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    • 杨喜, 田冲, 方如意, 刘泽宇, 张银行, 雷可君

      优先出版日期:2022-05-19  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022353

      摘要:经典的最大特征值检测(MED)算法在检测相关信号时具有优异的性能。然而,随着信号维度的不断增大,MED算法面临着严重的感知判决量和判决门限计算的效率和实现问题,从而极大地限制了该算法在现代认知通信系统中的进一步应用。为此,提出了一种基于数值分析理论框架的低复杂度MED频谱感知算法。所提算法利用Rayleigh商加速幂法迭代地计算感知判决量,与经典的幂法相比在检测高维信号时具有更快的收敛速度;此外,不同于经典的查表法,新算法基于三次样条插值法快速准确地确定任意给定目标虚警概率所对应的感知判决门限。所提MED算法在保持原有算法检测性能的同时,有效提升了计算效率,降低了算法实现复杂度,其对于高维条件下的频谱感知问题尤其具有吸引力。最后,仿真结果证明了所提算法的有效性。

    • 孟凡易, 刘浩

      优先出版日期:2022-05-19  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022355

      摘要:介绍了一种基于IHP 0.13μm SiGe BiCMOS工艺,具有高的本振(Local Oscillator,LO)/射频(Radio Frequency,RF)及本振/中频(Intermediate Frequency,IF)端口隔离度的太赫兹基波上混频器。该混频器采用了吉尔伯特双平衡结构,本振信号通过共面波导(Coplanar Waveguide,CPW)传输来抑制其在传输过程中由于强寄生耦合效应造成的传输不对称性,降低了由于该不对称性造成的LO/RF端口隔离度恶化的特性,通过采用非对称性的开关互联结构降低本振信号在开关晶体管集电极端寄生耦合的不平衡性,提升本振信号在开关晶体管集电极端的对消效率,通过在版图中合理的布局跨导级晶体管的位置来抑制本振信号在中频端口的泄露。后仿真结果表明:在2.2V的电源电压下,本振信号为230GHz,中频信号在2-12GHz时,该上变混频器工作在218-228GHz时,LO/RF端口隔离度大于24dB, LO/IF端口隔离度大于20dB,转换增益为-4dB - -3.4dB。当中频信号为10GHz时,输出1dB压缩点为-14.8dBm。电路直流功耗为:42.4mW,芯片的核心面积为:0.079mm2。

    • 袁勇杰, 杨亮, 陈生海, 马荣昌

      优先出版日期:2022-05-17  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022296

      摘要:自由空间光(FSO)通信具有高速率、低成本和很强的抗干扰能力,但是大气湍流引起的衰落会造成FSO通信系统的性能恶化。传统的解决方案是使用RF链路作为并行的通信链路来提升系统性能。另一方面,可重构智能表面(RIS)由于具有低损耗、部署简易且无需复杂的编码和解码等优点,能够进一步提高RF链路的接收信噪比。本文提出一种RIS辅助的混合RF-FSO传输系统,以此来改善通信服务质量。基于此混合模型,导出系统中断概率、平均误码率和信道容量的表达式,同时给出蒙特卡罗仿真来验证分析结果的准确性。结果表明所提出系统的性能相比于传统的混合RF-FSO系统有显著的提升。

    • 王刚, 罗彩明

      优先出版日期:2022-05-17  DOI:

      摘要:非对称传输机制,对弹性波的增强传感、放大及非对称控制来说至关重要。而宇称-时间(Parity-Time,PT)系统有望提供一种简单的解决方案。PT对称系统这一概念来源于量子力学,其特性之一就是单向无反射。本文基于压电分流技术,设计了一种针对弯曲波的PT对称梁。首先推导了PT对称条件,之后基于等效介质法和有限元法,验证了所设计增益、损耗单元的等效参数满足该PT对称条件,并通过改变谐振频率和分流电阻研究了奇异点的可调性。最后通过传递矩阵法和有限元法,对PT对称梁的散射特性进行了分析计算,并讨论了单向无反射点与奇异点之间的关系。理论计算和仿真结果表明,PT对称梁有包括511Hz 和520.5Hz在内的多个奇异点。511Hz的弯曲波从右端入射时反射系数趋于零,而弯曲波频率为520.5Hz时,它必须施加在左端从而达到完全透射而不产生反射。本文所提出PT对称梁具有结构简单、奇异点可调的特点,能较好地实现弯曲波的非对称传输。

