基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映射与SHA-256哈希算法,生成加密算法的密钥流,提升算法的明文敏感性。然后,利用混沌系统的状态值对Hilbert局部置乱后的像素进行DNA编码,实现DNA动态编码,解决了DNA编码规则较少所带来的容易受到暴力攻击的弱点。最后,使用混沌序列完成进一步混沌加密,从而彻底混淆原始像素信息,增加加密算法的随机性与复杂性,得到密文图像。实验结果表明,该算法具有较好的加密效果和应对各种攻击的能力。

混沌密码理论研究与应用新进展

混沌密码研究主要包括混沌序列密码、混沌分组密码和混沌公钥密码。混沌序列密码具有软硬件实现简单、加解密处理速度快、没有或只有有限的错误传播等特点。混沌序列密码的设计方面研究成果极为丰硕,但其安全性分析一般停留在统计性验证分析阶段,而对可证明安全性或其他有条件安全性的证明和分析很少,因此证明混沌序列密码的安全性已成为该领域亟需填补的空白。混沌分组密码的研究颇为成熟,但其整体结构一般受限于Feistel结构、SPN结构、Lai-Massey结构及其变形结构。因此,构建突破传统结构的创新性密码架构成为混沌分组密码亟待解决的关键问题之一。混沌公钥密码的研究相对薄弱,利用混沌系统特有的密码特性和公钥密码系统相结合的混沌公钥密码算法不仅具有理论研究意义,而且具有实际应用价值。混沌系统也被广泛应用于通信传输、语音加密、图像加密和扩频通信等保密通信领域。电、光混沌系统实现简便,其计算复杂性不会随着密钥空间的增大而明显增大,能够为无线通信、物理层链路安全、应用层数据安全等不同场景提供安全保护。

基于扰动时空混沌的三维OFDM星座加密方案

无线通信网络的迅猛发展使得传输信息量迅速增加,这对系统的传输效率和通信安全提出了更高的要求。为满足上述要求,提出了一种基于扰动时空混沌的三维OFDM星座加密方案。首先,设计了一种反馈元胞自动机,以提高元胞自动机的周期性和伪随机性。将反馈元细胞自动机的迭代结果进行归一化后,作为扰动加入时空混沌系统中。通过分岔图、李亚普诺夫指数、回归映射分析和随机性测试,证明了添加该扰动的系统具有良好的混沌特性。其次,设计了一种新的三维16-ary星座图,将星座点之间的最小欧氏距离扩大了6.3%,并结合扰动的时空混沌系统实现了三维星座旋转的物理层调制加密。实验仿真结果表明,与其他三维16-ary星座映射旋转加密算法相比,该算法的误码率性能提高了约1 dB。此外,通过密钥空间、密钥灵敏度和统计攻击的安全分析,证明了其良好的安全性能。

基于可逆元胞自动机加密的扩展码索引调制方案

针对直接序列扩频系统伪随机(Pseudo Noise,PN)码资源有限且码索引调制系统误码率性能下降的问题,提出了一种基于可逆的初等元胞自动机加密的扩展码索引调制方案。首先,针对PN码资源有限的问题,提出使用混沌规则的初等元胞自动机对PN码进行迭代的方案,从而实现扩展PN码的目的;其次,针对码索引调制误码率性能下降的问题,提出了一种可逆元胞自动机加密的码索引调制方案,在发射端,把信息比特切割成调制比特和映射比特,并分别映射为调制符号和扩频码索引,使用对应索引的扩频码对同相分量进行扩频,同时使用可逆元胞自动机对映射比特进行加密,加密后的映射比特为调制符号的正交分量选取对应索引的扩频码进行扩频。仿真与分析结果表明,在相同频谱效率条件下,在加性高斯白噪声信道中,当误码率为10-5时,扩展码索引调制方案的误码率性能优于码索引调制和广义码索引调制方案约2~4 dB,优于非正交码移键控码索引调制方案约0.5 dB。

