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.11

<<< CONTENTS >>>

Review Articles

Review: Situational awareness architecture for smart grids developed in accordance with dispatcher’s thought process: a review

You-bo Liu, Jun-yong Liu, Gareth Taylor, Ting-jian Liu, Jing Gou, Xi Zhang

DOI: 10.1631/FITEE.1601516 Downloaded: 5297 Clicked: 8391 Cited: 0 Commented: 0(p.1107-1121) <Full Text> <PPT> 2883

Chinese summary <67> 考虑调度员思维过程的智能电网态势感知构架

概要：现阶段，智能电网运行环境比以往更加复杂。新能源渗透、市场化、网络安全以及自然灾害等大量因素，给电网控制中心带来诸多挑战甚至威胁。电网调度员需要新的技术支持，以快速、准确地感知电网运行态势，并采取相应措施。为解决此难题，我们首次引入并介绍了调度环节中新兴态势感知技术的背景和需求。为使读者更好地理解这个领域的最新研究进展，本文综述了态势感知的一般概念和相关技术要求。为更好地指导调度员在实时电网运行中准确、迅速地采取措施，本文讨论了在态势感知架构设计中融合调度员思维的重要性。最后，本文分析了态势感知构架的研究前景，希冀以先进、可视化的方式构造态势感知模型。

关键词组：智能电网；态势感知；调度员思维过程；技术构架

Review: Moving target defense: state of the art and characteristics

Gui-lin CAI, Bao-sheng WANG, Wei HU, Tian-zuo WANG

DOI: 10.1631/FITEE.1601321 Downloaded: 7289 Clicked: 9754 Cited: 1 Commented: 0(p.1122-1153) <Full Text> <PPT> 2767

Chinese summary <70> 移动目标防御：现状及特征

概要：易攻难守是当前网络安全研究面临的核心问题，而移动目标防御（Moving target defense, MTD）为解决这一问题提供了一种全新思路。当前已有涉及MTD多个方面的大量研究被提出。然而，目前尚缺乏对MTD的综合性分析和研究。本文的主要目的是对该研究领域的已有成果进行系统性的介绍、分类和总结。我们首先提出了一个新的安全模型来描述MTD的引入对传统防御模式和安全模型的影响，同时还提出了一个功能和移动模型，为从不同方面理解已有的MTD研究提供了一个全新的视角。然后，我们分别对MTD的三个子领域（MTD机理研究、MTD策略研究、MTD评估研究）中的大量文献进行详细描述，以展示MTD领域的发展现状。尤其是在MTD策略子领域，我们对一些能保证这些策略正常有效运行的共有特征进行了识别和提取，并总结了创建这些特征的方式和方法。我们还依据MTD策略的特定目标将已有研究分为三种类型，并总结了创建每种类型策略的充要条件，这些充要条件是前面所总结的特征中的一个或多个。最后，我们对该领域的未来研究方向进行了探讨。

关键词组：移动目标防御；安全模型；功能和移动模型；特征

Research Articles

Storage wall for exascale supercomputing

Wei Hu, Guang-ming Liu, Qiong Li, Yan-huang Jiang, Gui-lin Cai

DOI: 10.1631/FITEE.1601336 Downloaded: 5011 Clicked: 9223 Cited: 0 Commented: 0(p.1154-1175) <Full Text> <PPT> 2975

Chinese summary <64> 面向E级高性能计算存储墙问题研究

概要：I/O性能与计算性能的不匹配是超级计算机从P级向E级发展的主要障碍之一。当前，I/O密集型应用迅速增加，其运行效率受到了I/O性能的制约。为进一步量化I/O性能瓶颈，分析其对大规模并行应用可扩展性的重要影响，本文在定义和分析存储受限加速比的基础上，第一次从并行应用可扩展性的角度提出"存储墙"的定义，量化和讨论了"存储墙"的存在性，并基于存储墙特性对现有高性能计算系统结构提出了新的分类方法和可扩展性分析方法。通过基于"天河1A"超级计算机的实验和基于"美洲虎"超级计算机的案例分析，本文验证了存储墙的存在性并分析了其变化特性。这些实验和分析结果对缓解和消除未来高性能计算机的存储墙瓶颈，实现平衡的软硬件设计具有重要指导意义。

