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

2021 Vol.22 No.1 P.1-140

Cover:

<688>

Contents:

<743>

<<< CONTENTS >>>

Special Issue on Distributed Filtering and Control of Complex Networks and Systems

Editor-in-Chief: Guanrong CHEN; Deputy Editor-in-Chief: Tiancheng LI

Editorial

Editorial: Distributed filtering and control of complex networks and systems

Guanrong Chen, Sergej Čelikovský, Lei Guo, Youmin Zhang, Tiancheng Li

DOI: 10.1631/FITEE.2110000 Downloaded: 2686 Clicked: 4555 Cited: 0 Commented: 0(p.1-4) <Full Text>

Chinese summary <49> 複雜(zá)網絡和系統的分(fēn)布式濾波與控制

陳關榮¹，Sergej ČELIKOVSKÝ²，郭雷³，張友民⁴，李天成⁵
¹香港城市大(dà)學電機工(gōng)程系，中(zhōng)國香港
²捷克科學院信息理論與自動化所，捷克共和國布拉格，18200
³北(běi)京航空航天大(dà)學自動化科學與電氣工(gōng)程學院，中(zhōng)國北(běi)京市，100191
⁴康考迪亞大(dà)學機械、工(gōng)業與航空工(gōng)程系，加拿大(dà)魁北(běi)克蒙特利爾，H3G1M8
⁵西北(běi)工(gōng)業大(dà)學自動化學院信息融合技術教育部重點實驗室，中(zhōng)國西安市，710072

摘要：近20年來，分(fēn)布式濾波與控制（FAC）的研究日益擴展至大(dà)規模複雜(zá)網絡和系統。與集中(zhōng)式網絡系統相比，分(fēn)布式網絡系統因其低功耗、安裝簡單、高性能和高可靠性等優點越來越受到人們歡迎。分(fēn)布式網絡系統通常由多個具有有限感知(zhī)、計算和通信能力的高性價比動态節點（智能體(tǐ)）組成。因此，各種網絡誘導的FAC系統、技術和算法應運而生(shēng)，包括節點注冊與控制、網絡一(yī)緻性與同步性、多傳感器數據聚類/融合、網絡拓撲設計與分(fēn)析等。此外(wài)，從FAC角度深入理解網絡和系統的運行與演變，是解決許多關鍵問題的突破口，例如通過有限數量傳感器獲得最佳觀測視場覆蓋、處理動态節點之間内在交互和未知(zhī)關聯、權衡性能與約束、實現嘈雜(zá)環境下(xià)的自動化等。這些問題因其多學科性質與内在複雜(zá)性而頗具挑戰，亟待解決。盡管學術界不斷提出和完善各種理論、技術和算法，仍需更多研究和努力。
本期特刊旨在收集基于複雜(zá)網絡和系統的分(fēn)布式濾波與控制研究領域的高質量論文，最終選出2篇綜述和9篇原創性研究論文。

關鍵詞組：

Review Articles

Review Article: Recent advances in multisensor multitarget tracking using random finite set

Kai Da, Tiancheng Li, Yongfeng Zhu, Hongqi Fan, Qiang Fu

DOI: 10.1631/FITEE.2000266 Downloaded: 3537 Clicked: 4290 Cited: 0 Commented: 0(p.5-24) <Full Text> <PPT> 1187

Chinese summary <40> 基于随機有限集的多傳感器多目标跟蹤研究進展

達凱¹，李天成²，朱永鋒¹，範紅旗¹，付強¹
¹國防科技大(dà)學ATR國家重點實驗室，中(zhōng)國長沙市，410073
²西北(běi)工(gōng)業大(dà)學自動化學院信息融合技術教育部重點實驗室，中(zhōng)國西安市，710072

摘要：本文綜述了基于随機有限集方法的多傳感器多目标跟蹤的最新研究進展。在多傳感器濾波中(zhōng)起基礎性作用的融合方法可分(fēn)爲數據層多目标測量融合和評估層多目标密度融合，分(fēn)别共享融合傳感器之間的局部測量值與後驗密度。分(fēn)析每個融合規則的重要屬性，包括最優性和次優性。闡述面向不同随機有限集的兩種健壯的多目标密度平均方法：算術平均融合與幾何平均融合。最後突出強調相關研究主題與現存研究挑戰。

