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基于LZ4算法的实时压缩处理器的设计
1
作者 赵瑜婕 李杰 +2 位作者 张德彪 冯凯强 张春兴 《火炮发射与控制学报》 北大核心 2025年第3期76-81,共6页
目前,由于导弹系统的不断发展,导致飞行过程中所要记录的数据越来越多,为满足弹载记录仪的数据存储要求,现针对弹载记录仪的数据压缩展开研究。通过对LZ4压缩算法的数据帧格式以及匹配方式进行改进,再利用FPGA并行处理数据的特点设计并... 目前,由于导弹系统的不断发展,导致飞行过程中所要记录的数据越来越多,为满足弹载记录仪的数据存储要求,现针对弹载记录仪的数据压缩展开研究。通过对LZ4压缩算法的数据帧格式以及匹配方式进行改进,再利用FPGA并行处理数据的特点设计并行化实时压缩处理器。该压缩处理器在FPGA上搭建,无需额外的数据缓存芯片,保证弹载记录仪轻量化的需求。实验结果表明,该处理器接收、处理数据位宽为8 bit,在200 MHz的工作频率下,能够实现1.60 Gbit/s的数据吞吐量,平均压缩比达到了1.82,可以有效实现弹载记录仪的实时压缩,为导弹后续的评估、分析和改进提供可靠的保障。 展开更多
关键词 弹载记录仪 FPGA LZ4压缩算法 并行化实时压缩
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SM4算法基于不同逻辑门集的量子优化实现
2
作者 郭运雨 向泽军 +2 位作者 林达 曾祥勇 张莎莎 《密码学报(中英文)》 北大核心 2025年第1期163-179,共17页
本文主要研究SM4算法的低Toffoli深度以及低T深度的量子电路构造.对于SM4算法的S盒,本文以对其基于塔域分解技术得到的经典实现的重新划分为基础,通过添加量子辅助比特使每部分的Toffoli深度以及T深度达到理论上的最小值.在经典实现的... 本文主要研究SM4算法的低Toffoli深度以及低T深度的量子电路构造.对于SM4算法的S盒,本文以对其基于塔域分解技术得到的经典实现的重新划分为基础,通过添加量子辅助比特使每部分的Toffoli深度以及T深度达到理论上的最小值.在经典实现的重新划分中,第二部分可视为4比特S盒,本文在基于NCT门集设计其量子电路时,提出了一种Toffoli深度为2的实现方案,该方案仅消耗8个量子辅助比特.针对重新划分中的第二部分基于Clifford+T门集的实现,本文使用基于SAT的搜索算法得到该部分与门深度为2的实现,并基于此设计了其T深度为2的量子电路.上述方法能在仅添加有限量子比特的条件下,有效地降低S盒整体电路的Toffoli深度以及T深度.基于上述方法,本文分别设计了SM4算法S盒Toffoli深度为8以及T深度为4的量子电路.将上述S盒电路应用于SM4算法整体设计中,本文最终分别设计了SM4算法的Toffoli深度为264、T深度为132的量子电路. 展开更多
关键词 SM4算法 塔域分解 S盒 量子实现
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轮内流水线型SM4算法的FPGA优化
3
作者 郭宇 贾小云 +2 位作者 蒋建伟 杨振英 段克盼 《陕西科技大学学报》 北大核心 2025年第3期174-180,共7页
针对SM4算法在现场可编程门阵列(FPGA)实现过程中结构复杂、运算速度慢的问题,基于流水线思想对SM4算法的FPGA实现方式做了进一步优化.对SM4算法的多种FPGA实现策略进行了分析,寻找出每种实现策略的关键路径.对SM4算法S盒的FPGA实现策... 针对SM4算法在现场可编程门阵列(FPGA)实现过程中结构复杂、运算速度慢的问题,基于流水线思想对SM4算法的FPGA实现方式做了进一步优化.对SM4算法的多种FPGA实现策略进行了分析,寻找出每种实现策略的关键路径.对SM4算法S盒的FPGA实现策略进行了改进,将S盒运算拆分为查找表(LUT)级别的存储运算并基于LUT原语进行了实现,降低了S盒运算的复杂度.提出了改进的轮内流水线型SM4算法,将算法的关键路径缩短为单级LUT运算.基于ZYNQ-7020开发板对改进的算法进行了综合与实现,所实现方案的运行时钟频率为518 MHz,吞吐量为66.30 Gb/s,优于现有方案. 展开更多
关键词 SM4算法 FPGA 流水线结构
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资源节约型的SM4算法FPGA设计与实现
4
作者 张磊 张修政 洪睿鹏 《信息安全研究》 北大核心 2025年第6期490-499,共10页
