检索结果-内蒙古大学图书馆

数值计算与计算机应用 2023年第4期44卷 420-432页

作者：张艺博孟文辉西北大学数学学院西安710127

Gegenbauer加法定理是Bessel函数相关理论体系中一个重要的理论,在数学物理问题中有广泛的应用.本文在由Bessel函数和Neumann函数极限形式所导出的上界基础上,对Gegen-bauer加法定理的截断误差上界进行了估计,得到了明确的误差界及其收... 详细信息

Gegenbauer加法定理是Bessel函数相关理论体系中一个重要的理论,在数学物理问题中有广泛的应用.本文在由Bessel函数和Neumann函数极限形式所导出的上界基础上,对Gegen-bauer加法定理的截断误差上界进行了估计,得到了明确的误差界及其收敛阶.最后,通过数值实验验证了估计的有效性和精确性.

关键词： Bessel函数 Gegenbauer加法定理截断误差收敛阶

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2-Tier:共生抗倾斜可演化部署数据中心网络体系结构

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东南大学学报（自然科学版） 2020年第2期50卷 402-408页

作者：张登科王兴伟黄敏东北大学计算机科学与工程学院沈阳110004 东北大学信息科学与工程学院沈阳110004

为了解决超大规模数据中心网络中的流量倾斜问题,提出了一种新型数据中心网络体系结构2-Tier.首先,考虑到超大规模数据中心网络存在结构对称性和用户应用数据倾斜性之间的天然矛盾,设计了具有共生抗倾斜能力且可演化部署的2层网络体系结... 详细信息

为了解决超大规模数据中心网络中的流量倾斜问题,提出了一种新型数据中心网络体系结构2-Tier.首先,考虑到超大规模数据中心网络存在结构对称性和用户应用数据倾斜性之间的天然矛盾,设计了具有共生抗倾斜能力且可演化部署的2层网络体系结构,并给出其网络模型,上层基于覆盖网络技术实现按需移动式拓扑,下层采用当前数据中心最佳实践的对称式网络拓扑.进而,基于多重图设计了该网络体系结构的数学模型.随后基于可重构底层通信技术给出技术实现方案,并设计了3种可演化部署技术路线.从算法实现角度探讨了2类基于2-Tier架构的流量热区应对方式.理论分析证明2-Tier是有效的,能够降低最大边介数值,提高网络传输容量,改善网络流量倾斜性.仿真实验结果表明,相比于现有可重构架构,2-Tier架构带来26.1%的最大边介数下降,其增链效率提升13%. 2-Tier层间拓扑级问题的进一步研究有望促进更具弹复性新型物理层通信技术的出现.

关键词：数据中心网络流量倾斜演化部署可重构共生

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CO2监测用高光谱InGaAs面阵低噪声电子学技术研究

CO2监测用高光谱InGaAs面阵低噪声电子学技术研究

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作者：张昕中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)

学位级别：硕士

对温室气体进行全球范围高精度监测,获取高可靠有效数据,是控制温室气体排放的必要手段。为了获得高精度数据,高光谱温室气体监测仪需实现高信噪比的亚纳米分辨率光谱探测。本文以仪器信号链路的关键模块之一——InGaAs面阵探测器信息... 详细信息

