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基于RSSP-I协议的车站联锁安全通信模拟器的分析与设计研究

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基于RSSP-I协议的车站联锁安全通信模拟器的分析与设计研究

作者：郭桂杏西南交通大学

学位级别：硕士

伴随着现代通信、微电子方面的新技术落地,基于通信的列车运行控制系统更广泛的应用,铁路信号系统中的网络通信安全逐渐成为了亟待解决的关键问题。车站计算机联锁系统接入客运专线铁路信号系统安全数据网后,通常采用RSSP-I或者RSSP-II... 详细信息

伴随着现代通信、微电子方面的新技术落地,基于通信的列车运行控制系统更广泛的应用,铁路信号系统中的网络通信安全逐渐成为了亟待解决的关键问题。车站计算机联锁系统接入客运专线铁路信号系统安全数据网后,通常采用RSSP-I或者RSSP-II铁路安全通信协议实现与客运车站多个列控系统设备的安全数据传输与信息共享,其采用的安全通信协议的正确性和可靠性将直接影响着计算机联锁系统的运行效果。本论文概述了车站计算机联锁系统的功能以及联锁系统的测试分类与测试环境,并从传输系统的分类和不同传输系统通信过程中可能存在的威胁出发,分析了计算机联锁系统与其它设备通信时使用的两种RSSP安全通信协议。本论文重点研究了用于车站计算机联锁系统与邻站联锁系统通信接口中的RSSP-I安全通信协议,并在此基础上完成了车站联锁安全通信模拟器的设计与测试。首先,利用Visual Studio 2013平台,根据铁路车站计算机联锁间通信接口规范,参考安全通信系统架构,采用分层设计的方式开发一个基于RSSP-I协议实现的车站联锁安全通信模拟器软件。对于应用层,主要分为主界面设计与安全用户数据报文设计;安全功能模块设计中,由模块的初始化、对报文的收发处理、时钟更新等部分组成,并详细介绍了其中涉及的安全算法的原理和设计流程;所设计的通信功能模块底层采用无连接的UDP传输用于实现与外界设备的通信。同时,在车站联锁安全通信模拟器中加入了故障注入模块,一共设计了9种故障用于模拟真实网络通信中可能会存在的威胁。接着,在完成RSSP-I协议自动化分析脚本开发的基础上,对该车站联锁安全通信模拟器软件进行测试。首先进行了互通测试,测试了其基于RSSP-I协议的安全应用数据交互功能,验证了基于RSSP-I协议的通信系统能够抵御传输过程中存在的相关威胁和风险。另外,将车站联锁安全通信模拟器软件与真实计算机联锁系统进行测试,结果证明该安全通信模拟器也可用于实验室中车站计算机联锁系统的通信接口测试与联锁逻辑的检验。最后,分析了现有的两种RSSP安全通信协议在实际应用中存在的局限性和缺点,对RSSP-I协议引入对等实体认证与基于3DES对称加密算法的安全码MAC的计算。为了拓展RSSP-I协议的应用场景,使其可以抵御传输过程中的信息伪装风险,在安全通信模拟器中实现了基于RSSP-I协议的安全报文的加密传输。

关键词： RSSP安全通信协议安全相关通信安全威胁安全防护计算机联锁系统

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基于多注意力网络的输电线路故障分类研究

基于多注意力网络的输电线路故障分类研究

作者：郭桂豫安徽理工大学

学位级别：硕士

输电线路的正常运行是电力稳定可靠输送的必要条件,因此定期巡检是维护线路运行的重要任务。传统方法通过人工巡检,但这样做不仅效率低而且具有安全隐患。随着人工智能的发展,人们利用深度学习的方法,通过派出无人机和巡检机器人采集图... 详细信息

