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价值可持续太空探索的系统工程--理念、架构与实践
1
作者 党炜 许鹏程 +11 位作者 郑作环 张竞菲 王大辉 陈英武 张雯 骆军委 李京苑 宋恒旭 肖依永 熊盛阳 林宝军 任羿 《中国工程科学》 北大核心 2025年第3期229-246,共18页
太空探索活动进入价值可持续发展模式阶段,航天大国率先降低全生命周期成本以驱动可持续发展,以价值引领的“无人区”式目标强化驱动力,自然需要解决在探索性目标牵引下太空探索的任务宏观和微观、系统内部和外部存在未知状态的认知自... 太空探索活动进入价值可持续发展模式阶段,航天大国率先降低全生命周期成本以驱动可持续发展,以价值引领的“无人区”式目标强化驱动力,自然需要解决在探索性目标牵引下太空探索的任务宏观和微观、系统内部和外部存在未知状态的认知自适应可持续这一重要理论问题。本文基于钱学森工程控制论、系统工程、系统科学等学术发展逻辑和相关理论原理,结合中国载人航天工程在空间科学与应用领域超过30年的工程实践,从源头和底层出发总结规律、融合理论/原理、演绎发展;以系统论、大成智慧学思想为指导,构建了价值可持续太空探索的系统工程(TSE)方法体系,涵盖人工智能技术驱动的“物穷其理、宏微交替”理念,基于数据‒知识‒逻辑的认知三维结构和总体基本原理及其架构,三重嵌套自适应控制原理结构及其数学物理基础要点,针对存在未知状态的系统韧性构建原理。载人航天工程空间科学应用任务在降低成本、科学探索方面的全面实践以及月球相关探索项目中的前瞻应用,表明TSE方法体系能够显著提升太空探索活动的价值可持续性,为推进钱学森“创建系统学”进程、新时期航天强国建设提供了方法论与工程实践支撑。 展开更多
关键词 太空探索 价值可持续 系统工程 自适应控制 深空探测 航天强国
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面向电力物联网设备的基于PUF的轻量级认证协议 被引量：1
2
作者 张跃飞 袁征 +1 位作者 冯笑 乔雅馨 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第5期1541-1548,共8页
随着电力物联网设备的普及和应用范围的不断扩大,对于这些设备的安全性和认证机制的需求日益增加。传统的认证方式存在着密钥管理复杂、计算成本高等问题,因此迫切需要一种轻量级且高效的认证协议来满足电力物联网设备的安全需求。针对... 随着电力物联网设备的普及和应用范围的不断扩大,对于这些设备的安全性和认证机制的需求日益增加。传统的认证方式存在着密钥管理复杂、计算成本高等问题,因此迫切需要一种轻量级且高效的认证协议来满足电力物联网设备的安全需求。针对这一问题,提出了一种新的基于物理不可克隆函数(PUF)的轻量级认证协议,该协议通过改进传统PUF认证机制,设计扩展挑战-响应对(CRP)结构,低成本实现对电力物联网设备的高安全认证。在介绍了电力物联网设备安全性挑战和PUF技术原理的基础上,详细阐述了提出的认证协议的设计思路和关键步骤,并对其在应用中的安全性和性能进行了分析和评估。研究结果表明,所提出的基于PUF的轻量级认证协议在安全性和效率上均具有较好的性能,能够有效应对电力物联网设备面临的安全威胁,具有一定的实用和推广价值。 展开更多
关键词 电力物联网 物理不可克隆函数 轻量级 认证 安全性分析
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基于PUF的电力物联网智能终端认证协议 被引量：1
3
作者 袁征 张跃飞 +1 位作者 冯笑 乔雅馨 《信息网络安全》 北大核心 2025年第1期13-26,共14页
电力系统逐步向智能化和数字化转型,越来越多的终端设备通过物联网技术实现互联和数据共享,但由于设备多样性、资源受限、通信环境复杂、物理分布广泛等特点以及高实时性需求,电力物联网智能终端安全验证在密码破解、仿冒攻击和复杂性... 电力系统逐步向智能化和数字化转型,越来越多的终端设备通过物联网技术实现互联和数据共享,但由于设备多样性、资源受限、通信环境复杂、物理分布广泛等特点以及高实时性需求,电力物联网智能终端安全验证在密码破解、仿冒攻击和复杂性等方面面临严峻的挑战。为应对电力物联网智能终端在通信中的认证安全性挑战,引入PUF技术并设计扩展CRP结构,提出一种基于物理不可克隆函数(PUF)的电力物联网智能终端认证协议。使用ProVerif工具和Tamarin工具进行模拟实验,证明该协议能够有效抵御常见攻击,如中间人攻击和仿冒攻击等,对轻量级和双向认证等协议特征进行理论分析,并与相似方案进行比较,结果显示该方案在多方面具有显著优势。该研究为电力物联网智能终端的安全认证提供了一种高效的解决方案,不仅弥补了传统认证方案的不足,还为未来的电力物联网系统提供更为安全可靠的技术基础,有助于提升电力系统的整体安全水平和运行效率。 展开更多
