基于最大方差展开的非线性信号降噪方法及其在故障诊断中的应用

将流形学习的思想引入信号降噪中,提出了一种新的基于最大方差展开（maximum variance unfolding,MVU）的非线性信号降噪方法.该方法首先基于相空间重构理论将含噪信号重构到高维相空间,再采用流形学习理论中的MVU算法对相空间数据进行非线性降维,将蕴含在相空间中代表吸引子的低维流形与噪声子空间分离,然后对低维流形进行逆重构,从而得到降噪后的信号.对加噪的Lorenz信号的仿真结果表明,该方法的降噪性能要优于基于KPCA的非线性降噪方法,且具有参数估计简单、参数影响不大等优点.最后将该降噪方法应用于带有轻碰磨故障的航空发动机转子―机匣系统振动信号,有效地提取出了淹没在噪声中的轻碰磨故障特征.     

加性噪声条件下的UKF算法

UKF算法是广泛应用的非线性滤波方法之一,在加性噪声条件下,根据是否状态扩展和是否重采样有四种实现方式.从算法精度、适应性和计算效率等方面进行了理论分析和仿真计算,证明适当选择滤波器参数,常用采样策略下,状态扩展与非扩展的UT变换结果相同,但后者的计算效率较高;加性测量噪声条件下,扩展与非扩展UKF可获得相同的滤波结果;加性过程噪声条件下,扩展与非扩展UKF仅能获得相同的状态预测结果;重采样不总是构建滤波器的必要环节,但理论分析和仿真计算发现了重采样对滤波器增益的自适应调节能力,指出其在状态偏差或未知机动模式较大时对改善滤波器收敛性和精度有重要贡献.在此基础上,给出了实际应用中的滤波器设计准则:对于加性测量噪声宜采用非扩展方式;对于加性过程噪声,状态偏差或机动较小时宜采用扩展或非扩展的非重采样方式,系统状态偏差或机动较大时宜采用非扩展的重采样方式.性能分析方法和系统设计准则对研究其它的滤波器同样有参考价值.     

正则扰动下周期时变系数矩阵Sylvester表示的振荡器相位噪声分析方法

振荡器的相位噪声分析是通过扰动自激大信号状态方程, 导出周期时变小信号状态方程进行的. 在振荡器的时域稳态解上应用传统的正则扰动方法, 对周期时变系数Jacobi矩阵按照Sylvester定理进行分解, 在它的周期向量构成的空间上, 分析振荡器在扰动下能保持周期稳态的条件; 注入表示白噪声的频域伪正弦信号和时域δ相关信号, 应用随机微分方法, 揭示相位噪声的产生过程, 计算相位抖动; 应用调频的原理分析幂律谱和Lorentz谱的形成以及它们之间的关系, 并获得包含谐波的Lorentz功率谱. 以周期系数Jacobi矩阵为基础, 构造简单的计算Floquet指数和相位噪声的算法流程并给出简单实例. 最后指出振荡器相位噪声分析的难点和发展方向.     

演化密码对抗差分密码分析能力的研究

演化密码是我国学者提出的一种新型密码体制.本文对演化密码对抗差分密码分析的能力进行了研究,研究表明演化密码对抗传统差分攻击的能力高于普通固定算法密码.本文在分析差分攻击的数据复杂度,最佳差分特征概率,比特优势以及预期成功率关系的基础上,证明了比特优势和预期成功率相同时,攻击演化密码的数据复杂度大于攻击固定算法密码的数据复杂度;并证明了在数据复杂度和预期成功率相同的情况下,攻击演化密码的时间复杂度明显高于攻击固定算法密码的时间复杂度.这表明演化密码对抗传统差分攻击的能力高于固定算法密码.     

一种基于谱相减法的声信号时延估计

利用信号增强算法，结合广义互相关时延估计原理，提出一种声信号时延估计算法。在噪声背景下先采用谱相减法从带噪信号中估计出原始声信号，提高信噪比，利用四元立体传声器阵列和广义互相关算法原理，对相关数据进行加权处理得到较高精度的时廷估计值。该算法可以有效抑制空间加性噪声，得到有效声信号准确的时延估计。实验仿真结果表明了该算法的可行性，在信噪比较低的情况下，与单一使用广义互相关函数相比，极大地提高了时延估计算法的准确程度。     

基于反馈机制的抗混合噪声的盲图像源分离方案

针对基于稀疏成分分析的盲图像源分离算法无法解决混合噪声问题,本文提出一种采用反馈机制的盲源分离算法.通过小波域稀疏成分分析和置零反馈的方法,逐次分离出各支路信号.实验结果表明,该方法无需大量的迭代运算,与传统稀疏成分分析法相比,能有效地分离高斯白噪声参与的混合图像,与经典快速独立成分分析法相比,取得了更高的分离精度.     

