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基于EEMD和LSTM的轴承故障识别模型

机械设计 2024年第8期41卷 96-102页

作者：黄聪周军晖董晋明许昌电气职业学院机电工程系山西工程科技职业大学

滚动轴承作为列车走行部的核心组成部分，其工作状态直接决定着整个列车的安全性。车辆轴承的异常振动信号多为非平稳非线性信号，针对传统时频分析方法对该类信号处理的局限性，文中提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)和长短期记忆... 详细信息

滚动轴承作为列车走行部的核心组成部分，其工作状态直接决定着整个列车的安全性。车辆轴承的异常振动信号多为非平稳非线性信号，针对传统时频分析方法对该类信号处理的局限性，文中提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)和长短期记忆神经网络(LSTM)的故障识别模型。针对传统HHT中经验模态分解EMD的模态混叠等问题，提出了采用一种改进的集合经验模态分解方法(EEMD),有效地分解原始振动数据，并通过相关系数法剔除趋势项分量，从而更好地识别轴承故障，并有效地预测轴承的故障情况。通过小波阈值法对高频含噪分量去噪，对去噪后的高频分量和低频信息分量进行加权重构，采用Hilbert-Huang变换来优化处理流程，计算出时间-瞬时频率-瞬时能量之间的相互关系。将Hilbert谱输入至长短期记忆神经网络(LSTM)中提取特征，判断车辆轴承的故障模式。文中试验结果表明：该模型可有效实现对轨道车辆轴承振动的特征提取，并对其故障形式给出高置信度的诊断。

关键词：车辆轴承故障诊断经验模态分解希尔伯特-黄变换长短期记忆网络小波阈值降噪

OH离子14个Λ-S态和27个Ω态光谱性质的理论研究

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物理学报 2024年

作者：邢伟李胜周张昉孙金锋李文涛朱遵略信阳师范大学物理电子工程学院河南师范大学物理学院潍坊科技学院

在选择合适的活性空间和基组、考虑各种物理效应（标量相对论效应、核–价电子关联效应、完备基组极限和自旋–轨道耦合效应）的基础上，本文利用优化的icMRCI+Q方法获得了X3Σ-/a1Δ/b1Σ+/A3Π/c1Π(OH+)←X2Π（OH）精确的电离能、... 详细信息

在选择合适的活性空间和基组、考虑各种物理效应（标量相对论效应、核–价电子关联效应、完备基组极限和自旋–轨道耦合效应）的基础上，本文利用优化的icMRCI+Q方法获得了X3Σ-/a1Δ/b1Σ+/A3Π/c1Π(OH+)←X2Π（OH）精确的电离能、OH+离子14个Λ-S态和相应的27个Ω态势能曲线. 利用全电子icMRCI/cc-pCV5Z + SOC理论获得了6个Ω态[■，X3∑1-，（1）2，（2）2，（2）1和（1）0-]之间的跃迁偶极距. 并且本文获得的电离能、光谱和振动–转动跃迁数据与现有的测量值符合得非常好. 本文研究发现: 1) （1）2（υ' = 0-6， J' = 2， +）的辐射寿命随着υ'的增加而逐渐缩短，辐射宽度随着υ'的增加而逐渐增宽; （1）2（υ' = 0-6， J' = 2， +）- X3∑1-（υ′′， J′′ = 1， -）自发辐射较弱. 2) （2）2第一势阱（υ' = 0-2， J' = 2， +），（2）1（υ' = 0-9， J' = 1， +）和（1）0-（υ' = 0-8， J' = 0， +）的辐射寿命都是随着υ'的增加而逐渐增长，辐射宽度都随着υ'的增加而逐渐变窄; （2）2第一势阱（υ' = 0-2， J' = 2， +）- X3∑1-（υ′′， J′′ = 1， -），（2）1（υ' = 0-9， J' = 1， +）- ■（υ′′， J′′ = 1， -）和（1）0-（υ' = 0-8， J' = 0， +）- X3∑1-（υ′′， J′′ = 1， -）的自发辐射很强. 3) （2）2第一势阱（υ' = 0-2， +），（2）1（υ' = 0-9， +）和（1）0-（υ' = 0-8， +）的辐射寿命都是随着J'的增加而逐渐增长. 本文数据集可在科学数据银行数据库 https://***/10.57760/sciencedb.j00213.00058中访问获取. （数据集私有访问链接https://***/s/B7buIr）

