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[硕士论文] 王孝梅
应用数学 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,伴随着网络、通迅、计算机等技术的快速发展,分布式优化研究课题备受学者们关注,尤其是大数据时代的到来给分布式优化算法提供了新的研究课题。多个体网络是由众多个体通过信息通讯耦合成的网络化系统,其中每个个体均具有感知、处理和通迅的能力。分布式优化目的是要求网络中各个个体团队合作解决网络中各个目标函数之和的最小值问题,其优点不仅能有效节约企业或公司中的投资成本而且具有极强的鲁棒性。但现实中,很多通迅条件都会影响个体间信息通讯,如切换非平衡网络、个体目标函数次梯度计算复杂或者通迅通道故障等约束条件,因此目前研究切换网络下分布式优化算法意义重大。
  本文主要解决多个体网络中所有个体通过相互协作来寻求各个个体目标函数之和的最小值问题,其中每个个体仅知其自身目标函数且仅可以与其邻居个体交互信息。针对个体目标函数次梯度计算复杂和不存在情况,以及对个体间信息通讯出现的其它复杂问题进行深入研究。本文包括两部分主要内容:
  一、针对多个体网络中个体间信息通讯常会出现数据丢包、个体目标函数通常是非光滑及单变量信息通迅具有一定局限性等问题,提出数据丢包情形下分布式无梯度Push-sum算法。通过增加虚拟节点进行系统扩维,为此建立一个有限的非均匀的马尔可夫链,这意味着与网络拓扑相对应的权矩阵为列随机矩阵而无需双随机矩阵,因而网络拓扑是切换非平衡的。并利用遍历性系数的结论理论上验证了算法的收敛性,其中误差值与高斯近似函数的光滑参数、目标函数的lipschitz常数成正比。故有效解决了数据丢包及个体目标函数次梯度计算复杂的分布式优化问题。
  二、针对多个体网络中所有个体在同一时刻进行信息通迅使得信息量巨大致使信息拥塞或网络坍塌的情况频繁发生的问题,提出分布式流言Push-sum无梯度算法来解决上述问题。个体选择邻居进行信息通讯的过程均服从一个泊松分布时钟的转动规律,时钟每转动一次代表与选择的邻居信息通讯一次。接着在网络连通和迭代步长下降的基础上证明了所提算法具有收敛性。最后,通过MATLAB软件分析得出的图像验证了所提算法理论结果的有效性。
  综上,本文在网络连通和权矩阵为列随机矩阵情况下,理论上证明了数据丢包情形下分布式无梯度Push-sum算法的收敛和分布式流言Push-sum无梯度算法的收敛,从而有效的解决了数据丢包、目标函数非光滑、单变量通讯和同步信息通迅的复杂问题。最后通过MATLAB软件得出的图像结果显示:多个体网络中个体间单(双)变量进行信息通迅并不影响算法的收敛性,仅是在此问题上双变量信息通迅比单变量信息通讯收敛速度快。
[硕士论文] 高丽
计算机技术 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:为了实现消费者、供应商和电网设备之间的双向通信信息流,智能电网部署一个电力分配网络,即高级计量基础设施(AMI)。AMI网络中的传感器节点是资源有限的嵌入式设备,设备之间的链路通常具有较高的数据包丢失率、低带宽以及不稳定性的特点。为满足低功耗有损网络(LLNs)的路由需求,ROLL工作组提出了RPL路由协议。RPL路由协议适用于AMI网络,它考虑了链路的质量,但不能很好地优化网络中节点的有限电量问题。针对网络中存在的能量均衡和链路可靠性问题,对RPL路由协议算法进行研究和改进是非常有意义的。
  本文首先介绍了智能电网、智能电网通信网络和AMI网络,并阐述了国内外RPL路由协议的研究现状,研究了RPL路由协议的内容。为改善网络能量不均衡,本文先利用剩余能量度量改进了RPL路由协议算法,选择剩余能量较多的节点为优选父节点,与其子节点形成一条路由链路。当算法只考虑能量度量将会导致节点在传输数据时具有高丢包率,针对此问题,本文将RPL路由协议的ETX度量和剩余能量度量按一定权重比相结合,提出了能量均衡路由算法——ETEN-RPL。当靠近根节点时,该算法将会更可能地选择剩余能量较多的节点;当远离根节点时,该算法将更可能选择预期传输次数较低的一条路径。ETEN-RPL算法既考虑节点能量消耗均衡的问题,又考虑了路径上的数据可靠性。
  最后,在Contiki平台的Cooja模拟器中,实现了协议的仿真模拟。仿真模拟结果表明,与基于ETX度量的算法和基于剩余能量度量的算法相比,ETEN-RPL算法降低了网络的整体能耗,提高了网络生存时间和网络的稳定性。
