检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：任宪达北京邮电大学

学位级别：硕士

随着第五代移动通信技术的日渐成熟和广泛应用,光纤通信已经逐步成为全球电信网络的骨干。然而各种新应用和新服务的诞生对通信系统容量的需求也在快速增长,这对光纤通信系统的传输性能和频谱资源利用提出了更高的要求。光纤作为系统中... 详细信息

随着第五代移动通信技术的日渐成熟和广泛应用,光纤通信已经逐步成为全球电信网络的骨干。然而各种新应用和新服务的诞生对通信系统容量的需求也在快速增长,这对光纤通信系统的传输性能和频谱资源利用提出了更高的要求。光纤作为系统中信号传输的媒介,其非线性效应是限制光纤通信系统长距离信息传输的主要因素之一,因此非线性补偿一直是光纤通信领域的研究热点。传统的非线性补偿方案包括数字反向传播(Digital Back Propagation,DBP)、光学相位共轭(Optical Phase Conjugation,OPC)和相位共轭双波(Phase Conjugated Twin Waves,PCTW)等,均已基本达到补偿效果的瓶颈,很难再带来实质性的性能提升。近年来,一种被称为非线性频分复用(Nonlinear Frequency Division Multiplexing,NFDM)的新型光纤通信系统传输方案受到了研究学者的广泛关注,该方案将光纤非线性视为系统设计的基本要素,而并非传统方案中试图遏制的目标,通过将色散和非线性映射为非线性频域中的线性相位旋转,从而使非线性问题转化为了线性问题。本文在对非线性傅里叶变换(Nonlinear Fourier Transform,NFT)的研究和分析基础之上,分别实现了非线性连续谱和离散谱的NFDM传输系统方案。并基于机器学习算法,针对实际传输环境中系统可积性减弱的情况,提出了两种接收端均衡方案,从而进一步优化了系统性能。主要研究工作如下:(1)研究了 NFT和INFT的基本理论并进行算法验证。本文以非线性薛定谔方程作为光信号在光纤中传播的理论模型,基于数学方法Lax对来求解该模型的本征值不变问题。并对NFT的数学过程进行了理论研究,并得出了非线性连续谱和离散谱的具体计算方法。同时在MATLAB中分别实现了连续谱和离散谱的NFT与INFT算法,并进一步对上述算法进行了多角度的仿真验证,从而确保其准确性和鲁棒性。(2)实现了基于非线性频谱调制的NFDM光纤传输系统方案。该方案基于NFT和INFT算法,通过MATLAB与VPI联调的方式分别完成了连续谱和离散谱调制的NFDM传输系统。对于连续谱NFDM系统,在相同噪声条件下,分别对比了其在不同调制格式和子载波数时的系统误码率性能。除此之外还发现,连续谱NFDM系统的性能要优于传统的正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)系统,并且在其最佳传输条件下的Q因子较OFDM系统有约0.6 dB的提升。对于离散谱NFDM系统,本文实现了复用7个本征值的多孤子传输方案,并且得到了其在QPSK和16QAM下的仿真结果,其中在16QAM时系统的Q因子达到了 7.64 dB。(3)提出了基于特征工程的模型参数迁移式卷积神经网络连续谱NFDM系统均衡方案。经仿真验证,该方案可以有效的提升系统的Q因子。并且在16QAM调制格式下,针对不同传输环境下的接收端数据,通过迁移学习的方法,使适配于新场景的FE-CNN均衡器的生成速率提升50%以上,极大地提高了系统接收端的均衡效率。可以有效应对实际传输环境中因设备噪声和高阶色散等因素所带来的系统可积性的损坏。(4)提出了基于高斯混合模型聚类的离散谱NFDM系统均衡方案。通过实验比较不同本征值个数条件下系统的Q因子,表明该方案可以一定程度上提高系统的误码率性能,且适用于复用不同本征值数量的离散谱NFDM系统。并且在不同发射功率下通过与K-means均衡方案作对比,进一步验证了 GMM方案在离散谱NFDM系统上具有更佳的优化效果。

