非对称算法范文

非对称算法范文（精选10篇）

非对称算法 第1篇

图像序列中的运动目标跟踪是机器视觉领域的一项关键技术,可靠的目标跟踪算法是机器人导航、视频监控、人机交互等机器视觉应用系统的重要组成部分。科研人员对该问题作了大量研究并取得了许多成果。已有的目标跟踪算法根据目标匹配的方法,可大致分为基于模型的跟踪方法[1]和基于外观的跟踪方法[2]两类。相比基于模型的方法,基于外观的方法由于避免了困难耗时的模型建立过程,在大部分目标跟踪应用中更具有实用价值,其中均值漂移跟踪算法[2]因其简单、鲁棒、实时性好的特点在目标跟踪中广为采用。

均值漂移是一种无参密度估计方法,通过反复迭代搜索与样本分布最相似的分布模式。Comaniciu[2]提出了一种精妙的目标外观描述以及跟踪定位方法,将均值漂移应用于目标跟踪领域:通过寻找目标颜色直方图与候选目标颜色直方图相似度的极大值来跟踪定位目标。均值漂移跟踪算法具有帧内搜索效率高,实时性好的优点,而且颜色直方图具有旋转不变性,且对局部遮挡不敏感,所以经典均值漂移跟踪算法可以在目标出现非刚性变形、局部遮挡及交叠的情况下保持跟踪的鲁棒性。

但是,经典均值漂移跟踪算法也其局限性:跟踪目标大小形状变化时经典算法中固定的圆形核函数模板可能会导致跟踪失败。collins[3]根据尺度空间理论提出了一种模板尺度选择机制,但模板与目标形状的一致性仍然有很大问题;文献[4,5,6]着眼于此对均值漂移跟踪算法作了改进,提出了多种以各向异性椭圆形核函数为模板的均值漂移算法,并证明了其相对圆形核函数的优越性;Yilmaz[7]更进一步提出了基于非对称核函数的均值漂移算法,在其方法中,采用了初始目标轮廓区域作为核函数模板,很好的克服了基于圆形甚至椭圆形核函数模板中对不规则目标(如图1)背景数据点过多导致跟踪目标易丢失的问题。遗憾的是,Yilmaz采用的非对称核基于固定的目标轮廓,对于由于目标运动、视角变换导致的目标轮廓变化无能为力,这也限制了该跟踪方法的鲁棒性和准确性;Lee[8]采用水平集剔除了背景点后再进行均值漂移,Chen[9]分两步对每一帧图像先进行均值漂移再用Snake提取目标轮廓,但是由于水平集以及轮廓提取的算法复杂度,影响了整体算法的实时性。本文提出了一种基于主动演化非对称核函数的均值漂移跟踪算法,综合考量了算法的准确性、鲁棒性和实时性,使其在确保目标跟踪准确性的同时具有良好的鲁棒性和实时性。实验结果表明,该算法在对非对称目标的跟踪中表现出了比其他方法更好的可靠性和准确性。

1 问题描述

Comaniciu[2]提出的经典均值漂移跟踪算法整体框架由两部分构成:首先是目标外观描述,确定序列图像初始帧中的目标区域(核函数模板)后统计区域内像素点所属的颜色特征空间,计算特征空间中每个特征值的概率,用颜色直方图进行描述;然后是均值漂移跟踪,在序列图像的每帧图像中寻找与目标相似度最大的区域,在当前帧中,计算目标可能出现的候选区域的颜色特征空间的特征值的概率,得到候选区域颜色直方图描述,利用相似性函数度量初始帧目标外观和当前帧候选区域的相似度,由无参密度估计原理得到使相似性函数最大化的漂移向量,这个向量即是目标从初始假定位置向正确概率更高位置转移的向量,由于均值漂移算法的收敛性,不断迭代计算均值漂移向量,最终收敛到与目标相似度最大的位置,完成帧内搜索,从而实现序列图像目标跟踪。

在每一步均值漂移迭代计算时,核函数模板范围内的每一个图像样本点都参与决定了均值漂移向量,这是均值漂移算法的特点和优点。但这也使核函数模板的选择对最终结果有了很大的影响,特别是在用核函数模板描述目标形状的目标跟踪应用中,这种影响更明显。经典均值漂移算法采用圆形模板,如图1(a),在目标跟踪应用中,当目标形状不甚规则,由于模板区域内背景点的比例大,跟踪效果并不理想。各向异性的椭圆形模板和矩形模板,如图1(b),图1(c),因为提高模板内目标像素点的比例而具有更好的跟踪效果[3],但是它们同样不能精确描述目标的形状,其中依然包含了背景点。Yilmaz[7]提出了一种理想的核函数模板,它具有被跟踪目标的形状,如图1(d),并采用改进的水平集符号函数解决了这种非对称核函数模板的解析形式问题。但是其固定的形状限制了其性能,当目标跟踪过程中由变形、视角变换等导致的目标轮廓形状的变化时,固定的模板显然对此无能为力。

由上述对称核函数模板以及固定非对称核函数模板的不足,我们引入轮廓演化技术,与均值漂移方法相结合,提出了一种基于演化非对称核函数的均值漂移跟踪算法,根据均值漂移跟踪结果与目标的相似度,不定时地通过轮廓演化更新目标模板,以应对跟踪过程中由目标形变或观察视角变化引起的目标变化。第二节将对这种算法进行具体介绍。

2 基于演化非对称核模板的均值漂移跟踪

基于演化非对称核函数模板的均值漂移跟踪算法总体流程如下:

1)初始化,确定初始帧中目标中心位置x0;

2)确定目标轮廓水平集核函数模板,目标统计模型q;

3)后续帧

搜索当前帧中与目标模型最为匹配的区域;

是否满足模板更新条件,是则继续;否则转到1);结束帧。

算法难点首先是将非对称核函数运用于均值漂移算法框架结构;其次核心问题是非对称核函数模板的演化策略和方法。

2.1 基于非对称核模板的均值漂移

首次提出将非对称核函数模板应用于均值漂移算法的Yilmaz在文献[7]中介绍了非对称核函数模板的水平集表述方法,但是其文献中忽略了模板中心位置的确定方法。在均值漂移算法中,由于通常采用对称核函数模板,因此无需特别强调其中心位置,但是,从均值漂移向量的计算公式

中,不难看出,模板中心x的确定是将非对称核函数运用于均值漂移算法框架结构的关键之一。

根据均值漂移的物理意义,模板内全部数据点位置到模板中心的加权向量总和必须为零,即

于是模板中心,我们称之为模板的加权形心,其中f(xi)为核函数。

2.2 非对称核函数模板演化

在目标跟踪过程中,为自适应更新具有目标形状的非对称核函数模板,本文算法采用水平集主动轮廓演化提取目标轮廓。基于水平集的主动轮廓模型,既采用了底层的图像信息,又结合了高层的先验知识,更接近于人类的视觉机理,在图像分割中得到了广泛应用。

水平集主动轮廓演化的基本思想是用水平集函数ϕ的零水平集来描述目标轮廓曲线C={(x,y)|ϕ(x,y)=}0,演化过程中t时刻的曲线由ϕ(x,y,t)的零水平集描述。轮廓曲线C的演化通过求解下述微分方程进行:

该演化方程是利用图像信息定义的能量泛函(自变量中包括边界轮廓曲线)应用Euler-Lagrange方程的动态格式所得,其中F为演化速度,由定义的能量泛函决定。

相关领域研究学者们提出了多种基于不同能量泛函的水平集主动轮廓曲线演化算法,其中大部分算法依赖于目标的边缘信息[10,11],当边缘不明显时,将极大地影响曲线演化结果。针对此,我们在主动轮廓能量泛函中增加了区域分布相似度的能量项,使其能减少对边缘信息的依赖,并形成区域信息和边缘信息的互补,从而更好地完成主动轮廓演化。具体能量泛函定义如下:

式(4)右侧三项分别确保了曲线的光滑性,分割区域的相似度,以及轮廓曲线的梯度最大化(边缘),当轮廓曲线C用水平集函数ϕ(x,y)的零水平集表述时,能量泛函各项如下:

水平集函数ϕ(x,y,t)演化方程如下:

2.3 模板更新策略

基于水平集的主动轮廓演化运算复杂度高,计算耗时久,对视频序列中的每一帧图像进行轮廓提取会严重影响目标跟踪算法的实时性,而且,相邻帧间目标形状的变化通常并不显著,因此非对称核函数模板的更新策略将极大的影响跟踪算法的整体性能。我们通过设定一个相似度阈值来决定模板更新的时机:在对图像序列中的每一帧图像进行目标跟踪定位过程中,当均值漂移算法确定的候选区域与初始目标的相似度大于阈值ρthr时,我们认为核函数模板可以较准确表示当前目标形状,继续下一帧图像处理;如果相似度小于阈值ρthr时,则对核函数模板进行演化更新。

阈值ρthr的选取将决定算法在目标跟踪过程中,核函数模板的更新频度。因此,算法可根据应用需求选取阈值:在对跟踪精度要求较高,而实时性要求不高的应用中,可选取较大的阈值;在对实时性要求较高而跟踪精度要求不高的,选取较小的阈值;对两者皆有一定要求的,选取折中的阈值。

3 实验结果及分析

为了验证算法的有效性,对一系列视频序列图像进行实验分析,对视频序列中的飞机,赛车目标分别采用基于椭圆模板,基于固定非对称轮廓模板以及本文演化轮廓模板的均值漂移跟踪算法进行跟踪,跟踪结果如图2,图3所示。

由跟踪结果可以看到,基于椭圆模板的跟踪结果由于包含了较多的背景数据点,容易受到背景色彩以及目标物姿态变化的干扰,使得跟踪结果不甚精确,严重时甚至丢失目标;基于固定轮廓模板的跟踪在跟踪过程中由于目标轮廓变化、视角变换等导致目标轮廓形状的变化时,其跟踪精确度也严重下降;而基于演化轮廓模板的均值漂移跟踪算法引入了模板更新机制,能更好更精确的对目标进行跟踪。

