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  • 2020年第47卷第8期
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    • 基于ResNet和双向LSTM融合的物联网入侵 检测分类模型构建与优化研究

      2020, 47(8):1-8.

      摘要 (1018) HTML (0) PDF 1.09 M (1008) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高物联网入侵检测模型的综合性能,将残差神经网络(Residual Networks,ResNet)与双向长短时记忆(Long-Short Term Memory,LSTM)网络融合,构建物联网入侵检测分类模型.针对大规模物联网流量快速批量处理问题,在对原始数据进行清洗、转换等预处理基础上,提出将多条流量样本转换为灰度图,并利用基于ResNet和双向LSTM融合的深度学习方法构建物联网入侵检测分类模型.对分类模型的网络结构、可复用性进行综合优化实验,得到最终优化模型,分类准确率达到96.77%,综合优化后的模型构建时间为39.85 s.与其他机器学习算法结果相比,该优化方法在分类准确率和效率两个方面取得了很好的效果,综合性能优于传统的入侵检测分类模型.

    • PSP:一种高效的偏序域上skyline查询处理方法

      2020, 47(8):9-20.

      摘要 (529) HTML (0) PDF 2.07 M (623) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决偏序域上的skyline查询问题,本文提出一种高效的偏序域上的skyline查询处理方法,来满足人们对查询效率日益增长的需求. 首先,为提高偏序域上skyline的查询效率,将倒排索引引入skyline查询,提出一种基于倒排的索引结构. 其次,提出基础算法 (Basic Partially-ordered Skyline Processing based on inverted index,PSP_B),PSP_B包含两个阶段:第一阶段,能够通过映射将偏序域转化成全序域,并建立倒排索引;第二阶段,通过倒排索引提前找到扫描结束点,得到最终的skyline结果. 再次,在PSP_B的基础上,进一步提出优化算法 (Improved Partially-ordered Skyline Processing based on inverted index,PSP_I). PSP_I通过先分组再建索引的方法能够进一步提高计算效率. 最后,用大量的实验证明本文所提算法的正确性和高效性.

    • 货物三维装箱问题建模及其乌鸦搜索算法优化

      2020, 47(8):21-30.

      摘要 (514) HTML (0) PDF 1.04 M (734) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对货物三维装箱问题建立三维装箱模型. 在模型中,为避免货物在运输过程中转弯时由于偏心导致翻车现象的发生,加入了考虑转弯时重心约束,得到重心区域投影为等腰三角形或者等腰梯形. 货物放置规则中扩大了剩余空间区域,增加了解的多样性. 在算法中,为了提高迭代收敛速度,增强其全局寻优的能力,采用改进的乌鸦搜索算法对模型进行求解与优化. 在改进算法中,提出并引入了多概率随机游走策略和解修复策略. 解修复策略使得算法适用于模型求解,尽可能增加解的多样性. 多概率随机游走策略是种群迭代后继续以多种不同的概率进行随机游走,使得算法全局寻优能力更强. 仿真实例与基准函数测试结果表明,改进后的算法优化效果明显.

    • SQL注入行为实时在线智能检测技术研究

      2020, 47(8):31-41.

      摘要 (905) HTML (0) PDF 1.06 M (498) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决传统手段在实时高速网络流量环境下SQL注入行为检测准确度和效率之间无法达到较好平衡的问题,提出一种基于深度学习模型的SQL注入行为实时在线检测的方法,构建了以卷积神经网络为基础并引入快速傅里叶变换层的复合检测网络模型SQLNN,并以此模型为基础提出SQL注入行为在线检测与自适应训练框架. 该框架对于SQL注入语句的检测正确率达到了99.98%,每秒可完成对一万条左右含有SQL语句的数据包的检测,满足了SQL注入攻击的实时在线检测对检测准确度和效率的要求.

    • 一种城市道路场景下行人危险度评估方法

      2020, 47(8):42-48.

      摘要 (604) HTML (0) PDF 897.22 K (557) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对行人在交通场景对车辆驾驶造成的影响和辅助驾驶需要对行人进行避险的问题,提出一种基于车载单目摄像机的行人危险度评估方法.基于中国城市的特色环境,将行车环境划分为三类:普通道路、人行横道和有辅警道路,对每类场景采用不同的评估方法.采用卷积神经网络,检测视频中道路上的行人、辅警、信号灯和人行道等信息;检测行人关键点并使用多目标跟踪方法,生成骨架姿态时间序列,通过LSTM(长短时记忆神经网络)分析姿态序列获得行人行为和趋势;最后综合视频信息、行人信息和场景信息,构建行人危险评估模型,实现行人危险度评估.实验结果表明,提出的模型可以有效地评估行人危险度,辅助驾驶员安全行车,场景分类使危险模型评估结果更符合行人实际危险度.

    • 基于变刚度与力反馈的虚拟3D画笔触觉行为

      2020, 47(8):49-59.

