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移动群智感知中高效可验证的安全真值发现方法

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信息安全学报 2024年第2期9卷 106-121页

作者：王涛春张晨露蔡松健陈付龙沈慧敏谢冬安徽师范大学计算机与信息学院芜湖241002 安徽师范大学安徽省医疗大数据智能系统工程研究中心芜湖241002

针对移动群智感知中参与者数据的真值和隐私保护问题,提出了一种高效可验证的安全真值发现方法 EVSTD,通过安全迭代更新参与者权值和评估对象真值,从而得到对象的真实数据。EVSTD中,参与者利用本地随机数和协商随机数对敏感数据进行双... 详细信息

针对移动群智感知中参与者数据的真值和隐私保护问题,提出了一种高效可验证的安全真值发现方法 EVSTD,通过安全迭代更新参与者权值和评估对象真值,从而得到对象的真实数据。EVSTD中,参与者利用本地随机数和协商随机数对敏感数据进行双掩码数据扰动,使得EVSTD不仅能够保证敏感数据的隐私性,且解决了参与者因延迟发送感知数据而导致的敏感数据泄露问题。同时, EVSTD利用秘密共享协议解决了参与者掉线或失效的问题,且通过动态选择L邻居节点策略让参与者只与其关联邻居进行通信从而大大降低了参与者的计算和通信开销。此外,参与者通过计算敏感数据的同态哈希值以用于数据的验证并上传给服务器,服务器对敏感数据进行聚合和对验证信息进行乘积,并将计算结果发送给参与者,参与者再对聚合结果和证明信息进行验证,验证通过则说明聚合结果正确,进一步保证了真值发现结果的可信性,防止服务器对参与者的敏感数据进行篡改,保证了聚合结果的真实性。实验结果显示所提方法在保证数据隐私的同时获得真实可靠的数据信息,且能够有效的防止服务器篡改数据和共谋攻击。

关键词：移动群智感知真值发现数据隐私验证双掩码

移动边缘网络中基于QoE的网络媒体流卸载算法

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通信学报 2024年第2期45卷 201-212页

作者：王再见程浩安徽师范大学物理与电子信息学院安徽芜湖241002 安徽省智能机器人信息融合与控制工程研究中心安徽芜湖241002

针对移动边缘计算中新兴网络媒体流业务面临的高时延、高能耗、高带宽、低用户体验质量(QoE)等问题,提出一种基于QoE反馈配置卸载(QFCO)算法。首先,联合考虑预处理和优先级划分,从而最大化网络资源利用率,并为计算任务赋予不同的权重建... 详细信息

针对移动边缘计算中新兴网络媒体流业务面临的高时延、高能耗、高带宽、低用户体验质量(QoE)等问题,提出一种基于QoE反馈配置卸载(QFCO)算法。首先,联合考虑预处理和优先级划分,从而最大化网络资源利用率,并为计算任务赋予不同的权重建立资源分配关系;然后,综合考虑截止时间、计算资源、功率和带宽等约束,以任务时延、能耗和精确度加权和为优化目标建立QoE模型,利用拉格朗日乘数法求解。仿真结果表明,相比深度增强学习在线卸载(DROO)算法,所提算法可有效实现资源的整体优化配置,更好地提升用户体验质量。

关键词：移动边缘计算用户体验质量拉格朗日乘数法网络媒体流计算卸载

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多群多策略差分大规模多目标优化算法

控制与决策 2024年第2期39卷 429-439页

作者：葛媛媛陈得宝邹锋淮北师范大学计算机科学与技术学院安徽淮北235000 淮北师范大学物理与电子信息学院安徽淮北235000 安徽省认知行为智能计算工程研究中心安徽淮北235000

针对差分进化算法在解决大规模多目标优化问题时,出现优化后期多样性不足、收敛速度慢等问题,提出一种多群多策略差分大规模多目标优化算法.根据个体特性不同,将种群分为3个等级不同的子群,利用多群策略的优势维持种群多样性.为减少种... 详细信息