[硕士论文] 袁君萍
应用数学 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:近年来,大规模动态网络环境下的优化问题备受关注,该优化问题除了具有传统集总式优化问题的非线性、约束性等特点外,还具有个体的状态变量异步更新、状态信息局部化以及随机性等特点,并在网络资源配置、分布式跟踪定位以及大规模环境下的机器学习等众多方面具有重要的应用。其中,分布式优化在处理多个体系统中个体间的控制与协同等问题上效果显著。在多个体网络问题的实际应用操作中可能遇到许多复杂情况,比如个体之间的通信信道带宽有限、通信过程中存在噪声干扰以及局部成本函数非光滑等,甚至可能面临系统遭受恶意攻击的问题。保证多个体网络系统具有较强的鲁棒性,使得系统在复杂情况下依然能正常运行的研究非常具有现实意义。
  本文主要研究了在复杂通信条件下,尤其是当通信信道带宽有限以及系统遭受恶意干扰、攻击时,多个体网络系统的分布式优化算法以及一致性问题。针对这些在系统通信交流中容易产生的复杂通信情况,本文的研究工作主要是提出了以下两种算法:
  第一部分研究了多个体网络系统在量化通信信息情况下的分布式凸优化算法。自主个体之间通过固定拓扑无向图交流信息,利用边laplacian矩阵,将个体的状态信息值转化为个体间的边状态信息值;进而对边的状态信息值进行量化,而信息状态值的量化导致原成本函数产生了非光滑问题,通过构造合适的Lyapunov函数并引入了非光滑分析方法求其梯度,证明了在所提优化算法作用下整个网络系统的状态最终是一致有界的。
  第二部分研究了多个体系统分布式量化一致性问题,用定义可信个体的方法,抵抗攻击性个体所产生的干扰影响。考虑在切换网络拓扑结构下,对个体之间交流的信息状态值采取量化作用,提出了带有可信个体的分布式量化一致性算法,证明了一般个体与可信个体的状态值最终能达到一致。算法是基于切换网络拓扑结构的,提高了研究的应用操作性,证明了所有的一般个体与可信个体的状态值最终能够达到一致。
  综上所述:本文研究了在通信信道带宽有限的情况下,对个体间的通信信息状态值采取了量化,继而采用非光滑分析方法解决了由量化所产生的局部成本函数非光滑问题,并证明了所提出的算法是一致有界的;在系统存在恶意干扰或攻击的情况下,将个体进行分类,通过定义可信个体的办法抵抗了来自恶意个体的攻击,并证明了算法的一致性。
[硕士论文] 翟木易
电路与系统 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:线性调频(LFM)信号是一种典型的非平稳信号,广泛应用于雷达、通信、声呐等系统中。对LFM信号进行检测与参数估计具有重要意义。LFM信号在传输过程中难免受到干扰,因此如何从噪声和多分量信号中分离出所需LFM信号,即LFM信号滤波,成为一个亟待研究的课题。有限长LFM信号经过分数阶傅里叶变换(FRFT)会呈现能量集聚现象,因此FRFT成为分析LFM信号的有效工具之一。
  首先,采用短时傅里叶变换(STFT)、Wigner-Ville分布(WVD)及Wigner-Hough变换(WHT)对单分量及多分量LFM信号进行检测。其次,研究了FRFT理论,构建了LFM信号检测与参数估计模型,通过数学推导,阐述了分数阶傅里叶域单分量及多分量LFM信号的参数估计原理,讨论了量纲归一化、采样频率、信噪比对LFM信号参数估计性能的影响。对比分析了FRFT、STFT、WVD及WHT对LFM信号的检测性能,结果表明FRFT更适合处理LFM信号。再次,给出了分数阶傅里叶域LFM信号滤波算法的具体流程,建立了单分量含噪LFM信号滤波模型及多分量LFM信号分离模型。仿真结果表明,经FRFT滤波后,单分量含噪LFM信号的信噪比提高了近2.04dB,且FRFT可有效分离多分量LFM信号。
  最后,提出了一种基于延时相关与FRFT的含噪单分量LFM信号改进滤波算法。与传统FRFT滤波算法相比,改进滤波算法的计算量明显减少。经过改进算法滤波后,信噪比提高了近2.41dB。理论分析和仿真结果表明了改进滤波算法的可行性和有效性。
[硕士论文] 王景娴
电路与系统 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:由于无标度网络节点的度分布具有幂率特性,使得网络在节点失活情况下,该网络拓扑相比于其他网络拓扑有着更强的容错性和稳定性,能更加适用在WSNs人迹罕至和环境恶劣的区域。又因为网络拓扑结构特性的优劣是网络生存时间长短的基本保障,所以本文利用无标度的这一特性来研究WSNs拓扑结构,是为了达到增强网络稳定性和容错性,均衡网络能耗的目的。