对温室气体进行全球范围高精度监测,获取高可靠有效数据,是控制温室气体排放的必要手段。为了获得高精度数据,高光谱温室气体监测仪需实现高信噪比的亚纳米分辨率光谱探测。本文以仪器信号链路的关键模块之一——InGaAs面阵探测器信息获取与处理模块为对象,开展微弱光谱信号低噪声电子学技术研究,从而保证1.61μm谱段0.07nm光谱分辨率下典型能量值1.91W/μm/m2/sr处信噪比达到符合应用要求。对焦平面器件信息获取与处理系统关键技术展开研究,分析影响系统噪声的重要因素,提出谱段信噪比模型,得出对关键模块的量化噪声要求,并据此详细论述了微弱光谱信号低噪声信息模块的设计流程及外围电路。论文首先调研了国内外温室气体遥感探测技术的现状,简要介绍了国内外在轨监测仪探测方式和性能指标。在此基础上,调研了基于红外面阵焦平面探测器的信息获取与处理技术,分析降低系统噪声采取的措施及其研制结果。通过对现有方案的优劣比对,并结合高光谱温室气体监测仪性能指标及InGaAs焦平面探测器的特点,分析仪器信号链路的关键模块之一的探测器信息获取与处理模块的功能和性能要求。根据InGaAs1300×300焦平面探测器的特点,提出了依据系统噪声计算量化电子学模块的噪声来实现高信噪比的方案。基于该方案,对影响系统噪声的因素进行量化分析,系统主要噪声来源为散粒噪声、背景噪声、信息获取与处理电路噪声等,并建立了探测器、信息获取和处理模块的噪声数学模型。针对采用的InGaAs短波红外件焦平面器件的读出信号特点,设计与实现了低噪声信息获取电路,包括焦平面器件的驱动和偏置与信号调理电路的设计,提出了以FPGA为核心的实现方法以及基于PCIe的数据采集与传输方式。设计中充分考虑了信息获取电路的低噪声要求,针对电源模块、焦平面器件偏置电路、模拟信号调理电路以及PCB做了低噪声设计,完成信息获取电路的噪声数学模型的建立与分析。搭建了InGaAs短波红外焦平面器件实验系统的实验平台,进行了信息获取电路噪声性能的测试。对信息获取与处理电路相关数据进行了测试与分析,并对最后的噪声结果进行统计计算。实验结果表明,系统噪声均方差(RMS)值为8.1LSB,小于10个LSB(4.9mV噪声),满足了高光谱温室气体监测仪对微弱光谱信号情况下高信噪比的应用要求。

关键词：微弱光谱信号信息获取电路低噪声面阵探测器

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机械制冷机高精度温控的系统仿真与实验研究

机械制冷机高精度温控的系统仿真与实验研究

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作者：孟晓倩中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)

学位级别：硕士

随着空间探测技术的不断发展,空间设备对环境的要求越来越高,机械制冷机以其小体积、轻质量、高稳定性等优点,广泛应用于红外探测技术,以提高芯片稳定度,延长芯片的使用寿命。由于红外相机对环境温度非常敏感,当环境温度波动超过一定范... 详细信息

随着空间探测技术的不断发展,空间设备对环境的要求越来越高,机械制冷机以其小体积、轻质量、高稳定性等优点,广泛应用于红外探测技术,以提高芯片稳定度,延长芯片的使用寿命。由于红外相机对环境温度非常敏感,当环境温度波动超过一定范围时,会影响相机的成像质量,在新一代的风云卫星光电载荷对红外探测器低温工作温度提出了50mK(±25mK)稳定度的要求,因此,需要机械制冷机的冷头温度始终能够维持较高的稳定性。针对这些问题,本文对机械制冷机的温度控制特性进行了以下几个方面的研究:首先,对脉冲管型机械制冷机工作原理进行介绍,详细说明机械制冷机温控系统的组成部分,并对驱动控制电路和制冷机组件的数学模型进行分析,将二者相结合,总结得到机械制冷机温控系统模型。其次,对机械制冷机的温度控制算法进行研究,总结分析位置式PID算法和增量式PID算法对机械制冷机系统性能的影响,结合机械制冷机的性能特点,给出简化的稳定域参数范围的计算方法,使控制算法的参数整定更加简洁易懂。然后,基于多物理域仿真软件—Simplorer软件,结合压缩机仿真软件—Maxwell软件和控制系统与杜瓦组件仿真软件—Simulink/Matlab软件,建立机械制冷机温度控制系统仿真平台,对机械制冷机的数学模型进行修正,修正后的模型仿真结果与实验结果相符,可用于分析机械制冷机温度控制系统的相关特性。结合简化的稳定域参数范围计算方法,给出控制参数的稳定范围区间,并通过仿真分析热负载变化、环境温度变换、冷头温度采集信号噪声干扰等因素对系统稳定性能的影响。最后,通过实验对上述理论与仿真结果进行验证,调整系统控制参数,使机械制冷机温度控制系统最终实现±25mK/30min的性能指标。