输电线路的正常运行是电力稳定可靠输送的必要条件,因此定期巡检是维护线路运行的重要任务。传统方法通过人工巡检,但这样做不仅效率低而且具有安全隐患。随着人工智能的发展,人们利用深度学习的方法,通过派出无人机和巡检机器人采集图像,结合分类算法进行图像处理的研究。针对输电线路的故障分类,所做的工作主要包括以下几个方面:1.首先对某地区范围内的输电线路展开研究,整理出近7年来的故障图像。根据输电线路类型不同分析故障原因,最终筛选出四种类别图像,通过图像预处理制作输电线路故障数据集。2.针对输电线路故障图像地理背景信息复杂、种类特征差异较大的特点,选用Res Net50作为输电线路故障分类的主干网络,对残差网络进行改进,提出DBONet50模型。并分别在Cifar10、Cifar100数据集和输电线路故障数据集上进行训练。实验结果表明,DBONet50模型在不同数据集上准确率均有所提升,分别为88.08%、66.15%和98.49%。解决了网络分类精度不高的问题,减少了误检的情况。3.通过进一步分析实验结果发现,DBONet50模型在处理类别图像特征差异较大的情况时,提取特征信息有限。为了获取更多有用特征信息进而提升故障分类准确率,引入注意力机制。根据故障图像特点,在现有注意力模块的基础上进行改进,引入了BAD和TAM这两个新注意力模块。一方面,模块具有参数量小、突出重要特征信息权重、提高特征的提取能力的优点。另一方面,作为即插即用的模块,它很容易嵌入到现有的网络中。将这两个注意力模块嵌入到DBONet50网络中,组成多注意力输电线路故障分类模型ADR50。通过实验结果表明网络的准确率有所提高,达到了99.3%。进一步做消融实验和对比实验,验证了两个注意力模块的有效性。4.根据输电线路故障图像的特点,基于多注意力输电线路故障分类模型ADR50,设计一款故障分类系统。利用Python语言和Qt软件对单张图像和多张图像进行故障分类。图[57]表[19]参[76]

关键词：输电线路故障图像深度学习图像分类 ResNet50 注意力模块

航空发动机转子系统关键部件故障特征提取研究

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航空发动机转子系统关键部件故障特征提取研究

作者：郭桂宏沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

航空发动机作为飞机的核心部件,它长时间处于复杂恶劣的环境下,发生故障是不可避免的。轴承、转子作为航空发动机转子系统的关键部件,出现故障时将会影响整个飞机的安全性能,甚至导致重大事故的发生。为实现转子系统关键部件故障特征的... 详细信息

航空发动机作为飞机的核心部件,它长时间处于复杂恶劣的环境下,发生故障是不可避免的。轴承、转子作为航空发动机转子系统的关键部件,出现故障时将会影响整个飞机的安全性能,甚至导致重大事故的发生。为实现转子系统关键部件故障特征的有效提取,论文对航空发动机转子系统关键部件进行故障特征提取与故障识别研究。主要研究内容如下:(1)从两个不同的复杂性评判角度出发,提出了基于双复杂度参数的转静碰摩故障识别方法。利用多尺度Lempel-Ziv复杂度(M-LZC)及Hjorth参数中的复杂度(Complexity)参数对敏感故障分量信号进行选取,依据选取的分量信号的奇异值差分谱实现了转静碰摩故障特征的有效提取与故障的准确识别。(2)利用Activity参数对轴承故障的敏感性,提出了基于VMD-Activity的中介轴承复合故障特征提取方法。通过将Hjorth参数中的Activity参数作为特征指标,实现了变分模态分解(VMD)中分解层数的自适应确定与敏感分量信号的自适应选取。依据选取的敏感故障分量信号的频谱,实现了实际航空发动机中介轴承复合故障特征的有效提取与复合故障类型的准确判断。(3)提出了基于M-LZC的中介轴承复合故障特征增强方法。依据小波变换(WT)良好的时频局部性,实现了中介轴承振动信号的分解。利用Lempel-Ziv复杂度(LZC)对系统状态变化的敏感性,通过对越大的多尺度LZC值对应的分量信号赋予越大的权重值,实现了中介轴承故障特征信息的增强。依据特征增强后分量信号的重构信号实现了实际航空发动机中介轴承复合故障类型的准确识别。(4)为实现滚动轴承复合故障的准确识别,提出了基于ITD-CCF的滚动轴承复合故障特征提取方法。利用固有时间尺度分解(ITD)算法能够自适应分解复杂信号的优点,对同一时刻、不同位置传感器采集的加速度信号进行了固有时间尺度分解;并基于互相关函数(CCF)对相应层的固有旋转分量(PRC)进行融合与去噪。方法准确有效的提取出了滚动轴承的复合故障特征。(5)提出了基于ITD-Complexity的滚动轴承复合故障特征提取方法。基于小波阈值降噪算法实现了滚动轴承振动信号的预处理。根据Complexity参数对轴承故障特征的敏感性,通过将Complexity参数作为特征指标,实现了固有时间尺度分解后敏感PRCs的选取。依据敏感PRCs的CCF实现了滚动轴承复合故障类型的准确识别。论文根据不同的信号分解算法(ITD,VMD与WT),信号降噪算法(奇异值差分谱,CCF与小波阈值降噪),信号故障特征指标(Activity,Complexity与M-LZC),从转子系统故障时信号表现出的不同特征出发,实现了航空发动机碰摩故障,中介轴承复合故障及滚动轴承复合故障的特征提取与故障识别。