  目前绝大多数无标度网络模型都是以BA模型为基础从中衍生出来的。但是,当人们把这些模型具体应用在实际生活中发现它和现实网络有着很大的差异,表现出更多的局限性,因此,为了使其符合更多实际网络的拓扑结构特性,文章对现有的模型进行了改进和推广。
  首先,针对BA模型仅考虑节点寿命对网络拓扑结构影响的现状,考虑到拓扑能量利用率不高会缩短网络生命周期,在分析网络平均剩余能量和通信半径对网络生命周期影响的基础上,提出一种能量有效无标度拓扑模型。该模型在拓扑演化过程中,综合考虑节点剩余能量、通信半径和节点度,并引入对应的调节参数,最终使剩余能量大的节点连接概率更高。理论分析和仿真实验结果表明,该模型不仅具有无标度网络的幂律特性,具有较好的稳定性,且能够均衡节点和网络能耗,延长网络的生命周期。
  其次,针对WSNs在实际应用中会遇到能量耗尽及拓扑容侵效果不佳等难题,构造簇间拓扑模型时考虑簇头节点剩余能量和节点间距离,使剩余能量大的簇头节点连接概率更高,通过随机行走策略结合改进后的无标度网络“增长”和“择优连接”的方法,提出了一种基于随机行走机制的无标度网络拓扑演化模型。仿真结果表明,该模型形成的网络拓扑不仅具备无标度网络的幂律特性,且具备良好的稳定性和容错性。
  最后,为了得到本论文改进算法的真实情况,利用传感器节点CC2530模块搭建拓扑网络硬件平台,将改进后的两种算法在该平台上进行了验证。
[硕士论文] 王康
控制科学与工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:盲源分离(BSS)无需知晓源信号和传输通道的相关信息,只从接收端就可完成信号的估计与恢复。由于在故障诊断、语音增强、遥感等方向拥有广阔的应用前途,1980年开始研究至今,BSS相关理论和现实运用都获得飞速成长,现已是信号处理学科的热门方向。但是,BSS在实际应用中也暴露出一些问题,例如分离性能受限等。
  本文首先介绍BSS问题的背景、发展及国内外研究现状,紧接着阐述BSS基本模型、预处理方法、分离判据和评价指标等基础理论,然后以等变自适应盲源分离(EASI)和单通道盲源分离(SC-BSS)为对象,从正定和欠定两个方向对BSS开展研究,具体研究内容包括:
  (1)针对基于串音误差的变步长EASI(VEASI)算法中串音误差在源信号各分量能量差别大,或者全局矩阵为某些非行元素优势矩阵时无法精确评判分离效果的缺陷,提出基于分离度和串音误差的变步长EASI(IVEASI)算法,综合串音误差和分离度调节步长,提高分离性能。
  (2)针对IVEASI算法中初始矩阵随机选取导致的收敛速度问题,提出基于RW-MCSO算法的IVEASI算法。在鸡群算法小鸡、公鸡粒子位置更新中引入变异因子和随机惯性权重,提出RW-MCSO算法,利用RW-MCSO算法优化IVEASI算法的初始分离矩阵,提高IVEASI算法的收敛速度。
  (3)针对基于经验模态分解(EMD)的SC-BSS算法中EMD存在端点效应和模态混叠的问题,结合变分模态分解(VMD),提出基于VMD的SC-BSS算法。首先采用VMD将单通道观测信号分解为一系列本征模态函数(IMF)分量,将单通道信号和其IMF分量构成多维信号,采用主成分分析法估算源数,依据源数重构多通道混合信号,然后采用BSS方法完成分离。相比于EMD方法,VMD方法在相关系数和均方根误差上都有所提高。
[硕士论文] 曹凯
控制工程 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:物质的光谱中隐含着物质的多种信息,可以从分子水平揭示物质的结构。化学计量学方法是将光谱分析和数学相关方法结合起来的一门综合学科,其与模式识别分析方法相结合催生出多种可用于物质定性分析与定量分析的新方法。这些基于光谱分析的方法已经在日常生活与多种工业领域被广泛应用。