在SM4算法的硬件实现中通常采用查找表方法实现S盒,该方式将占用大量的硬件资源.提出了一种基于多项式基的SM4算法实现方案,对SM4算法使用8×8 S盒实现了基于复合域GF((2^(4))^(2))和复合域GF(((2^(2))^(2))^(2))的2种构造方案,测... 在SM4算法的硬件实现中通常采用查找表方法实现S盒,该方式将占用大量的硬件资源.提出了一种基于多项式基的SM4算法实现方案,对SM4算法使用8×8 S盒实现了基于复合域GF((2^(4))^(2))和复合域GF(((2^(2))^(2))^(2))的2种构造方案,测试结果表明,基于多项式基的GF((2^(4))^(2))方案资源占用很少.在此基础上综合考虑资源占用和性能,设计了有限状态机和流水线2种SM4硬件实现结构.相比传统的查找表方式,有限状态机结构资源占用减少21.98%,运行主频提高14.40%;流水线结构资源占用减少54.23%. 展开更多
关键词 SM4算法 分组密码算法 多项式基 FPGA 复合域
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面向SIMD指令集的SM4算法比特切片优化
5
作者 王闯 丁滟 +1 位作者 黄辰林 宋连涛 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期2097-2109,共13页
SM4算法是中国自主设计的商用分组密码算法,其加解密计算性能成为影响信息系统数据机密性保障的重要因素之一.现有SM4算法优化主要面向硬件设计和软件查表等方向展开研究,分别存在依赖特定硬件环境、效率低下且易遭受侧信道攻击等问题.... SM4算法是中国自主设计的商用分组密码算法,其加解密计算性能成为影响信息系统数据机密性保障的重要因素之一.现有SM4算法优化主要面向硬件设计和软件查表等方向展开研究,分别存在依赖特定硬件环境、效率低下且易遭受侧信道攻击等问题.比特切片技术通过对输入数据重组实现了并行化高效分组密码处理,可以抵御针对缓存的侧信道攻击.然而现有切片分组密码研究对硬件平台相关性强、处理器架构支持单一,并且并行化处理流水启动较慢,面向小规模数据的加解密操作难以充分发挥单指令多数据(single instruction multiple data,SIMD)等先进指令集的优势.针对上述问题,首先提出了一种跨平台的通用切片分组密码算法模型,支持面向不同的处理器指令字长提供一致化的通用数据切片方法.在此基础上,提出了一种面向SIMD指令集的细粒度切片并行处理SM4优化算法,通过细粒度明文切片重组与线性处理优化有效缩短算法启动时间.实验结果表明,相比通用SM4算法,优化的SM4比特切片算法加密速率最高可达438.0 MBps,加密每字节所需的时钟周期最快高达7.0 CPB(cycle/B),加密性能平均提升80.4%~430.3%. 展开更多
关键词 SM4算法 性能优化 比特切片 侧信道攻击 SIMD指令集
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基于FPGA的SM4算法高效实现方案 被引量：3
6
作者 张宏科 袁浩楠 +3 位作者 丁文秀 闫峥 李斌 梁栋 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期140-150,共11页
针对SM4算法的FPGA实现方案存在数据处理速度不够高和逻辑资源占用过高的问题,提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的高性能、低资源消耗的SM4算法实现方案。所提方案采用循环密钥扩展与32级流水线加解密相结合的架构,循环密钥扩展的方式... 针对SM4算法的FPGA实现方案存在数据处理速度不够高和逻辑资源占用过高的问题,提出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的高性能、低资源消耗的SM4算法实现方案。所提方案采用循环密钥扩展与32级流水线加解密相结合的架构,循环密钥扩展的方式降低了逻辑资源消耗,32级流水线加解密的方式提高了数据吞吐率。同时,所提方案采用代数式S盒并通过合并线性运算以及在不可约多项式的合并矩阵中筛选最优矩阵运算的方式进一步减少S盒变换的运算量,从而达到降低逻辑资源占用与提高工程数据吞吐率的目的。测试结果显示,该方案比现有最佳方案在数据吞吐率上提升了43%,且资源占用率降低了10%。 展开更多
关键词 SM4算法 FPGA实现 流水线架构 代数式S盒