针对差分进化算法在解决大规模多目标优化问题时,出现优化后期多样性不足、收敛速度慢等问题,提出一种多群多策略差分大规模多目标优化算法.根据个体特性不同,将种群分为3个等级不同的子群,利用多群策略的优势维持种群多样性.为减少种群陷入局部最优的概率,在不同等级的子群中引入多个变异策略以较好地平衡子群个体的多样性和收敛性.为保证不同子群间信息得到有效交换,根据3个子群的进化状态确定重新分群时机,既保证个体在本群内得到充分进化,又保证个体在一定的条件下进行信息交换.为利用更多的信息生成优秀的子代,将更新后的子群与其父代子群合并,选出下一代子群.为验证所提出算法的有效性,在一组大规模基准测试问题上评估算法的性能,实验结果表明,所提出算法在两个常用测试指标IGD和HV上明显优于其他对比算法.

关键词：大规模多目标优化多目标优化差分进化多种群策略变异策略

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FMLogs:基于模板匹配的日志解析方法

计算机应用研究 2024年第8期41卷 2461-2466页

作者：章一磊张广泽龚声望苑淑晴安徽师范大学计算机与信息学院安徽芜湖241000

日志主要记录软硬件的运行信息,通过查看系统日志,可以找到系统出现的问题及原因,确保系统的稳定性和正常运行。日志解析的目的是将半结构化的原始日志解析为可阅读的日志模板,现有解析方法往往只注重于对原始日志的解析,而忽略了后期... 详细信息

日志主要记录软硬件的运行信息,通过查看系统日志,可以找到系统出现的问题及原因,确保系统的稳定性和正常运行。日志解析的目的是将半结构化的原始日志解析为可阅读的日志模板,现有解析方法往往只注重于对原始日志的解析,而忽略了后期模板处理,导致结果的精度不能进一步提高。自此,提出了一种日志解析方法FMLogs(logs parsing based on frequency and MinHash algorithm)。该方法通过设计正则表达式和调节阈值参数以获得最佳性能,同时采用了字符级频率统计和MinHash方法对长度相同和不同的日志模板进行合并。FMLogs在七个真实数据集上进行了广泛的实验,取得了0.924的平均解析准确率和0.983的F 1-Score。实验结果表明,FMLogs是一种有效的日志解析方法,在解析日志的同时具有较高的准确性和效率,并能保证性能的稳定。

关键词：日志分析解析方法数据分析

稀土钕基有机金属骨架材料催化降解有机污染物

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稀土钕基有机金属骨架材料催化降解有机污染物

作者：常晶晶安徽师范大学

学位级别：硕士

本文以稀土金属钕（Nd）为中心,选择不同的配体和方法制备了三种稀土金属钕（Nd）复合催化剂。选择亚甲蓝（MB）作为典型的目标污染物,讨论在光照或在过一硫酸盐（PMS）存在下,这些制备的催化剂的催化活性以及对目标污染物降解特性。具... 详细信息