非解剖复位下股骨颈系统内固定治疗股骨颈骨折的有限元分析

背景:难复性股骨颈骨折很难获得解剖复位,作为一种新型内固定装置,目前关于股骨颈系统内固定治疗非解剖复位的股骨颈骨折尚是空白。目的:运用有限元分析方法,探讨股骨颈系统内固定治疗未能获得解剖复位的股骨颈骨折的生物力学稳定性。方法:收集一名健康女性成年人的髋关节CT数据,利用Mimics 21.0、Geomagic Wrap 2021和SolidWorks 2020制作Pauwels角分别为30°,50°和70°的解剖复位股骨颈骨折模型,将以上3个解剖复位模型的骨折近端沿骨折线向上移位2 mm,得到3个不同Pauwels角的阳性支撑模型;相反,得到3个阴性支撑模型。使用SolidWorks 2020制作股骨颈系统内固定,并与以上9个模型装配。使用Ansys 19.0软件进行有限元分析,记录2100 N应力下股骨和股骨颈系统的位移分布和最大位移、应力分布和最大应力。结果与结论:①Pauwels角为30°,50°,70°时,股骨颈系统最大应力均集中在螺栓与抗旋螺钉交界处,股骨最大应力集中在股骨内侧皮质,最大位移均分布于股骨头上部和股骨颈系统顶端;②Pauwels角为30°,50°时,股骨颈系统和股骨的最大位移和最大应力情况均为阴性支撑>解剖复位>阳性支撑;③Pauwels角为70°时,股骨颈系统的最大位移和最大应力情况为阴性支撑>解剖复位>阳性支撑;股骨的最大位移和最大应力情况为阴性支撑>阳性支撑>解剖复位;④随着Pauwels角的增大,阳性支撑的生物力学优势在减弱,但均优于阴性支撑;当Pauwels角为30°时,阳性支撑比解剖复位更稳定;当Pauwels角为50°时,阳性支撑与解剖复位的生物力学差异变得更小;当Pauwels角为70°时,解剖复位的稳定性略优于阳性支撑;⑤提示股骨颈骨折在术中若难以达到解剖复位,但已实现移位2 mm以内的阳性支撑,应用股骨颈系统内固定可以得到稳定的力学固定,但是需要避免阴性支撑复位。

我国马铃薯产业高质量发展路径分析

马铃薯作为我国重要的粮食作物之一,如何在农业强国战略指引下实现产业高质量发展成为重要的议题。从生产现状、种植结构、种植区域、供求、消费、收益和贸易等板块对我国马铃薯产业发展现状进行了梳理,得出我国马铃薯产业面临着国际环境出现新变化、突破性品种较为缺乏、资源环境约束愈紧、生产投入成本增长较快、品种抗病性参差不齐等方面的挑战;提出实施以确保国家粮食安全、注重产业延伸、强化技术支撑、确保产业安全、建全经营体系为核心的高质量发展战略;建议从合理规划马铃薯产业高质量发展蓝图、培育绿色优质品种、推进机械化、智能化和绿色化发展等路径推进马铃薯产业高质量发展。

用于InGaAs单光子探测器的微透镜阵列及表征

微透镜与探测器芯片的集成应用可以提高探测器的光能利用效率,从而提高探测器的灵敏度。针对两种InP基InGaAs单光子红外探测器,分别设计了材料为磷化镓和硅的两种方形孔径微透镜阵列。介绍了微透镜阵列结构参数的设计流程并分析了每个步骤的设计要点,利用光线追迹软件对设计的微透镜阵列结构参数进行仿真校核,确定了两种微透镜阵列符合设计要求。使用台阶仪和共聚焦显微镜对制作完成的两种微透镜阵列进行了形貌检测,计算得出两种微透镜阵列的曲率偏差分别为1.38%和3.44%。实验测试了1.064μm波长下两种微透镜阵列在空气中的焦距,与模拟结果对比,得到焦距偏差为5.69%和2.76%。通过分析微透镜的制作工艺,两种偏差符合应用需求。

