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第45卷,第8期
刊出日期:2017年8月
  • 针对AES加密设备的DPA功耗攻击平台设计
    鲁赵骏,刘海龙,马经山,刘政林 p1-5
    针对目前密码学界旁路攻击平台攻击效率低、通用性差、成本过高的问题,分析AES加密原理,设计了一种差分功耗攻击(DPA)平台.该平台使用XILINX公司的Spartan-6 FPGA作 为主控芯片,为加密设备提供时钟信号,解决了波形对齐的问题;在FPGA中例化MicroBlaze软核处理器,根据不同加密设备特点编写攻击代码,通用性较好.采取多种隔离措施,将噪声的 干扰降到最低,大大提高了攻击效率.实验结果表明:在5 min内成功破解了运行在C52和STM32上的AES加密算法.在保证攻击效率的前提下,DPA攻击平台的成本不到500元,并且保留有针对SIM卡和FPGA密码设备的攻击接口,作为下一步实验的硬件平台.
  • 基于GPI控制算法的BUCK型DC/DC变换器
    童乔凌,王涛,李启东 p6-9
    为了加快BUCK型DC/DC变换器的动态响应并且解决传统控制器中的参数整定问题,提出了一种广义比例积分(GPI)控制算法.首先讨论了BUCK型DC/DC变换器的状态空间模型;然后推导了GPI控制算法;算法估计了输出电压的变化率,采用迭代积分误差补偿器纠正估计误差和外部扰动可能带来的影响,并将其作为占空比设置的依据;最后对GPI算法进行仿真验证并且与传统PID控制器进行了比较.结果表明:负载电阻突变时,GPI算法可降低28%的输出超调,但并未显著减少调节时间;输入电压突变时,GPI算法减少了35%的输出超调和60%的调节时间.类似PID控制器,GPI算法只须要采样输出电压,因而具有较低的成本,提高了响应速度.
  • 低复杂度的压缩感知信道估计方法
    刘兵,吴虹,张钰婷,赵迎新 p10-14
    针对采用非正交多载波调制的无线通信系统中,信道的稀疏度未知且非零稀疏路径随时间变化的问题,提出了一种基于导频信号互相关运算的压缩感知信道估计方法,利用接收端导频信号互相关计算对信道稀疏度及非零稀疏路径的时延分布进行预估,结合改进的低复杂度压缩感知重构算法得到信道估计结果.针对非正交多载波调制系统具有频谱利用效率高、信道环境适应性强的优点,对非正交多载波调制系统的导频图案进行优化设计,提高压缩感知信道估计算法的精度. 仿真结果和理论分析表明:该方法不仅能够提高非正交多载波调制系统的频谱效率,还可以降低系统传输误码率与计算复杂度.
  • 基于模糊熵与改进相关向量机的语音端点检测
    张毅,倪雷 p15-19
    为提高低信噪比下语音端点检测的准确性,提出了一种基于模糊熵与改进相关向量机的端点检测算法.首先对语音信号进行基于听觉感知特性的语音增强,然后提取每帧信号的模糊熵作为改进相关向量机的输入矢量,同时针对单一核函数对预测分类鲁棒性弱的问题,对不同核函数进行自适应多核组合,融合多个核函数的特性,提高分类精度和鲁棒性.实验结果表明: 在低信噪比环境下,基于模糊熵与改进相关向量机的端点检测能更有效地检测出语音的端点,准确率达到93.2%.
  • 基于WLS的OTHR短时自适应海杂波抑制方法
    严韬,陈建文,鲍拯 p20-25
    基于高频海杂波的空间相关特性,从自适应滤波的角度提出了一种基于加权最小二乘(WLS)的天波超视距雷达(OTHR)短时自适应海杂波抑制方法.在自适应权值求解过程中,采用基于QR分解的直接数据域处理方法,避免传统基于相关矩阵求逆方法的数值稳定性较差的缺陷.结果表明:与现有的基于空间相关性的海杂波抑制方法相比,所提方法具有更优的杂波抑制性能,同时兼备对参考距离单元数要求更低、计算量更小、自适应能力更强的优点,工程适用性较强.实测数据处理分析验证了所提方法的有效性.
