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

2015 Vol.16 No.6 P.429-518

<<< CONTENTS >>>

Computer & Automation

Review: Distributed coordination in multi-agent systems: a graph Laplacian perspective

Zhi-min Han, Zhi-yun Lin, Min-yue Fu, Zhi-yong Chen

DOI: 10.1631/FITEE.1500118 Downloaded: 4104 Clicked: 7708 Cited: 2 Commented: 0(p.429-448) <Full Text> <PPT> 2365

Chinese summary <192> 图拉普拉斯视角下的多智能体系统分布式协调控制

概要：本综述从图拉普拉斯视角回顾多智能体系统分布式协调控制中的主要成果和进展。在过去几十年，多智能体分布式协调控制被系统与控制领域视为十分具有吸引力的一个课题。利用多智能体分布式协调控制可以解决分布式一致性控制、编队控制、传感器定位、分布式最优化等问题。除回顾广泛的多智能体分布式协调控制文献外，本文还提供一个全新的角度，即图拉普拉斯，对众多的分布式协调控制基于基本机制进行分类。对于不同类型的图拉普拉斯，分别总结其内在协调特性以及相应的研究课题。文章最后着重介绍具有发展前景的研究方向以及对未来有重大研究意义的开放性问题。

关键词组：多智能体系统；分布式协调控制；图拉普拉斯

A sampling method based on URL clustering for fast web accessibility evaluation

Meng-ni Zhang, Can Wang, Jia-jun Bu, Zhi Yu, Yu Zhou, Chun Chen

DOI: 10.1631/FITEE.1400377 Downloaded: 2659 Clicked: 6471 Cited: 3 Commented: 0(p.449-456) <Full Text> <PPT> 1772

Chinese summary <26> 基于URL聚类的快速无障碍检测抽样方法

目的：大多数残疾人士上网都会遇到各种障碍。为减少上网障碍，对网站进行无障碍检测评估是十分必要的。鉴于大部分网站具有海量网页且某些网页需涉及人工检测，通常利用抽样算法对网站进行无障碍检测评估。已有的分层抽样算法I/O开销和计算代价大。为解决这一问题，本文提出一种基于URL聚类的抽样算法。仅利用URL信息进行聚类，然后抽样，最终实现快速的无障碍检测和评估。
创新点：大部分网站的网页内容和URL信息都是由有限数量的模板生成的。因此这些网站的无障碍问题都可以追溯到模板。鉴于同一模板生成的网页具有相似结构和URL模式，可基于URL相似性对网页进行聚类，将同一模板的URL聚到一类中。本文所提抽样算法仅利用网页URL模式信息，无需存储全部网页内容，从而减少I/O开销和计算代价，实现快速的无障碍检测和评估。
方法：利用模板生成的网页具有相似URL模式，将URL进行聚类以实现同一模板生成的网页聚在一类中。具体过程：首先，解析爬取到的URL以获取候选URL分词和模板URL分词；然后利用最小长度描述原则进行URL聚类（算法1）；最后在每类中按照抽样比例进行抽样。
结论：不同于现有的分层抽样算法，本文提出的抽样算法仅利用URL模式信息将网页进行聚类，可减少大量I/O开销和计算代价。

关键词组：>网页抽样；URL聚类；无障碍检测

Topic modeling for large-scale text data

Xi-ming Li, Ji-hong Ouyang, You Lu

DOI: 10.1631/FITEE.1400352 Downloaded: 2511 Clicked: 6451 Cited: 3 Commented: 0(p.457-465) <Full Text> <PPT> 1793

Chinese summary <28> 大规模文本数据的主题建模

目的：研究大规模数据的主题模型在线推理算法，针对随机变分推理算法中随机梯度误差较大的问题，提出一种移动平均随机变分推理算法。
创新点：使用多次迭代的随机梯度移动平均值近似代替真实随机梯度，以此减小随机梯度和真实梯度间的误差。
方法：以主题模型的基础模型潜在狄利克雷分配为载体展开研究。考虑不同次迭代的文本子集具有不同的词汇（表1），使用不同次迭代的随机项移动平均值近似代替真实随机梯度的随机项。为尽可能保证算法的精度，使用最近R次迭代的随机项（图2）并验证所提算法的收敛性。
结论：在随机变分推理算法基础上，提出一种移动平均随机变分推理算法，实现更好的文本主题建模效果和更快的收敛速度。

关键词组：潜在狄利克雷分配；主题模型；在线学习；移动平均值

AGCD: a robust periodicity analysis method based on approximate greatest common divisor

Juan Yu, Pei-zhong Lu

DOI: 10.1631/FITEE.1400345 Downloaded: 2239 Clicked: 5701 Cited: 1 Commented: 0(p.466-473) <Full Text> <PPT> 1672

