为减小超高频Φ2类逆变器的环流损耗以提高系统整体效率，根据Φ2类逆变器的支路电流表达式构建了其损耗模型的解析表达形式，并以此为依据提出了能够减小环流损耗的参数设计方法．依据开关节点电压的谐波成分给出了开关节点电压的表达式，将开关管等效为电压源以简化分析．根据各支路电流表达式和主要的寄生阻抗，定量给出了各支路的损耗与电路参数之间的解析关系．基于解析损耗模型分析了影响效率的因素，并给出了可使效率最优的参数约束条件．最后，仿真验证了本文方法可有效降低环流损耗，并通过27.12 MHz原理样机对比实验证明了该方法可在各种工况下提升逆变器效率，最大可提升9.6%．

为了减小绝缘栅型双极晶体管(IGBT)在开关过程中产生的电磁干扰(EMI)，设计了一款dI/dt和dV/dt控制的自适应电流型IGBT栅极驱动器．通过对IGBT器件开关过程的分析，总结出EMI产生的原因是IGBT在开启和关断过程中的电流过冲和电压过冲．为了解决这个问题，采用电感和高耐压电容来检测IGBT开关过程中产生的dIC/dt和dVCE/dt，在特定的开关阶段减小栅极驱动电流，以减小电流过冲和电压过冲，抑制EMI的产生．在抑制EMI的同时，所提出的驱动不会显著增加开关时间，并且开关损耗明显低于传统的栅极驱动器．采用华虹BCD180GE工艺进行设计，仿真结果表明：在相同的电流过冲或电压过冲条件下，所设计驱动的开启和关断损耗分别下降了16%和26%．

瞬态效应环形振荡器物理不可克隆函数(TERO PUF)作为一种新型的物理不可克隆函数(PUF)电路，可以解决目前主流的环形振荡器物理不可克隆函数(RO PUF)存在的频率锁定问题．但现有的TERO PUF生成的激励响应对数量有限，并且其输出易受环境影响而不可靠．为此，提出了一种低开销和高可靠的基于比特自检的强TERO PUF (BST-STPUF)，其中N级的结构就可以产生3×22N比特响应．该结构在传统TERO单元的每一个反相器之间都插入了一个2选1的多路选择器，以控制逆变器的选择，进而生成指数级别的激励响应空间，通过使用可编程延迟线来降低开销．其次，通过使用比特自检的方法实时动态检测PUF响应的可靠性，提取可靠的响应．最后，引入Pico PUF对激励响应对模糊化处理，增加建模攻击的难度．现场可编程门阵列(FPGA)的实验结果表明：一个14级的BST-STPUF仅使用145个查找表(LUTs)就可以产生3×228比特响应，硬件开销大幅降低，同时响应输出的比特错误率可以减小到1×10-8以下，具有良好的性能．

为了适应嵌入式机器学习等低功耗应用场景，提出了一种高能效的模拟域开关电容矩阵-矢量乘法器(SCMM)．SCMM电路利用电荷重分配原理实现卷积，权重数据存储在电容中．在SCMM中，5 bit输入数模转换器(Input DAC)在输入数据的控制下产生成比例的电压作为乘累加(MAC)电路的输入电压，3 bit MAC电路使用开关和100 fF单位电容完成模拟域乘累加运算．仿真结果表明：该SCMM电路不仅可实现乘累加运算，在1 GHz主频和1 V供电电压下MAC电路功耗仅为0.725 mW，能效达到4.69×1011 s-1•W-1，同时实现过程可缓解对模数转换器(ADC)速率的需求，减小硬件开销．

针对高超声速目标来袭方式多样而不易捕获的问题，设计了一种远程、中远程、近程区域同时搜索的相控阵雷达分区搜索资源优化方法．首先分析此类目标复杂的目标特性对雷达搜索任务的影响，指出雷达现有搜索工作模式的不足并构设分区搜索场景；然后以累积探测距离作为雷达搜索任务质量的度量指标并映射至效益函数，建立分区搜索资源优化的数学模型；最后对设计方法的有效性进行仿真验证．结果表明：当给定分区同时搜索的任务优先级时，中远程、近程搜索区域均可达最大搜索任务质量；而远程搜索区域当任务效益值仅为0.55时，其搜索任务质量仍可达效益最大时搜索任务质量的86%．当雷达搜索资源使用受限时，设计的灵活搜索方法可有效应对具备多种来袭样式的高超声速目标威胁．

