为克服传统微钻试验台操作性差的缺点, 以微控制器 STC15F2K60S2 为主控芯片, 采用嵌入式系统为核
心技术, 设计开发了智能微钻试验台测控系统。 结合互联网技术, 实现了对关键参数进行实时控制和数据的实
时采集及分析。 此外, 为便于分析不同区域的岩样数据, 在传统测控仪的基础上添加了定位模块, 通过 UART
(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)接口与联网模块以及定位模块通信, 最终实现远程控制测控仪和
获取测控仪数据的功能。 该微钻试验台智能测控仪实现了远程定位与访问控制的功能, 对于钻具的研发与优
化具有应用价值。

为解决扰动监测系统定位精度低的问题, 基于对光纤马赫-曾德尔干涉的研究, 设计了改进型双马赫-
曾德尔分布式光纤扰动监测系统。 利用双马赫-曾德尔光纤传感系统光程差定位原理, 通过互相关算法估算光
程差导致的时间差确定扰动点。 淹没于高频噪声的扰动信号经自主设计的信号预处理电路, 采用低通巴特沃
斯滤波器滤除 3. 3 kHz 以上高频噪声, 通过嵌入式采集与处理模块对得到的数据进行平滑滤波, 提高了扰动信
号的相关性, 有效减小了定位误差。 通过多次重复测试和数据分析结果表明, 系统定位误差约为10 m, 可用于
扰动实时监测。

 为提高基于拉曼散射分布式光纤测温系统整体的探测精度并增加探测距离, 设计了性能优良的 APD
(Avalanche Photo Diode)探测电路。 对光电探测器件工作技术参数进行分析, 选定响应度高和带宽范围大的雪
崩二极管作为转换前端, 采用高精度快速集成运算放大芯片 CLC425 设计带有滤波的多级放大电路。 实验结果
表明, 该电路实用可靠, 具有响应速度快、 精度高和宽带大(100 MHz)的特性, 可有效提高拉曼测温系统的动
态精度和测温范围。

为提高现有基于压缩感知的 DOA(Direction of Arrival)估计算法估计精度, 提出一种基于改进平滑 l 0 范数
的 DOA 估计算法。 该算法在构造一个恰当的平滑连续函数后根据接收数据的初始解确定一个合适的递减{δ}
序列[δ1 ,δ 2 ,…,δ J ], 并对每个 δ 值, 采用最速下降法求解 l 0 范数逼近函数 F δ (S)的最小值; 然后将该 δ 值作
为下一次迭代的初始值, 并通过多次的迭代获得逼近函数的最小解, 即逼近的最小 l 0 范数。 同时通过仿真实
验对该算法进行了验证。 结果表明, 该算法在单快拍条件下即可对 DOA 进行有效估计, 与 OMP(Orthogonal
Matching Pursuit)算法相比, 运算过程简单、 精度较高, 具有更好的估计性能。

 针对基于椭圆曲线的前向安全数字签名方案存在较为严重的安全性漏洞问题, 给出一种针对该前向安全
数字签名方案进行伪造签名的方法, 对其合理性和正确性进行了验证, 并对该方案进行了改进。 验证结果证
明, 改进后的方案足以抵御所提出的伪造签名方法, 从而提高了安全性。

针对国内 RISC-V(Reduced Instruction Set Computer-Five)处理器领域的空白以及对处理器性能的优化问
题, 将开源 3 级流水线 RISC-V 处理器 VScale 扩展为 5 级流水线处理器。 在对比 3 级流水线和 5 级流水线的差
异的基础上, 为 5 级流水线设计了冒险检测以及旁路单元, 解决了 5 级流水线的数据相关问题, 并为该处理器
编写外设(LCD1602、 UART)控制器, 最终在 FPGA(Field-Programmable Gate Array)开发板上实现了软硬件协同
仿真。 仿真结果表明, 扩展后的处理器运行正常, 且速度比扩展前的处理器快约 30%。

为解决可视化燃油喷射图像采集系统的喷雾图像对比度低、 边界雾化不清晰的问题, 提出了一种基于均
衡化直方图自适应求取阈值的二值化和图像特征检测算法。 该算法根据对比度增强后的喷雾图像的直方图性
质, 自适应求取二值化阈值, 通过自动检测喷嘴位置、 喷雾图像最外侧切线以及喷雾最远点位置, 确定喷雾贯
穿距离和喷雾椎角, 然后通过计算得到喷雾图像这两个特征参数, 并对喷油全过程采集的 25 幅图像进行处理。
实验结果表明, 该方法能较清晰准确地提取喷雾图像轮廓, 喷雾贯穿距离和喷雾锥角两个特征参数的变化趋势
和理论值具有良好的一致性。

为解决传感器饱和约束问题, 研究了一类非线性时滞切换系统的鲁棒 L 1 滤波。 所考虑的非线性时滞切换
系统具有满足李普希茨约束条件的非线性和范数有界不确定性。 基于平均驻留时间法(ADT: Average Dwell
Time), 通过构造一个时滞依赖的 Lyapunov 函数, 建立传感器饱和约束下非线性切换系统的时滞相关峰值鄄峰值
(L 1 )性能判据, 并将滤波器的设计转化为求解一组线性矩阵不等式的凸优化问题。 最后, 通过仿真算例验证
了该方法的有效性。

