基于二维动态元胞自动机的伪随机耦合映像格系统及其动态特性

1

作者 马英杰 洪辉 +1 位作者 张磊 刘亚奇 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2024年第11期3401-3408,共8页

针对时空混沌系统中遇到的混沌强度不足等问题,提出了一种基于二维动态元胞自动机的伪随机耦合映射格系统方案。基于初等元胞自动机,设计了二维动态元胞自动机,通过变换其迭代次数,动态选取迭代规则和方向,实现状态的多样性更新,从而增... 针对时空混沌系统中遇到的混沌强度不足等问题,提出了一种基于二维动态元胞自动机的伪随机耦合映射格系统方案。基于初等元胞自动机,设计了二维动态元胞自动机,通过变换其迭代次数,动态选取迭代规则和方向,实现状态的多样性更新,从而增强了元胞的伪随机特性。在每次元胞状态更新时,根据格子所对应元胞的行和列位置动态生成耦合索引值,并利用索引值对混沌序列施加扰动提升序列的随机性,降低了格子之间的相关性。对系统动力学特性进行分析,发现其有较强的混沌特性和随机性,能够有效延长系统的周期,增强遍历性。最后,利用SHA-256运算生成混沌系统初始化参数,结合系统的输出序列和DNA编码设计出一种图像加密算法,并对该算法进行信息熵等性能分析。实验结果表明,该算法加密结果拥有较好的统计特性和安全性,在图像加密领域有较好的应用前景。 展开更多

关键词 混沌 二维元胞自动机 二维耦合映像格 图像加密

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基于多层元胞自动机的动态随机耦合映像格系统性能分析

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作者 赵耿 吴锐 +2 位作者 马英杰 董有恒 黄思婕 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期3111-3122,共12页

基于多层元胞自动机的时空混沌系统设计了一款用于图像加密的伪随机数发生器.针对现有的基于耦合映像格系统仍存在参数空间有限、局部混沌行为等问题,本文提出一种基于多层元胞自动机的伪随机耦合映像格系统.在初等元胞自动机基础上设... 基于多层元胞自动机的时空混沌系统设计了一款用于图像加密的伪随机数发生器.针对现有的基于耦合映像格系统仍存在参数空间有限、局部混沌行为等问题,本文提出一种基于多层元胞自动机的伪随机耦合映像格系统.在初等元胞自动机基础上设计出多层元胞自动机,将耦合系统与多层元胞自动机同时进行迭代,通过自动机的迭代输出得到耦合系统中每个格子的动态耦合方案以及伪随机扰动方法.本文通过分岔图、Kolmogorov Sinai熵和输出序列均匀性对耦合映像格系统进行对比分析,并分析了系统生成序列的随机性和任意两个格之间的相关性.理论分析和实验结果表明,与其它耦合映射格系统相比,该系统具有更好的混沌特性和更大的参数空间,系统生成的序列具有较好的遍历性、均匀性和随机性.研究结果表明该系统在密码学领域具有广阔的应用前景. 展开更多

关键词 耦合映像格系统 多层元胞自动机 混沌系统 动态耦合 密码系统

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基于二维元胞自动机的双向触发并行加密模型 被引量：1

3

作者 肖佳 胡谷雨 +1 位作者 赵学龙 陈宁军 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2008年第4期1149-1153,共5页

根据二维触发元胞自动机的特性,提出了一种二维元胞自动机双触发并行加//解密模型。仿真实验表明:与一维耦合触发元胞自动机相比,二维元胞自动机双触发并行加密模型在适度减慢加/解密速度的情况下,大大提高了密钥空间,具有极高的时间换... 根据二维触发元胞自动机的特性,提出了一种二维元胞自动机双触发并行加//解密模型。仿真实验表明:与一维耦合触发元胞自动机相比,二维元胞自动机双触发并行加密模型在适度减慢加/解密速度的情况下,大大提高了密钥空间,具有极高的时间换空间的效率,很好地提高了健壮性和实用性。 展开更多