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基于FPGA的SM4异构加速系统
7
作者 张全新 李可 +1 位作者 邵雨洁 谭毓安 《信息网络安全》 北大核心 2025年第7期1021-1031,共11页
国密SM4算法是WAPI无线网络标准中广泛使用的加密算法。目前,针对SM4加解密的研究主要集中于硬件实现结构优化,以提高吞吐量和安全性。同时,大数据和5G通信技术的发展对数据加解密的带宽和实时性提出了更高的要求。基于此背景,文章提出... 国密SM4算法是WAPI无线网络标准中广泛使用的加密算法。目前,针对SM4加解密的研究主要集中于硬件实现结构优化,以提高吞吐量和安全性。同时,大数据和5G通信技术的发展对数据加解密的带宽和实时性提出了更高的要求。基于此背景,文章提出一种基于FPGA的SM4异构加速系统,使用硬件实现SM4算法,并优化加解密性能;采用流式高速数据传输架构,支持多个SM4核并行工作,充分利用系统带宽;设计可配置接口,连接SM4与传输架构,提供足够的灵活性。系统于Xilinx XCVU9P FPGA上实现,支持随时更改SM4的负载和模式。测试得到SM4的最大工作频率为462 MHz,系统吞吐量高达92 Gbit/s,延迟仅为266μs。实验结果表明,与其他现有工作相比,该系统能获得更高的SM4工作频率和系统吞吐量,满足高带宽和低延迟的SM4加速需求。 展开更多
关键词 国密SM4算法 FPGA 硬件加速 传输架构
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基于BlendMask与改进Super4PCS的物体位姿估计方法
8
作者 郑银环 张帅彬 +1 位作者 吴飞 陈恩杰 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期10-18,58,共10页
针对工业上常见的散乱堆叠工件的位姿估计和无序分拣问题,文章提出一种基于BlendMask实例分割算法与改进Super 4PCS(super 4-points congruent sets)点云配准算法的物体位姿估计方法。利用BlendMask实例分割算法分割目标工件并构建工件... 针对工业上常见的散乱堆叠工件的位姿估计和无序分拣问题,文章提出一种基于BlendMask实例分割算法与改进Super 4PCS(super 4-points congruent sets)点云配准算法的物体位姿估计方法。利用BlendMask实例分割算法分割目标工件并构建工件表面点云;定义抓取分数选择最上层工件作为抓取对象,实现机器人自上而下抓取;针对不同形状的目标工件,基于相似匹配度函数选择模板点云;融合Super 4PCS与正态分布转换(normal distributions transform,NDT)算法完成目标点云和模板点云在低重合率情况下的精确配准,获取目标工件的抓取位姿;并针对Super 4PCS算法粗配准时速度较慢的问题,通过对体素滤波后的目标点云和模板点云提取3D内部形状描述子(intrinsic shape signatures,ISS)作为点云配准算法的输入点集来提高算法的配准速度。点云配准实验和机器人无序分拣实验结果表明,文章提出的物体位姿估计方法可以快速、准确地完成目标工件的位姿估计和无序分拣任务,配准算法均方根误差(root mean square error,RMSE)小于3.8 mm,位姿估计所需时间小于5.8 s,性能满足实际应用要求。 展开更多
关键词 散乱堆叠工件 位姿估计 无序分拣 BlendMask实例分割算法 Super 4PCS算法 点云配准
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繁忙终端区连续下降运行的4D轨迹预测
9
作者 王超 陈含露 +1 位作者 秦宏坤 刘博 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第3期722-730,共9页
为在繁忙终端区实施连续下降运行(CDO)并估算其二氧化碳减排成效,提出一种基于数据驱动和最优控制理论相结合的连续下降运行4D轨迹预测方法.首先,通过近邻传播轨迹聚类方法对典型进场水平路径进行识别;然后,以典型进场水平路径为依据,... 为在繁忙终端区实施连续下降运行(CDO)并估算其二氧化碳减排成效,提出一种基于数据驱动和最优控制理论相结合的连续下降运行4D轨迹预测方法.首先,通过近邻传播轨迹聚类方法对典型进场水平路径进行识别;然后,以典型进场水平路径为依据,分别以最小时间和最小燃油为目标,建立垂直剖面连续下降运行多阶段最优控制模型,并提出一种基于遗传算法的最优控制模型求解新方法(GACDO);最后,利用终端区实际轨迹数据,开展典型进场水平路径识别和连续下降运行模式下的4D轨迹预测与减排收益比较实验.结果表明:该方法能获得理想的连续下降运行4D轨迹;以最小时间为优化目标时,平均运行时间和二氧化碳排放分别减少26%和8%;以最小油耗为优化目标时,运行时间和二氧化碳排放分别减少17%和20%. 展开更多