针对新一代通用视频编码(versatile video coding，VVC)标准感知无损编码效率低的问题，提出了一种应用压缩域恰可感知差值(just noticeable difference，JND)模型的感知无损编码方法．首先基于ITU—RBT 500—13标准设计图像主观观测实验，获取考虑人类个体差异性及时间影响的VVC压缩图像感知质量数据；然后对数据进行筛选及正态性检验，并分析获得影响图像感知质量的可解释性特征；最终将特征模型量化并作为反向传播神经网络的输入，构建有效反映量化参数与JND关系的压缩域JND模型，并提出显著提升图像编码效率的VVC感知无损编码方法．与VVC标准测试模型方法相比，提出的方法在获得同等感知质量重建图像前提下最高节省93.28%码率．

研究了井下发射线圈倾斜时的磁感应透地定位方法．首先对定位坐标系的建立方法和接收机的最优摆放位置进行分析以降低定位过程的复杂度．然后建立一种由一个地下发射线圈和三个地上三轴正交接收线圈组成的透地定位系统模型．井下发射线圈产生倾斜时定位信号与收发机位置间的对应关系会被破坏，从而影响定位结果．利用坐标转换原理建立与倾斜后井下发射线圈位姿相对应的新坐标系，并在其中重构出定位信号与收发机位置间的对应关系．最后根据此关系计算出井下发射线圈的倾斜状态和其在地理坐标系中的实际位置．仿真结果表明：系统对倾斜角度的求解精度为1°，定位精度为1 m．

为保证雷达对抗侦察系统在复杂电磁环境下的工作性能，提出了一种基于自相关加权融合的线性调频(LFM)信号参数估计算法．首先利用互相关函数进行时域校正，得到时频变化一致的多段LFM信号，而后通过计算功率谱的高阶统计量确定最优窗口长度；接着对加窗信号进行自相关处理，并利用反余切算子构建支持矩阵对同一时刻的窗口信号进行加权融合；然后在频率粗估计的基础上建立参考信号，通过最小化误差函数进行高精度瞬时频率估计；最后利用最小二乘法拟合得到参数估计结果．仿真结果表明：基于功率谱高阶统计量的窗长确定方法能够确保算法在最低误差下进行瞬时频率估计．同时，提出的自相关加权融合方法不但有效提高了参数估计精度，且在低信噪比及异常信号条件下同样具备稳定的估计性能，为基于多传感器融合的雷达对抗情报侦察提供了参考．

针对纹理识别、图像处理、红外辐射传统方法对于煤矸石的快速鉴别的准确率不高及鉴别时间过长的问题，利用X射线吸收光谱(XAS)的白矸石和煤矸石的快速鉴别，对部分样本进行光谱数据测量，绘制光谱图像，分析不同煤矸石占比混合物的光谱区别所在．进而继续扩大样本空间多次重复测量．经去背景、归一化等方法处理最终得到了160组吸收光谱数据．应用主成分分析，对主成分采用最小二乘法得到线性回归方程，通过方程可以求解得到预测结果．为了避免线性回归效果不佳的情况，还对数据进行了非线性回归分析，根据训练集数据建立径向基神经网络，对比测试集输出和期望值得出误差进而检验精度．结果可见采用RBF神经网络的算法准确度更高，得到的结果平均绝对误差仅0.86%，均方误差仅为0.44%，可以较为精确地完成煤矸石含量预测．

提出了一种新的基于静力数据的贝叶斯模型修正方法，用静力灵敏度方程和位移残差建立了多修正指标的待修正参数的后验概率密度函数，然后用马尔科夫链蒙特卡罗抽样方法获取修正参数样本，以实现对修正参数后验概率密度函数的估计，并得到结构修正参数的最可能值．另外，为了提高抽样过程中计算效率，引入随机响应面代理模型计算结构静力位移．数值算例表明：提出的方法能在结构静力位移测量数据具有不确定性的情况下，准确修正结构参数．修正结果的精度和稳定性优于传统的基于静力灵敏度方程的方法和基于位移残差的智能优化方法．铝合金简支梁的静力实验数据进一步验证了提出的方法对实际结构进行随机模型修正的有效性．

针对下一代高速铁路通信系统车地认证协议中根密钥泄露、通信双方未相互认证、难以抵抗拒绝服务攻击等问题，提出了一种基于交换测试粒子的半量子车地认证协商方案．首先采用半量子密钥分配方法对量子比特制备和测量生成安全会话密钥，解决了根密钥泄露问题．然后引入网络身份认证的交换测试粒子，利用量子力学密码技术实现通信双方共享秘密的一种强相互认证，可抵抗中间人攻击、拒绝服务攻击．最后利用基于信念的模态逻辑进行理论安全性验证和Scyther安全分析工具实验验证．结果表明：所提方法具有更高的安全性和更低的计算开销，能满足下一代铁路无线通信系统车地认证安全性和实时性的需求．

