基于有源智能反射面反射单元分组的反射调制系统

为克服智能反射面(IRS)辅助通信系统的“双重路径损耗”,进一步提升系统的可靠性和频谱效率,该文提出一种基于有源IRS反射单元分组的反射调制(RM)系统方案,利用有源反射单元分组的数量来传输额外信息。然后基于矩母函数推导了最大似然检测算法下基站发射符号与有源反射单元分组数量的平均成对错误概率,获取到系统的理论比特错误概率(BEP)上界以及可达速率。仿真结果验证了理论推导的准确性,同时表明所提方案具有更优的误码性能和频谱效率。

面向学位/学历证书可信管理的可扩展类PBFT算法

现有的学位/学历证书可信管理存在节点扩展的优化策略不足、未考虑节点差异性和吞吐量低等问题,“区块链+教育”为学位/学历证书的可信管理提供了一种解决方案。针对上述问题,提出一种面向学位/学历证书可信管理的可扩展类PBFT算法z-PBFT。该算法采用基于区域分组的分层设计,算法模型分为主区域和副区域节点簇,副区域内部采用局部共识机制;通过基于TOPSIS建模和熵值赋权法的加权随机选取分派策略评估节点性能,并选取共识委员节点集。实验结果表明,在大规模节点应用场景下,该算法在确保安全性的同时,具有更高的吞吐量和可扩展性。

体域网中基于多因子优先级的高效资源调度

媒体访问控制(MAC)在确保无线体域网(WBAN)的正常运行方面起着关键的作用。然而,动态环境下紧急数据低延迟和低能耗的高性能需求仍未很好地解决。该文提出一种多因子紧急调度方案(MESS)来满足这样一个严格的需求。首先,针对实际应用场景中数据异质性的特性,设计一种数据分类方法,该方法将数据分为周期数据和紧急数据,这对不同的节点来说更加符合实际情况;其次,设计一种多因子优先级划分方案,包括疾病相关因子、关键程度因子、健康严重程度因子和信息年龄因子,4个因子可以更全面地考虑节点的关键特征;此外,还设计了一种动态时隙分配和排序方法,将节点的时隙依据数据分类和多因子优先级进行动态分配和排序。理论分析和仿真实验结果表明,相较于传统方案所提方案在延迟和能效方面具有明显优势。

信息年龄和能耗联合优化的无线体域网卸载和调度策略

在无线体域网(WBAN)中,为保障生理数据的实时传输并降低节点能耗,提出了一种联合优化的卸载与调度策略。该策略通过选择在传感节点或Sink处理数据,最小化信息年龄(AoI)与能耗的加权和。为解决卸载和调度决策的强耦合问题,采用双层马尔可夫决策过程(MDP),并通过深度强化学习(DRL)应对维数灾难。仿真结果表明,DRL策略在性能上接近MDP,且在节点增加时,相较于RRG与EG策略,平均加权和分别降低约3.58%和24.9%,收敛速度约为MDP的2倍。

Ⅱ型Z-优化二元互补序列对的构造

该文以长度为N(N为整数)的Golay互补对(GCP)为种子序列对,在种子序列对的3个选定位置中插入特定的码元,构造出长度为N+3的Ⅱ型Z-优化2元Z-互补序列对(ZCP)。与已知同长度Ⅱ型Z-优化2元Z-互补序列对相比,构造的新序列有更低的峰均包络功率比(PMEPR)。Z-互补序列对和Golay互补序列对都广泛应用于正交频分复用(OFDM)系统和码分多址(CDMA)系统等,但前者有更灵活的序列长度和更多的序列数量,更能满足应用的需求。

基于新型公平盲签名和属性基加密的食用农产品溯源方案

为解决食用农产品溯源中存在的身份隐私易泄露、难监管以及溯源数据共享困难等问题,该文提出一种基于新型公平盲签名和属性基加密的食用农产品溯源方案。该方案在联盟链授权访问、不可篡改特性的基础上,结合椭圆曲线和零知识证明提出一种新型公平盲签名方法,实现了食用农产品数据上传者身份条件匿名并通过双重ID机制避免了签名方陷害问题;方案同时采用Asmuth-Bloom门限改进的属性基加密结合智能合约技术实现了权限分层的食用农产品溯源数据秘密共享。各项分析及实验结果表明,该方案具备良好的安全性和功能性。

无线传感器网络中DV-Hop节点定位改进算法研究

介绍了无线传感器网络中DV-Hop算法的定位原理、误差来源。针对DV-Hop算法在未知节点到信标节点距离计算中的不足,在分析信标节点间估计距离与真实距离误差的基础上,提出了改进算法。改进算法修正了网络平均每跳距离与未知节点估计坐标的区域范围。仿真结果表明,在相同的网络环境下,改进算法的定位精度得到明显提高。