关键词 4D轨迹预测 连续下降运行 遗传算法 轨迹聚类 最优控制
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WIST:基于三维查找表的SM4算法新型白盒设计 被引量：1
10
作者 杨亚涛 董辉 +1 位作者 张艳硕 马英杰 《密码学报（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第2期344-356,共13页
随着密码攻击方式更加多样、隐蔽且破坏性更强,密码分析者可能拥有越来越多的攻击权限与攻击能力,甚至能够获取算法的内部结构.为了更有效保护密钥,本文提出一种基于三维查找表的白盒SM4密码算法实现方案WIST.首先将SM4分组密码算法的... 随着密码攻击方式更加多样、隐蔽且破坏性更强,密码分析者可能拥有越来越多的攻击权限与攻击能力,甚至能够获取算法的内部结构.为了更有效保护密钥,本文提出一种基于三维查找表的白盒SM4密码算法实现方案WIST.首先将SM4分组密码算法的线性变换用矩阵表示,设计了能对密钥信息进行隐藏保护的三维查找表,利用输入编码和输出编码对查找表混淆处理,同时采用仿射函数作为外部编码,完成了SM4算法的白盒化实现,并验证了此算法的正确性.效率分析表明WIST占用内存空间适中,具有较高安全性;安全性分析表明WIST能抵抗BGE攻击、MGH攻击、侧信道攻击、线性攻击与差分攻击等常见攻击类型.WIST可以在白盒攻击环境下更好地保护密钥信息. 展开更多
关键词 白盒密码 SM4算法 查找表 密钥混淆 密码攻击
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YOLOv4-Tiny的改进轻量级目标检测算法 被引量：26
11
作者 何湘杰 宋晓宁 《计算机科学与探索》 CSCD 北大核心 2024年第1期138-150,共13页
目标检测是深度学习的重要分支领域,大量的边缘设备需要轻量级的目标检测算法,但现有的轻量级的通用目标检测算法存在检测精度低、检测速度慢的问题。针对这一问题,提出了一种基于注意力机制的YOLOv4-Tiny的改进算法。调整了原有的YOLOv... 目标检测是深度学习的重要分支领域,大量的边缘设备需要轻量级的目标检测算法,但现有的轻量级的通用目标检测算法存在检测精度低、检测速度慢的问题。针对这一问题,提出了一种基于注意力机制的YOLOv4-Tiny的改进算法。调整了原有的YOLOv4-Tiny算法的主干网络的结构,引入了ECA注意力机制,使用空洞卷积改进了传统的SPP结构为DC-SPP结构,并提出了CSATT注意力机制,与特征融合网络PAN形成CSATT-PAN的颈部网络,提高了网络的特征融合能力。提出的YOLOv4-CSATT算法和原始YOLOv4-Tiny算法相比,在检测速度基本持平的情况下,对于信息的敏感程度以及分类的准确程度有了明显的提高,在VOC数据集上精度提高了12.3个百分点,在COCO数据集上高出了6.4个百分点。在VOC数据集上,相比Faster RCNN、SSD、Efficientdet-d1、YOLOv3-Tiny、YOLOv4-MobileNetv1、YOLOv4-MobileNetv2、PP-YOLO算法在精度上分别高出3.3、5.5、6.3、17.4、10.3、0.9和0.6个百分点,在召回率上分别高出2.8、7.1、4.2、18.0、12.2、2.1和4.0个百分点,FPS达到94。通过提出CSATT注意力机制提高了模型对于空间的通道信息的捕捉能力,并结合ECA注意力机制和特征融合金字塔算法,提高了模型的特征融合的能力以及目标检测精度。 展开更多
关键词 目标检测 YOLOv4-Tiny算法 注意力机制 轻量级神经网络 特征融合
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基于国密SM3和SM4算法的SNMPv3安全机制设计与实现 被引量：4
12
作者 田昊 王超 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2024年第S01期919-925,共7页