关键词：转子系统碰摩故障轴承故障复合故障特征提取

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社区微电网储能容量配置与协同优化运行研究

社区微电网储能容量配置与协同优化运行研究

作者：郭桂志广西大学

学位级别：硕士

由于化石能源的过度消耗,环境污染和气候变化问题日益严重。这使得人们对推进能源转型、发展可再生能源和提高能源利用率愈发重视。社区微电网能够有效整合当地的可再生能源,为社区用户提供清洁、高效和经济的能源服务,在能源转型中发... 详细信息

由于化石能源的过度消耗,环境污染和气候变化问题日益严重。这使得人们对推进能源转型、发展可再生能源和提高能源利用率愈发重视。社区微电网能够有效整合当地的可再生能源,为社区用户提供清洁、高效和经济的能源服务,在能源转型中发挥着至关重要的作用。为此,为提高社区微电网的可靠性和经济性,本文分别从能源管理策略、储能容量配置和电动汽车有序充放电管理三个方面来开展相应的研究,主要研究内容如下:首先,针对目前社区用户用电效率和对可再生能源消纳能力较低的问题,提出了一种能够优化调度可再生能源和储能系统（Energy Storage System,ESS）、提高社区微电网的能源利用率和降低系统用电成本的能源管理策略,并建立了以最小化系统用电成本为目标的多约束混合整数规划模型,在分时电价和实时电价两种不同电价机制下进行了多组数据的算例分析。算例结果表明,本文所提的能源管理优化策略能够有效提高社区微电网的可再生能源消纳能力,并降低系统的用电成本。然后,为了确保社区微电网的可靠性和经济性,对社区微电网的储能系统容量优化配置进行了研究。为此,本文提出了一种基于能源管理架构的微电网储能容量优化配置方法,并建立了以最小化系统用电成本为目标的储能容量优化模型。该模型综合考虑了可再生能源出力、负荷需求、储能系统成本及充放电约束等多方面因素,通过改进粒子群算法对所提模型进行求解。经实例验证,本文所提的储能容量优化配置方法能够合理配置社区微电网的储能容量,有效减少了系统的用电成本,提高了系统运行的经济性。最后,对大规模电动汽车接入社区微电网后的能源管理问题进行了研究。在充分考虑了社区微电网内用户的用车习惯和参与需求响应的情况,提出了一种基于车辆到电网（Vehicle to Grid,V2G）技术与ESS协同优化的微电网能源管理方法,并建立了相应的系统模型。在不同电动汽车渗透率下对所提优化算法进行算例分析。结果表明,本文提出的基于V2G技术与ESS协同优化的微电网能源管理方法在减少社区微电网的最大峰值功率和节省用电成本方面具有一定的优势,同时能够有效减少社区微电网的峰谷差,并降低系统的用电成本。

关键词：社区微电网能源管理改进粒子群算法协同优化储能容量配置 V2G

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蛋白核小球藻风味成分研究

蛋白核小球藻风味成分研究

作者：郭桂筱广东海洋大学

学位级别：硕士

蛋白核小球藻是十分重要和常见的可食性微藻,具有丰富的营养。然而,小球藻存在特殊的“藻腥味”,会直接或间接给食品带去不良风味,影响相关食品的可接受性。目前,人们对这种藻腥味的具体风味成分还不十分清楚。本研究以蛋白核小球藻为... 详细信息