  传统的一维光谱是对物质进行光谱采集得到的以波长或波数为横坐标、以吸光度为纵坐标的二维谱图,通过分析谱图可以获取物质的多种信息数据,从而确定物质的结构与化学等信息。将一维光谱与模式识别方法相结合可以实现对物质种类的鉴别或对物质成分含量的确定。但对于某些结构相似度比较高的物质,一维光谱获得的信息有限,并不能十分清晰的体现二者的区别。在一维光谱的基础上,演化出二维相关光谱,二维相关光谱是一种信息增强技术,可以展现物质所含有的更高维度的信息。以某种合理的外部扰动对物质体系进行持续干扰,在此过程中多次采集物质的光谱数据,构造物质的动态光谱,对这些动态光谱进行二维相关计算即获得物质的二维相关光谱。本文在分析了二维相关光谱的原理之后,将其引入复杂物质鉴别中,并根据二维相关光谱的丰富信息,提取出多种不同的特征,对应设计多个分类器,最终通过一种改进的基于信息熵的多分类器信息融合方法实现了多个分类器的统一,并通过实验验证了方法的有效性。
  日常生活中存在许多物质结构相似度比较高,难以用一维光谱进行区分的物质,如羊毛制品与羊绒制品、纯棉与丝光棉制品等。由于这种商品价格相差较大且难以用肉眼分辨,所以市场上经常出现以次充好来欺骗消费者与纺织从业者来牟取暴利。本论文提出的基于二维相关光谱的高相似度复杂物质鉴别方法是一种无损、迅速的实用新方法。作者采集数据进行实验与进行建模分析,实验结果证明了该方法的实用性与鲁棒性。
[硕士论文] 刘芳
计算机科学与技术;计算机应用技术 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着智能交通的迅速发展,基于卷积神经网络的车型分类识别技术受到大量关注。传统机器学习的车型分类识别方法主要以浅层模型为主,此方法的缺点:一是层次数目较少,建模能力和表达能力有限;二是分类识别结果依赖于传统方法提取的浅层特征,而浅层特征表达能力往往有限,导致分类结果并不理想。因此采用车辆运动过程中产生的混叠、间断、多源噪声信号,采用声音传统特征分析研究车型分类识别仍是一个难题。本文针对上述研究现状及难点,以车辆声信号处理及深度学习技术为基础,着重对基于卷积神经网络的车型分类识别方法进行分析和研究。主要研究内容如下:
  1)采集车辆声音信号,去除冗余信息凝练实验所需特征集。通过分析声音信号具有频率范围广、采样率高、量化后的信号数据量较庞大等特点,直接输入分类器和神经网络后效果较差。因此在对车型进行分类识别之前,需对信号进行预处理及传统特征提取,并打上对应的标签。通过实验需求,建立研究所需实验数据库,为后续研究工作做好数据准备。
  2)基于卷积神经网络的车型分类识别方法研究。对比分析机器学习和深度学习模型对车型分类识别的有效性,结合车辆声音信号的高度复杂性使得信号表征问题能够很好地使用深度学习所提供的高度抽象,并且卷积神经网络特有的卷积和池化操作可以有效表达和处理音频信号隐藏在频域中的一些典型特征,本文提出基于卷积神经网络的车型分类识别方法。首先使用经典卷积神经网络LeNet-5进行车型分类识别,结果表明LeNet-5对本文数据集的分类性能很不理想,损失函数的值不下降,模型不收敛,无准确率可言。通过分析原因,对LeNet-5网络进行改进得到三种卷积神经网络CNN1、CNN2、CNN3。
  3)实验验证设计的三种卷积神经网络车型分类识别模型的有效性,实验结果表明卷积神经网络对车型具有较好的分类性能;并与经典的浅层模型K近邻和SVM的分类性能进行对比,结果表明改进的CNN1、CNN2及CNN3的分类准确率较浅层模型K近邻及支持向量机均有大幅度提升;对比验证模型在数据集1和数据集2上的分类性能,结果表明数据量增大,卷积神经网络的准确率有所提升,而浅层模型反而下降,证明卷积神经网络在处理大数据集时较擅长处理小样本的浅层模型具有一定的优势。
[硕士论文] 王银
计算机科学与技术 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:传统的信号采样理论奈奎斯特定理指出,只有在采样频率高于两倍的信号最高频率时,才能完全不失真的恢复原信号。压缩感知理论以全新的视角,给出了解决问题的理论方法,利用信号可稀疏表示的先验知识,能够从较少的观测值中恢复出原始信号,一方面突破了采样率的要求,另一方面也缓解了储存器的负担。重构算法是压缩感知理论的最后一步也是关键问题,一个好的算法不仅在重构时间上优于其他算法,在重构质量上也优于其他算法。本文主要对一维信号和二维信号的重构进行了研究,完成的主要工作和研究成果如下:
  1.对于一维信号,本文创新的以中子脉冲信号为研究对象,结合压缩感知算法,模拟仿真中子实验数据,分别用匹配追踪算法(MP),正交匹配追踪算法(OMP)和压缩采样匹配追踪算法(CoSaMP)在MATLAB上实现对中子脉冲信号重构试验研究。通过改变测量次数和信号稀疏度并利用信噪比(SNR)、峰值信噪比(PSNR)、均方误差(SME)、均方根误差(RSME)等多个参数对重构信号进行分析和比较,以此探究压缩感知框架下中子脉冲信号的重构。本文中的中子脉冲信号来源于核信号高速测量系统,这一研究无论在理论上还是应用中对核信号的研究都有一定促进作用。
