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

2023 Vol.24 No.3 P.327-480

Cover:

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Contents:

<186>

<<< CONTENTS >>>

Regular Papers

Review Article: Data-driven soft sensors in blast furnace ironmaking: a survey

Yueyang LUO, Xinmin ZHANG, Manabu KANO, Long DENG, Chunjie YANG, Zhihuan SONG

DOI: 10.1631/FITEE.2200366 Downloaded: 2142 Clicked: 1589 Cited: 0 Commented: 0(p.327-354) <Full Text> <PPT> 254

Chinese summary <28> 高爐煉鐵過程數據驅動軟測量技術研究綜述

羅月陽¹，張新民¹，Manabu Kano²，鄧龍³，楊春節¹，宋執環¹
¹浙江大(dà)學控制科學與工(gōng)程學院工(gōng)業控制技術國家重點實驗室，中(zhōng)國杭州市，310027
²日本京都大(dà)學系統科學系，日本京都市，606-8501
³寶山鋼鐵股份有限公司研究院，中(zhōng)國上海市，201900
摘要：在高能耗、高污染、極爲複雜(zá)的冶煉過程中(zhōng)，高爐是極爲重要的反應器。軟測量技術是在線實時預測反映高爐能耗和運行穩定性質量指标的關鍵技術，在節能減排、提高産品質量和帶來經濟效益方面發揮着重要作用。随着物(wù)聯網、大(dà)數據和人工(gōng)智能的發展，高爐煉鐵過程中(zhōng)的數據驅動軟測量技術受到越來越多關注，但目前尚無關于高爐煉鐵過程數據驅動軟測量技術的系統性總結與評價。本文詳細總結了高爐煉鐵過程數據驅動軟測量技術的最新研究成果與發展現狀。具體(tǐ)而言，首先對高爐煉鐵中(zhōng)使用的各種數據驅動軟測量建模方法（如多尺度方法、自适應方法、深度學習等）進行了全面分(fēn)類總結與分(fēn)析。其次，對高爐煉鐵中(zhōng)數據驅動軟測量技術的應用現狀（如矽含量、熔鐵溫度、氣體(tǐ)利用率等）作對比分(fēn)析。最後，展望了數據驅動軟測量技術在高爐數字孿生(shēng)、多源信息融合、碳達峰與碳中(zhōng)和等方面的潛在挑戰和未來發展趨勢。

關鍵詞組：軟測量；數據驅動建模；機器學習；深度學習；高爐；煉鐵過程

Visual interactive image clustering: a target-independent approach for configuration optimization in machine vision measurement

Lvhan PAN, Guodao SUN, Baofeng CHANG, Wang XIA, Qi JIANG, Jingwei TANG, Ronghua LIANG

DOI: 10.1631/FITEE.2200547 Downloaded: 1856 Clicked: 1241 Cited: 0 Commented: 0(p.355-372) <Full Text> <PPT> 232

Chinese summary <27> 可視交互式圖像聚類：一(yī)種機器視覺測量中(zhōng)目标無關的配置優化方法

潘律翰，孫國道，常寶峰，夏旺，江棨，湯井威，梁榮華
浙江工(gōng)業大(dà)學計算機學院，中(zhōng)國杭州市，310012
摘要：機器視覺測量（machine vision measurement, MVM）是一(yī)種用于産品質量控制的重要方法，可有效、無損地測量目标面積或長度。MVM的結果取決于其配置，尤其是圖像采集的打光方案設計和圖像處理的算法參數優化。在傳統工(gōng)作流中(zhōng)，工(gōng)程師不斷調整和驗證配置以獲得可接受結果，這非常耗時且嚴重依賴專業知(zhī)識。爲解決這些挑戰，提出一(yī)種目标無關方法，可視交互式圖像聚類，該方法通過圖像聚類推薦具有共同算法參數的打光方案促進配置優化。該方法有4個步驟：數據準備、數據采樣、數據處理和可視分(fēn)析。在準備階段，工(gōng)程師設計幾種候選打光方案獲取圖像，并開(kāi)發算法處理圖像。對每張圖像，該方法按照工(gōng)程師定義的參數采樣，并執行算法獲得結果。數據處理的核心是使用算法參數對圖像之間關系進行可解釋度量。基于圖像關系，開(kāi)發了一(yī)個視覺分(fēn)析系統，VMExplorer，幫助工(gōng)程師圖像聚類并探索參數。最後，工(gōng)程師可确定合适的打光方案和魯棒的參數組合。爲證明該方法有效性和可用性，我(wǒ)們與工(gōng)程師進行案例研究，并從專家訪談中(zhōng)獲得反饋。

