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促进可再生能源发电消纳的用户侧典型资源需求响应策略

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促进可再生能源发电消纳的用户侧典型资源需求响应策略

作者：蒋晨威浙江大学

学位级别：硕士

随着能源转型进程的不断推进,在供能侧主要表现为可再生能源接入电力系统比例的持续提高,在用能侧主要表现为用户终端消费中用电比例与需求响应潜力的显著提升。在此背景下,如何制定合理有效的需求响应策略,以充分发挥用户侧典型需求响... 详细信息

随着能源转型进程的不断推进,在供能侧主要表现为可再生能源接入电力系统比例的持续提高,在用能侧主要表现为用户终端消费中用电比例与需求响应潜力的显著提升。在此背景下,如何制定合理有效的需求响应策略,以充分发挥用户侧典型需求响应资源的可调度潜力,从而经济、高效地进行可再生能源的就地消纳,已然成为了问题的关键与研究的重点。综上所述,本论文在用户需求响应潜力评估分析的基础上,重点选取了工业大用户、商业园区用户和数据中心作为典型用户侧资源进行需求响应策略研究,并主要关注了以下两个方面:1)着重分析了在需求响应过程中存在的用户用能偏好、用能舒适度,以及对于可接受价格和可调度时段的差异化响应;2)充分引导了用户需求响应行为优先应对可再生能源的就地消纳,以实现用户经济与环保效益的双提升。本文主要工作如下:分析了工业大用户、商业园区用户、居民用户以及数据中心用户的需求响应特点。在此基础上,提出了考虑用户行为特点、用能情况、经济水平和环保效益的需求响应潜力评估指标体系,并采用了G1法（序关系分析法）和熵权法结合的主客观权重计算方法。最后,通过算例分析,验证所提出指标体系的有效性,实现了高潜力、高价值用户的评估与筛选,为后续章节进一步探究具体用户的需求响应策略提供前提与基础。提出了考虑用户偏好与可再生能源消纳的工业大用户需求响应策略。首先,建立了一种考虑用户偏好的改进状态任务网络（State Task Network,STN）模型,在描述工业大用户生产过程的基础上,设计了用户对于不同类型生产设备及其运行状态的偏好模型。接着,以最小化用户总用电成本和最大程度满足用户偏好为目标,提出了一种考虑可再生能源发电消纳的工业大用户需求响应策略,并考虑了相关设备的运行操作约束。最后,针对某一实际工业用户进行算例分析,验证了方法的有效性,并进一步分析了所提出策略对于提升用户经济与环保效益的积极作用。提出了考虑可再生能源出力不确定性的商业园区用户需求响应策略。首先,分析了商业园区用户各类用电设备的负荷特性与需求响应特性。接着,采用基于拉丁超立方采样（Latin Hypercube Sampling,LHS）的场景生成技术与基于Kantorovich Distance（KD）的forward场景削减技术形成了考虑可再生能源出力偏差的日前预测结果。然后,以最小化用户总用电成本为目标函数,并考虑用户用能满意度与需求响应限制条件,形成了用户的整体需求响应策略。最后,针对某一商业园区用户进行算例分析,探究了所提出策略对于降低用户用能费用、提高可再生能源就地消纳率的作用,并进一步分析商业园区用户中不同设备的需求响应特点。提出了考虑可再生能源发电消纳的数据中心用户需求响应与最优定价策略。首先,建立了数据中心的基本运行框架与数学模型,并考虑了下层用户对于可接受价格与可调度时段的差异化响应,建立了描述用户价格敏感性与时间敏感性的需求响应模型。接着,提出了数据中心与下层用户的双层优化问题,在上层以数据中心利润最大化为目标,通过制定分时数据服务价格,提出了数据中心的最优定价策略;在下层以用户数据服务费用最小化为目标,考虑了用户差异化的需求响应行为,并将响应后的用户需求反馈给上层。然后,利用Karush-Kuhn-Tucker（KKT）条件和强对偶定理将下层问题进行转化与求解。最后,针对某一数据中心用户进行算例分析,验证了所提出分时数据服务价格机制对于降低数据中心能源成本和增加可再生能源消纳的有益作用,并进一步对分时数据服务价格的档位数量进行了敏感性分析。最后对论文的研究工作做了全面的总结,并对研究工作的不足和该领域未来的研究方向提出了建议。