关键词：势能曲线自旋–轨道耦合跃迁偶极矩光谱和跃迁数据

桁架式农田高通量信息远程采集平台设计与试验

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农业工程学报 2024年第7期40卷 93-103页

作者：张刚王宇杨宇航唐武乔印虎杨洋安徽科技学院机械工程学院滁州239000 安徽农业大学工学院合肥230036 智能绿色农业装备安徽省联合共建学科重点实验室合肥230036

针对当前作物表型采集平台存在适用性差、采集数据量少、对农田配套设施要求高且需要人工实地采集等问题,该研究设计了一种基于桁架导轨结构的农田高通量信息远程采集平台。采集平台的运动轨道为桁架导轨结构,平台搭载相机、雷达、北斗... 详细信息

针对当前作物表型采集平台存在适用性差、采集数据量少、对农田配套设施要求高且需要人工实地采集等问题,该研究设计了一种基于桁架导轨结构的农田高通量信息远程采集平台。采集平台的运动轨道为桁架导轨结构,平台搭载相机、雷达、北斗及集成式环境传感器,可在轨道上进行前后(X轴)、左右(Y轴)、俯仰(P轴)运动,通过4G通信方式实现作物表型信息及农田环境信息的远程多方位采集。田间试验表明,4G远程通信端到端的最大延时不超过60 ms,远程监控端和采集平台端可在极短时间内进行数据交互;在远程监控端下发X、Y、P三轴阶跃信号控制指令,采集平台三轴的运动速度分别为0.5 m/s、0.0769 m/s和1.81°/s,表型传感器可在较短时间内到达目标位置进行信息采集,响应稳态误差分别为0.04 m/s、0.001 m和0.5°,运动过程平滑稳定,保证采集数据质量;Y轴从最左端移动到最右端跨度2 m的过程中,可有效对10行玉米产生近距离有效拍摄,P轴从-60°到60°的俯仰拍摄中,可对玉米苗带行垂直、前侧、后侧等几种不同的方向进行表型采集,且相机图像与雷达点云采集的一致,相机旋转俯仰拍摄的过程中受光照影响较小;对采集到相机及雷达数据融合得到具有颜色信息的三维点云,通过融合后的信息对油菜进行分株及提取株高信息,与人工实际测量株高值对比得到的R^(2)为0.96,表明采集数据效果满足后期实际作物表型参数的分析与处理;单区域的环境信息采集平均耗时10 s,各项环境参数组内无明显差异,与实测数据相比精度均大于0.95。研究结果表明该采集平台满足对农田高通量表型数据的智能化采集要求。

关键词：桁架数据采集远程控制高通量作物表型

基于二维动态元胞自动机的伪随机耦合映像格系统及其动态特性

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计算机应用研究 2024年

作者：马英杰洪辉张磊刘亚奇北京电子科技学院电子与通信工程系北京电子科技学院网络空间安全系北京电子科技学院信息安全研究所

针对时空混沌系统中遇到的混沌强度不足等问题，提出了一种基于二维动态元胞自动机的伪随机耦合映射格系统方案。基于初等元胞自动机，设计了二维动态元胞自动机，通过变换其迭代次数，动态选取迭代规则和方向，实现状态的多样性更新，... 详细信息

针对时空混沌系统中遇到的混沌强度不足等问题，提出了一种基于二维动态元胞自动机的伪随机耦合映射格系统方案。基于初等元胞自动机，设计了二维动态元胞自动机，通过变换其迭代次数，动态选取迭代规则和方向，实现状态的多样性更新，从而增强了元胞的伪随机特性。在每次元胞状态更新时，根据格子所对应元胞的行和列位置动态生成耦合索引值，并利用索引值对混沌序列施加扰动提升序列的随机性，降低了格子之间的相关性。对系统动力学特性进行分析，发现有较强的混沌特性和随机性，能够有效延长系统的周期，增强遍历性。最后，利用SHA-256运算生成混沌系统初始化参数，结合系统的输出序列和DNA编码设计出一种图像加密算法，对该算法进行信息熵等性能分析。实验结果表明，该算法加密结果拥有较好的统计特性和安全性，在图像加密领域有较高应用前景。

