在研究时钟错误注入攻击的本质的基础上,对关键路径复制检测电路进行了改进,提出了一种可以在不同平台上广泛实现的时钟错误注入攻击检测电路,该电路通过检测传输路径上的延迟来对系统错误注入攻击进行检测;该电路通过复制工作路径,增加冗余逻辑,能够有效地检测被复制路径的攻击,并且便于ASIC和FPGA实现.设计者能够根据实际情况设计检测敏感程度,使检测电路具有较强的适应性.多次超频检测实验结果表明:所提出的检测电路灵活性强,能有效检测时钟错误注入攻击.

针对传统仲裁器物理不可克隆函数(PUF)在FPGA上实现后唯一性很差,而且资源消耗代价大的问题,在分析FPGA Slice的结构基础上,设计了一种新型结构的仲裁器PUF电路,该电路大幅度地提高了唯一性,大大减少了FPGA的资源消耗,使得仲裁器PUF可应用于FPGA．基于此提出了一种对传统仲裁器PUF结构改进的方案,利用Slice之间的对称性来提升PUF的唯一性,并充分利用Slice内部的组合逻辑资源以降低资源消耗．实验测量了片间海明距离和片内海明距离,评估了64 bit的仲裁器PUF电路的唯一性和稳定性，结果表明:改进后的仲裁器PUF非常适合在FPGA上实现,能够降低62.5％的资源消耗,并且唯一性比较接近理想值．

为诊断发动机噪声或故障及评估皮带寿命,设计了基于传感器阵列的全光学实验装置,用于非接触式测量正时皮带振动的温度、振幅和张力;研究了振幅-转速、张力-时间的关系,并验证了皮带在冷-热态工况下的耐久性．测量结果表明:某正时皮带处于95 ℃的热态工况下,长边在发动机转速2 000 r／min下有最大振幅,短边在5 600 r／min下有最大振幅．耐久性试验结果表明:将初始安装张力下调至(200±40) N来控制皮带振动,对发动机运行不会构成风险．

针对高斯特哈尔数(St)时水翼常规正弦摆动的性能不佳状况,基于CFD软件的RANS求解器和动态流体固体相互作用模块,数值研究了水翼多种非正弦的改进摆动对水翼性能的改善作用,及常规摆动性能降低的趋势和原因.计算结果表明:水翼常规摆动时,随St增大,尾涡由反卡门涡街逐渐变为单排涡列,引起了水动力迅速下降;随着最大攻角增大,性能降低的St临界点上升.在常规摆动性能大幅降低的St范围内,改进摆动可以有效提升水翼的推力和效率;改进摆动对有效攻角的调整变化越扁平,最大攻角小于20°时推力增幅越大,大于20°时越小.

分析直升机悬挂磁测吊舱反潜平台磁干扰产生机理,研究了直升机载体磁性和磁测吊舱轨迹计算方法,建立了平台背景磁干扰磁偶极子阵列模型,并给出了模型求解方法．通过实例计算和分析表明:所建模型产生的平台背景磁干扰数据在不同航向上随飞机不同机动而变化的规律与实际相符,证明该模型是正确可行的;另外,采用逐步回归法求解模型参数,效果要好于最小二乘法和奇异值分解法．对于固定型号的飞机平台,得到一组准确的背景磁干扰模型参数,进而掌握了该平台背景磁干扰特征,为下一步平台背景磁干扰补偿提供充分的数据支撑．

为了降低高频干扰信号对变转速液压系统流量控制性能的影响,提出了流量反馈信号小波重构控制方法．利用多分辨率分析理论分解流量反馈信号,剥离干扰信号成分,重构流量反馈信号,提高系统流量的辨识精度．通过实验对比分析了流量反馈信号未加滤波器、数字滤波与反馈信号重构三种方式对系统流量控制性能的影响．实验结果表明:相比未加滤波器和加数字滤波器,流量反馈信号小波重构控制方法能够在不降低系统响应速度的基础上,降低流量波动,提高系统流量控制精度,改善鲁棒性．

为了揭示错位Rushton桨的混合机理,采用计算流体动力学方法,对层流和湍流水动力学特性进行了研究.首先通过与文献中实验结果的比较,验证了所建数值模型及模拟方法的可靠性,然后重点分析了错位桨搅拌槽内的尾涡、流场和搅拌功耗.结果表明:与标准Rushton桨相比,相同转速时,错位桨能减小尾涡尺寸,降低搅拌功耗,而且桨叶宽度越小越有利,但过低的桨叶宽度不利于增大流体速度及速度分布的均匀程度.相同搅拌功耗时,桨叶宽度为3D／20和D／5(D为搅拌桨直径)时错位桨的搅拌效果明显优于标准搅拌桨,两者对流体速度提高的幅度相当,但桨叶宽度为3D／20时的尾涡尺寸小,故为推荐桨叶宽度.

