无线传感器网络中免于测距的声音定位算法

为在无线传感器网络中实现声音定位,从降低计算复杂度和减小噪声干扰的角度提出了一种基于中垂线分割的免于测距的声音定位算法.该算法采用免于测距的中垂线分割法确定声源所在定位区间,时间复杂度为O(N2),低于时间复杂度为O(N3)的基于测距的传统定位算法.通过对测量噪声的深入研究,提出了噪声敏感区概念.该算法在针对噪声敏感区的特点改进后,平均测量误差缩小37%以上.实验结果证明,该算法不仅在无线传感器网络中运行良好而且比已有的定位算法具有更好的定位精度.

移动无线传感器网络中空间复用性分析

网络拓扑结构是上层算法的基础,对无线传感器网络性能起着决定性作用.针对动态无线传感器网络拓扑结构的变化造成的空间复用问题进行了论述,量化描述了移动无线传感器网络空间复用率,并在此基础上提出了移动无线传感器网络连接拓扑的特征.研究结果对设计移动无线传感器网络MAC层协议具有重要的参考价值.

移动无线传感器网络中的网络分割

移动无线传感器网络因为传感器节点具有自主移动能力而使网络无法持久保持稳定的连通性,导致网络长时间处于被分割成多个局部子网的状态.通过对网络动态分割的深入研究,从物理层、链路层分析产生网络分割的原因,定义网络分割时间比、网络分割度和网络承载率等指标,量化地分析了网络分割问题.通过仿真实验得到的大量实验数据,揭示出移动无线传感器网络连接在网络分割方面的两个特征:网络分割时间比与节点数目呈反比,网络承载率与网络分割度的稳定性呈正比.研究结果既可为无线传感器网络的实际应用提供依据,又可为上层协议的研究提供有价值的参考.

Motion JPEG视频压缩IP核的设计与实现

设计了一个高效的全流水线结构的Motion JPEG视频压缩IP核。在设计中提出了一种适合FPGA结构的并行快速矩阵转置电路结构和全流水线的二维离散余弦变换电路结构。实验结果表明,Motion JPEG视频压缩IP核具有较大的实用价值和广阔的应用前景。

移动无线传感器网络中链路层连接变化分析

动态无线传感器网络中的一个关键问题就是节点移动对网络连接变化的影响.分析了移动无线传感器网络链路层中影响连接变化的因素,即节点移动速度和网络承载率,并以速度半径比的概念有效地描述节点在网络中的移动速度,研究了二者共同作用时的影响情况.通过对网络中链路层连接变化的深入研究和仿真实验得到的大量实验数据,最后得出连接变化率随着速度半径比增大而增大,随着网络承载率增大而减小的结论;该结论既可为无线传感器网络的实际应用提供依据,又可为上层协议的研究提供有价值的参考.

面向化学专业学生的大数据应用实践教学探索

从培养化学专业学生的大数据应用实践能力出发,对拟开设的面向化学专业学生的大数据应用实践课程教学进行初步探索,具体从化学大数据教学内容、教学方法与师资培养方面进行了阐述。

无线传感器网络中的定位模型

位置信息在无线传感器网络应用中日益重要,针对该网络中的定位问题,提出一种新颖的基于模糊识别的定位模型.在该模型中,定位空间被一些样本点划分为若干个小区域,每个样本点唯一地对应一个信号向量,通过计算未知点信号向量与各个样本点对应向量的贴近度,可以最终确定未知点的坐标.该定位模型直接采用了射频信号对未知点进行定位,不但避免了一些range-based定位模型中出现的误差叠加等问题,而且还降低了计算复杂度.最后,借助NS-2仿真手段对该定位模型进行了验证.结果表明,该定位模型具有较高的性能,适合无线传感器网络应用.