关键词 二维触发元胞自动机 一维耦合触发元胞自动机 双触发 并行加密 密钥空间

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耦合双触发元胞自动机的加密技术研究

4

作者 赵学龙 李千目 +1 位作者 平萍 刘凤玉 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2008年第1期71-74,共4页

针对单向触发元胞自动机加密中误差传播的相似性问题,以及双向触发元胞自动机中密钥空间小的问题,提出了耦合双触发元胞自动机的加密技术,通过相互作用、相互影响的元胞自动机系统之间的共同演化,反向迭代完成数据加密,正向演化完成数... 针对单向触发元胞自动机加密中误差传播的相似性问题,以及双向触发元胞自动机中密钥空间小的问题,提出了耦合双触发元胞自动机的加密技术,通过相互作用、相互影响的元胞自动机系统之间的共同演化,反向迭代完成数据加密,正向演化完成数据解密,达到解决密文相似性问题以及增加密钥的目的。分析结果表明,该算法可以抵抗蛮力攻击和已知明文、已知密文以及差分分析攻击,具有较高的安全性和很强的实用性。 展开更多

关键词 耦合元胞自动机 双触发规则 密码学 加密算法

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基于分区初等元胞自动机的二维伪随机耦合映像格系统及其动态特性 被引量：12

5

作者 董有恒 赵耿 马英杰 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期71-82,共12页

针对基于耦合映像格的时空混沌系统中,某些控制参数会导致弱混沌的现象,以及系统生成序列频率分布不均的情况,提出了一种基于分区初等元胞自动机的二维伪随机耦合映像格系统。首先,基于初等元胞自动机,设计了高维的分区初等元胞自动机... 针对基于耦合映像格的时空混沌系统中,某些控制参数会导致弱混沌的现象,以及系统生成序列频率分布不均的情况,提出了一种基于分区初等元胞自动机的二维伪随机耦合映像格系统。首先,基于初等元胞自动机,设计了高维的分区初等元胞自动机。然后,根据该高维自动机的输出,实现了伪随机的耦合方案,同时将自动机的输出作为扰动添加至时空混沌系统中。利用K熵、分岔图等对二维伪随机耦合映像格系统的动态特性进行了对比分析,同时对系统生成序列的分布特性、相关性以及随机性进行了研究。结果表明,该系统建立了更强更广泛的混沌特性,拥有良好的复杂性、遍历性和非周期性。此外,该系统生成的序列具有更均匀的分布和序列之间更低的相关性,并拥有良好的伪随机性。因此,二维伪随机耦合映像格系统在密码系统和混沌保密通信中具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 时空混沌系统 耦合映像格 初等元胞自动机 分岔图 均匀性

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二维触发元胞自动机加密算法的软件实现

6

作者 肖佳 胡谷雨 《计算机应用与软件》 CSCD 北大核心 2008年第7期31-32,39,共3页

一维触发元胞自动机加密系统的缺点是密钥空间小[1],二维触发元胞自动机在几乎不增加计算量及复杂度的同时,极大地扩张了密钥空间。简述二维触发元胞自动机的基本理论,应用其触发规则建立动态密码系统,完成加密解密,并根据程序的最终测... 一维触发元胞自动机加密系统的缺点是密钥空间小[1],二维触发元胞自动机在几乎不增加计算量及复杂度的同时,极大地扩张了密钥空间。简述二维触发元胞自动机的基本理论,应用其触发规则建立动态密码系统,完成加密解密,并根据程序的最终测试数据,进行性能分析。 展开更多

关键词 一维触发元胞自动机 密钥空间 二维触发元胞自动机 触发规则

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基于一维元胞自动机的可变时距跟车模型 被引量：4

7

作者 张晋 王慧 李平 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期233-237,共5页

依据不间断车流的车头时距分布规律和一维元胞自动机建模理论,提出了一种可变时距跟车模型.该模型假定行驶车辆都趋向于保持一个期望的车头时距,通过对前车速度和车头间距的估计,并考虑随机减速的影响对车速进行同步更新.基于该模型建... 依据不间断车流的车头时距分布规律和一维元胞自动机建模理论,提出了一种可变时距跟车模型.该模型假定行驶车辆都趋向于保持一个期望的车头时距,通过对前车速度和车头间距的估计,并考虑随机减速的影响对车速进行同步更新.基于该模型建立的仿真系统,凭借两个简单的参数来调节不同车速的期望车头间距,使车头时距分布规律符合交通未饱和时车头时距的具体分布情况,从而能够描述多车道公路上比较复杂的交通状况,表示不同道路等级的通行能力. 展开更多