  2.对于二维信号,本文主要针对现有的基于块压缩感知的平滑投影兰德韦伯重构算法(BCS-SPL)细节信息恢复差的缺点,提出了一种双密度双树复小波框架下图像的分块自适应压缩感知算法(BACS-DDDT-CWT),解决了边缘和纹理平滑区的模糊问题。自适应性主要体现在自适应采样策略和自适应重构策略,其中自适应采样主要是通过图像的标准差来衡量图像的纹理复杂度,自适应重构主要体现在滤波操作中,滤波操作中,阈值随纹理信息自适应变化,并通过实验仿真进一步证明了本文算法的优越性。
  总之,本文提出的模拟仿真中子实验将有利于对核信号的研究,在保护国家安全方面有一定的意义;同时本文提出的BACS-DDDT-CWT有较高的重构精度和较低的时间复杂度,在二维图像的重构中有一定借鉴意义。
[硕士论文] 唐信
物理学 北京化工大学 2018(学位年度)
摘要:激光穿透强散射介质时会受到多重散射的影响,因而未经调制的激光无法穿透强散射介质实现聚焦。采用迭代优化法、相位共轭法或传输矩阵法能实现激光透过强散射介质在散射介质内部或外部聚焦。遗传算法具有优越的自适应性和高鲁棒性,基于遗传算法容易实现光聚焦而且抗噪性能卓越。当实现光聚焦的速度足够快时,就能应用光聚焦技术对活体生物组织进行成像,因此研究基于遗传算法的光聚焦的快速实现具有重要意义。
  本文研究了遗传算法理论并将遗传算法用于激光波前整形实现光聚焦。对激光波前进行纯相位或纯振幅调制都能实现光聚焦。数字微镜对激光振幅的调制速度比液晶空间光调制器对激光相位的调制速度更快,本文研究采用数字微镜对入射光场进行二进制振幅调制,从而提高了实现光聚焦的速度。
  遗传算法的迭代时间是影响光聚焦速度的重要因素。调制入射光场的掩膜矩阵从电脑传递到数字微镜和CCD相机对输出光场进行曝光并将图像传回电脑的过程中皆存在延时。研究对CCD相机的丢帧进行定位和处理,提出和在实验上实现了错位对准迭代时序,加快了波前整形速度。在计算机中使用并行运算遗传算法使其能以更快的帧率迭代,从而提高了实现光聚焦的速度。
  在FPGA中实现GigE接口和HDMI接口,从而使用FPGA接收并解析CCD相机回传的图像和将FPGA中的掩膜矩阵直接输出到数字微镜中;使用FPGA取代计算机,在FPGA中生成随机数以及实现选择算子、交叉算子、变异算子和进行遗传算法运算,减小延时和提高算法的运算速度,从而提高了实现光聚焦的速度。
  研究遗传算法并与波前整形结合,在实验上实现了光透过强散射介质聚焦;提出并实现了错位对准迭代时序,避免了迭代延时的累加,波前整形速度从5Hz提高到25Hz,提高了4倍;在实验上使用FPGA芯片取代计算机运行遗传算法进行波前整形实现光聚焦,波前整形速度从5Hz提高到60Hz,提高了11倍。
[硕士论文] 张海燕
数学 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:量子代理签名是量子数字签名领域最重要的研究课题之一,其在身份认证和保护数据完整性等方面扮演着至关重要的角色.
  近几年来,一些基于可控量子隐形传态的代理签名方案被Cao等人提出.量子力学基本原理,量子真纠缠态,可控量子隐形传态,量子秘钥分发,量子一次一密加密算法,量子测量等相关理论被应用在这些方案中以确保其安全性.为了研究的方便,我们已经总结了这些方案的一般性模型.
  据我们所知,一个可行的数字签名方案应满足可验证性,不可伪造性,不可否认性等基本安全性条件.然而,通过我们的研究发现上述一类量子代理签名模型不仅无法完成消息的验证,而且消息接收者可以伪造任意消息的签名.除此之外,其中的量子多方代理签名方案在合谋攻击下也是非常脆弱的.在目前已有文献的安全性分析中这些漏洞还没有被提出,这导致了他们的方案存在着重大缺陷.对此,我们已经给出了具体的攻击策略.此外,为了进一步完善量子代理签名方案的研究工作,在本文中,我们提出了一些可行的改进措施,并对这些改进的思想进行了安全性证明.
  在此基础上,我们设计了一个新型基于Nj-量子比特(3≤Nj≤6,Nj∈N*,j=1,2,3,4.)纠缠态的量子代理签名模型.根据我们的分析可以看出,签名接收者不能伪造签名,代理签名者也不能否认签名.即该模型完全满足量子代理签名方案的安全性需求.我们希望上述的研究成果对未来量子签名的设计具有积极意义.
