物理不可克隆函数(PUF)作为一种可有效地应对硬件安全问题的电路结构, 在近些年得到了广泛的关注。环形振荡器(RO) PUF由于不需要完全对称的布线方式, 因此被认为是最理想的PUF结构之一。现有的RO PUF设计愈加复杂且需要“硬宏”来固定电路, 这导致PUF的移植性很差。文章利用FPGA中固有的进位逻辑资源实现RO PUF, 通过将3个进位逻辑中的11个异或门级联, 经配置实现11阶振荡环, 有效解决了可移植性问题, 避免了使用“硬宏”来固定电路。采用Xilinx Spartan-6, 对提出的结构进行实验。实验结果表明, 设计的RO PUF实现了50.65%的均匀性、48.48%的唯一性和1.56%的误码率。该设计方法具有易于实现、资源占用形式单一、无需手动布局布线等特点。
硬件安全 物理不可克隆函数 环形振荡器 进位逻辑 反相器 hardware security physical unclonable function ring oscillator carry logic inverter
1 西安交通大学能源与动力工程学院, 陕西 西安710049
2 西安航天动力研究所, 陕西 西安 710100
3 德岛大学大学院社会产业理工学研究部, 日本 德岛 770-8506
采用激光诱导击穿光谱(LIBS)技术对配制的飞灰样品进行实验分析,应用支持向量机回归(SVR)模型对飞灰的含碳量进行预测。运用网格搜索法分别对径向基(RBF)核函数和多项式函数的结构参数进行寻优,然后分别建立基于内标元素特征光谱、全谱和主要元素特征光谱的SVR模型。研究表明,基于RBF和多项式核函数的SVR模型在理想的结构参数下可以取得相同的分析精度,但RBF能较快地完成模型优化并且不易出现欠拟合的现象。基于内标元素特征光谱的SVR模型的分析精度与内标法相当,基于全谱的SVR模型出现明显的过拟合现象。基于主要元素特征光谱的SVR模型的回归系数为0.986,校正均方根误差为1.79%,预测均方根误差为2.57%,说明该模型可以有效避免欠拟合和过拟合。
光谱学 激光诱导击穿光谱 飞灰含碳量 支持向量机回归 定量分析
1 西南交通大学 机械工程学院 摩擦学研究所, 成都 610031
2 南华大学 机械工程学院, 湖南 衡阳 421001
摩擦诱导选择性刻蚀具有加工成本低、流程简单、低加工损伤等优势, 是实现单晶硅表面微纳米结构构筑的重要途径。为探究摩擦诱导机械划痕在单晶硅表面微纳加工中的掩膜行为, 实验研究了选择性刻蚀中机械划痕掩膜下的线/面结构形貌与高度特征, 并将其与氧化层掩膜进行对比。实验发现机械划痕掩膜性能与氧化层无明显差异, 并讨论了两种不同掩膜下选择性刻蚀中纳米结构的形貌演变机理。最后, 实现了采用不同掩膜的复合纳米图案加工。研究结果可为基于摩擦诱导选择性刻蚀的单晶硅表面高质量可控加工提供依据。
摩擦诱导选择性刻蚀 机械划痕 氧化层 掩膜 单晶硅 friction-induced selective etching mechanical scratches oxide layer anti-etching mask monocrystalline silicon
红外与激光工程
2020, 49(6): 20190399
1 航天工程大学 研究生院, 北京 101416
2 航天工程大学 电子与光学工程系, 北京 101416
3 航天工程大学 航天指挥学院, 北京 101416
散射相函数是研究气溶胶中光传输特性的一个重要参量。对比了大气辐射传输中的蒙特卡罗仿真常用的4种近似散射相函数, 针对二项Henyey-Greenstein(TTHG)相函数的参数不易确定的问题, 提出了一种基于粒子群优化的TTHG散射相函数, 该函数可以很好地拟合Mie散射相函数, 尤其是在大于90°的后向散射方向效果更加明显。相比于HG、HG*、RHG等相函数, 文中提出的相函数可以更好地逼近实际散射情况, 得到更精确的蒙特卡罗仿真结果。
蒙特卡罗 散射相函数 后向散射 粒子群优化 Monte Carlo scattering phase function backscattering particle swarm optimization 红外与激光工程
2019, 48(12): 1203005
1 航天工程大学研究生院, 北京 101416
2 航天工程大学电子与光学工程系, 北京 101416
