300次的迭代训练，实验结果表明YOLOv5-ACB模型的mAP为62.9%、mAP50为83.6%、召回率为76.6%,相比原始的YOLOv5模型的mAP为62.45%、mAP50为82.6%、召回率为74.6%,均有较好的提升，说明所提出的改进模型降低了交通指示牌的错检和漏检率。
2023年04期 v.49;No.294 616-621页 [查看摘要][在线阅读][下载 1895K] [下载次数：396 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 淳鑫;冯玲;李航;
针对通用领域的命名实体识别(Named Entity Recognition, NER)模型在红色文化的实体识别中难以完整准确地进行实体划分的问题，提出了一种基于双向长短期记忆(Bi-directional Long Short-Term Memory, BiLSTM)网络模型结合词汇增强和注意力机制方法的改进算法红色学习双向长短期记忆(Red Learing BiLSTM,RLBiLSTM)网络，用于红色文化的NER。对红色文化数据集中的重要词汇进行数据处理，构建一个包含红色文化特征的词表，将词表信息与BERT底层信息进行融合。使用BiLSTM网络和注意力机制考虑上下文和全局信息，并利用条件随机场进行实体识别。实验表明，将改进的算法应用于RedCulture-1数据集上取得了较好的识别效果，和传统的算法相比具有更高的准确率，有利于解决红色文化的实体识别问题。
2023年04期 v.49;No.294 622-628页 [查看摘要][在线阅读][下载 1604K] [下载次数：153 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：2 ] - 蒋宇河;乔少杰;陈金勇;张桃;高林;林羽丰;李庆;徐康镭;刘晨旭;李任杰;
移动数据挖掘是指对移动设备中大规模数据进行挖掘和分析的过程，获取有用的信息和知识，以支持移动应用和服务的开发和改进。区块链是一种分布式的、去中心化的数据库技术，可以实现在网络中多方之间安全地传输信息、交易资产，不依赖于中心化的机构或第三方信任机构。然而，面对复杂的移动数据场景，现有的隐私保护、索引选择等方法存在诸多不足，如无法高效处理大数据量的加解密任务、区块链上数据分布不均、无法有效应对移动设备计算能力不足等问题。针对上述不足，提出一种基于移动数据挖掘和区块链的数据共享方法(A Data Sharing Method for Mobile Data Mining and Blockchain, ADS-MB)。ADS-MB集成了密钥分片共享算法，可有效避免密钥被第三方获取或篡改而导致隐私内容泄露。ADS-MB使用基于SM2的改进算法来加强区块链数据的一致性和安全性，同时支持动态的区块链索引维护。实验结果表明，在真实移动业务数据集和WeiboDataShare数据集上，ADS-MB的性能优于现有的数据分享方法。
2023年04期 v.49;No.294 629-639页 [查看摘要][在线阅读][下载 3468K] [下载次数：230 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] - 廖惠仙;郭旭;何国对;
针对工地场景错综复杂，监控画面噪声多且模糊等问题，提出了在复杂场景下的改进版YOLOv5的安全帽检测算法。通过网络爬虫、实地采集等方法收集了9 256张工地的复杂场景下的照片，并使用labelImg进行标注；设计了ECA＿H通道注意力，添加到BackBone的C3模块和SPPF模块之间，获取图像的通道细节信息。通过对比实验显示，改进后的模型在复杂场景下识别检测安全帽的准确率(Precision)提升了1.2%,召回率(Recall)提升了2.9%,mAP0.5提升了1.8%,mAP0.5-0.95提升了5.2%。可见，改进后的模型在复杂场景下检测是否佩戴安全帽的性能有所提升。
2023年04期 v.49;No.294 640-646页 [查看摘要][在线阅读][下载 2460K] [下载次数：342 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 冉黎琼;徐康镭;陈金勇;高林;谢添丞;于泳;李江敏;彭钰寒;韩楠;乔少杰;