为解决滑模控制中的抖振问题, 针对光伏并网控制系统, 设计了基于改进型滑模变结构的三相电压型逆
变器。 该方法首先找出准确的滑模切换函数, 推导了其切换函数的存在性; 然后对所得的滑模切换函数进行
“扩大冶, 通过自适应控制得到需增加的距离。 同时经 Matlab 平台搭建仿真模型进行实验验证, 对比分析滑模
变结构控制策略改进前后的瞬态性能。 结果表明, 改进后系统的输出电压较平稳, 总谐波失真降低到 0. 62%,
很好地解决了滑模控制中的抖振问题。

为提高电动汽车无线充电系统耦合能力以增强系统的传输效率, 总结了现有的无线电能传输(WPT:
Wireless Power Transmission)方式, 分析了基于磁感应耦合电能传输(ICPT: Inductive Coupled Power Transfer)技
术的电动汽车无线充电系统的工作原理, 建立了带有磁芯的 ICPT 系统互感计算模型, 对系统互感与磁芯属性、
线圈属性、 轴偏移距离的关系以及不同结构松耦合变压器的磁屏蔽效果进行了仿真分析。 结果表明, 磁芯属性
对系统互感的影响有上限, 而线圈属性对系统互感的影响无上限, 发射端摆放条形磁芯且接收端摆放圆盘形磁
芯的 ICPT 系统能满足电动汽车无线充电系统的电源需求和电磁屏蔽要求。

为提高抗干扰能力和改善动态性能, 设计了双闭环调速系统。 采用由电流滞环和转速外环构成的感应电
动机双闭环控制, 以进一步提高动态特性。 当 1. 5 s 时, 负载由 15 N·m 变为 30 N·m, 转速仍维持恒定的
1 400 r/ min, 同时加强磁链控制, 构建了基于动态模型的异步电动机的多重闭环控制的调速系统。 实验结果表
明, 该系统动态性能更好, 磁链轨迹更接近于圆。

为更加精确地判别甲状腺结节的良恶性, 提出基于改进的 CLBP(Completed Local Binary Pattern)模型和
GLCM(Gray Level Co-occurrence Matrix)模型相结合的纹理特征提取算法。 首先在传统的 CLBP 模型中引入局部
方差信息, 使 CLBP 算子对局部纹理特征的描述更加精细; 然后与 GLCM 模型描述的全局纹理特征相融合; 最
后结合纵横比、 圆形度、 紧致度等形状特征并将其输入 SVM(Support Vector Machine)分类器。 为进一步提高识
别率, 同时给出基于粒子群算法与网格搜索算法相结合的 SVM 参数优化算法, 以提高识别率。 对比实验结果
表明, 该算法提取的特征用于分类识别时具有更高的识别率, 且提出的参数寻优算法相对于传统寻优算法效率
更高。

为满足用户隐私安全的需求, 设计实现了一套相对安全的 API(Application Programming Interface)。 该安
全接口采用 TLS(Transport Layer Security)安全套接技术和 JSON(Java Script Object Notation) Web Token 验证技
术, 通过在 HTTP 传输层加密和用户权限 token 验证的双层验证机制为用户构筑相对安全的 API 访问模式。
通过相关系统安全性测试与分析, 该系统可在实现监护者和被监护者之间的交流、 信息发布及定位等功能的基
础上, 实现安全的信息传输, 以提高用户隐私的安全性。

为提高我国研究生培育质量, 借助教育大数据技术, 基于大数据的项目管理方法, 在德国研究生管理模
式的基础上, 结合中国教育大数据, 初步建立了信息化的适合我国高校的研究生质量检测和信息服务平台,
并给出了具体的研究方案。 同时, 指出了这种模式对我国研究生教育的启示, 也为实现个性化教育, 深入教育
信息化发展提供了借鉴。

针对数据质量中约束规则描述的语义复杂性、 快速提取等问题, 引入本体技术描述数据质量约束规则等
要素的语义关系, 提出了元本体的思想, 对数据质量领域的核心词汇进行了提练, 并依据相关标准, 构建了与
领域无关的数据质量元本体模型。 在应用中, 特定领域可根据需求将该元本体模型实例化为用于描述本领域
的数据质量本体, 不仅解决了数据质量领域词汇共享与明确描述问题, 而且使数据质量复杂约束规则语义描述
得以解决。 同时, 以石油领域数据为例, 依据提出的质量本体元模型实例化出石油领域的质量本体模型, 定义
了各种推理规则, 并基于 Jena 推理机验证了构建的数据质量本体的合理性, 极大地提高了数据质量评估中约
束规则提取的效率。

为解决多处理机系统在访问共享数据时产生的假共享问题, 在分析多处理机系统高速缓存中假共享的产
生机理的基础上, 提出了克服多处理机系统高速缓存中假共享方法。 在 UNIX 系统的 UNIX 进程中采用临界段
技术, 将所有计算分割成若干部分, 并将每个部分都安排在一个进程中, 每个进程都将自己的结果加到累加结
果中, 产生最后结果。 存放最后结果的存储器单元由若干个进程共享, 并由锁机制保护访问。 通过仿真实验表
明, 该方法能消除多处理机系统的乒乓效应, 提高整个系统的计算速度。