基于三角函数的核信号类高斯成形算法研究

高斯信号具有高信噪比、抗弹道亏损和易于提取幅度等优点。因此,在核辐射测量系统中,核信号的高斯成形被广泛应用于探测器输出信号的滤波和幅度提取。然而,目前实时高斯成形核脉冲信号仍然具有挑战性。常见的Sallen-Key滤波器和CR-(RC)^(m)滤波器输出的类高斯信号还存在对称性差和下冲等问题。本文提出了一种基于三角函数的双指数信号类高斯脉冲成形算法。该算法以三角函数为基础,通过平移和反转可得到左右对称的类高斯信号(1-cosx),采用Z变换方法推导了该算法的数字递推式。仿真和实测结果表明:在相同达峰时间条件下,相较于正弦函数(sin)脉冲成形,类高斯脉冲成形具有更好的滤波性能,信噪比(SNR)提升了8.95%。同时,类高斯脉冲成形所得能谱的能量分辨率较sin脉冲成形更优。与梯形脉冲成形相比,类高斯脉冲成形具有更好的堆积脉冲分离能力,展现出良好的应用前景。

人类活动及气候变化影响下伊犁河谷生境质量预测研究

生境质量是衡量生态系统服务功能及其健康程度的重要指标,准确预测生境质量的演变对于推动区域生态环境的高质量发展至关重要。耦合系统动力学-斑块生成土地利用模拟(SDPLUS)模型与生态系统服务和权衡的综合评估(InVEST)模型,预测了2035年不同气候情景下(SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP3-7.0、SSP5-8.5)伊犁河谷土地利用/覆被格局变化,并评估了其生境质量时空演变特征。结果表明:(1)1980—2020年,伊犁河谷土地利用类型呈现“4增2减”的变化趋势。2035年4种气候情景下,伊犁河谷林草地面积降幅较大,建设用地扩张趋势较为明显,挤占了城郊优质耕地资源。(2)伊犁河谷生境质量等级与土地利用/覆被类型密切相关。生境高值及较高值区主要分布在地形崎岖的林草地覆被区,低值及较低值区主要分布在人类活动集聚区及南北天山未利用地覆被区。(3)1980—2020年,伊犁河谷生境质量呈现下降趋势。生境质量退化区主要分布在伊犁河-巩乃斯河流域以及特克斯河流域附近。(4)2035年4种气候情景下,伊犁河谷生境指数持续走低。生境指数均值排序为:SSP1-2.6>SSP2-4.5>SSP3-7.0>SSP5-8.5。伊宁市、边境口岸、农牧业基地等区域生境质量存在退化风险。研究结果可为伊犁河谷地区生态修复政策的制定提供参考依据,为干旱区半干旱区生境质量预测提供新思路。