综合征监测作为公共医疗卫生政策的主要检测指标，拥有充足且及时的监测信息至关重要。传统流行病学指标监测的滞后和误导会影响病情严重地区的医疗实施方案。使用谷歌趋势搜索量、谷歌移动、电信运营商、英国国家医疗服务体系(National Health Service, NHS)电话119和线上新冠检测请求网站的空间数据，提出一种局部范围内SARS-CoV-2传播和临床风险的早期指标建模方法。利用浅层学习算法作为基准方法训练局部空间神经网络，提出空间集成长短期记忆(Spatio-Integrated Long Short-Term Memory, SI-LSTM)算法和空间集成卷积神经网络长短期记忆(Spatio-Integrated Convolutional Neural Network Long Short-Term Memory, SI-CNN-LSTM)算法。在规定的评估时间周期内，两种算法均能准确识别出疫情感染高风险区域。此外，在基本公共卫生服务项目中，该模型还原了2020年底阿尔法变体、2021年4月德尔塔变体和2021年11月奥密克戎变体在英国境内的局部增长指数，其空间分散性和增长指数得到了临床数据的证实。
2023年04期 v.49;No.294 647-658页 [查看摘要][在线阅读][下载 2659K] [下载次数：153 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 吴琨生;朱明睿;姚燕洁;李航;
广西地处次亚热带地区，丰盛的水果是其支柱产业之一，但是种类繁多的背后对于构建智能物流分销链有着很大的困难，其中的水果智能识别分类就是一个非常重要的问题。针对现有分类模型对水果分类效果不好的情况，在基于ResNet-50网络上提出一种ResNet-50MFC网络，通过实验证明，进行300次迭代后，与原模型相比准确率提升了3.9%。不仅于此，在实际数据集上也取得很好的效果，证明了该模型的有效性和实用性。
2023年04期 v.49;No.294 659-664页 [查看摘要][在线阅读][下载 2013K] [下载次数：349 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 徐康镭;乔少杰;陈金勇;张桃;高林;冉黎琼;谢添丞;于泳;彭钰寒;焦育威;
索引是一种用于提高数据库查询效率的数据结构，良好执行计划的生成和选择很大程度上取决于数据表上是否存在合适的索引。然而，面对复杂的时空数据场景，现有的索引选择方法存在很多不足，如无法高效处理大量范围查询、容易造成索引冗余、无法有效应对动态的工作负载等问题。针对上述问题，提出一种新型基于深度确定策略梯度(Deep Deterministic Policy Gradient, DDPG)模型和索引效益评估网络的索引选择框架：ST-IS(Index Selection method tailored for Spatio-Temporal data scenarios)。ST-IS集成了对SQL语句和索引集的新型编码方法，有效避免索引冗余或索引缺失。ST-IS使用索引效益评估网络来优化强化学习的奖励机制，同时支持动态的工作负载。大量实验结果表明，在真实时空数据集和TPC-DS标准数据集上，ST-IS的性能优于现有的索引选择方法。
2023年04期 v.49;No.294 665-673页 [查看摘要][在线阅读][下载 2077K] [下载次数：169 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ]
- 朱骥;景春峰;蒯本链;刘峰;
随着物联网技术的快速发展，中心数据处理迁移到网络边缘设备的需求日益增长，云计算与远程中心的距离太远，导致延迟过大。同时，海量边缘设备产生的数据造成网络拥堵，大大增加了中心云的计算压力。因此，边缘计算的概念应运而生。阐述了边缘计算需要发展的三大驱动力，并从延迟、带宽、安全性和能耗四方面比较了云计算和边缘计算的差异，强调了边缘计算的优势。分析了支持边缘计算的几种主要技术，并重点介绍了其在车联网、智慧城市、智能家居、光伏发电等多个领域的应用场景，分析了制约边缘计算发展的因素以及现阶段的不足之处。未来，边缘计算技术有望在下一代通信网络中发挥更多价值。
2023年04期 v.49;No.294 674-683页 [查看摘要][在线阅读][下载 1819K] [下载次数：1248 ] |[引用频次：17 ] |[阅读次数：1 ] - 侯艳丽;马震;