提出了一种从微观角度分析气溶胶粒子微观特性对后向散射回波影响的方法。基于Mie散射理论,建立了蒙特卡罗仿真模型,对收发同轴激光雷达的气溶胶后向散射回波特性进行仿真分析,得到了气溶胶粒径、复折射率实部及虚部对后向散射回波的峰值强度、信号延迟、波形展宽的影响规律,分析了由气溶胶粒子微观特性引起的多种宏观特性的同时作用对后向散射回波产生的影响。结果表明:后向散射回波强度主要取决于散射系数和不对称因子,回波延迟和脉宽与散射系数相关;随着复折射率实部的增大,后向散射回波强度增加,回波延迟和脉宽先减小后增大,但影响较小;随着复折射率虚部的增大,后向散射回波强度先减小后增大,虚部对回波延迟和脉宽无明显影响。
散射 后向散射 激光近距探测 气溶胶粒子 粒子微观特性 Mie散射
1 上海理工大学医疗器械与食品学院, 生物医学光学与视光学研究所, 上海 200093
2 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海市现代光学系统重点实验室, 教育部光学仪器与系统工程研究中心, 上海 200093
为实现简化的角膜曲率测量系统, 提出一种以角膜反射成像为原理的角膜曲率计, 其测量方法是将六个呈正六边形排布的点光源准直后投射到角膜前表面, 角膜反射图像经物方远心光路成像在CMOS上; 利用重心算法求出角膜反射图像中位于正六边形长对角线上的两个点光源的距离, 进而求得角膜曲率。本文对系统的成像质量、测量范围和测量精度进行了理论分析, 并且采用标准模拟眼和人眼进行实验, 以验证理论分析结果。结果表明: 本文设计的测量系统的角膜曲率半径测量范围为5.5 mm~11 mm(对应角膜屈光度30 m-1~60 m-1), 测量误差为±0.02 mm。这将为自动角膜曲率计的设计及优化提供技术支持。
角膜曲率计 反射成像 远心系统 图像处理 keratometer reflection imaging telecentric system image processing
中国工程物理研究院 电子工程研究所，四川 绵阳 621999
介绍了一个基于平面肖特基二极管的220?GHz倍频器。该倍频器工作在室温下，结构简单。为了实现倍频，将一个具有4个反向串联肖特基结的变容二极管安置在石英基片上，直流偏置通过一个石英微带构成的低通滤波器加到二极管上。所有的石英电路基片都用导电胶粘接在波导腔体上，波导腔体是E面剖分的，表面镀金。220?GHz倍频器的测试结果表明，在选择合适的偏置电阻时，该倍频器具有15?mW的输出功率和5%的效率。在213~230?GHz频段，二倍频器的输出功率均在10?mW以上，且带内的功率波动非常小。
肖特基二极管 二倍频器 谐波平衡仿真 Schottky diode doubler harmonic banlance simulation 太赫兹科学与电子信息学报
2018, 16(5): 763
国家海洋局第二海洋研究所 卫星海洋环境动力学国家重实验室, 浙江 杭州 310012
水体可溶性有机物(也叫黄色物质, CDOM), 直接影响水体光学特性和遥感光谱特征, 在水体生态系统、光学遥感、海洋碳循环中都发挥重要的作用。针对现有水体黄色物质(CDOM)常规测量需要对水样进行过滤等耗时耗力预处理过程, 研制了一种水体黄色物质快速测量的可用于实验室及野外分析的激光诱导荧光仪, 该仪器集成了405 nm 激光激发、高光谱接收和特征荧光光谱解析技术, 使得激光雷达能够从各种成分的叠加信号中分离和确认出特定组分。此外, 在实验室测量和分析了温度对于CDOM荧光光谱的影响, 并提出了一种荧光数据的温度校正算法。该仪器在中国东海2013年4月的测量结果与常规仪器测量结果具有显著的相关性(R2=0.83), 揭示了激光诱导荧光技术在CDOM实时监测上的应用潜力。
激光诱导荧光 光谱学 拉曼 laser induced fluorescence spectroscopy Raman 红外与激光工程
2018, 47(9): 0903004
河北工业大学控制科学与工程学院, 天津 300130
近年来,EPnP算法作为一种相机位姿估计的解析算法,因其较低的计算复杂度而得到广泛的关注,但该算法对图像噪声的稳健性不强。提出了一种基于EPnP算法的迭代算法,即IEPnP算法。IEPnP算法保留了EPnP算法的主要思想,构造了4个虚拟控制点,利用弱透视投影模型获得相机的初始位姿,计算出虚拟控制点在相机坐标系下的坐标,然后通过高斯-牛顿法对虚拟控制点在相机坐标系下的坐标进行优化求解,最终通过解决绝对定向问题来获得对相机位姿的估计。IEPnP算法简化了EPnP算法的计算过程。在不同的图像噪声水平下进行仿真实验,结果表明,相比于EPnP算法,IEPnP算法不仅保持了较高的计算效率,而且对图像噪声具有更强的稳健性。
成像系统 测量 位姿估计 PnP问题 单目视觉
