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

2017 Vol.18 No.8 P.1033-1204

<<< CONTENTS >>>

Perspective

Perspective: Theoretical foundation of a decision network for urban development

Shih-kung Lai, Jhong-you Huang

DOI: 10.1631/FITEE.1510000 Downloaded: 3288 Clicked: 7932 Cited: 1 Commented: 0(p.1033-1039) <Full Text> <PPT> 1784

Chinese summary <191> 城市發展決策網絡的理論基礎

概要：規劃問題具有挑戰性和複雜(zá)性，因爲它們通常涉及多重屬性偏好和多個利益相關者。因此，很少有規劃工(gōng)具能幫助規劃者解決這些問題。傳統決策分(fēn)析在處理規劃問題時無法達到預期，因爲它主要側重于爲特定決策者制定單一(yī)決策。本文介紹了一(yī)個名爲“決策網絡”的規劃工(gōng)具的理論基礎，其目的是幫助規劃者在面對具有多屬性偏好的多個利益相關者時，作出多重且相互關聯的決定。本研究提供了一(yī)個成熟科學技術的起點，将有助于處理複雜(zá)的規劃問題。我(wǒ)們首先提出決策網絡模式所欲處理的規劃問題的一(yī)般化模式。然後我(wǒ)們針對這個規劃問題提出一(yī)個有效的解決演算法，再使用數值示例來演示該演算法是如何運作。所提出的解決演算法被證明是有效的，亦使該規劃工(gōng)具的計算機化成爲可能。同時，我(wǒ)們指明“決策網絡”的圖形表示較“決策樹(shù)”的圖形表示來得更爲有效。因此，在處理具有挑戰性和複雜(zá)性的城市規劃問題時，通過決策網絡模式所作出的多重的且相關的決策，将會比獨立地做出這些決策産生(shēng)更多的好處。

關鍵詞組：決策、關聯的決策、決策網絡、規劃

Review

Review: Big data storage technologies: a survey

Aisha Siddiqa, Ahmad Karim, Abdullah Gani

DOI: 10.1631/FITEE.1500441 Downloaded: 13823 Clicked: 24146 Cited: 0 Commented: 1871(p.1040-1070) <Full Text> <PPT> 8496

Chinese summary <3031> 大(dà)數據存儲技術綜述

概要：對于容量快速增長、日趨多元化的大(dà)數據，業界亟需開(kāi)發可行性更好的存儲工(gōng)具。爲滿足大(dà)數據存儲需求，存儲機制已經形成從傳統數據管理系統到NoSQL技術的結構化轉移。然而，目前可用的大(dà)數據存儲技術無法爲持續增長的異構數據提供一(yī)緻、可擴展和可用的解決方案。在科學實驗、醫療保健、社交網絡和電子商(shāng)務等實際應用中(zhōng)，存儲是大(dà)數據分(fēn)析的第一(yī)步。截至目前，亞馬遜、谷歌和阿帕奇等公司形成了大(dà)數據存儲方案的行業标準，但尚未有關于大(dà)數據存儲技術性能和容量提升的深入調查和文獻報告。本文旨在對目前可用于大(dà)數據的最先進的存儲技術進行全面調查，提供了一(yī)個明确的大(dà)數據存儲技術分(fēn)類方法，以幫助數據分(fēn)析師和研究人員(yuán)了解和選擇更适合其需求的存儲機制。我(wǒ)們使用布魯爾的CAP定理比較和分(fēn)析了現有存儲方法，評估了不同存儲架構的性能，讨論了存儲技術的意義、應用及其對其他類别數據的支持。爲了加快部署可靠和可擴展的存儲系統，文中(zhōng)還突出了未來研究面臨的幾個挑戰。

關鍵詞組：大(dà)數據；大(dà)數據存儲；NoSQL數據庫；分(fēn)布式數據庫；CAP定理；可擴展性；一(yī)緻性-分(fēn)區彈性；可用性-分(fēn)區彈性