關鍵詞組：多目标跟蹤；多傳感器融合；平均融合；随機有限集；最優融合

Review Article: Recent progress on the study of distributed economic dispatch in smart grid: an overview

Guanghui Wen, Xinghuo Yu, Zhiwei Liu

DOI: 10.1631/FITEE.2000205 Downloaded: 3707 Clicked: 3942 Cited: 0 Commented: 0(p.25-39) <Full Text> <PPT> 1336

Chinese summary <35> 智能電網中(zhōng)分(fēn)布式經濟調度研究進展：綜述

溫廣輝¹，餘星火(huǒ)²，劉智偉³
¹東南(nán)大(dà)學數學學院，中(zhōng)國南(nán)京市，211189
²皇家墨爾本理工(gōng)大(dà)學工(gōng)程學院，澳大(dà)利亞墨爾本，VIC3000
³華中(zhōng)科技大(dà)學人工(gōng)智能與自動化學院，中(zhōng)國武漢市，430074

摘要：設計一(yī)種高效的分(fēn)布式經濟調度策略對具有多台發電機的智能電網具有重要意義，将使得新一(yī)代電力系統獲取多種益處，如易于實施、低維護成本、高能源效率、對各種不确定性的強魯棒性。因此，該領域吸引了來自電力工(gōng)程、控制理論、應用數學等不同學科的廣泛研究興趣。本文綜述智能電網分(fēn)布式經濟調度的理論研究最新進展，重點關注2015年以來發表的文獻。系統回顧該主題的最新研究結果，并将其分(fēn)爲分(fēn)布式離(lí)散時間和分(fēn)布式連續時間經濟調度算法兩類。在回顧相關文獻的基礎上，簡要介紹未來研究方向，包括智能電網的分(fēn)布式安全經濟調度、具有實際約束的分(fēn)布式快速經濟調度、高效無初值分(fēn)布式經濟調度、具有智能儲能電池和靈活負載的分(fēn)布式經濟調度以及結合人工(gōng)智能技術的分(fēn)布式經濟調度。

關鍵詞組：分(fēn)布式經濟調度；分(fēn)布式優化；智能電網；連續時間優化算法；離(lí)散優化算法

Research Articles

Resilient distributed economic dispatch of a cyber-power system under DoS attack

Feisheng Yang, Xuhui Liang, Xiaohong Guan

DOI: 10.1631/FITEE.2000201 Downloaded: 2782 Clicked: 4438 Cited: 0 Commented: 0(p.40-50) <Full Text> <PPT> 1339

Chinese summary <32> DoS攻擊下(xià)信息物(wù)理電網系統的彈性分(fēn)布式經濟調度

楊飛生(shēng)^1,2，梁旭輝²，管曉宏¹
¹西安交通大(dà)學智能網絡與網絡安全教育部重點實驗室，中(zhōng)國西安市，710049
²西北(běi)工(gōng)業大(dà)學自動化學院，中(zhōng)國西安市，710129

摘要：本文研究焦點是惡意拒絕服務（DoS）攻擊下(xià)智能電網經濟調度問題。以發電實際情況爲出發點，建立考慮環境污染代價的新型分(fēn)布式優化模型。爲節省有限的帶寬資(zī)源，提出一(yī)種新的分(fēn)布式事件觸發方案，以在通信網絡遭受惡意DoS攻擊時保持信息物(wù)理電網系統的彈性和經濟性。然後，根據梯度下(xià)降算法設計一(yī)種多智能體(tǐ)一(yī)緻性協議解決最小(xiǎo)化問題，并從最優性和穩定性角度分(fēn)析系統發電成本最小(xiǎo)化的前提。最後，通過單區域10發電機組模拟實驗驗證了理論結果。

關鍵詞組：經濟調度；拒絕服務（DoS）攻擊；彈性事件觸發方案；分(fēn)布式優化

Freshness constraints of an age of information based event-triggered Kalman consensus filter algorithm over a wireless sensor network