大规模网络分层后进行数据预处理是其搜索最短路径的加速方法，现有的分层网络数据预处理存在以下问题：随着网络规模越来越大，数据预处理计算量也越来越大；预处理完的数据需要大量储存空间。针对上述问题提出一种基于深度优先搜索的分层网络最短路径搜索算法，该算法将每簇网络抽象成“一个高级节点”组成高级网络，在高级网络上利用深度优先搜索去掉冗余的簇完成数据预处理后，再利用Dijkstra算法搜索最短路径。采用该算法在大规模树形分层通信网络上进行最短路径搜索实验，结果表明该算法比基于关键点数据预处理的最短路径算法平均搜索时间稍长，但在数据预处理时间和存储空间上大大降低。
2023年04期 v.49;No.294 684-688页 [查看摘要][在线阅读][下载 1477K] [下载次数：1193 ] |[引用频次：16 ] |[阅读次数：1 ] - 朱承浩;
为解决无线通信与感知的性能日益强大而带来的频谱资源紧缺的问题，通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication, ISAC)技术逐渐开始受到重视。在目前最有发展潜力的毫米波(millimeter Wave, mmWave)多输入输出(Multiple Input Multiple Output, MIMO)混合波束赋形系统基础上，提出了一种通信感知一体化的波束赋形算法。使用均方误差(Mean Square Error, MSE)衡量该系统的通信和雷达的性能，通过引入权重因子将通信与雷达的性能指标综合考虑，得到通感一体化波束赋形系统的最优解。针对求解过程中的非凸优化问题，提出了基于坐标迭代的交替优化算法对问题进行求解。针对不同权重因子，对通信的频谱效率和雷达的波束方向图进行了仿真，仿真结果验证了所提方案可以实现通信感知一体化系统下通信与感知性能的折中。
2023年04期 v.49;No.294 689-695页 [查看摘要][在线阅读][下载 1679K] [下载次数：911 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：3 ] - 丁婷婷;
研究了在有限反馈约束下的异构蜂窝网络下行链路中与宏蜂窝共存的小蜂窝能量效率最大化问题。其中，宏基站(Macro Base Station, MBS)和小基站(Small Base Station, SBS)通过共享频谱分别向宏用户(Macro User, MU)和小用户(Small User, SU)发送信号。提出了有限反馈和功率带宽联合优化方案来最大限度地提高小蜂窝中所有SU的平均能量效率。由于所构建的目标函数是分式形式并且具有非凸性，采用丁克尔巴赫方法将分式形式化为等价减法形式，并通过增广拉格朗日乘子法求解，提出两层迭代优化算法得到目标函数的最优解。仿真结果表明，相比于传统功率带宽等分配的反馈比特优化方案，所提方案明显地提升了小蜂窝所有SU的平均能量效率。
2023年04期 v.49;No.294 696-703页 [查看摘要][在线阅读][下载 1512K] [下载次数：91 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 王国开;魏华;卢恒;
为提高无线通信系统传输效率，减小传输过程中的码间干扰(Inter-Symbol Interference, ISI)带来的影响，提出了一种可应用于高阶正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation, QAM)信号无线通信系统的盲均衡算法，该算法以修正恒模算法(Modified Constant Modulus Algorithm, MCMA)和判决引导(Decision-Directed, DD)算法为基础，在均衡的第一阶段使用MCMA算法，并根据数据可靠性进行判决引导，迫使均衡器抽头朝着正确的方向进行调整，通过实部和虚部的并行处理，加快收敛速度；在均衡的第二阶段使用DD算法，以获得更好的稳态性能。仿真结果表明，提出算法相较于已有相关算法在近似的收敛速度下有着更好的稳态性能。
2023年04期 v.49;No.294 704-709页 [查看摘要][在线阅读][下载 2051K] [下载次数：225 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：2 ] - 浦寅飞;