关键词：非线性频分复用非线性傅里叶变换非线性补偿机器学习

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1.3μm硅基量子点分布反馈激光器设计研究

1.3μm硅基量子点分布反馈激光器设计研究

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作者：明蕊北京邮电大学

学位级别：硕士

在微电子器件的尺寸接近物理极限的情况下,仅使用电子传输信息难以实现更高的数据传输速率和更低的传输损耗,而基于光互连的硅基光电集成能达到这一目标。硅基光电集成是将微电子和光子器件集成到硅基平台上,该方法结合了两者的优点,能... 详细信息

在微电子器件的尺寸接近物理极限的情况下,仅使用电子传输信息难以实现更高的数据传输速率和更低的传输损耗,而基于光互连的硅基光电集成能达到这一目标。硅基光电集成是将微电子和光子器件集成到硅基平台上,该方法结合了两者的优点,能有效实现数据中心之间信息的高速传输。目前用于光互连的调制器、光探测器等器件都已实现硅基光电集成,但高效的硅基集成激光器仍然是一项巨大的挑战。因为硅(Si)作为一种间接带隙半导体材料,发光效率相对较低。为了解决这一问题,人们提出在Si衬底上直接外延Ⅲ-Ⅴ族材料制作半导体激光器,这为制备硅基集成光源提供了一条可靠和高效的方法。目前,利用这种方法制备的法布里-珀罗(F-P)腔激光器的性能已经非常出色,能够在35℃下实现外推寿命超过100年。然而F-P腔激光器难以实现单纵模工作,因此将多个F-P激光器应用于波分复用系统仍然面临困难,所以需要进一步研究分布反馈(DFB)激光器。DFB激光器通过光栅周期来调节波长,可以提供高边模抑制比、窄线宽和稳定的输出波长,已成为长距离光纤通信和波分复用系统的核心器件。目前Si基DFB激光器已取得一定进展,但由于输出功率过低,尚不能满足实际光通信系统的需求,因此设计出高性能的Si基DFB激光器是一个亟需解决的问题。基于上述研究背景,本文围绕1.3μm硅基量子点DFB激光器的优化设计,开展了仿真计算和实验。具体的研究内容和创新点如下:(1)提出了一种结合模式折射率方法与一维时域行波法的仿真设计方法,能全面考虑Si基量子点DFB激光器的横模与纵模特性。在优化设计中,将激光器综合性能(阈值电流密度、斜率效率、输出功率、边模抑制比)最优作为优化目标,选取脊宽、刻蚀深度、光栅的厚度和位置作为优化参数,对激光器的材料和芯片结构参数进行了优化。结果表明当脊宽为2μm、刻蚀深度为1.3μm、光栅厚度为20nm、光栅距离有源区的高度为200nm时,激光器基横模、单纵模输出。此时激光器的阈值电流密度为250A/cm2,斜率效率为0.77mW/mA,边模抑制比为48dB。当注入电流为150mA时,输出功率超过100mW。结果表明优化后的激光器可以实现低阈值电流密度和高输出功率。(2)使用改进后的双层胶工艺制备了 GaAs基量子点激光器,仅在沟槽处留下第一层光刻胶保护侧壁SiO2,使用第二层胶进行光刻,解决了窄脊激光器开电极窗口的难点问题。第一步制作出室温下脉冲激射的宽条(30μm、50μm)GaAs基激光器,验证了材料和结构的可行性。然后结合现有实验条件,使用双层胶工艺制备了双沟槽窄条(2μm、3μm、4μm)GaAs基激光器。在0℃连续条件下,激光器阈值电流为10mA,阈值电流密度为625A/cm2。当注入电流为100mA时,输出功率达6mW。

关键词：硅基外延激光器分布反馈激光器模式折射率法一维时域行波法基横模单纵模

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地质雷达在土壤石油污染调查中的应用研究

地质雷达在土壤石油污染调查中的应用研究

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作者：刘靖中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

地质雷达是一种用于地质勘探、地质灾害预警、环境监测等领域的地球物理学仪器,工作原理是当电磁波在不同介质中传播时,传播速度会有不同的特性。当电磁波遇到介质边界时,会发生反射和折射。地质雷达通过测量反射信号的强度和时间延迟,... 详细信息