基于TDOA的超声波测距误差分析与改进

基于TDOA的超声波测距模型认为距离为声波的速度与时间差之积,忽略了温度等因素对速度的影响,此外,系统计时的误差影响了时间差测量,导致测距精度不高.分析了基于TDOA原理的超声波测距系统误差的主要来源,建立模型,通过实验对温度、距离衰减及时间差测量进行补偿,利用超声波反射特性对障碍物进行测距,并利用多探头在一定程度上削弱了方向性带来的影响.实验结果表明:系统性能稳定,测距精度高,环境适应性更强.在超声波测距范围内,最大误差不超过4 cm.

WSNs中一种新颖的模糊识别定位技术研究

针对WSNs中定位技术存在的不足,提出了一种新颖的基于模糊识别的定位模型.在该模型中,定位空间被一些样本点划分为若干个相同的小区域,每一个样本点唯一地对应一个信号向量,通过计算未知点对应的信号向量与各个样本点对应向量的贴近度可以最终地确定未知点的坐标.该定位模型采用射频信号进行定位,不但避免了现有模型的误差叠加,提高了定位精度,而且避免了高计算复杂度与多参考点需求.基于NS-2的仿真结果表明该定位模型在具有较高的性能与较强的实用性.

电动汽车准实时协同充放电策略

电动汽车作为未来能源互联网的重要组成部分得到了越来越多的关注。针对电动汽车的充放电问题,提出一个准实时的协同充放电多代理系统。系统采用M/G/∞排队模型预测未来短时间内电动汽车的充电负载需求,为充放电决策提供准实时信息。在不破坏配电网系统限制的前提下,以最大化用户充电需求满意度和最小化用户充电成本为目标的两阶段优化策略在满足用户充电需求的同时,节约了用户的充电成本。仿真结果表明,采用两阶段优化策略的多代理系统可有效实现电动汽车高渗透率下的协同充放电管理,增强了系统的健壮性。

一种面向多智能体群集的避障算法

多智能体群集中的避障问题是研究的难点问题,每个智能体需要安全避开障碍物并朝着目标点前进.根据现有的基于人工势场函数的群集算法,提出一种改进的具有避障能力的群集算法.在该算法中,将障碍物等效成虚拟智能体进行避障.智能体感知到障碍物后,不是立即采取避障措施,而是将智能体的速度方向和目标点考虑在内,根据智能体不同的速度方向和目标点的位置,采取不同的避障措施.经理论分析与实验验证,表明所提出的算法能够有效地躲避障碍,并且在避开障碍物后更快地达到群集.

基于信息融合的大飞艇自适应姿态解算算法

现有计算大飞艇姿态角的平衡滤波算法虽然融合了加速度和角速度信息,但其未对加速度的适用条件进行分析,从而导致了积累误差和动态解算准确性问题.针对该算法的不足,提出了根据飞艇的不同运动状态来调整姿态解算算法的融合加速度和角速度数据的自适应姿态解算算法,并通过Matlab实验验证了算法的有效性.实验结果表明,该算法有效地解决了平衡滤波算法的不足,通过引入SMV(signal magnitudevector,信号量向量),使大飞艇的运动状态得到了准确判断,从而使积累误差问题得到了有效改善,同时提高了大飞艇的动态解算准确性.

数据采集中延长WSN生存周期的研究与实现

无线传感器网络的生存周期将直接影响其在物联网中的应用价值,针对该问题进行了深入研究,最终实现生存周期的有效延长.通过组建简单稳定路由,为MAC层提供鲁棒通信路径的基础,从低功耗和减少数据包冲突概率两个角度出发,设计了周期性唤醒机制和FHPR算法.周期性唤醒机制使节点可以长期处于超低功耗状态;FHPR算法包括跳频列表和数据包重组机制两部分,前者有效减少冲突概率,后者在减少冲突概率的同时有效降低功耗.实验结果表明:由自主研发的节点组建成的无线传感器网络可以稳定运行,生存周期被有效延长.

