VCSEL-based parallel optical transmission module

This paper describes the design process and performance of the optimized parallel optical transmission module. Based on 1x12 VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) array, we designed and fabricated the high speed parallel optical modules. Our parallel optical module contains a 1x12 VCSEL array, a 12 channel CMOS laser driver circuit, a high speed PCB (Printed Circuit Board), a MT fiber connector and a packaging housing. The L-I-V characteristics of the 850nm VCSEL was measured at the operating current 8mA, 3dB frequency bandwidth more than 3GHz and the optical output 1mW. The transmission rate of all 12 channels is 30Gbit/s, with a single channel 2.5Gbit/s. By adopting the integration of the 1x12 VCSEL array and the driver array, we make a high speed PCB (Printed Circuit Board) to provide the optoelectronic chip with the operating voltage and high speed signals current. The LVDS (Low-Voltage Differential Signals) was set as the input signal to achieve better high frequency performance. The active coupling was adopted with a MT connector (8 degrees slant fiber array). We used the Small Form Factor Pluggable (SFP) packaging. With the edge connector, the module could be inserted into the system dispense with bonding process.

适用于卫星网络的安全认证协议设计与仿真

随着卫星组网技术的发展，卫星网络安全防护技术日益受到人们的关注，安全认证是其中一项关键技术。本文在建立卫星网络安全认证模型的基础上，设计了入网认证协议和端到端认证协议，并构建了安全认证仿真系统，以语音和视频业务为例对协议进行了仿真验证。本文取得的成果主要包括： （1）建立了卫星网络安全认证模型。分析了典型卫星网络的组成、特点及对安全协议设计的影响，构建了包括节点安全系统、安全通信过程和安全认证过程在内的卫星网络安全认证模型。 （2）设计了卫星网络入网认证协议。该协议主要基于散列函数和异或运算，具有计算量小的优点，能够抵抗冒充、篡改、重放等常见攻击。 （3）设计了卫星网络端到端认证协议。该协议基于ECC密码系统，能够实现节点之间的双向认证，同时还会协商出具有完全前向私密性的共享会话密钥。该协议具有较好的计算性能，适于计算资源受限的环境，能够抵抗冒充、篡改、重放、未知密钥共享等常见攻击。 （4）设计了安全认证仿真系统。对入网认证协议和端到端认证协议进行了仿真实现，建立了星间链路、上下行链路的传输信道模型、及语音和视频业务模型，实现了业务过程仿真。 （5）以语音和视频业务为例，对卫星网络安全认证协议进行了仿真验证。结果表明，部署安全认证和加密服务后，业务启动存在秒级延迟，但服务质量基本不会受到影响。

一种基于软件过程仿真的软件项目风险管理方法

软件开发是一项高度复杂的活动，涉及到人员、过程、产品、客户等多种因素，这些因素中存在着大量的不确定性，在软件项目中表现为风险。风险能够给软件项目带来严重的危害，造成工程延期、成本超支、软件产品质量低下等各种问题，因此软件项目管理者必须对软件项目风险进行有效的管理。 软件项目风险管理是软件项目管理中不可或缺的重要组成部分，但是在实际的软件项目中，软件项目风险管理却常常被忽略，很多项目管理者凭自己的经验和直觉来管理软件项目风险。造成这种现象的原因除了软件企业的文化因素外，主要是因为软件项目管理者缺少操作层面上有效的风险管理方法和工具。 软件过程仿真能够分析软件过程的动态行为特性，预测软件过程执行的性能，是一种很好的软件项目分析和管理工具。软件过程仿真已经广泛应用于包括风险管理在内的软件项目管理的多个方面。多项研究已经表明软件过程仿真作为一种有效的风险管理方法和工具，能够很好的支持软件项目风险管理过程。 为了指导软件项目管理者使用软件过程仿真进行风险管理，本文提出了一种基于软件过程仿真的软件项目风险管理方法（SPS-RM）。该方法是一种使用软件过程仿真进行软件项目风险管理的通用方法框架，实现了“风险监控风险影响分析风险解决”的风险管理过程，并且为每个风险管理活动都提供了相应的过程仿真模型。SPS-RM方法还包括使用软件过程仿真进行风险管理的通用步骤，以及建立和分析过程仿真模型的一般方法，并为模型、步骤和方法都提供了详细的指导说明。 本文的主要贡献包括： 对软件过程仿真在软件项目风险管理中的应用和研究现状进行了调研。调研的目的是为了获得当前的研究进展，找出目前存在的问题，并指出未来可能的研究方向。调研的结果为本文的研究方向提供了很好的指导，也为本文的具体研究内容提供了良好的理论和实际依据。 提出了一种基于软件过程仿真的软件项目风险管理方法（SPS-RM）。该方法是一个使用软件过程仿真进行软件项目风险管理的通用方法框架，其目的是指导广大的软件项目管理者使用软件过程仿真有效的管理软件项目风险。SPS-RM是本文的核心方法，后面对两个具体风险的研究都是基于该方法进行的。 提出了需求变更风险分析仿真方法（RVSim）。需求变更是一种在软件项目中常见的、对软件项目影响较大的风险。本文基于SPS-RM方法对需求变更风险进行研究，提出了需求变更风险分析仿真方法。该方法以需求的横向和纵向跟踪信息为基础，对需求变更的处理过程进行仿真，能够量化的给出单个需求变更或者一系列需求变更对软件项目的时间和工作量的影响，帮助项目管理者更好的理解和管理需求变更风险。 提出了人员离职风险解决仿真方法（LF-ETRS）。人员离职是软件项目中的另一个重要风险。本文基于SPS-RM方法对人员离职风险进行研究，提出了人员离职风险解决仿真方法。该方法的主要特点是首次在对软件项目中的人员进行建模时同时考虑了人的学习和遗忘行为，因此能够更加准确的预测人员替代所需的时间和成本。另外，该方法还考虑了除人员替代外的其他解决措施，通过对多种解决措施进行建模和仿真，项目管理者可以根据项目的实际情况和仿真结果选择最合适的措施来解决人员离职风险。