    • 谢人强

      优先出版日期:2022-05-17  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022297

      摘要:随着互联网络的快速发展,虚拟社区不断涌现。这些社区在提供创新资源的同时,也存在着诸如用户分享意愿不高、社区缺乏良好激励机制等问题,区块链能够很好地解决这些问题,促进社区的知识共享。该文构建了基于跨链的在线社区知识共享方案,提出了“元数据+云存储”的资源访问与存储模式、详细设计了元数据信息表,设计了知识共享方案的总体框架及部分业务的关键流程,提出了采取“提名权益证明(NPOS)”的共识机制来设计区块链网络,实现了在线社区知识共享的部分功能。经分析与实验,该文的方案具有良好的科学合理性、安全性和执行效率,对其它相关项目的开展具有良好的参考价值。

    • 杨燕, 武旭栋, 杜康

      优先出版日期:2022-05-17  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022299

      摘要:受大气中雾霾等悬浮颗粒的影响,室外拍摄的图像常伴有低对比度和低能见度的问题,现存去雾方法未能充分利用图像的局部特征信息,且不能完整提取图像的全局细节特征,因此存在有去雾不彻底及图像细节丢失等问题。为此,本文提出了一种基于小波变换及注意力机制的T型图像去雾网络。具体来说,所提网络通过对图像进行多次离散小波分解及重构来获取有雾图像的边缘细节特征,并提出了一种兼顾图像全局特征及局部信息提取的特征注意力模块,加强了网络在图像视觉感知和细节纹理方面的学习。其次,在进行特征提取的过程中提出T型连接方式来获得多尺度的图像特征,扩展了网络的表示能力。最后,对重构后的无雾图像进行色彩平衡,得到最终复原图像。在合成数据集和真实数据集中的大量实验结果表明,本文所提网络相较于现有其他网络模型具有更优越的性能。

    • 孙洪涛

      优先出版日期:2022-05-17  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022300

      摘要:针对通信受限下的无人驾驶车辆路径跟踪控制问题,本文提出了一种基于状态感知的H∞事件触发路径跟踪控制策略.首先,根据车辆的动力学行为建立了相应的路径跟踪控制模型;其次,基于对路径跟踪控制系统的状态实时感知,设计了一种新型的基于状态感知的事件触发通信策略(SS-ETC),以根据控制系统的状态对事件触发阈值进行动态自适应的调整;然后,在该动态事件触发通信策略下,结合时滞系统建模方法与Lyapunov 稳定性理论,设计了基于状态感知的事件触发H∞控制器.本文所提出的基于状态感知的动态事件触发通信策略能够根据控制系统的量测状态进行通信阈值的动态调整,有效的实现了自主车辆通信与控制的自适应协同设计.最后,通过仿真实验验证了所提出的动态事件触发控制策略的有效性.

    • 陈健, 庄耀宇, 杨丹, 张俊杰

      优先出版日期:2022-05-17  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022351

      摘要:MIMO技术虽然可以提高频谱的利用率,但是多维度的信号处理为MIMO信号的检测带来了极大的挑战。在对各类MIMO检测算法分析的基础上,选择非线性QR分解算法作为研究对象。为了获取更高的检测性能,进一步研究了排序的QR分解并提出了基于L1范数的排序方案。Matlab性能仿真显示,基于L1范数的排序策略和基于L2范数的排序策略对MIMO系统检测性能的影响基本一致但采用L1范数降低了计算复杂度。在此基础上,设计了基于FPGA的利用Givens旋转改进的排序QR分解的硬件电路结构。在4×4信道矩阵的分解实现中,相较于L2范数求解,L1范数在单个列范数计算中组合逻辑资源至少节省了29.2%,触发器资源至少节省了32.4%。整体结构设计与同等规模的类似结构相比,主频时钟得到明显改善。

    • 王振宇, 郭阳, 李少青, 曾健平

      优先出版日期:2022-05-17  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022352

      摘要:物联网作为一种新型通信网络的发展与应用,承载着大量敏感信息的安全传输与存储.由于物联网设备资源有限,通信开销大、传输速率慢且需存储敏感信息的安全原语(如公钥算法、数字签名等)不适用于轻量级设备的认证.本文利用物理不可克隆函数(PUF)所具备防篡改防克隆的特性来生成共享密钥,结合MASK算法、Hash函数等安全原语,为物联网设备提出一种轻量级匿名密钥共享认证协议.通过Ban逻辑和形式化工具ProVerif进行安全分析验证,证明该协议能够防御中间人攻击、去同步攻击、假冒攻击、建模攻击等.通过对比其他协议,该协议具备计算成本低、通信开销和存储容量小以及安全性能高的特点,适合于资源受限设备的安全通信传输.