由三种跟踪算法分别得到的目标位置与每一帧中目标的中心位置(目标外接矩形的中心)的距离如图4所示。

从图中可以更清楚直观地看到,本文算法精度优于另两种跟踪算法。对两个不同跟踪目标的跟踪结果横向对比可以发现,椭圆面板中包含更高比例背景像素的目标(飞机),在采用本文算法进行跟踪后,其精度提高幅度也高于含背景像素比例低的目标(赛车)。

由于在特定帧对跟踪模板进行了较费时的水平集演化,因此本文算法在提高整体跟踪精度的同时,一定程度上牺牲了经典均值漂移跟踪算法的高实时性。当目标在图像帧中占有较多像素点时,模板的水平集演化将有3∼5 s的额外耗时,这也是算法应用中不得不重视的问题。

4 总结

本文针对基于对称核函数模板的经典均值漂移算法以及基于固定非对称核函数模板均值漂移算法的在目标跟踪过程不能精确跟踪目标甚至丢失目标的问题,提出了一种基于演化非对称核函数模板的均值漂移跟踪算法,该算法继承了固定非对称核函数模板能精准描述目标的优点,同时又具备了很好的自适应性。实验结果表明,该算法可以在目标跟踪过程中目标由于变形、视角变换等导致轮廓形状的变化时,依然能精确的跟踪目标,改善了基于固定非对称核函数模板均值漂移跟踪算法的局限性,提高了跟踪算法的准确性。

在未来的工作中,我们将进一步研究改进核函数模板的演化方法及策略,以期能提高整体算法的实时性,从而得到一种实时性准确性更优异适用性更广的目标跟踪算法。

参考文献

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[3]COLLINS R T.Mean-shift Blob Tracking through Scale Space[C]//Computer Vision and Pattern Recognition,Monona Terrace Convention Center,Madison,Wisconsin,June18-20,2003.Los Alamitos:IEEE CS,2003,2:234-240.

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[8]LEE S H,KANG M G.Motion tracking based on area and level set weighted centroid shifting[J].IEEE Transactions on Computer Vision(S0920-5691),2010,4:73-84.

[9]CHEN Q,SUN Q S,HENG P A,et al.Two-Stage Object Tracking Method Based on Kernel and Active Contour[J].IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology(S1051-8215),2010,20(4):605-609.

[10]Caselles V,CattéF,Coll T,et al.A geometric model for active contours in image processing[J].Numerische Mathematik,1993,66:1-31.

非对称性比赛 第2篇

地坛小学杨校长介绍，俄罗斯的小球员均为“00后”，地坛小学队员则是三、四年级和五、六年级的混编球队，在身高上有明显优势。比赛中，身材高大的中国学生跑了20分钟就气喘吁吁，踢得既无战术配合，也无基本拼抢动作。赛前俄方还曾想将比赛时间定长一些，但中方表示孩子体能无法坚持。所以全场定时40分钟。可也只踢了半场20分钟比赛就草草收场。

0比15的比分，仿佛一下子被人踩到了痛脚，很多人立即跳了起来，主持人、记者、前国脚、社会学家似乎找到了天大话题。从踢球、上学、养孩子、教育体制、民族未来一股脑儿讨论起来。好不热闹。还有专家坐在直播室痛心疾首说是悲剧云云。

的确，球踢成了这个样子是够没面子的。然而我觉得并不是中国足球丢了面子，因为现在的中国足球已经没有面子可言，丢与不丢基本上就这个样子了。倒是足球甚或体育之外的因素发人深思。赛场上竞技体育我们所得到的金牌越来越多，可与之相反的是，国民体质却越来越差。平常时候大家心知肚明，倒也能接受，一旦被打出原形立刻恼羞成怒。很多年前，中国孩子与日本孩子在大冬天野营，日本孩子光着脊梁抵御寒风，中国少爷们裹得严严实实且将垃圾扔得满营地都是……那回也让大家伙痛心了一番，于是大谈素质，领导、学者、群众都拿这事儿来举例，似乎真有所触动了。现在过了好多年，估计那一代孩子现在也生娃儿了，情形非但不见好转，反而更不乐观。这回踢足球又折在了俄罗斯孩子身上，大家又嚷嚷议论开了，因为又触动了人们心里头那根脆弱的筋儿。

会有多大作用呢?真说不准。希望就此改变中国孩子接受教育的方式基本上没有可能，更大的可能是，若干年后我们被另外一次什么事情触痛了神经。大概叉得重新震惊一下。反过采说，即使选一帮孩子卧薪尝胆拼命把足球水平练上去，然后找俄罗斯孩子再比一场。把人家打得稀里哗啦丢盔卸甲又能怎样?根本不改。仅在细枝束节上下工夫是没用的。人家中小学生在八年级以前主要精力就是锻炼身体、培养人际交往能力，因为人家相信孩子在八年级以后还有足够的时间来学习文化知识。我们的孩子大概从幼儿园阶段就得开始与外语、奥数之类的东西打交道。美其名曰不要输在起跑线上。

家长不愿意自己的孩子把宝贵精力“浪费”在体育锻炼上，学校要“确保”安全怕惹麻烦时体育锻炼干脆应付应付就得了，据说现在不少学校把本就不多的体育器械也当做废品处理了。

既如此，我们为什么要跟别人比赛呢?要比也得換个方式，譬如人家比体育，我们就比学习；人家比素质。我们就跟人家比奥数……记得做“睡狮”那阵子，被外国人压得透不过气了，就开始幻想：有个厉害的洋人采了，我们就有武林高手横空出世，在比武时将对手打得满地找牙，于是大长国威，最终一扫“病夫”的晦气。当然，现在还有没有那时的英雄气概谁也不敢保证了。那么，洋人谈技击，我们不妨谈气功：人家谈气功，我们就谈武学理论：人家一旦谈理论，我们就谈GDP。只要不对称比起来我们就可以永远立于不败之地，只要不真刀真枪打仗老子一定战无不胜。

言归正传，一所小学的孩子们跟外国孩子踢场足球赛。比分不好看真不必要太当回事。孩子过家家呢，大人在一旁谈得唾沫星子乱飞就太小家子气了。若能由点到面，由表及里研究一些内在的东西才是紧要的。

编辑 杨逸

非对称算法 第3篇

随着数字化产品的广泛普及和网络技术的快速发展,数字产品的安全问题越来越受到人们的重视。怎样才能有效地保护产品的版权成为人们极为关心的问题。数字水印技术能对数字产品的版权进行很好的保护。但数字水印技术一般都采用对称水印, 对于传统的对称数字水印技术,水印嵌入和水印检测采用相同的密钥[1],水印检测只能由版权所有者和授权机构来完成,在发生版权纠纷时,版权拥有者需要出示私人密钥来证明其合法拥有。而密钥一旦暴露,攻击者就能够移去或伪造水印,这样就不能很好的保护版权。非对称水印技术可以很好地解决这个问题。在非对称水印系统中,水印嵌入的密钥,不同于用于水印检测的密钥,在宿主信号中嵌入水印时,采用私钥,而在水印检测时,采用公钥。在发生版权纠纷时,版权所有者不需要暴露私钥,可以直接利用公钥进行水印的检测。水印攻击者即使掌握了检测密钥,他仍然无法推导出嵌入密钥。

1 非对称水印的构造

嵌入水印Ww由私钥水印和公钥水印组成。

1. 1 公钥水印

公钥水印选取的是与载体图像特征空间S不相关的长度为N的Walsh序列,公钥水印记为

Walsh序列是相互正交的,是根据Walsh函数集而产生。Walsh函数的取 值为 + 1或者 - 1。Walsh序列,可由Hadamard矩阵的行( 或列) 构成。

二阶Hadamard矩阵为:高阶Hadamard矩阵可以由以下递推公式构成[2]:

其中,N = 2m,m = 1,2,…。

1. 2 私钥水印

一维Logistic映射从数学形式上来看是一个非常简单的混沌映射。此系统具有极其复杂的动力学行为,在保密通信领域的应用十分广泛,其数学表达公式如下[3,4]:

其中,μ0∈ [0,4 ],x∈ ( 0,1 ) 。研究表 明,当3. 5699456≤μ≤4,x∈( 0,1) 时,Logistic映射工作处于混沌状态,此时由初始条件x0在Logistic映射作用下产生的序列是非周期的、不收敛的、对初值敏感的[3,4]。

本文私钥水印采用一维离散Logistic映射,选取合适的分支参数μ0和初值x0来产生混沌序列X = { x1,x2,…,xn} 。然后通过相应的处理,将X转换为取值为±1的序列。具体处理方法如下:

其中,mod表示取模运算,round表示就近取整。然后从中截取一个与载体的图像特征空间S不相关的长度为N的序列Y = { y1,y2,…,yN} 作为私钥水印。私钥水印记为Ws( Ws与特征矩阵S不相关,即

1. 3 嵌入水印

选取合适的参数α和β( α,β∈( 0,1) ) ,利用公钥和私钥的线性组合来构造嵌入水印。嵌入水印记为Ww,则Ww= αWs+ βWp。

2 水印的嵌入

水印的嵌入采用普通的加法嵌入方法。将载体图像进行DCT变换,将中频系数进行分块,对每个分块进行奇异值分解,选取每个分块的最大奇异值构成特征空间S,选取合适嵌入强度λ,将水印嵌入到由最大奇异值构成的特征空间。嵌入水印的具体步骤如下:

1对载体图像Am×m进行DCT变换,对DCT系数进行‘之’字形扫描,选取其中的4n×4n个中频系数,构成矩阵B4n×4n。

2将B4n×4n分割成互不重叠的4×4系数块,共n×n块,第i块记为Bi。对每个分块进行奇异值分解: [ui,si,vi]= svd( Bi) ,提取每块的最大奇异值, 即si( 1,1) ,共N = n×n个最大奇异值。由这N个奇异值构成特征矩阵S。

3水印信息嵌入到特征矩阵S上。水印的嵌入采用加法嵌入,即S' = S + λWw。

4用修改后的奇异值对每个分块做奇异值反变换,得到修改后的DCT系数,再进行DCT反变换, 得到嵌入水印后的水印图像A'm×m。

3 水印的检测

水印的检测采用相关检测算法,其具体步骤如下:

1重复嵌入水印的步骤1、2,得到水印图像A'm×m的特征矩阵S'。则S'可表示成:

S' = S + λWw+ n = S + λ ( αWs+ βWp) + n,其中n表示由各种攻击所引起的干扰信号 ( 假设为加性高斯噪声信号) 。

2检测阈值的设定。Wp_threshold、Ws_threshold分别表示公钥和私钥的检测阈值,Wp_test、Ws_test分别表示用公钥检测和私钥检测的检测值。

由于构造的Wp、Ws与特征矩阵S满足以下关系:

通过证明,为使误码率最小,最佳判决门限Wp_ threshold应设为[5]:

其中,为特征矩阵S元素的均值,为公钥的均值,为公钥的能量。

3判决。水印检测的最后阶段是将检测值分别与对应的检测阈值进行比较,从而判定水印是否存在。当Wp_test≥Wp_threshold时,判定水印存在,否则水印不存在。

同理,可以进行相应的私钥检测。

4 实验结果

本文以512×512的灰度图像为载体。一维Logistic混沌序列的分支参数x0= 0. 773和初值μ0= 3. 711,公钥Wp选用的是4096×4096的Hadamard矩阵的第112行所构成的Walsh序列。α = 0. 73, β = 0. 64,λ = 17。

根据公式( 2) 分别计算公钥和私钥检测阈值, 结果如下:

载体图像和嵌入水印后的 水印图像 分别如图1 - 2所示( 峰值信噪比PSNR = 40. 8354) 。

为了检验该水印方案的鲁棒性,本文分别对水印图像做如下所示的不同程度的各种攻击,详细结果如下:

4. 1 JPEG 压缩

对水印图像进行不同程度的JPEG压缩,水印检测结果图3所示。

从图3可以看出,对水印图像进行质量因子为20% 的JPEG压缩,公钥检测值和私钥检测值都大于对应的检测阈值,检测性能良好。

4. 2 加高斯噪声

1对水印图像加高斯噪声,噪声方差分别为0. 006、0. 009、0. 012,水印检测结果如表1所示。

2对水印图像加高斯噪声( 方差为: 0. 009) ,用1000个序列进行检测,其中第200个检测序列为私钥,第400检测序列为公钥,其他检测序列为的Hadamard矩阵的第200行至第1197行所构成的998个Walsh序列。水印检测结果如图4所示。

4. 3 加椒盐噪声

对载体图像加 椒盐噪声,噪声强度 分别为0. 01、0. 03、0. 04,水印检测结果如表2所示。

4. 4 剪切

对载体图像进行不同程度的剪切,水印检测结果如表3所示。

5 结束语

提出了基于DCT中频系数的分块奇异值非对称数字水印算法。本文给出了非对称水印的构造、嵌入及检测的详细过程,并通过仿真实验对该算法的鲁棒性进行的验证,实验结果表明,该非对称水印算法对图像压缩、剪切、噪声等攻击具有良好的鲁棒性。

摘要：提出了基于DCT中频系数的分块奇异值非对称数字水印算法。该算法利用Logistic混沌映射和Walsh序列构造嵌入水印,将水印嵌入到由最大奇异值构成的特征空间,并采用相关值计算方法对水印进行检测。理论分析和实验结果表明,该非对称水印算法检测性能良好,具有很强的鲁棒性。

凸现时尚的非对称美 第4篇

当我们由衷地赞叹大自然的鬼斧神工，并有兴致探索异彩纷呈的物质世界时，不难发现，任何物质都有一个共同特性——对称。冰晶、雪花、水晶体、钻石之类无生命物质，其外形和分子结构均具有对称特性；在植物界，无论是参天之材，还是离离原上草，其叶亦多对生或互生；再观动物、生物之外形，亦难脱对称之特性。

万物之灵的人呢?那更是呈现出丰富的对称美，眼、耳、鼻、四肢无不以脊柱为轴左右均称分布，口、脐、生殖器虽为单数，但居中则美。

对称更广泛地存在于物质的微观世界，任何微观粒子的存在，均将伴随反粒子的存在。电子的反粒子是正电子，质子的反粒子是“反质子”，……这种粒子的对称性在量子力学中形成了一种“守恒定律”，即“宇称守恒”。事实上，“宇称守恒”反映的物质世界普遍存在的对称之美，是人类原始的传统美学观的形成基础。

然而，随着人类认识物质世界之内涵的进步和发展，传统的美学观亦开始动摇。首先，“宇称守恒”只适用于基本粒子的强相互作用和电磁作用，而在弱相互作用下却出现了另一种现象——宇称不守恒，有人将之称为自然界的对称性“破缺”。而这种对称性“破缺”恰巧也存在于作为审美主体的“人”身上。人之心脏偏于左侧而肝脏偏于右侧，就是人体对称性“破缺”之一。但心、肝是维系人体生命活动极其重要的脏器，是不可或缺的。

居里曾说“非对称创造了世界”。绝对无差异的对称只能走向僵化，非对称意味着事物的变化和发展。对称和非对称都源于自然，其和谐统一，共同构建了无以伦比的完美。

宇称不守恒——非对称之美

爱美，追求美是人类永恒不变的主题，但必须依赖审美文化的发展而逐步完善。人类自有审美史以来，无不以对称为美，“五官端正，身材匀称”是审美评介的重要因素之一。然而，人的审美标准随着物质世界的变化而发展，人的审美心理也随着审美文化的发展、演变而越来越显得丰富多彩，人的美学崇尚和价值取向因为接受美学教育的程度不同而千差万别。人类文明发展到今天，人们的审美意识受到认知、情感、个性、意志、学养等诸多因素的影响，美学的评判标准已经发生了根本的变化，不再滞留于五官端正、匀称这一基本要素之上，或将之作为评价美的首要取向。一些过去认为非美学标准的现象，在今天看来却成为美之要义，如追崇非对称美正是今日之审美时尚的变化之一。

这里所说的非对称美，不是那种庸俗、显富式的畸形审美心态，而是指有悖于传统的沿袭已久的审美观念、审美标准、审美价值，刻意追求“破缺”而又不失为“自然”的美学动态感受。从审美角度而言，非对称性并不破坏人体美感，恰恰相反，这种非对称性的审美追求，满足了人们对“美”的外延追求，弥补了“对称美”的单调性，更大范围地丰富了审美文化的蕴含，共同构架了美学体系的完整性、和谐性、统一性，它与自然界“宇称守恒”和“宇称不守恒”之共存的必然性归于一因。

一个本没有酒窝的青春少女，一侧脸颊人为地做一个酒窝，看似单调，却亦不失妩媚，给某个求美者穿耳环，如其中一只耳朵为单耳环，另一只耳朵为双耳环乃至三耳环，使所佩饰物错落有致、别具一格而又不显臃肿，岂不正体现出不同常人的活泼可爱、美丽可人。当然，这些只是个例而非一般现象。由于人类存在的个性差异，审美观念的不同，对非对称美的追求也必将趋向个性化。但这种个性化的求美思维必须符合审美基本规律，它绝不会超然于美学基本要素。如猎奇式的矫饰、过于张扬的妆扮，非但显示不出美的个性化追求，反而显出庸俗之气。

其实，对非对称美的审美追求，归根到底是人们对传统审美意识的反叛，是新生代青年勇于打破陈规的永恒追求。不破不立。固守一成不变的理念，人类文明史就不会改写。正如当初李政道、杨振宁、吴健雄三位华裔物理学家如不具备独特的胆识，敢于大胆假设，勇于实践和求证出“宇称不守恒”，最终推翻“宇称守恒定律”，科学史上就将缺失一个重大发现。人类对美的追求在经历了漫长的一统天下的均称美思维模式后，逐渐认可并最终与非对称美互为补益，是美学发展的必然之途。

非对称算法 第5篇

(1) 式中δ表示阻尼系数, γ是受迫项的振幅, ω是频率, β是非对称扰动。当β=0时, 方程 (1) 对应一个具有三个势能井的标准的振子[1,2,3]。当β≠0时, 在变换x→-x, t→t+π/ω下, 方程 (1) 不再是不变的[4]。此时方程 (1) 是一个非对称系统, β是非对称扰动。关注非对称扰动β不为零, 并且数值发生变化时, 系统的性质和混沌运动将会受到的影响。

对于前面提出的问题, 定性分析和数值模拟结果显示:无论扰动β的值有多小, 其值的变化对于方程 (1) 可以产生相当大的影响。

1未扰动系统安全区域的变化

当δ=0, γ=0, 对应的方程 (1) 的未扰动系统可被写为如下形式:

undefined

(2)

方程 (2) 的势能函数是:

undefined (3)

相应的Hamilton函数 (能量函数) 为:

undefined (4)

当β=0时, 方程 (2) 的相图中存在一对对称的同宿轨和一对连接两个鞍点:S1 (-0.5, 0) 和S2 (0.5, 0) 的对称异宿轨。

当β≠0时, 这种对称性就会被打破。此时相空间中一对异宿轨消失, 只存在两对同宿轨。为了方便起见, 我们设两对同宿轨分别是xundefined (t) , yundefined (t) (j=1, 2) 。这里下标中的j=1表示左边鞍点, j=2表示右边鞍点, 上标中的“r”和“l”分别表示每个鞍点右边和左边的同宿轨。那么两对同宿轨的对称性满足下面的方程组:

xundefined (-t) =xundefined (t) , yundefined (-t) =yundefined (t) (j=1, 2) 。

一个新的现象发生:在左鞍点的右侧同宿轨xr1 (t) , yundefined (t) 内存在一对同宿轨xundefined (t) , yundefined (t) 。当扰动β增加时, 左同宿轨xundefined (t) , yundefined (t) 的面积将随之增加, 而右同宿轨xundefined (t) , yundefined (t) 的面积却随之减小。对于第二对同宿轨xundefined (t) , yundefined (t) , 安全区域面积的变化也表现出类似的规律。

2稳定流形和不稳定流形

根据Melnikov方法, 应用Dynamics软件[5], 数值模拟了Poincaré映射下的稳定和不稳定流形。取定ω=1, γ=0.03, 那么所对应的Poincaré映射下的稳定和不稳定流形被画出。