關鍵詞組：機器視覺測量；打光方案設計；參數優化；可視交互式圖像聚類

UI layers merger: merging UI layers via visual learning and boundary prior

Yunnong CHEN, Yankun ZHEN, Chuning SHI, Jiazhi LI, Liuqing CHEN, Zejian LI, Lingyun SUN, Tingting ZHOU, Yanfang CHANG

DOI: 10.1631/FITEE.2200099 Downloaded: 1670 Clicked: 1238 Cited: 0 Commented: 0(p.373-387) <Full Text> <PPT> 276

Chinese summary <22> UI圖層合并器：基于計算機視覺與邊界先驗的UI圖層合并方法

陳雲農^1,5，甄焱鲲⁴，施楚甯²，李佳智²，陳柳青^2,3,5，李澤健^1,3,5，孫淩雲^2,3,5，周婷婷⁴，常豔芳⁴
¹浙江大(dà)學軟件學院，中(zhōng)國杭州市，310027
²浙江大(dà)學計算機科學與技術學院，中(zhōng)國杭州市，310027
³阿裏巴巴-浙江大(dà)學前沿技術聯合研究中(zhōng)心，中(zhōng)國杭州市，310027
⁴阿裏巴巴集團，中(zhōng)國杭州市，311121
⁵浙江-新加坡人工(gōng)智能與創新設計聯合實驗室，中(zhōng)國杭州市，310027
摘要：随着互聯網行業圖形用戶界面（GUI）開(kāi)發工(gōng)作量的快速增長，國内外(wài)學者試圖從GUI圖片生(shēng)成可維護的前端代碼。該任務更适合從包含有用戶界面元數據的UI設計稿來實現代碼生(shēng)成。然而，碎片圖層不可避免地會出現在UI設計稿中(zhōng)，這大(dà)大(dà)降低了生(shēng)成代碼的質量。目前尚未有自動化GUI技術來檢測并合并碎片圖層以提高生(shēng)成代碼的可維護性。本文提出UI圖層合并器（UILM），一(yī)種基于計算機視覺的方法，可以自動檢測并合并碎片圖層爲完整的UI組件。本文提出的UILM包含合并區域檢測器和碎片圖層合并算法。合并區域檢測器結合邊界先驗知(zhī)識來準确地檢測出UI組件的邊界。基于此，碎片圖層合并算法可以搜索出邊界内的相關碎片層并将其合并爲整體(tǐ)。此外(wài)，我(wǒ)們提出一(yī)種動态數據增強算法來提高合并區域檢測器的性能。我(wǒ)們還構建了用于訓練合并區域檢測器和測試UILM的大(dà)規模UI數據集。實驗結果表明，本文提出的方法在合并區域檢測方面優于最佳基線，并達到了有效的圖層合并準确率。最後，對真實應用程序的用戶研究也證實了本文方法的有效性。

關鍵詞組：用戶界面（UI）生(shēng)成代碼；UI設計規範；UI碎片圖層合并；目标檢測

Exploring financially constrained small- and medium-sized enterprises based on a multi-relation translational graph attention network

Qianqiao LIANG, Hua WEI, Yaxi WU, Feng WEI, Deng ZHAO, Jianshan HE, Xiaolin ZHENG, Guofang MA, Bing HAN

DOI: 10.1631/FITEE.2200151 Downloaded: 1569 Clicked: 1153 Cited: 0 Commented: 0(p.388-402) <Full Text> <PPT> 227