[硕士论文] 孙洪伟
数学 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:量子数字签名作为重要的量子密码学分支,在量子消息认证、量子系统访问控制中具有重要的应用前景。不同于经典数字签名,其安全性依赖于量子力学的基本假设,具有更高的安全性。因此,仲裁量子签名作为量子签名协议设计和分析的基本思想,受到了众多关注。
  本文以仲裁量子签名协议的安全性分析及设计为主线,借助已有的攻击手段来对现有的仲裁量子签名协议进行系统的分析与总结,发现其中的一些安全性问题,进而提出了一些可行的改进方案。同时为提高量子签名的实用性,结合具体应用背景设计了一种新型离线仲裁量子签名协议。本文的具体工作如下:
  在协议分析方面,对两个仲裁量子签名协议进行了安全性分析。本文指出在这两个协议中,接收者可以在已知消息的攻击条件下进行存在性伪造攻击。同时,在已有的攻击手段下同样面临着巨大的安全性隐患。本文对参与者的存在性伪造攻击进行了详细的描述,并给出了一些可行的改进措施。本文还进一步指出,只有通过修改加密算法以及协议流程相结合的方式才能更好的保证安全性。
  在协议改进方面,首先基于链式CNOT操作设计了一种新型的加密算法,进而提出了一个基于密钥控制的链式CNOT操作的仲裁量子签名协议。与现有协议对比,作者的协议可以更好的抵御参与者的伪造攻击和否认攻击。同时,作者的协议仅仅需要单粒子,具有很好的实用性。在进一步的安全性分析以及讨论中,通过在资源消耗、加密算法、成功伪造的概率等方面与现有协议对比,充分体现了作者协议的优势,同时也表明了以保密信息安全为目的设计的量子一次一密加密算法并不适用于量子签名。
  在实用型量子签名的设计及分析方面,首先设计了一个新的量子盲双签名协议,并根据具体应用背景提出了离线仲裁的概念。与传统协议不同,作者的协议中仲裁不再介入签名的验证过程,更具有实际应用价值。进一步,本文对一种无仲裁的量子盲签名的安全性进行了分析,指出该协议虽然具有很好的实用性,但是在这个协议中依然存在安全性漏洞。本文从接收者的角度出发给出了详细的攻击策略,并指出该协议其本质是一个基于量子一次一密的两方协议,接收者可以在不被发现的情况下进行存在性伪造攻击。最后,进一步讨论了离线仲裁的合理性。
[硕士论文] 周俊辰
微电子学与固体电子学 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:红外热像系统在军事、工业、医疗等各个领域都有着广泛的应用。红外系统的网络化和智能化在医疗检测、工业线路检测等领域可以实现红外数据传输的实时性。因此,文中针对基于嵌入式技术的红外视频处理系统进行研究。
  本系统基于ARM和FPGA双芯片进行方案设计,采用FPGA作为图像处理核心单元,选择ARM作为主控单元,并在ARM中实现后续的视频压缩、网络传输等功能。红外探测器将红外视频信号传入FPGA,并进行红外图像的非均匀校正,将处理后的数据传入ADV7180芯片转换为与BT.656标准兼容的视频制式并与ARM进行通信,ARM子系统对红外视频进行编码压缩,基于RTP协议实现红外视频的打包、网络传输,最后在PC端VLC播放器实现红外视频的实时播放。
  测试表明,红外视频处理系统运行稳定,红外图像分辨率为384×288,帧频为25帧/s。探测不同热源时,红外图像呈现的红外热辐射分布效果较好。
[硕士论文] 郭祥迁
检测技术与自动化装置 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:睡眠分期是依据睡眠过程中的生理规律,对睡眠阶段进行划分的过程。精确的分期可以为睡眠质量评估和相关疾病诊断提供可靠的技术支持。
  早期睡眠分期工作由人工完成,主观性较强且分期效率较低。近年出现的自动睡眠分期技术,虽然在很大程度上解决了工作效率较低的问题,但也与之带来了参数数量与准确率之间出现矛盾的问题。本文以PhysioBank数据库中睡眠过程的单通道脑电信号和心电信号为研究对象,重点解决睡眠分期技术研究过程中参数过多和准确率较低的问题。主要研究内容如下:
  (1)睡眠生理信号特征提取。在时域、频域以及非线性域中提取单通道脑电信号特征,得到频带比、样本熵等14个特征参数。同时对心电信号进行预处理,生成心率变异性信号,在多分析域共提取9个特征参数。
  (2)睡眠生理信号特征选择与特征降维。采用自适应遗传算法进行特征参数选择,比使用全部特征参数,准确率提高3%。对比相关系数法以及基础遗传算法,使用自适应遗传算法筛选出的参数能够建立泛化能力更好的数学模型。对选出的特征参数进行主成分分析处理,可使得特征维数降低一半,为睡眠自动分期的实时过程提供了可能。