基于平均跳距修正的无线传感器网络节点迭代定位算法

针对无需测距DV-Hop定位算法存在较大定位误差的问题,从3个方面对其进行了改进:采用最小二乘法准则校正了信标节点间的平均每跳距离;基于对多信标节点平均每跳距离的加权处理修正了用于位置估计的平均每跳距离;通过设定定位精度门限,给出了对估计的定位节点坐标进行迭代求精的数值方法。给出了改进定位算法的实现流程,并对算法的性能进行了仿真研究。仿真结果表明,在适当增加节点计算量和通信开销的条件下,改进算法的定位精度和精度稳定性有明显改善,是一种可行的无线传感器网络节点定位的解决方案。

基于动态能量管理的无线传感网络动目标定位跟踪方法

针对无线传感网络目标跟踪的能效性问题,结合网络能耗模型与唤醒机制,提出一种新的基于动态能量管理的分布式动目标定位跟踪方法。根据目标运动的先验信息,通过小波消噪和自回归预测,实现无线传感节点的动态唤醒,延长休眠时间,降低能量消耗。簇内相关节点构成分布式动态定位跟踪单元,簇头负责收集跟踪单元的测量信息,采用一种基于两圆位置关系的定位修正算法,简化了目标跟踪定位过程。仿真结果表明,基于动态能量管理的分布式定位跟踪方法能降低节点能耗,满足定位跟踪精度,适用于地面动目标的定位跟踪。

可穿戴式生命体征监护设备的研制

专门针对高压氧舱内生命体征多参数监测及健康监护的技术实现问题,提出了一种基于IEEE802.15.4协议的无线传感检测技术系统解决方案,阐述了无线传感检测系统的体系结构以及主控制节点与生命体征参数采集传感器节点的硬件设计方法,给出了软件系统架构、软件设计流程及监护软件工作界面,对MAC层帧结构、物理层帧结构及系统时间同步策略进行了详细分析和设计。该系统样机已进入临床实验阶段,文中还给出了患者的临床检测数据,并与实用的进口监护设备的检测数据进行了对比,验证了临床应用的可行性。

无线传感器网络DV-Hop算法改进与性能

为了提高无需测距的跳距矢量(DV-Hop)定位算法在节点随机分布且拓扑动态变化的无线传感器网络中的节点定位精度,在分析DV-Hop算法实现思想的基础上,针对多边定位法计算出的估计坐标存在较大误差的问题,采用泰勒级数展开法构建了坐标值的数值迭代求精算法,并对改进DV-Hop的性能进行了3个方面的仿真研究:确定了算法迭代步长收敛门限值的选择准则,对比分析了选定门限值条件下DV-Hop算法改进前后的定位性能,给出了不同信标节点和网络节点条件下的统计迭代次数,并以此衡量改进算法的计算量和收敛速度。仿真结果表明,合理选择迭代门限值时,通过适当增加定位节点的计算量,改进算法可明显改善定位精度和定位误差稳定性,是一种可行的无线传感器网络节点定位的解决方案。

基于改进EEMD的心电信号基线漂移消除方法

针对传统方法滤波效果不佳的问题,本文提出了基于改进集合经验模态分解(Ensemble empirical mode decomposition,EEMD)的消除心电信号基线漂移方法。该方法克服了经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)模态混叠的问题,并对EEMD方法存在的问题和不足进行改进,建立集合经验模态分解方法中加入辅助白噪声大小的可依据准则,从而确定加入的辅助白噪声大小以及集合平均次数这两个重要参数。它从含噪心电信号中提取基线漂移信号,然后重构其余本征模函数(Intrinsic mode function,IMF)分量得到"干净"的心电信号,为后续的研究提供前提。经实验验证表明:相较于传统方法,这种方法能够提高信噪比、降低均方差、保持特征波形、去噪更加彻底,很好地解决了心电信号低频成分损失的问题。

工业缝纫机电气控制系统的研制

为实现一种新型高度自动化工业缝纫机电气控制系统的设计,重点阐述了工业缝纫机嵌入式控制器(模式盒)及步进电机控制驱动模块的研制,提出了在TMS320F2812数字信号处理器(DSP)、A3P060现场可编程门阵列(FPGA)硬件平台上搭建实时操作系统μC/OS-II的模式盒控制方案,并在分析步进电机动态特性的基础上,给出了步进电机升降速曲线实现方式,实现了高速状态下三轴电机联动及多种定制花样的精确缝制。实验结果证明,该系统具有动态响应良好,运行噪声低,整机功耗低等特点。