随着网络技术的快速发展以及5G技术的日益普及,接入网络的设备呈指数级增加,网络结构日趋复杂,恶意网络攻击频发。如何安全、高效地管理数量庞大、复杂的网络设备正成为网络管理所面临的新挑战。简单网络管理协议SNMPv3版本相比v1和v2,... 随着网络技术的快速发展以及5G技术的日益普及,接入网络的设备呈指数级增加,网络结构日趋复杂,恶意网络攻击频发。如何安全、高效地管理数量庞大、复杂的网络设备正成为网络管理所面临的新挑战。简单网络管理协议SNMPv3版本相比v1和v2,增加了基于用户安全模型,提供了数据机密性、完整性、防重放等安全服务。但SNMPv3依然存在默认认证算法与加密算法强度不高、密码算法未全面支持国家商密算法标准等问题。文中在分析SNMPv3协议现有安全机制的基础上,针对基于用户安全模型的SNMPv3现存问题提出了优化方案,将SM3和SM4国密算法嵌入SNMPv3安全机制,基于SM3和SM4国密算法为SNMP协议设计了HMAC-SM3-192认证协议和PRIV-CBC-SM4加密协议。在未明显增加响应时间的前提下,提升了SNMP消息传输过程中抵御伪装、信息篡改、信息泄露等安全威胁的能力,实现了SNMP协议安全性方面的优化。 展开更多
关键词 SNMPV3 用户安全模型 SM3杂凑算法 SM4对称加密算法
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国密SM4算法CBC模式的高效设计与实现 被引量：3
13
作者 郝泽钰 代天傲 +7 位作者 黄亦成 段岑林 董进 吴世勇 张博 王雪岩 贾小涛 杨建磊 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期1450-1457,共8页
密码技术是现代信息安全技术产业发展的核心,其中,国密SM4分组密码算法因其硬件实现简单、效率高等优点,已广泛应用于加密传输、加密存储等领域.随着应用领域的不断扩展,对硬件加密效率的需求也随之提高.目前,借助流水线技术,基于ASIC... 密码技术是现代信息安全技术产业发展的核心,其中,国密SM4分组密码算法因其硬件实现简单、效率高等优点,已广泛应用于加密传输、加密存储等领域.随着应用领域的不断扩展,对硬件加密效率的需求也随之提高.目前,借助流水线技术,基于ASIC实现的SM4算法在ECB(electronic code book)工作模式下能够达到较高的吞吐量.然而,在CBC(cipher block chaining)模式下,由于相邻的数据存在依赖关系,流水线技术难以提高硬件设计的吞吐率.为解决这一问题,提出了2种逻辑化简方法:一种作用于轮函数迭代过程,另一种作用于S盒置换过程.这2种方法在每一轮迭代的关键路径中均减少了2个异或运算的延时.在TSMC 40 nm工艺下的ASIC综合结果表明,该设计在CBC模式下的吞吐率达到4.2 Gb/s,单位面积吞吐量达129.4 Gb·s^(-1)·mm^(-2),高于已发表的同类设计. 展开更多
关键词 国密SM4算法 CBC模式 硬件加速 高效设计 ASIC
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基于改进YOLOv4-Tiny算法的机械零件识别
14
作者 杨一帆 靳伍银 +1 位作者 薛文亮 王浩浩 《机械设计》 CSCD 北大核心 2024年第7期61-65,共5页
为实现机械零件的精准快速识别,文中提出了一种基于改进的YOLOv4-Tiny算法的机械零件识别方法。该方法融合了注意力机制和K-means++聚类算法,采用CSPDarknet53-Tiny网络作为主干网络,并将卷积注意力机制模块(Convolution Block Attentio... 为实现机械零件的精准快速识别,文中提出了一种基于改进的YOLOv4-Tiny算法的机械零件识别方法。该方法融合了注意力机制和K-means++聚类算法,采用CSPDarknet53-Tiny网络作为主干网络,并将卷积注意力机制模块(Convolution Block Attention Module, CBAM;Global Attention Mechanism, GAM)加在YOLOv4-Tiny主干网络与特征金字塔的连接处及其上采样处,在不影响主干网络的条件下,对每个通道的特征信息重新压缩并提取,过滤掉冗余特征信息,保留重要特征信息,并重新分配权重;再用K-means++聚类算法得到一组与机械零件图像数据集相匹配的先验框参数。试验结果表明,与传统的YOLOv4-Tiny算法相比,改进后的YOLOv4-Tiny算法在保证实时性的前提下,平均召回率和平均准确率分别达到99.43%和99.41%,可以准确检测并定位机械零件图像的位置。 展开更多