Chinese summary <20> 基于多關系平移圖注意力網絡的需融中(zhōng)小(xiǎo)企業挖掘方法

梁倩喬¹，衛華²，吳亞熙²，韋峰²，趙登³，何建衫³，鄭小(xiǎo)林¹，馬國芳⁴，韓冰²
¹浙江大(dà)學計算機科學與技術學院，中(zhōng)國杭州市，310000
²螞蟻集團網商(shāng)銀行，中(zhōng)國杭州市，310000
³螞蟻集團螞蟻智能引擎技術事業部，中(zhōng)國杭州市，310000
⁴浙江工(gōng)商(shāng)大(dà)學計算機與信息工(gōng)程學院，中(zhōng)國杭州市，310000
摘要：需融企業挖掘任務指挖掘财務困難、需要融資(zī)的中(zhōng)小(xiǎo)企業，其有利于金融機構幫助中(zhōng)小(xiǎo)企業的發展，在金融領域中(zhōng)發揮着越來越重要的作用。本文首先深入分(fēn)析中(zhōng)小(xiǎo)企業的融資(zī)需求在企業社交網絡中(zhōng)的傳遞現象，從而提供了一(yī)個利用企業社交網絡來提升需融企業挖掘有效性的想法，即學習企業社交網絡中(zhōng)企業節點的表征并利用該表征挖掘需融企業。然而，該想法面臨兩種異構性挑戰，即融資(zī)需求在不同關系下(xià)的傳遞異構性和中(zhōng)小(xiǎo)企業在不同關系類型下(xià)的行爲模式異構性。爲了應對這些挑戰，本文提出一(yī)種基于多關系平移圖注意力網絡的需融企業挖掘方法。該方法不僅基于一(yī)種新穎的實體(tǐ)-關系組合算子來對不同關系類型下(xià)的融資(zī)需求傳遞異構性進行建模，還基于本文所設計的關系超平面平移機制來獲得中(zhōng)小(xiǎo)企業在不同關系類型下(xià)的表征，以區分(fēn)中(zhōng)小(xiǎo)企業在不同關系類型下(xià)的異構行爲模式。最後，本文在兩個大(dà)型真實數據集上進行大(dà)量實驗，實驗結果證明了所提方法在需融企業挖掘任務中(zhōng)優于最先進的方法。

關鍵詞組：需融企業挖掘；圖表征學習；傳遞異構性；行爲模型異構性

Automatic discovery of stateful variables in network protocol software based on replay analysis

Jianxin HUANG, Bo YU, Runhao LIU, Jinshu SU

DOI: 10.1631/FITEE.2200275 Downloaded: 1565 Clicked: 17823 Cited: 0 Commented: 0(p.403-416) <Full Text> <PPT> 226

Chinese summary <21> 基于重放(fàng)分(fēn)析的網絡協議軟件狀态變量自動化發現技術

黃見欣¹，喻波¹，劉潤昊¹，蘇金樹(shù)^1,2
¹國防科技大(dà)學計算機學院，中(zhōng)國長沙市，410073
²軍事科學院，中(zhōng)國北(běi)京市，100091
摘要：網絡協議軟件通常具有程序路徑複雜(zá)、狀态空間龐大(dà)的特點。程序中(zhōng)往往存在着一(yī)些帶有狀态的關鍵變量，用于記錄協議狀态和會話(huà)信息。這些狀态變量一(yī)旦處理不當，很可能違背協議規範，進而産生(shēng)邏輯錯誤，導緻協議軟件出現潛在的缺陷或漏洞。本文針對現有程序分(fēn)析技術難以發現網絡協議軟件中(zhōng)的狀态變量，且自動化程度偏低的問題，提出一(yī)種基于重放(fàng)分(fēn)析的狀态變量識别方法。考慮到狀态變量主要反映着通信雙方的參數和程序的狀态，具有這些特征的變量通常會以全局變量或靜态變量的形式，持續存在于進程之中(zhōng)，該方法通過記錄和重放(fàng)協議軟件的執行軌迹，運用動态插樁技術，在協議狀态和軟件狀态的變化過程中(zhōng)，分(fēn)析内存關鍵區域的全局變量和靜态變量的狀态特征，并結合規則進行篩選判定。在此基礎上，設計并實現了一(yī)套能夠自動化發現狀态變量的原型系統，在ProFuzzBench中(zhōng)的9個程序和2個現實中(zhōng)的複雜(zá)協議軟件上進行了測試。實驗結果顯示，平均真正類率（TPR）可達82%，平均準确度可達96%左右。

