基于余弦-指数混沌映射的分块图像加密算法

为平衡混沌映射中结构与性能的关系,保证加密系统安全性,提出一种基于余弦-指数混沌映射的分块图像加密算法。首先,通过非线性指数项对引入了Tent种子映射的余弦映射进行调制,构造新型余弦-指数混沌映射,并利用SHA-256函数产生与明文相关的密钥,生成随机性较强的混沌序列,实现一次一密;然后,基于拉丁方和位级转换,通过两轮拉丁方索引和比特位拼接,分别设计双重拉丁方和扩展比特位算法,并结合二维约瑟夫序列,对块间预置乱后的明文进行块内置乱,实现不同分块的差异化置乱;最后,基于Zig-Zag变换,采用环状仿Zig-Zag变换设计交叉Zig-Zag变换方法,将中间密文与混沌序列进行双向非线性扩散,实现同时改变像素位置与大小,完成图像加密。实验结果表明,该算法密钥空间大,能有效抵御差分分析和统计分析等典型攻击,具有较好的加密效果。     

基于FPGA与DSP遥测声压谱分析装置设计

为压缩飞行器遥测系统运行过程中的数据传输量,设计了遥测声压谱分析装置。设计基于FPGA与DSP双核架构,配合流水线作业的设计理念,采集信号的同时进行数据时频转换,并实时将数据处理结果传输给外部设备。噪声信号声压谱密度(SPL)算法运用1/3倍频程的方式选择噪声的频率带,采用快速傅里叶变换法(FFT),极大地降低运算量,缩短数据转换时间,从而实现数据传输的实时性。测试结果表明,该数据预处理装置算法的误差小于3.4%,设计具有良好的实时性和稳定性,具有较高的实用价值。     

非均匀转动空间目标天基逆合成孔径激光雷达成像

由于没有大气的影响,天基逆合成孔径激光雷达(ISAL)可在远距离上获取空间目标的高分辨率图像,因此具有重要的应用前景。建立了空间目标天基ISAL成像的方位向回波信号模型,在目标非均匀转动二阶近似下,即匀加速转动时,ISAL方位向回波信号可近似为调频斜率和起始频率各异的多分量线性调频(MLFM)信号,采用传统的FFT方法难以实现方位图像聚焦。提出了一种基于Radon-Wigner变换的方位快速成像算法,利用Radon-Wigner变换并结合逐次消去法,在每个距离单元对回波中的MLFM信号由强至弱逐个进行估计,将估计获取的峰值点直接提取并线性叠加,即得到该距离单元的方位像。通过对所有距离单元进行上述处理,即可获得二维ISAL图像。由于该方法在估计出MLFM信号后无需再进行瞬时多普勒成像处理,因此减少了处理流程,算法效率大幅提高。仿真试验表明,相比传统的距离瞬时多普勒成像算法,该算法平均处理时间从222.66 s降低至23.51 s,在低信噪比情况下图像中目标轮廓更显著,更易于检测识别。     

同步发电机转子电磁暂态的准确表达

同步发电机电磁暂态建模是电网稳定分析和控制的基础。现有文献基于初值定理或超导体概念推导暂态/次暂态电抗/电势,人为假设过强、不能证明表达方式唯一。转子电磁暂态推导过程复杂、存在多种形式。本文基于定转子回路电压/磁链方程,通过矩阵变换,严格证明暂态/次暂态电感/电势表达形式唯一。提出基于内电势的转子电磁暂态准确表达。发现现有转子电磁暂态近似表达的时间常数存在误差。研究成果有助于对同步电机模型的理解和应用。     

云网融合背景下城域光网络的演进策略探讨

针对5G等新业务所带来的新的承载需求,阐述云网融合下网络总体架构的演进,分析城域网对业务承载存在的不足,得出城域光网络的演进的必要性。首先从新业务的承载需求出发,列举不同接入场景的特点,再结合ROADM(可重构光分插复用器)等新技术的技术特点和优势,对云网融合背景下网络和业务需求提出城域光网络的演进策略。     