海底沉积层中水合物成藏过程模拟

水合物成藏是一种动态演变过程，从生成和分解速度相对大小角度提出了天然气水合物的动态成藏理论；分析指出天然气水合物储层状态主要存在三种类型：成长型（包括渗透型与扩散型）、成熟型和消退型，必须结合经济型指标对这三种类型水合物藏进行开采可行性研究。 通过在自制的透明鼓泡反应釜内模拟气体迁移与水合物形成实验，解释了气体迁移对体系内传热与传质、溶解性质、过压等的影响因，进一步指出需要研究新的水合物相图。 从传热角度建立了水合物生长模型，计算并比较了南海北部陆坡琼东南盆地里甲烷水合物在渗漏系统和扩散系统下的生长速度，指出前者比后者快约20-40倍。 建立了水-气（游离气）-水合物-盐反应的多相流模型，演绎了在四个不同时刻随着水合物的形成，溶解度、渗透率、毛细压力、饱和度及盐度等的联动演变关系，并分析和比较了在沉积层水合物稳定区域内不同游离气饱和度和甲烷渗漏通量情况下水合物的形成过程和三种成藏类别。 反演了神狐海域水合物的形成，指出该区很可能是属于发育阶段的成长型渗漏系统水合物储藏，按照甲烷渗漏通量为0.5kg/m2·a计算，该地区已演化了约4800a，还需要约2700ka孔隙中水合物可到最大体积饱和度，达约75%，并在此后游离气将溢出沉积层进入海水中；计算得最终的甲烷水合物储量约为1.47×109m3，即该区最终将储存着约2200亿立方米甲烷气，是现在预测的约13倍！

土-水界面污染流的生态毒理过程模拟研究

土-水界面污染流污染物成分复杂，采用常规的理化监测方法，很难对其生态安全性加以评价。本研究在水生生态毒理实验基础之上，利用重金属Cd、Zn和有机农药甲胺磷（MAP）模拟流经受重金属和农药污染土壤的土-水界面污染流，并以草鱼（Ctenopharyngodon idellus）为刘"象，以SOD，PoD为生物标志物，对其生态毒理过程进行模拟研究，并应用广义联合效应理论，系统研究了Cd、Zn、MAP的单一与联合毒性效应、机理以及土一水界面污染流对Cd、Zn、MAP的单一与联合毒性效应的影响。主要结论如下：1．Cd、Zn、MAP联合作用与污染暴露的时间有关；2．在含cd、zn、MAP土一水界面污染流中，Cd、Zn、MAP三者之间在毒理过程中的交互作用关系具有方向性，可以用广义联合效应来解释；3．土一水界面污染流增大了毒理过程中对草鱼的胁迫强度；4．土一水界面污染流能改变Cd、Zn、MAP在毒理过程中联合作用的类型；5．土一水界面污染流的毒理过程中，总的联合效应更多的依赖各因子的浓度水平组合。

