安全的并行椭圆曲线Montgomery阶梯算法

提出一种安全高效、并行的Montgomery阶梯算法计算椭圆曲线标量乘法,该算法继承了经典Montgomery阶梯算法能对抗简单边信道攻击的特性,采用并行和y坐标恢复技术,进一步提高了算法的实现效率,算法的运算时间为[(4M+2S)+(3M+2S)]×t+12M+S.

一种改进的Montgomery阶梯算法及其实现

提出了利用Montgomery阶梯算法实现快速模幂运的两种方案。第一种是将每个时钟周期内乘法和平方并行执行,且使用2×2正交变换器选择输出,使Montgomery阶梯算法简单、高效;第二种是使用循环展开技术将循环数减少一半,且只需要一半的时钟,运算效率得到更大的提高。

基于四叉树的ORB特征阶梯分布算法

针对传统ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)算法提取图像特征时存在的特征点数量不足且分布不均匀问题,提出了一种基于四叉树的ORB特征阶梯分布算法。通过四叉树算法分割出特征点疏密不同的区域,对每个区域采用逐步降低阈值的方法,实现FAST(Features from Accelerated Segment Test)角点自适应提取;同时依据分割区域设置逐次递减的分割深度和特征点提取比例,以减少运算时间和特征冗余,使特征点分布更均匀。采用覆盖均匀度对特征点的均匀性进行量化。试验结果表明,该算法比传统ORB算法单幅图片的特征点提取数量平均多10.45%,覆盖均匀度平均低20%,运行时间比Mur-Artal算法平均减少20.54%,有效地提高了提取特征点的数量和均匀性,提升了运算效率。

基于遗传算法的卧式加工中心阶梯轨式立柱的多目标优化

立柱是影响机床整机刚度的薄弱环节,其性能直接影响卧式加工中心的加工精度,因此文章提出了一种卧式加工中心阶梯轨式立柱的多目标优化设计方法。首先,基于Ansys对整机进行仿真发现立柱是影响整机静动态性能最薄弱的环节,并当主轴箱处于立柱最上沿处时立柱的刚度最差;其次,选择立柱跨距、立柱高度差、丝杠面宽度、上导轨面宽度作为设计变量;再次,以立柱导轨面X向和Z向变形范围、一阶固有频率以及质量作为评价指标,利用多目标遗传算法寻求最优解,基于此通过灵敏度分析对设计变量圆整并进行仿真验证;最后,结果表明,优化后的立柱导轨面Z向最大变形减小了7.37%,Z向变形范围减小了11.57%,X向变形范围减小了2.41%,一阶固有频率提高了1.4%。

基于PPO算法的CIES低碳优化调度方法

阶梯式碳交易机制以及优化调度模型求解算法是进行园区综合能源系统(community integrated energy system,CIES)优化调度的重要因素,现有文献对这两个因素的考虑不够全面。为此,文中在考虑阶梯式碳交易机制的基础上,提出采用近端策略优化(proximal policy optimization,PPO)算法求解CIES低碳优化调度问题。该方法基于低碳优化调度模型搭建强化学习交互环境,利用设备状态参数及运行参数定义智能体的状态、动作空间及奖励函数,再通过离线训练获取可生成最优策略的智能体。算例分析结果表明,采用PPO算法得到的CIES低碳优化调度方法能够充分发挥阶梯式碳交易机制减少碳排放量和提高能源利用率方面的优势。

考虑风光不确定和阶梯式需求响应的园区综合能源系统博弈优化运行

为高效利用园区综合能源系统(park-level integrated energy system,PIES)中源荷侧资源,并兼顾PIES中各主体的运行效益,提出了一种考虑风光不确定和阶梯式需求响应的园区综合能源系统博弈优化运行策略。首先,对于源侧风光不确定性问题,采用蒙特卡洛法进行随机场景生成并利用k-means聚类和同步回代法对场景进行缩减;其次,在荷侧考虑用户阶梯式需求响应基础上,以园区运营商和用户聚合商效益最大化为目标,建立PIES主从博弈优化调度模型;最后,同时利用遗传算法和CPLEX求解器在MATLAB中进行仿真验证。算例结果表明,所提优化策略可以有效提高园区运营商和用户的效益。