Research Articles

Designing a novel consensus protocol for multiagent systems with general dynamics under directed networks

Hao-liang Li, Ren-nong Yang, Qiu-ni Li

DOI: 10.1631/FITEE.1601422 Downloaded: 2514 Clicked: 7890 Cited: 0 Commented: 0(p.1071-1081) <Full Text> <PPT> 1793

Chinese summary <28> 一(yī)種新型的有向拓撲條件下(xià)普通線性多智能體(tǐ)系統的一(yī)緻性協議

概要：本文研究了普通線性多智能體(tǐ)系統在有向拓撲條件下(xià)的一(yī)緻性問題。首先基于分(fēn)布式PID（Proportional-integral-derivative）控制提出了一(yī)種新的一(yī)緻性協議，然後通過變量轉換将一(yī)緻性問題轉變爲一(yī)個漸進穩定問題，通過狀态投影方法給出了系統實現一(yī)緻性的充分(fēn)必要條件和一(yī)緻性函數的顯示表達式，然後構建Lyapunov函數，基于線性矩陣不等式（Linear matrix inequality, LMI）給出了一(yī)緻性協議中(zhōng)增益矩陣的範圍，最後通過兩組實驗來驗證這種方法的優勢。仿真結果表明了所提方法的有效性。

關鍵詞組：多智能體(tǐ)；一(yī)緻性；PID（Proportional-integral-derivative）控制；線性矩陣不等式

Improved binary similarity measures for software modularization

Rashid Naseem, Mustafa Bin Mat Deris, Onaiza Maqbool, Jing-peng Li, Sara Shahzad, Habib Shah

DOI: 10.1631/FITEE.1500373 Downloaded: 2499 Clicked: 7099 Cited: 0 Commented: 0(p.1082-1107) <Full Text>

Chinese summary <25> 改進的軟件模塊化二元相似度測量

目的：各種各樣的二元相似度測量在聚類方法中(zhōng)被用來确定數據中(zhōng)的相似實體(tǐ)的同類組。這些相似度測量大(dà)多數僅基于特征的存在或缺失。二元相似度測量在軟件模塊化中(zhōng)亦能與不同的聚類方法一(yī)起用于提高軟件系統的可理解性與可管理性。每種相似度測量都有其優勢與不足，分(fēn)别能使聚類結果優化或惡化。
創新點：本文強調了軟件模塊化中(zhōng)一(yī)些已有的著名的二元相似度測量的優勢。此外(wài)，基于這些已有的相似度測量，新提出了幾種改進的相似度測量。
方法：首先，介紹了一(yī)些軟件模塊化中(zhōng)已有的著名的二元相似度測量的優勢。接着，提出了幾種改進的新的相似度測量。結合具體(tǐ)例子，說明這些新方法整合了JC、JNM和RR這幾種已有的二元相似度測量的優勢。最後，通過實驗比較新方法與已有方法的結果，驗證所提新方法的有效性。
結論：實驗結果表明相較于已有的相似度測量，本文所提出的新的二元相似度測量結果的可信度更高。這些新方法能減少任意決策的數量，增加聚類過程中(zhōng)聚類的數量。盡管這些新方法僅基于數據的二元特征向量表達，它們能被用來測試任何編程語言編寫的軟件系統。

關鍵詞組：二元相似度測量；二元特征；測量組合；軟件模塊化

Fast uniform content-based satellite image registration using the scale-invariant feature transform descriptor

Hamed Bozorgi, Ali Jafari

DOI: 10.1631/FITEE.1500295 Downloaded: 2722 Clicked: 7322 Cited: 0 Commented: 0(p.1108-1116) <Full Text>