关键词：机械制冷机理论建模温度控制算法系统仿真

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基于广义惩罚加权最小二乘的低剂量CT重建方法

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数值计算与计算机应用 2021年第3期42卷 289-302页

作者：牛善洲刘宏朱赟喻高航马建华赣南师范大学数学与计算机科学学院赣州341000 赣南师范大学物理与电子信息学院赣州341000 杭州电子科技大学理学院杭州310000 南方医科大学生物医学工程学院广州510515

针对低剂量CT成像问题,本文提出了一个基于广义惩罚加权最小二乘的低剂量CT重建方法,并在一定条件下建立了算法的全局收敛性定理.首先对投影数据进行统计建模构建广义加权最小二乘保真项,并且将二次先验信息引入投影数据的恢复过程中,... 详细信息

针对低剂量CT成像问题,本文提出了一个基于广义惩罚加权最小二乘的低剂量CT重建方法,并在一定条件下建立了算法的全局收敛性定理.首先对投影数据进行统计建模构建广义加权最小二乘保真项,并且将二次先验信息引入投影数据的恢复过程中,从而达到抑制噪声的目的,最后使用经典的滤波反投影算法对恢复后的投影数据进行解析重建.实验结果表明,与惩罚加权最小二乘方法相比,新方法可以有效地抑制低剂量CT图像中的噪声和伪影,同时可以很好地保持图像的结构信息和空间分辨率.

关键词：低剂量CT 投影数据恢复惩罚加权最小二乘广义惩罚加权最小二乘

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磁场中带电粒子运动的可视化教学

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物理教学探讨 2021年第7期39卷 70-72页

作者：杨翔宇丁益民王佳美徐钱欣湖北大学物理与电子科学学院武汉430062

运用MATLAB强大的计算能力和“微积分”的数学思想,模拟带电粒子在磁场中的运动轨迹,实现了不同比荷的带电粒子在磁场中运动的可视化。通过形象的运动轨迹图等动态演示,帮助学生理解和掌握带电粒子在磁场中的运动规律,为电磁学习题课的... 详细信息

运用MATLAB强大的计算能力和“微积分”的数学思想,模拟带电粒子在磁场中的运动轨迹,实现了不同比荷的带电粒子在磁场中运动的可视化。通过形象的运动轨迹图等动态演示,帮助学生理解和掌握带电粒子在磁场中的运动规律,为电磁学习题课的探究式教学提供了有效的参考手段。

关键词： MATLAB 带电粒子运动轨迹高中物理习题教学

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含内聚裂纹弹性体的能量释放率与断裂能

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应用数学和力学 2024年第3期45卷 295-302页

作者：安蕊梅侯永康李云峰段树金石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室石家庄050043 河北地质大学城市地质与工程学院石家庄050031 山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛266590 山东华宇工学院能源与建筑工程学院山东德州253034

根据内聚裂纹模型,含裂纹的弹性体在裂纹尖端附近存在一内聚区,内聚区断裂参数表达是其核心研究内容.该文假定弹性平板直线裂纹尖端存在一带状内聚区,并由一条虚拟线裂纹代替,其张开位移与内聚力存在确定的非线性函数关系.以Ⅰ型边裂纹... 详细信息

根据内聚裂纹模型,含裂纹的弹性体在裂纹尖端附近存在一内聚区,内聚区断裂参数表达是其核心研究内容.该文假定弹性平板直线裂纹尖端存在一带状内聚区,并由一条虚拟线裂纹代替,其张开位移与内聚力存在确定的非线性函数关系.以Ⅰ型边裂纹为例,导出了满足虚拟裂纹条件的解析解;在此基础上给出了物理裂纹尖端扩展的能量释放率Ga、内聚裂纹尖端扩展的能量释放率Gb的计算公式;讨论了Gb,J积分和断裂能GF之间的关系;从理论上证明了临界能量释放率Gbc就是断裂能GF,Gbc可以作为含内聚区材料裂纹失稳扩展的断裂参数.提出的方法适用于所有含Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型内聚裂纹的弹性体.