取定β=0.015, 方程 (1) 的所有临界同宿分岔值分别是:γundefined=0.030 4, γundefined=0.109 5, γundefined=0.036 5和γundefined=0.481 0。易知, 此时只有γundefined近似等于取定的振幅γ=0.03, 而其他的临界同宿分岔值都大于0.03。所以只有左边鞍点的左侧流形处于相切的状态, 而其他流形都处于相离的状态。

若取定β=0.025, 那么临界同宿分岔值分别是:γundefined=0.028 4, γundefined=0.151 7, γundefined=0.038 9和γundefined=0.160 3。这时只有γundefined小于取定的振幅γ=0.03, 而其他的临界同宿分岔值都大于0.03。所以只有左边鞍点左侧流形处于相交的状态, 而其他流形仍处于相离的状态。

当β增加到0.035, 系统的临界同宿分岔值分别是:γundefined=0.026 4, γundefined=0.157 2, γundefined=0.041 3和γundefined=0.090 0。在这种条件下, 取定的振幅值γ=0.03只大于临界同宿分岔值γundefined, 而小于其他的临界值。所以只有左边鞍点左侧的稳定和不稳定流形处于相交的状态而其他的流形仍处于分离的状态。

3结论

在本文中, 我们研究了一个具有三个势能井的复杂的非对称振子。由于非对称扰动的影响, 未扰动系统的相空间将会产生一个非常大的变化。产生多个互相盘绕的同宿轨。由于这个变化, 未扰动系统左右同宿轨的大小, 多个不同的同宿分岔和对称破缺现象都产生了相应的变化。尤其是, Poincaré映射下的稳定和不稳定流形之间的关系在不同的非对称扰动下也是不同的。所有的结果都显示非对称扰动对于系统的动力行为会产生很重要的影响。

摘要：研究了一个包含非对称扰动的振子。由于非对称扰动的影响, 振子原有的对称性被打破。由Melnikov分析和数值模拟结果显示, 非对称扰动数值的变化对系统的动力行为产生相当大的影响。并且随着其数值变化系统动力行为会呈现某些特殊的规律。

关键词：Melnikov方法,流形,对称破缺

参考文献

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[4] Wiggins S, Introduction to applied nonlinear dynamical systems and chaos.New York:Springer-Verlag, 1990

非对称算法 第6篇

本工作主要对AR和对称轧制 (Symmetric Rolling, SR) 过程中, AZ31镁合金板材微观组织的差异进行研究, 并通过刚塑性有限元 (FEM) 方法对AR和SR变形原理进行分析, 以探讨影响AZ31镁合金板材显微组织的根本原因。

1 实验

实验中AR实验在上下辊转速相同而辊径不同的双辊轧机上进行, 其异速比为1.1, SR实验在同样的上下辊径相同的轧机上进行。

实验所用AZ31合金名义化学成分为:Mg-3%Al-0.8%Zn-0.4%Mn (质量分数) , 首先经铸造-挤压制得厚度为10 mm的挤压板坯。为了比较, AR和SR轧制均在相同的工艺条件下进行, 即轧辊未加热, 板材预热温度为400 ℃, 道次间保温时间为从15 min到3min, 随轧制道次的增加递减, 道次压下量恒定为10%, 轧辊表面未润滑。轧制过程中, 板材轧制方向和正法向均不变。

按上述条件完成轧制实验后, 沿板材轧制面取样, 进行金相组织分析, 其浸蚀剂配方如下:5g苦味酸+5g冰醋酸+10mL蒸馏水+80mL无水乙醇。分别对垂直与板法向和轧向截面的晶粒取向在Y-500型X射线衍射仪上进行分析。

为了便于理解AR和SR变形机理, 采用刚塑性有限元软件Deform2D对AR和SR变形特征进行分析。由于板材的宽厚比很大, 因此不考虑板材宽度方向应变, 将其轧制变形视为平面应变, 仅考虑板材沿轧向在厚度方向的变形。有限元模拟板材网格划分采用四节点等参单元, 在板材厚度方向均匀划分为5格, 按上述实验条件进行有限元模拟。

2 结果与讨论

2.1 有限元分析

图1给出了AR和SR轧制过程中, 有限元模拟AZ31镁合金板材流变网格。从图1可以看出, AR板材快速辊侧的板材表面附近承受了较大的剪切变形, 而SR板材上下表面的变形基本呈对称分布。在本实验条件下, AR过程中, 上下辊的异速比为1.1, 每道次压下量约为10%, 接近于全搓轧状态, 因此, 沿厚向, AR板材剪切变形分布比较均匀。根据S.H.Lee等研究[8], 增大异速比或增大板材表面与轧辊之间的摩擦系数则可使AR板材厚度上的变形分布趋于更加均匀。

在AR和SR变形区各取一单元体, 其应力状态如图2所示。从图2可以看出, AR上下表面的切应力方向相反, 而SR上下表面切应力方向相同, 这是因为SR上下表面的摩擦力方向相同, 而AR上下表面的摩擦力方向恰恰相反所引起的。由此亦可得出上下表面的合力方向, 如f1, f2, f′1及f′2所示。

2.2 金相组织

图3分别给出了AR和SR制备的AZ31镁合金板材的金相组织。从图中可以看出, 在其它条件相同的情况下, 这两种工艺制备的板材的金相组织存在明显的差异, 对于AR板材, 其晶粒较细小, 且分布均匀, 平均晶粒度约为8.9 μm;而SR板材的晶粒组织中则存在大量的孪晶, 且分布不均匀, 其平均晶粒度达13.2μm。这主要是由于SR和AR过程中, 镁合金的变形机理以及这两种轧制方式变形机理差异所决定的。

在镁合金热轧变形过程中, 影响其金相组织变化的因素非常复杂, 主要涉及到位错滑移、孪生和动态再结晶等因素。由于AZ31镁合金的层错能较低, 热轧时不易发生动态回复而易发生动态再结晶。但与静态再结晶相比, 动态再结晶需要更大的临界变形程度才能发生。因此, 当道次压下量为10%时, 变形时储能较低而使动态再结晶发生得不够完全, 金相组织中只有少量细小的动态再结晶新晶粒。此外, 由于镁合金滑移系较少, 塑性变形过程中孪生在一个相当宽的温度范围内发挥着非常重要的作用。特别是挤压时镁合金内形成了强烈的 (0001) 基面织构, 轧制过程中基面滑移变得非常困难, 而棱柱面滑移与锥面滑移的临界剪切应力又较高, 不易启动, 要继续进行塑性变形就必须要依靠锥面孪生来起协调变形的作用。孪晶本身对塑性变形的贡献不大, 但能够改变晶粒取向, 使不利于滑移和孪生方向的晶粒重排, 从而使晶粒取得有利的位置, 以便进—步滑移和孪生。当孪晶达到一定比例时, 初生孪晶内部的二次滑移和孪晶可以产生较大的应变, 使得滑移—孪晶和孪晶—孪晶的交互作用从能量上变得可行[9]。因此, SR过程中会出现比较多的孪晶。而AR时板材的应力应变与金属流动特点与SR时的明显不同。与SR相比, AR使板材的厚度方向承受了一种剪切变形, 如图1和图2所示。纯剪切也是使金属发生塑性变形的一种应力状态。在相同的道次压下量下, 即几何变形相同时, AR中的搓轧区激发更多的滑移系参与滑移和交滑移, 引起的实际变形程度较SR的高[10]。由于金属动态再结晶与变形量有很大关系, 一般来说随着变形量的增大, 变形所产生的储存能也相应增大, 使得动态再结晶的再结晶形核率较晶粒长大率增大为快, 故再结晶晶粒尺寸会变均匀, 晶粒尺寸也不断得到细化[11]。

2.3 晶粒取向

表1和表2分别给出了AR和SR制备的AZ31镁合金板材分别沿轧制面和横截面晶粒取向X-ray衍射分析结果。从表中可以看出, 无论是AR还是SR板材都具有较强的 (0002) 基面晶粒取向, 但相对来说AR板材的基面晶粒取向稍弱。AR板材中 (1013) 与 (1011) 锥面强度相对 (0002) 与 (0004) 基面强度的百分比为12%, 而SR板材中 (1013) 与 (1011) 锥面强度相对 (0002) 与 (0004) 基面强度的百分比为5%。由于各晶面衍射峰强度的体积分数的和应该不变[12], 在 (1013) 与 (1011) 锥面增强的情况下, 必然随着别的晶面衍射峰强度的相对减弱。而AR中未出现其它比较明显的晶粒取向, 故只可能是 (0002) 基面晶粒取向减弱。由此可以得出AR能够弱化镁合金轧制板材中的基面晶粒取向, 这对提高镁合金的塑性是有很有利的。同时也可以得出AR板材 (1013) 锥面强度相对 (0002) 与 (0004) 基面强度的百分数为8 %, 而 (1011) 锥面强度相对于 (0002) 与 (0004) 基面强度的百分比为4%, (1013) 取向强于 (1011) 取向, 这是因为 (1013) 锥面与基面的夹角比 (1011) 锥面与基面的夹角要小, 即 (1013) 锥面法线与轧制压力方向的夹角也比较小, 故 (1013) 锥面更容易转向与轧制压力垂直的方向, 其衍射峰强度就会相应增大。从表2可看出, SR板材横断面上最强的衍射峰是 (1011) 棱柱面, 而SR板材横断面上最强的衍射峰则是 (1011) 锥面。这是因为轧制时基面有平行于轧板表面的倾向, 导致 (1011) 棱柱面平行于横断面, 而AR使部分基面发生一定角度的偏移, 故使得与棱柱面夹角最小的 (1011) 锥面转到与横断面平行的方向, 这也从另一方面证实了AR能够弱化镁合金轧制板材的基面晶粒取向。

那么, 由图2可知, 对单晶体而言, 在压应力作用下, 滑移面转到与外应力垂直的方向, S1, S2, S′1及S′2代表滑移面在各应力作用下所处的方位, 其法线方向与各合力方向平行。由图可知, SR上下表面S′1与S′2偏转角度可以相互抵消;而AR上下表面S′1与S′2的偏转角度一致, 不能抵消。因此, SR所形成的晶粒取向其滑移面 (即基面) 与轧制压力方向垂直, 而AR滑移面法线方向会偏离轧制压力方向一定的角度, 故其形成的晶粒取向也会随之偏离一定的角度。随着AR道次的增加, 会使这种作用偏离得到强化, 最终可通过改变轧制过程中的基面晶粒取向来提高金属的塑性变形能力。