关键词 YOLOv4-Tiny算法 机械零件识别 CBAM GAM K-means++聚类算法
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针对SM4的选择明文攻击:线性运算带来的难题与对策
15
作者 唐啸霖 冯燕 +2 位作者 李志强 郭叶 龚关飞 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第8期2791-2799,共9页
在硬件安全领域,各种侧信道攻击已受到广泛关注,这类攻击利用硬件泄漏的物理信息来推断密钥等敏感信息,其中能量分析攻击是最受关注的侧信道攻击技术之一。针对高级加密标准的能量分析攻击方法相对成熟,对于SM4算法,由于其轮运算包含特... 在硬件安全领域,各种侧信道攻击已受到广泛关注,这类攻击利用硬件泄漏的物理信息来推断密钥等敏感信息,其中能量分析攻击是最受关注的侧信道攻击技术之一。针对高级加密标准的能量分析攻击方法相对成熟,对于SM4算法,由于其轮运算包含特殊的线性变换模块,使得能量分析攻击更加困难。针对SM4的选择明文攻击方法可以规避线性变换模块带来的运算复杂度,但这些方法面临以下难题:如何构造四轮选择明文、如何恢复初始密钥、如何分辨对称攻击结果,以及如何排除高相关性错误猜测值。该文在深入分析难题产生原因的基础上,提出了相应的对策,并对SM4算法实现进行了能量分析攻击实验,结果表明:所提应对策略,能有效解决在SM4的选择明文攻击过程中,线性运算带来的难题。 展开更多
关键词 SM4算法 能量分析攻击 选择明文 线性运算
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支持IPv4/IPv6双栈的5G通信网络可靠性组网部署研究 被引量：3
16
作者 黄琳 黄劼 蒋平 《现代电子技术》 北大核心 2025年第1期102-106,共5页
5G网络要求更多的基站部署以支持更高的数据传输速率和连接密度。为实现网络数据的并行高速传输,确保网络应用业务的实时性和稳定性,文中提出一种支持IPv4/IPv6双栈的5G通信网络可靠性组网部署方法。结合IPv4和IPv6双栈,构建双栈转换机... 5G网络要求更多的基站部署以支持更高的数据传输速率和连接密度。为实现网络数据的并行高速传输,确保网络应用业务的实时性和稳定性,文中提出一种支持IPv4/IPv6双栈的5G通信网络可靠性组网部署方法。结合IPv4和IPv6双栈,构建双栈转换机制结合有限双协议栈模型,在模型下构建5G通信网络结构,并通过高架立体交叉网优化IPv4/IPv6双栈的5G通信网络组网结构,提升IPv4/IPv6双栈5G通信网络的通信速度。采用冗余路径算法,实现5G网络IPv4/IPv6双栈通信中的服务功能链编排,解决IPv4/IPv6双栈通信中的冗余问题。实验结果表明,该方法能够构建一种更稳定、更高效的5G通信网络组网结构,提高了网络频谱效率,优化了网络环境。 展开更多
关键词 5G通信网络 IPV4/IPV6双栈 可靠性组网部署 服务功能链 冗余路径算法 有限双协议栈模型
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海洋4A散射计幅相校正算法FPGA优化实现
17
作者 刘永庆 刘鹏 +2 位作者 云日升 张祥坤 王特 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期2554-2562,共9页
海洋4A散射计将是世界上首个采用相控阵数字波束合成体制的星载微波散射计。其中,相控阵散射计高精度测量的实现依赖于散射计系统中各通道的一致性,因此需要实时对各通道的幅度和相位进行校正,以确保阵列能够正确地合成所需的波束。针... 海洋4A散射计将是世界上首个采用相控阵数字波束合成体制的星载微波散射计。其中,相控阵散射计高精度测量的实现依赖于散射计系统中各通道的一致性,因此需要实时对各通道的幅度和相位进行校正,以确保阵列能够正确地合成所需的波束。针对此问题,提出了一种相控阵散射计通道幅相实时校正算法,所提算法采用现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)实现,利用FPGA的并行处理能力和高速性能,对接收到的信号进行实时处理,实现了通道的幅度和相位校准。仿真、FPGA硬件调试以及实测数据分析表明,所提算法能够有效地对通道进行幅相校正,其校正的幅度和相位平均误差小于1%;所提算法提高了数字波束合成的性能,为相控阵散射计的高精度测量提供了可行性。 展开更多