    • 刘光宇, 曹禹, 曾志勇, 赵恩铭, 邢传玺

      优先出版日期:2022-05-17  DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022354

      摘要:声呐图像具有受噪声污染严重的特点,导致水下多目标分割存在精度低的问题。为此,提出一种自调整谱聚类结合熵权法进行多特征赋权的水下多目标分割技术。该技术首先通过自调整谱聚类对声呐图像的像素点进行聚类处理,使图像划分为多个独立的区域,然后根据多特征的互补性和冗余性统计每个区域的信息熵、亮度、对比度、狭长度等特征,利用熵权法对多特征进行赋权并筛选出最优的一个目标区域,再将该最优目标区域和所有区域进行多特征的相似度匹配,最后根据相似度的匹配结果使用自适应阈值迭代法自动分割出所有的目标区域。实验结果表明没有对噪声干扰区域误分割,分割出的目标区域精度更高,验证了所提方法的有效性。

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    2022年第49卷第10期      

    • YANG Liang1?,YUAN Yongjie1,CHEN Shenghai1,MA Rongchang2

      2022,49(10):1-7, DOI:

      摘要:自由空间光(FSO)通信具有高速率、低成本和强抗干扰能力,但是大气湍流引起的衰落会造成FSO通信系统的性能恶化.传统的解决方案是使用RF链路作为并行的通信链路来提升系统性能.可重构智能表面(RIS)具有低损耗、部署简易且无须复杂的编码和解码等优点,能够进一步提高RF链路的接收信噪比.本文提出一种RIS辅助的混合RF-FSO传输系统,以此来改善通信服务质量.基于此混合模型,导出系统中断概率、平均误码率和信道容量的表达式,同时给出蒙特卡罗仿真来验证分析结果的准确性.结果表明所提出系统的性能相比于传统的混合RF-FSO系统有显著的提升.

    • CHEN Jian1,2?,ZHUANG Yaoyu1,2,YANG Dan1,2,ZHANG Junjie1,2

      2022,49(10):8-16, DOI:

      摘要:MIMO技术虽然可以提高频谱的利用率,但是多维度的信号处理为MIMO信号的检测带来了极大的挑战.在对各类MIMO检测算法分析的基础上,选择非线性QR分解算法作为研究对象.为了获取更高的检测性能,进一步研究了排序的QR分解并提出了基于L1范数的排序方案.Matlab性能仿真显示,基于L1范数的排序策略和基于L2范数的排序策略对MIMO系统检测性能的影响基本一致,但采用L1范数降低了计算复杂度.在此基础上,设计了基于FPGA的利用Givens旋转改进的排序QR分解的硬件电路结构.在4×4信道矩阵的分解实现中,相较于L2范数求解,L1范数在单个列范数计算中组合逻辑资源至少节省了29.2%,触发器资源至少节省了32.4%.整体结构设计与同等规模的类似结构相比,主频时钟得到明显改善.

    • MENG Fanyi,LIU Hao?

      2022,49(10):17-23, DOI:

      摘要:介绍了一种基于IHP 0.13 μm SiGe BiCMOS工艺,具有高本振(Local Oscillator, LO)/射频(Radio Frequency, RF)及本振/中频(Intermediate Frequency, IF)端口隔离度的太赫兹基波上混频器.该混频器采用了吉尔伯特双平衡结构,本振信号通过共面波导(Coplanar Waveguide, CPW)传输来抑制其在传输过程中由于强寄生耦合效应造成的传输不对称性,削弱了由该不对称性造成的LO/RF端口隔离度恶化的特性.通过采用非对称性的开关互联结构降低本振信号在开关晶体管集电极端寄生耦合的不平衡性,提升本振信号在开关晶体管集电极端的对消效率,通过在版图中合理布局跨导级晶体管的位置来抑制本振信号在中频端口的泄露.后仿真结果表明:在2.2 V电源电压下,本振信号为230 GHz,中频信号为2 ~ 12 GHz,该上混频器工作在218 ~ 228 GHz时,LO/RF端口隔离度大于24 dB, LO/IF端口隔离度大于20 dB,转换增益为-4 ~ -3.5 dB.当中频信号为10 GHz时,输出1 dB压缩点为-14.8dBm.电路直流功耗为42.4 mW,芯片的核心面积为0.079 mm2.该上混频器可应用于采用高阶正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation, QAM)方式的无线发射系统.