物理层安全(Physical Layer Security, PLS)技术是一种利用无线信道固有物理属性来保护无线信道免受非法窃听的有效手段，受到了人们的广泛关注。因此，研究了联合多用户调度与友好干扰的功率资源分配优化问题，考虑存在信道估计误差以及多个窃听者通过协作方式获机密信息的情况，联合多用户调度策略与友好干扰选择，提出了联合多用户调度和随机干扰选择(Multiuser Scheduling and Random Jammer Selection, MS-RJS)方案和联合多用户调度和最佳干扰选择(Multiuser Scheduling and Optimal Jammer Selection, MS-OJS)方案，即选择最佳用户向基站传输机密信息的同时，选择友好干扰发射人工噪声降低窃听者的性能，并将传统多用户调度(Conventional Multiuser Scheduling, CMS)方案作为基准方案。对此，在通信系统总功率受限的情况下，以最小化所提方案的窃听概率和中断概率之和为目标，构建最佳用户与友好干扰之间的功率资源分配优化问题，并设计了一种基于黄金搜索的最佳功率分配迭代算法。实验结果表明，带有最佳功率分配因子的MS-RJS方案和MS-OJS方案相比于CMS方案具有显著的性能优势。
2023年04期 v.49;No.294 710-717页 [查看摘要][在线阅读][下载 1556K] [下载次数：107 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ] - 沙丹丹;毛忠阳;陆发平;张治霖;徐雪颖;
针对海上异构无线网络因节点移动性特征造成的多网络覆盖下最优网络选择困难的问题，从克服节点移动性因素影响、确保决策权值客观合理的角度出发，提出了一种新的基于多属性和群组决策的海上移动节点网络选择方法。该方法采用层次分析(Analytic Hierarchy Process, AHP)法和熵权(Entropy Weight, EW)法分别作为主观权重方法和客观权重方法，并引用位置权重，降低移动性因素影响，采用群组决策进行权重综合，使决策权值更加客观合理。仿真结果表明，所提方法能够有效提升网络传输速率和传输质量，相对于基于AHP法、EW法以及距离的网络选择方法，具有更优的网络传输时效性和稳定性。
2023年04期 v.49;No.294 718-724页 [查看摘要][在线阅读][下载 2542K] [下载次数：92 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：1 ]
- 魏凌;杨宏伟;
飞行性能是无人机的核心所在，对其进行定量评价的直接方法是进行飞行轨迹参数测量。为了更准确、更有效地评测飞行轨迹参数，选取了最典型的多旋翼和垂直起降固定翼无人机样机，对飞行轨迹参数指标——航线控制精度、高度稳定性和最大平飞速度进行了测试和结果分析。同时针对测试过程中的测试问题进行梳理，给出改进措施和建议，为后续开展民用无人机测试提供参考和支撑。
2023年04期 v.49;No.294 725-732页 [查看摘要][在线阅读][下载 2608K] [下载次数：259 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：1 ] - 薛林;
WiFi6技术中引入多用户多输入输出(Multi-User Multiple Input Multiple Output, MU-MIMO)技术，作为支持多用户并发数据传输的重要手段。借用该技术中的多波束生成方法，可实现对人体呼吸的非接触式监测，从而避免传统佩戴式传感器引入的各种不便。利用双波束相干检测实现对人体呼吸频率的测量，借助WiFi6接入点(Access Point, AP)波束赋形功能将探测信号汇聚在两个波束；AP根据接收机测量到的两个波束功率差别，调整两个波束各子载波的功率大小，实现两个波束在接收机端的各子载波幅度相等；AP补偿两波束因路程差造成的固定相位差，使得人体呼吸引起的两波束周期性相位差转化为相干信号强度的周期性变化，实现了对人体呼吸微弱信号的提取，获得了人体呼吸频率，相对于传统方法可以得到更高的信号质量和更好的信噪比。
2023年04期 v.49;No.294 733-739页 [查看摘要][在线阅读][下载 1816K] [下载次数：279 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：1 ] - 毛焕;陈宇麟;严舒婷;陈锋;
多目标跟踪是智慧城市交通安防的重要技术之一。为了提高多目标跟踪的准确性并改善真实场景下的遮挡问题，提出了一种结合重识别特征和运动预测的多目标跟踪方法。在多目标检测网络中扩展一个基于卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)的重识别特征分支，提取目标的重识别特征；采用基于置信度的卡尔曼滤波预测模型来预测轨迹的空间分布以改善目标的遮挡问题，结合检测目标和轨迹在重识别特征和位置两方面的相似度来完成目标关联。实验结果表明，所提出的方法在真实行人场景下的跟踪精度优于大多数算法，具备一定的应用潜力。