关键词：需求响应策略可再生能源发电消纳工业大用户商业园区用户数据中心

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基于增强现实医生操作最适化研究

基于增强现实医生操作最适化研究

作者：张日威广东工业大学

学位级别：硕士

全髋关节置换术主要治疗髋关节部位严重磨损、塌陷等,它已被证明为终末期髋关节损坏的有效方式。手术难点在于如何准确地植入假体,它是决定手术成败的关键因素。如果髋臼杯假体植入位置与髋臼腔不吻合,容易造成术后人工关节的松动和脱... 详细信息

全髋关节置换术主要治疗髋关节部位严重磨损、塌陷等,它已被证明为终末期髋关节损坏的有效方式。手术难点在于如何准确地植入假体,它是决定手术成败的关键因素。如果髋臼杯假体植入位置与髋臼腔不吻合,容易造成术后人工关节的松动和脱位。本文重点研究如何基于先进技术实现髋臼假体的精准植入使得医生操作最适化。主要研究内容如下:(1)针对术前规划,本文采用了一种CT/MRI图像分割和三维重建的方法,它具有图像分割效果好、计算速度快等优点。根据临床合作伙伴的指导,我们基于骨质地标的特征和球面拟合算法分别在点云下的虚拟模型中获取骨质地标和髋臼杯孔的基准点位置。除外,基于临床合作伙伴提供的前倾角和外展角信息,我们计算出髋臼杯植入的最佳路径。(2)针对手术过程中器械和模型基准点的定位问题,本文采用计算机视觉跟踪技术,它包括相机标定、双目立体测距、双目追踪和虚拟物体与真实空间配准四个部分。相机标定建立了双目立体相机视野中的像素坐标系与真实场景中的世界坐标系的转换关系。为了精准测量深度信息,我们采用了双目立体测距,它包括双目标定、角点检测、特征匹配和立体测距四部分。基于计算复杂度、运行速度和准确度的考虑,我们采用了经典的Harris算法和NCC快速相似度的特征匹配算法完成角点检测和特征匹配。在追踪算法选取方面,我们选择了智能程度高、准确度高、延迟性低和具有二次追踪特性的标记物识别跟踪法。同时,基于标记物将虚拟物体配准到真实场景中。在对比骨质地标在虚实空间的位置的实验中,发现位置和方向的配准平均误差为2.2毫米和0.8°,这说明了本文提出的增强现实导航框架在全髋关节置换术中的可行性。(3)针对医生在计算机视觉下的手术操作不如徒手方便的问题,本文开发了一个用于髋臼杯定位的主从式虚拟仿真训练系统。该系统可以为医生提供一个安全和现实的训练环境,从而缓解有限的医疗资源的压力。主从式虚拟仿真训练系统主要由主从控制模块和虚拟场景模拟模块两部分组成。主从控制模块主要负责输入端和控制器之间的指令交互;虚拟场景模拟模块主要包括虚拟骨骼模型的设计和虚拟手术环境的三维重建,以及手术工具的模拟。在训练过程中,医生通过物理主手完成控制器中的虚拟手术工具的映射。当虚拟手术工具以正确的姿态到达髋臼的基准点时,虚拟训练界面上的交互机制会提示用户操作正确。实验中,五名用户体验了该系统的可行性,通过试验的时间显示该系统显著提高了熟练程度。(4)针对手术过程中徒手定位精度低的问题,本文设计了一个主从控制式全髋关节置换机械平台。机械平台的主体框架由Hbot电机同步带XY轴传动结构、立体相机固定槽、Z轴驱动装置和机械臂末端执行器构成。本文基于Solid Works进行机械平台的设计和搭建,基于步进电机、专用的驱动器和开关电源进行电能转换或传递,以及嵌入式微控制器开发板STM32F4进行连接和控制。在步进电机控制系统中,我们通过输入脉冲宽度调制(简称脉宽调制,PWM)来完成对步进电动运动的控制。经测量,机械平台在x,y和z方向的标准差依次为0.35mm,0.16mm和0.45mm,这显著提高了手术的定位精度。