  • 全奈奎斯特频带的正交数字上变频器设计
    姚亚峰,冯中秀,陈朝,周峰 p26-31
    针对数字上变频器存在的功耗大、灵活性差等问题,提出一种低功耗的正交数字上变频器设计方案.采用先混频再进行插值调制的上变频结构,使信号频谱能灵活地搬移到奈奎斯特频带内的任意位置.改进后数字上变频器中的数字控制振荡器和插值滤波器都工作在较低频率上,达到了降低功耗的目的,而且插值滤波器采用了一种新颖的两路结构半带滤波器,将补零、滤波和调制功能融合在一起,通过简单地改变输入信号路径即可实现调制可编程.最后在Xilinx KC705开发套件上进行了仿真实现.仿真结果表明:该设计方案可使信号在全奈奎斯特频带范围内进行上变频,具有功耗低、应用灵活等特征,最高输出频率可达392 MHz,功耗降低33.3%,更加适合应用于高速低功耗的通信系统.
  • 基于改进CV模型的高原鼠兔图像分割
    张爱华,王帆,陈海燕 p32-37
    针对CV模型无法分割灰度不均图像的问题,提出改进CV模型.在CV模型能量泛函中引入前景灰度不均抑制项,使CV模型能够对前景灰度不均图像进行分割.此外,在图像预处理阶段引入四叉树方法和大津法,缩小CV模型分割图像的搜索范围,减少分割时间;弥补CV模型须要手动设置初始轮廓的问题.实验结果表明:改进CV模型能够实现对前景灰度不均图像的精确分割,且耗时少,在背景抑制、目标区域轮廓定位等方面效果好.
  • 基于压缩感知的图像水印信息生成算法
    佟德宇,任娜,朱长青 p38-41
    针对图像水印信息冗余性高、安全性和鲁棒性低的问题,提出了一种基于压缩感知的水印信息生成方法.首先对二值图像进行提升小波变换并进行分块处理,各分块使用部分哈达玛测量矩阵进行非线性测量,对测量结果进行二值化,作为水印信息进行水印的嵌入;当水印提取时,使用正交匹配追踪法进行重构,恢复出原始水印图像.对提出的算法进行了实验研究,结果表明:提出的算法能够保证水印信息的安全性,提升水印信息容量,并有效去除图像水印的冗余部分,提高了水印算法对裁剪、拼接、噪声等攻击的鲁棒性.
  • 基于新的加权局部熵的小目标红外图像处理
    王忠华,刘建国,邓鹤 p42-46
    为了有效地处理低信噪比复杂背景下的小目标红外图像,提出一种基于新的加权局部图像熵的小目标红外图像处理方法.该方法利用小目标红外图像的内在特点,提出多尺度灰度差异算子和局部图像熵算子,然后通过点积运算获得加权局部图像熵,从而有效地抑制红外图像背景和噪声、增强目标,最终大幅度地提高图像的信噪比.仿真实验结果表明:所提方法能高效地处理复杂背景下小目标红外图像,具有一定的理论和应用价值.
  • 基于M-D特征和Duffing振子的车辆目标分类方法
    李开明,梁必帅,张群,罗迎 p47-51
    针对低信噪比条件下履带式车辆和轮式车辆的分类问题,提出一种基于微多普勒(Micro-Doppler, M-D)特征和Duffing振子的低信噪比条件下车辆目标分类方法.首先,基于窄带雷达对两类车辆目标进行回波建模,分析了两类车辆目标微多普勒特征的主要差异,然后利用Duffing振子系统检测微弱信号的性能优势,在低信噪比条件下基于Duffing振子实现了两类车辆目标较高精度的分类,最后基于实测数据验证了所提方法的有效性.
  • 基于HMRF的半监督中智聚类算法
    吴成茂,上官若愚 p52-57
    针对中智C-均值聚类算法抗噪能力弱的问题,提出基于隐马尔科夫随机场的半监督中智聚类分割算法.利用隐马尔科夫随机场模型的先验信息描述图像像素邻域关系,将其与隶属度相结合作为监督因子,嵌入现有中智聚类并构造半监督中智聚类目标函数;将欧式空间样本通过非线性变换用核函数映射至高维特征空间,增强图像的抗干扰能力;最后采用最优化方法获得隐马尔科夫随机场的半监督核空间中智聚类分割的迭代表达式.对灰度图像添加高斯和椒盐噪声进行分割测试,以验证算法性能.测试结果表明:所建立的分割算法相比基于隐马尔科夫随机场的模糊C-均值聚类等分割算法的抗噪性能有了显著提高.
