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大气与环境光学学报 2023年第6期18卷 532-540页

作者：蔡军许丽人孙海洋赵一鸣戴学兵中国科学院空天信息创新研究院北京100190 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054 北京遥测技术研究所北京100094

针对人工影响云雾环境监测作业的需求,基于无人机平台,通过搭载主动微波激光探测和传感器载荷、航线气象仪和云雾催化播撒装置,分别实现对航线下方云、雨、气溶胶、风的三维立体监测,对航线上温、湿、压、风速等常规气象要素的连续监测... 详细信息

针对人工影响云雾环境监测作业的需求,基于无人机平台,通过搭载主动微波激光探测和传感器载荷、航线气象仪和云雾催化播撒装置,分别实现对航线下方云、雨、气溶胶、风的三维立体监测,对航线上温、湿、压、风速等常规气象要素的连续监测,以及对冷云/暖云的判别和催化剂的选取自动播撒。在此基础上,设计综合控制软件,通过数据信息链路,实现了地面对无人机及监测作业载荷的智能化指挥控制;构建了集人工影响云雾监测、作业及评估于一体的空基智能无人监测作业系统,实现了多要素精细探测、冷暖云高效催化作业、智能化指挥控制和定量化评估的目标。

关键词：智能化无人监测作业云雾环境人工影响天气

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云雾环境下基于正态云模型的数据染色完整性审计方案研究

云雾环境下基于正态云模型的数据染色完整性审计方案研究

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作者：傅彦茹西安建筑科技大学

学位级别：硕士

云计算环境下,为了减少终端设备的存储压力,一些用户通常将数据上传至云端保存。然而云服务提供商为了减少成本会删除部分不常用数据,删除后的数据可能会无法找回,导致云端数据丢失。但由于用户上传的数据通常不会在本地设备存储,而是... 详细信息

云计算环境下,为了减少终端设备的存储压力,一些用户通常将数据上传至云端保存。然而云服务提供商为了减少成本会删除部分不常用数据,删除后的数据可能会无法找回,导致云端数据丢失。但由于用户上传的数据通常不会在本地设备存储,而是通过远程访问的方式获取。因此,如何远程检查用户上传数据的完整性,成为了亟待解决的问题。云雾计算是扩展云计算功能,并通过雾节点提供各种服务的一种新型计算模式。在传统云环境下的数据完整性审计中,往往存在着数据安全性低、数据通信效率低等问题,从而引入了云雾混合计算模式。而在云雾环境下的雾节点和第三方审计者并不完全可信,针对雾节点和第三方审计者可能在传输及验证过程中窃取数据的问题,拟采用数据染色的方法,提出一种引入雾节点的数据染色完整性审计方案。论文主要的研究工作如下:1.研究并提出了基于正态云模型的数据染色方案。该方案中数据所有者将文件重新划块,使用基于正态云模型的数据染色方法对文件进行染色,同时对每块数据添加标签和染色后数据的哈希值便于认证和审计,并将使用私钥签名后的文件发送给云服务提供商。雾节点通过数据所有者的公钥进行验证,确保文件发送至雾节点路径上未被篡改。上传文件至云端后,第三方审计者验证数据并确保数据所有者数据的完整性。本方案通过云相似度建立数据概念树,实现数据间特征和相似度对比以及数据概念分类,便于数据查找和概念合并。2.为了降低完整性审计的传输时延,提出了云雾环境下数据完整性审计模型。该方案使用边缘设备,如路由器或交换机,在云服务器与数据所有者之间建立雾计算层,数据所有者通过雾节点设备上传文件并对文件进行身份验证后,将文件上传至云服务器。根据雾节点间的从属关系和权重,动态地分配最优路径传输数据以降低传输时延,并在完整性审计证据生成过程中加入盲因子避免数据泄露,同时给出了基于计算性Diffie-Hellman假设的安全性模型和安全性证明。论文针对云环境下数据完整性审计问题,结合正态云模型、数据盲化和边缘计算动态分配技术,构建了云雾环境下的数据染色完整性审计方案,并进行了安全性分析和实验验证。实验结果表明,将雾计算层和盲因子引入数据完整性审计方案,在有效地降低数据通信时延的同时提升了数据审计的安全性。

关键词：云雾环境数据染色完整性审计云模型双线性映射

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云雾环境下基于Shamir门限签名的数据完整性审计方法研究

云雾环境下基于Shamir门限签名的数据完整性审计方法研究

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作者：郭旭森西安建筑科技大学

学位级别：硕士

随着大数据时代的到来,拥有海量数据存储需求的用户会选择将自己的数据集上传至拥有足够存储能力的云端。尽管将数据上传至云端后存储压力会得到一定的缓解,但同时用户也失去了对于自己重要数据的直接控制权。这些存储在云端的数据可能... 详细信息