地质雷达是一种用于地质勘探、地质灾害预警、环境监测等领域的地球物理学仪器,工作原理是当电磁波在不同介质中传播时,传播速度会有不同的特性。当电磁波遇到介质边界时,会发生反射和折射。地质雷达通过测量反射信号的强度和时间延迟,可以确定地下结构的深度和性质。本研究基于国内外石油污染土壤调查现状,设计了一系列实验,采用共中心点法探测并计算土壤样品的相对介电常数,以探究地质雷达在石油污染土壤调查中的应用条件。土壤介电性质密切关联于其含水量、含油量、土壤成分和结构以及探测的电磁波频率等因素,本研究探究这些因素的影响情况,以摸索地质雷达的适用条件。实验仪器和实验环境可行性实验。在地质雷达电磁波500 MHz的探测频率下,粒径为0.515～0.612 mm的粗砂样品的平均误差百分比的绝对值达到了8.23%,粒径小于20目的筛过的细砂样品的平均误差百分比的绝对值达到了2.58%,粒径为0.236～0.253 mm的黄土的平均误差百分比的绝对值达到了6.57%,误差均在可接受的范围内。粗砂的颗粒大小不一,电磁波信号在其中会发生偏离,造成误差。黄土含有较多粘土成分,对空气中水分的吸附性较强,也会导致误差。而细砂颗粒均匀,对水分的吸附性较弱,故误差较小。最佳电磁波频率探测实验,发现细砂的最佳电磁波范围是200 MHz～900 MHz,粗砂的最佳电磁波频率范围是400 MHz～1000 MHz,黄土的最佳电磁波频率范围是200 MHz～700 MHz。细砂的最佳电磁波范围最大。这两项预实验证明了实验室条件下开展地质雷达石油污染土壤调查实验是可行的,且根据实验结果后续实验都采用细砂样品开展。以干细砂为样品,添加不同体积的石油,探测并计算样品的相对介电常数。在细砂的体积含油量为0、0.1、0.2、0.3时,相对介电常数随着细砂体积含油量的增长,相对介电常数的增长趋势非常明显。当细砂的孔隙接近饱和时,增长十分缓慢。这可能是与水和石油的极性不同有很大关系。同时土壤样品的相对介电常数随着电磁波频率变化存在较小的逐渐减小的趋势,这可能是与高频电磁波的极化现象有关。以体积含水量分别为0.1、0.2、0.3的细砂为实验样品,添加不同体积的石油,研究固定体积含水量改变体积含油量土壤样品的相对介电常数变化。实验结果表明在含水量固定时,体积含油量的增大会导致细砂的相对介电常数随着其增大而显著增大。但是当细砂的孔隙接近饱和时,增大其体积含油量,相对介电常数增长的趋势会变缓。推测其主要原因可能是石油的极性与水不一样,不能像水一样充分地填满细砂的孔隙,其介电常数和电导率相对较小,对土壤的影响相对较小。同时观察到该实验中也存在高频电磁波极化现象。利用上述固定体积含水量,改变体积含油量实验结果,研究体积含油量相同、体积含水量不同的样品的介电常数变化趋势,发现体积含油量为0、0.1、0.2、0.3、0.4时,不同体积含水量的相对介电常数数值在接近饱和时增长仍十分显著。这可能是因为由于水的极性,接近饱和时水分子仍然能够在细砂孔隙中移动,从而导致相对介电常数仍会增加。此外,细砂的表面电荷状态也可能会随着水分子的增加而发生变化,从而影响相对介电常数的大小。从以上三组实验可以看出,在水、油、细砂的混合物体系里,水对体系的相对介电常数的影响占据了主导作用。油对体系相对介电常数的影响也有一定作用。水和油在混合物体系中的相对介电常数的影响是相互作用的,但在不同的条件下,它们的作用程度会有所不同。为了探究黄土实验误差较大与其粘土砂子含量是否有直接关系,利用gpr Max地质雷达模拟软件,引入Peplinski土壤混合模型,通过改变Peplinski土壤混合模型的相关参数,从而实现可以根据实验需求改变土壤模型中砂子及粘土的含量。模拟结果显示,随着土壤模型中砂子含量的增大,粘土含量的减小,土壤的相对介电常数明显减小,土壤的砂子及粘土含量对土壤相对介电常数的影响显著。模拟结果证实土壤的介电性质与其结构和成分密切相关。

关键词：石油污染土壤环境监测土壤成分土壤混合模型

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弹性波有限差分模拟中自由表面的自适应表达

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石油物探 2018年第4期57卷 522-530页

作者：曹健陈景波中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院油气资源研究重点实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学北京100049