关键词组：存储受限加速比；存储墙；高性能计算；E级计算

Detecting slowly moving infrared targets using temporal filtering and association strategy

Jing-li Gao, Cheng-lin Wen, Zhe-jing Bao, Mei-qin Liu

DOI: 10.1631/FITEE.1601203 Downloaded: 4667 Clicked: 8791 Cited: 0 Commented: 0(p.1176-1185) <Full Text> <PPT> 2564

Chinese summary <48> 基于时域滤波和关联策略的红外慢速目标检测

概要：红外慢速目标的一些独特特性，例如像素少，不成形的边缘信息，低信杂比和低速等，使得它们的检测异常困难，而当被淹没在复杂背景中时尤甚。为了解决这一问题，根据时域目标检测和关联策略，本文提出了一种有效的红外目标检测算法。首先，建立一种时域目标检测模型对疑似目标进行分割，该模型主要包含三个阶段，时域滤波，时域目标融合和交叉积滤波；然后提出一种图模型，来关联不同时刻获取的疑似目标。这种关联依赖于目标的运动和表观特征，可进行多次关联操作获取目标轨迹，并据此区分真实目标和由噪声或杂波引起的虚假目标。实验结果表明本文提出的方法能够准确、鲁棒地检测复杂背景下的红外慢速目标，且与几种基准方法相比具有优越的检测性能。

关键词组：时域目标检测；慢速移动目标；图匹配；目标关联

Performance analysis of new word weighting procedures for opinion mining

G. R. Brindha, P. Swaminathan, B. Santhi

DOI: 10.1631/FITEE.1500283 Downloaded: 4528 Clicked: 9579 Cited: 0 Commented: 0(p.1186-1198) <Full Text> <PPT> 2746

Chinese summary <46> 一种观点挖掘新词语权重过程性能分析

概要：论坛和博客的普及为大量信息的处理带来了挑战和机遇。基于不同主题的信息通常包含了主观的定性词语，需要经过统计分析转换为可用的定量数据。这些数据如不恰当处理则会影响观点的正确表达。每个观点相关词的主要表义各有不同。为将词的语义转换为数据并加强对观点挖掘的分析，我们提出了一种新颖的加权方案，称为词权重推测法（inferred word weighting, IWW）。IWW通过对语境下和表义中词语重要性的计算对算法进行增强。相对已有的方法，本文提出的加权方法从分析的视角上为词语提供了合适的权重。此外，通过对包含停用词的文本分类的性能研究，提供了另一种校验方法，作为对所提出的新加权方法的补充。而通常这些停用词都会在文本处理时移除。将包含停用词这一新概念应用于本文提出的加权方法和已有加权方法，可观察到2个现象：（1）文本分类性能增强；（2）包含停用词与否，所造成的文本处理结果的差异在所提出的方法中较小，而在已有方法中较大。进而，从这2种现象得出推论。基于基准数据集的实验结果表明所提出的方法在分类精度上具有优化潜力。

关键词组：词权重推测法；观点挖掘；监督分类法；支持向量机；机器学习

Level-direction decomposition analysis with a focus on image watermarking framework

M. F. Kazemi, M. A. Pourmina, A. H. Mazinan

DOI: 10.1631/FITEE.1500165 Downloaded: 4364 Clicked: 9296 Cited: 0 Commented: 0(p.1199-1217) <Full Text>

Chinese summary <46> 图像水印框架的层级-方向分解分析

概要：本文研究新型层级-方向分解在图像水印中的应用。实现水印框架的主要步骤是生成带有水印的图像，重点用到轮廓小波嵌入表达。通过一组模拟攻击，基于峰值信噪比（peak signal-to-noise ratio）、结构相似度（structural similarity）等指标评估其性能。利用一组图像并使用不同颜色模型分析所获信息，以判断正态相关性。相应地，每当扰码模块作用于一组原始图像，用以表示无序信息，就使用逆轮廓小波嵌入表达以获取带有水印的图像。从而，我们可以通过分析一个复杂系统--其中设计了一个决策系统，使用轮廓小波嵌入表达来发现最优层级和相应方向--评估所提方法的性能。对于所得到的结果，利用恰当的层级-方向分解阐释。本文主要贡献在于，在轮廓小波嵌入表达新机制的基础上，集成一套子系统，与决策系统相配合。与现有方法相比，本文所述方法在大量重度攻击下仍然有效。利用多个基准数据集对所提方案进行了测试，结果证实方法有效。