关键词：内聚区虚拟裂纹能量释放率 J积分断裂能

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针对诱骗态量子密钥分发方案的PNS攻击研究

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密码学报 2018年第1期5卷 1-12页

作者：李宏欣迟洋广韩宇闫宝王伟战略支援部队信息工程大学洛阳471003 数学工程与先进计算国家重点实验室郑州450001

量子保密通信技术的飞速发展,展现了量子密码在通信领域巨大的应用潜力.量子密码利用量子的物理属性来保证通信的无条件安全,然而在实际通信系统中,光源等设备的不完美性给通信系统带来了安全隐患.针对使用非理想光源的量子密钥分发系统... 详细信息

量子保密通信技术的飞速发展,展现了量子密码在通信领域巨大的应用潜力.量子密码利用量子的物理属性来保证通信的无条件安全,然而在实际通信系统中,光源等设备的不完美性给通信系统带来了安全隐患.针对使用非理想光源的量子密钥分发系统,采用分束攻击可以获得通信密钥而不被发现.本文首先介绍分束攻击的发展现状和基本原理,然后对一种分束攻击改进方案的关键技术进行了研究.基于对该方案的分析,对传统的分束攻击进行进一步改进,提出一种新的分束攻击方案。新方案针对非相位随机化光源,根据不同光脉冲强度,设计了一种计算分数器效率的方法,该方法使得窃听者能够合理控制接收端计数率保持不变;同时,为了使得新方案更加实用化,将光脉冲强度分为不同的安全区间,针对每一个安全区间求出一个分数器效率使其保持接收端计数率波动在可接受范围内,从而提高了攻击效率和攻击能力.最后应用MATLAB拟合出分数器效率与光强之间的函数关系,并且通过数值模拟以及数次优化证明了方案的安全性和可行性.

关键词：量子密钥分发诱骗态 PNS攻击安全区间分数器效率

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结合微分方程的泵控缸液压变速器转速控制

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机械设计与制造 2025年第1期407卷 166-170页

作者：贾文燕田苗青郑州西亚斯学院计算机与软件工程学院河南新郑451150 郑州轻工业大学河南郑州450000

当液压缸承受外部力矩突然增加时,泵控缸液压变速器调速系统的输出转矩会超过液压缸承受的最大负荷,产生重载或过载情况,破坏系统的稳定性,导致控制效果不佳。为了提高系统在极端负载下的响应速度和精度,引入数学方程式,提出一种新的泵... 详细信息

当液压缸承受外部力矩突然增加时,泵控缸液压变速器调速系统的输出转矩会超过液压缸承受的最大负荷,产生重载或过载情况,破坏系统的稳定性,导致控制效果不佳。为了提高系统在极端负载下的响应速度和精度,引入数学方程式,提出一种新的泵控缸液压变速器转速控制方法。计算开关磁阻电动机、液压缸和液控单向阀、液压缸的管路等参数,建立泵控缸液压无级变速器扰动函数关系。利用微分方程建立液压变速器调速约束条件,提高重载或过载情况下的泵控缸液压调速系统可靠性。在建立相电流连续方程的基础上,对相磁链、相转矩进行联合调速控制,实现泵控缸液压调速系统的稳定运行。物理实验结果表明,随着时间延长相电流、相磁链、相转矩均呈现逐渐下降趋势。模拟实验结果表明,所提方法在极端负载下的泵控缸液压变速器调速系统响应速度较快且电流与流量输出性能较高。由此证明,该方法泵控缸液压变速器转速控制效果较好,具有较高的实际应用价值。

关键词：泵控缸微分方程相电流相磁链相转矩

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提升傅里叶望远镜成像性能的关键技术研究

提升傅里叶望远镜成像性能的关键技术研究

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作者：董磊中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)

学位级别：博士

人造卫星数目的不断增加和其重要性的不断提高,使得我们需要对其类型进行识别,对其状态进行监控。目前,主流光电探测望远镜大部分是被动式的,分辨力与有效口径成反比,如果想实现高轨(≥36000km)目标的高分辨力成像(例如0.5m),则需要望... 详细信息