在地震学中,真实的地球表面是一个强阻抗突变界面,可以通过自由表面边界条件对其进行描述。自由表面边界条件在数值模拟中的准确表达是目前地震波有限差分数值模拟的研究热点之一。为解决直接针对自由表面边界条件进行数值近似处理带来... 详细信息

在地震学中,真实的地球表面是一个强阻抗突变界面,可以通过自由表面边界条件对其进行描述。自由表面边界条件在数值模拟中的准确表达是目前地震波有限差分数值模拟的研究热点之一。为解决直接针对自由表面边界条件进行数值近似处理带来的稳定性和精度方面的问题,从平均介质理论出发,结合极限思想,推导了自由表面的另一种新的自适应数学表达方式。本质上,新的自由表面自适应表达方式是对原始弹性波方程中的密度和本构关系的修正,并且在计算过程中不会增加额外的CPU和内存需求。理论分析和数值实验表明,新的自由表面自适应表达方式是泊松比自适应的,对于不同泊松比值的有限差分数值模拟均能给出较为精确的模拟结果,从而可以应用于实际近地表不均匀风化层内的复杂波场的模拟和分析。

关键词：自由表面有限差分法平均介质理论极限泊松比近地表

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基于时间拉伸的抖动测量研究

基于时间拉伸的抖动测量研究

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作者：王磊磊北京邮电大学

学位级别：硕士

时间是7个基本物理量之一,超稳时间信号在通信,导航定位,航空航天,天文物理和计量等领域应用极为广泛。高分辨率的时间测量能力是科学技术发展的重要标志。在信息领域,时间信息常以电脉冲为载体进行传输。衡量电脉冲信号时域稳定度的参... 详细信息

时间是7个基本物理量之一,超稳时间信号在通信,导航定位,航空航天,天文物理和计量等领域应用极为广泛。高分辨率的时间测量能力是科学技术发展的重要标志。在信息领域,时间信息常以电脉冲为载体进行传输。衡量电脉冲信号时域稳定度的参数叫做时间抖动。如何测量更小的时间抖动成为目前的热点研究。传统的电学仪器设备存在电子瓶颈,很难进一步提高抖动测量分辨率。全光的测量方式,如光学交叉相关法和光学自差法,可以达到飞秒级别的时间抖动测量分辨率,但它们只对光学时间信号有效,与广泛使用的电学时间信号不兼容。在本文中,我们首次使用光子时间拉伸技术对稳定的电学时间信号进行高分辨率抖动测量。本文围绕着时间抖动放大模型,高分辨率时间抖动测量系统,温度变化和色散致周期性功率衰弱的影响分别进行了理论推导、量化计算、仿真探究和实验验证。本文主要的研究内容如下:1.基于光子时间拉伸技术构建了抖动放大数学模型。通过推导模型中各个表达式中时间信号的抖动变化,论证抖动放大模型的正确性和有效性。2.针对抖动测量分辨率提升的应用需求,结合上述抖动放大模型,我们提出并设计了基于光子时间拉伸的抖动测量方案。主要研究内容包括基于光子时间拉伸的抖动测量系统的仿真和实验。我们采用基于声光调制器的脉冲提取方案来降低光脉冲的重复频率,从而消除时域混叠现象;通过控制马赫曾德尔调制器(MZM)偏置在正交点来避免额外的非线性引入;采用改进的时间拉伸模块恢复出电信息的同时将光载波消除,避免了光载波对时间抖动测量的影响。本方案由光学辅助前端和电学处理后端组成,将抖动测量分辨率提升了 11.24倍,测量误差为3.2%。3.针对抖动测量分辨率可能受到噪声限制的问题,我们分析了锁模激光器(MLL)输出噪声对系统的影响;分析了由温度变化引入时延抖动,进而对抖动测量分辨率的限制;并对温度变化引起抖动放大系数变化的情况进行了讨论和仿真分析;推导和分析了周期性功率衰落对本实验的影响。分析并证明了三阶色散对系统的抖动测量无影响。