Chinese summary <25> 一(yī)種快速均勻的采用尺度不變特征變換描述符進行基于内容的衛星圖像配準方法

概要：基于内容的衛星圖像配準是在遙感和圖像處理領域的一(yī)大(dà)難題。受照度、旋轉、來源差異的影響，該問題在多源遙感圖像匹配中(zhōng)更爲突出。尺度不變特征變換（scale-invariant feature transform, SIFT）算法是一(yī)種成功應用于衛星圖像配準的算法。本地SIFT描述符被許多研究者應用于改進圖像檢索流程。盡管SIFT算法具有良好的穩定性，它在提取多源遙感中(zhōng)本地特征點的質量和數量上仍然具有一(yī)定的劣勢。另外(wài)，SIFT算法提取的本地特征具有較高維度，導緻計算過程耗時過長以及對保存相關信息的儲存空間要求過高，而這兩點也是在基于内容圖像檢索（content-based image retrieval, CBIR）的相關應用中(zhōng)的重要因素。本文介紹了一(yī)種在多源遙感中(zhōng)将本地SIFT特征轉變爲全局特征的新方法。通過在預處理階段對圖像進行對比度均衡化來提升SIFT本地特征點質量和數量。将參考數據庫中(zhōng)每副圖像的本地特征單獨分(fēn)爲一(yī)類後，采用線性判别分(fēn)析（linear discriminant analysis, LDA）方法将本地SIFT特征轉變爲全局特征，同時不爲降低特征空間的維度。該方法可以顯著減少計算時間和所需存儲空間。将核函數應用于檢定數據并映射，所測試特征點的檢索率高達91.67%。

關鍵詞組：基于内容的衛星圖像配準；特征點分(fēn)布；圖像配準；線性判别準則；遙感；尺度不變特征變換

Controlling the contact levels of details for fast and precise haptic collision detection

A Ram Choi, Sung Min Kim, Mee Young Sung

DOI: 10.1631/FITEE.1500498 Downloaded: 7199 Clicked: 8362 Cited: 0 Commented: 0(p.1117-1130) <Full Text> <PPT> 1807

Chinese summary <22> 一(yī)種快速精确觸覺碰撞檢測中(zhōng)接觸細節層次控制方法

概要：爲實現精确穩定的觸覺再現，包圍體(tǐ)積（球體(tǐ)、軸對稱包圍盒、定向包圍盒或多面體(tǐ)）必須盡可能緊密地填充或覆蓋目标對象，來完成交互式觸覺應用中(zhōng)的碰撞檢測。本文提供了一(yī)種方法，用于創建與接觸細節層次（contact levels of details, CLOD）相關的包圍球體(tǐ)。該球體(tǐ)與目标對象相配合的同時，還能平衡碰撞檢測的速度與精确性。所提出的方法主要包括包圍球體(tǐ)成形以及兩級碰撞檢測兩部分(fēn)。進一(yī)步說，包圍球體(tǐ)成形可分(fēn)爲2步：創建球體(tǐ)和聚類球體(tǐ)；兩級碰撞檢測也包括2個階段：球體(tǐ)的快速檢測以及精确檢測。首先，通過包圍球體(tǐ)的創建實現球體(tǐ)碰撞檢測中(zhōng)的初始快速探測。一(yī)旦探測到碰撞，可通過檢查碰撞邊界内網格與觸覺點的間距來實現更精确的檢測效果。爲實現這種精細層級的檢測，需要定義一(yī)種特殊的包圍體(tǐ)積數據結構來囊括球體(tǐ)内的全部網格信息。我(wǒ)們通過一(yī)系列實現檢驗了所提出方法的有效性和性能表現，結果表明所提出算法的速度和精确度可以滿足觸覺仿真的需要。通過球體(tǐ)聚類來保證檢測速度，通過基于體(tǐ)素的直接碰撞檢測來保證檢測精确度。通過基于距離(lí)的聚類，所提出的方法在CLOD方面仍保持了其獨創性。

關鍵詞組：碰撞檢測；觸覺再現；包圍球體(tǐ)；聚類；接觸細節層次

Sparse fast Clifford Fourier transform

Rui Wang, Yi-xuan Zhou, Yan-liang Jin, Wen-ming Cao

DOI: 10.1631/FITEE.1500452 Downloaded: 8423 Clicked: 18622 Cited: 0 Commented: 0(p.1131-1141) <Full Text> <PPT> 8312