3 结论

(1) 本实验条件下, 沿板材厚向, AR可引入明显的剪切变形。在全搓轧状态下, 其剪切应变沿厚向分布比较均匀;而SR板材厚向应变则呈对称分布。

(2) AR可获得平均晶粒度约为8.9μm均匀分布的等轴晶组织;而SR板材晶粒分布不均匀且有大量的孪晶存在, 平均晶粒度达13.2μm。

(3) 与SR相比, AR可明显削弱板材的 (0002) 基面晶粒取向。

(4) AR和SR板材微观组织的差异主要是由于AR过程中沿板材厚向引入了强烈的剪切应变所致。

摘要：研究了非对称轧制和对称轧制过程中, AZ31镁合金板材微观组织的变化特征, 并结合有限元模拟对其差异进行了分析。结果表明, 非对称轧制可明显细化板材的晶粒, 可获得平均晶粒度约为8.9μm均匀分布的等轴晶组织, 且其 (0002) 基面晶粒取向明显减弱;而对称轧制板材晶粒分布不均匀且有大量的孪晶存在, 平均晶粒度达13.2μm。这主要是因为, 与对称轧制相比, 非对称轧制沿板材厚向引入了强烈的剪切应变所致。

关键词：非对称轧制,对称轧制,AZ31镁合金板材,微观组织,有限元

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非对称保密传输安全网关研究 第7篇

关键词：标签,安全电子文件,安全电子文件密码服务中间件,数字水印,哈希

0前言

本文在深入研究的基础上,对电子文件在涉密网络中的传输提出一套可行的方案,该方案对于国家秘密电子文件密级标志技术的研究,可以提供一定的参考。

1 非对称保密传输安全网关可行性分析

1.1 基于标签的安全电子文件系统技术分析

基于标签的安全电子文件系统包括应用系统、中间件、基础密码服务和个性密码服务,如图1所示。

标签和文件是中间件的操作对象,标签与文件存在惟一绑定关系。其中,文件保存内容信息,标签提供对文件的安全控制。

中间件对标签进行验证、解析和处理,根据标签属性的指示,调用相关的密码服务,完成对文件的加密、解密、签名、验证、印章处理、水印处理、指纹识别等密码操作。其中,加密、解密、签名和验证操作由基础密码服务完成,印章处理、水印处理、指纹识别等操作由个性密码服务实现。

1.1.1 基于标签技术的安全机理

在基于标签的安全机制中,安全电子文件由文件和标签两部分组成。文件是指原始文件或对原始文件经过密码处理后的结果,标签是原始标签或对原始标签经过密码处理后的结果。在安全电子文件全生命周期中,文件和标签存在惟一绑定关系。标签只能由中间件进行处理。标签有标签头和标签体组成,标签体可加密。在本研究中关键要确保安全电子文件的安全性,所以数字签名、数字水印技术则尤为重要。

1.1.1. 1 数字签名

在非对称保密传输安全网关中,数字签名可以确保安全电子文件的完整性、真实性、防伪造、防抵赖、防重放攻击的作用。

数字签名的方案有多种,包括但不限于如下方案:

(1)基于离散对数的数学签名方案;

(2)基于椭圆曲线的数字签名方案(ECC);

(3)基于身份的数字签名方案;

(4)代理签名方案;

(5)盲签名方案;

(6)群签名方案;

(7)多重数字签名方案。

在本研究中,我们推荐使用基于椭圆曲线的数字签名方案,因为ECC较RSA等算法而言,密钥短、安全性高,耗费计算机资源更小。

1.1.1. 2 数字水印技术

数字水印技术必须具备较强的稳健性、安全性和透明性。本文中数字水印技术包括:文本水印技术、音频数字水印技术、视频图像水印技术。在涉密网中进行非对称传输时,安全电子文件可以是文本、图像、音频格式、视频图像。

(1)文本水印技术

针对文本水印,可以采用行间距编码、字间距编码、特征编码来实现。

行间距编码就是在文本的每一页中,每间隔一行轮流地嵌入水印信息,但嵌入信息的行的相邻上下两行位置不动,作为参考,需嵌入信息的行根据水印数据的比特流进行轻微的上移和下移。行间距编码具有很强的稳健性,但会引起文本相对较多的失真。

字间距编码即在文档中进行字间距编码,在这种方法中,水印标记的嵌入是通过将文本某一行中的一个单词进行水平移位。该编码方式隐藏性好,不易被察觉,但抗攻击能力较行间距编码弱。

特征编码是通过改变文档中某个字母的某一特殊特征来嵌入标记。这种编码方法可能因拷贝、打印过程导致水印检测困难,但该方法隐藏的水印数据可以更多,同时这种方法嵌入的水印最难被攻击者去除。

以上三种文本水印可依据实际应用而选择。

(2)图像水印技术

图像水印技术是研究得最广泛和成熟的水印技术之一,可以包括空域图像水印技术、DCT域图像水印技术、小波域图像水印技术、基于分形图像编码的数字水印技术、基于神经网络的图像水印技术。

(3)音频水印技术

数字音频水印包括时域音频水印算法、变换域音频水印算法等等。

(4)视频图像水印技术

视频水印技术较以上其它水印技术比,复杂度非常高,其图像水印的提取过程是在实际上连续的,在连续帧上进行提取。提取技术包括基于扩频思想的视频水印技术、基于参数替换的视频水印技术等等。

由于非对称传输安全网关面临上述各类安全电子文件的识别与控制,所以水印技术的选择将非常关键,目前我们将重点放在文本水印技术上,可以根据实际情况来选择一种安全的水印技术。

1.1.2 中间件对安全电子文件的处理

中间件按照请求/响应方式为应用系统提供服务,当应用系统对中间件发出操作请求之后,中间件的处理过程如下:

(1)中间件从操作请求中获得操作者身份、标签和文件;

(2)中间件安照绑定规则,对文件和标签进行绑定关系的验证,确认标签与文件的唯一绑定关系;

(3)验证成功,中间件按照标签的操作权限属性,审核操作的合法性;

(4)审核成功,中间件对标签属性进行解析,安照标签的相关属性,调用相关密码服务,完成对文件的具体密码操作;

(5)操作完成,中间件在标签中修改相应的属性,添加操作日志,更新标签,并建立标签与文件新的绑定关系;

(6)中间件向应用系统返回操作结果。

1.1.3 安全电子文件的存储方式

安全电子文件的存储与寻址方式可以有多种,可分为内联式和外联式两种。

(1)内联式

在内联式存储中,文件嵌入到标签,形成一个整体,在同一物理位置存放。标签的内容属性保存了文件起始位置的偏移量(如图2所示)。

(2)外联式

在外联式存储中,标签和文件存放于两个独立文件,标签的内容属性中保存了文件的URL(如图3所示)。

可以通过磁盘存储技术将标签隐藏。

从安全角度将,外联存储方式更便于提升安全电子文件安全性,提高黑客对存储文件进行逆向恢复的难度。

1.1.4 建立绑定关系

如图4所示,建立标签与文件的绑定关系流程如下:

(1)对文件进行摘要计算;

(2)将文件的摘要填充在标签体中;

(3)使用系统签名私钥,对标签中除标签完整性签名以外的所有内容计算摘要并签名,将此签名作为标签完整性签名置于标签头中。

1.1.5 验证绑定关系

如图5所示,验证标签与文件的绑定关系流程如下:

(1)使用系统签名公钥,对标签完整性签名进行验证。验证通过,则标签完整性可信;

(2)对文件进行摘要计算;

(3)比较此摘要与标签体内的文件摘要,如相同,则绑定关系验证通过。

1.2 LISG技术架构分析

1.2.1 LISG内核模块与中间件接口

如图6所示,为提升处理性能,LISG内核及DPI模块实际上都工作在内核态完成,API负责与中间件进行通信及读取、分析安全电子文件的标签信息。

API负责与中间件通信,与中间件具有匹配的加解密及标签内容识别的规范。

1.2.2 LISG检测处理流程

核心层的设计思路是按照网络数据包在LISG内核中的走向流程来确定。核心态的系统结构参见图7。

核心态主要处理模块处理方式如下:

(1)DDo S&加解密模块

LISG自身安全性是实现安全电子文件传输的关键。为了防御由于DDoS攻击对LISG自身带来的安全威胁,我们专门在加解密模块中增加一个子模块专门检测DDoS攻击。使用者可以通过界面来设定规则以低于此类攻击。

(2)模式选择器

在LISG中,每个接口有一个模式切换选项,使用者可从交换模式和路由模式之间转换,而且做到该模块对其他模块透明,可提供对LISG接口相关信息的设置、系统信息配置等功能。

(3)协议分析器

在LISG中有协议待处理时,LISG将协议分析后选择性送至“内容过滤&DPI”模块中,起到分流协议的作用,从而提升系统效率。

(4)内容过滤&DPI

在LISG中设定了该模块的主要目的在于能够对安全电子文件进行深度检测,即通过标准接口分析标签内容,确定安全电子文档走向。另外,针对常用应用协议的识别,如HTTP、FTP、MSN、QQ等也需要由此模块完成检测识别工作,确保正确执行使用者意愿。

(5)动态连接表管理模块

在LISG中,为了快速的对状态连接表进行管理,可采用平衡二叉树,并对其进行封装,整个过程对外部所有其他模块是透明的。

(6)核心包过滤模块

核心包过滤为LISG最主要的和最核心的功能,该模块对主要协议ICMP,UDP,TCP等通常用的IP协议族的协议进行详细的处理,和对非IP协议族的协议进行笼统的处理。

(7)统计模块

内核中提供了高精度的合并处理功能,通过在核心进行缓存的处理,将针对已建动态链接表的信息及被各种原因拒绝的链接信息汇总。便于使用者判断安全电子文件的传输方向。

2 总结与展望

中间件与非对称保密传输安全网关构建了一套安全电子文件的传输系统,这套系统可以保证涉密的电子文件在可控范围内安全传输。从性能上看,目前来讲更加适合文本类电子文件的传输,而针对音频、视频类的电子文件传输也是适用的。该系统技术可行性强、安全性高,适合于在涉密系统的应用。