多变量Hash函数的构造理论与方法

文中基于多变量非线性多项式方程组的难解性问题,并结合HAIFA迭代框架,提出了一种新的Hash算法,它与目前广泛使用的Hash算法相比具有下列优点:安全性基于一个公认的数学难题;输出Hash值长度可变;设计自动化,用户可根据实际需求构造满足其特定要求的Hash函数.同时还详细讨论了新算法的安全性、效率和性能,通过理论分析,选取适当参数的新算法,在其难解性问题的假设前提下,可达到理想Hash函数的安全性强度;实验结果表明,新算法在效率和性能方面与其他Hash函数具有可比性.此外,由于新算法具有良好的随机性,还可将其作为一种伪随机数生成器.     

基于奇异值分解的多小波图像去噪方法

给出了一种将多小波变换和奇异值分解相结合的图像去噪方法.该方法通过对含噪图像进行多小波变换,克服了单小波变换中无法同时满足正交性和对称性的缺点.对变换得到的高频系数矩阵进行奇异值分解去噪,提取高频系数中淹没在噪声中的信号成分,然后进行多小波重构,得到去噪图像.仿真结果表明,该方法能有效去除噪声,并获得良好的主观视觉效果.     

联合状态差分检测方法及其在超宽带无线通信系统中的应用

首先提出差分编码器输入输出联合状态的概念，并设计出一种递归的网格图化简方法，实现了最大似然意义下的多符号联合差分检测．随后在此基础上，对衰落信道提出一种迭代检测结构，并将其应用于超宽带无线通信系统．仿真表明，在单位符号检测复杂度不变的前提下，检测性能可任意逼近多符号非相干差分检测的理论极限，并可有效地应用于实际通信系统中．同时它为各种类似的无记忆噪声中有限状态Markov过程的状态序列估计问题提供了一种新的解决方法．     

辫群上的共轭链接问题及基于辫群的数字签名方案的新设计

量子计算的发展给经典公钥密码系统的安全性构成了严重威胁,因此探索新的公钥密码平台、设计新的可抵抗量子攻击的密码方案成为信息安全理论的前沿课题.辫群密码系统是具有抵抗量子攻击潜力的密码系统之一.本文分析了基于辫群的密码学的研究现状,提出了辫群上的新密码学难题——共轭链接问题.基于此问题,本文构造了一种新的基于辫群的数字签名方案.该方案不仅高效,而且在随机预言模型下具有可证明安全性.本文亦将基于辫群的签名方案与基于RSA的签名方案做了对比.结果表明:基于辫群的签名方案的签名效率要远远高于基于RSA的方案,但是签名的验证过程较慢,因此适合于那些签名需要迅速完成而验证可以相对延迟的应用场景(如离线电子货币系统).此外,基于辫群的密码系统的密钥长度较大——私钥约2K比特位,公钥约12K比特位.相对于模指数等运算而言,辫群运算非常简单,因此可以考虑在那些计算能力相对较低而存储空间不太紧的设备上使用.最后,本文也从隐藏子群问题的角度对辫群密码系统抵抗现有量子攻击的能力进行了讨论.     

一种基于改进 Surendra背景更新算法的运动目标检测

建立背景模型时,采用动态阈值的方法,以减少噪声和光照强度变化等外界环境的影响;在运动目标检测中,针对传统方法检测到的运动目标偏大的问题,提出一种改进的三帧差分检测方法.在形态学处理过程中,采用自适应方法选择结构元素的大小,对二值图像进行去噪处理,以得到平滑图像.实验证明,改进后的方法与传统背景模型建立方法相比,能更准确地检测到运动目标区域,并实时更新背景模型     

TD_LTE移动终端NC系统VAD模块的改进和实现

经过详细研究信号和噪声时频域的不同特性，提出了一种改进的VAD算法。改进前的VAD算法是一种静态的语音停顿周期检测算法，在信噪比很低时，检测性能变差；改进后的VAD算法在信号的全频带，低频带和高频带动态跟踪信号的短时功率包络，多次门限比较后，当出现语音停顿周期时，将做出基于帧的判决。为了验证改进VAD算法在TD_LTE手机NC系统中的应用能力，测试了在不同噪声、不同信噪比情况下的NC系统指标，并与传统NC系统做了比较。经评测，含新VAD算法的改进后NC算法能提高信噪比，并帮助TD_LTE移动终端顺利通过入网测试。     

h=1／M的M—CPFSK信号定时-频偏联合估计算法

提出了一种针对突发模式的h=1／M的M—CPFSK信号定时一频偏联合估计算法：在每个数据包前嵌入一段特定的训练序列，接收端将信号做K级差分，计算每级差分信号自相关的，次方，再进行离散傅里叶变换DFT提取定时和载波频偏信息。适用于h=1／M的全响应或部分响应、矩形或升余弦滤波器M—CPFSK信号。Matlab仿真结果表明，在加性白高斯噪声信道以及Ray—lei出平坦衰落信道上，该算法能快速准确的估计定时和载波频率偏差：     

基于DNA技术的非对称加密与签名方法

结合现代基因工程技术和密码学技术设计了一个非对称加密与签名系统DNA-PKC,这是在生物密码研究领域的初步探索.类似于传统的公钥密码,DNA-PKC的密钥由加密钥和解密钥组成,加密者之间互相不能解密,只有解密钥的拥有者才能解密所有密文.不同于传统的公钥密码,DNA-PKC的密钥与密文均为生物分子实物,在应用协议等方面具有不同的要求.在安全性方面,DNA-PKC主要依赖于生物学问题而不是传统的计算困难问题,因而对未来的量子计算机的攻击免疫.     