关键词：增强现实全髋关节置换术计算机视觉追踪虚拟仿真训练系统机械平台

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复杂场景下语音识别技术的研究与应用

复杂场景下语音识别技术的研究与应用

作者：唐宝威安徽大学

学位级别：硕士

在深度神经网络学习的大背景下,语音识别技术(Automatic Speech Recognition,ASR)作为人工智能、模式识别等领域中重要的一门技术,得到了迅猛发展。随着智能设备的普及,语音识别技术被广泛的应用在日常生活和工作中。然而当人们在复杂... 详细信息

在深度神经网络学习的大背景下,语音识别技术(Automatic Speech Recognition,ASR)作为人工智能、模式识别等领域中重要的一门技术,得到了迅猛发展。随着智能设备的普及,语音识别技术被广泛的应用在日常生活和工作中。然而当人们在复杂的现实场景中使用语音识别技术时,例如特定的行业领域、噪音环境等场景,语音识别面临更大的挑战。因此,越来越多的专家和学者关注复杂环境下的语音识别技术的研究。本文研究了两种复杂场景下的语音识别技术。特定领域的集外词(Out-of-Vocabulary,OOV)识别是端到端语音识别所要解决的问题。特定领域的集外词是指那些仅在某个专业领域下高频出现的词汇。在常规语音数据集下训练的声学模型对集外词的识别效果欠佳,而集外词语音数据集的收集代价高昂。正确的引导语音识别系统准确的识别集外词是一件很有挑战的事情。其次,背景噪音混杂的场景也是语音识别经常面对的复杂环境之一。引入视觉模态辅助语音识别的音视频语音识别方法(Audio Viusal Speech Recognition,AVSR)是解决声学模型在噪声场景下的性能骤降问题的有效方法。视觉模态不会受到噪声污染,音频模态在干净背景下识别更精确,合理的音视频双模态融合方法是解决音视频语音识别的关键。复杂场景下的语音识别技术研究可以推动语音识别应用在更多的现实场景。本文主要围绕在复杂场景下的端到端语音识别技术进行深入研究,主要研究内容如下:(1)针对缺乏特定领域的集外词语音数据集,且当前语音识别系统不能理想的识别出集外词的问题,本文提出了一种新的集外词语音识别系统,首次通过引入拼写纠正(Spelling Correction,SC)方法解决集外词识别问题,集外词纠正模型是基于Transformer网络构建,纠正声学模型的识别结果中集外词错误。同时,设计了一种对齐损失,提高声学模型的识别结果中集外词部分的纠正效果,减少非集外词部分误纠正。此外,本文优化了纠正模型的训练方法,使用合成语音识别结果和真实语音识别结果共同训练集外词纠正模型,降低不同语音的识别结果的错误分布不一致对纠正模型的影响,避免了之前训练方法中声学模型发生偏移从而影响声学模型的实际应用。实验结果表明,本文提出的集外词语音识别系统可以很好的提高集外词语音的识别效果,且不会影响日常语音的识别效果。(2)针对现有的音视觉语音识别方法,在进行多模态融合时,或者忽略音频模态对视频模态的特征提取过程中的影响,或者忽略Transformer编码过程中模态之间的互补性的问题,本文提出一种新颖的基于Transformer的音视频识别方法,在编码过程中,两个分支编码器分别对音频模态和视频模态进行特征编码,信息交互块逐层的获取对方模态的互补信息,最后在解码过程中进行特征融合。同时,为了促进编码过程的信息交互,引入交叉重构损失。实验结果表明,本文的方法可以很好的提高音视频识别效果和模型的鲁棒性。本文对复杂场景下的语音识别进行了研究,探索出有效的方法来解决相应的问题,并且经过实验证明了方法的有效性和鲁棒性,最终实现语音识别系统在复杂场景下稳定可用。

关键词：语音识别集外词音视频识别多模态融合 Transformer

河西走廊黄土区强震诱发滑坡特征及危险性评估

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河西走廊黄土区强震诱发滑坡特征及危险性评估

作者：许晓威中国地震局兰州地震研究所

学位级别：硕士

黄土地震滑坡是黄土地区典型的地震地质灾害之一,也是我国黄土区最具灾难性的地质灾害类型之一。河西走廊位于我国“一带一路”的陆路要塞和关口,其地震安全关乎我国国家战略安全。分布在河西走廊地区的黄土成因包括风积、冲积和冰碛物... 详细信息