选用阶梯加载、短时高载及有阻尼简谐激励动载(DHE)等加载方式,研究加载方式对球-盘配副的摩擦磨损的影响．采用测力传感器、在线可视铁谱传感器(OLVF)分别实现摩擦磨损实时监测,并分析盘试样磨损特征．与静载荷相比的结果显示: a. 阶梯载荷可以减小磨合期的局部高磨损峰值; b.短时高载时,摩擦系数摩擦系数μ及百分覆盖面积比I-IPCA结果显示球-盘配副有一定的承载能力,但加载时间超过60 s后,磨损显著增加; c.在DHE载荷下,容易造成μ陡升．磨痕形貌分析表明:过载条件下,恒载和阶梯载荷造成的磨损以表面材料塑性流动为主,DHE载荷易造成表面疲劳；因此,球-盘配副能够承受一定的短时高载荷,阶梯载荷有利于改善配副的摩擦学性能,而DHE载荷对配副的损伤最大．

以少齿差行星减速器为研究对象,综合考虑时变啮合刚度、齿轮传递误差、齿侧间隙及轴承支撑刚度和阻尼等因素,采用集中质量法建立了弯-扭耦合8自由度非线性振动模型,运用四阶五级的RKF法对动力学方程进行求解;研究了减速器的非线性耦合振动,并进行实验分析对比.结果表明:双联齿轮振动位移和速度最小,固定齿轮扭转角位移和角速度最小,且扭转方向比y方向的振动平缓;固定齿轮、输出齿轮振动为近混沌状态,双联齿轮振动复杂为混沌运动状态;齿轮动态啮合力和轴承动载荷均呈现周期性.该耦合动力学模型仿真结果与实验测试结果基本符合.

针对绝缘磁芯变压器中的绝缘层气隙引起的漏磁以及线圈之间的漏磁会导致次级线圈输出电压的不均匀性的问题,根据三相绝缘芯变压器的磁路特征,建立了任意两相之间的等效电路模型,该模型由气隙引起的漏感、线圈之间的漏感和互感以及理想变压器构成．利用通用的电路仿真软件,对绝缘芯变压器的设计及其稳态响应进行分析．借助于有限元磁场分析软件,通过线圈端口处的短路测试对电路中漏磁电感进行计算．基于等效电路模型的漏磁计算方法能够精确地衡量各线圈之间漏磁的不均匀性,为漏磁补偿以及整流电路的设计提供便利．

针对目前硬件木马的侧信道检测普遍采用基于降维与主特征提取的分类方法,该方法在选取有用信息过程中可能会损失包含木马特征的关键信息这一问题,提出了一种基于自组织竞争神经网络的硬件木马检测方法.该方法在不损失有用信息的基础上,采用无监督学习的方式建立数学模型,对母本信息与待测信息进行分类判别.基于FPGA搭建了验证系统并对侧信道电流信息进行采集.数据处理结果表明:该方法可以有效检测出占母本电路面积0.16％的硬件木马.

利用输入信号的自相关特性设计了一种用于时间交织模数转换器(ADC)时间失配误差的自适应数字后台校准算法,该算法利用输入信号的自相关特性以及统计的方法,在后台将子通道的输出作相关运算以估计失配误差,再利用基于farrow结构的分数延时滤波器进行误差校正.误差估计部分和校准部分构成一个反馈环路,可以实现误差的实时跟踪和校正.Matlab仿真结果表明：当输入信号归一化频率为fin／fs=0.096 88时,经校准后,系统的SNR提高11 dB以上,校准效果明显.该算法适用于任何类型的输入信号,且在硬件实现方面也比较简单,farrow结构实现的滤波器只用3～5阶就可以满足校准精度要求,特别适用于工程实现.

通过数据通路共享以及核心功能模块的串行化设计对SMS4算法进行了优化,设计实现了小面积低成本的SMS4算法．该算法能广泛应用于智能卡、物联网等领域．为了实现小面积低成本的SMS4算法,采用串行的设计方式,对核心模块进行分时复用,并共享加密和密钥扩展的数据通路；同时,采用电路实时产生常数的方法来进一步减小电路面积,8 bit的数据通路中只包含8个D触发器和一个和常数加7的电路,只占用66个等效门(GE)．在ASIC实现上,设计的SMS4电路占用3 824 GE,除去密钥扩展模块为2 493 GE,与已有结果比面积减小18.52％;在FPGA实现上,设计的SMS4占用逻辑资源只有现有结果的20％～40％.

