Journal of Zhejiang University

Current Issue: <FITEE>

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering (former title: Journal of Zhejiang University SCIENCE C (Computers & Electronics), 2010-2014)

ISSN 2095-9184 (print); ISSN 2095-9230 (online); CN 33-1389/TP; Monthly.

FITEE is an international peer-reviewed journal indexed by SCI-E, Ei Compendex, DBLP, IC, Scopus, JST, CSA, etc. It covers research in Electrical and Electronic Engineering, including Computer Science, Information Sciences, Control, Automation, Telecommunications, and related disciplines.

Impact factor: 0.308 (2011), 0.297 (2012), 0.380 (2013), 0.415 (2014), 0.392 (2015), 0.622 (2016), 0.910 (2017), 1.033 (2018), 1.604 (2019), 2.161 (2020), 2.526 (2021).

Frontiers of Information Technology & Electronic Engineering

ISSN 2095-9184 (print), ISSN 2095-9230 (online), monthly

2016 Vol.17 No.5 P.389-488

<<< CONTENTS >>>

Invited Papers

Home location inference from sparse and noisy data: models and applications

Tian-ran Hu, Jie-bo Luo, Henry Kautz, Adam Sadilek

DOI: 10.1631/FITEE.1500385 Downloaded: 2068 Clicked: 5460 Cited: 1 Commented: 0(p.389-402) <Full Text> <PPT> 1471

Chinese summary <30> 基于稀疏噪聲數據的家的位置推斷：模型與應用

目的：家，是人們生(shēng)活的中(zhōng)心。由于家的特殊意義，在對于人類活動的研究中(zhōng)，确定家的位置就顯得尤爲重要。本文旨在從一(yī)個人的簽到記錄上準确預測家的具體(tǐ)位置（精度在100米以内）。
創新點：由于家的位置屬于隐私，我(wǒ)們無法，也不能直接使用用戶的隐私數據來進行研究。因此數據的采集和近似是第一(yī)個難題。本文的解決方法是認爲人們在家裏說的話(huà)跟在外(wài)面說的話(huà)不一(yī)樣。由于人們在家裏簽到會說一(yī)些特點的詞彙，比如“睡覺”、“洗澡”，等等。我(wǒ)們收集了帶有這樣詞彙的簽到，然後把這樣的簽到句子經由多人篩選。如果所有人都認爲某一(yī)條簽到是來自家裏的，我(wǒ)們就認爲這個簽到的位置是發送者的家的位置。
方法：從人們的簽到中(zhōng)抽取一(yī)些關鍵的特征，再把這些特征經由數據挖掘的算法提煉得出一(yī)個綜合的判斷。我(wǒ)們考慮的特征包括，人們出現在某地點的頻(pín)率、時間，以及是否在夜間出現等等。
結論：實驗證明，可以以70%+的準确率預測70%+的活躍社交網絡用戶，而且精度是100米以内。

關鍵詞組：家的位置；移動模式；醫療保健

Non-negative matrix factorization based unmixing for principal component transformed hyperspectral data

Xiu-rui Geng, Lu-yan Ji, Kang Sun

DOI: 10.1631/FITEE.1600028 Downloaded: 2546 Clicked: 6627 Cited: 3 Commented: 0(p.403-412) <Full Text> <PPT> 1859

Chinese summary <89> 高光譜圖像主成分(fēn)非負矩陣分(fēn)解方法

目的：在高光譜混合像元分(fēn)析技術領域中(zhōng)，非負矩陣分(fēn)解的應用十分(fēn)廣泛。然而，由于高光譜數據量較大(dà)，導緻使用非負矩陣分(fēn)解的計算複雜(zá)度很高。另一(yī)方面，非負矩陣分(fēn)解對高光譜數據中(zhōng)的噪聲十分(fēn)敏感。雖然主成分(fēn)分(fēn)析技術可以很好地解決這兩個問題，但是由于經過主成分(fēn)分(fēn)析變換後的數據存在負值，使得基于乘式叠代的非負矩陣分(fēn)解技術不能直接應用于主成分(fēn)變換後的數據。因此，本文着力于提出一(yī)種可以應用于主成分(fēn)變換後數據的非負矩陣分(fēn)解方法。
創新點：本文研究了主成分(fēn)分(fēn)析的兩個步驟（平移和投影）對非負矩陣分(fēn)解的影響。然後提出了利用強迫正交的手段将主成分(fēn)變換後的數據重新旋轉到第一(yī)象限，使之能夠适用于非負矩陣分(fēn)解的乘式叠代公式。
方法：研究了主成分(fēn)分(fēn)析對非負矩陣分(fēn)解的影響，并提出了消除主成分(fēn)變換數據負值的方法。
結論：本文提出了一(yī)種在主成分(fēn)特征空間中(zhōng)使用非負矩陣分(fēn)解的高光譜圖像解混方法。該方法使用強迫正交有效解決了主成分(fēn)變換後的負值問題。模拟和真實數據均表明，相比于原始的非負矩陣分(fēn)解，本文所提方法速度更快，提取的端元誤差更小(xiǎo)。