黄土地震滑坡是黄土地区典型的地震地质灾害之一,也是我国黄土区最具灾难性的地质灾害类型之一。河西走廊位于我国“一带一路”的陆路要塞和关口,其地震安全关乎我国国家战略安全。分布在河西走廊地区的黄土成因包括风积、冲积和冰碛物沉积等,其物理力学特性与黄土高原地区典型黄土存在差异。同时,受黄土沉积厚度、地形地貌、水文条件等因素的影响,使得河西走廊地区黄土地震滑坡与黄土高原地区典型黄土地震滑坡存在较大的区别。随着“一带一路”战略的深入推进和“交通强国”和“乡村振兴”等国家战略的稳步实施,河西走廊地区黄土地震滑坡危险性评估研究亟待开展。本文通过对河西走廊主要黄土分布区遥感影像的目视解译,结合现场调查和滑坡复核,揭示了研究区1927年古浪地震诱发滑坡分布特征。利用GIS空间分析功能,分析了研究区地震滑坡与各类影响因子之间的关系。通过采用宏微观土力学研究方法,对研究区黄土地震滑坡与黄土高原典型黄土地震滑坡进行了对比,阐明了二者之间的差异。利用贡献率权重模型与层次分析法计算得到了研究区在不同超越概率水平下的黄土地震滑坡危险性评价结果。主要结论如下:(1)1927年古浪地震诱发黄土滑坡总数为807个,总面积为256.14km,单个滑坡的平均面积为0.32km。根据统计结果,研究区内的地震滑坡多为中型和大型滑坡,单个滑坡面积大于1km的滑坡数量较少,占总滑坡数的7.56%,单个滑坡面积为10到10m的滑坡数量最多,占总滑坡数的91.82%。(2)研究区黄土地震滑坡的分布与地震烈度、坡度、高程、坡向、断裂带、水系、相对高差等因素有关。Ⅹ度区地震滑坡最多,(10°,40°]坡度区间、(2000m,3000m]高程范围和相对高差(100m,300m]区间是地震诱发黄土滑坡的高发区间,斜坡S向是地震诱发黄土滑坡的优势坡向。离断裂带、水系越近,地震滑坡受断裂带、水系影响显著。(3)相比于黄土高原典型的黄土地震滑坡,研究区黄土地震滑坡具有规模较小、坡度更大和相对高差更大的特征,其主要与研究区黄土层分布厚度小、地形起伏度大有关。从物性参数和细观结构上,研究区黄土相对致密、干燥,结构强度较黄土高原黄土的结构强度更大,诱发滑坡的地震动强度更大。(4)研究区滑坡危险性评价结果表明:区内中等滑坡危险区与严重滑坡危险区主要分布在天祝藏族自治县的西部、西北部及东部与古浪县的西南部、南部;轻微滑坡危险区主要分布在凉州区南部及古浪县中部与南部的局部地区。

关键词：古浪地震黄土地震滑坡空间分布物性参数微结构危险性评估

基于STM减振系统设计及氮化硅薄膜生长过程的研究

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基于STM减振系统设计及氮化硅薄膜生长过程的研究

作者：王瀚威大连交通大学

学位级别：硕士

硅在半导体工业中运用广泛,主要由于二氧化硅(Si O)和氮化硅(SiN)在器件的制作上能够形成膜,是用于制造大规模集成电路的隔离技术中的重要材料,还应用于太阳能电池技术中的增反射涂层和隧道介质。因此获得高质量氮化硅薄膜是大规模应用... 详细信息