详细介绍了对称离散傅里叶变换(SDFT)，推导可见SDFT比常规离散傅里叶变换(ODFT)更适合作为傅里叶变换(FT)的离散形式．聚焦到对称的物理意义和重要性，论述了SDFT的改进、窗函数、采样函数、正交性和吉布斯现象，以及SDFT具备而ODFT所不具备的对称性、插值性质和时频域积分性质．此外，还综述了偶数采样函数、采样函数的循环性和离散频率傅里叶变换等．结论表明：该研究可填补我国在数字信号分析基础理论研究的空白，补齐我国在数字信号分析领域基础薄弱的短板．

针对协同众包中的搭便车、不公平和不安全等问题，提出基于声誉的激励机制．该机制综合考虑成员的直接声誉和间接声誉评估其贡献，并利用区块链技术的透明性和不可篡改性存储声誉值，确保声誉数据的真实可靠．首先，采用高斯混合模型对成员任务完成的质量进行预测，并结合其历史声誉值来计算直接声誉值；然后，为了衡量每个成员在团队中的重要程度，采用聚集函数和PageRank算法．前者评估成员的局部影响力，后者衡量其全局影响力．基于成员在团队中的重要性区分度和执行任务的历史记录，分别计算成员在团队中的重要性及成员与其交互成员间的相似度对其间接声誉的影响权重，计算成员的间接声誉值．在此基础上，运用Shapley值实现收益分配的公平性，解决了成员搭便车问题．最后，基于实际数据集，将此激励机制与现有的报酬分配方法进行比较，验证其公平性和有效性．

针对以往研究中岩体裂隙图像识别方法的识别结果存在大量伪裂隙问题，提出了一种考虑几何特征的岩体裂隙迹线多尺度图像识别新方法．根据图像中不同像素点黑塞矩阵特征值大小的差异构建滤波响应函数，该函数在对线性裂隙进行增强的同时亦可抑制图像噪声；采用限制对比度的直方图均衡化算法解决了函数响应值不足的问题；基于连通域面积和连通域最小外接矩形长宽比两个参数准确获取了裂隙形态；利用形态学细化、毛刺去除和分段线连接的组合处理方式识别得到裂隙迹线．工程实测结果表明：所提方法裂隙迹线识别结果与手工描绘的参考裂隙极为相符，精度和敏感度的调和平均值Dice达到88%以上．相较于改进Canny方法、暗区曲线结构增强(DRCSE)方法以及混合全局和局部阈值(HGLT)方法，本文方法表现出了更强的稳健性和鲁棒性．

为研究纵向螺栓预紧力对盾构隧道纵向刚度的影响，通过理论计算与模型试验，提出了考虑纵向螺栓预紧力的盾构隧道纵向刚度解析算法，分析了纵向螺栓预紧对纵向刚度的影响．结果表明：纵向螺栓预紧力将影响盾构隧道环缝发生张开的初始弯矩；当环缝处弯矩大于环缝发生张开的初始弯矩时，环缝张开增量与其弯矩增量成正比，而与纵向螺栓预紧力无关；当加载较小时，纵向螺栓预紧力对盾构隧道纵向刚度有显著提升；随着加载的逐渐增大，纵向螺栓预紧力对盾构隧道纵向刚度的提升效果逐渐减小；在分析纵向螺栓预紧力对盾构隧道纵向刚度的影响时建议不考虑纵向螺栓预紧力对地铁盾构隧道纵向刚度的影响．

为研究分离式加筋土桥台的工程性能及气候因素的影响，依托明巢高速公路分离式加筋土桥台进行现场试验，重点讨论了桥台内部土压力、桥台变形等工程性能，以及温度、降雨等气候因素作用下桥台内部温度场分布及工程性能的变化规律．试验结果表明：桥台面板后的侧向土压力沿墙高逐渐减小，底部竖向土压力沿筋长方向呈近似直线型增大；工后加筋土桥台最大水平位移发生在桥台顶部位置附近，约为桥台高的0.15%；工后桥台整体沉降量向靠近面板侧递减；根据土工格栅应变的分布特征，判断加筋土桥台的潜在破裂面形状为折线形．加筋土桥台内部温度随着环境温度而变化，但会产生滞后现象，环境温度对桥台内部温度的影响主要集中在桥台边界约3 m范围内；环境温度对桥台侧向土压力和水平位移影响较小，对竖向土压力和沉降无影响；而降雨可能对桥台的水平位移和沉降均产生较大影响，造成水平位移和整体沉降额外增加．研究结果可为类似工程提供参考．