本文以稀土金属钕（Nd）为中心,选择不同的配体和方法制备了三种稀土金属钕（Nd）复合催化剂。选择亚甲蓝（MB）作为典型的目标污染物,讨论在光照或在过一硫酸盐（PMS）存在下,这些制备的催化剂的催化活性以及对目标污染物降解特性。具体内容如下:（1）以稀土金属Nd作为中心金属离子,以苯三甲酸（H3BTC）为有机配体,通过水热合成法制备Nd（BTC）-MOF材料。由SEM图观察到Nd（BTC）-MOF以表面光滑的长方体的形式存在,XRD和FT-IR结果表明Nd（BTC）-MOF材料的成功制备。该Nd（BTC）-MOF材料在光的照射下对有机污染物亚甲基蓝（MB）的光降解特性进行了实验探究。实验结果表明,在150 min内,Nd（BTC）-MOF材料在黑暗和光照条件下对MB的降解率分别为10.1%和17.8%。在体系中引入过一硫酸盐（PMS）后,Nd（BTC）-MOF/PMS体系在黑暗和光照条件下对MB的降解率分别提升到79.2%和97.3%,这表明该催化剂活化PMS可以显著提高催对污染物的去除效率。条件优化实验表明,当催化剂添加量为50 mg/L,PMS为0.5mmol/L时,MB的去除效率达到最佳。自由基猝灭实验和EPR测试证明该体系所产生的主要活性物种为单线态氧（1O2）和超氧自由基(O2·-),这是由非自由基和自由基途径共同作用导致污染物的高效去除。模拟水样处理实验中,常见的无机阴离子和腐殖酸对Nd（BTC）-MOF/PMS体系基本没有影响,此外循环实验和其它染料的降解实验也表明该体系有较好的稳定性和广泛的适用性。（2）将硝酸钕和Arsenazo Ⅲ溶液充分混合形成紫红色络合物,加入三聚氰胺,烘干后在N2气氛下,以5℃/min的速度升温至800℃并煅烧2小时,获得Nd-C3N4复合碳材料。通过SEM、EDS、XRD、Raman、FT-IR和XPS等一系列表征方法证明了Nd-C3N4碳材料的成功合成。此外,Nd-C3N4不仅有层层叠叠的褶皱,还有较高的缺陷空位（ID/IG=1.56）。研究了Nd-C3N4光降解亚甲基蓝（MB）实验发现该材料并无光催化活性,随后探究Nd-C3N4/PMS系统对有机污染物亚甲基蓝（MB）的降解反应。实验表明,50 mg/L的Nd-C3N4材料和PMS为0.5mmol/L时,该Nd-C3N4/PMS体系在30 min内有99.8%降解率。经过自由基猝灭实验和EPR分析表明,Nd-C3N4/PMS体系表现出优异的催化去除效率归因于为1O2、O2·–、·OH和SO4·-、是自由基和非自由基的共同作用。模拟水样应用分析得出,无机阴离子及有机物对Nd-C3N4/PMS体系干扰较小且有较好的稳定性和适用性。（3）使用稀土Nd和三联苯四甲酸H4L配体通过水热合成法获得钕基MOF材料（记作Nd-H4L-MOF）。通过SEM、HAADF-STEM和TEM分析材料表面微观形貌和元素分布。XRD、FT-IR、XPS、PL光谱和紫外可见光谱表明该材料的成功合成且具有良好的光学性能。通过探究Nd-H4L-MOF材料在光的照射下对有机污染物亚甲基蓝（MB）的降解实验。表明,在光照下,Nd-H4L-MOF（0.1g/L）在120 min内对污染物的去除率为97.4%,此外该体系具有广泛的p H值范围。通过自由基猝灭实验、EPR实验、紫外-可见漫反射光谱和VB-XPS光谱得出,Nd-H4L-MOF光降解MB体系中的主要活性物质为h+、·OH和O2·-,并对其可能的催化机理进行了讨论。模拟水样实验表明,Nd-H4L-MOF光催化剂不仅具有较好的循环稳定性,在水体中也不受无机阴离子和腐殖酸的干扰,且可以广泛降解其他染料。

关键词：稀土金属钕 MOF 光催化过一硫酸盐有机污染物

Ruddlesden-Popper型钙钛矿氧化物的结构调控及电催化性能研究

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Ruddlesden-Popper型钙钛矿氧化物的结构调控及电催化性能研究

作者：张宝琴安徽师范大学

学位级别：硕士

日益短缺的能源和持续使用的化石燃料导致环境严重恶化,探索开发有效的清洁能源和储存技术是目前亟需解决的问题。氢气由于具有高能量密度、清洁和可再生的特点,是最理想的绿色能源。电催化水分解制氢被认为是目前最有前景的策略之一。... 详细信息