硅在半导体工业中运用广泛,主要由于二氧化硅(Si O)和氮化硅(SiN)在器件的制作上能够形成膜,是用于制造大规模集成电路的隔离技术中的重要材料,还应用于太阳能电池技术中的增反射涂层和隧道介质。因此获得高质量氮化硅薄膜是大规模应用的前提。对于热活化CVD工艺,不同的温度、气相组成、总压、甚至不同的气体源进入反应器的顺序,通常会产生不同性质的薄膜材料。可是在众多研究中对氮化硅薄膜生长过程研究并不多。本文利用扫描隧道显微镜(Scanning Tunnelling Micro-sco Pe,简称STM)研究了超高真空环境下,电子工业上有重要应用前景的氮化硅薄膜的生长情况,即在不同的衬底温度和暴露量情况下,高纯度NH与单晶Si(111)表面的反应过程。在STM中,即使轻微的振动也会使针尖与样品间的距离发生微小的变化,从而影响最终成像结果,首先对探头压电管的刚度进行了量化分析,改变相关参数进行优化。并根据实验室的振动环境,研制出一套分别针对低频率与中高频率的减振系统。经过理论设计及优化,系统的工作效果预期会达到2Hz以上。最后在大气环境下,分别对减振前与减振后的隧道电流进行对比,证明设计的悬挂弹簧等相关减振措施起到了良好的效果。优化实验使用的样品架。根据样品加热原理与高温环境,对样品架的结构、尺寸设计,以及材质的选择。通过仿真分析,样品可在样品架上均匀受热,符合设计要求。并且最终的实验结果也验证了样品架的可行性。研究发现,在较低暴露量情况下,随着反应温度的升高,表面反应表现为两种不同的解离吸附过程。在高暴露量的情况下,随着衬底温度的升高,氮化硅薄膜由无定型结构逐渐转化为有序相,最终呈现8/3×8/3结构。在氮化区域生长过渡阶段,表面存在较多的表面吸附物,研究判断其为氮化反应过程的中间反应物,并在后续的反应过程中被消耗而形成有序干净的表面形貌。

关键词：扫描隧道显微镜氮化硅薄膜减振系统暴露量

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伊斯兰跨文化人权理论刍议

世界宗教研究 2011年第5期 149-156页

作者：吕耀军宁夏大学政法学院

跨文化人权理论为当代伊斯兰人权哲学提供了新的思路。现代国家观念的发展和国家之间的互动是该理论产生影响的主因。穆斯林学者强调伊斯兰文化中,关于尊严、公正和平等的伦理精神是实现伊斯兰跨文化人权普遍性的基础。这就需要依据经... 详细信息

跨文化人权理论为当代伊斯兰人权哲学提供了新的思路。现代国家观念的发展和国家之间的互动是该理论产生影响的主因。穆斯林学者强调伊斯兰文化中,关于尊严、公正和平等的伦理精神是实现伊斯兰跨文化人权普遍性的基础。这就需要依据经典的原初精神和现代理念,对伊斯兰法做出新的解释。人类社会生活的共同需要、人性的共同趋向和人权的跨文化视角并不会削弱宗教的核心原则的观点,是穆斯林学者主张跨文化人权理论的依据。在此基础上,学者发展了'重叠共识'理论,结合伊斯兰国家人权情况,提出了实现跨文化人权理论的具体方式。

关键词：伊斯兰人权跨文化

基于形状记忆合金的柔性驱动平台回滞建模与控制算法研究

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基于形状记忆合金的柔性驱动平台回滞建模与控制算法研究

作者：梁明威华南理工大学

学位级别：硕士

形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)是一类特殊的智能材料,这类材料通过内部的相变产生形变和驱动应力,能够实现热能和机械能之间的转换。由SMA材料制成的驱动器具有无声驱动、功重比高和驱动应力大等优点,被广泛应用在仿生机器人、... 详细信息