關鍵詞組：非負矩陣分(fēn)解；主成分(fēn)分(fēn)析；端元；高光譜

Regular Papers

Global influenza surveillance with Laplacian multidimensional scaling

Xi-chuan Zhou, Fang Tang, Qin Li, Sheng-dong Hu, Guo-jun Li, Yun-jian Jia, Xin-ke Li, Yu-jie Feng

DOI: 10.1631/FITEE.1500356 Downloaded: 2012 Clicked: 5170 Cited: 0 Commented: 0(p.413-421) <Full Text> <PPT> 1658

Chinese summary <36> 基于多維尺度拉普拉斯分(fēn)析方法的全球流感疫情監測

目的：實現全世界範圍的流感疫情監測，重點是對部分(fēn)WHO缺失數據的非洲國家地區的監測。
創新點：利用相同傳染區傳染病的傳播具有相似性的特點，實現了對數據缺失的國家地區流感疫情數據的補足和預測，以及全世界範圍的流感疫情監測。
方法：收集全世界範圍内WHO曆年來的監測數據，包括8種不同類型流感的每周感染人數。根據全世界範圍内不同地區傳染模式的多樣性和相同地區傳染模式的相似性建立模型。建立了傳播相似性矩陣。根據同一(yī)傳播區國家的相似性便可以得到數據缺失國家地區的流感疫情狀态。
結論：針對不同流感傳播區的國家地區建立了一(yī)個空間相關的流感疫情監測系統。該系統可以有效監測一(yī)些無WHO數據的非洲國家地區的疫情風險。

關鍵詞組：監測缺口；流感；空間傳染模型

A multiscale-contour-based interpolation framework for generating a time-varying quasi-dense point cloud sequence

Chu-hua Huang, Dong-ming Lu, Chang-yu Diao

DOI: 10.1631/FITEE.1500316 Downloaded: 2417 Clicked: 5946 Cited: 0 Commented: 0(p.422-434) <Full Text> <PPT> 1833

Chinese summary <31> 基于多尺度輪廓插值生(shēng)成準密集時變點雲模型序列

目的：提高采用多視角視頻(pín)序列生(shēng)成時變三維模型序列的速度，以更好地跟蹤三維動态物(wù)體(tǐ)的形變過程；同時保證時變三維模型序列的外(wài)觀質量。
創新點：提出基于多尺度輪廓插值生(shēng)成時變點雲模型序列的方法。利用重建對象輪廓的多尺度時空連續性，完成時變三維模型序列的時空維度插值。
方法：首先，采用基于剪影輪廓原理重建物(wù)體(tǐ)關鍵幀的稀疏三維模型。接着，分(fēn)析三維模型的輪廓點在點級别、輪廓級别、模型級别的連續性，并在該過程中(zhōng)采用距離(lí)圖插值來增強輪廓的連續性。然後，采用最近點查找方法獲得匹配點對，在三個尺度上對匹配點對進行線性密集化。最後，生(shēng)成具有良好時空一(yī)緻性的準密集時變三維模型序列。
結論：利用輪廓多尺度時空連續性能夠提高重建對象的形變跟蹤速度，且時變三維模型序列具有良好的外(wài)觀質量。

關鍵詞組：多視角視頻(pín)序列；自由視點視頻(pín)序列；匹配點對；多尺度輪廓插值；時空輪廓；一(yī)緻性；時變點雲模型序列

Biologically inspired model of path integration based on head direction cells and grid cells

Yang Zhou, De-wei Wu

DOI: 10.1631/FITEE.1500364 Downloaded: 2015 Clicked: 5276 Cited: 0 Commented: 0(p.435-448) <Full Text> <PPT> 1527

