網(wǎng)絡(luò)與信息安全
Program integrity verification method based on combined control of long and short codes
姬一文，楊 釗，王玉成，楊詔鈞，康 昱
doi: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.04.001
提出了一種基于長短碼聯(lián)合度量的程序完整性校驗(yàn)方法。分析了操作系統(tǒng)文件系統(tǒng)的特點(diǎn)，基于LSM框架設(shè)計(jì)文件監(jiān)控模塊，實(shí)現(xiàn)對文件完整性實(shí)時(shí)標(biāo)記，可主動(dòng)標(biāo)記識別被篡改文件；應(yīng)用程序安裝到操作系統(tǒng)時(shí)，會(huì)對該程序計(jì)算哈希值和設(shè)定短碼標(biāo)記，來初始化白名單數(shù)據(jù)庫完成度量基準(zhǔn)的設(shè)定；應(yīng)用程序執(zhí)行前觸發(fā)校驗(yàn)?zāi)K，先檢測程序的短碼標(biāo)記，根據(jù)檢測結(jié)果再?zèng)Q定對程序的哈希值長碼校驗(yàn)。使用應(yīng)用程序長短碼聯(lián)合度量校驗(yàn)，提高應(yīng)用程序度量校驗(yàn)效率；結(jié)合監(jiān)控模塊對程序的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并針對不同場景，設(shè)計(jì)了應(yīng)用程序的標(biāo)記在多種類別之間的轉(zhuǎn)換規(guī)則，保證快速精細(xì)地獲取程序完整的狀況。整套方案實(shí)現(xiàn)了對應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)高效的控制。
Design and implementation of trusted network connection based on trusted root of TPCM
夏 攀
doi: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.04.002
可信連接作為可信計(jì)算理論的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)信任在網(wǎng)絡(luò)上傳遞的核心技術(shù)，在不同的產(chǎn)品和應(yīng)用場景中有不同的實(shí)現(xiàn)方案。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于TPCM可信根的可信連接技術(shù)架構(gòu)，通過TPCM在系統(tǒng)運(yùn)行過程中對系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行主動(dòng)度量，實(shí)現(xiàn)平臺的基礎(chǔ)可信環(huán)境，并將度量結(jié)果報(bào)告進(jìn)行簽名，標(biāo)識平臺當(dāng)前環(huán)境的可信狀態(tài)，由此實(shí)現(xiàn)對通信雙方身份的識別和可信驗(yàn)證，減少非法網(wǎng)絡(luò)連接，使整個(gè)系統(tǒng)具備主動(dòng)免疫防御能力，實(shí)現(xiàn)對未知威脅的有效防護(hù)。
Intrusion detection method based on multi-scale DRN feature extraction
邵凌威1，鄭燦偉1，渠振華1，黃 博1，李世明1，2
doi: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.04.003
針對基于深度學(xué)習(xí)的入侵檢測技術(shù)存在準(zhǔn)確率低和模型易過擬合問題，提出一種基于多尺度特征提取優(yōu)化的深度殘差網(wǎng)絡(luò)(Multiscale-Deep Residual Network，M-DRN)模型。該模型在殘差網(wǎng)絡(luò)的殘差塊中引入多尺度特征提取和因子分解的思想，并采用BN算法提升網(wǎng)絡(luò)收斂速度。選用NSL-KDD數(shù)據(jù)集為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型并迭代優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，利用測試集比較發(fā)現(xiàn)該模型在多個(gè)評價(jià)指標(biāo)上均有提升。該模型與CNN相比更穩(wěn)定，與ResNet相比分類準(zhǔn)確率提升了3.35%，與RNN-IDS相比訓(xùn)練時(shí)間減少了65.2%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提出模型具有更好的特征提取能力和更快的收斂速度，不易過擬合。
智能算法
Research on indoor positioning technology based on KDMSPCS-GRNN
王 超1，單志勇2
doi: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.04.004
針對利用廣義神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Generalized Regression Neural Network，GRNN)搭建的定位預(yù)測模型定位精度低、效率慢等問題，基于動(dòng)態(tài)分群策略，提出一種線性遞減粒子群(Linear Decreasing Contraction Particle Swarm Optimization，LDCPSO)和布谷鳥(Cuckoo Search，CS)混合尋優(yōu)算法，并利用此算法為GRNN選擇最優(yōu)參數(shù)，構(gòu)建定位預(yù)測模型。該算法主要利用K均值聚類算法(K-means)對整個(gè)種群進(jìn)行周期性的分群，底層使用LDCPSO算法優(yōu)化各個(gè)子群，并將最優(yōu)粒子傳至高層，高層使用CS算法優(yōu)化各個(gè)子群的最優(yōu)粒子，并將最終結(jié)果返回底層，執(zhí)行下一次迭代。實(shí)驗(yàn)過程中，一方面將提出的算法應(yīng)用于多個(gè)測試函數(shù)，結(jié)果表明該算法具有更好的收斂速度和收斂精度；另一方面利用該算法搭建定位模型，并與其他定位模型對比，結(jié)果顯示該定位模型具有更好的定位效果。