形状记忆合金(Shape Memory Alloy,SMA)是一类特殊的智能材料,这类材料通过内部的相变产生形变和驱动应力,能够实现热能和机械能之间的转换。由SMA材料制成的驱动器具有无声驱动、功重比高和驱动应力大等优点,被广泛应用在仿生机器人、医疗器械和航天航空等领域。但同时SMA驱动器的性能受到SMA材料内部的强饱和非对称回滞特性的影响,使得SMA驱动器的精度受限,极端情况下甚至会造成系统不稳定和振荡。本文以柔性驱动控制为研究目标,设计了基于SMA丝的柔性驱动平台。为了实现对柔性驱动平台的精准建模,本文提出了修正的广义Prandtl-Ishlinskii(Modified Generalized Prandtl-Ishlinskii,MGPI)模型。针对柔性驱动平台的数学模型,设计了自适应神经网络控制器并保证了闭环系统的稳定性,实现了对柔性驱动平台运动轨迹的精准控制。本文的主要工作内容和研究成果如下:1)设计了基于SMA丝的柔性驱动平台。该平台选用SMA丝作为驱动材料,具有行程大、驱动应力大、响应速度快等优点。本文完成了柔性驱动平台的输入输出特性实验,实现结果表明柔性驱动平台具有与输入电压相关的强饱和非对称回滞特性。2)提出了MGPI模型表征柔性驱动平台的回滞特性。MGPI模型改进了GPI模型中的输入形状函数,既实现了对柔性驱动平台回滞特性的精确描述,又便利了后续的控制器设计。此外,使用动力学特性方程描述了系统动力学行为和SMA丝的热学模型。针对不同输入电压下的系统特性,使用模型辨识工具验证了所提数学模型的准确性。3)基于柔性驱动平台的数学模型,设计了一种自适应神经网络控制器。通过李雅普诺夫稳定性分析保证了闭环系统的稳定性,考虑了建模误差和外部扰动,使闭环系统具有较强的鲁棒性和跟踪能力。仿真结果和实验结果验证了所用控制器的有效性。本文所提的回滞建模方法可以很好地描述柔性驱动平台的回滞特性,所设计的自适应神经网络控制器可以实现柔性驱动平台的高精度驱动,研究结果为后续的SMA柔性穿刺方案提供了技术支撑。

关键词：形状记忆合金柔性驱动回滞建模自适应神经网络控制

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银行信贷风控增强模糊认知图方法研究

银行信贷风控增强模糊认知图方法研究

作者：李宗威山东财经大学

学位级别：硕士

系统的存在具有普遍性,要研究和解决问题离不开系统的思想。但是大多数模型在预测分析中仅能保证良好的预测精度,并不具备可解释性,且随着问题复杂性的提升预测精度也随之下降,在对现实世界的仿真模拟中无法保证真实有效性。模糊认知图... 详细信息

系统的存在具有普遍性,要研究和解决问题离不开系统的思想。但是大多数模型在预测分析中仅能保证良好的预测精度,并不具备可解释性,且随着问题复杂性的提升预测精度也随之下降,在对现实世界的仿真模拟中无法保证真实有效性。模糊认知图（Fuzzy Cognitive Map,FCM）从人的认知理解与现实世界复杂运行逻辑的角度出发,融合神经网络方法的高精度预测能力与模糊逻辑的解释性能力,在复杂系统建模中有很强的知识表达与推理能力。FCM融合了模糊集理论,能够很好的对系统建模和仿真,使得其在各个领域都有应用。传统的模糊认知图模型在构建过程中易受到认知局限性的影响,研究某一问题所选取的因素通常是不全面的,这将在之后的预测分析中带来误差损失,造成预测效果不佳。因此,本文将着重研究认知局限下模糊认知图的结构设计问题,分析认知局限性对模糊认知图的预测精度影响;对传统模糊认知图结构进行改进,引入多层模糊认知图结构以及自适应变异策略,提出增强认知结构的模糊认知图预测方法（EC-FCM）;将EC-FCM预测模型在银行信贷风控中进行实验验证。概括来说,本文的主要创新点如下:1.提出了增强认知结构的模糊认知图（EC-FCM）预测方法。认知的局限性具有普遍性,重要概念节点的缺失将对系统的迭代推理带来不利影响,进而影响模型的整体分析预测精度。本文对认知局限下的模糊认知图进行研究,分别构建认知局限与完全下的模糊认知图,研究不同重要程度节点对系统的精度影响,印证认知局限性对模糊认知图的预测有影响,且中心度越高的节点的缺失对FCM影响越大的结论。其次提出了一种认知局限下的模糊认知图增强认知结构拓展方法（ECFCM）,从模型的结构、拟合能力以及遗传算法进化效率方面进行改进,引入认知节点X、构建多层模糊认知图结构、采用自适应变异策略,以此来提升在实际应用中的预测精度。2.提出了基于增强模糊认知图的银行信贷风控方法。商业银行作为特殊的金融企业,贷款作为它的主要盈利手段之一,如何正确的预测和控制不良贷款的产生是促进银行发展、社会稳定运行的重要问题。由于模糊认知图具有对复杂系统建模与预测、决策的能力,本文将增强认知结构模糊认知图与银行金融风控研究方向结合与应用,提出了基于增强模糊认知图的银行信贷风控方法,提升银行金融信贷风控能力,确保交易的安全与可行性。根据本文的研究目标,从相对增强认知环境下剥离相关概念节点,对认知局限性带来的影响进行了分析;对传统模糊认知图结构进行改进,引入概念节点拓展、多层模糊认知图结构和自适应变异策略,提出了认知局限下的模糊认知图的增强认知结构拓展方法（EC-FCM）;将EC-FCM在银行信贷风控中进行实验验证,结果表明,增强认知结构改善了认知局限性带来的影响,提升了模型的预测精度和演化速度,使模糊认知图的结构研究得到了拓展。