从长远来看,随着硬件性能的不断提升,后续可以考虑“多核+专用芯片”来提升LISG整体性能,而实现的关键在于专用芯片的开发,这属于另一个研究范畴,仍然需要进行周密的研究与技术可行性分析。

参考文献

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非对称寡头市场的期权博弈 第8篇

任何既定市场都存在产品供给企业和产品需求客户,价格成为调整供给和需求的杠杆。在产品同质化市场,价格竞争往往是企业竞争的主要工具,但价格竞争尤其是恶性价格竞争对市场参与者几乎都是破坏性的。为规避价格竞争,企业通常从品牌、质量、风格等方面出发,通过差异化产品获取定价优势,从而在价格战中获利[1]。所以,产品差异现象是产业市场的一种普遍现象。目前,产品差异问题主要在产业组织理论中讨论[2,3],忽略了不确定性对投资价值和投资策略的影响。基于此,本文用定价优势反映产品的差异性,采用期权博弈方法研究寡头市场的竞争投资。

期权博弈方法是实物期权与博弈论的有机结合,既考虑了投资过程中的不确定性、不可逆性和选择的灵活性,又考虑到了投资过程中策略性互动对投资价值的影响,被广泛用于分析不确定环境下的竞争投资问题(Dixit和Pindyck(1994)[4];Smit和Trigeorgis(2004)[5])。Grena-dier(1996)[6]首先研究了市场需求不确定时房地产市场的投资策略,余冬平(2007)[7]、王小柳和张曙光(2011)[8]等也对对称市场做过类似研究。对于非对称市场,Kong和Kwok(2007)[9]、邓光军和曾勇(2011)[10]、马旭耀等(2013)[11]、罗涛和樊纲治(2013)[12]等主要从成本、投资密度、投资回报率等方面入手研究投资主体的竞争策略。

本文是在Grenadier(1996)[6]的基础上建立的期权博弈模型。与现有文献相比,本文主要有如下几点创新和贡献。其一,现有文献大多假设不同厂家生产的产品同质,然而产品差异的现象更为普遍,研究产品差异下的竞争投资问题更具现实意义。所以本文研究非对称市场,包含并拓展了Grenadier(1996)[6]等对称市场。其二,产品的差异会造成各企业定价优势的不同,并且定价优势会因为企业广告宣传、销售策略点变化,所以投资环境的不确定性不仅通过市场需求体现,也通过定价优势体现,随机变量是二维而非一维。其三,产业市场中一般有多个参与者,所以本文针对的是寡头市场而非双寡头市场。Grena-dier(2002)[13]和邱菀华和余冬平(2006)[14]讨论的是对称寡头垄断企业的战略投资,并且前者主要分析古诺纳什框架下的均衡策略,后者主要分析外部性对投资策略的影响。其四,本文量化给出了企业占优投资和抢先投资的条件,这能为投资企业提供明确具体的指导。其五,本文首次分析了寡头市场中不确定性对抢占阈值的影响,发现与传统理论相悖的是,企业面临更高不确定性时也可能提早投资,并给出了合理解释。

2 模型框架

本文将建立一个期权博弈模型,以此来研究非对称寡头市场中的策略竞争投资行为。假设市场中有N(N>2)个企业,它们风险中性并追求利润最大化。同时,为了使各企业的期权价值都不可忽略,假定N不会太大。每个企业都有一次投资机会,即在未来任意时间里若花费沉没成本I可生产出1单位有差异性的产品。为简便起见,将不考虑生产所需要的时间。

一方面,企业的产品价格受市场需求影响,市场需求越高则产品售价越高。另一方面,产品价格还与企业的定价优势有关。这是因为不同企业提供的产品可能会由于质量、风格、颜色等方面存在差异,导致消费者对各企业产品的偏好不同。定价优势越高,产品的销售价格也会越高。所以,假设任意企业j(1≤j≤ N)在t时刻的产品销售价格Pj(t)与市场需求X(t)和定价优势yj(t)满足如下正比例关系:

其中,j表示市场中已经投资的企业数量,D[·]是反需求函数(D[i]简记为Di)。i越大,意味着市场被更多的企业分享,每个企业的利润越低。因此反需求函数满足D1>D2> … > DN,表示投资过程中存在首发者优势。

从式(1)可以看出,市场需求X(t)反映产品的替代性,表明不同厂家生产的产品功能相同;定价优势反映产品的差异性,表明非对称市场中产品价格与对称市场中产品价格之间的差异度。特别的,在对称市场中产品同质,消费者对任何企业的产品需求无差别,yj= 1;在非对称市场中,产品差异造成各企业不同的定价优势,若企业j的产品不能满足消费者需求,只能靠降价刺激消费,此时yj<1,反之yj> 1。

企业收益的不确定性,不仅来源于定价优势的不确定性,也来源于市场需求的不确定性,其原因如下。一方面,消费者的偏好会因为企业自身声誉、广告宣传、销售策略等因素发生变化,定价优势也会随之变化;另一方面,市场需求会受宏观经济形势、消费者资产的购买力等因素影响而发生改变。因此,假设定价优势与市场需求分别满足如下形式的几何布朗运动:

其中,参数cj和σ 分别表示定价优势和市场需求的波动率,反映投资过程中的不确定性,参数αj和μ分别表示这两个变量的预期变化率,dz1和dz2表示标准布朗运动增量。由(2)可知,若任意企业定价优势的预期变化率和波动率相同,则投资市场对称,所以本文研究结论对对称市场同样适用。另外,假设市场需求与企业定价优势之间具有相关性,即dz1dz2=ρdt,其中-1≤ρ≤1。

另外,为保证所有企业在有限的时间内执行期权,假设r>μ+αj+ρσcj(若ρ>0),或者r>μ+αj(若ρ<0),其中r是连续时间的贴现率。

3 模型分析

由于参数Di(0<i≤ N)是单调递减函数,所以当行业中企业数量越来越多时,Di会逐渐减少,企业所获得的收益也会相应减少。因此,各企业会尽量选择尽早投资。但是,考虑到市场需求和企业定价优势的随机变化,各企业会尽量在自身期权价值最大时再进行投资。依据企业进入市场投资的先后顺序,将N个企业分别称为第1个、第2个、…、第j(0<j<N)个、…、第N个企业。根据动态规划理论,将采用逆推法推导。

3.1 最后一个企业

对于最后一个企业而言,竞争对手都已投资,该企业可以优化的选择自己的投资时机TN*.也就是说,当复合状态yNX(简记为η,表示顾客对特定企业的产品需求情况)达到或超过第N个企业的投资阈值ηN*时,该企业马上采取投资行动。所以第N个企业的价值函数满足

其中,[·]表示企业的净收益,Et[·]表示该收益在t时刻的期望。利用Ito引理计算可得

其中,βN>1且满足

也就是说,当复合状态低于ηN*时,第N个公司会等待观望;当复合状态达到或超过ηN*时,第N个公司会立马进入市场投资。

3.2 倒数第二个企业

当市场中只剩下最后两个企业没有投资时,第N个企业与第(N-1)个企业组成类似的双寡头市场。对于第(N-1)个企业,其投资有两种情形:一种为占优型,即第N个企业更愿成为追随者,第(N-1)个企业有明显优势成为领导者;一种为抢占型,即第(N-1)个企业需要与对手抢占市场获得领导者地位。

首先考虑第一种情形。由于第(N-1)个企业在博弈中占优,它可以选择在自己的状态变量yN-1X达到最优阈值η*N-1时再行动。企业价值VdN-1(d代表dominant)可分为两个部分:VN-1d(1),即不考虑第N个企业的进入而享受的垄断价值;VN-1d(2),即第N个企业的投资对自身价值造成的负面影响。因此,第(N-1)个企业的价值函数为:

其中,βN-1是将式(5)中N换成N-1后方程的正实数解,η*N-1为式(6)中N换成N-1后的形式。

如果第(N-1)个企业在TpN-1(p表示preemptive)抢占投资,则抢占价值

由上可知,当初始复合状态η较低时,第(N-1)个企业的投资阈值有两种可能:一种是最优阈值η*N-1,一种是抢占阈值,而抢占阈值是该企业在类似的双寡头市场中成为领导者与成为追随者价值无差异时的解。

比较式(7)与式(8)可以发现,当复合状态变量低于第(N-1)个企业的最优阈值时,在博弈中占优的第(N-1)个企业所得到的收益会超过抢占投资的第(N-1)个企业所得到的收益。而当复合状态超过第(N-1)个企业的最优投资临界值后,两种类型企业的价值函数完全相同,这是因为在这种情况下,两种类型的第(N-1)个企业的最优投资策略都是马上投资以获得更多收益,抢占投资还是占优投资已经无差异。

3.3 任意企业

当(j-1)个企业已完成投资,第j个企业将开始考虑自己的投资问题。与倒数第二个企业的推导过程类似的是,需要区分两种情况,即与第(j+1)个企业相比,第j个企业在博弈中占优还是需与第(j+1)个企业抢占市场。

首先考虑第j个企业占优的价值函数,该价值函数可以被分成(N-j)个部分。一方面,忽略企业i(其中i=j,j+1,…,N)的投资行为,第j个企业采取行动后获得垄断收益;另一方面,企业i的投资行为对第j个企业的价值产生负面影响。所以,任意企业的价值函数可表示为:

投资阈值为

其中βj是将式(5)中N换成j后方程的正实数解。如果第j个企业与第(j+1)个企业博弈时占优,则该企业将在最优投资阈值ηj*采取行动。但是若第j个企业已经错过了最优投资时机,将不得不与第(j+1)个企业抢占市场,则此时抢占投资与占优投资的价值函数相等。所以,第j个企业抢占投资的价值函数为

所以,第j个企业(1≤j<N)的投资阈值有两种:当该企业与第(j+1)个企业在博弈中占优时,第j个企业会选择在复合状态变量达到或超过最优阈值ηj*时开始投资;当与第(j+1)个企业抢占市场时,第j个企业会选择在复合状态变量达到或超过抢占投阈值时进入市场。而投资阈值的具体选择原则满足如下命题。