关键词：时间拉伸抖动放大抖动测量分辨率温度变化

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深层气井油套环空泄漏点关键参数地面诊断技术

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石油钻采工艺 2020年第5期42卷 632-636页

作者：胡志强路保平侯绪田杨进杨顺辉何汉平中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院

深层气井开发过程中存在油管柱泄漏失效导致的油套环空异常带压现象,易造成气体泄漏、井口顶升和管柱损坏等事故,威胁井筒安全。与传统井下测井方法相比,采用地面诊断技术可快速判断油管泄漏程度,精准定位井下泄漏点,避免生产管柱扰动,... 详细信息

深层气井开发过程中存在油管柱泄漏失效导致的油套环空异常带压现象,易造成气体泄漏、井口顶升和管柱损坏等事故,威胁井筒安全。与传统井下测井方法相比,采用地面诊断技术可快速判断油管泄漏程度,精准定位井下泄漏点,避免生产管柱扰动,实现对井筒潜在风险的“早发现,早识别”。首先根据压力平衡原理建立泄漏点深度求解模型,其次采用小孔模型描述气体泄漏过程,构建基于环空体积相容性原则的气体聚集增压模型,应用控制变量法对环空带压敏感性因素进行定量分析,并根据泄漏点深度和当量尺寸差异,结合环空泄压恢复测试曲线特征,将油套环空起压规律划分为4类典型模式。以案例井参数为例,油管柱泄漏失效条件下引发的油套环空带压按物理过程划分为管柱小孔泄漏、气液两相运移和气穴聚集增压3个阶段,随着时间推移,油套环空压力和气体体积逐步上升,泄漏速率逐渐降低,直至泄漏点内外侧压力平衡时趋于稳定,其中“浅部大孔、高压快升”的起压模型风险等级最高;经过反演计算,案例井油套环空压力值26.1 MPa,泄漏点当量尺寸2.1 mm,最大泄漏速率0.20 m3/min,井筒安全风险相对较高,建议采用机械修补、化学堵剂等方式进行密封堵漏。

关键词：深层气井井筒安全环空压力泄漏参数诊断技术起压模式井筒完整性

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基于数学语义理解的自动解题与出题系统实现

基于数学语义理解的自动解题与出题系统实现

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作者：窦若琳北京邮电大学

学位级别：硕士

练习数学应用题有助于提高学生利用数学知识解决现实生活中问题的能力,是教学过程中的必要环节。然而人工求解数学应用题或人工创造数学应用题题的工作单调且重复,浪费大量教师资源与精力。随着人工智能技术的发展,利用自然语言理解与... 详细信息

练习数学应用题有助于提高学生利用数学知识解决现实生活中问题的能力,是教学过程中的必要环节。然而人工求解数学应用题或人工创造数学应用题题的工作单调且重复,浪费大量教师资源与精力。随着人工智能技术的发展,利用自然语言理解与自然语言生成技术提高数学应用题资源质量与数量已经成为一种趋势。本文针对数学应用题的文本特征导致的深度学习模型对数学语义信息理解不充分问题,研究了文本特征表示与结构特征表示的相关技术,以数学语义信息表示与理解为目标,设计并实现了基于数学语义理解的自动解题与自动出题算法模型,并基于本文构建模型实现自动解题与自动出题系统。论文的主要工作与成果如下:(1)针对在通用语料库中训练而来的BERT模型不能充分表示具备领域特征的语义信息的问题,本文根据数学应用题文本特征设计三类预训练任务对BERT模型进行预训练,并针对不同字符类型采取对应的掩码策略,获取具备数学语义信息的MBERT模型。实验证明相较于BERT模型,MBERT模型具备更强的数学语义表示能力。(2)针对现有的自动解题模型对预训练模型中的语义信息利用不充分的问题,本文提出将MBERT模型中间层语义信息用于数学应用题自动解题任务中。在构建描述题目文本结构信息的实体属性图的基础上,利用MBERT模型的中间层增强节点特征表示,通过中间层对应注意力权重矩阵对实体属性图中的边加权,构造补充依赖图,进而构造具备中间层语义信息的编码器模型。实验结果表明,相较于Graph2Tree模型,本文提出的自动解题模型具备更高的表达式预测准确率与答案数值预测准确率。(3)提出具备增强语义信息的自动出题模型框架,从两个方面实现了生成问题文本与输入主题词和输入表达式的一致性。在编码器与解码器设计方面,使用有向图的形式增强表达式结构信息与实体结构信息表达,获取增强输入信息表示。并将生成问题题目文本输入本文所述自动解题模型,根据生成题目文本对应表达式与输入表达式计算奖励分值,结合模型自身损失函数共同调整模型参数,进一步提高生成问题文本质量。(4)开发数学应用题自动解题与自动出题系统,系统采用浏览器/服务器架构实现,实现了习题练习、用户画像的基础功能。并搭载了本文所述自动解题与自动出题算法模型,实现了自动出题与自动解题的智能功能。在提高数学应用题习题资源质量与数量的同时,为用户提供良好的使用体验。