面阵投影增材制造技术自适应分层算法

增材制造采用“逐层叠加”的原理来成型制件,层厚越小,制件的表面质量越高,成型效率越低。为了调节制件成型效率与表面质量之间矛盾的问题,提出了基于STL制件法矢量的自适应分层算法。该算法先计算出与切面层相交的三角面片的法矢量与制造方向的夹角集,然后对夹角集的均值与最小值进行加权求和,依据加权求和后的角度关系,实现对制件进行自适应调整分层厚度。对同一制件分别采用本文算法及已知的4种算法进行分层,实验结果表明,这里算法能够有效平衡制件表面质量与成型效率之间的关系,较其余4种自适应分层算法,阶梯体积误差小且制件成型时间短。

一种基于电量聚类分析的居民阶梯电价制定方法

我国居民用电执行阶梯电价政策。针对现有阶梯电价制定方法存在的不足,采用基于电力大数据的分析思想,形成一种新的阶梯电价制定方法。首先介绍用电量数据的结构特点和k-means++算法的基本原理,将聚类结果作为测算,验证了该方法的优越性。

一种面向多核处理器高效并行的Montgomery加密算法

经典Montgomery阶梯算法是提高椭圆曲线加密运算效率的有效方法之一。首先利用循环展开技术,提出了一种改进的Montgomery阶梯算法。然后根据Montgomery椭圆曲线加密算法的特点,在其读入数据环节采取数据并行方式进行处理;在其模幂运算环节采取任务并行方式进行处理。仿真实验结果表明,采用数据并行和任务并行2种方式,可有效提升椭圆曲线加密运算的效率。

阶梯电流密度加载模式对PEMFC冷启动性能的影响

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)商业化过程中,其在低温环境下的冷启动能力是关键技术难题之一。本文通过建立PEMFC的集总参数模型,探究了阶梯电流密度加载模式对其在-20℃下冷启动性能的影响,重点考察了初始电流密度、电流密度变化周期及电流密度增加速率3个参数。此外,为优化模型参数选择,本文引入了一种改进的粒子群优化(PSO)算法,该算法在提高收敛速度和逃逸局部最优解方面表现优越,并利用新算法确定了给定条件下PEMFC的最佳工作点。仿真结果表明,相比于传统的恒流冷启动模式,在-15℃下,采用阶梯电流密度加载模式可将PEMFC的冷启动时间缩短约13.9%。

阶梯碳交易下新型电力系统协同优化出力策略

为协调新能源与火电协调配合过程中的经济性和灵活性问题。提出一种电源经济灵活协同优化出力策略。为约束碳排放和碳交易成本,引入碳交易机制对系统中的碳排放配额及实际碳排放进行建模,将碳排放转化为有经济价值的调度资源。针对新能源高占比系统灵活性不足问题,进行系统灵活性供需能力分析并建立电源经济灵活协同优化出力模型,然后用轮盘赌选择和跳跃基因改进NSGA-Ⅱ算法提高模型求解效率。最后以改进的IEEE30节点为算例进行仿真分析并设置对比,结果表明模型的有效性。

基于非支配排序蜣螂算法的综合能源系统优化调度

为加快推动工业园区实施能源效率提升与绿色转型,充分考虑工业园区用能及降碳需求,构建了一种考虑阶梯式碳交易机制、冷热电联供机组及电转气运行的综合能源系统低碳经济调度模型。首先,对工业园区内各设备构建数学模型并引入阶梯式碳交易机制限制工业园区碳排放;其次,建立以工业园区综合能源系统运行成本和碳交易成本最小为目标的优化调度策略;最后,使用非支配排序的蜣螂算法对模型进行优化求解。仿真结果表明:所提模型进一步降低了碳交易成本及系统运行成本。

基于改进YOLOv4算法的工程实验室信息化管理系统构建与应用

融合物联网技术、图像检测技术和深度学习算法,提出一种基于改进YOLOv4算法的工程检测实验室信息管理系统,通过WIFI+NB-IoT实现数据传递。为了弥补YOLOv4算法在尺度分布不均匀时精度降低的问题,提出利用IK-means++算法,引入ECA注意力模块和阶梯状特征融合网络结构对算法进行改进,算法改进后浮点运算数量、模型参数量分别降低了25.1%和43.1%,FPS和mAP分别提高6.8帧/s和3.65%,改进后算法不仅收敛速度更快,而且在不同光线环境下的设备检测准确率均高于改进前。将系统应用到工程实验室检测中,设备和环境各参数检测结果与标准仪器检测结果误差控制在±5%以内。