      摘要 (428) HTML (0) PDF 1.99 M (622) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对汽车工业中虚拟油泥模型外观设计问题,采用一种六自由度输入设备并基于实时力反馈交互技术,提出一种新型的变刚度画笔模型以及触觉装饰方法,实现在虚拟三维物体表面实时触觉绘制与外观装饰.基于变刚度弹性理论,深入研究虚拟3D画笔的触觉行为.首先,采用一种弯曲弹簧振子模型来构建3D画笔的力学模型,并分析虚拟画笔实时变形与承受的绘制力之间的内在关系;接着,基于一种加权平均距离的碰撞算法,研究虚拟画笔与虚拟3D物体之间的碰撞检测问题;采用一种球扩展操作以获得弯曲画笔的最小包围球,进而计算得到虚拟投影平面;根据在一个采样点处的画笔变形,得到虚拟投影平面上的二维笔触;通过将二维画笔笔触实时地映射到三维对象表面,便可以得到三维笔触;沿着三维绘制方向,通过控制绘制力矩并叠加不同大小、形状的3D笔触便可得到3D笔道.仿真对比实验结果表明,所采用的画笔模型及方法可以有效增强用户虚拟绘制时的真实性.

    • 考虑风电波动率的储能系统优化配置策略

      2020, 47(8):60-68.

      摘要 (612) HTML (0) PDF 2.14 M (550) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了减缓风电出力波动性对电网的影响,提出应用模型预测控制算法来分析不同波动率风电的储能系统的优化配置. 首先,基于模型预测控制方法,研究储能平抑风电波动的控制策略,并建立优化配置模型;其次,提出风电的正负波动率和累计波动率的概念,并梯次分析了3种典型波动率下的储能系统功率和容量的配置策略;最后,基于MATLAB软件,从构建的标准正弦风电到随机选取的风电等3种典型场景进行算例分析,验证本文所提出的基于模型预测控制的风电波动平抑策略和采用累计波动率差值作为储能容量的评价指标有效性,为可再生能源的友好并网及储能优化配置提供一种参考.

    • L-DSP片上调试电路的设计与实现

      2020, 47(8):69-73.

      摘要 (380) HTML (0) PDF 895.88 K (535) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对L-DSP的调试需求,设计了一种基于JTAG接口的片上调试电路.该调试电路实现了存储资源访问、CPU流水线控制、硬件断点/观察点、参数统计等调试功能.相对于传统调试方式,本文电路通过增加DT-DMA模块,实现数据在外设与内存之间直接传输,极大地提升了调试效率.调试电路在0.18 μm CMOS工艺下实现,面积为167 234.76 μm2,功耗为8.89 mW.同时,调试电路与L-DSP全芯片在FPGA下进行验证,结果表明,该调试电路调试功能完整且DT-DMA传输调试数据的速度是CPU传输的3倍.

    • 无模型自适应去噪控制及其应用

      2020, 47(8):74-81.

      摘要 (1121) HTML (0) PDF 1.22 M (660) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了使无模型自适应控制(Model-Free Adaptive Control,MFAC)更好地解决伴有噪声干扰系统的控制问题,在无模型自适应控制方法的基础上,针对伴随噪声干扰的系统进行分析研究,引入带有滤波作用的跟踪微分器,在反馈过程进行滤波操作,提出一种基于改进跟踪微分器(Improved Tracking Differentiator,ITD)的无模型自适应去噪控制方法,同时给出了该算法的收敛性证明. 并通过仿真证明了本文改进的控制方法可以快速跟踪给定信号并且具有良好的抵抗噪声干扰特性. 最后,将其应用在循环流化床锅炉汽包水位的控制中.

    • 基于载波实现的多电平SVPWM调制策略

      2020, 47(8):82-95.

      摘要 (695) HTML (0) PDF 4.40 M (505) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了降低多电平电压空间矢量调制(SVPWM)在实际应用中的复杂性,改善多电平变换系统的实时性. 通过结合载波移相和载波层叠两种调制策略的优点,提出一种基于载波实现多电平SVPWM调制策略,不仅能够提高直流利用率,减小输出电压谐波成分,而且能大幅改善算法的计算复杂度,并且计算量不会随着电平数的增多而增加,因此可以方便扩展至任意电平. 此外,新的调制策略可以保证单元箱之间的功率均衡,维持现有多电平结构中模块化的优点. 最后,通过仿真和实验,验证了本文提出调制策略的有效性.

    • 微量稀土元素Gd对7056铝合金 组织与腐蚀性能的影响

      2020, 47(8):96-107.

      摘要 (527) HTML (0) PDF 4.93 M (640) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用晶间腐蚀、应力腐蚀和电化学腐蚀试验,结合光学显微镜、扫描电镜和透射电镜,研究微量稀土元素Gd对7056 铝合金微观组织与腐蚀性能的影响. 实验结果表明:在7056铝合金中添加质量分数为0.11% Gd,形成L12-Al3(Gd,Zr)弥散相,强烈阻碍位错与晶界运动,提高合金再结晶抗力,使基体保留更多的细小亚晶组织;相比于大角度晶界,亚晶界与晶内的腐蚀电位差更小,腐蚀驱动力减弱;相比于7056铝合金,7056-Gd铝合金具有更大的应力腐蚀抗力,其临界应力强度因子KI 由5.45 MPa·m1/2增加至10.59 MPa·m1/2;两种合金的开路电位、电化学阻抗谱和循环极化曲线的监测结果具有一致性,均表明7056-Gd铝合金具有较好的耐腐蚀性能.