关键词：深度学习数学语义理解自动求解问题生成

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基于神经网络的超表面优化设计方法研究

基于神经网络的超表面优化设计方法研究

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作者：李焱北京邮电大学

学位级别：硕士

超材料是由亚波长单元组成的人工复合材料,具有天然材料所不具备的电磁特性,超表面是二维的超材料,由于其结构简单,便于加工,易于集成等特点,近些年受到了很大关注。但是长期以来,超表面单元的设计往往依赖于设计者的经验,而且对于超表... 详细信息

超材料是由亚波长单元组成的人工复合材料,具有天然材料所不具备的电磁特性,超表面是二维的超材料,由于其结构简单,便于加工,易于集成等特点,近些年受到了很大关注。但是长期以来,超表面单元的设计往往依赖于设计者的经验,而且对于超表面层出不穷的应用,往往需要设计人员掌握大量的不同的物理知识,来计算出超表面的S参数分布,对于一些较为复杂的应用,S参数分布则很难被直接计算出,将神经网络引入是解决超表面设计过程中难点的一个重要的解决思路。本文提出将神经网络与超表面近场成像模型以及超表面远场RCS成形模型结合起来,实现基于超表面的近场重构以及基于超表面的远场重构。(1)基于超表面的近场重构。针对GS算法收敛速度较慢而且使用不够灵活等问题,本文将神经网络与超表面近场成像模型结合起来,把超表面单元视为神经网络的神经元,将整个超表面视为隐藏层,将入射场和成像面上的电场分布分别视为神经网络的输入层和输出层,引入反向传播算法,基于超表面实现了近场重构。然后基于此算法实现了多路携带轨道角动量的电磁波束的检测,解决了传统方法需要更换多块螺旋相位板的问题,把多路轨道角动量的入射场量化为输入矩阵,把目标图像作为标签,放入网络中进行训练,得到超表面的相位分布,对得到的相位分布进行建模,仿真和实验,结果表明仿真和实验结果保持一致,并且都符合预期。(2)基于超表面的远场重构。针对传统电磁幻象中,无法根据超表面目标RCS直接计算出超表面对应的相位分布这一问题,本文提出将神经网络与超表面远场RCS成形模型结合起来,同样把超表面视为神经网络的神经元,将整个超表面视为隐藏层,把入射场视为输入层,将指定立体角空间的RCS视为输出层,引入反向传播算法,基于超表面实现了远场重构。基于此算法,对汽车RCS进行了重构,通过仿真得到汽车的RCS,把入射波电场分布量化为矩阵作为神经网络的输入,把得到的汽车RCS作为标签,放入网络中进行训练,得到超表面的相位分布,对得到的相位分布基于PB相位原理进行建模和仿真,结果表明,仿真结果与预期一致。

关键词：神经网络超表面成像电磁幻象

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基于强化学习的调驱参数优化研究

基于强化学习的调驱参数优化研究

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作者：王春秋中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

注水井调驱方案参数设计对改善水驱效果，提高油田产量、采收率具有重要作用。调驱方案参数优化是一种决策问题，由于调驱体系注入速度、浓度、注入量之间存在相互关系，不能相对独立地确定各参数的值，调驱方案参数优化问题是一种典型... 详细信息