关键词 海洋4A卫星 现场可编程门阵列 相控阵散射计 幅相校正算法
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基于前馈LQR算法的机电式主动悬架控制研究
18
作者 王凯正 林棻 +1 位作者 狄桓宇 钟国旗 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第7期53-59,共7页
机电式主动悬架系统实现车辆垂向性能调节时,由于机电系统的转动惯量属性,经典二自由度1/4车悬架模型无法描述该悬架系统的运动。此外,道路激励常被作为悬架状态空间的扰动项,由于道路激励无法准确估计,因此考虑道路激励的多维LQR控制... 机电式主动悬架系统实现车辆垂向性能调节时,由于机电系统的转动惯量属性,经典二自由度1/4车悬架模型无法描述该悬架系统的运动。此外,道路激励常被作为悬架状态空间的扰动项,由于道路激励无法准确估计,因此考虑道路激励的多维LQR控制率也无法直接构成。为解决上述问题,设计了一种全新的主动悬架前馈LQR控制方法(FF-LQR)。一方面基于三自由度1/4车悬架模型对LQR算法进行针对性设计,另一方面通过构建轮胎-车身运动模型,实现悬架动行程的实时反馈,并以此构建前馈控制率。仿真结果表明:与LQR算法相比,FF-LQR能够进一步降低车身垂向加速度的RMS值和轮胎动变形的RMS值,提高车辆舒适性。 展开更多
关键词 主动悬架系统 1/4车悬架模型 前馈控制 LQR算法
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4D⁃STEM磁性测量Python程序包:功能介绍与应用
19
作者 程涛 贾英泽 +6 位作者 汪陆洋 刘杨瑞 裴旭东 刘畅 杜海峰 葛炳辉 宋东升 《电子显微学报》 北大核心 2025年第2期228-241,共14页
了解磁结构对于深入探究磁性材料中的磁行为及其相关现象具有至关重要的意义。四维扫描透射电子显微镜(four⁃dimensional scanning transmission electron microscopy,4D⁃STEM)技术的出现,为定量分析磁场提供了一种全新的技术手段,特别... 了解磁结构对于深入探究磁性材料中的磁行为及其相关现象具有至关重要的意义。四维扫描透射电子显微镜(four⁃dimensional scanning transmission electron microscopy,4D⁃STEM)技术的出现,为定量分析磁场提供了一种全新的技术手段,特别是通过精确定位衍射盘的位置,来解析磁场在纳米尺度上的分布情况。本文介绍了一款集成了多种衍射盘定位算法的Python程序包,并通过对实验数据的分析,探讨了该程序包中核心算法的性能及其适用场景。 展开更多
关键词 4D⁃STEM 衍射盘定位 算法分析
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基于深度学习的矿井视频流异常检测算法研究
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作者 索智文 丁剑明 +2 位作者 屈波 张兰峰 申茂良 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第3期133-140,共8页
为了探究矿井复杂环境中视频流检测精度问题,提出1种基于YOLOv4深度优化的复杂环境视频流异常检测算法,增设SE模块提升特征提取效率,改进SPP、PANet模块优化异常检测能力;提取矿井现场真实数据,对数据集中4500多张异常行为进行模型训练... 为了探究矿井复杂环境中视频流检测精度问题,提出1种基于YOLOv4深度优化的复杂环境视频流异常检测算法,增设SE模块提升特征提取效率,改进SPP、PANet模块优化异常检测能力;提取矿井现场真实数据,对数据集中4500多张异常行为进行模型训练,采用深度优化的YOLOv4算法进行识别,标注出视频异常行为。研究结果表明:相较于传统的YOLOv4算法,深度优化后的模型平均精确率均值(MAP)为98.02%,MAP提升16.6百分点,每秒传输帧数(FPS)提高至28.56。研究结果可为优化矿井复杂环境下视频流检测精度提供思路和方法。 展开更多
关键词 YOLOv4算法 视频监控 视频流异常检测 MAP 矿山智能化
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