HPLUS前角区径迹探测器的设计和模拟

在HIRFL-CSR上筹建的兰州强子谱仪（HPLUS）中，前角区径迹探测器（FTD）对于粒子鉴别以及系统的触发都是非常重要的部分之一。计划中的FTD是由五块平面型的多丝漂移室组成，主要用来测量在前角区出射的带电粒子的径迹 （和能损），实现粒子动量测量和粒子鉴别，而联合其它探测器（如TOF和TPC）则可能提高由于取样数限制的粒子鉴别。实现探测器构型的优化和对拟建装置上物理目标的可行性预研是模拟工作的重要目的。快模拟是对拟建装置进行快速优化的有效方法。在Geant4环境对拟建装置的细致模拟，是进一步优化探测器结构、充分的估计探测器整体性能的必要步骤，为将来的谱仪的制造和可能的物理实验提供可靠的参考。 本论文的主要工作包括以下两个方面。（1）在HPLUS概念设计的基础上，发展了局域化的多径迹查找和径迹重建算法，对产物在前角区分布的典型反应道pp→pp+φ(→K+K-)进行了可行性预研，得到FTD对φ的几何覆盖率为83.5%，由于漂移室空间分辨对的动量分辨的贡献为1.3%，并在考虑了本底道pp→pp+K+K-的影响下，重建了φ的不变质量谱，得到φ峰宽度和信噪比分别为1.51MeV和4.36。在考虑到前角区径迹探测器的占有空间和探测要求的情况下对HPLUS构型做出了一定的优化，为全模拟提供了一组FTD参数。（2）基于快模拟得到的参数和参考了PANDA探测器漂移室的情况下，完成了FTD的初步设计并对其中的物质分布进行了预算，通过经验公式得到FTD的空间分辨和多次散射对K+动量分辨的贡献为1.34%和0.34%。在HPLUS模拟平台上，用GDML语言完成了对前角区径迹探测器的构建

2.45GHzECR离子源及ECR离子源的磁场设计和计算

本文第一章介绍了高电荷态电子加旋共振（ECR）离子源发展情况，对其发展的几个方向作了一定的讨论，着重介绍了IMP高电荷态ECR离子源。第二章讨论了ECR离子源的加热原理，并讨论了低电荷态ECR离子源的加热情况。在ECR离子源中，磁场有着重要的作用，磁场场面设计和计算也ECR离子源物理设计中关键的一环。第三章讨论了ECR离子源的磁场设计和计算。在设计、加工几例磁场系统的基础上，利用计算与实测结果对离子源的磁场设计和计算作了一定程度的讨论。并使用二维POSSION、三维TOSCA程序对超导离子源进行了初步设计和计算。第四章着重讨论了两个2.45GHzECR离子源实验台。描述了一台2.45GHz单电荷态ECR离子源的结构与应用。介绍了其微波系统与磁场结构，并对该离子源的一些问题进行了讨论。在微波输入功率约600瓦，引出高压22KV，引出孔径为φ6mm，引出间隙6mm时，该离子源的总束流I(H_1~+ + H_2~+ + H_3~+)为 90mA。同时，介绍了一台2.45GHz多电荷态ECR实验台的设计。

数字制造环境下的加工过程仿真验证技术研究

生产线数字制造环境是数字化工厂的核心 ,而加工过程的仿真与验证技术构成生产线数字系统的底层结构与制造过程数字化分析的主要内容。分析了目前加工过程在几何仿真与物理仿真方面的研究情况、研究方法与存在问题 ,就该项技术向生产线数字制造环境融合的关键技术 ,即综合设备数字样机的完整数字加工环境的建立及加工过程仿真与上层制造环境的信息集成等进行分析与研究

BIST技术及其在Memory中的应用

阐述内建自检测(BIST)技术的特点、结构和原理,并介绍其在Memory单元电路中的实现过程。

虚拟数控车削物理仿真系统的研究与开发

面向数控车削 ,开发了一套动态车削物理仿真系统 ,提出了仿真系统的总体框架 ,建立了动态物理仿真模型及相关子模型 ,分析了动态车削过程的影响因素 ,阐述了系统开发过程中有关模型构成及工件数据描述等技术性问题。

基于代理模型的水下滑翔机机翼设计优化方法

在复杂工程系统的概念设计优化中,高精度数值分析方法得到广泛应用,将高精度数值分析与优化方法有机结合,对设计空间展开全面搜索与寻优,已经成为现代设计优化方法的重要发展方向。以水下滑翔机的概念设计为研究对象,引入代理模型,控制高精度分析试验的数量,有效地化解精度与效率之间的矛盾。将参数化几何建模、网格划分以及流体数值模拟分析集成为自动分析流程,并以此为基础采用试验设计理论,构建代理模型,解决水下滑翔机机翼的多目标设计优化问题。给出基于代理模型的设计优化过程,并系统地比较几种试验设计方法的适应性,重点讨论多项式响应面和径向基函数代理模型,所得代理模型相对误差小于2%。采用梯度寻优方法与遗传算法在给定设计空间内进行全面搜索,获得机翼的最佳平面构形,水下滑翔机的升阻比提高6.76%,俯仰力矩的绝对值由0.2760N•m降低为0.0015N•m,提高水下滑翔机的运动性能。

海洋机器人的闭环控制与流体动力学模型

本文给出一开启式海洋机器人的水平面运动与垂直面运动的流体动力学模型,闭环控制,解耦设计和仿真结果。本文对海洋机器人控制系统设计,有一定参考价值。