注水井调驱方案参数设计对改善水驱效果，提高油田产量、采收率具有重要作用。调驱方案参数优化是一种决策问题，由于调驱体系注入速度、浓度、注入量之间存在相互关系，不能相对独立地确定各参数的值，调驱方案参数优化问题是一种典型的高维、复杂问题。然而，物理实验方法花费昂贵并且耗时，且室内实验与数值模拟方法大多基于正交设计基础上设计调驱方案，寻找到的最优参数组合仅为所设计的调驱方案中的局部最优解，而并非针对该油藏地质条件下的全局最优解，不能快速全面解决参数优化问题。　　针对以上问题，本文以注水井组单元的半年增油量作为目标函数，以调驱体系类型、浓度、注入量及注入速度等参数范围为约束，构建了基于 DDPG 算法的调驱方案参数优化模型和求解方法。利用调驱历史数据和XGBoost方法，构建调驱过程代理模型作为环境，优化前后的井组增油量变化率作为奖励函数，体系类型、浓度、注入量及注入速度作为动作，采用带噪声的高斯策略作为动作探索策略。以海上油田 XX 区块为例，对注水井组的复合段塞调驱工艺（前置段塞+主体段塞+保护段塞）方案参数进行实例分析，即优化设计了各段塞体系类型、浓度、注入量及注入速度等参数。同时，本文建立了一种基于 LSTM 算法的调驱储集层破裂预警方法，及时预测注入压力的变化趋势，并建立了一个基于 DDPG算法的智能调驱调控模型，实时优化调驱作业周期内的排量和浓度，使得调驱施工正常进行。　　本研究基于数据驱动方法，通过挖掘注水井调驱方案参数与增油量之间的内在联系，应用深度强化学习算法实现了调驱方案参数的优化。研究表明：利用DDPG算法建立的调驱方案参数优化模型，比较粒子群优化模型，针对不同调驱效果的井组都能获得较高增油量的调驱方案，具有较强的寻优和泛化能力。基于 DDPG 算法的优化框架还可以应用于其他计算昂贵的仿真模型场景，在油气行业有着广阔的应用前景。

关键词：油气开发注水井调驱方案参数优化强化学习

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全同态加密方案的设计与实现

全同态加密方案的设计与实现

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作者：王淦北京邮电大学

学位级别：硕士

全同态加密算法可以实现对于密文形式的数据进行任意复杂的计算,能够保证云计算场景中用户数据的机密性。目前全同态加密领域的相关研究可以大致分成三个层面,对全同态加密算法需要的底层数学运算的研究和优化是第一层,对全同态加密算... 详细信息

全同态加密算法可以实现对于密文形式的数据进行任意复杂的计算,能够保证云计算场景中用户数据的机密性。目前全同态加密领域的相关研究可以大致分成三个层面,对全同态加密算法需要的底层数学运算的研究和优化是第一层,对全同态加密算法的研究和改进是第二层,对全同态加密转译器的研究和改进则是第三层。本文提出的全同态加密方案就是处于第三层,是关于程序员用户如何更好地应用全同态加密转译器的方案。本文的主要工作和创新点如下:(1)现有的全同态加密转译器普遍存在不支持对递归进行转译的问题,针对这一问题,本文提出了一个可以应用于全同态加密转译器的递归函数转为循环的方案。该方案对于能转译非函数式编程语言的全同态加密转译器,在基于状态机的递归转循环框架上做了适当改进,使得转换前后的函数在分支结构上更相似,将递归函数转换为模拟系统栈的循环实现的转换过程变得更加容易进行。对于函数式编程语言来说,该方案在自动CPS变换函数的具体实现中增加了对于define表达式的支持,从而能对递归函数进行自动CPS变换,CPS变换的输出结果最终能被该方案中的循环计算框架转换为循环实现。(2)针对在云计算中使用全同态加密转译器可能导致的用户自定义算法的实现信息泄露的问题,本文先从理论上讨论了隐藏算法实现信息的可能性,之后根据该理论提出了一种对第三方云服务器隐藏用户自定义算法实现信息的方案。该方案能够保证用户编写的算法实现信息的机密性以及用于算法输入的用户数据的机密性。该方案使用全同态加密转译器自顶向下实现编程语言的同态解释器,相比自底向上实现同态解释器来说复杂度大幅降低,同时方便后期对于同态解释器进行修改和维护。之后本文通过实验验证了方案的可行性,并且通过对比实验得出了在全同态加密转译器中引入解释器后对用户程序运行效率的影响。最后本文讨论了该方案在验证由云服务器返回的同态计算结果方面的应用。

关键词：全同态加密递归全同态加密转译器编程语言解释器

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