  • 基于旋转阵列的MIMO雷达误差校正方法
    顾帅楠,郑娜娥,赵智昊,李玉翔 p58-63
    针对集中式多输入多输出(MIMO)雷达发射端和接收端同时存在位置误差和幅相误差的问题,提出一种基于旋转阵列的误差校正方法.首先利用旋转阵列获得不同方位的回波数据,从而将耦合在一起的位置误差和幅相误差相分离,并通过解相位模糊得到虚拟阵列的位置信息,再根据虚拟阵列的形成原理,分别获得收发阵列的位置误差.然后,由回波数据协方差矩阵最大特征值所对应的归一化的特征向量求得发射端和接收端的幅相误差估计.最后通过仿真实验验证了方法的有效性和可行性.结果表明:在多种阵列误差并存的情况下,该方法复杂度低,能获得较精确的结果,且该方法还适用于非均匀MIMO雷达阵列.
  • 桩承式加筋路堤荷载传递效率计算方法研究
    郑俊杰,付海平,曹文昭,郭逸凡 p64-68
    鉴于土拱效应和张拉膜效应对路堤荷载传递及路堤沉降变形性状有重要影响,进行了室内模型试验,基于PIV技术分析路堤填料沉降分布规律从而研究土拱形态特征,试验结果表明路堤中的土拱可用高度为0.8倍桩净间距的抛物线描述.之后,基于新的土拱模型,提出了相应的路堤荷载传递效率计算方法.新方法在计算路堤荷载传递效率时同时考虑了土拱效应、张拉膜效应及地基土反力作用.最后,通过现有文献中模型试验结果及数值模拟结果对所提计算方法的正确性进行了验证.
  • 基于GPD模型的箱轨极值温度梯度取值研究
    戴公连,梁金宝,唐宇 p69-73
    基于东南地区某32 m简支梁-CRTS I 型双块式无砟轨道2 a的实测温度数据,提出基于GPD模型的温度梯度尾部数据拟合方法,重点研究了箱梁-轨道系统竖向温度梯度分布规律,并对箱梁-轨道系统的竖向温度梯度尾部数据极值进行了估计,提出现场实测最大温度梯度模式与对应估计100 a重现期的温度梯度拟合模式.研究表明:GPD模型可对尾部极值温度数据进行很好地拟合,预估不同概率需求的温度梯度荷载值;箱梁轨道系统截面I与截面II日温度梯度变化特征基本一致,于11:00~21:00前后出现正温度梯度,16:00达到最大,于01:00~9:00前后出现负温度梯度,7:00达到最大;采用GPD模型计算对应100 a重现期估计值,截面I最大正温差的实测值与估计值分别为15.2 ℃和23.36 ℃,截面II为17.4 ℃和24.4 ℃,采用不同形式对箱梁-轨道系统竖向梯度实测正负温度梯度最大值与100 a一遇估计值进行拟合,拟合相关系数的平方均在0.98以上,可为规范修正与桥梁设计提供参考.
  • 基于模糊相似理论的地震易损性分析方法
    苏亮,向畅,蒋亦庞 p74-80
    结合决策分析中的层次分析法,提出了一种基于模糊相似理论的地震易损性分析方法.该方法无须进行结构建模计算即可通过类比分析实现其地震性能评估,极大地提高了结构地震易损性分析的计算效率.以钢筋砼框架结构为例,选取影响结构抗震性能的主要参数,应用层次分析法得到各主要结构参数的权重系数,然后分析其属性函数的斜率值,最后计算两栋结构之间的模糊相似度,由此可通过类比分析实现目标结构的易损性评估.对三组钢筋砼单体结构进行了算例计算,并将其与有限元结果进行比较,验证了所提方法的准确性和可靠性.
  • 远场强震下深水桥墩的非线性动力响应特性
    江辉,王宝喜,白晓宇,曾聪 p81-86
    以深水桥梁的两座桥墩为研究对象,考虑混凝土的非线性力学行为,以可有效计入墩-水流固耦合效应的势流体完全数值法为基础建立势流体模型,并引入动水压力简化算法建立附加质量模型.讨论了墩周水域范围及势流体单元尺寸的合理取值,验证了简化算法在深水桥墩非线性动力分析中的有效性.对比讨论了弹性模型、非线性模型动力响应的差别,对比了近、远场地震下深水桥墩非线性动力响应的差异及分布特征.研究结果表明:当地震动峰值加速度(PPGA)较小时,桥墩非线性模型与弹性模型的动力响应相一致;随PPGA的增大,非线性模型的墩底弯矩、剪力均小于弹性模型,说明强震下桥墩会进入开裂甚至弹塑性状态,其力学行为与弹性模型差别明显,应该考虑其在强震下潜在的非线性动力行为.近场地震下,深水桥墩的动力响应明显高于远场,墩底弯矩均值分别比远场地震下大80.4%和34.4%,剪力均值分别大23.7%和28.9%,表明近场地震下桥墩会进入更强的非线性状态,对近断层区深水桥梁的抗震设计提出了更高的要求.