關鍵詞組：狀态變量；網絡協議軟件；程序分(fēn)析技術；網絡安全

A novel model for assessing the degree of intelligent manufacturing readiness in the process industry: process-industry intelligent manufacturing readiness index (PIMRI)

Lujun ZHAO, Jiaming SHAO, Yuqi QI, Jian CHU, Yiping FENG

DOI: 10.1631/FITEE.2200080 Downloaded: 2016 Clicked: 1343 Cited: 0 Commented: 0(p.417-432) <Full Text> <PPT> 205

Chinese summary <21> 一(yī)種新的流程工(gōng)業企業智能制造準備度評估模型：流程工(gōng)業智能制造準備度指數（PIMRI）

趙路軍^1,2，邵嘉銘^2,3，祁雨奇²，褚健²，馮毅萍¹
¹浙江大(dà)學控制科學與工(gōng)程學院工(gōng)業控制技術國家重點實驗室，中(zhōng)國杭州市，310027
²浙江中(zhōng)控技術股份有限公司，中(zhōng)國杭州市，310053
³浙江大(dà)學能源清潔利用國家重點實驗室，中(zhōng)國杭州市，310027
摘要：近年來，工(gōng)業4.0的蓬勃發展在世界範圍内已經成爲了一(yī)個新的趨勢，它給全球範圍内的工(gōng)業企業既帶來了新的機遇也帶來了新的挑戰。因此，很多制造業企業開(kāi)始嘗試應用新興的使能技術來推動自身的智能制造轉型升級。本研究提出一(yī)種用于評估流程工(gōng)業企業智能制造準備度情況的模型，目的是爲了幫助企業明确自身智能制造發展水平，識别短闆問題。盡管已經有學者提出了相關工(gōng)業4.0準備度和成熟度評估的模型，但是目前還缺少流程工(gōng)業企業的針對性評估模型。本文提出的流程工(gōng)業智能制造準備度模型用6個層次來描述智能制造的不同發展階段。此外(wài)，該模型結合了流程工(gōng)業企業日常的生(shēng)産經營特點與智能制造的能力要求，模型包含4個評估族、9個評估類和25個評估域。本模型還根據不同智能制造準備度等級的要求将25個評估域進一(yī)步劃分(fēn)成了249個特征項指标，用于企業智能制造準備度水平的準确評估。此外(wài)，爲了方便企業進行自診斷自評估，本文還基于249個特征項指标開(kāi)發了智能制造準備度評估問卷。最後，本文通過模型在196家流程工(gōng)業企業的應用案例，介紹了模型的具體(tǐ)使用方法。希望本模型的提出可以給流程工(gōng)業企業智能制造準備度的評估提供一(yī)個新的方法。

關鍵詞組：流程工(gōng)業；工(gōng)業4.0；準備度模型；智能制造；準備度指數

Stepped frequency chirp signal imaging radar jamming using two-dimensional nonperiodic phase modulation

Qihua WU, Feng ZHAO, Tiehua ZHAO, Xiaobin LIU, Junjie WANG, Shunping XIAO

DOI: 10.1631/FITEE.2200298 Downloaded: 1767 Clicked: 1392 Cited: 0 Commented: 0(p.433-446) <Full Text> <PPT> 241

