沙湖自然保护区胡蜂科昆虫多样性研究

于2011年5～10月,通过随机网捕的方法对宁夏沙湖自然保护区的胡蜂科（Vespidae）昆虫进行了系统调查,共获得胡蜂总科昆虫标本91号,隶属于3科10属14种。中华长脚马蜂（Polistes chinesis antennalis）、北方黄胡蜂（Vespula rufa）、基蜾蠃（Eumenes pedunculatus pedunculatus）个体数量最多,共占总数量的76.9%,分别占总数量的61.5%、9.9%、5.5%。中华长脚马蜂是沙湖自然保护区中胡蜂总科的优势种。区系组成分析结果显示古北界种类有3种,东洋界有3种。在我国地理区划中华北成分和华中成分占优,蒙新区与西南区数量差不多,东北较蒙新区占优势,按区系相关性从近到远排列依次为华北/华中、东北、蒙新/西南、华南、青藏。区系型的组成方式共8种,其中无单区型、双区型5种、三区型7种、四区型2种。

面向异步通信机制的无线传感器网络及其MAC协议研究

无线传感器网络的底层通信主要依赖于节点间的协同睡眠/唤醒机制,且仍然在链路层沿袭或扩展传统802.11协议.对于节点密集、网络规模较大的传感器网络而言,传统802.11协议在网络能耗与吞吐量等方面并不是有效的.基于传感器网络在多数应用场景中的链路动态性,文中提出一种面向弱连接的异步通信机制.有别于传统的RTC/CTS握手机制,它允许发送节点直接向"睡眠"的接收节点上的低功耗异步模块写入数据,因此,无需同步机制,单个节点只需按照自身的时间唤醒并进行数据通信,形成一种缓存-唤醒-转发的异步通信模式.文中首先阐述了异步通信机制的关键设计因素,针对不同的应用背景提出两种新的MAC协议.然后,基于扩散近似理论建立开放式排队网络模型,对异步通信机制的性能进行理论分析,得出其网络吞吐量为O(W/(n/logn)^(1/2)).理论分析与实验结果表明,与传统同步通信相比,异步通信能在很大程度上延长了网络的生存周期,提高了网络吞吐量.

贝叶斯缺陷分析模型及其在软件测试中的应用

针对面向对象软件提出了一种以贝叶斯网络理论为基础的软件缺陷分析模型,通过分析 系统中存在缺陷对象之间的影响关系构建贝叶斯网络模型,利用已有的经验数据评估贝叶斯网络模 型中各节点的缺陷概率分布,并与软件测试过程相结合,直接从测试设计级别为测试人员提供相关决 策支持。将该模型应用到实际的项目中,取得了较好的效果。

无线传感器网络中基于协同压缩方法的MAC协议

基于无线信号的广播本质,利用传统MAC协议所忽略的串音(overhearing)数据,提出一种方法以在媒介访问控制层去除数据的空间相关性.根据串音所接收到的数据,事件监测节点间协同地对自身的数据进行压缩后再发送,从而在链路层减少冗余信息的传输.首先针对节点间的协同数据压缩问题进行量化,建立线性规划模型;进而提出一种近似最优的、更低时间复杂度(O(N2))的启发式节点筛选算法.在此基础上,设计一种能量有效的、基于协同压缩方法的MAC协议(CCP-MAC),可分布式地控制节点实现该节点筛选算法,相应节点可从筛选出的被压缩节点子集中接收串音数据,融合冗余数据以后再进行发送.实验结果表明,CCP-MAC利用串音数据协调节点进行数据压缩,可在很大程度上节约能量,延长网络的生命周期.

社会网络中时空周期行为模式挖掘算法

提出了一种层次二部图行为模式分析模型以及相应的挖掘算法,可获取潜在的时空周期行为模式,同时能克服以往算法的子集漏选问题。在此基础上,所设计的地点获取算法可以获取近似最小地点控制子集,尽早对少量地点进行监控。实验表明算法能全面地抽取周期地点子集,获取近似的最小地点控制子集,挖掘出常用地点以覆盖大部分周期行为个体。

示范性软件学院的数据结构课程教学模式研究与实践

基于软件学院的教学特点,本文以定制的项目为载体,研究《数据结构》、《C++高级语言程序设计》两门课程相融合的教学模式与实践。从而能够让示范性软件学院的学生深切体会到软件开发过程中,高级程序设计的面向对象编程思想如何与数据结构知识有机结合,培养运用所学知识分析和解决实际问题的能力,提高教学效率和教学质量。