  • 复杂地质条件下初始地应力场反演分析方法
    赵辰,肖明,陈俊涛 p87-92
    为获得较为合理和准确的初始地应力场分布,考虑了复杂地质条件中地形地貌及断层对地应力场的影响,提出了结合地层剥蚀模拟和侧压力系数法的地应力反演分析方法.该方法对侧压力系数法进行了改进,通过逐次开挖地层近似模拟地表剥蚀过程对现今地应力场的影响,并采用了隐含断层单元,将断层力学效应反映在岩体单元中,从而模拟断层附近地应力场的分布规律.最后对水电站地下厂房区域的地应力场进行了反演分析,结果表明:测点反演值与实测值符合良好,反演结果充分反映了河谷及断层区域地应力场的基本分布规律.
  • 基于Bootstrap法的小样本岩土参数标准值计算
    罗强,骆飞,蒋良潍,张文生 p93-98
    针对小样本条件下岩土参数均值的t分布估计区间较宽、所得工程设计参数标准值偏离真值较大的问题,进行了岩土参数总体分布明确条件下的小样本勘察取样计算机随机模拟,利用充足批次重复抽样构建标准值空间,对比了非参数Bootstrap法与传统t分布法的区间估计差异,讨论了Bootstrap法岩土参数标准值随样本统计量及容量的变化规律. 研究表明:同一置信水平下,Bootstrap法能充分利用小样本经验分布信息,有效收窄岩土参数的均值估计区间,所得标准值较t分布法更接近于真值;Bootstrap法的岩土参数均值置信区间宽度随样本容量增大而逐渐减小,其标准值与样本容量呈现良好的负幂函数关系,据此提出了以样本平均值为基准、样本容量和标准差为影响参数的标准值计算式;当样本容量n<20时,Bootstrap法更能体现出减少标准值偏离真值误差的明显效果.
  • 一种计算组合梁徐变和收缩效应的新方法
    韩春秀,周东华,姚凯程,兰树伟 p99-104
    为准确方便计算钢混凝土组合梁徐变和收缩效应,预估组合梁的长期力学性能,采用直接法推导了组合梁材料换算系数、徐变调整系数和收缩调整系数,获得组合梁时随应力公式,可根据材料力学中单一材料的力学公式计算组合梁截面应力.算例分析表明:采用直接法计算组合梁截面纤维应力结果与采用内力分配法计算的结果符合性很好.直接法适用性非常广,适用于正弯矩下的简支组合梁、框架组合梁和预应力组合梁等,根据不同的约束形式和荷载类型给定组合梁截面形心处的内力值,可计算相应的时随调整系数、截面应力和应变.该方法简单实用,是对组合梁长期力学计算方法的一种有效补充,可直接应用于工程实用计算.
  • 集料复配情况下沥青混合料小梁弯曲试验研究
    白桃,胡小弟 p105-109
    为考察不同来源集料进行配合比设计时,由于密度差异导致的矿料级配组成与设计级配组成不一致对混合料性能的影响,首先提出了完整的密度修正办法,用于不同密度集料混掺使用时采用修正质量称量以确保设计体积百分比符合要求.然后,以UTM小梁低温弯曲试验对密度修正过程进行了验证,考察了集料密度修正、粉胶比、不同集料来源、轮碾次数和加载速率对小梁弯拉应变的影响.结果表明:混合料集料复配时若不进行密度影响修正,则会改变混合料中矿料的体积百分率,尤其是填料的百分比,继而影响粉胶比和混合料低温性能.进行密度修正后,质量称量在保证达到设计体积百分率的情况下,集料岩性不影响混合料低温性能. 粗级配相较中值级配和细级配,具有良好的低温性能.压实次数能较大程度影响混合料的抗 弯拉变形能力.加载速率能极大影响测试弯拉应变值,试验时须谨慎设定.
