摘要：混沌系统具有非线性、伪随机性、初始值敏感等特性,为基于动力系统构造性能良好的S盒提供了基础,进一步保证了分组加密算法安全性.目前,基于混沌构造S盒的方法大多数针对单个性能指标进行优化,难以获得全面的性能提升.针对此问题,结合混沌映射与多目标遗传算法,提出了一种新的S盒设计方法.首先,利用混沌映射的特性产生初始S盒种群;然后,以S盒的非线性度和差分均匀性为优化目标,基于遗传算法框架对上述两指标进行优化.针对S盒的特点,在优化算法中引入了交换操作,设计了新的变异操作以及非支配序集计算,有效提升了S盒的非线性度和差分均匀性.实验结果表明该算法产生的S盒其差分均匀度为6,非线性度值至少为110,有效提升了S盒的综合性能.

摘要：正交时频空(OTFS)调制可以将时间和频率选择性信道转换为时延-多普勒(DD)域的非选择性信道,这为高速移动场景建立可靠的无线通信提供了解决方案。然而,在车联网等复杂的多散射场景下,信道存在严重的多普勒间干扰(IDI),这给OTFS接收机信号的准确解调带来了极大的挑战。针对上述问题,该文提出一种联合稀疏贝叶斯学习(SBL)和阻尼最小二乘最小残差(d-LSMR)的OTFS接收机设计。首先,根据OTFS时域和DD域的关系,采用基扩展模型(BEM)将信道估计问题转换为基系数恢复问题,精准估计包括多普勒采样点在内的DD域信道。然后,提出一种高效的转换算法将基系数转换为信道等效矩阵。其次,将信道估计中估计得到的噪声,用于d-LSMR均衡器中进行信道均衡,并利用DD域信道矩阵的稀疏性实现快速收敛。系统仿真结果表明,与目前代表性的OTFS接收机相比,该文所提方案实现了更好的误码率性能,同时降低了计算复杂度。

摘要：在未来的通信网络中,被广泛期待的第6代移动通信系统(The Sixth Generation of Mobile Communications System,6G)技术将面临诸多挑战,其中包括在高速移动场景下的超高可靠通信问题。正交时频空间(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)调制技术克服了传统通信系统在高速移动环境下多径和多普勒效应的影响,为实现6G超高可靠通信提供了新的可能性。该文首先介绍了OTFS的基本原理、数学模型、干扰与优势分析。然后,归纳分析了OTFS技术在同步、信道估计、信号检测技术上的研究现状。接着,从车联网、无人机、卫星通信、海洋通信4个典型应用场景分析了OTFS的应用趋势。最后,从降低多维匹配滤波器、相位解调和信道估计、硬件实现的复杂度和提高对时频资源的高度利用4个角度探讨了未来研究OTFS需要克服的困难和挑战。

摘要：基于电介质波导耦合理论,本课题组提出了一种超分辨干涉光刻方法。该方法通过构建非对称波导实现了倏逝波的增强传输和干涉调控。同时,通过优化设计电介质光栅,利用波导耦合效应,形成了单一衍射级次的选频传输,获得了光场强度大、均匀性好、特征尺寸约为48.75 nm(约为0.12λ)的干涉图形。基于此方法设计的超分辨光刻器件膜层结构简单,降低了近场光刻器件的结构复杂度,提高了光利用效率。该方法为倏逝波调控提供了新思路,也拓展了超分辨光刻器件的设计原理。

摘要：超材料是一种通过设计获得的人造材料,具备自然材料所不具备的超常物理性能,这种特殊性能并非来自于材料组分,而是来源于经过特别设计过的人工结构。超材料最初源自电磁学领域,可表现出频率禁带(带隙),即在该频谱范围内,电磁波传输将被有效抑制。这种能对电磁波加以操控和处理的特性为解决各类工程问题提供了方便,激发了人们将其迁移至其他学科领域的热情。随后,声学超材料被提出,可对声波进行类似的操控,实现消声和隔音。与之相似,力学超材料也应运而生,可利用带隙特性对应力波进行处理,实现消波、滤波,提升结构的防护性能。超材料混凝土是力学超材料在土木工程领域的一项具体应用,其利用人工骨料的局域共振行为产生带隙,实现特定频率应力波的阻断。可见,超材料混凝土从波的操控角度实现了防护性能,与传统防护材料通过强度、韧性实现防护目的的本质不同,具有明显的创新性,开展相关研究对提升结构的防护性能具有重要意义。本文对超材料混凝土自提出至今的主要研究进行系统梳理,立足于工程应用视角,对超材料混凝土消波的实际验证、共振骨料带隙特征及设计准则、共振骨料空间分布及掺量效应、动荷载下的能量转移规律、共振骨料的改造五个方面进行综述,最后总结了当前研究的主要结论,并紧扣工程实际应用提出了对未来研究的展望。