命题1 设x = Dj/Dj+1.当参数满足条件

且初始复合状态很低时,第j个企业将选择占优阈值ηj*达到后进入市场;而当参数满足条件

且初始复合状态很低时,第j个企业会在复合状态达到后再抢占投资,其中是如下方程的解:

由该命题可知,当参数满足不同条件时,投资策略各有不同。若参数满足条件(12),第j个企业在与第(j+1)个企业博弈中占优,所以占优序贯均衡发生;若参数满足条件(13),第j个企业的先行投资地位是与第(j+1)个企业抢占获得,所以抢占序贯均衡发生。若初始状态已超过第(j+1)个企业的投资阈值,则第j个企业与第(j+1)个企业同时进入市场,同时投资均衡发生。

另外,通过命题1,采用逆推的方式可以得到所有企业的投资阈值。

4 比较静态分析

命题2当参数满足时,最优阈值η*j随着cj的增加而减小,反之亦然,其中。

在传统的实物期权理论里,当投资过程中的不确定性增大时,企业往往采取等待观望的态度,推迟投资发生。这是因为不确定性增加时,投资过程中的风险也会增加,所以企业更愿意采取谨慎的态度。而本文的非对称博弈模型却发现存在定价优势不确定增加时企业采取提早而非推迟投资的现象,与传统实物期权理论相违背,其原因如下。

复合随机变量可以表示为

所以,ln(yjX)会以确定的速率增长,但在连续时间里受到一个正态分布的随机变量的扰动。也就是说,cj的变化不仅会影响yjX的波动率,还会影响yjX的预期变化率,而复合随机变量最终的变化由这波动率和预期变化率共同决定。

图1给出了定价优势不确定性变化对最优投资阈值的影响。其中参数设定为:σ=0.2,r=0.05,αj=0.01,μ=0.02,Dj=1,ρ=-0.5,I=100。从该表可以看出,当cj<0.068时,最优投资阈值会随着定价优势不确定性的增加而减少,提早投资发生;当cj>0.068时,企业会因为定价优势不确定性的增加而推迟投资。

若对抢占阈值作比较静态分析,可以得到如下命题。

命题3 在产品差异的不完全竞争寡头市场中,当ρ>0时,抢占投资者会因为自身定价优势不确定性的增加而推迟投资;当βj(cj+ρσ)<cj时,抢占投资者会因为自身定价优势不确定性增加而提早投资。

由(15)可知,ρ<0时可能会使得整个不确定性部分在cj增加时反而减少,提早投资发生;ρ>0时必会使得整个不确定性部分随着cj的增加而增加,推迟投资发生。图2给出了定价优势不确定性对抢占阈值的影响,其中Dj+1=0.8,其余参数取值与图1相同。

虽然命题2和命题3并没有讨论市场需求不确定性的影响,但由于市场需求与定价优势对价值函数和投资临界值作用完全相同,所以该命题也适合市场需求不确定性变动的情况。也就是说,当参数满足条件ρ>0时,若市场需求的不确定性变大,则企业会推迟投资;当参数满足βj(σ+ρcj)<σ时,更大的市场需求不确定性会促使企业提早进入市场。

5 结论

本文从期权博弈角度分析了产业市场中的产品差异问题。通过建立期权博弈模型,借助定价优势反映产品的差异性,分析了非对称寡头市场的策略竞争投资决策。与Grenadier(1996)[6]等相关研究不同的是,本文得出了产品差异的寡头市场中抢占阈值分析解的表达式及其存在的条件,并且得到投资的三种均衡状态。当初始复合状态较小时,投资者可能选择占优阈值开始投资(参数满足式(12)时),占优序贯均衡发生;也可能选择抢占阈值进入市场(参数满足式(13)时),抢占序贯均衡发生;而当初始复合状态较大时,同时投资均衡发生。

在传统的期权博弈理论里,投资环境中不确定性的增加会使投资者推迟行动。而在非对称寡头市场中,无论是占优投资者还是抢占投资者,当定价优势或市场需求的不确定性增加时,都存在投资者提早行动的可能,这是因为定价优势或市场需求的不确定性的变化并不单一的造成投资环境不确定性发生变化,还会对投资环境的预期变化率等产生影响。并且,这一结论正好解释市场中的过度供给现象:更高的不确定性可能使得投资者在复合状态较低时仍进行生产,从而导致市场中出现过度供给的现象。另外,只有当定价优势和市场需求之间呈正相关(ρ>0)时,较高的市场需求或定价优势不确定性会提高抢占投资阈值,故而推迟投资成为抢占投资者的最优策略,因为此时抢占投资者也会出于谨慎而等待观望。

摘要：为研究产品差异下寡头市场的竞争投资策略,用定价优势反映产品的差异性,用市场需求反映产品的同质性,建立了一个非对称寡头市场的期权博弈模型,推导出市场中每个企业的价值函数和投资阈值,并量化分析了投资阈值的选择原则,给出不确定性对投资策略的影响。研究发现,当参数满足不同条件时,投资策略会在占优投资和抢占投资间转变;定价优势(或市场需求)不确定性的提高并不总会导致投资的推迟。

非对称营销下的创新战略 第9篇

吉姆·柯林斯于2011年10月出版了其历时9年的管理研究成果《选择成就卓越》，这一成果解释了为什么有些企业可以在动荡的环境下获得巨大的成功。我之所以介绍柯林斯的新书，是要大家注意到环境发生了根本的变化，这种变化对企业提出全新的要求，环境越动荡，越应有更加严格的自我选择与训练，这是世人适世之所需，对于今天的中国企业管理者更加至关重要。

危机与变化

在企业发展历程中，环境的变化、技术的变化、消费需求的变化，引发了企业发展格局的不断调整和变化。在2000年之前，资源具有绝对的优势，我们在设定竞争战略的时候，也是以占有独特的资源为核心，在那个时期，无论是土地、政策、特殊的渠道、目标顾客、资金、人才、专利技术、设备以及品牌都可以成为一种资源，而使得企业拥有属于自己的核心能力。

很多情况下，企业因为具有资源中的一种或者多种优势，而保持着自己在竞争中的有利位置。但事实是，没有企业能因此而保持永久的竞争力。学者们研究100家最大的跨国工业企业从1912年到1995年来的业绩变化发现，其中49家被收购、破产或者收归国有，31家仍生存下去，但不再是前100强，能够保持住领先的只有20家。这20家成功企业普遍的生存之道是：第一，富有创造性；第二，愿意进行改革；第三，能因时制宜，调整业务组合。

随着全球竞争的深入，中美之间的发展格局引发人们对于未来变化的猜想，而我更愿意深入分析美国为什么可以持续获得最强有力的世界地位。在分析美国为什么持续增长的原因的时候，德鲁克写了这样一段话：20世纪70年代中期以来，“经济零增长”“美国限制工业化”及长期的“康德拉杰夫经济停滞”之类的说法被人们奉为金科玉律，在美国十分盛行。然而真正发生在美国的是完全不同的情况。在这一时期，美国经济体系发生了深刻的变化，从“管理型”经济彻底转向了“企业家”经济。德鲁克更明确地认为，“在美国出现的真正的企业家经济是现代经济和社会史上最具深远意义和最鼓舞人心的事件。”

“企业家”一词源于法文，意思是“敢于承担一切奉献和责任而开创并领导一项事业的人”，带有冒险家的意思。在1800年前后，法国经济学家萨伊（J.B.Say）将“企业家”一词广泛推广，他曾经这样说过：企业家“将资源从生产力和产出较低的领域转移到生产力和产出较高的领域”。当我们明白什么是企业家的时候，也就了解到德鲁克所认为的美国持续增长的缘由是“创新”与“效率”，这和我们驱动增长的动因完全不同，虽然今天的美国因为金融危机陷入困境，但是对于创新和效率的追求让美国摆脱危机的效果也许会完全不同于我们，而这正是我特别强调的部分，也是我们需要认识到自己所处危机的根本原因。

经济增长不是依靠物质资本积累和资源的投入，而是效率的提高，其中影响力最大的是创新带来的高产出，如果不能够寻找到这样的增长路径，就会陷入到危机之中。在回顾这样短短的不到十几年的时间里，可以看到很多曾经是行业巨头的企业失去了往日辉煌，这一定不是市场的原因，一定是企业故步自封，自我陶醉，看不到危机，甚至满足于自己所具有的核心优势。创造奇迹的，也一定不是市场的原因，一定是企业不断地超越自己，不断地转型和调整，时时让自己具有高度的危机意识、对变化的理解、持续创新的能力。

非对称营销下的创新战略

在过去的营销策略中，人们已经习惯了动用资源展开营销行动，无论是对于4P理论的理解，还是对于4C、4R理论的运用，总是需要借助于资源获取来实现营销的功能。多年以来，中国企业在与跨国企业竞争的时候，因为能力不足常常陷入被动，但是因为还可以借助中国本土市场的机会，让自己获得成长的条件，从某种意义上讲，中国市场也是本土企业的一种暂时性资源。然而随着跨国企业全面进入中国市场，也随着技术与资本在更大范围内展示影响力，中国企业如果还是依赖于过去的经验和对于中国市场的理解，就会陷入极其困难的境地。在一个非对称状态下进行营销创新，会显得越来越重要，我们不妨看看三个典型的案例。

与顾客互动的“1号店”

1号店是国内首家网上超市，2008年7月网站正式上线，成立仅3年半的时间，以每月业绩28%的平均飙升速度成长为国内领先的B2C网上购物平台。面对众多的线上、线下零售企业，1号店充分运用新媒体进行营销，并进行了很多营销创新。首先是微博策略，立志成为网上沃尔玛的1号店现已拥有5万多微博用户关注该官方微博，形成了微博用户群，简单有效地锁定了目标客户，并通过微博达到了良好的宣传效果。其次是采用了移动二维码识别，二维码识别作为高新科技被1号店首先运用于营销推广，在各个大型的地铁站内，巨幅的1号店二维码宣传海报随处可见，这些海报不但可以观看，更可以拿起手机直接扫描海报上顾客想要购买商品的二维码，直接发送购买所示商品，这种新颖的消费模式已经在年轻人中流传开来，成为了都市消费的新浪潮。