    • 不同加载速率下胶结充填体损伤特性与 能量耗散特征分析

      2020, 47(8):108-117.

      摘要 (403) HTML (0) PDF 1.92 M (571) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对矿体回采所导致的充填体破坏可近似看作不同加载速率下的加载过程,在实验室开展了5种加载速率下的胶结充填体单轴压缩试验,在得到充填体应力-应变曲线的基础上,根据能量耗散原理及损伤力学,计算了不同加载速率下的充填体能耗值并构建了相应的损伤演化方程,研究了不同加载速率下胶结充填体的能量耗散与轴向压缩时间、应变间的内在关系,探讨了胶结充填体受压破坏的能量损伤演化过程. 研究结果表明,不同于高强度的岩石,胶结充填体存在临界加载速率现象,当加载速率超过临界值后,充填体强度随加载速率增加而降低;充填体的峰前能耗量、峰后能耗量、单位体积应变能及总能耗量与加载速率呈二次函数曲线关系;充填体的总能耗量随轴向压缩时间、轴向应变的增大呈现Logistic函数形式增长规律,但加载速率的不同使得能耗值增长速率及充填体达到相同轴向变形所需能耗量存在明显差异;不同加载速率下充填体的压缩破坏均属同一类损伤过程,充填体受压破坏的能量损伤演化过程可划分为初始损伤、损伤稳定发展、损伤加速及损伤破坏4个阶段.

    • 淬火水温对2219铝合金锻环组织和力学性能的影响

      2020, 47(8):118-123.

      摘要 (562) HTML (0) PDF 2.22 M (642) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用室温拉伸测试、金相显微镜、扫描电镜以及透射电镜等测试分析方法,研究淬火水温(20~80 ℃)对2219铝合金锻环组织和拉伸性能的影响. 研究结果表明:随着淬火水温提高,锻环的抗拉强度、屈服强度和延伸率先升高后降低. 当淬火水温超过60 ℃时,锻环延伸率各向异性倾向显著增加,其主要原因是形成粗大晶界析出相. 当淬火水温为40 ℃时,锻环具有较好的强度和延伸率,其轴向抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为418 MPa、300 MPa和9.3%,径向抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为420 MPa、300 MPa和9.8%,切向抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为447 MPa、329 MPa和12.6%.

    • 有机胺改性对ZIF-8催化 Knoevenagel缩合反应活性的影响

      2020, 47(8):124-132.

      摘要 (662) HTML (0) PDF 1.54 M (904) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用不同结构的有机胺改性溶剂热法合成ZIF-8催化剂,探讨胺结构特性对ZIF-8催化Knoevenagel缩合反应活性的影响. 结果表明,有机胺改性后ZIF-8保持菱形十二面体结构,形貌规则与未改性材料无明显差别,1,2丙二胺、二乙烯三胺和三乙烯四胺改性ZIF-8后的BET比表面积分别为1 893 m2·g-1、1 885 m2·g-1和1 861 m2·g-1,较改性前下降约6.5 %,这主要是由于接枝在ZIF-8表面的有机胺堵塞了其孔道;采用乙醇作溶剂,催化剂添加量(摩尔分数)为0.6%(相对于苯甲醛用量),反应温度80 ℃,210 min时,1,2丙二胺改性ZIF-8对Knoevenagel反应的催化活性最高,α-氰基肉桂酸乙酯的产率达97.8%,循环10次后,产率依旧保持90 %以上,较未改性催化剂产率提高35.3 %. 对胺改性ZIF-8的催化机理研究表明:有机胺改性ZIF-8可增加其催化活性位点,而1,2丙二胺因链短,空间位阻小,其N活性位点更易与反应物接触,与ZIF-8上原有的咪唑N位点一起通过孤对电子与反应物苯甲醛的亚甲基上的 -H配位,从而显著提高催化剂的活性.

    • 磷掺杂和Ni-OH共改性不锈钢的 析氢及全分解水性能研究

      2020, 47(8):133-140.

      摘要 (519) HTML (0) PDF 2.37 M (505) 评论 (0) 收藏

      摘要:高活性、低成本的高效双功能水分解电催化剂对实现可持续氢能源的有效转化和储存具有重要的意义. 将不锈钢网进行盐酸腐蚀、浸泡、磷化得到一种一体化自支撑的双功能电催化剂. 该催化剂在碱性介质中不论对析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)还是析氧反应(Oxyogen Evolution Reaction,OER)均表现出优异的电催化性能,Tafel斜率分别为87.41 mV· dec-1和90.1 mV· dec-1,析氢反应和析氧反应的电流密度为10 mA· cm-2时过电位分别为165 mV和240 mV. 该催化剂可用作全分解水的双功能电极材料,在1.66 V的电压下实现10 mA· cm-2的电流密度.

湖南大学学报(自然科学版)编辑部

2020年第47卷第8


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