Chinese summary <24> AGCD：一种基于最大公因子逼近的鲁棒周期分析方法

目的：设计较现有方法鲁棒性更佳、效率更高的周期分析方法，从稀疏且含有噪声的周期事件观测数据中估算周期。
创新点：本文首次将最大公因子逼近算法应用于周期估算问题。该算法在处理稀疏且含有噪声的数据方面具有效率高、性能稳定、鲁棒性好的特点。
方法：首先，确定观测数据的噪声空间。本文根据观测数据自适应获取噪声上下限。然后，对观测数据进行预处理，消除其中包含的未知相位参数，并对预处理后的数据逐对以噪声穷举方式搜索所有可能的最大公因子，即采用公因子逼近的方法搜索候选周期，同时统计这些候选周期在整个搜索过程中出现的频率。搜索完成后，根据候选周期出现频率估算周期值，即选择出现频率最高的候选周期为估算周期。最后，采用仿真数据验证AGCD方法在处理稀疏且含有噪声的观测数据方面的鲁棒性和高效性。
结论：(1)AGCD算法效率高，因其以穷举搜索噪声空间方式估算周期。而现有方法是以穷举周期的方式估算周期，噪声空间相比周期的取值空间小很多。所以，AGCD方法在效率上有很大提升。(2)AGCD能以更少的观测数据获得与其他方法近似或更高的准确率。(3)AGCD性能(准确性和效率)较其他方法更加稳定且受周期值影响更小。(4)AGCD方法无需利用有关周期取值区间的先验知识，相比于其他方法适用性更强。

关键词组：周期性分析；周期估算；稀疏；噪声；AGCD

Using hybrid models to predict blood pressure reactivity to unsupported back based on anthropometric characteristics

Gurmanik Kaur, Ajat Shatru Arora, Vijender Kumar Jain

DOI: 10.1631/FITEE.1400295 Downloaded: 3416 Clicked: 6956 Cited: 1 Commented: 0(p.474-485) <Full Text> <PPT> 1965

Chinese summary <26> 基于体位特征使用混杂模型预测血压对于无支撑后背的反应

目的：准确测量血压（BP）对于流行病学研究、筛查规划、调研研究和高血压相关病变（冠心病、中风、肾衰竭等）的早期诊断及预防有重要意义。被测者体位对于准确测量血压有重要影响。血压测量指南建议测试时被测者应在后背有支撑的情况下保持坐姿，以避免血压读数偏高。本文使用混杂模型预测血压对于无支撑后背的反应。
创新点：本文考虑血压正常和高血压测试者的人体预测变量（如年龄、身高、体重、体块指数和上臂周长(AC)），使用基于PCA的前向逐步回归（PCA-SWR）、基于PCA的人工神经网络（PCA-ANN）、基于PCA的自适应神经模糊推理系统（PCA-ANFIS）和基于PCA的最小方差支持向量机（PCA-LS-SVM）等模型预测血压对无支撑后背的反应。
方法：使用PCA消除人体预测变量间的多重共线性，并在原始数据集中选取主元（PC）。所选主元被输入至所建立预测模型用于建模及测试。
结论：通过评估合适的统计指标（确定性系数、平均平方根误差、平均绝对百分比误差），得出较之其他模型，PCA-LS-SVM对于预测血压反应较有前景。此评估也展示了混杂模型在预测生物医学领域其他参数时的重要性和先进性。

关键词组：血压（BP）；主元分析（PCA）；前向逐步回归；人工神经网络；自适应神经模糊推理系统；最小方差支持向量机

Fast removal of ocular artifacts from electroencephalogram signals using spatial constraint independent component analysis based recursive least squares in brain-computer interface

Bang-hua Yang, Liang-fei He, Lin Lin, Qian Wang

DOI: 10.1631/FITEE.1400299 Downloaded: 4854 Clicked: 9572 Cited: 5 Commented: 0(p.486-496) <Full Text> <PPT> 2020

Chinese summary <24> 脑机接口中基于约束独立分量分析和自适应滤波的眼电快速去除

目的：眼电是脑电的主要干扰，采用眼电信号作为参考的自适应滤波能有效消除眼电干扰。然而眼电采集不方便且繁琐。在脑机接口中为从脑电中去除眼电，提出基于约束独立分量分析和自适应滤波的快速去除方法。该方法具有无需记录眼电信号且快速的优点。
创新点：所提方法避免了实验过程中直接对被试者进行眼电信号采集，减少被试者在实验过程中的不适。该方法处理后的识别正确率比单纯用传统ICA算法和不进行任何处理的源信号分别提高了3.3%和12.6%。另外，该方法的时间耗费较上述两种算法分别降低了83.5%和83.8%，更好地满足脑机接口在线要求。
方法：该方法分为两个阶段：第一阶段的目的是提取纯净的EOG信号。首先用ICA算法将输入信号分离成相互独立的分量（IC）。计算每个IC的峰态系数值并依据该值自动识别EOG独立分量（图2）。然后运用经验模态分解（EMD）将所识别的EOG信号自适应分解成数个IMF。根据IMF频域特征，选择数个IMF组合成纯净的EOG信号（图3）。第二阶段的目的是结合SCICA和RLS滤波算法去除混合在EEG信号中的EOG伪迹。首先SCICA利用第一阶段分离出的纯净EOG信号作为参考模板，迅速将混合在源信号中的EOG信号识别分离出。然后将该EOG信号分量作为RLS滤波器参考信号进行自适应滤波，最终去除EOG伪迹（图7）。
结论：针对脑机接口脑电信号包含的眼电伪迹，提出一种基于约束独立分量分析和自适应滤波的快速自动去除方法。该方法去除效果良好，可用于脑机接口中眼电的在线自动消除。