Chinese summary <20> 基于二維非周期相位調制的步進線性調頻(pín)成像雷達幹擾方法

吳其華，趙鋒，趙鐵華，劉曉斌，王俊傑，肖順平
國防科技大(dà)學電子信息系統複雜(zá)電磁環境效應國家重點實驗室，中(zhōng)國長沙市，410073
摘要：步進線性調頻(pín)雷達信号可以通過多個窄帶子線性調頻(pín)脈沖合成的方式獲取目标高分(fēn)辨圖像。由于步進線性調頻(pín)雷達信号對雷達瞬時帶寬要求較低，已成爲最常用的寬帶雷達波形之一(yī)。本文針對步進線性調頻(pín)成像雷達對抗問題，提出一(yī)種基于二維非周期相位調制的雷達幹擾方法。所提方法利用非周期相位調制産生(shēng)高水平旁瓣的獨特特性，可在雷達圖像上形成沿距離(lí)向與方位向二維分(fēn)布的壓制性幹擾，從而使得目标無法被有效識别。在此基礎上，讨論了編碼碼元寬度與占空比等不同調制參數對幹擾特性的影響，并進一(yī)步給出相應幹擾參數設計準則。最後，通過雅克-42飛機數據仿真以及實測無人機數據實驗證明所提幹擾方法的有效性。

關鍵詞組：雷達幹擾；步進線性調頻(pín)信号；非周期相位調制；寬帶雷達

Nano-design of ultra-efficient reversible block based on quantum-dot cellular automata^#

Seyed Sajad AHMADPOUR, Nima Jafari NAVIMIPOUR, Mohammad MOSLEH, Senay YALCIN

DOI: 10.1631/FITEE.2200095 Downloaded: 1541 Clicked: 1286 Cited: 0 Commented: 0(p.447-456) <Full Text> <PPT> 235

Chinese summary <19> 基于量子點元胞自動機的超高效可逆塊的納米設計

Seyed Sajad AHMADPOUR¹, Nima Jafari NAVIMIPOUR¹, Mohammad MOSLEH², Senay YALCIN³
¹卡迪爾哈斯大(dà)學工(gōng)程與自然科學學院計算機工(gōng)程系，土耳其伊斯坦布爾市，34083
²伊斯蘭阿紮德大(dà)學迪茲富勒分(fēn)校材料與能源研究中(zhōng)心，伊朗迪茲富勒市，6468118333
³尼桑塔西大(dà)學計算機工(gōng)程系，土耳其伊斯坦布爾市，34485
摘要：可逆邏輯由于其固有的降低能量耗散的能力最近受到極大(dà)關注。這種降低能量耗散的能力是低功耗數字電路的首要需求。可逆邏輯是相關研究的最新領域之一(yī)，在納米技術、DNA計算、量子計算、容錯和低功耗互補金屬氧化物(wù)半導體(tǐ)（CMOS）等方面都有廣泛應用。一(yī)個電路如果具有相同數量的輸入和輸出，并且是一(yī)一(yī)對應的，則被歸類爲可逆電路。如果輸入和輸出的異或門相等，則可逆電路是保守的。此外(wài)，量子點元胞自動機（QCA）是最先進的方法之一(yī)，可以替代傳統技術。因此，本文提出一(yī)種低功耗、高速度的高效保守門。首先提出一(yī)個可逆門ANG (Ahmadpour Navimipour Gate)，然後在QCA技術中(zhōng)實現非抗性ANG和可逆容錯ANG兩種結構。通過米勒算法實現所提可逆門，并通過2DW（二維設計）時鍾電路圖實現可逆容錯ANG。此外(wài)，在不同的能量範圍（0.5Ek，1.0Ek和1.5Ek）評估所提ANG門的功耗，并使用QCADesigner 2.0.03和QCAPro軟件進行結構模拟和功耗分(fēn)析。與之前的設計相比，所提可逆門具有很大(dà)提升。

關鍵詞組：納米技術；可逆邏輯；能量耗散；量子點元胞自動機（QCA）；可逆門；米勒算法

Low-power, high-speed, and area-efficient sequential circuits by quantum-dot cellular automata: T-latch and counter study

Mohammad GHOLAMI, Zaman AMIRZADEH

DOI: 10.1631/FITEE.2200361 Downloaded: 2009 Clicked: 1225 Cited: 0 Commented: 0(p.457-469) <Full Text> <PPT> 237