Chinese summary <1037> 稀疏快速Clifford傅裏葉變換

概要：Clifford傅裏葉變換（Clifford Fourier transform, CFT）可以應用于矢量場和标量場，但無法有效解決大(dà)數據問題，因爲該算法是基于每個信号量計算的。稀疏快速傅裏葉變換（sparse fast Fourier transform, sFFT）理論通過選擇性地使用輸入數據來處理大(dà)數據問題。受之啓發，我(wǒ)們提出一(yī)個稱爲稀疏快速Clifford傅裏葉變換（sparse fast CFT, SFCFT）的算法，該算法能夠大(dà)幅度提高在标量場和矢量場中(zhōng)的計算性能。實驗對标量場、灰度圖和彩色圖像數據進行處理，通過與FFT，CFT和sFFT進行比較，表明SFCFT可以有效提升多矢量信号處理的性能。

關鍵詞組：稀疏快速傅裏葉變換（sFFT）；Clifford傅裏葉變換（CFT）；稀疏快速Clifford傅裏葉變換（SFCFT）；Clifford代數

Simulation model of self-organizing pedestrian movement considering following behavior

Zhilu Yuan, Hongfei Jia, Mingjun Liao, Linfeng Zhang, Yixiong Feng, Guangdong Tian

DOI: 10.1631/FITEE.1601592 Downloaded: 9189 Clicked: 18205 Cited: 0 Commented: 0(p.1142-1150) <Full Text> <PPT> 8477

Chinese summary <1289> 考慮跟随行爲的行人自組織運動仿真模型

概要：在本文中(zhōng)一(yī)種新的力學模型被引入到社會力模型中(zhōng)，用來仿真相向行人流中(zhōng)的跟随行爲。這種跟随行爲指的是行人通過接近同向行人以避免與反向行人沖突的行爲。新的力學模型類似于一(yī)種引力模型，在建模過程中(zhōng)考慮了行人的視野範圍、自身的運動狀态、被跟随行人的運動狀态等因素。我(wǒ)們利用新的力學模型對相向行人流進行了仿真，研究了跟随行爲對渠化現象、行人間沖突以及雙向通道通行效率的影響。仿真結果表明：跟随行爲能促進渠化現象形成，并能起到緩解相向行人流擁堵的作用；跟随行爲具有降低相向行人流沖突次數的作用，這種作用在入口流量較低時并不明顯，但随着行人流量的升高而增強。跟随行爲能夠提高雙向通道的通行效率，并且跟随行爲的強度參數越大(dà)通道的通行效率越高。

關鍵詞組：引力模型；相向行人流；社會力模型；渠化現象；自組織行爲

Exponential response electrical pole-changing method for a five-phase induction machine with a current sliding mode control strategy

Jia-qiang Yang, Rong-sen Yin, Xiao-jun Zhang, Jin Huang

DOI: 10.1631/FITEE.1601728 Downloaded: 2262 Clicked: 7195 Cited: 0 Commented: 0(p.1151-1166) <Full Text> <PPT> 1833

Chinese summary <22> 基于電流滑模控制策略的五相感應電機指數響應電子變極技術

概要：現有電子變極技術可以拓寬多相感應電機系統的恒功率調速範圍，但是會帶來轉矩脈動和轉速波動。爲減小(xiǎo)電機在變極過程中(zhōng)的轉矩脈動和轉速波動，本文研究了基于電流滑模控制策略的五相感應電機指數響應電子變極技術。本技術采用雙平面（d₁−q₁和d₂−q₂）矢量控制策略，使五相感應電機可以在不同的極對數模式下(xià)運行。電流滑模控制器取代了傳統的PI控制器，以調節電流矢量，并且電流指數響應可以實現d₁−q₁和d₂−q₂平面之間平滑的切換。同基于PI控制的階躍響應電子變極技術相比，本文提出的方法極大(dà)地減小(xiǎo)了感應電機在電子變極過程中(zhōng)的轉矩脈動和速度波動。實驗結果證明了本文所提出方法的有效性。