新生活态度的中粮悦活

中粮集团有限公司（COFCO）是成立于1949年的老牌国企，最初是粮油食品贸易公司，但就是这样的老牌国企，敢于在营销上“吃螃蟹”，通过营销创新和准确的策略创造出了极具活力的新品牌“悦活”。悦活品牌的成功首先是迎合了主流消费趋势，在当下消费者安全感缺失的焦虑情绪下，健康类食品饮料将是今后食品饮料消费中的一大主流，悦活敏锐地洞察到了这一消费趋势。其次是让品牌标签化，定位于“生活态度品牌”的悦活，积极倡导自然绿色的生活方式，并且用“产地限定、加工全程零添加、产品信息全程可追溯、支持生态农业”这四大卖点来支撑其定位，“自然至上”的品牌主张得到了目标消费者的认同。最后是让品牌得到最高效的曝光，广告一般集中在7点～9点的上班高峰时段投放，消费者不管是开车、坐出租还是乘坐地铁，都有机会接触到悦活品牌。

世界第一的三星

2011年2月11日，诺基亚在伦敦发布了企业战略新方向，包括管理团队和运营架构的变化，以在动态的市场竞争环境中加快公司的执行速度。但是到了2012年的第一季度，诺基亚却丧失了占据14年之久的世界第一的地位而败在三星的手下。诺基亚拥有强大的客户资源，拥有和全球最强大软件企业合作的资源，甚至拥有全球优秀的行业人才和技术，但是为什么三星还是可以取得成功，在两者完全不对称的前提下，为什么还是出现逆转的格局，究其原因就是两者在创新上的能力不同。一个1998年才刚刚进入手机领域的全新品牌，三星没有像其他的亚洲企业那样以价廉取胜，而是向西方企业学习，注重创新、市场和设计，把自己定位为高端产品，这样反而脱离价格和成本控制的束缚，从而缔造属于自己的辉煌。

创新与创业

2008年我曾经写过一本书《中国企业的下一个机会》，这本书是想表明中国企业需要从过去的规模型企业转变成价值型企业，当时提出这个观点，就是源于关注到市场变化，以及中国企业自己成长中的局限性。价值型企业就是需要企业用自身的能力来获得市场，而不是依靠资源，而到了2012年，全球经济环境越发陷入低迷之中，无论是资源还是需求本身，都呈现出“不足”的态势，在这样的情形下，唯有拥有创新，做好准备，不依赖于资源的企业才会获得机会，也就是我们说的在非对称营销环境下，创新才是企业的立足之本。

在市场格局中，总会有企业具有更多的天然优势，这些不对称的格局不能够成为企业无法突破，或者无法引领市场的借口。即便是在一个完全不对称的格局中，依然可以通过创新与学习，超越自己，进而超越对手。观察市场中卓越的企业，一定会看到这些企业创新的努力和成效，三年前我们还在惊讶于苹果公司的成功，想不到今天就有了三星对苹果的挑战和超越。所以无论在任何环境中，认识时代，只要持续创新和创业，就一定会取得令人意想不到的成功，具有创新意识的企业，是不会受环境约束的。

得益于技术，人们了解资讯和世界的方式越来越多，因为互联网电视、iPad、云技术等，人们的阅读以及创新的方式已经发生了很大的改变，正如很多评论所说的那样，这些一定会改变传统的传媒产业，也会令人与世界的沟通变得更多元、更丰富以及更复杂。实现互动和社会化的核心是顾客与产品之间如何互补，关键是产品跟消费者需求之间的契合度。我并不是喜欢网络游戏，但是《魔兽世界》也不得不让我惊讶，这样一款产品可以缔造每年5亿美元销售额，上千万人参与。虽然《魔兽世界》只是一款游戏，但它对玩家们来说，是几年来时刻关注和牵挂的另一个世界。

企业成长只能在其思维空间之内成长，如果是这样的话，中国企业的成长受所能达到的思维空间限制。中国企业在变化的全球市场依然沿用自己习惯的思维方式，依然沿用自己在中国本土市场所形成的营销模式，依然希望借助于资源扩张来获得市场地位，这也许就是中国企业全球化进程中多受阻碍的根源所在。中国企业进入海外市场常常亏损，很多人从多个角度分析原因，而这些市场出现问题的原因，是中国企业一直沿用在中国市场成功的商业模式，而没有找到符合当地文化与消费习惯的商业模式，这是中国企业的惯性思维所致，缺乏创新与消费者互动的思维习惯所致。

创新与创业是我最近思考最多的话题，所谓创新，就是将远见、知识和冒险精神转化为财富的能力；所谓创业，就是把创新放在一个组织中。重复这两个词的内在含义，就是要表达这样一个想法：面对不确定性，持续的创新与创业是一个非常有效的必要的途径。整个环境的确已经改变了，我们得承认这样的改变，从而考虑如何安排属于未来的自己。德国媒体评论认为：“在科技面前，没有人能一直高高在上，时代会抛弃一切落伍者。”

（陈春花：华南理工大学教授、博士生导师）

非对称连续刚构桥特性分析 第10篇

关键词：连续刚构桥,方案布置,桥型,跨度比

1概述

近年来,随着我国山区交通建设的快速发展及挂篮施工技术的成熟,连续刚构桥这一桥型因其经济性和良好的受力性能而备受工程师们的喜爱。

对于大部分山区峡谷来说,由于地形条件的限制,适合中等跨度的桥型有连续梁桥、刚构桥及拱桥。连续刚构桥与连续梁桥及拱桥相比,具有施工更加简单,更符合峡谷地形的特点。尤其是薄壁高墩的使用,增加了刚构桥吸收变形的能力,使其具有明显的柔性特性,对抗震特别有利。

国内外已经建成的连续刚构桥大部分为对称布跨,并且主墩墩高差别不大,全桥从结构布置及受力来说,具有明显的对称性(见图1)。然而由于一些特殊原因,出现了非对称布置的连续刚构桥,并且这种桥型并非特例,目前对这种非对称布跨的连续刚构桥特殊类型的研究还存在一些不足,相关文献较少。

与连续梁桥相比,连续刚构桥将部分桥跨结构和墩台刚性相连,在竖向荷载作用下,将在主梁端部产生负弯矩,因而减少了跨中的正弯矩,从而减少主梁高度。然而刚构桥在竖向荷载作用下,桥墩除承受压力外,还承受弯矩作用,墩底将会产生水平推力。连续刚构桥为超静定结构,在混凝土收缩徐变,温度变化、墩台不均匀沉降及预加力等因素的影响和作用下,会产生附加内力。

2非对称布置连续刚构桥实例分析

2.1挪威Raftsundet桥

挪威Raftsundet桥,建成于1998年,为世界上最大跨度的预应力混凝土连续刚构桥。由于受海湾地形条件限制,桥梁采用四跨连续非对称跨径布置,全桥跨径布置为(86+202+298+125)m。该桥边跨与主跨之比分别为0.68与0.42,跨径比之差达到0.26,产生非常大的不平衡内力(见图2)。

该桥为了解决不平衡内力,采用了以下方法:1)从设计上298 m主跨中224 m部分采用轻质混凝土,以降低梁段重量;全桥主梁采用高强混凝土C60及C65以减小结构尺寸,从而减轻梁重。2)从施工上采用挂篮悬浇的施工方法,按照86 m跨、125 m跨、298 m跨、202 m跨的先后顺序合龙,设置施工临时辅助墩,并在箱梁两端设置混凝土块压重,以平衡施工不平衡内力。

2.2泸州长江二桥

泸州长江二桥为三跨非对称连续刚构桥,由于受地形及通航条件限制,该桥采用(145+252+49.5)m的跨径布置方案。该桥边跨与主跨之比分别为0.58与0.20,跨度比之差达到0.38,左右两边跨极不对称,并且最小边中跨比0.20远小于连续梁桥经济合理的边中跨比值0.55~0.65,为设计和施工带来了很多困难(见图3)。

该桥为了解决不对称跨径布置的问题,采用了以下方法1)短边跨侧设置锚碇桥台,以承受由于极小边中跨比(0.20)带来的负反力问题。2)由于锚碇桥台限制了结构在短边跨侧的位移导致长边跨侧方向的主墩墩底承受过大弯矩,这通过钢沉井设置80 cm的预偏心及在中跨合龙前施加顶推力来缓解。

2.3贵州关兴公路落拉河大桥

落拉河大桥位于贵州省关岭县,桥址区有断裂构造,为避开此种地质条件,主桥设计采用(40+166.5+97)m不对称连续刚构布置方案。该桥边跨与主跨之比分别为0.24与0.58,跨度比之差为0.34,为设计和施工带来了很多困难(见图4)。

该桥为了解决不对称跨径布置的问题,采用了以下方法:

1)短边跨侧设置40 m等高的大截面箱梁压重,以平衡主跨不平衡内力,改善中跨受力。

2)长边跨侧主墩的悬浇节段比短边跨侧主墩的悬浇节段多两个节段,即跨中合龙段偏短边跨侧设置,以减少短边跨压重数量。

3)施工过程中悬浇节段施工需要压重,必要时设置临时锚拉杆以抵消不平衡节段力。

3结语

非对称连续刚构,由于左右边跨与中跨之比差别较大,导致全桥在荷载作用下产生不对称的结构内力,而且很多极其不对称布置的连续刚构桥,其最小的边中跨比往往要远小于连续梁桥建议的合理边中跨比值范围,造成了设计及施工上的复杂。

另外,在海湾,河湾及山区地形条件下,中等跨度范围内的桥梁中,连续刚构这一桥型具有施工安全风险低,经济性好等优点。由于地形条件的特殊性,经常要布置非对称连续刚构这一桥型,就需要工程师合理把握,通过对比分析,采取有效的技术手段解决非对称连续刚构桥的一系列问题,这样非对称连续刚构桥不失为一种既经济又合理的桥型。

参考文献

[1]范立础.桥梁工程(上册)[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2]周军生,宋桂峰.挪威Raftsundet桥简介[J].中外公路,2000(20):18-21.

[3]庄卫林.泸州长江二桥主桥结构技术特点[J].桥梁建设,2001(5):30-32.