关键词 电力物联网 智能终端 物理不可克隆函数 身份认证
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PULSAR低轨卫星导航星座性能分析研究
4
作者 张弓 马福建 +4 位作者 聂欣 陈秋丽 李平 张旭 王腾 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2024年第1期1-10,共10页
低轨卫星导航系统是当前卫星导航领域关注热点,文章以美国修娜空间系统公司的PULSAR低轨卫星导航星座为例,首先介绍了其发展规划和最新进展,然后从对地覆盖特性、GNSS天基监测能力、星间建链情况、掩星事件数目等方面,分析了不同建设阶... 低轨卫星导航系统是当前卫星导航领域关注热点,文章以美国修娜空间系统公司的PULSAR低轨卫星导航星座为例,首先介绍了其发展规划和最新进展,然后从对地覆盖特性、GNSS天基监测能力、星间建链情况、掩星事件数目等方面,分析了不同建设阶段的星座特性和最终定位性能。结果表明,在完全服务能力阶段,PULSAR星座能够提供全球8重以上(95%)覆盖,位置精度因子优于3.5(95%),具备米级独立定位能力,联合GNSS可将精密单点定位收敛时间显著缩短约90%,与此同时,在星载导航接收机的支持下,能够满足对GNSS的时空基准增强、空间天气监测、天基完好性监测等需求。相关结论可为我国低轨卫星导航系统建设提供参考。 展开更多
关键词 修娜空间系统 低轨星座 卫星导航 星座特性
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金属锂固态电池在空间电源领域应用研究现状与展望
5
作者 朱晓婷 毕然 艾鹏文 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第8期1541-1545,共5页
锂离子电池具有能量密度高的突出优点,已成为GEO卫星、LEO卫星、深空探测器等航天器的主电源。然而,随着新一代航天器的快速发展,它对高比能量储能电源提出了更高的需求,而锂离子电池能量密度提升又遇到技术瓶颈。锂金属固态电池具有更... 锂离子电池具有能量密度高的突出优点,已成为GEO卫星、LEO卫星、深空探测器等航天器的主电源。然而,随着新一代航天器的快速发展,它对高比能量储能电源提出了更高的需求,而锂离子电池能量密度提升又遇到技术瓶颈。锂金属固态电池具有更高的能量密度,是继锂离子电池之后下一代理想的空间储能电源。介绍了锂金属固态电池在空间电源领域应用的研究现状并对未来发展进行了论述。 展开更多
关键词 固态电池 储能电源 航天器
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基于去噪扩散概率模型的离线真实无线干扰信号分类
6
作者 刘春雨 袁俊 +2 位作者 孙晓萌 张磊 张博 《电波科学学报》 北大核心 2025年第3期546-551,共6页
无线通信数据传输的可靠性和有效性在很大程度上取决于对干扰信号的检测和分类。近年来,深度学习(deep learning,DL)算法被广泛用于干扰信号的检测和分类。DL算法需要高质量的训练样本,然而,在无线通信系统中,实时获得大量高质量的干扰... 无线通信数据传输的可靠性和有效性在很大程度上取决于对干扰信号的检测和分类。近年来,深度学习(deep learning,DL)算法被广泛用于干扰信号的检测和分类。DL算法需要高质量的训练样本,然而,在无线通信系统中,实时获得大量高质量的干扰信号样本是具有挑战性的。为了解决这些挑战,本文提出了一种基于去噪扩散概率模型(denoising diffusion probabilistic model,DDPM)的离线真实无线干扰信号分类的方法,该方法利用DDPM在特征提取之前对收集的信号进行离线处理,然后将信号发送到预定义的分类器中。仿真结果表明,本文所提算法能够在4个样本信号的情况下,将干扰信号分类和识别的准确率提高到91%,有效地解决了真实无线通信场景中由于样本数量少和数据质量差而导致的干扰识别准确度较低的问题。此外,证明了在信号处理中使用生成模型的可行性,并在真实通信场景中实现了高精度的识别性能。 展开更多
关键词 去噪扩散概率模型(DDPM) 生成对抗网络 深度学习(DL)算法 神经网络算法 无线通信干扰(WCI)
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轻量级分组密码算法PFP和SLIM的积分分析 被引量：2
7
作者 刘道瞳 袁征 +1 位作者 魏锦鹏 姜天宇 《密码学报》 CSCD 2023年第3期609-621,共13页