宁夏白芨滩国家级自然保护区地表甲虫群落多样性

2006年7—9月在宁夏白芨滩国家级自然保护区内选取5个不同样地,主要以巴氏罐诱法结合网捕等采集方法对各样地地表甲虫群落组成和多样性变化进行了调查。结果共获得甲虫标本1896号,分属17科,其中拟步甲科数量最多,占25.58%;叶甲科次之,占20.99%;肖叶甲科、芫菁科和瓢虫科的数量也相对较多,它们共同构成该地区地表甲虫的优势类群。白芨滩样地地表甲虫的物种数和个体数量最丰富;长流水样地的多样性指数、均匀度指数、优势度指数最高;马鞍山样地的物种数、个体数量和与此相应的均匀度指数、多样性指数、丰富度最低。通过聚类分析显示白芨滩样地和大泉样地具有一定程度的相似性,长流水样地与磁窑堡样地相似性程度较高,马鞍山样地与其他4个地点差异最大。表明生境类型差异性与地表甲虫群落的物种多样性和相似性密切相关;荒漠化环境治理使地表甲虫栖息环境的空间异质性增大,从而增加了地表甲虫的多样性。

传感器网络中一种基于分布式更新权限的组密钥管理方案

传统网络中的组密钥管理方案一般依赖于一个长期可信的节点,由该节点存储其他所有用户的信息进行组密钥管理.与传统网络不同的是传感器网络不存在这种可信节点,而且其资源十分有限,因此传统网络中的组密钥管理方案不适合传感器网络.结合传感器网络的特性,提出一种基于分布式更新权限的组密钥管理方案DRA,DRA在组密钥更新过程中引入广播机制,并构造权限分布函数、组密钥隐藏函数及广播认证函数以实现对妥协节点的剔除(revocation)及更新信息的完整性鉴别.理论分析及仿真结果表明,方案DRA在保证安全性的同时具有较小的存储开销和通信开销,并能有效地避免孤立节点的问题.

传感器网络中一种存储有效的小波渐进数据压缩算法

现有的数据压缩算法大多以节能为设计目标,很少顾及到节点有限的存储容量.设计适合传感器网络小波变换的环模型和基于覆盖重叠的分簇模型,消除边界效应.基于此两种网络模型,分别提出存储有效的二维和三维渐进小波数据压缩算法,该算法依据小波函数的支撑长度和簇头的可用存储容量来确定渐进传送的数据单元,具有存储有效性;依据空间相关性来选择渐进传送数据的传感器节点,从而在存储有效的同时又节省网络传输耗能.从存储开销、能量消耗和网络延时等3个方面分析了算法的性能.理论分析和实验结果表明,和一般的数据压缩算法相比,小波渐进压缩算法在耗能相当的情况下,节省了节点的存储容量.

两层传感器网络中隐私与完整性保护的范围查询协议

针对两层传感器网络中存储节点更容易受到攻击这一问题,文中提出一种隐私与完整性保护的范围查询协议:VQuery.VQuery在保证存储节点正确执行查询的同时能有效防止敏感数据与查询条件的泄露.为了保护数据的隐私性,提出了一种基于多项式技术的隐私保护方案,该方案利用多项式技术对节点采集的数据范围信息和查询条件进行编码,保证存储节点在不知道数据和查询条件真实内容的情况下正确地执行查询处理.为了保护查询结果的完整性,提出了一种基于水印链技术的完整性认证方案,该方案能有效检测查询结果的完整性.为了对多维数据查询结果的完整性认证,提出了一种多维区间树的数据结构来表示多维数据.分析和实验结果论证了VQuery协议的有效性.

基于分组的分布式节点调度覆盖算法

当部署的传感器节点服从随机分布时,现有的基于分组的节点调度算法不能保证各个组内的节点均匀分布在目标区域.基于以上原因,建立了极大相似分布模型,并提出了极大相似分布的一种近似求解算法:基于分组的分布式节点调度覆盖算法.算法仅需要簇内的节点维持时钟同步,簇之间节点的时钟异步对于覆盖效果的影响可以忽略,因此适用于难以维持整个网络保持时间同步的大型传感器网络.此外,给出了在节点随机分布的条件下,采用分组调度时平均覆盖率的理论上界值.仿真实验表明,提出的这种算法能使各个组内的传感器节点较为均匀地分布在目标区域,获得的平均覆盖率接近于上界值.

视觉传感器网络协作块压缩感知图像传输方法

JPEG2000等现有图像压缩传输算法虽然压缩性能好,但复杂度高,资源受限的视觉传感器节点很难适应。基于压缩感知理论研究视觉传感器网络环境下的图像传输问题。首先设计主-从节点对模型,分块监测图像;然后研究协作块压缩感知理论,基于图像分块和节点协作来减少测量矩阵的维数,降低压缩感知的计算复杂度;对处在发送端的主从节点,提出尽力而为的压缩感知测量值传输方法,以最大化图像重构质量为目标,尽力传送最多的测量值;而在接收端,汇聚节点依据内积准则来判断重构质量,确定传输终止条件,避免多余的测量值传输,节省传输耗能。实验结果表明,和经典压缩感知相比较,4个视觉传感器节点协作的块压缩感知传输方法将测量矩阵维数减少了2个量级,且有更少的网络耗能。

基于云计算的信息安全模型

在对云平台进行安全分析的基础上,提出一种云环境下保护数据安全的模型,并对该安全模型进行了实验验证。该模型使用SSL协议对数据加密传输,保证数据的机密性;使用消息摘要机制,保证数据的完整性与可用性,使用双重认证机制,保证访问用户的合法性。

基于执行剖面过滤的分割测试

提出了一种基于执行剖面过滤的分割测试方法.该方法通过从大量的执行操作中过滤出包含容易引起错误输出的特殊执行操作的子集,并对子集的执行操作进行回放和检验,从而可以发现软件潜在的错误.从而使引起错误输出的输入元素集中分割在某些子域内,提高了发现错误的概率.实验结果表明,该方法分割错误元素的集中度以及命中错误的概率较高,相同条件下其效果要优于随机测试.