强噪声背景下高频CW电报信号的自动检测

长期以来,CW电报通信都靠人工操作来完成,难以满足大容量、高速度的要求,如何实现CW电报的自动检测与识别,减少人为因素的影响,提高其有效性是当前高频CW电报研究的重要课题。在强噪声背景下,高频CW信号的包络检波检测法难以有效跟踪信号波形,检测性能严重下降。针对此问题,提出了一种基于Kalman滤波的微弱CW信号检测方法。该方法首先采用Kalman滤波器实时捕捉CW信号,恢复信号波形,再运用复数谱方差识别干扰信号与CW信号,提取出纯净的CW信号。实验表明:该方法能够在强噪声背景下有效地检测出CW信号,具有更高的识别率,且算法简单,实时性强,可用于指导高频CW电报自动接收设备的研制。

血液净化系统的高可靠性漏血监测方法研究

为提高血液净化系统中漏血监测的可靠性,减少漏血检测易出现的误报、漏报现象,提出一种可靠的漏血检测方法。采用小波分析技术对检测的光电转换信号进行处理,去除气泡通过时对漏血检测的噪声影响,并针对管壁污染的现象,采取漂移跟踪算法进行报警阈值自适应调整,以减少检测的误报和漏报。实验结果表明采用小波分析技术和漂移跟踪算法用于血液净化系统的漏血监测取得了较好的效果。

基于集合经验模态分解和信号结构分析的心电信号R波识别算法

R波作为确定心电信号各波段的重要参考,是心电自动分析的前提。针对大多数R波识别算法的预处理过程影响识别准确度和耗时问题,该文提出一种基于集合经验模态分解(EEMD)和信号结构分析的算法对带噪心电信号(ECG)的R波直接进行识别。首先通过EEMD将带噪声的心电信号分解成一系列本征模态分量,然后对分解后的各模态分量作独立成分分析以提取出R波特征最明显的成分,对该成分进行结构分析,从而实现对R波的准确定位。仿真结果表明,该文算法对带噪声心电信号的R波识别具有更优性能,对异常心电信号的R波识别也具有明显效果。

一种适用于节点功率非对称WSN的改进S-MAC协议

针对节点功率非对称的无线传感器网络中的隐终端问题,提出在RTS/CTS机制基础上增加广播Bandwidth Reservation(BRES)消息的改进协议。在改进协议中,通信节点的邻居节点根据侦听到的CTS消息动态广播BRES消息,使得与通信节点连接非对称的高功率节点在接收到BRES消息后推迟自身发送任务,从而避免了隐终端问题。仿真结果表明:相比S-MAC协议,改进协议减少了低功率节点的数据冲突并降低了其到目的节点的端到端延迟,提高了低功率节点和网络的吞吐量。

基于EWT和结构特征提取的心电信号R波识别算法

R波作为心电信号中最明显的特征,常作为确定心电信号其他波段的重要依据.针对现有算法识别率低的问题,提出一种基于经验小波变换和信号结构特征的R波识别算法.首先利用经验小波变换对心电信号频谱进行自适应分割,在分割区间上构造合适的小波滤波器组提取出具有紧支撑的模态分量,然后对提取出的各模态分量进行频谱分析,找出R波对应的高频分量并对其进行结构分析,从而实现R波的准确定位.仿真结果表明,所提算法对心电信号R波识别的灵敏度达到99.93%,准确率达到了99.92%,阳性准确率达到99.99%,并且算法耗时仅0.68s,对R波具有很好的识别效果.

RIS辅助的MISO系统安全鲁棒波束赋形算法

为解决无线信道开放性导致的信息传输安全及信道估计误差等不确定性带来的系统传输性能恶化问题,该文提出一种存在用户窃听的可重构智能超表面(RIS)辅助多输入单输出(MISO)系统的Charnes-Cooper鲁棒波束赋形算法。针对窃听用户建立有界信道不确定性模型,并通过约束最大发射功率以及RIS相移,联合优化基站波束和RIS相移来最大化用户保密率。为求解该非凸问题,首先通过变量替换、Charnes-Cooper方法和S-procedure方法将其转换为凸优化问题,进而采用间接交替优化耦合变量来获得鲁棒波束赋形矩阵和RIS相移。仿真结果表明,该文提出的基于RIS的联合优化算法具有更好的用户保密率和鲁棒性。

基于无线传感器网络的紧急节点群通道机制

针对应用于环境监控的无线传感器网络既要处理时间敏感的紧急事件又要延长网络寿命这一矛盾,提出了一种基于无线传感器网络的紧急节点群通道机制,它使多个相邻的紧急节点组成紧急节点群并对其建立高速群通道,同时对通道外的节点休眠。通过NS2进行仿真验证,结果表明该方案具有延时低、节能的特点,在提供有效的通信能力的同时还达到了节能的目的,具有较重要的工程应用价值。