蛋白核小球藻是十分重要和常见的可食性微藻,具有丰富的营养。然而,小球藻存在特殊的“藻腥味”,会直接或间接给食品带去不良风味,影响相关食品的可接受性。目前,人们对这种藻腥味的具体风味成分还不十分清楚。本研究以蛋白核小球藻为主要研究对象,首先通过电子鼻和顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(HS-SPME-GC-MS)测定蛋白核小球藻及其他四种常见食(饲)用微藻的挥发性成分及其风味特征,确定蛋白核小球藻中不良风味成分的组成及含量,找出关键不良风味成分。然后,通过改变蛋白核小球藻的培养条件,探究蛋白核小球藻生长过程中挥发性成分的变化,确定生长过程中变化最大的关键不良挥发性成分。通过二元模拟与转录组测序对不良风味形成机制进行初步探究。本研究的主要内容与结果如下:(1)通过培养蛋白核小球藻及其他四种常见食(饲)用微藻,利用电子鼻技术和顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术检测挥发性成分及其风味特征。结果表明,醛类、醇类和酮类化合物是五种微藻中的主要挥发性化合物,这些化合物嗅觉阈值低,对风味起主要作用,构成它们的特征风味轮廓。其中,己醛、1-辛烯-3-醇、(E,Z)-2,4-癸二烯醛和己醇是主要的不良风味化合物,普遍存在于五种微藻中,赋予微藻脂肪味、鱼腥味和青草味的不良气味。(2)分析连续光照自养培养、周期光照自养培养、连续光照混养培养、周期光照混养培养以及异养培养的蛋白核小球藻其生长过程中挥发性成分的变化。通过PCA分析和显著性分析,确定引起风味变化的主要是醛类和醇类化合物,其中己醛和己醇是含量最高且对风味影响最大的物质。(3)通过建立二元模拟体系研究蛋白核小球藻关键不良风味化合物己醛和己醇的形成途径。测定连续光照自养培养以及连续光照自养培养并分别黑暗培育12h和24h后的蛋白核小球藻的脂肪酸组成、相关酶活性,再提取粗酶液模拟亚油酸的酶促氧化反应分析其生成物。结果表明,蛋白核小球藻脂肪酸组成与含量以及己醛、己醇含量在经过黑暗培育后发生改变,酶活性随光照的改变无显著性的变化。亚油酸的酶促氧化反应能够生成己醛、(E)-2-庚烯醛、(E)-2-己烯醛、己醇等化合物,对风味有重要的影响作用。除此之外,光照的改变对挥发性化合物的生成有影响,从而对风味产生影响。(4)利用转录组测序对连续光照自养培养、连续光照混养培养和异养培养三种培养条件下的蛋白核小球藻进行分析,通过差异基因KEGG富集结果表明,光照的改变能够引起光合作用的氧化磷酸化通路和过氧化物酶通路的改变,光合作用的相关基因有明显的上调或下调,从而影响有机化合物的合成、脂肪酸的组成以及相关代谢途径中酶表达量,进而影响蛋白核小球藻的风味。

关键词：蛋白核小球藻挥发性化合物不良风味固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术转录组

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基于非凸优化方法的压缩感知SAR成像研究

基于非凸优化方法的压缩感知SAR成像研究

作者：郭桂祥南京信息工程大学

学位级别：硕士

合成孔径雷达具有远距离探测、全天时全天候工作的特点,有效提升了信息获取能力,在军事侦察、灾情预报等领域有着广泛应用。随着成像场景的日益增大,需要处理的数据量逐渐增多,传统采样方式无法满足大规模的数据采样与传输需求。压缩感... 详细信息

合成孔径雷达具有远距离探测、全天时全天候工作的特点,有效提升了信息获取能力,在军事侦察、灾情预报等领域有着广泛应用。随着成像场景的日益增大,需要处理的数据量逐渐增多,传统采样方式无法满足大规模的数据采样与传输需求。压缩感知理论的提出,为解决这些问题提供了思路。该理论指出,当信号满足稀疏条件时,可用少量观测数据高概率无失真的恢复原信号。在雷达观测场景中,由于待观测的目标或感兴趣的区域相对于整个空间来说是稀疏的,故可将压缩感知理论用于SAR成像。然而,传统基于压缩感知的SAR成像方法存在没有充分利用空间稀疏性以及恢复算法没有更好逼近压缩感知稀疏SAR成像模型的问题。针对这些问题,本文进行了以下研究,主要包括:（1）为进一步提高成像算法的重建性能和充分利用空间稀疏性,本文提出一种基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像方法。该方法首先建立SAR回波二维稀疏表示模型,在此基础上将稀疏表示模型转化为近端模型,之后采用非凸函数簇中SCAD判罚函数获得近端算子以求解该模型。通过多组实验分析对比可知,该方法的成像结果优于传统算法。（2）由于非凸函数在重构性能方面展现出较好的优越性,拓展非凸函数在SAR成像领域中的应用十分必要。同时,考虑到单一重构算法很难满足获得高质量成像的需求,多种特征、多种算法联合成像势在必行。基于此本文提出一种基于自适应加权的极小极大凹罚函数和全变分的稀疏SAR成像方法。该方法首先将加权思想同非凸函数簇中的MC函数结合,以进一步促进解的稀疏性,之后与全变分判罚函数线性组合构成复合正则化器,以进一步提高抗噪性能。同时,采用交替方向乘子法求解该成像模型。此外,在求解过程中使用方位-距离解耦算子替换测量矩阵及其厄米特转置以减少存储空间。（3）运用LabVIEW软件平台实现了基于非凸表示框架下稀疏SAR成像方法的软件开发。首先在前面板添加能够输入不同场景参数以及选择不同成像算法的输入与显示控件。然后在后面板中通过LabVIEW与MATLAB混合编程构建测试成像算法的程序框图,并通过MATLAB Script节点调用IPP＿SCAD算法对目标进行成像。最后通过前面板中的目标散射点场景XY图、成像结果强度图及性能评估参数来观察和评价成像效果,从而完成非凸表示框架下稀疏SAR成像方法的测试软件的开发。