针对传统动态规划检测前跟踪(DP-TBD)算法对高速微弱目标的检测和跟踪问题,利用一种结合正交频分调制(OFDM)波形和分布式多输入多输出(MIMO)雷达的分布式OFDM-MIMO相控阵雷达,提出基于该雷达的TBD方法．MIMO雷达的全向辐射特性能够大大降低TBD单帧回波获取时间,另外,分布式雷达的空间部署可以削弱目标雷达截面积(RCS)起伏．仿真结果表明:本文方法检测和跟踪性能良好,是一种有效检测高速微弱目标的方法．

为了准确估计回波多普勒谱的中心频率,提出了一种基于频移迭代的中心频率估计方法．该方法以谱矩法估计频移为初值,逐次改变积分区间,在每次迭代中都利用谱矩法估计其频移,直至估计的频移结果收敛,并将该结果作为中心频率．仿真结果表明:相比于目前常用的谱矩法和最小二乘多项式拟合法,频移迭代法估计中心频率效果更佳,其平均绝对误差和均方根误差均更小,且该方法估计精度不受频率分辨率约束．将该方法应用于微波多普勒测波雷达中,并得到了海浪参数．实验结果证实:利用频移迭代法估计中心频率,可以探测得到更准确的有效浪高和平均浪周期．

针对鼠兔图像背景复杂、对比度低、灰度不均匀且含有大量噪声等特点,在局部二值拟合(LBF)模型基础上,提出一种融合图像梯度信息的改进LBF分割模型.针对LBF模型在演化过程中极易陷入局部极小值的问题,引入全局图像梯度信息,构造含有梯度信息的能量函数,使水平集函数在演化过程中避免陷入局部最优,同时全局梯度能量项能引导活动轮廓曲线向目标边界附近快速移动,从而减少算法运行迭代次数,提高了分割精度.实验结果表明:所提出的用于鼠兔图像分割的模型不仅能提高鼠兔图像分割精度,减少迭代次数,而且背景抑制、目标区域轮廓定位效果好.

针对传统字典学习算法难以有效保持极化SAR图像的空间结构以及难以处理大规模数据的问题,提出了一种基于空域和极化域的联合域字典学习和稀疏表示的分类方法．该方法采用基于联合域流形距离的快速AP聚类进行字典学习．利用局部线性编码对极化SAR图像进行空域和极化域的联合域稀疏表示,充分利用了极化SAR数据集潜在的信息,有效保持极化SAR数据结构的同时降低了算法的时间复杂度．试验结果表明:所提算法适应性强,收敛速度快,能够提高极化SAR图像的分类精度．

针对模糊近似熵方法在生成时间序列数据特征过程中出现的依赖参数较多和计算复杂度较高的问题,提出了相关近似熵方法,并应用在传感网数据故障检测中．相关近似熵方法采用相关信息熵来计算向量空间中多维数据之间的相关度,通过计算向量空间在其维数由M维增加到M+1维时多维数据之间保持相关性的概率来判定一个时间序列的复杂程度．相对于模糊近似熵,相关近似熵方法将依赖参数从4个减少到了2个,并减小了计算复杂度．实验结果表明:相关近似熵生成的特征在大多数情况下显著优于模糊近似熵生成的特征,并且相关近似熵方法大幅度地缩短了传感器数据特征的生成时间．

采用PFC-2D建立了桩承式路堤离散元数值分析模型,通过接触力链对土拱形态及其演变规律进行了分析;基于极限平衡理论并引入荷载修正系数α对H＆R土拱模型进行了改进,进而进行了筋材受力变形计算,并通过正交数值模型对α进行了反算确定．结果表明:临界状态下的拱高约为8/10倍桩净间距;α随路堤填筑高度与桩净间距比的增加呈线性增大,而随路堤填料摩擦系数的增加呈幂函数关系减小．最后,通过现有文献模型试验结果对所提计算方法的正确性进行了验证．