    • YANG Xi1,TIAN Chong1,FANG Ruyi2,LIU Zeyu1,ZHANG Yinhang1,LEI Kejun1?

      2022,49(10):24-33, DOI:

      摘要:经典的最大特征值检测(MED)算法在检测相关信号时具有优异的性能.然而,随着信号维度的不断增大,MED算法面临着严重的感知判决量和判决门限计算的效率和实现问题,从而极大地限制了该算法在现代认知通信系统中的进一步应用.为此,提出了一种基于数值分析理论框架的低复杂度MED频谱感知算法.所提算法利用Rayleigh商加速幂法迭代地计算感知判决量,与经典的幂法相比,在检测高维信号时具有更快的收敛速度;此外,不同于经典的查表法,新算法基于三次样条插值法快速、准确地确定任意给定目标虚警概率所对应的感知判决门限.所提MED算法在保持原有算法检测性能的同时,有效提升了计算效率,降低了算法实现复杂度;其对于高维条件下的频谱感知问题尤其具有吸引力.最后,仿真结果证明了所提算法的有效性.

    • SUN Hongtao1,2?,ZHANG Pengfei1,PENG Chen2,DING Fei3

      2022,49(10):34-42, DOI:

      摘要:针对通信受限下的无人驾驶车辆路径跟踪控制问题,提出了一种基于状态感知的H∞事件触发路径跟踪控制策略.首先,根据车辆的动力学行为建立了相应的路径跟踪控制模型;其次,基于对路径跟踪控制系统的状态实时感知,设计了一种新型的基于状态感知的事件触发通信策略(SS-ETC),可根据控制系统的状态对事件触发阈值进行动态自适应的调整;然后,在该动态事件触发通信策略下,结合时滞系统建模方法与Lyapunov 稳定性理论,设计了基于状态感知的事件触发H∞控制器.本文所提出的基于状态感知的动态事件触发通信策略能够根据控制系统的量测状态进行通信阈值的动态调整,有效地实现了自主车辆通信与控制的自适应协同设计.最后,通过仿真实验验证了所提出的动态事件触发控制策略的有效性.

    • ZHANG Yingjie1,2?,LI jialin1,2,SUN Qingshuai1,2,LIU Hualiang2,3,LUO Liqiang2,3,LIAO Jie2,3

      2022,49(10):43-50, DOI:

      摘要:精准检测漏损是降低供水管网漏损率的关键,本文提出基于半定长滑动窗口数据的漏损检测方法.该方法采用半定长滑动窗口检测管网漏损时序流量数据,以长度递增且最大长度受限的动态窗口提升获取数据的信息质量;基于CFSFDP(Clustering by Fast Search and Find of Density Peaks)快速聚类算法,在漏损数据识别过程中,依据数据分布特性引入熵函数实现截断距离参数的自适应选择,以提高漏损事件的检出率.实验结果表明本文算法能有效地检测出供水管网四个模拟场景的漏损事件,并获得较高漏损检出率与较低的误报率.

    • LIU Guangyu1,CAO Yu1?,ZENG Zhiyong1,ZHAO Enming2,XING Chuanxi3

      2022,49(10):51-60, DOI:

      摘要:由于声呐图像受噪声污染严重,导致水下多目标分割存在精度低的问题.为此,提出一种自调整谱聚类结合熵权法进行多特征赋权的水下多目标分割技术.该技术首先通过自调整谱聚类对声呐图像的像素点进行聚类处理,使图像划分为多个独立的区域,然后根据多特征的互补性和冗余性统计每个区域的信息熵、亮度、对比度和狭长度等特征,利用熵权法对多特征进行赋权并筛选出最优的一个目标区域,再将该最优目标区域和所有区域进行多特征相似度匹配,最后根据相似度的匹配结果使用自适应阈值迭代法自动分割出所有的目标区域.实验结果表明没有对噪声干扰区域误分割,分割出的目标区域精度更高,验证了所提方法的有效性.