关键词：合成孔径雷达压缩感知迭代近端投影非凸正则化 LabVIEW

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多种作物联合收入保险及其定价研究

多种作物联合收入保险及其定价研究

作者：郭桂爱哈尔滨师范大学

学位级别：硕士

基于迭代近端投影的二维欠采样合成孔径雷达成像

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电子与信息学报 2022年第6期44卷 2127-2134页

作者：李家强郭桂祥陈金立朱艳萍南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

合成孔径成像雷达(SAR)具有数据量大、采样率高等特点,针对传统压缩感知(CS)的SAR成像存在精度低及抗噪性能差的问题,该文提出一种基于迭代近端投影(IPP)的2维欠采样合成孔径雷达成像重建方法。即通过对雷达回波构建为距离频域-方位多... 详细信息

合成孔径成像雷达(SAR)具有数据量大、采样率高等特点,针对传统压缩感知(CS)的SAR成像存在精度低及抗噪性能差的问题,该文提出一种基于迭代近端投影(IPP)的2维欠采样合成孔径雷达成像重建方法。即通过对雷达回波构建为距离频域-方位多普勒域的2维稀疏表示模型,在此基础上将成像问题转化为距离向和方位向压缩感知稀疏重构问题,利用迭代近端投影算法的函数优化模型来表示合成孔径雷达成像中的稀疏表示,最后采用平滑削边绝对偏离(SCAD)罚函数获得近端算子以求解该模型并进行成像。仿真与实测数据处理结果表明,所提方法成像效果更好。

关键词： SAR成像压缩感知迭代近端投影平滑削边绝对偏离罚函数

小腿围在评估维持性血液透析患者骨骼肌质量下降中的效果研究

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中华护理杂志 2021年第8期56卷 1187-1193页

作者：杜晓菊张海林尹丽霞陈管洁李晓亮王政灵雪郭桂周起帆徐州医科大学附属连云港医院血液净化中心连云港市222000 徐州医科大学附属连云港医院护理部连云港市222000 徐州医科大学附属医院血液净化中心南京医科大学连云港临床医学院

目的探讨维持性血液透析患者小腿围与骨骼肌质量指数、握力、步速的关系,分析小腿围在评估肌少症中的效果,为护理人员筛查维持性血液透析患者肌少症高危人群提供参考。方法2020年5月—9月,采用便利抽样法,选取江苏省连云港市和徐州市2... 详细信息

目的探讨维持性血液透析患者小腿围与骨骼肌质量指数、握力、步速的关系,分析小腿围在评估肌少症中的效果,为护理人员筛查维持性血液透析患者肌少症高危人群提供参考。方法2020年5月—9月,采用便利抽样法,选取江苏省连云港市和徐州市2所三级甲等医院的613例维持性血液透析患者进行横断面研究,其中男379例,女234例。采用生物电阻抗法测量患者的骨骼肌质量指数,并进行握力、步速、小腿围等指标的测量。分析小腿围与骨骼肌质量指数、握力、步速之间的关系,采用受试者工作特征曲线得出小腿围的最佳截断值。结果小腿围与骨骼肌质量指数、握力、步速呈正相关。小腿围与骨骼肌质量下降的受试者工作特征曲线显示,男性小腿围的最佳截断值为32.7 cm(曲线下面积为0.909,灵敏度为0.889,特异度为0.799);女性小腿围的最佳截断值为30.2 cm(曲线下面积为0.837,灵敏度为0.744,特异度为0.808)。小腿围与肌少症的受试者工作特征曲线显示,男性小腿围的最佳截断值为32.7 cm(曲线下面积为0.889,灵敏度为0.907,特异度为0.745);女性小腿围的最佳截断值为29.7 cm(曲线下面积为0.844,灵敏度为0.766,特异度为0.797)。结论维持性血液透析患者小腿围与骨骼肌质量指数、握力、步速均呈正相关,当男性<32.7 cm,女性<29.7 cm时,提示患者有可能存在骨骼肌质量下降及发生肌少症,护理人员可通过测量小腿围筛查维持性血液透析患者肌少症高危人群,早期采取预防性干预措施。

关键词：维持性血液透析肌少症骨骼肌质量小腿围护理