为研究吸气对圆柱涡激振动的控制效果,采用吸气控制方式,选取不同的来流风速、吸气速度和吸气角度进行风洞试验．通过在风洞中使用质量阻尼系统使圆柱发生涡激振动,并对比控制效果．研究结果表明:定常吸气对涡激振动临界风速、涡激振动锁定区间长度以及降涡激振动的幅值都有影响;当吸气角度为0°，45°或180°时,吸气对涡激振动有很好的控制效果;当吸气角度为90°或135°时,控制效果最显著;吸气系数对控制效果也有一定影响．通过分析圆柱表面风压特性可知:吸气控制对流场既有稳定作用,又有扰动作用．当吸气流量比较小时,稳定作用占主导;随着吸气量增大,扰动作用越来越明显．

为了量化压应力对裂尖反向塑性区尺寸的影响,填补压应力作用下裂尖塑性区尺寸估算的空白,基于理想弹塑性材料采用有限元数值计算方法,研究了含有中心穿透裂纹有限平板在拉压循环载荷作用下裂尖塑性区尺寸的变化规律,并分析了裂纹长度、应力比、时间历程等因素的影响;建立了压应力引起的裂尖最大反向塑性区尺寸的估算模型,提出了一种适用于R<0拉压循环载荷作用的基于裂纹最大张口位移确定最大反向塑性区尺寸的简便方法．

从弹性薄板振动微分方程和势流理论出发,基于二维傅里叶积分变换方法,建立了匀速移动载荷作用于弹性浮冰层的位移响应和临界速度的理论计算模型．通过数值计算获得了浮冰层的位移响应和移动载荷的临界速度,分析了水深、冰厚、载荷强度、载荷半径等因素对位移响应和临界速度的影响．计算结果表明:基于奇点法和能量法获得的临界速度具有很好的一致性;冰层的位移变形随载荷速度的增加先增后减,在临界速度时达到最大;水深的增加导致临界速度和位移变形增加,冰层厚度的增加导致临界速度增加,但位移变形减小;移动载荷强度的增大或载荷半径的减小虽然使冰层的位移变形增加,但对临界速度的影响很小．

基于三维定常不可压缩雷诺时均N-S方程和κ-ε双方程湍流模型,对在20 m／s风速下10 m高路堤上以300 km／h车速运行的三车编组高速列车气动性能进行了模拟,并对路堤边坡结构形式进行了设计与优化．数值算法经验证与试验规律基本一致,幅值相差不超过10％．结果表明:路堤两侧设计成台阶对于改善列车气动性能效果显著．位于路堤不同线路上列车气动力和力矩随边坡台阶高度变化规律基本一致;各节车对应的相对最优台阶高度以及其所受气动力及力矩随台阶高度变化规律存在明显差异;台阶高度在3～5 m间的边坡设计对改善路堤上运行的列车气动性能具有明显效果．边坡两侧顶部设计成台阶有效改善了列车气动性能;路堤边坡底部设计成高度相对较大的台阶对路堤上运行的列车气动性能有一定改善．

为提高水下地形匹配导航精度,针对传统地形特征参数在统计意义上局限性,根据经典TERCOM地形匹配算法的基本原理,提出了地形水深斜率序列这一地形特征参数,并从理论上证明了地形水深斜率序列均值越大,匹配误差越小,匹配导航性能越优的结论,从而进一步提出了结合路径的地形匹配区选取方法．仿真结果表明:地形水深斜率序列均值越大,匹配导航性能越优.同时,验证了基于地形水深斜率的地形匹配区选取方法的正确性和可行性,为水下地形匹配导航匹配区的选择和航迹规划提供理论依据．

为考查混合连接结构的力学性能,设计了两种不同形式的样件,通过试验研究了混合连接结构压缩与弯曲性能．结果发现:轴向压缩试验中点阵夹芯结构是连接结构的薄弱环节,芯材剪切引发的脱胶破坏与面板压皱都会引发结构失稳;面板分层是三点弯曲试验中连接结构的主要破坏模式,均发生在结构刚度突变位置,而支座反力的作用会导致点阵树脂基座的破裂,进一步引发脱胶破坏．

为反映陶瓷球实际成球过程,提出了一种成球轨迹和材料去除相结合的成球过程仿真方法．基于球体几何运动学分析,仿真出同心圆V形槽概率成球法中球面加工轨迹的分布．基于赫兹接触和普雷斯顿方程,建立了球-盘接触力学模型,得出了接触点材料去除量的表达式,然后结合球面划分,计算出球形误差值．对同心圆V形槽概率成球过程分别进行了仿真和实验,实验结果与仿真结果的变化趋势一致,且实验值与仿真值的最大误差为16.7％,验证了该仿真方法的有效性．