人工智能
Deepfake detection method in videos based on convolutional LSTM
李永強(qiáng)，白 天
doi: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.04.005
以Deepfake為代表的偽造人臉技術(shù)，使用少量的人臉數(shù)據(jù)就能將視頻中的人臉替換成為目標(biāo)人臉，從而達(dá)到偽造視頻的目的。此類技術(shù)的濫用將帶來惡劣的社會(huì)影響，需要使用檢測技術(shù)加以制裁。針對這一問題，已有若干檢測算法被提出。現(xiàn)有方法具有一定局限性，單幀檢測算法忽略了Deepfake動(dòng)態(tài)缺陷；當(dāng)數(shù)據(jù)存在缺陷時(shí)，模型可能會(huì)陷入“學(xué)會(huì)特定臉”的陷阱中。提出了一種對視頻數(shù)據(jù)中的Deepfake檢測方法，使用結(jié)合CNN和LSTM的卷積LSTM，判斷視頻真?zhèn)巍Ｌ岢隽艘环N基于人臉特征點(diǎn)的cutout方法，能抑制網(wǎng)絡(luò)學(xué)會(huì)特定臉。實(shí)驗(yàn)表明，在不同場景下，準(zhǔn)確度對比基準(zhǔn)算法均有提升。
A high-order graph convolutional network for urban air quality inference
陳 杰1，許鎮(zhèn)義1，2
doi: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.04.006
能否精確地預(yù)測城市區(qū)域空氣質(zhì)量分布，對于政府環(huán)境治理以及人們?nèi)粘ｎA(yù)防等方面，具有重要的意義。該問題面臨的挑戰(zhàn)是：一是不同區(qū)域的空氣質(zhì)量分布具有時(shí)空交互性；二是空氣質(zhì)量分布受到外部因素的影響。通用化卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以處理任意圖結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，成為近些年來研究的熱點(diǎn)之一，將城市空氣質(zhì)量預(yù)測問題可制定為時(shí)空圖預(yù)測問題。基于提出的高階圖卷積網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)了一種有效的空氣質(zhì)量推斷模型。該模型可以捕獲空氣質(zhì)量分布的時(shí)空交互性和提取外部影響因素特征，從而精確預(yù)測空氣質(zhì)量分布。通過驗(yàn)證現(xiàn)實(shí)北京市空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，結(jié)果表明提出的模型遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于目前已知的通用方法。
Prediction method of toxic gas diffusion based on gated recycle unit(GRU)
陳 立，陳賢富
doi: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.04.007
有毒氣體的擴(kuò)散預(yù)測在應(yīng)急響應(yīng)中起著重要作用。現(xiàn)有的計(jì)算流體力學(xué)(CFD)方法存在計(jì)算耗時(shí)長等問題，無法快速進(jìn)行毒害氣體擴(kuò)散預(yù)測。提出了一種利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)進(jìn)行有毒氣體擴(kuò)散預(yù)測的方法。根據(jù)有毒氣體擴(kuò)散原理，設(shè)計(jì)基于GRU的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)快速、有效的氣體擴(kuò)散濃度的預(yù)測。將本文的方法在經(jīng)典的公開數(shù)據(jù)集草原牧場數(shù)據(jù)集上進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文方法可實(shí)現(xiàn)較高精度的氣體擴(kuò)散濃度的預(yù)測，并且優(yōu)于基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的方法。
網(wǎng)絡(luò)與通信
Survey of load balancing routing technology in satellite network
頓聰穎1，2，金鳳林1，譚詩翰1，祁春雨2
doi: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.04.008
衛(wèi)星為隨時(shí)隨地接入網(wǎng)絡(luò)提供了有效解決方案，然而由于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)用戶及流量分布的不平衡，導(dǎo)致衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)鏈路利用率失衡，許多衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡路由技術(shù)相繼被提出。首先介紹了不同類別的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，并對不同的單層和多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)對比。然后根據(jù)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)路由發(fā)展脈絡(luò)，綜述了國內(nèi)外關(guān)于單層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的全局、局部負(fù)載均衡和多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的上下層角色分離、利用上層分流實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的相關(guān)技術(shù)。接著從實(shí)現(xiàn)效果、計(jì)算模式、鏈路代價(jià)、網(wǎng)絡(luò)開銷等方面對負(fù)載均衡路由技術(shù)進(jìn)行對比分析。最后結(jié)合衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢，給出了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡路由技術(shù)的技術(shù)挑戰(zhàn)和未來方向。