  (3)睡眠生理信号特征分类。提出基于遗传算法的组合分类器,优化子分类器在各分期类别上的判定权值,与基于贝叶斯投票法和单分类器的分期结果进行对比,实验结果表明两种组合分类器的分期准确率比4个单分类器的分期准确率高,而基于GA-CMC算法的组合分类器比基于贝叶斯投票法的分期准确率提高2.3%。
  研究证明,基于单通道脑电信号和心电信号所设计的GA-CMC自动睡眠分期算法,能够使用较少的特征参数,得到相对满意的分类结果,为实现睡眠过程的实时临测提供了可能,具有一定的应用价值。
[硕士论文] 张越
电子与通信工程 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:在计算机网络技术和人工智能技术飞速发展的今天,对于人机交互的方式,人们也提出了新的展望,便捷高效的人机交互方式研究受到了越来越多专家学者的追捧。应用语音这种最自然的交互方式实现人与机器的互动,可以有效提升人们在使用按键等传统交互方式中存在的输入效率慢,容易出错等缺点。因此,语音识别控制技术在人机交互中的应用变得越来越多,逐渐成为当今时代下具有巨大价值的科技热点。
  本论文是以智能家居中的语音操控系统的开发为探究方向,融合语音识别技术与射频红外控制技术并将其应用在智能家居设备中,设计出智能语音交互硬件,该硬件作为家庭语音人机交互终端,可实现用语音对家用电子设备进行有效控制,并且可以通过访问语音云数据库实现搜索想听的曲艺节目、收听天气预报、设置闹钟等功能。与此同时本文在语音识别的算法模型中也做了探究,对两种主流的语音识别算法做了理论分析及对比。对传统的DTW算法做了改良优化并将其运用到语音识别中,设计了智能语音交互系统,最后整体测试了系统的功能,测试数据显示本文设计的人机语音交互终端能够较为完整的实现语音识别和智能语音操控,识别速度较快,可以满足人们对于高效率,简便快捷的人机交互需求。
[硕士论文] 赵宇辰
电子与通信工程 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:随着广播电视网络朝着双向互动、跨越互动的方向发展,为了给用户带来提供更加丰富的宽带业务和互动视频点播业务,广电网络对原有接入技术进行了光纤到户(FTTH)的双向化改造,FTTH用户接入设备以及双向业务随之快速增加,在这个过程中暴露出了在缺乏FTTH业务支撑系统所引起的一系列问题,例如:用户基数庞大、设备数量高、设备品牌和型号繁杂等。从而导致了运维人员压力过大、装机时限过长、客户满意度不高等现实问题。
  针对FTTH业务开通过程中面临的问题,本文设计了广电网络FTTH业务自动开通系统。该系统实现了用户设备安装过程中新接入设备的自动发现、自动配置,对终端业务的自动开通、自动注册的自动化管理功能;同时实现了对光线路终端(OLT)、用户侧光网络单元(ONU)的信息管理等功能。节省了人力资源,提高了工作效率,增强了用户体验。
  本文围绕广电网络FTTH业务自动开通系统的设计与实现来进行研究,首先分析了FTTH业务在国内外的应用和发展状况,并从龙江网络实际出发,根据其网络设备与环境,对整体系统的需求进行分析,设计了该系统各模块的功能和业务流程,通过软件编程实现了系统的开发。通过本文设计的FTTH业务自动开通系统与原有人工方式进行配置开通的对比测试与客户体验可以得出,该系统符合广电网络对FTTH业务开通的高效、精细化管理需求,可广泛应用于各省广电网络公司。
[硕士论文] 刘京
电气工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:传统的室外无线通信系统测试方法存在很多的缺陷。为了能够缩短系统测试周期,科研人员需要在实验室模拟无线信道的各种传播特性,以便于进行调试和测试。无线信道模拟器作为取代传统测试的设备得到了广泛的关注与研究。
  无线信道模拟器的实现主要有两个方面,一是利用模拟器的硬件架构来生成测试信号的基带IQ数据流;一是利用上位机软件正确的生成所要模拟的信道模型的衰落序列值。本文首先对无线信道模拟器的总体硬件架构进行设计,分析了各个模块的功能,并在此基础上对中频基带单元的基带IQ数据流的生成进行了理论分析。然后本文在满足信道模拟器性能的基础上对中频基带单元的基带IQ数据及衰落序列值的的吞吐量进行了评估,并在此基础上设计了基于PXI Express(PXIe)高速工业总线平台的中频基带单元。为了能够实现基带IQ数据流的大吞吐量正确传输,本文利用Aurora高速串行通信协议对其进行了开发实现。其次,为了能够生成信道模型正确的衰落序列值,本文选择性能更好的仿真方法在上位机matlab软件对平坦衰落信道以及MIMO衰落信道进行了建模与仿真,并将仿真结果与理论值进行对比,验证生成的衰落序列的正确性。最后本文在前两者分析结论的基础上对仿真器整体设计进行了论述。