关键词：混沌二维元胞自动机二维耦合映像格图像加密

Falcon后量子算法的密钥树生成部件GPU并行优化设计与实现

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计算机工程 2024年第9期50卷 208-215页

作者：张磊赵光岳肖超恩王建新北京电子科技学院电子与通信工程系北京100070 北京电子科技学院网络空间安全系北京100070

近年来,后量子密码算法因其具有抗量子攻击的特性成为安全领域的研究热点。基于格的Falcon数字签名算法是美国国家标准与技术研究所(NIST)公布的首批4个后量子密码标准算法之一。密钥树生成是Falcon算法的核心部件,在实际运算中占用较... 详细信息

近年来,后量子密码算法因其具有抗量子攻击的特性成为安全领域的研究热点。基于格的Falcon数字签名算法是美国国家标准与技术研究所(NIST)公布的首批4个后量子密码标准算法之一。密钥树生成是Falcon算法的核心部件,在实际运算中占用较多的时间和消耗较多的资源。为此,提出一种基于图形处理器(GPU)的Falcon密钥树并行生成方案。该方案使用奇偶线程联合控制的单指令多线程(SIMT)并行模式和无中间变量的直接计算模式,达到了提升速度和减少资源占用的目的。基于Python的CUDA平台进行了实验,验证结果的正确性。实验结果表明,Falcon密钥树生成在RTX 3060 Laptop的延迟为6 ms,吞吐量为167次/s,在计算单个Falcon密钥树生成部件时相对于CPU实现了1.17倍的加速比,在同时并行1024个Falcon密钥树生成部件时,GPU相对于CPU的加速比达到了约56倍,在嵌入式Jetson Xavier NX平台上的吞吐量为32次/s。

关键词：后量子密码 Falcon算法图形处理器 CUDA平台并行计算

基于不经意多项式估值的SM4协同加解密方案

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计算机应用研究 2024年第6期41卷 1862-1868页

作者：李莉宣佳铮高尚郭国疆北京电子科技学院电子与通信工程系北京100070 北京电子科技学院网络空间安全系北京100070

协同加解密是安全多方计算中的重要研究方向,它可以安全高效地实现数据保护、隐私保护。为解决现有SM4协同加解密方案离线计算阶段计算复杂度偏高的问题,提出一种基于不经意多项式估值的SM4协同加解密方案。方案利用预计算的多项式集合... 详细信息

协同加解密是安全多方计算中的重要研究方向,它可以安全高效地实现数据保护、隐私保护。为解决现有SM4协同加解密方案离线计算阶段计算复杂度偏高的问题,提出一种基于不经意多项式估值的SM4协同加解密方案。方案利用预计算的多项式集合和多项式值集合来完成在线阶段的S盒协同计算,从而提高在线计算阶段的性能。其证明了所提方案的正确性和安全性,同时与四种不同的方案进行对比,结果表明,所提方案计算效率明显高于其他方案,说明所提方案能安全高效地完成SM4协同加解密。

关键词：安全多方计算协同加解密 SM4 不经意多项式估值

“五位一体”通信原理课程智慧教学模式研究与实践

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计算机科学 2024年第10期51卷 129-134页

作者：马英杰杨亚涛肖嵩李莉北京电子科技学院电子与通信工程系北京100070

面向教育教学数字化转型的战略需求,针对“通信原理”课程特点,基于OBE理念提出了“五位一体”通信原理课程智慧教学新模式。“通信原理”课程具有突出的理论性、系统性、工程性和应用性特点。从全局性出发,对课程体系进行系统性的设计... 详细信息