环向盲管间距制约排水系统工作性能，影响隧道支护结构承担水压力，设计不当极易造成运营期隧道工程渗漏水．为解决该问题，构建了含环向盲管间距参数的隧道排水系统精细化计算模型，基于复变函数、保角变换、达西定律及流体质量守恒定律推导了隧道渗水量及支护结构外水压力计算式，通过与已有隧道排水系统设计理论及现场监测数据对比，验证了本文计算方法的有效性及合理性．在此基础上，揭示了渗水压力沿隧道走向的分布规律，探讨了隧道排水系统工作机制．研究表明：隧道涌水量随环向盲管间距的增加而非线性减少，随环向盲管位置水头的增大而近似线性减小；隧道涌水量随土工布厚度的增加而非线性增大，当土工布厚度超过一定值后，其对隧道涌水量的影响可忽略；环向盲管位置结构承担水压力最小，支护结构承担水压力沿隧道走向呈抛物线形式分布，忽视支护结构承担水压力沿隧道走向的差异性可能导致计算结果失真．

为研究PHC(预应力高强混凝土)管桩抱箍式接头轴拔荷载下的承载性能、破坏特征及部件应力分布规律，完成了2组PHC-600-B-130管桩抱箍式接头轴拔试验，并运用有限元对试验结果进行模拟，针对三片U型抱箍卡不连续、抱箍卡开孔、端板开孔进行精细化建模，并以此进行参数分析．结果表明：接头破坏发生于桩身混凝土开裂之前，接头破坏形式为端板锚孔所在圆连续撕裂，反映了抱箍式接头传力不直接的弊端．端板破坏顺序为：先从锚孔向端板外边缘，再向附近锚孔发展．抱箍卡为：外侧“先孔间，再孔侧”；内侧“先孔侧，再孔间”．将三片抱箍卡有效连接为一个整环后，分别改善了其承载能力和变形能力约12.55%和61.63%；对于端板，建议改用Q345钢材，可提高极限承载力约32.07%，或者在端板内部加设锚固筋并加于锚孔所在圆外侧，可提高极限承载力36.04%．

针对斜坡地段加筋土挡墙变形过大和稳定性不足的问题，开发了一种适用于斜坡路基的预应力锚杆-加筋土组合支挡结构．为验证预应力锚杆的引入对加筋土结构的性能提升，明确组合支挡结构承载特性，设计完成了斜坡区域加筋土挡墙和组合支挡结构静力模型试验，对比分析了两种结构响应差异．试验结果表明：相较于加筋土挡墙，组合支挡结构能更好地限制面板位移，控制墙顶沉降；墙底中部土压力显著减小且整体分布均匀，因此能适应更广泛的地基条件；回填土-原位坡体界面抗滑力更高，且能够避免该界面拉应力区的产生；预应力锚杆分担了附加荷载，格栅应变显著减小；加筋土挡墙潜在破裂面形状与朗肯破裂面一致，而组合支挡结构为双折线潜在破裂面．试验初步验证了组合支挡结构的优越性．

交流阻抗测量中，运算放大器本身输入阻抗的存在导致容性泄漏，影响被测阻抗的准确性，且被测阻抗越高，容性泄漏对测量精度的影响越大．为此，针对高阻抗测量，提出了一种利用两步激励法同时获取运放输入阻抗与被测阻抗的测量方法，并根据得到的被测阻抗值进行电桥双激励平衡的粗调整及所设计的增量迭代法进行电桥平衡的精调整，实现高阻抗的高精度测量．实验选择交流激励频率为1 kHz，参考阻抗固定为1 MΩ，被测阻抗在0.010~100 MΩ测量范围内，所得测量结果的阻抗模的相对标准偏差优于0.028%，相位角标准偏差优于0.8 mrad．且当被测阻抗与参考阻抗接近时，阻抗模相对标准偏差达到0.003%的水平．

水锤波管道管内湍流及用户取水极易产生噪声，且噪声声波与阻塞反射波高度相似，严重干扰传统方法的定位结果．鉴于此，本研究在频域内严格推导了阻塞的水锤波解耦模型，并提出了基于全波形反演的新型阻塞定位方法，其鲁棒性表现为：能够在噪声环境中(信噪比低至-10 dB)精准定位单个阻塞；如果两个相邻阻塞的间距大于最小检测半波长，那么新型方法能够较准确地估计它们的位置；当管道中的波速存在不确定性时，新型方法仍能准确定位阻塞；与传统定位方法相比，新型方法抗噪声干扰能力更强，所需的信号带宽更窄．