    • YANG Yan?,WU Xudong,DU Kang

      2022,49(10):61-68, DOI:

      摘要:受大气中雾霾等悬浮颗粒的影响,室外拍摄的图像常伴有低对比度和低能见度问题,现存去雾方法未能充分利用图像的局部特征信息,存在去雾不彻底及图像细节丢失等问题. 为此,提出一种基于小波变换及注意力机制的T型图像去雾网络. 所提网络通过对图像进行多次离散小波分解及重构来获取有雾图像的边缘细节特征,并提出了一种兼顾图像全局特征及局部信息提取的特征注意力模块,加强了网络在图像视觉感知和细节纹理方面的学习. 在进行特征提取的过程中,提出T型连接方式来获得多尺度的图像特征,扩展了网络的表示能力. 对重构后的无雾图像进行色彩平衡,得到最终复原图像.在合成数据集和真实数据集中的大量实验结果表明,本文所提网络相较于现有其他网络模型具有更优越的性能.

    • WANG Wenliang,LI Yanxiang?,ZHANG Yifan,HAN Peng,LIU Shihao

      2022,49(10):69-76, DOI:

      摘要:船舶智能化的发展对船舶视觉感知系统实时目标检测能力提出了更高要求,YOLOv5作为YOLO(You Only Look Once)系列算法的最新成果,以良好的速度和精度被广泛应用于海上目标检测.但在实际海上航行中往往伴随着多变的自然条件和复杂的活动场景,这使其在复杂海域中小目标检测能力和多目标分类效果并不理想.因此,为提升YOLOv5在复杂海域中目标检测能力,本文提出多路径聚合网络结构(MPANet).在自底向上特征传递过程中融合多层次特征信息以增强多尺度定位能力,同时结合SimAM注意力模块和Transformer结构增强高阶特征语义信息.在自定义数据集中实验结果表明:MPANet-YOLOv5相较于YOLOv5模型AP提升了5.4% ,召回率提升了3.3%,AP0.5提升了3.3%,AP0.5:0.95提升了2.2%,不同海域测试结果显示MPANet-YOLOv5海面小目标检测能力明显优于YOLOv5.

    • XIE Renqiang1?,ZHANG Wende2

      2022,49(10):77-84, DOI:

      摘要:随着互联网络的快速发展,虚拟社区不断涌现.这些社区在提供创新资源的同时,也存在着诸如用户分享意愿不高、社区缺乏良好激励机制等问题,区块链能够很好地解决这些问题,促进社区的知识共享. 本文构建了基于跨链的在线社区知识共享方案,提出了“元数据+云存储”的资源访问与存储模式,详细设计了元数据信息表,设计了知识共享方案的总体框架及部分业务的关键流程,提出了采取“提名权益证明(NPOS)”的共识机制来设计区块链网络,实现了在线社区知识共享的部分功能.经分析与实验,本文的方案具有良好的科学合理性、安全性和执行效率,对其他相关项目的开展具有重要的参考价值.

    • CHEN Zhuo,ZHANG Fanxing?,DU Junwei,YUAN Ximing

      2022,49(10):85-91, DOI:

      摘要:专家可为社区问答提供权威的答复,高效精准的专家发现有助于提升问答社区的服务质量.现有社区用户数据中存在噪声标签数据,且由于专家数量较少造成分类数据不平衡,从而降低了监督学习模型的专家发现精度.针对上述问题,本文提出一种基于特征扰动的半监督专家发现方法.该方法构建了一种无标签数据特征扰动策略,利用Sharpening算法实现无标签数据的伪标签化;基于ADASYN算法,通过构建专家用户邻近样本的方式扩充专家样本数据量,缓解分类数据的不平衡;构建联合损失函数,利用有标签和伪标签数据共同训练分类器,增强模型的泛化性能.实验结果表明,该方法在多个评价指标上优于已有模型和方法.

    • XIONG Hao1,GUO Haoying1?,YAN Huili2,CHEN Jinyi1

      2022,49(10):92-102, DOI:

      摘要:互联网经济下外卖已成为大众化的消费方式.但目前外卖配送路径优化模型和算法中未考虑骑手的目标以及面临的扰动因素,使骑手困在系统里.另外,现有多数研究中将外卖配送路径优化看作静态问题,将取餐节点和送餐节点依据订单号成对插入,进而生成骑手的配送路径.但外卖配送路径优化属于动态实时优化,且取送交叉是外卖配送的基本模式,即骑手可以先去多个节点取餐再去送餐.因此,该文对考虑取送交叉和多种扰动因素的外卖配送路径实时优化问题进行深入研究.首先,在目标函数中增加了骑手空驶成本和骑手等待成本两个目标,建立了外卖配送路径优化模型;其次,针对取送交叉的配送方式和中途接单、临时交通管制、商家出餐时间异常和顾客取餐时间异常四种扰动因素,设计了改进的自适应大邻域搜索算法,实现了高效的骑手配送路径优化;最后,借鉴饿了么平台的比赛数据生成仿真算例,验证了模型和算法在取送交叉和多种扰动因素下的有效性.