关键词 元胞自动机 一维交通流模型 交通流亚稳态特性 车头时距分布

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元胞自动机双车道模型耦合效应研究 被引量：3

8

作者 杨青勇 谭惠丽 +1 位作者 孔令江 刘慕仁 《广西科学》 CAS 2003年第1期18-20,共3页

将元胞自动机的演化与交通规则相联系,建立元胞自动机交通流模型,研究由快慢双车道组成的交通系统当两车道的车辆密度不对称时所引起的系统交通流特性的变化.计算机数值模拟结果表明:在不同的初密度分布条件下,双车道模型旱现出无耦合... 将元胞自动机的演化与交通规则相联系,建立元胞自动机交通流模型,研究由快慢双车道组成的交通系统当两车道的车辆密度不对称时所引起的系统交通流特性的变化.计算机数值模拟结果表明:在不同的初密度分布条件下,双车道模型旱现出无耦合的自由运动相、有耦合的自由运动相、有耦合的两道各为局部阻塞相与畅通相的混合相以及无耦合的局部阻塞相等各种自组织行为. 展开更多

关键词 双车道模型 元胞自动机 交通流模型 耦合效应

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基于一维扩展元胞自动机的伪随机数发生器研究 被引量：4

9

作者 赵学龙 王庆梅 +1 位作者 许满武 刘凤玉 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2005年第4期137-139,共3页

随机数作为加密数据的载体,备受关注,自然,随机数发生器亦成为密码学的重要研究课题之一。依据元胞自动机(CA)的基本理论,构造出一维扩展元胞自动机模型,借以生成随机数发生器的元胞自动机规则,同时引进遗传算法(GA),以元胞状态序列的... 随机数作为加密数据的载体,备受关注,自然,随机数发生器亦成为密码学的重要研究课题之一。依据元胞自动机(CA)的基本理论,构造出一维扩展元胞自动机模型,借以生成随机数发生器的元胞自动机规则,同时引进遗传算法(GA),以元胞状态序列的熵作为遗传演化的适应度,从而有效地实现最佳元胞自动机规则的搜索,即构造出特定初始条件下的最优GA-CA耦合随机数发生器。最后对其生成随机数性能进行统计检验,其结果通过美国联邦信息处理标准(FIPS140-2)。为网络安全应用提供一种新的、特别适合硬件实现的、简单快速的伪随机数发生器。 展开更多

关键词 伪随机数发生器 扩展 一维 遗传算法(GA) 元胞自动机模型 加密数据 研究课题 遗传演化 初始条件 统计检验 处理标准 安全应用 硬件实现 密码学 适应度 构造 搜索 最优 联邦

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多区域耦合元胞自动机从众模型研究 被引量：1

10

作者 陆秋琴 杨少敏 黄光球 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2935-2940,2945,共7页

为了解决大规模、多层次复杂空间系统以及多结构类型的网络系统元胞自动机模拟问题,提出了多区域耦合元胞自动机从众模型建模方法。首先根据区块特色将大规模区域划分成若干个相互邻结的子区域,利用空间网格化方法提取子区域元胞的区域... 为了解决大规模、多层次复杂空间系统以及多结构类型的网络系统元胞自动机模拟问题,提出了多区域耦合元胞自动机从众模型建模方法。首先根据区块特色将大规模区域划分成若干个相互邻结的子区域,利用空间网格化方法提取子区域元胞的区域属性,经过网格的重定位提取耦合边界上元胞的区域属性。然后,针对不同子区域建立不同的元胞自动机从众模型,并确定子区域间能反映从众行为和辐射影响的信息交换方法。此模型准确地描述了大规模复杂系统具有从众行为、自组织要求和辐射影响的系统演化模拟问题,具有很好的应用价值。 展开更多