Chinese summary <27> 基于頭朝向細胞和網格細胞的生(shēng)物(wù)啓發式路徑整合模型

目的：以腦神經科學爲基礎，結合頭朝向細胞(head direction cells)和網格細胞（grid cells）的放(fàng)電特性，爲運行體(tǐ)智能自主導航提供一(yī)種生(shēng)物(wù)啓發式的路徑整合模型。
創新點：分(fēn)别建立了頭朝向細胞和網格細胞與方向和距離(lí)間的對應關系，以此解決路徑整合問題。并針對模型的實現提出了網格間距和放(fàng)電野半徑的設置條件。
方法：首先，采用頭朝向細胞感知(zhī)其表征方向上的速度，并對運行方向進行度量。其次，相對頭朝向細胞引入對應的距離(lí)細胞（distance cells）,用于處理各頭朝向細胞感知(zhī)的速度，并對相對方位進行度量。最後，距離(lí)細胞處理得到的位移輸入到網格細胞中(zhōng)用于計算各網格細胞的放(fàng)電率，并結合網格細胞的放(fàng)電樣式，對運行距離(lí)進行度量。以此，運行體(tǐ)通過各類細胞的放(fàng)電情況感知(zhī)運行方向、相對方位以及運行距離(lí)，最終實現路徑整合。
結論：本文有效地将頭朝向細胞和網格細胞的放(fàng)電特性與路徑整合所需的方向和距離(lí)進行了關聯。運行體(tǐ)能夠通過感知(zhī)各類細胞的放(fàng)電情況實現路徑整合，且實現的路徑整合性能具有一(yī)定穩定性。

關鍵詞組：頭朝向細胞；網格細胞；路徑整合；仿生(shēng)導航

A novel approach of noise statistics estimate using H_∞ filter in target tracking

Xie Wang, Mei-qin Liu, Zhen Fan, Sen-lin Zhang

DOI: 10.1631/FITEE.1500262 Downloaded: 2123 Clicked: 5542 Cited: 2 Commented: 0(p.449-457) <Full Text> <PPT> 1652

Chinese summary <31> 目标跟蹤中(zhōng)一(yī)種新的基于H_∞濾波器的噪聲統計特征估計方法

目的：在目标跟蹤濾波估計算法設計中(zhōng)，噪聲的統計特征必不可少。現有的大(dà)多數對噪聲統計特征的線性估計算法都是基于卡爾曼濾波器或貝葉斯估計器，至少需要噪聲統計特征的先驗知(zhī)識。在此前提下(xià)，本文提出的估計算法不需要噪聲統計特征的先驗知(zhī)識。引入H_∞濾波器，獲得系統狀态估計，并可以獲得更精确的殘差信息對噪聲進行估計。
創新點：假設噪聲爲高斯分(fēn)布，但不需要噪聲統計特征的先驗知(zhī)識；在算法設計中(zhōng)引入H_∞濾波器，獲得更準确的殘差信息。
方法：假設噪聲統計特征的先驗知(zhī)識未知(zhī)，通過H_∞濾波器獲得系統狀态估計；通過得到的系統狀态估計值和量測值，可以得到殘差樣本序列；結合數理統計知(zhī)識，通過得到的殘差樣本序列對過程噪聲和量測噪聲的均值、協方差進行估計。
結論：與基于卡爾曼濾波器的同一(yī)框架下(xià)得到的估計方法相比，本文中(zhōng)的算法可以得到更精确的估計結果（圖2、4-6）。

關鍵詞組：噪聲估計；H_∞濾波；目标跟蹤

Proportional directional valve based automatic steering system for tractors

Jin-yi Liu, Jing-quan Tan, En-rong Mao, Zheng-he Song, Zhong-xiang Zhu

DOI: 10.1631/FITEE.1500172 Downloaded: 2649 Clicked: 6625 Cited: 0 Commented: 0(p.458-464) <Full Text> <PPT> 1746

Chinese summary <28> 基于比例控制的農業機械自動轉向系統研究

目的：就現有農業機械面臨的自動轉向系統發熱、适用車(chē)型受限、未實現産品化等問題，對農業機械的自動轉向系統做了深入研究。開(kāi)發了一(yī)種采用螺紋插裝閥的多功能比例集成控制閥塊。該閥塊适用于具有開(kāi)心式、閉心式或負載壓力傳感式全液壓轉向器的液壓轉向系統。
創新點：開(kāi)發了一(yī)種采用螺紋插裝閥的多功能比例集成控制閥塊。該閥塊适用于多種轉向液壓系統。通過簡單的增量型PID算法控制即得到了良好的控制效果。
方法：根據大(dà)多數農業機械液壓轉向系統的特點，結合自動轉向系統設計原則，提出了一(yī)種以三位五通比例換向閥爲核心的農業機械自動轉向集成閥塊（圖2）。選擇宏晶科技的STC90C516RD單片機爲控制器，增量型PID算法爲控制算法，将自動轉向比例集成控制閥塊與福田雷沃TG1254拖拉機的原有液壓系統并聯（圖9），進行實車(chē)跟蹤試驗，以測試閥塊對自動轉向控制系統的響應特性和跟随特性。
結論：本文所設計的自動轉向比例集成控制閥塊以福田雷沃TG1254拖拉機爲試驗平台進行實車(chē)跟蹤試驗。通過直線信号跟蹤（圖10）和正弦信号跟蹤（圖11），可以看出自動轉向系統有快速的響應性能和良好的跟随性能，能夠适應農業機械導航控制的需求。