日益短缺的能源和持续使用的化石燃料导致环境严重恶化,探索开发有效的清洁能源和储存技术是目前亟需解决的问题。氢气由于具有高能量密度、清洁和可再生的特点,是最理想的绿色能源。电催化水分解制氢被认为是目前最有前景的策略之一。它由析氢反应（Hydrogen Evolution Reaction,HER）和析氧反应（Oxygen evolution reaction,OER）组成。HER涉及两个电子转移,OER是四电子转移过程,在动力学上是不利的。因此,人们一直致力于开发高效、经济的OER催化剂,以降低反应的过电位。钙钛矿氧化物由于具备低成本、结构稳定和可调控的优点,常被用于OER催化剂,且在各类能源技术中表现出巨大的潜力。其中,分子式为An+1B_nO3n+1（n=1,2,3…n）的Ruddlesden-Popper（RP）型钙钛矿氧化物因具有易于调控的层状晶体结构,在电催化领域受到了广泛的关注。然而在室温下大多数RP型钙钛矿氧化物具有表面积小,电导率较差等缺点,导致催化活性并不理想。为了提高RP型钙钛矿氧化物的催化性能,本研究通过元素掺杂策略来优化电子结构以提高析氧活性和稳定性,并探索了结构和性能之间的关系,主要研究内容分为以下三个部分:（1）系统的研究了阴离子掺杂对RP型钙钛矿氧化物Sr La Co O4（SLCO）电子结构和析氧反应性能的影响。采用溶胶-凝胶法合成了掺杂Cl阴离子的RP型钙钛矿氧化物Sr La Co O4-xClx（SLCOClx）作为高效的OER催化剂。其中Cl离子可以调节SLCO的电子结构,有效地提高OER活性。特别是,SLCOC10.15表现出显著增强的OER活性,并且在10 m A·cm-2下过电位仅为370 m V,显著优于SLCO（510 m V）。实验结果和密度泛函理论（DFT）计算证实,由于Cl的掺杂,Co2+/Co3+比例明显增加,产生了更丰富的氧空位(O22-/O-),并且电导率增加,共同促进了OER活性的提高。（2）研究了Ni离子掺杂对RP型钙钛矿氧化物La Sr Fe O4（LSFO）中Fe-O共价性和电催化性能的影响。采用溶胶-凝胶法合成了RP型钙钛矿氧化物LSFO,通过在LSFO的Fe位点进行Ni取代来优化其电催化活性,得到化合物La Sr Fe1-xNixO4（LSFNO-x,x=0.2,0.4和0.5）。其中,LSFNO-0.4样品在电流密度为10 m A·cm-2时,过电位仅为340 m V。此外,它在1.0 M KOH溶液中循环120 h表现出优异稳定性。实验和理论研究表明,Ni阳离子的加入增加了Fe-O共价性,并影响了LSFO形貌和表面电子密度。这种取代方式也导致了电化学活性表面积的增加、改善了电子转移、并优化了氢/水吸收自由能。本研究提出了一种通过控制Fe-O共价键来提高RP型钙钛矿LSFO OER性能的方法。（3）研究了P掺杂对RP型钙钛矿氧化物Sr3Fe Co O7-δ（SFCO）结构和电化学性能的影响。采用溶胶-凝胶法合成了Sr3Fe Co O7-δ（SFCO）RP型钙钛矿氧化物,证明了通过磷（P）掺入对SFCO进行修饰,可以提高析氧反应活性。优化后的SFCO-P5催化剂表现出优异的活性,在10 m A?cm-2下的过电位为277 m V,远低于原始SFCO的412 m V,在1.0 M KOH中Tafel斜率为92.59 m V?dec-1,并且具有优异的稳定性。这是由于电化学活性表面积的提高、电荷转移动力学的加速、电导率的增加以及O22-/O-种类的增加等多种因素的共同作用。

关键词： Ruddlesden-Popper钙钛矿元素掺杂结构调控析氧反应氧空位

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喹诺酮类物质的电化学发光性能及应用研究

喹诺酮类物质的电化学发光性能及应用研究

作者：徐攀攀安徽师范大学

学位级别：硕士

电致化学发光（Electrogenerated chemiluminescence ECL）通过电化学反应在电极表面产生电活性物质,然后进行电子转移反应,形成激发态物质,返回基态时,释放能量产生光的过程。该技术具有响应速度快、检出限低、电位可控等特点引起人们... 详细信息