2型糖尿病发生与多溴联苯醚暴露的关系及其预测模型构建和评价

目的分析2型糖尿病(T2DM)发生与多溴联苯醚(PBDEs)暴露的关系,通过机器学习方法构建T2DM发生的预测模型并进行评价。方法在NHANES数据库筛选出1425例研究对象,其中非T2DM患者1132例、T2DM患者293例。比较非T2DM患者与T2DM患者的临床资料,取有统计学差异的临床资料进一步进行boruta特征筛选,以明确T2DM发生与PBDEs的关系及其影响因素。将筛选出的T2DM发生影响因素输入R软件,并使用R软件creatDataPartition函数将数据按照80%训练集及20%验证集随机划分。使用逻辑回归、极致梯度提升(XGBoost)、轻量梯度提升、自适应增强、K近邻、朴素贝叶斯及支持向量机等7种算法构建机器学习模型,将训练集输入模型进行训练,将验证集输入模型使用十折交叉验证对进行模型进行内部验证。结合ROC曲线以及曲线下面积(AUC)对模型进行评价,选择新疆医科大学一附院内分泌科就诊的成人T2DM患者71例及健康体检者100例对效能最好的预测模型进行外部验证。使用SHAP工具分析高效能预测模型的可解释性,判断模型在决策过程中各个特征的重要性。结果T2DM患者BMI、腰围、受教育程度、有糖尿病家族史比例、血清高密度脂蛋白及血清BDE-28、BDE-47、BDE-99、BDE-183、BDE-209浓度均高于非T2DM患者(P均<0.05),Boruta特征筛选出腰围、BMI、糖尿病家族史及血清BDE-47、BDE-99、BDE-28、BDE-209、BDE-183作为T2DM发生的影响因素纳入机器学习算法建立T2DM发生的预测模型。在训练集及验证集的内部验证中,XGBoost模型AUC值均最高,且准确度、Kappa值、灵敏度及特异度均位于前列,故选择XGBoost模型作为高效能预测模型。外部验证结果显示,XGBoost模型的准确度为0.702、灵敏度为0.549、特异度为0.787、AUC(95%CI)为0.674(0.575~0.773)。SHAP工具对XGBoost模型的预测情况进行解释性分析结果显示,腰围、血清BDE-47为最重要的预测特征,同时血清BDE-99、BDE-209及BMI、糖尿病家族史在模型中具有较高的重要性,而血清BDE-28、BDE-183在模型中重要性相对较低。结论血清BDE-47、BDE-99、BDE-28、BDE-209、BDE-183为T2DM发生的独立影响因素,基于血清PBDEs及腰围、BMI、糖尿病家族史建立的XGBoost模型对T2DM发生的预测效能较高,在T2DM发生的预测方面具有一定价值。

基于改进YOLOv5的双目视觉测距算法研究

针对SURF算法因其较高的计算复杂度和内存需求导致在资源受限的嵌入式系统或移动设备上使用受限的问题,本文融合改进的YOLOv5和SURF算法,提出YOLOv5_mobilenet主干网络构建目标检测模型,并引入了SE注意力机制和特征融合策略,在KITTI数据集上的识别率达到了88.50%,相比于改进前YOLOv5上升了0.7%,参数量下降了81.94%,浮点数运算量下降了86.14%。通过目标检测识别感兴趣区域,对感兴趣区域进行立体匹配并计算视差。实验结果表明,在500张立体图像上运行SURF算法,整幅图像平均视差计算时间为0.574秒,而采用感兴趣区域的SURF算法的平均计算时间仅为0.035秒,计算效率提高了15倍。此外,通过多次实验计算,得出平均误差率为2.23%。

“五位一体”通信原理课程智慧教学模式研究与实践

面向教育教学数字化转型的战略需求,针对“通信原理”课程特点,基于OBE理念提出了“五位一体”通信原理课程智慧教学新模式。“通信原理”课程具有突出的理论性、系统性、工程性和应用性特点。从全局性出发,对课程体系进行系统性的设计,以立德树人、为党育人、全方位育才为使命;以学生发展为中心,从重构教学内容、构建课程思政系统化体系、学生项目实践、打造智慧课堂和多元评价机制5个方面构建了“五位一体”智慧教学体系。采用雨课堂线上线下混合式教学、虚拟仿真项目教学和B站微课教学等数字化、信息化教学手段,利用技术赋能教学,打造智慧课堂。将思政教育有机融汇于智慧课堂教学,起到“润物无声”、潜移默化的效果,引发学生的知识共鸣、情感共鸣、价值共鸣。所提出的“五位一体”智慧教育教学新范式能够推进信息技术、智能技术与教育教学的深度融合,实现教学手段智能化、教学资源泛在化、教学点评实时化、课程考核多元化。

基于湿热环境下的碳纤维复合材料力学性能研究及老化寿命预测

对T700/TDE-86碳纤维复合材料开展人工加速湿热老化试验,通过对比分析复合材料老化前后剖面形貌和物理化学特性,探讨了复合材料的吸湿扩散行为,研究了复合材料力学性能演变规律;并构建剩余强度计算模型,结合环境系数预测了湿热环境下复合材料的老化寿命。结果表明:复合材料吸湿率随老化时间延长而逐渐增大直至趋于平缓,符合Fick扩散定律;相对于未进行湿热老化的复合材料,经60℃、95%RH湿热环境老化后的复合材料各力学性能均有所下降,其中剪切强度最为严重,老化64 d后其强度下降率高达25%;基于剩余强度与环境系数预估的T700/TDE-86碳纤维复合材料寿命期限约为30年,为树脂基复合材料未来服役可靠性奠定了基础。