關鍵詞組：自動轉向系統；液壓回路；比例換向閥；PID算法

On modeling of electrical cyber-physical systems considering cyber security

Yi-nan Wang, Zhi-yun Lin, Xiao Liang, Wen-yuan Xu, Qiang Yang, Gang-feng Yan

DOI: 10.1631/FITEE.1500446 Downloaded: 2489 Clicked: 6095 Cited: 3 Commented: 0(p.465-478) <Full Text> <PPT> 2039

Chinese summary <32> 考慮信息安全的電力信息物(wù)理系統建模研究

目的：對于電力信息物(wù)理系統的建模研究，目前尚未形成統一(yī)的模型框架。現有的研究模型采用複雜(zá)網絡理論，過度簡化了電力系統和信息系統的特點，對兩個系統的耦合關系表述不清，使得針對信息安全下(xià)的黑客攻擊研究缺乏有效性，建模方法不具有通用性。爲了充分(fēn)考慮電力信息物(wù)理系統及其耦合關系特點，更深入地研究信息安全對耦合系統的影響，本文提出一(yī)種新型的電力信息系統建模方式，并以此模型分(fēn)析連鎖故障的傳播機理和信息安全的防禦策略。
創新點：建立了一(yī)個具有可移植性的新型電力信息物(wù)理系統模型框架；提出了表征電力系統和信息系統耦合關系特點的具體(tǐ)方式，并以此深入研究電力信息物(wù)理系統的連鎖故障機理和信息安全防禦策略。
方法：結合電網潮流方程和輸電網的特點，建立電網模型框架；根據輸電網節點配置檢測控制裝置的要求，自動生(shēng)成信息網模型框架；按照信息傳輸指令上傳或下(xià)載的位置區分(fēn)構建耦合關系，綜合構成電力信息物(wù)理系統框架。将繼電保護的控制策略應用于提出的模型框架中(zhōng)，通過三種信息攻擊（拒絕服務攻擊、假數據注入攻擊、重放(fàng)攻擊）研究電力信息物(wù)理系統的連鎖故障機理和防禦措施。結合IEEE數據庫并利用該框架進行相關仿真實驗，驗證模型的有效性。
結論：較現有文獻，本文的模型更真實地反應電力信息物(wù)理系統的特點。應用本文提出的模型可以更深入地分(fēn)析信息攻擊對電力信息物(wù)理系統的影響和連鎖故障的傳播機理。提出的模型具有可移植性，可以應用于各種輸電網和配電網中(zhōng)。

關鍵詞組：信息物(wù)理系統；信息攻擊；連鎖故障分(fēn)析；智能電網

Carbon emission impact on the operation of virtual power plant with combined heat and power system

Yu-hang Xia, Jun-yong Liu, Zheng-wen Huang, Xu Zhang

DOI: 10.1631/FITEE.1500467 Downloaded: 2650 Clicked: 6345 Cited: 0 Commented: 0(p.479-488) <Full Text> <PPT> 1786

Chinese summary <27> 碳排放(fàng)對虛拟發電廠熱電聯合系統運行的影響

目的：現有的研究在對虛拟發電廠運行建模時，通常隻考慮了用戶的電能需求，而且在利用熱電聯産機組(CHP)對用戶供熱時，不僅增加了虛拟發電廠的整體(tǐ)碳排放(fàng)量，還會造成大(dà)量的棄風。考慮到虛拟發電廠内部風電機組出力時段和用戶熱能需求的互補性，本文提出了考慮碳排放(fàng)的虛拟發電廠熱電聯合系統運行模型。
創新點：提出了在虛拟發電廠中(zhōng)配置電鍋爐消納風電機組出力。利用風電機組和電鍋爐不僅能夠減少虛拟發電廠的整體(tǐ)碳排放(fàng)，促進風電的消納，還能突破傳統熱電聯産機組的供熱水平，降低虛拟發電廠的運行成本。
方法：将電鍋爐應用到虛拟發電廠的熱電聯合系統中(zhōng)後，建立了一(yī)個包含虛拟發電廠碳排放(fàng)成本、虛拟發電廠運行成本和虛拟發電廠與主網的電量交易成本的多目标模型。根據模糊隸屬度函數将其轉化爲單目标模型，并利用CPLEX工(gōng)具包對其求解。然後分(fēn)析了四種場景下(xià)的虛拟發電廠内部機組出力情況（圖5-8）、碳排放(fàng)量和電量交易成本。
結論：引入電鍋爐後能夠将熱電聯産機組的熱電生(shēng)産過程解耦，最大(dà)化消納風電機組出力，降低虛拟發電廠的運行成本，還能顯著降低虛拟發電廠的整體(tǐ)碳排放(fàng)量。

關鍵詞組：虛拟發電廠；碳排放(fàng)；電鍋爐；風電；熱電聯合