面向教育教学数字化转型的战略需求,针对“通信原理”课程特点,基于OBE理念提出了“五位一体”通信原理课程智慧教学新模式。“通信原理”课程具有突出的理论性、系统性、工程性和应用性特点。从全局性出发,对课程体系进行系统性的设计,以立德树人、为党育人、全方位育才为使命;以学生发展为中心,从重构教学内容、构建课程思政系统化体系、学生项目实践、打造智慧课堂和多元评价机制5个方面构建了“五位一体”智慧教学体系。采用雨课堂线上线下混合式教学、虚拟仿真项目教学和B站微课教学等数字化、信息化教学手段,利用技术赋能教学,打造智慧课堂。将思政教育有机融汇于智慧课堂教学,起到“润物无声”、潜移默化的效果,引发学生的知识共鸣、情感共鸣、价值共鸣。所提出的“五位一体”智慧教育教学新范式能够推进信息技术、智能技术与教育教学的深度融合,实现教学手段智能化、教学资源泛在化、教学点评实时化、课程考核多元化。

关键词：智慧教学 “通信原理”课程技术赋能智慧课堂课程思政

基于OpenLane的专用集成电路设计工具

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福州大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 261-267页

作者：王建新许弘可郑玉崝肖超恩张磊陈欣北京电子科技学院电子与通信工程系北京100070

提出一种基于OpenLane的专用集成电路(ASIC)设计工具的设计方案.以Gambas开发环境为基础,利用插件技术实现对OpenLane工具链的集成,完成基于OpenLane的ASIC设计工具,即EasyASIC.该工具涵盖工程管理、代码编辑、Verilog代码的编译、仿真... 详细信息

提出一种基于OpenLane的专用集成电路(ASIC)设计工具的设计方案.以Gambas开发环境为基础,利用插件技术实现对OpenLane工具链的集成,完成基于OpenLane的ASIC设计工具,即EasyASIC.该工具涵盖工程管理、代码编辑、Verilog代码的编译、仿真、OpenLane初始化文件的配置、GDSII文件的生成、GDS2D和GDS3D显示等功能,从而实现ASIC设计的自动化.以32 bit有符号乘法器为例,对该工具进行功能验证测试.实验结果表明,EasyASIC能够在国产Deepin操作系统下流畅运行,实现32 bit有符号乘法器从寄存器传输级文件描述向GDSII文件的转换,该工具有很强的操作性和易用性,对于提升我国集成电路设计工具软件产业水平具有一定的参考意义.

关键词：集成电路设计工具专用集成电路 OpenLane Gambas

一种稳健的频率步进SAR距离向栅瓣抑制方法

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计算机科学 2024年第8期51卷 209-216页

作者：高文斌北京电子科技学院电子与通信工程系北京100070

频率步进合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的系统传递函数中存在幅度和相位误差(Magnitude Error and Phase Error,MEPE),通过宽带合成操作在距离宽带信号中引入了周期性MEPE,从而导致宽带合成后的高分辨率距离像(HRRP)中出... 详细信息

频率步进合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的系统传递函数中存在幅度和相位误差(Magnitude Error and Phase Error,MEPE),通过宽带合成操作在距离宽带信号中引入了周期性MEPE,从而导致宽带合成后的高分辨率距离像(HRRP)中出现周期性栅瓣。经过后续SAR成像处理,这些周期性栅瓣在图像中表现为虚假目标,严重影响SAR图像目标的检测与识别。为此,基于SAR图像的栅瓣抑制(Grating Lobe Suppression,GLS)算法被提出,其基于点状目标假设,利用SAR图像中的强点目标实现图像栅瓣的有效抑制。然而,对于非点状目标场景,已有基于SAR图像的GLS算法的性能显著下降,而且会引起图像散焦。因此,文中提出了一种基于目标信息差异的GLS算法,取名为目标信息差异法。该算法不基于点状目标假设,通过估计宽带合成后的理想HRRP与实际HRRP之间的信息差异,稳健地估计出合成宽带信号中的周期性MEPE。通过补偿该周期性MEPE,该算法可以将频率步进SAR距离向栅瓣抑制到图像的背景水平。通过对不同GLS算法进行性能对比发现,所提GLS算法受图像信杂比影响小,且同时适用于非点状目标和点状目标场景,相比已有GLS算法具有明显的优势。实测数据处理结果证明了所提方法的有效性和相对已有GLS算法的优越性。

关键词：栅瓣图像频率步进合成孔径雷达背景水平宽带信号图像散焦