随着大数据时代的到来,拥有海量数据存储需求的用户会选择将自己的数据集上传至拥有足够存储能力的云端。尽管将数据上传至云端后存储压力会得到一定的缓解,但同时用户也失去了对于自己重要数据的直接控制权。这些存储在云端的数据可能会因为各种各样的原因遭受损毁,然而提供存储服务的云端可能会为了维护自己的声誉选择将数据遭受毁坏这一事实进行隐瞒。为了解决这一问题,国内外学者先后提出了很多各具特色的数据完整性审计协议。这些审计协议绝大多数都是通过引入一个专门执行审计任务的审计者来协助用户进行数据检查。然而随着雾计算兴起,云雾环境逐渐得到了发展。相较于传统的云存储环境,云雾环境的一大特征是雾节点的出现。这些雾节点数量庞大,且拥有一定的计算能力和存储能力,其完全可以取代传统云存储审计协议中第三方审计者的功能。基于此,本文对云雾环境下的数据安全问题展开研究并设计了两种适用于云雾环境下的数据完整性审计协议。此外,在设计审计协议的过程中引入了Shamir门限签名技术,使得本文设计的两种审计协议满足组用户的需求,更加贴近真实场景。本文的主要贡献如下:(1)设计了在云雾环境下支持隐私保护与动态更新指定验证者的数据完整性审计协议。本协议在实现了安全高效的数据审计任务之外,通过为雾节点发放令牌实现了指定验证者的功能。只有持有合法令牌的雾节点才可以执行数据审计任务,且令牌可以随时更新,从而实现了对指定担任审计任务的雾节点群体的新增和撤销功能。此外,本协议还考虑了用户敏感信息的安全性。在执行审计任务的过程中,通过引入盲化因子来实现了用户数据的隐私性与身份的匿名性。(2)设计了在云雾环境下支持数据动态更新的多云多副本数据完整性审计协议。为了防止数据出现损毁后无法恢复的情况,本协议中允许用户自行决定将自己的数据上传至多个云服务器,且每个服务器上可以存储不同数量的数据副本。为了防止这些云服务器出现合谋攻击的情况,本协议引入了一个对称加密算法来为同一个数据文件生成不同的数据副本。这一过程相当于对数据文件进行加密,以牺牲一定计算资源的代价保护了数据的隐私性并防止了合谋攻击的出现。本协议中雾节点同样担任审计者的角色并由用户来进行指定。此外,为了支持用户对存储在云端的数据进行一定程度的变动,本协议在设计过程中使用树型数据结构Merkle哈希树来支持用户对自己的数据进行插入,修改和删除等操作。最后,本文在随机预言机模型下给出了所设计的两种审计协议的安全性证明,并从理论分析和实验仿真两个方面来将所设计的审计协议与其他审计协议进行对比分析。结果表明,本文设计的两种审计协议是安全高效的。

关键词：云雾环境数据完整性审计动态更新隐私保护指定验证者

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大气湍流和云雾环境下涡旋光束阵列成像性能仿真研究

大气湍流和云雾环境下涡旋光束阵列成像性能仿真研究

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作者：崔成帅哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

激光主动成像利用激光飞行时间和回波强度得到物体的距离和反射率信息，通过处理回波信号可以得到包含物体大小、形状的目标图像，这些图像信息可用于目标检测、重建、识别等领域。目前的激光主动成像采用高斯光束进行成像，在现实场景... 详细信息

激光主动成像利用激光飞行时间和回波强度得到物体的距离和反射率信息，通过处理回波信号可以得到包含物体大小、形状的目标图像，这些图像信息可用于目标检测、重建、识别等领域。目前的激光主动成像采用高斯光束进行成像，在现实场景中由于大气扰动、云雾粒子散射等复杂环境的影响，使探测信号的光场畸变，回波信号受到干扰，成像信噪比降低。且目前的单元扫描成像通过将发射激光有规律的偏转对物面进行扫描，得到目标不同位置处的回波信号，存在成像速率低的问题。　　本文提出了涡旋光束阵列成像的方法，涡旋光束中每个光子均携带轨道角动量，相比高斯光束增加了一个维度，有了更强的抗复杂环境影响的能力，可以提高成像信噪比。且相比单元扫描成像，阵列成像单次探测即可获得目标多个位置处的信号，可以提高成像速率。　　依据惠更斯-菲涅尔原理得到涡旋光束阵列在自由空间中传输后的光场分布。根据功率谱反演法得到随机相位屏模拟大气湍流，利用Rytov近似理论得到大气湍流的影响,随着大气湍流强度、传输距离和子光束拓扑荷数增加，光强和相位畸变增加。利用Mie散射理论描述单个粒子对光束的散射机理，建立多个随机粒子屏模拟云雾环境，得出随着传输距离、子光束拓扑荷数的增加，光强分布受云雾散射的影响增加。　　利用Gerchberg-Saxton（GS）相位恢复算法对畸变光束进行校正。计算校正前后的光强与理想条件下光强的相关系数，校正后光强相关系数增加。利用中值滤波算法对云雾传输后的光强进行处理，处理后图像信噪比提高。　　根据目标反射理论，仿真研究涡旋光束阵列在大气湍流和云雾环境下对目标成像后的光场分布。利用GS算法对大气湍流环境下成像后的光强处理，得出子光束的拓扑荷数越小，光强相关系数越大，GS算法处理后光强相关系数提高。利用中值滤波对云雾环境下成像后的光强处理，得到子光束的拓扑荷数越小图像信噪比越高，且算法处理后图像的信噪比提高。

关键词：涡旋光束阵列成像大气湍流云雾环境拓扑荷数信噪比

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