电致化学发光（Electrogenerated chemiluminescence ECL）通过电化学反应在电极表面产生电活性物质,然后进行电子转移反应,形成激发态物质,返回基态时,释放能量产生光的过程。该技术具有响应速度快、检出限低、电位可控等特点引起人们关注。目前,常见的ECL发光材料主要是量子点、金属纳米簇等。继续寻找ECL效率高,稳定性好的试剂,探究其电化学发光性能是一件有意义的工作,同时通过添加结构简单、成本低、水溶性好的共反应物促进剂来增强ECL信号。本文探究了喹诺酮类物质的ECL性能及分析应用,并添加一些新型的共反应物促进剂,以提供一种简单、高效、低成本的信号放大策略。具体工作分为以下三个部分进行阐述:1、本课题选用萘啶酸（NA）作发光体,以K2S2O8作共反应物,在硼砂-硼酸的缓冲溶液中构建一个电化学发光体系。为了放大其ECL信号,向NA/K2S2O8体系中分别添加了具有吡啶环结构的物质:异烟肼（INH）、异烟酰胺与烟酰胺。并考察了扫描速率、缓冲溶液pH值、物质浓度等因素对ECL强度的影响,着重研究了NA/K2S2O8体系的电化学发光机理及添加异烟肼后的ECL信号增强机理,采用了荧光光谱（FL）、ECL光谱、循环伏安法（CV）及EPR测试等方法。结果表明所添加的异烟肼作为共反应物促进剂,可以高效提高ECL强度。此外,四乙烯五胺（TEPA）对该体系ECL信号具有抑制作用,实现了对TEPA的定量检测,线性范围在10-7M～10-2M之间,其检出限为1.29×10-10M,该方法具有操作快捷、稳定性好、检出限较低等优点。2、探究了在硼砂-硼酸的缓冲溶液中,四种染料分子:酸性蓝AB90、食品蓝、酸性紫49、酸性绿16对沙拉沙星SARA/K2S2O8体系电化学发光信号放大作用。基于FL光谱、CV曲线、ECL响应曲线及EPR测试等分析技术推测了SARA/K2S2O8体系潜在的机制,深入探究其信号放大机理,并对实验条件进行了优化。在最佳条件下发现ECL信号的增强程度与酸性蓝AB90的浓度有关,并表现出较好的线性关系,建立了一种快速检测酸性蓝AB90的分析方法。3、本章节研究了依诺沙星（Enox）与那氟沙星（Nadf）在硼砂-硼酸缓冲溶液中的ECL性能,及其ECL机制。两者结构相似,但ECL强度差距过大,通过密度泛函理论（DFT）计算二者的HOMO-LUMO轨道能级,进而验证了二者ECL信号强弱的关系。在最佳实验条件下,研究了铅离子(Pb2+)对那氟沙星体系的猝灭机理,进而建立了一种Pb2+检测的ECL分析技术,拓宽了该系统在环境检测中的应用。

关键词：电致化学发光喹诺酮类物质共反应物促进剂异烟肼酸性蓝AB90

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基于深度学习的交通流预测模型研究

基于深度学习的交通流预测模型研究

作者：汪晨安徽师范大学

学位级别：硕士

近年来,越来越多的机动车投入使用,给交通管理带来了极大的压力。通过研究高效的交通流预测算法,可以为交通管理者提供准确的数据参考,从而支持他们制定合理的交通管控策略,进而缓解交通拥堵现象。然而,目前交通流预测仍然存在着一些挑... 详细信息

近年来,越来越多的机动车投入使用,给交通管理带来了极大的压力。通过研究高效的交通流预测算法,可以为交通管理者提供准确的数据参考,从而支持他们制定合理的交通管控策略,进而缓解交通拥堵现象。然而,目前交通流预测仍然存在着一些挑战。一方面,现有交通流预测研究主要聚焦于小规模预测,在大规模交通流预测场景下,大多数模型无法达到性能与效率的一个合理平衡;另一方面,现有的方法忽视了交通流数据内在时间信息的重要性,且没有全面地建模动态空间依赖特征,从而无法很好地完成长期预测任务。针对上述交通流预测所面临的两大挑战,本文提出了两种新型交通流预测模型,并通过在真实数据集上的实验验证了所提出模型的优越性,主要研究工作如下:(1)针对现有大多数模型在大规模交通流预测场景下存在性能与效率无法达到合理平衡的问题,提出了一种基于渐进式时空融合的大规模交通流预测模型。该模型包含三个关键模块:渐进式时空融合注意力模块,旨在融合交通数据的时空相关性;深度多视角序列编码器,用于捕获交通流的周期时间依赖属性;空间知识编码模块,采用图嵌入算法,对大规模交通拓扑的空间知识信息进行提取和编码。为了在性能和效率之间取得平衡,该模型采用特征表示向量参与周期性融合计算,从而显著降低了计算开销。在两个公开的大规模交通数据集LondonHW和ManchesterHW上进行了性能、效率、缺失数据场景、消融等实验。实验结果表明,与现有较为先进的同类基线模型相比,该模型在大规模交通流预测上取得了较优异的性能,并达到了性能与效率的合理平衡。(2)针对现有大多数交通流预测模型忽略了交通流数据内在时间信息和动态图间关联特征的问题,提出了一种基于时间感知的动态图卷积长期交通流预测模型。该模型包含两个主要模块:注意力驱动的动态自适应图卷积网络模块,旨在捕获动态空间依赖中潜在的相互关联;时间感知联合多视图时间依赖编码器模块,采用联合自注意力机制提取周期模式的时间相关性,利用时间感知矩阵增强了模型对于时间信息的感知能力。最后,该模型将这两个功能模块组合堆叠,以建模时空相关性。在两个经典数据集PEMS04和PEMS08上进行了性能、有效性、消融和可视化分析等实验。实验结果表明,与现有较为先进的同类基线模型相比,该模型拥有非常优异的长期预测能力,且拥有较强的鲁棒性。