PFP算法和SLIM算法都是基于Feistel结构而设计的轻量级分组密码算法,在软件及硬件上都具有良好的性能,特别适用于资源受限的环境,目前没有对两个算法进行积分分析的相关研究.本文通过分析PFP算法和SLIM算法的结构特点,结合比特可分性的... PFP算法和SLIM算法都是基于Feistel结构而设计的轻量级分组密码算法,在软件及硬件上都具有良好的性能,特别适用于资源受限的环境,目前没有对两个算法进行积分分析的相关研究.本文通过分析PFP算法和SLIM算法的结构特点,结合比特可分性的自动化搜索方法,构建了混合整数线性规划(MILP)模型,通过使用Gurobi优化器求解该模型判断是否存在r轮积分区分器,选用搜索得到的积分区分器对算法进行密钥恢复攻击.首次得到PFP算法的11轮积分区分器,选用搜索得到的10轮积分区分器向后扩展2轮进行12轮密钥恢复攻击,数据复杂度为262.39个选择明文,时间复杂度为2^(63.12)次12轮加密,存储复杂度为2^(40);首次得到SLIM算法的10轮积分区分器,选择9轮积分区分器进行12轮密钥恢复攻击,数据复杂度为231.81个选择明文,时间复杂度为262.42次12轮加密,存储复杂度为2^(40). 展开更多
关键词 PFP算法 SLIM算法 积分分析 比特可分性 积分区分器 混合整数线性规划
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uBlock类结构最优向量置换的高效搜索
8
作者 李晓丹 吴文玲 张丽 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期2275-2285,共11页
整体结构是分组密码的重要特征,也是首要的研究对象,对于分组密码的轮数选取、软硬件实现性能都有非常大的影响.对于类AES算法的设计,当选用非最优分支数的矩阵作为列混淆操作时,向量置换(即字换位操作)的选择可有效提高整体结构的安全... 整体结构是分组密码的重要特征,也是首要的研究对象,对于分组密码的轮数选取、软硬件实现性能都有非常大的影响.对于类AES算法的设计,当选用非最优分支数的矩阵作为列混淆操作时,向量置换(即字换位操作)的选择可有效提高整体结构的安全性.uBlock类结构是一种类AES结构,通过研究uBlock类结构的特点及其扩散性,给出了其全扩散轮数的下界及等价类划分准则,提出了一种uBlock类结构最优向量置换的搜索策略.依据全扩散轮数最优、超级扩散层的分支数最优及uBlock类结构扩散层的特殊性质,证明了左右向量置换都不能是恒等变换,给出了uBlock类结构的一系列最优向量置换.该搜索策略大幅度减少了需要测试的置换对,为后续uBlock类算法的设计提供技术支持. 展开更多
关键词 分组密码 uBlock类结构 全扩散 超级S盒 最优置换
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低轨导航增强自干扰消除性能评估方法
9
作者 苏千淇 张立新 +6 位作者 陈刘成 边朗 刘李娟 安元元 严涛 王瑛 蒙艳松 《中国空间科学技术(中英文)》 2025年第4期154-164,共11页
随着低轨卫星星座的快速发展,低轨导航增强成为卫星导航领域的研究热点。低轨导航增强采用“星基监测+信号增强”体制,即低轨导航卫星在对天接收全球导航卫星系统信号的同时,对地播发低轨导航增强信号。低轨导航增强信号通常在全球导航... 随着低轨卫星星座的快速发展,低轨导航增强成为卫星导航领域的研究热点。低轨导航增强采用“星基监测+信号增强”体制,即低轨导航卫星在对天接收全球导航卫星系统信号的同时,对地播发低轨导航增强信号。低轨导航增强信号通常在全球导航卫星系统频段播发,此时对地播发的低轨导航增强信号相对于接收信号是一个强自干扰信号,如何消除自干扰信号对接收信号的影响是实现同时同频段收发的关键。对低轨导航增强自干扰消除场景及方法进行了研究,针对低轨导航增强信号特点,提出了适用于低轨导航增强自干扰消除的性能评估方法,该方法使用自干扰消除前后干扰信号的相关功率差来表征自干扰消除能力。通过相关功率差得到干扰消除后的信号功率值,并导出等效载噪比损耗和残留自干扰影响下的码跟踪误差评估方法,评估残留自干扰信号对期望信号接收的影响。采用典型的导航信号BPSK(2)与BOC(1,1)进行了仿真验证,结果表明,当干噪比为30dB时,已有方法评估的自干扰消除能力为30.98dB与33.04dB,提出方法评估的自干扰消除能力为58.80dB与58.96dB。通过对比验证可得,提出的自干扰消除性能评估方法优于已有方法,可以更准确评估低轨导航增强自干扰消除能力,为低轨导航增强自干扰消除方法提供了性能评估参考。 展开更多
关键词 自干扰消除 相关功率 载噪比 码跟踪误差 评估方法
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