WSN中基于最小延时的数据汇集树构建与传输调度算法

针对现有的无线传感器网络数据汇集算法延时较大的不足,对最小延时数据汇集树和传输调度问题进行了研究。提出一种基于度约束的汇集树构建算法(DCAT)。该算法按照BFS方式遍历图,当遍历到每个节点时,通过确定哪些节点与汇点更近来确定潜在母节点集合。然后,选择图中度数最小的潜在母节点作为当前被遍历节点的母节点。此外,为了在给定的汇集树上进行高效的数据汇集,还提出两种新的基于贪婪的TDMA传输调度算法:WIRES-G和DCAT-Greedy。利用随机生成的不同规模的传感器网络,参照当前最新算法,对所提方法的性能进行了全面评估。结果表明,与当前最优算法相比,将所提调度算法与所提汇集树构建算法结合起来,可显著降低数据汇集的延时。

无线传感器网络中基于区域相关性的自组织成簇算法

无线传感器网络资源有限,信息量大,通常采用分簇压缩减少传输量。针对传感器网络中的小波压缩,提出了一种基于相关区域自组织的成簇算法。该算法利用实际区域数据的相关性进行分簇,在簇头进行小波数据压缩的同时进行相关性检测,动态调整簇结构,保证簇内节点的相关性较好;同时在Sink分析簇间节点数据相关性,形成相关性好的大规模簇,进一步提高较长时间内的压缩效率。理论分析和实验仿真表明,该算法能尽可能地利用节点数据的时间和空间相关性去除冗余数据,提高小波数据压缩效率,降低了网络的能耗。

面向数据收集的转发树构建和链路调度算法

以压缩感知理论为基础,研究物理干扰模型下的无线传感器网络数据收集问题,将其建模为转发树构建和链路调度联合问题(forwarding tree construction and scheduling,FTCS)。FTCS问题属于NP难题,提出一种可以实现转发树构建和链路调度子问题的分布式求解算法,目标是确定一组转发树,在转发树调度后于最短调度周期内将测量数据发往汇点,在传输延时和采集能效间实现平衡。仿真结果表明,所提算法在降低数据传输延时和提高能效等方面的性能要优于目前典型的数据收集方法。

一种大规模无线传感器网络的建模与分析模拟系统

随着传感器网络研究的不断深入,构建一个能胜任大规模传感器网络具体应用与研究需求的模拟平台具有十分重要的意义。设计了一种适合大规模传感器网络的、具有良好可扩展性的模拟系统VWSN(Virtual Wireless Sensor Networks)。基于不同的虚拟节点模式,VWSN在满足一定模拟精度的同时能有效地节省内存开销;并且通过干扰正方形能快速筛选出需要进行干扰计算的节点子集,将通信干扰计算复杂度从O(N2)降低到近似于线性,从而很大程度上降低了计算开销。分析与实验结果表明,在保持算法模拟准确性的基础上,VWSN降低了内存占用率,缩短了系统模拟时间,从而为大规模传感器网络中的协议与算法实现提供了行之有效的测试与评估手段。

水下无线传感网深度调整的混合型路由协议

现有地理路由的水下无线传感器网络数据传输协议经常会出现通信空闲区域,从而导致报文投递率较低、能耗较高。提出一种深度调整的混合型路由协议（GEDAR）,该协议采用地理路由和机会路由进行协作来提升网络数据报文投递率。首先对水下报文投递概率进行估计,然后采用贪婪机会型转发策略来确定用于报文传输的下跳转发节点集合,最后通过深度的拓扑控制来将空闲节点移到新的深度,从而实现通信空闲区域上的通信修复。仿真结果表明,GEDAR协议在报文投递率及每个报文的延时和能耗方面,优于其他基准路由协议。

WSN中最小延时的数据汇集树构建与传输调度算法

针对现有无线传感器网络数据汇集算法延时较大这一不足,对最小延时数据汇集树和传输调度问题进行了研究。提出一种基于度约束的汇集树构建算法(DCAT)。该算法按照BFS方式遍历图,当遍历到每个节点时,通过确定哪些节点与汇点更近来确定潜在母节点集合。然后,选择图中度数最小的潜在母节点作为当前被遍历节点的母节点。此外,为了在给定的汇集树上进行高效数据汇集,文中还提出两种新的基于贪婪的TDMA传输调度算法:WIRES-G和DCAT-Greedy。利用随机生成的不同规模的传感器网络,参照当前最新算法,对本方法的性能进行了全面评估。结果表明,与当前最优算法相比,本调度算法与汇集树构建算法结合起来,可显著降低数据汇集的延时。