關鍵詞組：五相感應電機；電子變極；滑模控制；指數響應；轉矩脈動減小(xiǎo)

Passive source localization using importance sampling based on TOA and FOA measurements

Rui-rui Liu, Yun-long Wang, Jie-xin Yin, Ding Wang, Ying Wu

DOI: 10.1631/FITEE.1601657 Downloaded: 2003 Clicked: 5626 Cited: 0 Commented: 0(p.1167-1179) <Full Text> <PPT> 1728

Chinese summary <26> 基于重要性采樣的TOA與FOA無源定位算法

概要：最大(dà)似然類的無源定位方法可以達到較高的定位精度，但其計算量非常大(dà)。由于時頻(pín)參數聯合定位模型本身的非線性和非凸性非常大(dà)，繁重的計算量在TOA與FOA聯合定位系統中(zhōng)表現尤爲明顯。本文針對這一(yī)問題，通過Pincus全局最優理論和蒙特卡洛重要性采樣技術降低了最大(dà)似然類定位算法的計算複雜(zá)度，并且保證算法可以收斂到全局最優解。本文主要的貢獻是構建了一(yī)個高斯分(fēn)布的概率密度函數來近似原始的代價函數方便後續的采樣，我(wǒ)們稱之爲重要性函數。該方法所帶來性能上的提升是因爲選擇了最優的重要性函數并且Pincus保證算法收斂到全局最小(xiǎo)值。這一(yī)處理大(dà)大(dà)降低了計算量，由于算法進行了泰勒級數展開(kāi)，需要初始估計值。通過采樣處理并且對樣本進行加權，本文算法對初始估計值具有良好的魯棒性。最後，實驗證明本文所提算法可以達到克拉美羅限，且性能要優于現有算法。

關鍵詞組：無源定位；到達時間；到達頻(pín)率；蒙特卡洛重要性采樣；最大(dà)似然估計

Two-step gate-recess process combining selective wet-etching and digital wet-etching for InAlAs/InGaAs InP-based HEMTs

Ying-hui Zhong, Shu-xiang Sun, Wen-bin Wong, Hai-li Wang, Xiao-ming Liu, Zhi-yong Duan, Peng Ding, Zhi Jin

DOI: 10.1631/FITEE.1601121 Downloaded: 2193 Clicked: 5332 Cited: 0 Commented: 0(p.1180-1185) <Full Text> <PPT> 1847

Chinese summary <25> 結合選擇性和數字濕法腐蝕的InAlAs/InGaAs InP基HEMTs兩步栅槽腐蝕工(gōng)藝

概要：本文針對InAlAs/InGaAs InP基高電子遷移率晶體(tǐ)管（High electron mobility transistors, HEMTs）提出了一(yī)種結合高選擇性濕法腐蝕和非選擇性數字濕法腐蝕的兩步栅槽腐蝕工(gōng)藝。通過采用丁二酸和雙氧水（H₂O₂）混合溶液，InGaAs與InAlAs材料的腐蝕選擇比可以超過100。該選擇性濕法腐蝕工(gōng)藝在InAlAs/InGaAs InP基HEMTs栅槽工(gōng)藝中(zhōng)得到了很好的驗證，栅槽腐蝕會自動終止在InAlAs勢壘層。本文通過分(fēn)離(lí)氧化/去(qù)氧化過程開(kāi)發了非選擇性數字濕法腐蝕工(gōng)藝，每個周期能除去(qù)1.2 nm InAlAs材料。最終，兩步栅槽腐蝕工(gōng)藝被成功用于器件制備中(zhōng)，數字濕法腐蝕重複兩個周期去(qù)掉約3 nm InAlAs勢壘層材料。通過該方法制備的InP基HEMTs器件比隻依靠選擇性濕法腐蝕栅槽工(gōng)藝制備出的器件具有更短的栅溝間距，表現出更好的有效跨導和射頻(pín)特性。