摘要：射频接收线圈是磁共振成像(MRI)系统中的关键部件,用于检测变化的磁场,其性能直接影响图像的质量。超低场MRI射频接收线圈工作在较低频率,其阻抗特性不同于传统临床MRI射频接收线圈。理论上正交接收线圈比单通道线圈的信噪比(SNR)可以提高41%。而与阵列线圈相比,正交接收线圈可以用更低的成本与设计复杂度达到很好的成像效果。因此该文研究了一种用于超低场MRI(50.4 mT)系统的膝关节正交接收线圈,它由鞍形线圈和亥姆霍兹线圈组成。首先,确定了线圈的支撑结构及尺寸,并通过计算单匝接收线圈的效率及磁场的不均匀性来确定鞍形以及亥姆霍兹线圈的最优尺寸。然后,实测了线圈交流电阻,来评估线圈不同匝数的SNR,发现匝数增多会使得交流电阻显著增加,从而使SNR随着线圈匝数增加先增加后减少。最后,得到了两线圈的最佳匝数,并制作了正交接收线圈,从CuSO_(4)·5H_(2)O体膜以及体内膝关节成像来评估正交接收线圈的性能。在体膜和体内膝关节成像中,正交接收线圈与单通道线圈相比,图像SNR分别最大程度地提升了约33.5%和30.9%。

摘要：为了降低车致低频振动,依托实际工程,开展地下室结构柱减振设计研究。基于车辆-轨道耦合动力学理论,考虑短波随机不平顺引起的轮轨中高频振动、土体分层特性、人工黏弹性边界等非线性因素,建立近轨高层建筑车致低频振动预测模型。通过现场地表振动衰减规律测试与车致地下室振动特性测试,验证振动预测模型的有效性。研究地下室非永久柱优化布置,以及非永久柱中嵌入碟形弹簧支座、橡胶支座、粉煤灰支座等4种减振方案对车致低频振动的抑制效果。结果表明:对结构柱进行优化设计可不同程度降低车致低频振动;减少地下室非永久柱可降低地下室整体结构刚度以减少传至高层建筑的振动;采用碟形弹簧支座主要衰减地下室隔板频率63~125 Hz区段振动,高层建筑最大Z振级最多衰减7.3 dB;通过橡胶支座衰减地下室隔板频率40~125 Hz区段振动,高层建筑最大Z振级最多衰减7.6 dB;而采用粉煤灰支座主要衰减地下室隔板频率40~125 Hz区段振动,高层建筑最大Z振级最多衰减5.4 dB;针对该实际工程,结构柱内嵌橡胶支座效果最佳。

摘要：提出一种以相变材料为基础的低损耗可重构无阻塞光交换网络架构。首先,设计基于低吸收损耗相变材料Sb2Se3与马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的2×2全光开关单元,通过光控Sb2Se3相变状态实现开关状态的切换。该单元无需外界持续的偏置电压即可保持开关状态,具有非易失性的特点,此外还能够降低功耗,减少芯片面积。基于此,通过Benes拓扑将2×2光开关与交叉波导级联,构建8×8无阻塞光交换网络。通过调整不同开关单元中Sb2Se3的相变状态,实现8×8光交换网络中任意输入端口至输出端口的可重构光路交换。运用Ansys Lumerical仿真平台对所设计的2×2光开关及交叉波导结构进行仿真与优化,验证所提光交换网络的全连接无阻塞数据交换功能。仿真结果显示,所提2×2光开关的插入损耗和串扰噪声分别低于0.072 dB和-55.66 dB,8×8光交换网络的插入损耗和串扰噪声分别低于0.500 dB和-45.00 dB。因此,所设计的低损耗性能优势的开关结构有助于实现大规模光子集成交换网络。

摘要：提出一种基于双分支边缘卷积融合网络的红外与可见光图像融合方法。首先,提出一种改进的双分支边缘卷积结构,将图像包含的信息分解为公共信息和模态信息,并于每个分支引入边缘卷积块,更好的提取深度特征;然后在融合层引入卷积注意力模块对模态特征进行增强;最后基于所本文编解码网络特点,提出一种重建损失结合融合损失的损失函数。经过大量的消融性实验和对比实验表明,本文方法能够很好的保留原图像中的公共信息和模态信息,并且相比目前最新的融合方法在主观和客观评价上都具有优秀的综合性能。

摘要：潜蚀的模拟需要计算土中的渗流过程以及土中细粒随孔隙水流的运移过程。常规有限元法在求解纯运移方程时存在稳定性问题,为此提出了一个采用有限元法求解渗流方程、有限体积法求解细粒运移方程的交替方法。鉴于常规有限元法不能给出满足有限体积法输入要求的流速场,给出了一个基于单元不平衡流量总体再平衡修正单元边界流速的算法。利用该算法对有限元计算的单元边界流速进行局部守恒处理,即可实现在同一有限元网格上利用有限体积法求解细粒运移方程,因此可以方便地和现有的有限元计算程序结合。算例验证表明,所提出的局部守恒处理算法及交替解法计算效率高且具有可接受的精度,是模拟潜蚀问题的一条简单实用的途径。