Chinese summary <19> 基于量子點元胞自動機的低能耗、高速度和高效面積時序電路：T型鎖存器和計數器研究

Mohammad GHOLAMI¹，Zaman AMIRZADEH²
¹馬贊達蘭大(dà)學工(gōng)程技術學院電氣工(gōng)程系，伊朗巴博勒薩爾市，4741613534
²馬贊達蘭科學技術大(dà)學電氣工(gōng)程系，伊朗巴博勒市，4716685635
摘要：量子點元胞自動機（QCA）是一(yī)種用于實現納米數字電路的新型納米技術。這種納米技術在速度、面積和功耗方面都優于互補金屬氧化物(wù)半導體(tǐ)（CMOS）技術，并且可以顯著改善各種邏輯電路設計。本文提出一(yī)種在QCA技術中(zhōng)實現T型鎖存器的新方法，該方法利用了QCA在時序和時鍾相位上的固有特征，因此，所提單元結構與現有方法相比占用面積更少，功耗更低。與之前的最佳設計相比，該T型鎖存器的占用面積減少6.45%，功耗降低44.49%。此外(wài)，本文首次設計了基于複位的T型鎖存器和具有置位和複位功能的T型鎖存器。基于所提T型鎖存器，開(kāi)發了一(yī)種新型3位計數器，與之前的最佳設計相比減少2.14%的單元數。在3位計數器的基礎上，設計了4位計數器，與之前的設計相比，減少0.51%的單元數和4.16%的截面積。此外(wài)還引入兩個選擇性計數器，分(fēn)别從0到5和從2到5進行計數。在相幹矢量引擎模式下(xià)，使用QCADesigner和QCAPro軟件進行模拟，并将所提電路與相關設計在延遲、單元數、面積和漏電功率方面進行了比較。

關鍵詞組：量子點元胞自動機（QCA）；量子點；T型鎖存器；T型觸發器；計數器；選擇性計數器；QCADesigner軟件；QCAPro軟件

A novel method for extending the output power back-off range of an asymmetrical Doherty power amplifier

Mingyu LI, Xiaobing CHENG, Zhijiang DAI, Kang ZHONG, Tianfu CAI, Chaoyi HUANG

DOI: 10.1631/FITEE.2200250 Downloaded: 1231 Clicked: 1297 Cited: 0 Commented: 0(p.470-479) <Full Text> <PPT> 208

Chinese summary <20> 一(yī)種擴展非對稱Doherty功率放(fàng)大(dà)器輸出功率回退範圍的新方法

李明玉¹，程小(xiǎo)兵¹，代志(zhì)江¹，鍾康¹，蔡天賦¹，黃超意²
¹重慶大(dà)學微電子與通信工(gōng)程學院，中(zhōng)國重慶市，400044
²重慶郵電大(dà)學光電工(gōng)程學院，中(zhōng)國重慶市，400065
摘要：提出一(yī)種擴展Doherty功率放(fàng)大(dà)器（DPA）輸出功率回退（OPBO）範圍的新方法。研究表明，可以通過峰值路功放(fàng)的輸出阻抗來調整和改變載波功率放(fàng)大(dà)器輸出匹配網絡的相位，來擴大(dà)DPA的輸出功率回退量。基于此理論，設計了一(yī)個工(gōng)作頻(pín)帶爲1.55-2.2 GHz（35%相對帶寬）、具有大(dà)輸出功率回退範圍的高效率非對稱DPA，通過這一(yī)例子來驗證所提方法的有效性。實驗結果表明，DPA工(gōng)作頻(pín)率爲1.6-2.1 GHz。OPBO狀态下(xià)測量效率範圍爲42.2%-52.1%，飽和狀态下(xià)爲47%-62.7%。OPBO範圍爲11.1-13.2 dB。

關鍵詞組：Doherty功率放(fàng)大(dà)器；輸出功率回退；輸出阻抗；網絡相位

Erratum

Erratum: Erratum to: Soft-HGRNs: soft hierarchical graph recurrent networks for multi-agent partially observable environments

Yixiang REN, Zhenhui YE, Yining CHEN, Xiaohong JIANG, Guanghua SONG

DOI: 10.1631/FITEE.22e0073 Downloaded: 3013 Clicked: 843 Cited: 0 Commented: 0(p.480-480) <Full Text>