关键词 元胞自动机 元胞自动机从众模型 区域耦合 区域辐射 自组织

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基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型 被引量：10

11

作者 李超 李宇飞 +1 位作者 霍非舟 张钦钦 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2022年第9期2768-2772,共5页

为研究火灾场景下温度、烟气和CO浓度等灾害因子对疏散的影响,建立基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型。将FDS的网格和元胞自动机的元胞一一对应,将由FDS运行得到的灾害数据通过Python等技术手段实时加载到元胞中,使灾害数据持... 为研究火灾场景下温度、烟气和CO浓度等灾害因子对疏散的影响,建立基于FDS和元胞自动机动态耦合的火灾疏散模型。将FDS的网格和元胞自动机的元胞一一对应,将由FDS运行得到的灾害数据通过Python等技术手段实时加载到元胞中,使灾害数据持续影响行人转移概率,从而实现灾害和疏散的动态耦合。以单层教学楼作为仿真场景进行模拟分析,对火源位置和热释放速率等因素进行讨论,得出这些因素对行人疏散进程的影响规律;将模型与传统软件和同类方案进行对比。研究表明,火灾导致的高温和烟气会影响行人对疏散路径和安全出口的选择;热释放速率越大,行人越早处于危险状态,同时处于危险状态的行人也越多。该模型相比传统疏散软件不仅能考虑火灾产生的致灾因子对行人疏散的动态影响,还能确定行人最早处于危险状态的位置和时间,并用可视化的方式表现出来。 展开更多

关键词 火灾疏散 FDS 元胞自动机 动态耦合 仿真模拟

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区域耦合状态转移概率化元胞自动机模型 被引量：1

12

作者 黄光球 沈小刚 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2011年第11期2929-2935,共7页

针对多区域系统内部各个子区域属性的差异化,提出多区域耦合状态转移概率化元胞自动机模型。在该模型中,运用区域耦合原理和耦合区域信息交换规则来构造元胞自动机(CA)模型的演化规则,实现局部子区域之间的信息交换,运用不同类型的元胞... 针对多区域系统内部各个子区域属性的差异化,提出多区域耦合状态转移概率化元胞自动机模型。在该模型中,运用区域耦合原理和耦合区域信息交换规则来构造元胞自动机(CA)模型的演化规则,实现局部子区域之间的信息交换,运用不同类型的元胞自动机模型对子区域分别建立不同的CA模拟模型,并用概率化方法处理模拟模型中元胞状态的转化,实现各个子区域状态的演化。实验表明,子区域在保持自身演化形态相对独立的同时,通过边界区域耦合进行演化连接,各个子区域内的元胞能与其边界耦合区域内的元胞保持一种相对稳定的有序形态,且一个子区域的影响能在一定程度上传递到其他子区域内。该模型能很好地处理大规模复杂区域环境下的空间演化模拟。 展开更多

关键词 元胞自动机 区域耦合 区域演化 复杂系统 状态转移

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弹性力学中无网格和有限元耦合的元胞自动机算法 被引量：1

13

作者 陈泽芸 袁卫锋 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第17期2131-2135,共5页

结合有限元和无网格算法的优势,提出了一种元胞自动机算法用以求解二维弹性力学问题。该算法将二维模型离散成一系列节点,这些节点被分成有限元群和无网格群。有限元区域被定义在问题的边界附近,其中的任一节点和其周围相邻点的力学关... 结合有限元和无网格算法的优势,提出了一种元胞自动机算法用以求解二维弹性力学问题。该算法将二维模型离散成一系列节点,这些节点被分成有限元群和无网格群。有限元区域被定义在问题的边界附近,其中的任一节点和其周围相邻点的力学关系通过有限元单元建立;无网格区域定义在远离原理问题边界处,其中的节点之间的关系借用有限元中的位移插值概念建立。无论处于有限元区域还是无网格区域,任何一个节点都被置于元胞自动机的框架下进行处理,即节点的位移通过元胞自动机进行求解。与有限元方法相比,所提出的元胞自动机算法无需采用高斯消去法等传统系统求解器,而是通过元胞自动机的自动演化解决问题。依据该算法,有限元和无网格方法可以实现无缝连接。数值算例验证了该算法的新颖性和正确性。 展开更多