2023年04期 v.49;No.294 740-745页 [查看摘要][在线阅读][下载 1535K] [下载次数：230 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：1 ] - 陈建斌;王刚;吴毅杰;王新玥;
针对硬件资源受限的高斯最小频移键控(Gaussian Filtered Minimum Shift Keying, GMSK)信号多通道接收机，设计了一种硬件资源占用极少、译码性能良好的解调算法。对通用数字环路硬件资源进行优化，提出了一种改进算法，将环路捕获速度提升了5倍，引入一种位同步算法，该算法同步精度高、占用硬件资源少、采样率低、易于工程实现。并对2-bit差分解调算法进行改进，完成差分解调模块设计。测试结果表明，改进后的差分解调算法比改进前译码性能提升了约2 dB。该解调算法与理论值相比仅有0.6 dB的解调损耗，具有良好的解调性能，满足工程实际应用需求。
2023年04期 v.49;No.294 746-752页 [查看摘要][在线阅读][下载 2364K] [下载次数：492 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：2 ] - 严舒婷;陈宇麟;毛焕;
多目标跟踪(Multi-Object Tracking, MOT)是智能交通和智慧城市的关键技术之一。针对真实场景下行人多目标跟踪困难的问题，提出了一种基于注意力机制的行人多目标跟踪(Pedestrian Multi-Object Tracking based on Self-Attention, PMOT)算法。在特征提取网络增加注意力机制模块，利用Transformer的编码器结构对行人特征的空间信息进行编码以增强行人的局部特征，实现目标关联精度的提升。为了改善由于长时间遮挡导致的行人目标丢失问题，PMOT算法在数据关联中扩展一个参考特征分支，并结合行人运动特征与外观特征的相似度来实现目标匹配。实验结果表明，提出的算法在MOT17数据集上取得77.0%的跟踪准确度，有效提高了行人目标的跟踪效果。
2023年04期 v.49;No.294 753-760页 [查看摘要][在线阅读][下载 1816K] [下载次数：235 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：1 ] - 顾潮;肖婷婷;丁飞;周启航;赵芝因;
短时交通流预测是智能交通系统的核心能力组件之一，为城市交通管理、交通控制和交通引导提供智能决策支撑。针对交通路网交通流呈现的非线性、动态性和时序相关性，提出一种基于模块化的交通流组合预测模型ICEEMDAN-ISSA-BiGRU。采用改进的基于完全自适应噪声集合经验模态分解(Improved Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise, ICEEMDAN)方法对交通流非线性时间序列进行分解，获取本征模态分量(Intrinsic Mode Functions, IMF);利用双向门控循环单元(Bi-directional Gate Recurrent Unit, BiGRU)挖掘交通流量序列中的时序相关性特征；基于动态自适应t分布变异方法改进麻雀搜索算法(Improved Sparrow Search Algorithm, ISSA),实现对BiGRU网络权值参数的迭代寻优，避免了短时预测结果陷入局部最优；基于公开PeMS数据集对短时交通流预测性能进行性能评估与验证。实验结果表明，所提组合模型的短时交通流预测性能优于10个传统模型，改进后的交通流量预测平均绝对误差(Mean Absolute Error, MAE)指标接近10.98,平均绝对值百分误差(Mean Absolute Percentage Error, MAPE)指标接近10.12%,均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)指标接近12.42,且在不同数据集下所提模型具有较好的泛化性能。
2023年04期 v.49;No.294 761-772页 [查看摘要][在线阅读][下载 2301K] [下载次数：179 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：1 ] 下载本期数据