關鍵詞組：高電子遷移率晶體(tǐ)管（High electron mobility transistors, HEMTs）；栅槽；數字濕法腐蝕；選擇性濕法腐蝕

A fractional-order multifunctional n-step honeycomb RLC circuit network

Ling Zhou, Zhi-zhong Tan, Qing-hua Zhang

DOI: 10.1631/FITEE.1601560 Downloaded: 2296 Clicked: 6121 Cited: 0 Commented: 0(p.1186-1196) <Full Text> <PPT> 1751

Chinese summary <26> 一(yī)類分(fēn)數階多功能n階蜂巢型RLC電路網絡

概要：研究了一(yī)類多功能n階蜂巢型電阻網絡模型，該問題一(yī)直未被解決。通過調節電路參數，該網絡模型可以轉化爲含有多種功能的數個不同網絡模型，例如一(yī)個規則的梯形網絡、一(yī)個n階三角形網絡，等。我(wǒ)們導出了電阻網絡的2個新的等效電阻公式，同時導出了LC網絡的等效複阻抗公式，它們都屬于分(fēn)數階範疇。首先，将一(yī)個複雜(zá)網絡簡化爲一(yī)個簡單的等效模型；其次，應用基爾霍夫定律，建立一(yī)個分(fēn)式差分(fēn)方程模型；再次，采用等效變換方法，給出非線性差分(fēn)方程的通解。在實際應用中(zhōng)，獲得了數個有趣的特殊結論。特别地，讨論分(fēn)析了一(yī)個n階LC複阻抗網絡，發現了許多新的等效複阻抗特性。

關鍵詞組：蜂巢型網絡；等效變換；分(fēn)數階差分(fēn)方程；複阻抗特性

Determination of cut-off time of accelerated aging test under temperature stress for LED lamps

Jian Hao, Lei Jing, Hong-liang Ke, Yao Wang, Qun Gao, Xiao-xun Wang, Qiang Sun, Zhi-jun Xu

DOI: 10.1631/FITEE.1500483 Downloaded: 3040 Clicked: 6335 Cited: 1 Commented: 0(p.1197-1204) <Full Text>

Chinese summary <26> LED燈具溫度應力加速老化截止時間的确定

概要：在LED燈具加速老化過程中(zhōng)，爲獲得最小(xiǎo)截止時間，對其壽命進行快速預估，本文采用5階滑動平均誤差方法分(fēn)析數據。選用同批次的16個樣本，分(fēn)别進行80°C和85°C應力條件下(xià)的加速老化。首先，采用e指數對光通維持率進行拟合，獲得每個燈具的加速壽命，進而采用威布爾分(fēn)布對加速壽命進行拟合，獲得中(zhōng)位壽命。其次，采用平均滑動誤差方法，可獲取不同截止時間下(xià)中(zhōng)位壽命預估誤差。結果表明：加速老化過程中(zhōng)，存在最小(xiǎo)截止時間，該時間可通過滑動平均誤差和截止時間的關系确定；當截止時間小(xiǎo)于該值時，壽命預估不合理；壽命預估誤差随截止時間增加而逐漸減小(xiǎo)。對于該類LED燈具，80℃時最小(xiǎo)截止時間爲1104小(xiǎo)時，壽命預估誤差爲1.15%；85°C時最小(xiǎo)截止時間爲936小(xiǎo)時，壽命預估誤差爲1.24%。當壽命估計誤差約爲0.46％時，80°C和85°C對應的中(zhōng)位壽命分(fēn)别爲7310小(xiǎo)時和4598小(xiǎo)時。

關鍵詞組：LED燈具；加速老化測試；中(zhōng)位壽命；滑動平均誤差