Design of a multi-channel high-speed and high-precision PXIe data acquisition module
唐新懿1，2，曹 平1，2，解立坤1，2，李 超1，2，黃錫汝1，2，安 琪1，2
doi: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.04.009
介紹了一種基于放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換(Analog to Digital Converter，ADC)和現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)的多通道數(shù)據(jù)采集方案，包括采集系統(tǒng)的主要構(gòu)成以及實(shí)現(xiàn)方法，最后對系統(tǒng)性能進(jìn)行了測試。該電路模塊為子母板結(jié)構(gòu)，通過PCI Extensions for Instrumentation Express(PXIe)機(jī)箱背板總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀出能力。該模塊可支持8個(gè)采集通道的同步采集，每通道采樣率可達(dá)500 MS/s。測試結(jié)果表明，在其帶寬內(nèi)有效位可接近11 bit(ADC采樣精度為14 bit)，能夠滿足高速高精度的數(shù)據(jù)采集需求。
工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)
Design and implementation of acquisition circuit for automatic meteorological temperature and humidity sensor
李要中
doi: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.04.010
為了順應(yīng)民航氣象自動(dòng)化發(fā)展需求，設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)氣象溫濕度傳感器采集電路，能夠?qū)崿F(xiàn)對民用機(jī)場跑道周邊溫濕度要素的較高精度采集。系統(tǒng)對硬件電路部分進(jìn)行了模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，對溫濕度采集原理進(jìn)行了分析，利用4線制PT100鉑電阻對溫度進(jìn)行測量，通過恒流源驅(qū)動(dòng)的方式產(chǎn)生溫度對應(yīng)電壓，再通過AD7792進(jìn)行采集，計(jì)算出溫度傳感器的電阻值Rpt100。濕度信號輸出類型為0～1 V的直流電壓，利用AD7792的第2通道以及片內(nèi)1.17 V的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行采集，得到ADSample2采樣值,計(jì)算出濕度對應(yīng)的電壓值Vrh(單位：mV)， Vrh在數(shù)值上與濕度采樣值相等。試驗(yàn)證明采集電路可以完成對溫濕度信號的采集。
行業(yè)應(yīng)用
Matching algorithm of product image based on multi-feature fusion
王鑫城，范 紅，劉錫澤，胡晨熙，林 威，禹素萍
doi: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.04.011
隨著近幾年無人超市的不斷發(fā)展成熟，自助購物越來越普及。如果商品售出后沒能及時(shí)補(bǔ)充，會(huì)影響消費(fèi)者的購買意愿。為提升商品圖像識別的準(zhǔn)確率，采用多特征融合的方法，即將多種算法的特征聯(lián)合，形成優(yōu)勢互補(bǔ)。采用融合SIFT特征和灰度共生矩陣特征的方法完成貨架商品圖像的匹配。實(shí)驗(yàn)表明，該方法對比灰度共生矩陣方法準(zhǔn)確率提升20.6%，對比SIFT算法和PCA-SIFT算法準(zhǔn)確率分別提升8.9%和5.6%；處理時(shí)間對比以上三種算法略有增加。此方法還可用于分析貨物受歡迎程度以及確認(rèn)哪些柜臺需要加貨等，從而及時(shí)有效地對短缺的商品進(jìn)行補(bǔ)充。
Study of real-time electrocardiogram detection based on wearable sensors
孟 瑤
doi: 10.19358/j.issn.2096-5133.2021.04.012
為了實(shí)時(shí)監(jiān)控人體的心電信號，以胸帶作為穿戴載體，設(shè)計(jì)一個(gè)可穿戴心電檢測系統(tǒng)。內(nèi)嵌于胸帶的心電傳感器采集佩戴者心電信號，通過藍(lán)牙傳輸至移動(dòng)設(shè)備應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)心電信號及心率的實(shí)時(shí)顯示。所實(shí)現(xiàn)的心電檢測算法基于自適應(yīng)閾值，檢測心電信號的R波并計(jì)算實(shí)時(shí)心率。設(shè)計(jì)和實(shí)施了實(shí)地實(shí)驗(yàn)以檢測系統(tǒng)和算法性能。結(jié)果表明，心率檢測算法的R波檢測錯(cuò)誤率為-1.99%，較好地適應(yīng)了可穿戴心電傳感器采集的信號。