关键词组：眼电伪迹；脑电；眼电；脑机接口；约束独立分量分析和自适应滤波

Electronic Engineering

A combined modulated feedback and temperature compensation approach to improve bias drift of a closed-loop MEMS capacitive accelerometer

Ming-jun Ma, Zhong-he Jin, Hui-jie Zhu

DOI: 10.1631/FITEE.1400349 Downloaded: 2600 Clicked: 6533 Cited: 1 Commented: 0(p.497-510) <Full Text> <PPT> 1917

Chinese summary <27> 一种联合调制反馈和温度补偿改善闭环MEMS电容式加速度计漂移的方法

目的：根据Allan方差定义，分析引起闭环MEMS电容式加速度计中长期漂移的因素，研究相应的消除和补偿方法，实现降低漂移、提高闭环MEMS加速度计稳定性的目的。
创新点：首先设计利用载波调制反馈电压信号的方法，避开并滤除反馈通道上的低频噪声，降低Allan方差的偏置不稳定性；然后在反馈通道上加入参考信号，利用该参考信号经过模拟部分后被解调的相位来表征温度，进行温度补偿，进一步降低Allan方差的长期漂移。
方法：首先，根据Allan方差的偏置不稳定性定义，其影响因素来自于闭环系统的低频噪声。根据文献资料和作者之前的实验测试情况，大部分低频噪声来自于反馈通道，因反馈信号是低频电压信号。为降低反馈通道低频噪声，设计载波调制反馈信号及通过高通滤波器滤除低频噪声的方案MFA（图4）。经测试，采用MFA的输出噪声和1小时的稳定性明显优于反馈信号直接反馈的方案DFA（图10-12）。在MFA基础上，继续增加一个参考信号，该信号通过整个系统的模拟部分后被数字系统解调，其相位信息携带了外界温度变化信息，从而可利用该相位信息进行实时温度补偿（图5、6）。对温度补偿方案进行静态温度范围测试（图16），补偿后的度系数是补偿前的1/46；在快速动态温度变化下（图17），实时补偿结果是未补偿的1/8，显示了较好的补偿特性。温度补偿后的Allan方差长期漂移获得明显降低，而偏置不稳定性略微升高（图18、19）。总体上看，利用MFA和温度补偿，闭环MEMS电容式加速度计的整体漂移特性得到较好抑制。
结论：针对闭环MEMS电容式加速度计漂移问题，提出载波调制反馈和新型温度补偿方案。两种方案能够在同一闭环系统中同时使用，分别降低了偏置不稳定性和长期温度漂移，1 h的Allan方差显示，偏置不稳定性约为13 µg,100 s积分时间的漂移为17 µg，温度系数降到0.1 mg/℃，显示了较好的稳定性。

关键词组：偏置漂移；闭环MEMS加速度计；调制反馈；温度补偿

An improved low-complexity sum-product decoding algorithm for low-density parity-check codes

Michaelraj Kingston Roberts, Ramesh Jayabalan

DOI: 10.1631/FITEE.1400269 Downloaded: 2880 Clicked: 6734 Cited: 2 Commented: 1(p.511-518) <Full Text> <PPT> 1933

Chinese summary <28> 一种改进的用于低密度奇偶校验码的低复杂度和积译码

目的：为减少校验节点过程总计算量，对低密度奇偶校验译码提出低复杂度的和积译码算法。
创新点：降低和积译码计算复杂度的同时不损失译码性能。
方法：在校验节点过程中使用时移快速傅里叶变换降低计算复杂度；在变量节点过程中使用优化后的常整数提升译码性能。所提算法性能在Wi-MAX和WLAN中的标准低密度奇偶校验码上测试并验证，且与SPA、SSPA和MSPA进行性能比较（图1-3）。
结论：仿真结果表明，整体上所述算法对编码增益的提高值在0.04到0.46 dB之间；与和积算法（SPA）相比，所述算法可以降低译码过程所需42%-67%的全部代数运算操作。

关键词组：计算复杂度；编码增益；快速傅里叶变换；低密度奇偶校验码；和积算法（SPA）