Rui Wang, Yahui Li, Hui Sun, Youmin Zhang

DOI: 10.1631/FITEE.2000206 Downloaded: 3805 Clicked: 5170 Cited: 0 Commented: 0(p.51-67) <Full Text> <PPT> 1626

Chinese summary <34> 無線傳感網絡環境下(xià)基于信息新鮮度約束的事件觸發卡爾曼一(yī)緻性濾波算法

王蕊¹，李雅輝¹，孫輝¹，張友民²
¹中(zhōng)國民航大(dà)學電子信息與自動化學院，中(zhōng)國天津市，300300
²康考迪亞大(dà)學機械、工(gōng)業與航空工(gōng)程系，加拿大(dà)魁北(běi)克蒙特利爾，H3G1M8

摘要：提出一(yī)種新的基于無線傳感網絡的事件觸發卡爾曼一(yī)緻性濾波（ET-KCF）算法。該算法基于信息新鮮度，通過計算采樣信息的信息年齡（ageofinformation，AoI）度量信息的新鮮度。該算法集成傳統的事件觸發機制、信息新鮮度計算方法和卡爾曼一(yī)緻性濾波（KCF）算法，可以更有效地估計飛機艙内的污染物(wù)濃度。該方法還考慮了數據包丢失和通信路徑丢失對信息傳輸的影響，提出一(yī)種基于AoI約束的ET-KCF阈值選擇方法，将每個數據包的AoI與系統最小(xiǎo)平均AoI比較。該方法減少了對過期信息的傳輸，大(dà)大(dà)降低了網絡能耗。最後，利用李雅普諾夫穩定性理論和矩陣理論證明了算法的收斂性。仿真結果表明，與現有KCF算法相比，該算法具有更好的容錯性，與其他ET-KCF算法相比，其功耗更低。

關鍵詞組：分(fēn)布式卡爾曼一(yī)緻性濾波；事件觸發機制；信息年齡（AoI）；穩定性分(fēn)析；能量優化

Constant-gain nonlinear adaptive observers revisited: an application to chemostat systems

Jorge A. Torres, Arno Sonck, Sergej Čelikovský, Alma R. Dominguez

DOI: 10.1631/FITEE.2000368 Downloaded: 2671 Clicked: 4333 Cited: 0 Commented: 0(p.68-78) <Full Text> <PPT> 1245

Chinese summary <29> 再論常增益非線性自适應觀測器：恒化器系統的應用

Jorge A. TORRES¹，Arno SONCK¹，Sergej ČELIKOVSKÝ²，Alma R. DOMÍNGUEZ³
¹CINVESTAV自動控制系，墨西哥墨西哥城，07360
²捷克科學院信息理論與自動化所，捷克共和國布拉格，18200
³CINVESTAV生(shēng)物(wù)技術與生(shēng)物(wù)工(gōng)程系，墨西哥墨西哥城，07360

摘要：本文研究非線性系統的常增益自适應觀測器；對一(yī)些特殊情況，有效的解決方案很少。針對具有線性輸入的非線性系統，介紹一(yī)種常增益漸近觀測器，使得當輸入擾動和輸出間滿足嚴格正實的條件時，可以利用線性矩陣不等式工(gōng)具設計觀測器。所設計的觀測器被應用于一(yī)大(dà)類非線性恒化動态系統，這類系統廣泛應用于發酵工(gōng)藝、細胞培養、醫學等。事實上，基于标準的實際假設，存在必要的恒化器狀态坐标變換，允許運用常增益觀測器。最後，利用極大(dà)螺旋藻污水處理設施中(zhōng)估計污染物(wù)濃度的例子驗證所提理論方法。

關鍵詞組：非線性觀測器；自适應觀測器；坐标變換；恒化器；污染觀測

Derivation of the multi-model generalized labeled multi-Bernoulli filter: a solution to multi-target hybrid systems

Weihua Wu, Yichao Cai, Hongbin Jin, Mao Zheng, Xun Feng, Zewen Guan

DOI: 10.1631/FITEE.2000105 Downloaded: 4507 Clicked: 4387 Cited: 0 Commented: 0(p.79-87) <Full Text> <PPT> 1418