特征3有限域上椭圆曲线的co-Z Montgomery算法

椭圆曲线公钥密码是公钥密码体制的主流方向之一.由于密钥短、计算速度快,该体制在智能卡和手机存储卡等受限的环境中得到了广泛的应用.椭圆曲线密码体系中最耗时的运算是标量乘.标量乘需要安全、有效、快速的实现算法.Montgomery算法是计算椭圆曲线标量乘的算法之一,它能够有效地抵抗简单能量分析.在Montgomery算法结构的基础上,文中首次利用统一Z坐标技巧和循环中间阶段不计算Y坐标的技巧,改进了有限域GF(3~m)上椭圆曲线的点加和倍点公式,构造了抵抗简单能量攻击的co-Z Montgomery算法.设I,M,C分别表示有限域上的求逆、乘法、立方.当域上的平方和乘法使用相同的算法时,理论分析表明每轮循环中,co-Z Montgomery算法比仿射Montgomery算法快I+C-5 M,比射影Montgomery算法快C+2 M,比使用"Selected Areas in Cryptography"2012上快速点加、倍点公式的Montgomery算法快2C+M.在文章"特征3有限域上椭圆曲线的Montgomery算法"的模拟实验环境下,结果表明该算法比上述算法分别快26.3%、19.0%、20.6%;Sage云平台的实验结果表明该算法比上述算法分别快24.1%、20.1%、23.1%.

一种改进的Montgomery模乘快速算法

利用Karatsuba-Ofman算法的思想,改进了Montgomery模乘的CIOS实现算法:一方面,改进后的CIOS算法在时间效率上有较大提高,减少的乘法次数比率接近25%;另一方面,改进后的算法具有更好的并行性,能够实现两个乘法器的并行结构,适合于设计高速的RSA密码专用芯片。

Montgomery算法及其快速实现

基于传统的Montgomery算法，提出了对其加速的3种方案。分别对求逆元、模乘以及大整数平方运算构造了相应的快速算法，大大降低了传统Montgomery算法的时间复杂度,从而提高了RSA算法的加解密速度。

基于改进Montgomery模乘算法的RSA加密处理器的实现

在Montgomery模乘算法改进的基础上,提出了一种实现Montgomery模乘算法的结构,该结构只需使用一个CSA(carrysaveadder)加法器.与目前使用两个CSA加法器的模乘算法相比,所提出的算法加快了RSA加密处理器的实现,并提高了整个加密系统的时间效率.

Montgomery模乘算法的改进及其应用

Montgomery算法是目前最适合于通用处理器软件实现的大整数模乘算法。1996年,Koc总结了该算法的五种实现方法:SOS、CIOS、FIOS、FIPS和CIHS,并指出CIOS方法综合性能较优。首先深入分析了FIOS实现方法,并通过消除进位传递和减少循环控制等手段,提出了一种改进方法IFIOS。然后将该方法应用于模幂计算,给出了基于滑动窗口技术的Montgomery模幂算法。最后理论分析和实验结果表明,该改进将FIOS的执行速度提高了约54%,与目前常用的CIOS方法相比,亦有较大的优势。

大数幂剩余的二进制冗余数Montgomery算法

介绍了大数幂剩余的Montgomery算法,提出了基于二进制冗余数的大数幂剩余Montgomery算法模型。理论分析表明,采用二进制冗余数可减少乘法的进位传播,同时使算法的迭代步数减少17.2%。进一步提高了大数幂剩余的运算速度。

抵抗SPA攻击的分段Montgomery标量乘算法

基于Akishita在Montgomery形式椭圆曲线上计算双标量乘kP+lQ的思想,提出了一种计算三标量乘kP+lQ+tR的新算法,使运算量减少了约23%。在上述算法基础上提出一种椭圆曲线上分段计算标量乘bP的方法,通过预计算少量点,将计算bP转化为计算kP+lQ或kP+lQ+tR,并使用边信道原子化的方法使其可以抵抗简单能量分析(SPA)攻击。最后使用Magma在二进制域上对分段算法仿真,结果显示二分段算法计算速度最快,三分段算法其次,在效率上均比原始Montgomery算法提升很大。