人造卫星数目的不断增加和其重要性的不断提高,使得我们需要对其类型进行识别,对其状态进行监控。目前,主流光电探测望远镜大部分是被动式的,分辨力与有效口径成反比,如果想实现高轨(≥36000km)目标的高分辨力成像(例如0.5m),则需要望远镜的有效口径约36m(@0.5μm)。如此大口径的被动式望远镜必将采用复杂的主动光学和自适应光学等先进技术以克服自重和大气湍流等因素的影响,其技术难度和造价将极具挑战性。因此我们需要探索新型成像技术,希望找到可实现对高轨道(同步轨道或静止轨道)目标成像的优势技术。傅里叶望远镜就是满足上述需求的新型成像技术中较有希望的一个。傅里叶望远镜具有主动成像、合成孔径、克服低阶大气湍流影响和低光学质量镜面接收等优点。上述优点使得傅里叶望远镜看似是一个对高轨道目标成像较为理想的光学系统,然而在深入研究分析后发现,它也具有若干局限性:(1)激光覆盖区域往往为成像区域的若干倍,如何确定成像视场的位置和大小,以及成像区域外其它目标的回波是否会造成感兴趣目标的成像模糊;(2)发射激光脉冲的光强起伏和非同步以及目标纵向深度引起的接收信号的非同步均可能会造成重构模糊;(3)传统三光束傅里叶望远镜的成像时间较长(约6～8小时),对姿态不稳定卫星(姿态快速变化)则难以成像,对同步轨道卫星(星下点轨迹为“8”字形)则需要加装复杂昂贵的跟瞄补偿系统后才能正常成像;(4)对高轨道(≥36000km)目标成像,需要单光束激光发射功率(能量)极高(美国GLINT计划中提到单光束能量为40J),同时又需要较好的相干性(相干长度>1m)以实现在目标表面形成干涉条纹,这种对高能和高相干性发射激光的需求使得相应激光器的研制十分困难。本文的研究工作则围绕上述问题展开,分别进行详细的分析和论证,并提出可行的解决方案。本文的主要工作包括以下内容:1)介绍了傅里叶望远镜的基本原理,利用波动光学和傅里叶光学理论,阐明傅里叶望远镜可以通过小口径望远镜的空间排布合成等效的大口径望远镜的理论依据;介绍了相位闭合技术的基本原理,对其补偿不同基线间的光学延迟和消除不同发射光束夹角引入的光程差的机理开展详细论述;介绍了回波信号的时间解调、频谱估计和图像重构算法,完成了整个成像系统的数学建模,为后续成像性能提升的分析和仿真奠定基础。2)介绍傅里叶望远镜关键技术研究基础,包括:室内实验、往返200m外场实验和往返600m外场实验。介绍对关键器件原理和使用性能的研究成果,主要包括对激光器、声光移频器和光学延迟线的研究,对上述器件的最终性能进行论证并通过实验验证其实际性能。3)根据不同应用需求,完成发射基线布局的相应优化。通过减少最短基线长度的方法增大成像视场并研究该方法对原视场外回波影响的抑制效果。通过将均匀基线布局变为非均匀基线布局的方法减少目标频谱获取数目以减少成像时间。4)本章包含两个相似却独立的研究内容。首先研究发射脉冲激光的光强起伏和非同步的影响。对脉冲激光的光强起伏和非同步引起成像质量下降的原因进行理论分析,并通过计算机仿真给出定量的影响结果,给出可能的抑制方案。然后研究目标纵深引起的回波信号非同步的影响。对回波信号非同步影响成像质量的机理进行深入分析,通过仿真给出定量结论,并给出可能的解决方案。5)从软件和硬件两方面入手研究提升傅里叶望远镜探测能力和抑制噪声的可行方法。软件研究采用三种软件去噪方法(中值滤波、维纳滤波和压缩感知去噪),比较三者对成像质量的提高效果;硬件研究则通过文献调研初步比较了极窄带滤光片和电子极窄带滤波器以及探测器低温制冷等硬件方法提升成像效果的优劣。

关键词：傅里叶望远镜降采样成像视场成像时间探测能力

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