关键词 耦合算法 元胞自动机 有限元方法 弹性力学

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换道概率对二维元胞自动机交通流量的影响 被引量：1

14

作者 朱昶胜 张波 《计算机工程》 CAS CSCD 2012年第22期137-140,共4页

针对城市二维道路交通网络十字交叉路口在红绿灯控制下行驶的车道问题,提出一种四向交通道路模型,其中包括考虑加速度、换道概率参数对交通流的影响。采用元胞自动机模型(BML模型)模拟车辆运行的动态过程,给出换道概率临界点位置对车流... 针对城市二维道路交通网络十字交叉路口在红绿灯控制下行驶的车道问题,提出一种四向交通道路模型,其中包括考虑加速度、换道概率参数对交通流的影响。采用元胞自动机模型(BML模型)模拟车辆运行的动态过程,给出换道概率临界点位置对车流量影响之间的关系。数值结果表明,换道概率对整个进、出口车流量产生扰动影响,换道规则符合车辆运行状态。 展开更多

关键词 二维元胞自动机 换道概率 加速 交通流 开放边界条件 换道规则

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基于多耦合元胞自动机的加密算法

15

作者 平萍 周曜 +1 位作者 张宏 刘凤玉 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2008年第11期107-109,121,共4页

提出了耦合系数的概念,构造了一个新的耦合元胞自动机模型,并分析了耦合系数对耦合元胞自动机时空演化的影响。针对已有的单耦合元胞自动机加密系统中存在的不足,提出了基于多耦合元胞自动机的加密算法,该算法将多个元胞进行耦合,增强... 提出了耦合系数的概念,构造了一个新的耦合元胞自动机模型,并分析了耦合系数对耦合元胞自动机时空演化的影响。针对已有的单耦合元胞自动机加密系统中存在的不足,提出了基于多耦合元胞自动机的加密算法,该算法将多个元胞进行耦合,增强了两个元胞自动机之间的作用,扩大了相互影响的范围,使得误差扩散更为快速。仿真结果表明,该算法具有更为理想的扩散和扰乱特性,可抵抗蛮力攻击和差分分析攻击。 展开更多

关键词 密码学 耦合系数 元胞自动机

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基于Langton参数的一维DNA元胞自动机的涌现计算

16

作者 王慧敏 闫广武 蔡志丹 《吉林大学学报（理学版）》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期937-940,共4页

通过引入DNA元胞自动机的概念,利用总和规则研究基于Langton参数的半径为3的一维DNA元胞自动机,得到了W olfram的4个等级.结果表明,随着参数λ的不同,DNA元胞自动机展现出不同的结构,当λ介于一个中间值时动态行为达到最大的复杂性,随... 通过引入DNA元胞自动机的概念,利用总和规则研究基于Langton参数的半径为3的一维DNA元胞自动机,得到了W olfram的4个等级.结果表明,随着参数λ的不同,DNA元胞自动机展现出不同的结构,当λ介于一个中间值时动态行为达到最大的复杂性,随着λ的进一步增大,复杂结构逐渐被随机结构所取代. 展开更多

关键词 一维DNA元胞自动机 Wolfram等级 Langton参数 总和规则

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微结构热力耦合解析的元胞自动机方法

17

作者 王安麟 杨蓉 +1 位作者 刘广军 姜涛 《中国工程机械学报》 2008年第3期253-258,共6页

针对微机电系统多物理场耦合效应有限元解析所遇到的难题,应用元胞自动机的思想来解析其热-力耦合场.以典型微结构中的平板结构为研究对象,根据应变能守恒,将连续性单元转化为米字形桁架结构,并建立元胞空间;从简单的二力杆热力分析出发... 针对微机电系统多物理场耦合效应有限元解析所遇到的难题,应用元胞自动机的思想来解析其热-力耦合场.以典型微结构中的平板结构为研究对象,根据应变能守恒,将连续性单元转化为米字形桁架结构,并建立元胞空间;从简单的二力杆热力分析出发,推导热应力的局部规则,建立了该平板结构的元胞自动机模型,对热弹性力学中的平面应力问题进行了分析.从实例解析出发,对热应力产生的不同情况进行了模拟分析,验证了所建热-力耦合解析方法的可行性和算法的效率.该解析算法也适用于力载荷或位移载荷,为微结构多物理场耦合解析提供了有效的解析方向. 展开更多