Contourlet域的灰度水印技术研究

为了提高水印算法的鲁棒性和安全性,提出一种基于Contourlet域的双重置乱灰度图像水印算法.首先对灰度水印图像进行Arnold变换和Baker映射双重置乱处理,提高水印安全性；然后将宿主图像进行Contourlet分解为一系列多尺度、局部化、方向性的子带图像,最后选择Contourlet低频系数嵌入水印,并采用明提取的方法获取水印.实验结果表明,该算法能有效的抵抗JPEG压缩、噪声、剪裁等攻击,具有较好的不可见性和更强的稳健性.     

用于光通信与互连、集成差分光电探测器的标准CMOS全差分跨阻放大器

基于标准CMOS技术,提出和研究了一种用于光通信与光互连、集成差分光电探测器的全差分跨阻放大器(TIA).为实现全差分特性,提出了一种新型全差分光电探测器,其作用是将入射光信号转换成一对全差分光生电流信号,并保证电路结构和模型的全差分对称性.理论分析和仿真结果均表明:与常规的、集成光电探测器的差分跨阻放大器相比,该全差分跨阻放大器的带宽更高,灵敏度也同时被提高一倍.基于该集成差分光电探测器的全差分跨阻放大器,采用特许3.3V,0.35μm标准CMOS工艺设计和制造了一种单片全差分光电集成接收机.其跨阻增益为98.75dBΩ,从1Hz至-3dB频率点间的等效输入积分噪声电流为0.334μA.该光接收机采用了单一的3.3V电源;跨阻放大器与限幅放大器的总功耗为100mW;50Ω输出缓冲器的功耗为138mW.对于850nm的入射光、-12.2dBm的峰峰光功率和231–1位伪随机二进制序列输入信号,该光接收机达到了1.1GHz的3dB带宽和1.6Gbit/s的数据率.     

月球轨道器交会对接同波束VLBI测量差分相时延实时解算

同波束VLBI技术是解决月球轨道交会对接地面高精度引导的重要手段．传统的多频点同波束VLBI实时解算算法成功解算差分相位整周模糊度的概率较低，而事后统计修正求解整周模糊度的算法存在较大的时间滞后，从而直接影响月球轨道交会对接两个航天器地面定轨、定位的精度以及实时性．在此背景下，本文研究了应用于月球交会对接条件下的同波束VLBI差分相时延实时解算算法．首先给出了多频点同波束VLBI解算差分相时延及整周模糊度的原理，根据差分相关相位整周模糊和差分相时延实时及事后解算结果，对整周模糊度产生的原因进行分析通过求解精确差分群时延值、采用匹配搜索算法以及差分相位连接条件对传统实时解算算法进行改进，提出一种新的差分相时延实时解算算法．利用SELENE同波束VLBI观测数据进行实时解算．结果表明该算法成功解算模糊度的准确度达到95．49％，相对于传统解算算法准确度提高了5．45％．     

带信息反馈的凝聚层次聚类算法

本文针对传统的基于相似性的层次聚类算法存在的两个问题(相似性度量中方向信息的丢失和算法的适应能力弱)提出了一种带有信息反馈的凝聚层次聚类算法.首先将无法预知的复杂数据结构描述成3个基本的结构特征单元,并对其进行建模构建一种相似性度量定义的泛型和一种凝聚的层次聚类算法.在凝聚的层次聚类算法中加入类信息的反馈机制,并在不同阶段对相似性定义的泛型进行具体化,充分利用数据点对之间的方向信息和距离信息进行聚类.该聚类算法主要有两大优势:(i)算法的适应能力较强,不需要假设的前提下可以处理无法预知的复杂数据结构;(ii)算法对噪声具有较强的鲁棒性,在不需要对数据集进行预处理的情况下能够在聚类的过程中识别噪声点或者噪声类.从人工数据和真实数据的试验结果可以看出新算法的优越性能.     

有色噪声下随机时滞传染病模型的稳定性

本文运用O-U过程刻画环境变化性，在Edoardo Beretta基础上构造了有色噪声影响下的随机时滞的传染病模型。运用一般Lyapunonv方法研究了有色噪声对该系统的影响并得到系统正平衡点保持稳定的充分条件。最后通过对比发现随机扰动对系统稳定性影响仅仅与其随机过程的方差有关。     

基于纠错码的AW数字签名方案的分析

1993年Alabbadi和Wicker对基于纠错码的Xinmei数字签名方案提出了一种改进方案, 通常称为AW方案. 证明了该方案存在严重的安全问题: 任何人仅利用签名用户的公钥就可以构造等价的签名私钥, 从而成功地实现伪造签名. 同时指出, 基于大矩阵分解的困难性很难构造出安全性较高的数字签名方案.