关键词：模糊认知图遗传算法信贷风控多层模糊认知图结构增强认知

基于模型检测的车联网认证协议形式化分析与验证

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基于模型检测的车联网认证协议形式化分析与验证

作者：宋威威华东交通大学

学位级别：硕士

车载自组网(Vehicular Ad-Hoc Network,VANET)是车联网体系中的通信网络,旨在通过车辆与车辆、车辆与基础设施之间的通信,为交通运输提供高效、便捷的服务。由于VANET中许多节点之间的通信是基于公开无线信道的,可能会面临开放网络环境... 详细信息

车载自组网(Vehicular Ad-Hoc Network,VANET)是车联网体系中的通信网络,旨在通过车辆与车辆、车辆与基础设施之间的通信,为交通运输提供高效、便捷的服务。由于VANET中许多节点之间的通信是基于公开无线信道的,可能会面临开放网络环境下的各种网络攻击,研究人员为此提出了各种安全协议以保证车联网的通信安全。然而,由于网络入侵者能力强大以及通信网络环境复杂等原因,许多安全协议的安全性并不能得到保证,因此对安全协议进行安全性分析对保证车联网安全具有重要意义。本文重点关注车联网认证协议的安全性问题,选取用于车联网认证场景的DAS协议作为主要研究对象,使用模型检测技术及其支撑工具SPIN对该协议进行形式化分析与验证,找出协议中的不安全因素并进行改进,对保证车联网安全起到重要作用。本文的主要工作和创新点有:1)提出一种基于SPIN的含时间戳安全协议的形式化分析方案。在构建协议主体模型的基础上,引入包含时间变量、时钟函数、计时器变量的离散时间模型以对协议中的时间因素进行描述、引入时间戳检测模型以对消息的新鲜性进行检测、使用SPIN能够识别的断言表示协议的时间相关安全属性。应用该方案对经典协议WMF进行分析与验证,成功找到了针对该协议的攻击,证明所提方案有效,可以引入到含时间戳的车联网认证协议的安全性分析中。2)提出协议抽象规则。将可信任机构TA和路侧单元RSU抽象成一个整体,将TA颁发给车辆的密钥VSK抽象成TA和车辆的共享密钥,同时将哈希函数抽象成未知主体的公钥,有利于降低协议模型复杂度,以缓解状态爆炸问题。3)对DAS协议进行分析、验证与改进。在前两项工作的基础上,使用Promela构建协议模型;构建入侵者攻击报文库和原子知识库,将入侵者的攻击能力划分为存储消息、学习知识、伪造攻击报文、发送攻击报文四种行为模式并给出对应的算法描述和模型实现;使用断言表示DAS协议的新鲜认证性;最后使用SPIN对模型进行验证,成功发现DAS协议中存在着重放攻击,该攻击导致TA从一条过期的认证消息中通过了对车辆的认证。根据DAS协议的攻击路径,分析出协议出现攻击的原因是车辆发送的认证消息中时间戳信息未被加密,导致入侵者可以在不解密密文的情况下就能更新时间戳。对该协议进行改进,具体做法是将时间戳信息放入认证消息的密文中。使用模型检测对改进后的协议进行验证,实验结果表明,改进后的协议未发现攻击。

关键词：车载自组网认证协议 DAS协议模型检测 SPIN/Promela