关键词组：层级-方向分解分析；水印框架；轮廓小波嵌入表达；扰码模块；模拟攻击

A multi-functional dynamic state estimator for error validation: measurement and parameter errors and sudden load changes

Mehdi Ahmadi Jirdehi, Reza Hemmati, Vahid Abbasi, Hedayat Saboori

DOI: 10.1631/FITEE.1500301 Downloaded: 5057 Clicked: 8726 Cited: 0 Commented: 0(p.1218-1227) <Full Text> <PPT> 2617

Chinese summary <47> 一种针对测试误差、参数误差和负荷突变故障分析的多功能动态状态估计器

概要：本文提出了一种基于卡尔曼滤波理论的动态状态估计新算法，可有效探测、识别并校正电力系统中的测试误差和支路参数误差。同时，该算法亦可成功探测和识别电力系统中的负荷突变。该方法在每段取样时间内，采用三种归一化向量对误差进行处理，包括归一化测量残差，归一化拉格朗日乘子，以及归一化新息向量。在IEEE14节点测试系统上对所提出的算法进行了可行性和效能验证，并通过对数值结果的呈示和讨论，说明了该方法的精确度。

关键词组：动态状态估计器；卡尔曼滤波；测试误差；支路参数误差；负荷突变

A modified simulated annealing algorithm and an excessive area model for floorplanning using fixed-outline constraints

De-xuan Zou, Gai-ge Wang, Gai Pan, Hong-wei Qi

DOI: 10.1631/FITEE.1500386 Downloaded: 4524 Clicked: 9515 Cited: 0 Commented: 0(p.1228-1244) <Full Text> <PPT> 2746

Chinese summary <48> 基于修正模拟退火算法及溢出面积模型的固定边界布图规划

概要：无边界布图规划研究面积及线长减少问题很难满足现代设计需求，因此通常被认为是无意义的。我们关注一种难度更大且更有意义的问题--固定边界布图规划。该问题将固定边界约束条件加入无边界布图规划中，使其在实体设计中更有趣、更具挑战性。本文的工作主要分为两部分。第一，提出了一种修正模拟退火算法（Modified simulated annealing algorithm, MSA）。在进化过程初期，用一种新的衰减方程来缓慢减小温度，以增强MSA的全局搜索能力。然后，用传统衰减方程来快速减小温度，以维持MSA的局部搜索能力。第二，设计了一种溢出面积模型来引导MSA寻找可行解，为精炼可行解节省了大量时间。另外，B*-tree是一种有效的布图规划表示法，它被用来执行MSA的扰动操作。最后，以六组带有不同空置率及高宽比的benchmark为例，证实本文所提方法在解决固定边界布图规划问题上的效率，这些问题包括电路n10，n30，n50，n100，n200和n300。与几种现有方法相比，本方法能够更有效地获得令人满意的目标函数值，它们与芯片面积、线长和固定边界约束有关。

关键词组：固定边界布图规划；修正的模拟退火算法；全局搜索；溢出面积模型；B*-tree表示法

Low complexity robust adaptive beamforming for general-rank signal model with positive semidefinite constraint

Yu-Tang Zhu, Jun-yong Liu, Yong-Bo Zhao, Jun Liu, Peng-Lang Shui

DOI: 10.1631/FITEE.1601112 Downloaded: 4344 Clicked: 8551 Cited: 1 Commented: 0(p.1245-1252) <Full Text> <PPT> 2634

Chinese summary <52> 基于正定约束广义秩信号模型的低复杂度稳健自适应算法

概要：本文针对广义秩信号模型提出一种低复杂度的稳健自适应波束形成算法，用来抑制期望信号的阵列响应失配和接收信号的协方差矩阵失配。该波束形成算法不仅考虑期望信号以及接收信号协方差矩阵不确定集的范数有界性，还保证期望信号协方差矩阵的正定性。最终，本文在最差性能优化准则下推出一个计算简单的闭式加权矢量。计算机仿真结果验证了所提波束形成算法的有效性和稳健性。

关键词组：波束形成；广义秩；低复杂度；正定约束；模型失配