    • WANG Zhenyu1?,LI Shaoqing1,GUO Yang1,ZENG Jianping2

      2022,49(10):102-110, DOI:

      摘要:物联网承载着大量敏感信息的安全传输与存储.由于物联网设备资源有限,通信开销大、传输速率慢且需存储敏感信息的安全原语(如公钥算法、数字签名等)不适用于轻量级设备的认证.本文利用硬件物理不可克隆函数(PUF)具备的防篡改防克隆特性来生成共享密钥,结合MASK算法、Hash函数等安全原语,为物联网设备提出一种轻量级匿名密钥共享安全认证协议.通过Ban逻辑和形式化工具ProVerif进行安全分析验证,证明该协议能够防御中间人攻击、去同步攻击、假冒攻击、建模攻击等.通过对比其他协议,证明该协议具备计算成本低、通信开销和存储容量小以及安全性能高的优点,适合于资源受限设备的安全通信传输.

    • LIU Yuling1?,ZHAO Guolong1,ZOU Ziran2,WU Shengting1

      2022,49(10):111-118, DOI:

      摘要:股票价格具有非平稳性和波动性特点,且投资者容易受自身情感影响,投资决策行为具有非理性特征,因此股票价格难以预测.针对预测股票价格的卷积神经网络情感分析方法存在文本标记分布不平衡问题,本文提出一种基于情感分析和生成对抗网络的股票价格预测方法.首先,建立金融领域情感词典库;然后,使用基于词典的情感分析方法计算金融文本数据的情感极性和投资者每天的总体情感指数;最后,利用生成对抗网络对股市波动进行预测,其中生成器生成股票序列数据,而判别器采用卷积神经网络对生成数据和真实数据进行区分.该方法能动态地更新股票价格预测结果且误差较小.

    • ZHONG Zengsheng1,2,ZHU Chunyao1,YANG Yifei1,LIAO Xincheng1,WANG Renzhi1,ZHAO Ying1?,ZHOU Fangfang1,SHI Ronghua1,QIN Zheng3

      2022,49(10):119-129, DOI:

      摘要:数字货币交易中的洗钱行为区别于传统金融犯罪形态,传统反洗钱技术手段难以直接适用. 针对数字货币交易所面对的洗钱行为检测需求和检测难点,通过定义交易行为,构建了一个层次化加权的交易行为特征描述体系,提出了一个结合孤立点检测和小类簇检测的数字货币交易行为异常检测方法,实现从交易行为到交易用户的洗钱可疑程度的量化度量. 在真实数字货币交易所数据集上进行评估实验,结果显示,异常交易行为、可疑洗钱用户、显著性异常交易行为和隐蔽性异常交易行为的检测准确率分别为96.02%、95.05%、95.83%和95.81%,均优于基准算法. 同时,本文算法的特征体系能对检测结果做出有效解释,帮助数字货币交易所安全员快速开展后续调查和取证工作.

    • CHEN Wei1,FENG Jiyu1,LIU Changyi2?,TAN Peng1?,ZHAO Qingbo3

      2022,49(10):130-138, DOI:

      摘要:为了改善轮式越野车辆的安全性和稳定性,研究驱动系统中关键元件平衡阀对轮式越野车辆液压行走驱动系统性能的影响. 以某越野车辆的液压行走驱动系统为研究对象,建立平衡阀的理论分析模型,运用AMESim软件建立了越野车辆液压驱动系统模型,分析了平路行驶工况、下坡行驶工况下驱动系统中泵、液压马达和平衡阀的压力及转速变化情况,并通过试验验证了仿真模型的准确性. 分析结果表明:平衡阀在液压驱动系统中具有平衡负负载、防止供油不足及下坡时防止液压马达失速的作用. 针对下坡过程中的冲击现象. 通过对平衡阀阀芯控制端阻尼槽槽深和阻尼孔直径优化分析,发现改变阻尼槽的槽深可以有效减小压力冲击,槽深由0.55 mm降为0.35 mm时,背压可减小12.5%.