  • 不同叶顶间隙对泵喷推进器性能的影响
    鹿麟,李强,高跃飞 p110-114
    基于均质多相流的RANS方程与分块网格技术,结合剪切应力SST k-ω湍流模型,对E779A桨进行了非空化与空化数值模拟,数值计算结果与实验值符合较好,验证了数值计算方法的合理性与有效性.在此基础上,对不同叶顶间隙的泵喷推进器进行了非空化与空化数值模拟计算,重点对叶顶间隙处流场进行了精细后处理.结果表明:未空化时,间隙尺寸越大,泵喷推进器整体效率值越低,最大间隙与最小间隙之间的效率降幅最大为8.62%,叶顶间隙尺寸直接对泵喷推进器的最优进速系数产生影响.当空化发生时,在最优进速系数下的推进器效率下降幅度最小;间隙尺寸越大,空化后的推进器整体效率越低;在较高转速下,较大间隙的空化面积在叶稍处有更为明显的激增量.
  • 钢弹簧浮置板轨道的随机振动分析及参数优化
    韦凯,豆银玲,杨麒陆,王平 p115-119
    通过构建车辆-钢弹簧浮置板轨道垂向耦合模型,计算分析了扣件(隔振器)刚度和阻尼对钢弹簧浮置板轨道频域随机振动的影响规律,为钢弹簧浮置板轨道关键设计参数的合理选择与组合优化提供理论依据.研究结果表明: a. 在钢弹簧浮置板轨道垂向位移满足规范要求的前提下,尽可能降低扣件与隔振器刚度; b. 扣件阻尼增大能够降低浮置板轨道及其下方基础20~65 Hz的中高频振动,但同时会放大其80 Hz以上的高频振动,建议扣件阻尼系数的取值范围为50~100 kN/(m•s-1); c. 隔振器阻尼增大可略微降低浮置板轨道基础5~16 Hz的中低频振动,但同时会显著放大其20 Hz以上的中高频振动,建议隔振器阻尼系数应控制在55~75 kN/(m•s-1)范围内.
  • 基于增抗增阻技术的船用母线槽抑振设计
    唐宇航,陈志坚,孙建连 p120-126
    随着潜艇设备用电需求的提升,电力电缆的大量使用为艇内空间布置和施工带来了极大的不便.鉴于此,基于管母线与管路间的共性,从敷设自由阻尼层、增加连接部位界面阻抗失配度的角度对管母线进行了动力性能分析,分析了不同振动模态形式下的能耗.针对一种典型软连接形式,分析了包覆阻尼材料、采用黏弹夹层连接对管母线振动能量的吸收、阻隔效果;探究了内外侧绝缘阻尼层不同模量、损耗因子及厚度对管母线振动性能的影响.结果表明:该抑振设计工况可使管母线的中跨段加速度总振级降低25 dB;降低内外侧绝缘阻尼层模量、增大内外侧绝缘层材料损耗因子以及分别增大外绝缘层厚度、减小内侧绝缘层厚度可以有效抑振,为母线槽振动噪声控制提供了设计支撑.
  • 充水保压蜗壳结构中钢衬的低周疲劳问题
    张启灵,傅丹,胡蕾,伍鹤皋 p127-132
    鉴于抽水蓄能机组蜗壳通常采用充水保压技术埋入混凝土,在运行期钢蜗壳须要承受频繁的大幅值静水压力循环作用,面临一定程度的低周疲劳失效风险,以某实际充水保压蜗壳结构为例,首先基于ABAQUS有限元分析平台完成了该组合结构的施工-运行过程静力仿真分析,然后基于DesignLife疲劳分析平台,依据有限元静力分析结果采用常幅值荷载的循环方式预测了钢蜗壳的疲劳寿命,其中材料的S-N曲线(应力寿命曲线)选取为Eurocode3_112.计算结果表明:运行期钢蜗壳的局部脱空现象会对其自身的受力产生不利影响,脱空区高应力区高疲劳失效风险区三者间存在显著的因果对应关系.从预测的疲劳寿命数量级(2×105以上)看,电站运行期内钢蜗壳无低周疲劳失效的风险.

主管:教育部

主办:华中科技大学

主编:丁烈云

刊号:ISSN 1671-4512

   CN 42-1658/N

邮发:国内 38-9

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