[硕士论文] 刘杨洋
电力电子与电力传动 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着电力电子功率器件、通讯技术和控制方法的日益进步,现代电力电子变流器系统的大容量、模块化、智能化、高功率密度、高可靠性和可维护性成为重要的发展方向。对于大容量的复杂电力电子系统,功率器件、控制与反馈变量、连接线路都非常多,继续采用传统的集中式控制方式,系统结构复杂,配置困难,系统内部大量点对点的连接线不仅使系统难以维护,可靠性差,同时也为电磁兼容性能带来挑战。这方面存在一些问题亟待解决。
  分布式控制的大容量电力电子系统对实时性要求较高,同时在控制方法、功率电路结构、空间布局上都有分布性特征。本文构建了适用于大规模电力电子系统的基于高速以太网通讯的分布式环网拓扑,对多种常见的电力电子系统时钟同步方案进行调研和分析,提出了一种适用于环网的简便易行的高性能时钟同步方案,时钟同步算法包括全同步过程和自同步过程,既可以补偿时钟初始偏差以及线路传输延时,也可以实时地补偿不同站点时钟的晶振漂移,可以达到较高的时钟同步精度,且不存在时钟误差累积问题。
  针对分布式系统时钟同步和同步控制的需求,制定了一种适用于这种环网拓扑的通信协议,对以太网通讯在电力电子系统中的应用做了分析,详细介绍了通信协议中数据报文的组成结构,并分析了同步控制技术的软件实现。
  分析了电力电子系统基于高速以太网通讯的分布式环网拓扑的工作模式,对分布式系统中的站点设计展开研究,对模块化的主站与从站设计上的关键问题进行分析和研究。
  在搭建的实验平台中验证了分布式环网拓扑的以太网通讯基本功能及本文所提出的时钟同步算法。实验结果表明了本文所提出的分布式环网拓扑和时钟同步算法的可行性,同时也反映了本文所研究的相关技术的正确性和可行性。
[硕士论文] 杨松祥
通信与信息系统 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:无线多跳网络是一种无线网络,由移动节点通过自组织方式形成,具有自组织性、分布性和动态性的特点,无需依赖于预先架设或部署的固定基础设施。网络中的数据包可以在到达目的地之前经由多个中间节点进行中继转发,从而更好的实现广域部署。动态、灵活等特点使得无线多跳网络吸引了众多研究者的注意,并广泛地应用于电信基础设施容易遭到破坏的军事通信,灾害管理和应急服务等众多领域。然而,随着网络性能不断优化以及部署成本日益降低,个域信息采集的应用愈来愈多,使得如何安全并高效地传输数据包成为无线多跳网络领域的重要研究问题。有限的能量资源和开放性的传输信道加剧了网络安全和能耗等方面的挑战。典型的多跳网络通过节点之间的相互协作,以分布和协作的方式将处于网络边缘的节点数据,安全高效地收集处理。由此,高效安全的多跳路由设计对于无线网络中的数据传输至关重要,本文将构建面向数据特征的马尔可夫状态转移模型,并据此设计安全高效的随机多径路由协议,通过传输路径的随机选取使得网络具有抵御典型攻击的能力,从而保证数据传输的安全性。同时,该协议可以根据各路径的剩余能量情况,降低网络的整体能耗并平衡负载。性能仿真和分析结果表明,本文所提出的路由协议在能源消耗、传输延迟、信息传输量和安全性方面有着显着的性能提升。
[硕士论文] 陈新武
通信与信息系统 黑龙江大学 2018(学位年度)
摘要:当今社会多元化通信技术的广泛应用,为人民群众的生产、生活带来巨大好处的同时也衍生出诸多风险和危害。随着国家信息基础设施和信息资产规模的不断扩大,保障信息安全成为信息化社会国家安全的基石。图像信息作为多元化、多媒体信息的一种,在生产生活及社交活动中被广泛地使用。然而,利用图像作为载体进行信息传递,在具备易读、易懂性的同时也极易发生信息泄露及恶意截获。基于此背景,本论文研究图像信息的保密传输技术,采用具有类噪声特性的混沌信号作为图像传输载体,对其进行遮掩以解决其在未知信道中的保密传输问题。同时,接收端利用统计信息及变换域处理方法对观测信号进行处理,借助盲源分离算法来实现图像信息的分离或提取。算法设计考虑信源噪声、信道噪声及传感器噪声对盲源分离的影响,同时通过“奇偶交叉序列补偿”的方法,对分离模型进行修正,提出“序贯提取准则”对图像进行依次提取,最终还原出期望的图像信息。本论文最终将实现对图像信息的保密传输和盲提取,可以作为信息安全传输领域的一种通用算法进行推广。
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