Chinese summary <32> 多模型廣義标簽多伯努利濾波器的推導：多目标混合系統解決方案

吳衛華，蔡益朝，金宏斌，鄭茂，馮訊，關澤文
空軍預警學院預警情報系，中(zhōng)國武漢市，430019

摘要：本文将傳統（單目标）混合系統擴展到多目标混合系統，重點研究多機動目标跟蹤系統。該系統由連續狀态，離(lí)散可切換狀态以及離(lí)散、時不變且唯一(yī)性狀态組成。通過定義一(yī)個新的廣義标簽多伯努利密度，我(wǒ)們證明對于多目标混合系統，它在查普曼-柯爾莫哥洛夫（Chapman-Kolmogorov）預測和貝葉斯更新下(xià)是閉合的。換言之，我(wǒ)們嚴格推導了多目标混合系統的解決方案，即多模型廣義标簽多伯努利濾波器--該濾波器雖已被開(kāi)發，但此前并未得到嚴格證明。

關鍵詞組：多機動目标跟蹤；多模型；廣義标簽多伯努利濾波器；多目标混合系統

Convergence of time-varying networks and its applications

Qingling Wang

DOI: 10.1631/FITEE.2000160 Downloaded: 3491 Clicked: 3916 Cited: 0 Commented: 0(p.88-96) <Full Text> <PPT> 1155

Chinese summary <33> 時變網絡的收斂性及其應用

東南(nán)大(dà)學自動化學院，中(zhōng)國南(nán)京市，210096

摘要：本文分(fēn)析一(yī)類時變網絡的收斂性。将收斂性質應用于具有未知(zhī)控制方向的非線性多智能體(tǐ)系統協同控制問題，并提出一(yī)類新的基于Nussbaum型函數的控制策略。若時變網絡是準平衡的，則所提控制策略可實現具有未知(zhī)控制方向的非線性多智能體(tǐ)系統的收斂。所提算法的一(yī)個重要特點是，該算法可采用經典的Nussbaum型函數解決控制方向未知(zhī)且不等同問題。最後，提出一(yī)個仿真案例驗證所提算法的有效性。

關鍵詞組：時變網絡；未知(zhī)控制方向；Nussbaum型函數；準平衡條件

Leader-following synchronization of a multi-agent system with heterogeneous delays

Branislav Rehák, Volodymyr Lynnyk

DOI: 10.1631/FITEE.2000207 Downloaded: 2266 Clicked: 3840 Cited: 0 Commented: 0(p.97-106) <Full Text>

Chinese summary <35> 具有異構時延的多智能體(tǐ)系統的領導-跟随同步

Branislav REHáK，Volodymyr LYNNYK
捷克科學院信息理論與自動化所，捷克共和國布拉格，18200

摘要：提出一(yī)種由時滞線性智能體(tǐ)組成的多智能體(tǐ)系統的領導-跟随同步算法。各智能體(tǐ)中(zhōng)存在的不同時滞會導緻不收斂于零的同步誤差。但是，可限制誤差範數并給出誤差邊界。利用線性矩陣不等式對主要結果進行驗證，且該問題的規模與智能體(tǐ)數量無關。通過案例對結果進行說明，強調穩定誤差是由異構延遲引起的事實，并驗證該算法在一(yī)定誤差範圍内有實現同步的能力。

關鍵詞組：多智能體(tǐ)系統；時滞；線性矩陣不等式

Containment control for heterogeneous nonlinear multi-agent systems under distributed event-triggered schemes

Ya-ni Sun, Wen-cheng Zou, Jian Guo, Zheng-rong Xiang

DOI: 10.1631/FITEE.2000034 Downloaded: 3644 Clicked: 4504 Cited: 0 Commented: 0(p.107-119) <Full Text> <PPT> 1445