关键词：大规模交通流预测长期交通流预测渐进式时空融合时间感知深度学习

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基于毫米波雷达的安防机器人建图与导航研究

基于毫米波雷达的安防机器人建图与导航研究

作者：戴虎安徽师范大学

学位级别：硕士

安防机器人常工作于昏暗、烟雾的环境中,然而激光和视觉传感器并不适用在此类环境中进行环境感知,而毫米波雷达具有较强的穿透力,但毫米波雷达所获取的点云是稀疏的,这将导致雷达对环境感知的能力不足,同时环境中的杂波以及多径效应易... 详细信息

安防机器人常工作于昏暗、烟雾的环境中,然而激光和视觉传感器并不适用在此类环境中进行环境感知,而毫米波雷达具有较强的穿透力,但毫米波雷达所获取的点云是稀疏的,这将导致雷达对环境感知的能力不足,同时环境中的杂波以及多径效应易引起较高的噪声。针对这一问题,本文开展基于稀疏毫米波雷达点云的安防机器人建图与导航研究。为了使毫米波雷达获取物体的点云信息,需要对毫米波雷达的测量原理进行分析,在计算获得点云坐标后,将该坐标上传到机器人操作系统(Robot Operating System,ROS),并在ROS中以话题的形式将点云发布,为后续机器人的建图与导航提供技术支撑。为了提高系统环境感知的能力,将多毫米波雷达的点云融合。点云融合时需要精确的外部参数,针对测量法获取外部参数存在误差的问题,利用粒子群算法对毫米波雷达外部参数进行搜索,根据搜索结果进行点云融合并构建环境地图;为了对融合点云的构图效果进行评价,提出稀疏的点云地图的评价指标,对毫米波感知效果进行定量评价。利用安防机器人在昏暗环境下开展实验,结果表明与外部参数由测量法获取的多毫米波雷达感知系统对比,点云量有所增加,地图边界空洞数量平均减少55%,边界噪声率平均下降12.9%,物体点云离散度平均下降约0.06,中心位置的偏移量均有所减小。因此,本文提出的方法提升了系统环境感知的能力。在提高了环境感知能力的基础上,为进一步提高建图的精度,需要针对基于毫米波雷达安防机器人的定位问题开展研究。毫米波雷达点云的稀疏性会导致安防机器人的定位精度差,因此提出了一种通过推算跟踪目标的位置变化来计算机器人的位置的方法。为了减少机器人快速或慢速运动引起的跟踪失败,将雷达测量目标的径向速度作为速度因子调整跟踪关联阈值,保证了对目标的跟踪以获得安防机器人的位置。实验结果表明,与径向速度法相比,该方法的定位精度提高了约33.9%。此外,与固定的跟踪关联阈值相比,该方法具有更高的目标跟踪成功率,安防机器人定位精度提高了约25.9%。最后,根据上述的研究成果,模拟安防机器人执行相关的任务,在昏暗的环境中开展基于毫米波雷达安防机器人的建图与导航实验。实验结果表明,安防机器人能在昏暗的环境中完成环境地图的构建,同时可利用构建的地图进行导航,其导航误差约为0.28米。

关键词：安防机器人毫米波雷达粒子群算法定位自适应跟踪