    • HE Liping1,2?,XIN Yuhang1,YANG Jin1,XIA Fan1,LI Qi2,3,JIANG Nan2,3,XIAO Yongkun1,LIU Danfeng2,3

      2022,49(10):139-146, DOI:

      摘要:为降低整车挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds, VOCs)并寻求解决方案,提出一种新的VOCs多级溯源定量分析数学模型与方法.该方法首次综合考虑零部件散发VOCs的交互协同效应以及基于国标限值的VOCs单一组分危害程度,建立了从零部件到整车的VOCs溯源分析数学模型.综合应用多目标决策法和三角模糊数语义学定义理论,构建定量分析多级VOCs溯源数学模型中各级影响权重的成对比较矩阵和计算多级组合权重的理论方法.所提出的VOCs溯源定量分析数学模型与方法不仅能够准确分析各种VOCs组分对整车VOCs贡献度大小序次,而且能够定量求解零部件散发VOCs交互协同作用下各零部件对整车VOCs的贡献度大小,从而为开展车内VOCs的溯源与控制提供更为准确的理论方法.某款车型的案例验证研究结果表明:各VOCs组分对案例车型中VOCs组分贡献大小的排序为甲醛>乙醛>甲苯>二甲苯>乙苯;零部件对整车VOCs贡献大小的排序为前排座椅>后排座椅>地毯>仪表板和顶棚.案例研究证明了某一零部件对车内VOCs的贡献,并不是该零部件各种VOCs组分的简单叠加,而是多种零部件VOCs散发组分协同作用的综合体现.

    • LI Junyang1,2?,ZHAO Chen1,2,XIA Yu1,2,GAN Lai1,2

      2022,49(10):147-156, DOI:

      摘要:为实现机器人关节在非线性摩擦和外界未知干扰力矩等因素影响下的精确和稳定控制,通过改进LuGre摩擦模型来描述系统的非线性摩擦特性,采用自适应算法进行摩擦补偿来逼近摩擦力的变化,并采用模糊神经网络逼近外界未知干扰力矩对系统的影响.引入正切障碍李雅普诺夫(Lyapunov)函数对输出信号进行约束,使误差被限制在给定范围之内.利用双曲正弦函数跟踪微分器解决了虚拟输入微分引起的“微分爆炸”和一阶滤波器精度差问题,将自适应控制方法与反步控制理论相结合,提出了一种带摩擦补偿的模糊自适应反步控制方法.利用Lyapunov判据证明了闭环系统的所有误差最终一致有界,并通过仿真得出本文所提出的控制方法相比于传统PID与神经网络动态面控制(Radial Basis Function Dynamic Surface Control,RBFDSC),位置跟踪误差分别提高了近7.5%和3%;当LuGre模型参数变化时,自适应算法也可以精确对摩擦力进行跟踪补偿,从而验证了本文所提出的控制策略的有效性和鲁棒性.

    • LIU Guoyong1?,XU Peizhi1,WANG Zhiming2,YIN Zhongjun1,HAO Pengpeng1,ZHU Dongmei1

      2022,49(10):157-165, DOI:

      摘要:针对目前潜水泵体积笨重的问题,利用Fluent软件,对贯流式潜水泵进行全流场仿真模拟. 基于CFturbo软件经验叶轮结构,对潜水泵流场特性进行定常仿真分析. 基于ISIGHT优化平台通过CFturbo和PumpLinx实现叶轮结构的参数化建模和仿真过程,针对扬程、效率和轻量化3个优化目标,借助多岛遗传算法进行叶轮结构优化. 优化后结果表明,在额定流量工况下,扬程提升5.1%,水力效率提升2.1%,叶轮直径减小1.9%,不同流量工况下的潜水泵性能总体优于优化前的性能. 根据现场测量的实验数据,在额定流量工况下,扬程误差为0.31%,证明优化结果可靠,效果良好.

    • DONG Bo,DONG Huimin?,WANG Delun,ZHANG Chu

      2022,49(10):166-174, DOI:

      摘要:谐波传动轮齿的相对运动在柔轮壳体空间弹性变形条件下属于空间共轭运动,空间共轭理论是决定其运动与力的传递及综合性能的核心因素. 为此,提出了一种基于相伴方法的谐波传动空间共轭运动模型. 通过壳体的半无矩理论及各构件间的运动关系,建立壳体中性层母线的直纹面运动方程;根据准不动线条件与中性层母线的直纹面运动,推导出谐波传动轮齿的瞬轴面方程.采用空间运动的相伴方法研究瞬轴面与共轭齿面之间的内在联系,以瞬轴面为原曲面、刚/柔轮齿面为相伴曲面,推导出刚性齿面空间相伴运动的共轭条件式,形成空间相伴运动的共轭模型. 将啮合点的相对运动转化为绕瞬轴的螺旋运动,分析瞬轴与啮合点法矢的关系特性;将空间共轭运动退化为平面共轭运动,分析空间共轭与平面共轭的约束特性;将啮合面约束为准不动面,分析准不动面条件下的空间共轭运动特性. 从实例仿真分析可知,谐波传动刚性轮齿的平面运动是空间运动退化后的一种特殊运动,谐波传动退化后的空间运动与平面运动一致,这验证了本文所述空间共轭模型与运动特性的正确性.

    • TAN Cong1,2?,HUANG Hongqiao1,2,CHEN Shidong1,2,LI Kai1,2,XIE Yuman1,2,LIU Mouhai1,2

      2022,49(10):175-182, DOI:

      摘要:针对智能电能表在运行过程中出现烧损的现象,在对各类因素进行关联分析后, 提出了一种基于XGBoost算法的智能电能表烧损预测方法,以某省份2019—2020年的数据为例进行了测试验证. 采用该方法结合电能表基本信息数据、运行数据和环境数据进行烧损识别,并与K最邻近法(K-NearestNeighbor,KNN)、朴素贝叶斯和支持向量机等传统机器学习算法进行对比. 结果表明,基于极限梯度提升算法(eXtreme Gradient Boosting, XGBoost)的算法精度达到91%,召回率达到66%,综合指标F1达到76.51%,远高于传统算法. 算法模型在进行系统部署的过程中,运用长短期记忆算法(Long Short Term Memory, LSTM)对部分缺失值进行了填充,经试点验证,该模型可较为准确地预测低压台区电能表烧损现象.

    • YAO Wenze1,XU Hongcheng1,ZHAO Haojie1,LIU Wei1,HOU Chengyang1,CHEN Yiqin2,DUAN Huigao2,LIU Jie1?

      2022,49(10):183-191, DOI:

      摘要:为模拟和优化电子束光刻(Electron Beam Lithography,EBL)工艺过程,提高电子束光刻版图加工质量,依托湖南大学(Hunan University,HNU)开发了一套电子束光刻的“自主可控”国产电子设计自动化(Electronic Design Automation,EDA)软件HNU-EBL.该软件实现了以下主要功能:1)基于Monte Carlo方法计算电子束在光刻胶和衬底中的散射过程与运动轨迹;2)基于多高斯加指数函数模型计算拟合出电子束散射的点扩散函数;3)基于GDSII光刻版图文件矩阵化,进行邻近效应、雾效应等校正计算,优化电子束曝光剂量;4)基于卷积计算,计算出给定曝光剂量下的能量沉积密度,并计算出边缘放置误差等光刻加工质量关键指标.基于该软件,通过异或门(Exclusive OR,XOR)集成电路的光刻版图算例,计算在聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate,PMMA)光刻胶和硅衬底中10 kV电子束的光刻工艺过程.通过对比电子束邻近效应校正前后的显影版图,验证了该软件的有效性.在完全相同的计算硬件和算例条件下,与主流同类进口EDA软件进行了对比,证实了在同等精度下,本软件具有更高的计算效率.已建立http://www.ebeam.com.cn网站,将HNU-EBL软件免费授权给EBL用户使用.

    • ZHANG Bo1?,YANG Enze1,LI Tiecheng2,YAN Xiangwu1

      2022,49(10):192-200, DOI:

      摘要:结温波动是光伏逆变器IGBT寿命评估精度的重要影响因素之一. 提出了考虑基频/低频结温影响的光伏逆变器寿命评估方法,首先,将结温剖面按不同时间尺度进行划分,对比分析了基频结温和低频结温的物理特性. 其次,扩大IGBT寿命评估过程中结温波动频率计算范围,建立了相应的光伏逆变器IGBT电热模型、寿命模型, 定量分析了基频结温、低频结温对光伏逆变器寿命评估的影响. 最后,以不同纬度地区为例,评估了不同任务剖面和不同采样周期下光伏逆变器的寿命损伤. 结果表明,综合考虑基频结温、低频结温对光伏逆变器寿命评估的影响,可有效提高光伏逆变器寿命评估的精度,有助于指导光伏逆变器的运行维护,降低非计划停机造成的经济损失.

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