关键词 元胞自动机 热应力 热-力耦合 多物理场耦合

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基于元胞自动机原理的LED基板热-力耦合解析 被引量：2

18

作者 龚惠锋 王安麟 +1 位作者 吴仁智 韩业鹏 《机械设计》 CSCD 北大核心 2006年第10期10-13,共4页

为了解决微小性结构设计问题中的可变边界条件和多物理场耦合效应的解析难题,提出了基于元胞自动机原理的热-力耦合规则和耦合解析方法。以LED基板热-力耦合现象为研究对象,通过基于元胞自动机原理的热-力耦合解析,得到LED基板温度、位... 为了解决微小性结构设计问题中的可变边界条件和多物理场耦合效应的解析难题,提出了基于元胞自动机原理的热-力耦合规则和耦合解析方法。以LED基板热-力耦合现象为研究对象,通过基于元胞自动机原理的热-力耦合解析,得到LED基板温度、位移及热应力耦合的数值结果,并与FEM解析结果比较,证明了方法的有效性。所提出的基于自组织原理的热-力耦合解析方法和思想,为复杂多物理场条件下的微结构工程设计提供了一个具有灵活性的性能解析途径。 展开更多

关键词 热-力耦合 元胞自动机 自组织规则 有限元

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基于一维混合元胞自动机模型的汽车变厚度B柱设计 被引量：2

19

作者 罗欣 段利斌 +1 位作者 陈涛 杜展鹏 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 2018年第2期186-193,共8页

为了将连续变厚度轧制工艺更好地应用于车身轻量化设计和耐撞性设计,针对连续变厚度轧制(TRB)B柱不同区域厚度分布的设计问题,提出一维混合元胞自动机(ODHCA)模型。建立变厚度B柱的ODHCA模型,提取元胞厚度作为设计变量,确定其局部更新规... 为了将连续变厚度轧制工艺更好地应用于车身轻量化设计和耐撞性设计,针对连续变厚度轧制(TRB)B柱不同区域厚度分布的设计问题,提出一维混合元胞自动机(ODHCA)模型。建立变厚度B柱的ODHCA模型,提取元胞厚度作为设计变量,确定其局部更新规则;根据连续变厚度轧制工艺的特点定义设计区域的约束条件,确定ODHCA方法的迭代方式与收敛准则。结果表明:应用ODHCA方法,在等质量情况下,胸部、腹部、骨盆位置侵入量分别降低了8.8%、13.4%、14.6%;而在质量降低14.2%时,上述各部位的位置侵入量分别降低了5.8%、9.6%、10.3%。因而,该方法可以改善B柱的变形模式,提高侧面碰撞安全性能,并满足轻量化要求。 展开更多

关键词 汽车被动安全 耐撞性 轻量化 连续变厚度轧制(TRB)B柱 一维混合元胞自动机方法(ODHCA)

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一维元胞自动机随机交通流模型的研究

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《广西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2001年第3期32-32,共1页

依据概率论的定义，通过对稳态时关联函数的解耦，给出一维元胞自动机单速随机交通流模型中的关联函数与转入、转出及刹车概率之间的关系，继而进一步得出车辆的密度、速度、流量等物理量随这三个概率变化的理论值，理论结果与实验模拟... 依据概率论的定义，通过对稳态时关联函数的解耦，给出一维元胞自动机单速随机交通流模型中的关联函数与转入、转出及刹车概率之间的关系，继而进一步得出车辆的密度、速度、流量等物理量随这三个概率变化的理论值，理论结果与实验模拟相一致． 展开更多

关键词 一维 随机 关联函数 元胞自动机 交通流模型 概率论 实验模拟 刹车概率 车辆 理论值

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