“双碳”背景下绿色物流的发展现状与对策研究

随着全球气候变化的加剧和碳排放问题的日益突出,政府和企业对减少碳排放的要求越来越高。绿色物流作为物流行业的重要组成部分,面临着巨大的挑战和机遇。基于此,文章通过分析当前绿色物流发展的现状,提出了打包流程规范化、采用可循环使用包装物等方面的发展对策,以期为这一方面的工作提供更好的帮助。

微波辅助提取酸枣仁油的工艺优化研究

采用正交试验法探索微波辅助提取酸枣仁油的工艺。实验结果表明,微波辅助提取酸枣仁油的最佳条件为提取时间为5min,提取温度为40℃,料液质量比为1∶7。此工艺稳定可行,为酸枣仁油的规模化生产,提供一定的借鉴意义。

甘肃省苹果产业高质量发展研究

甘肃省是我国苹果的主要产区之一,该产地的苹果因其卓越的品质和美味的口感而受到广大消费者的喜爱。苹果产业作为甘肃省六大特色优势产业之一,现已成为促农增收的富民产业和支柱产业,在发展特色农业和推进乡村振兴中发挥着很重要的作用。文章梳理了甘肃省苹果产业的发展现状,分析了甘肃省苹果产业高质量发展的优势,剖析了甘肃省苹果产业高质量发展中存在的问题,并从推进老果园改造优化与防灾减灾设施建设、努力培育新型农业经营主体、主推现代机械化栽培管理技术、推进抓点示范和果业服务体系建设、扶持冷链物流体系建设和精深加工业等方面提出了推动甘肃省苹果产业高质量发展的建议。

基于变形分数阶Lorenz混沌系统的图像加密算法

提出一种基于变形分数阶Lorenz混沌系统并且结合频域Arnold置乱的图像加密算法,使用离散小波变换对图像进行多次滤波,置乱选取有参数的Arnold映射克服了周期性影响,采用非等长Arnold置乱解决了对明文图像尺寸的限制问题。密钥生成使用安全哈希算法SHA-256,分别产生置乱阶段和扩散阶段的密钥,增强了系统的抗差分攻击能力。性能仿真结果表明,提出的加密算法密钥空间大、密钥敏感性高、密文统计直方图分布均匀、相邻像素相关性低、信息熵接近于理想值、抗差分攻击能力强,具有较高的安全性。

红外热成像机器人在变电站电缆沟巡视中的应用

阐述变电站电缆沟巡视存在的问题及原因,分析红外热成像机器人的实验过程。结果表明,应用红外热成像机器人在变电站电缆沟巡视,避免人工巡查方式的局限,这是一种先进的电缆巡视方法。

中华、中华民族与中华民族共同体的语义逻辑

中华民族共同体是在中华、中华民族基础上形成的概念,结合其语境表征才能准确理解其内涵,进而铸牢中华民族共同体意识。“中华”概念经历了人文地理到国家名称的变化,“中华民族”概念是中国近代遭遇西方秩序的产物,其内涵也在汉族、国族、国民等多种层次间跳跃。中华人民共和国成立以后,“中国各民族”通常代替“中国民族”“中华各(诸)民族”成为推动各民族发展的“国家在场”话语。近年来,随着中国国内外环境的变化,马克思主义民族观的“中华民族共同体”成为各民族认同聚焦的方向。客观认识中国民族理论语境下中华、中华民族及其中华民族共同体语义逻辑,有助于凝聚共识,铸牢中华民族共同体意识。

邮储银行适老化金融服务水平提升策略探析

阐述了邮储银行适老化金融服务水平提升的意义,分析了邮储银行适老化金融服务现状和存在的问题,借鉴交通银行、中信银行、中国银行、农业银行四家银行适老化金融服务水平提升的经验,提出了邮储银行适老化金融服务水平提升的措施。