三维显微图像的分辨率评估方法及应用

现有分辨率评估方法,如瑞利判据、阿贝判据、半峰全宽方法等都具有一定的应用局限性。本文采用基于切片傅里叶壳层相关(sFSC)的频域分辨率评估方法来评估系统的实际成像能力,该方法对分辨率的评估结果仅取决于图像质量,不受系统成像理论的影响,是一种客观、直接的计算方法。它将傅里叶壳层分成楔形壳层对,每个选择器都是一对镜像楔形,以改善由三维荧光成像各向异性带来的分辨率评估问题。实验结果表明,sFSC可作为一种无参考三维图像分辨率评估方法,且利用sFSC方法的分辨率结果所拟合的三维高斯点扩展函数(PSF)进行图像反卷积操作,能有效恢复图像纹理细节,提高图像信噪比,且相比于其他PSF估计方法,sFSC方法具有更好的性能。     

基于激光自混合干涉调频信号的位移测量实验

激光自混合干涉在高精度测量领域发挥着越来越重要的作用,微位移测量已应用于大型土木结构、航空航天、健康监测等。传统测量以调幅信号为主,但随着噪声加强,测量误差越来越大,甚至难以测量。为此,采用马赫-曾德尔干涉仪,实现了调幅/调频信号转换。针对大噪声环境下的调频信号,利用多次希尔伯特变换进行相位解卷,实现了原始信号的重构。数值仿真结果证明了该方法的有效性,在10 dB白噪声环境中,系统的信噪比为10.0614 dB,估计误差为0.0614 dB。实验结果表明,微位移重构的误差在100 nm以内,且调频信号的信噪比远高于调幅信号。该方法适用于超精密测量,且在大噪声环境下仍具有较高的信噪比。     

一种基于离散余弦变换-惩罚最小二乘回归的区域高分辨率电离层TEC地图重构方法

高时空分辨率的电离层TEC地图对中小尺度电离层扰动的分析和建模具有重要的应用价值. 利用中国大陆构造环境监测网络和国际GNSS服务(international GNSS service, IGS)的地基GNSS监测数据,基于离散余弦变换-惩罚最小二乘回归（discrete cosine transform and penalized least square regression, DCT-PLS）算法,实现了区域高时空分辨率(1°×1°×15 min)电离层TEC地图的重构. 通过与2014年和2018年部分Madrigal高精度TEC数据的对比结果表明,DCT-PLS算法给出的垂直TEC一致性和稳定性相比欧洲定轨中心（Center for Orbit Determination in Europe,CODE）的全球TEC地图(global ionospheric map, GIM)数据有明显提升,其中TEC平均误差由3.9 TECU下降为2.0 TECU,标准差由3.7 TECU下降为2.7 TECU. 对2017-09一次磁暴期间的电离层重构结果表明,本文算法能够较好地再现磁暴期间电离层精细化的扰动结构特征,相关研究结果可为实现区域高分辨率电离层监测和应用提供技术支撑.     

正交多用户短参考高速差分混沌键控通信系统

针对传统多用户短参考混沌移位键控通信系统传输速率和能量效率低的问题,该文提出了一种正交多用户高速短参考差分混沌移位键控(OMU-SRHR-DCSK)通信系统.系统将参考信号长度缩短为每个数据信号长度的1/P,通过增加两路连续的信息时隙来传输多个用户信息比特,通过希尔伯特变换在每个信息时隙多传输N个用户信息比特,极大地提高了系统的数据传输速率.将希尔伯特变换和Walsh码相结合完全消除了用户间干扰,改善了误码率性能.推导了OMU-SRHR-DCSK系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和多径瑞利衰落信道(RFC)中的比特误码率(BER)公式并进行了实验验证.在两种信道下的仿真值和理论推导值均相等,验证了理论推导的正确性.该系统的传输速率相对于传统多用户短参考系统的传输速率有极大提升,传输比特数相同的条件下系统的误码性能明显优于传统多用户短参考系统,证明了该系统具有优异的实用价值,并为其应用于实际中提供了良好的理论支撑.     

由文本至口形的媒体变换技术的研究

本文根据汉语的发音特点,提出了由基本音素口形参数和预先建立的口形模型来生成各种音节相应的正面口形图象的方法,从而完成由文本至口形的媒体变换,首先我们建立变形物体运动模型,然后由此构造一个口唇的动态发音模型,最后采用纹理映射技术,由基本音素口形参数和动态发音模型合成正面发音口形的图象。