Chinese summary <32> 基于分(fēn)布式事件觸發策略的異構非線性多智能體(tǐ)系統包含控制

孫雅妮，鄒文成，郭健，向峥嵘
南(nán)京理工(gōng)大(dà)學自動化學院，中(zhōng)國南(nán)京市，210094

摘要：研究分(fēn)布式事件觸發策略下(xià)高階異構非線性多智能體(tǐ)系統包含控制問題。爲實現包含控制目标并減少智能體(tǐ)間的通訊損耗，采用反推控制法、李雅普諾夫函數分(fēn)析法和神經網絡，提出一(yī)種分(fēn)布式事件觸發控制策略。爲避免對狀态誤差的連續監測，将事件觸發情形的結論推廣到自觸發控制情形。所提控制協議和觸發規則确保每個智能體(tǐ)的輸出能在一(yī)定誤差範圍内收斂到有多個領導者信号組成的凸包中(zhōng)。此外(wài)，所有智能體(tǐ)都不會發生(shēng)Zeno現象。最後，通過兩個數值仿真案例證明所得結論的正确性。

關鍵詞組：多智能體(tǐ)系統；分(fēn)布式事件觸發控制；包含控制；異構非線性系統；Zeno現象

Consensus of multi-agent systems with dynamic join characteristics under impulsive control

Xiang Hu, Zufan Zhang, Chuandong Li

DOI: 10.1631/FITEE.2000062 Downloaded: 3469 Clicked: 5030 Cited: 0 Commented: 0(p.120-133) <Full Text> <PPT> 1377

Chinese summary <29> 脈沖控制下(xià)具有動态加入特性的多智能體(tǐ)系統一(yī)緻性

胡翔¹，張祖凡¹，李傳東²
¹重慶郵電大(dà)學通信與信息工(gōng)程學院，中(zhōng)國重慶市，400065
²西南(nán)大(dà)學電子與信息工(gōng)程學院，重慶市非線性電路與智能信息處理重點實驗室，中(zhōng)國重慶市，400715

摘要：研究在原有多智能體(tǐ)系統中(zhōng)動态加入一(yī)些新智能體(tǐ)組後如何實現整個多智能體(tǐ)系統的狀态一(yī)緻性。分(fēn)析在當前常見的不同網絡拓撲形式下(xià)動态加入智能體(tǐ)組的可行性，并從理論上獲得4種可行方案，其中(zhōng)一(yī)種方案在實際工(gōng)業生(shēng)産中(zhōng)是最佳的。然後，針對最佳方案進行多智能體(tǐ)系統的動力學建模。采用脈沖控制理論和李雅普諾夫穩定性理論，分(fēn)析具有動态加入特性的多智能體(tǐ)系統實現狀态一(yī)緻的條件。最後，提供一(yī)個數值例子驗證本文理論的實用性和有效性。

關鍵詞組：多智能體(tǐ)系統；網絡拓撲；脈沖輸入；動态加入特性；狀态一(yī)緻性

Finite-time formation control for first-order multi-agent systems with region constraints

Zhengquan Yang, Xiaofang Pan, Qing Zhang, Zengqiang Chen

DOI: 10.1631/FITEE.2000177 Downloaded: 3609 Clicked: 4712 Cited: 0 Commented: 0(p.134-140) <Full Text> <PPT> 1333

Chinese summary <32> 具有區域約束的一(yī)階多智能體(tǐ)系統的有限時間編隊控制

楊正全¹，潘小(xiǎo)芳¹，張青¹，陳增強²
¹中(zhōng)國民航大(dà)學理學院，中(zhōng)國天津市，300300
²南(nán)開(kāi)大(dà)學人工(gōng)智能學院，中(zhōng)國天津市，300350

摘要：研究具有區域約束的多智能體(tǐ)系統的有限時間編隊控制問題。多智能體(tǐ)具有一(yī)階動力學和一(yī)個共同目标區域。提出一(yī)種利用局部信息和交互作用的控制算法。如果通信圖是無向連通的以及所設計框架是剛性的，證明該控制器可用于解決具有目标區域的編隊問題。該控制算法可控制所有智能體(tǐ)在有限時間内進入所需區域，同時達到并保持所需隊形。最後，給出一(yī)個數值例子說明算法的有效性。

關鍵詞組：有限時間編隊；多智能體(tǐ)系統；漸進收斂；約束集；李雅普諾夫定理