基于IEEE 802.15.4协议的虚拟仪器的设计与实现

利用虚拟仪器技术,设计并实现了一套基于IEEE 802.15.4协议的无线传感器网络分析仪.采用MVC设计模式将系统软件模块的用户交互界面与业务逻辑处理分离开来,提高了应用程序的可扩展性,实现了数据帧解析,实时显示网络拓扑结构等功能.为了处理来自串口的缓冲数据,提高处理质量,使用了一种基于自适应线程池技术的数据处理方法.实践应用结果表明,该套分析仪器已经满足了系统设计的需求,对无线传感器网络的理论和应用研究具有一定意义.

基于脉搏波的人体窦性心率过缓检测方法

随着可穿戴技术的快速发展,可穿戴产品中对人体生理信号分析的需求日益强烈。光电容积脉搏波技术作为一种能够体现人体心血管健康状态的重要生理信号已经开始应用到医疗、老人监护和健康监测的众多可穿戴产品之中。采用支持向量机(SVM)的分类算法,设计了一个基于光电容积脉搏波的人体窦性心率过缓检测系统。通过对光电容积脉搏波数据的采集、存储以及特征向量的提取,并利用支持向量机的分类算法,提出了一个判别用户当前心率状态是否处于窦性心率过缓的检测方法。通过实验测试,确定了分类器的最佳设置参数为C=38,g=7,此时分类准确率达94.44%,测试集验证的正确判决率达94.18%。该技术为基于光电容积脉搏波的可穿戴计算产品提供了一种新的应用领域。

基于组确认机制的车联网中最佳中继节点的选择

针对特定位置的车辆用户节点和Sink节点,通过选取最佳中继节点来最大限度提高车联网的端到端吞吐量.将上述问题纳入基于组确认机制的车联网模型中,结合数据重传技术及多跳中继技术,提出了最佳中继节点的选择算法OTNS.并借助非线性优化方法来求解,最终确定出车辆用户节点与Sink节点之间的最佳中继的位置,以使得该车辆用户节点与Sink节点间的端到端吞吐量达到最大值.最后通过仿真实验验证了OTNS算法的有效性,结果表明,最佳中继节点的选择方案有利于车联网性能的提高,相比于不使用中继节点,该方案使车联网端到端吞吐量的期望值得到了提高.

无线传感器网络中MAC层超帧重设计

由于无线传感器网络节点能量十分有限,使各节点相对公平地使用信道可以延长网络寿命.在理论分析的基础上,针对现有超帧结构设计的不足,对IEEE 802.15.4的超帧结构进行重新设计,引入分区竞争和分时调度以减少节点产生竞争冲突的概率,并针对分区竞争阶段提出了表征竞争公平程度的特征参数.实验表明提出的方法有效地解决了传统CSMA/CA机制下信道争用不公平的问题,减小了节点最大退避次数和缓存占用率,平衡了整个网络的能量分布,从而延长了网络寿命.

基于容积脉搏波的收缩压测量方法

利用脉搏波传播时间测量收缩压需要同时测量心电信号与脉搏波信号,这种方法不具备便携性;因此提出通过光电容积脉搏波测量脉搏波传播时间,进而无创连续测量收缩压的新方法.该方法是通过发射红光的透射式血氧指夹得到容积脉搏波,经过滤波、放大、数字信号处理后得到加速脉搏波,然后根据加速脉搏波的推进波与反射波之间的脉搏波传播时间建立其与收缩压的关系.系统通过ATmega128单片机与安卓手机来实现.针对个体的试验结果表明,该方法测量的收缩压与用电子血压计测量的收缩压有较好的一致性.

基于IEEE802.16j的多跳中继车载网中最佳中继站的选择

讨论了如何利用IEEE 802.16j的多跳中继技术,来提高车辆网路中车辆用户(SS)与Internet基站(BS)之间的吞吐量.研究了在SS和BS位置已知的情况下,通过选择最佳中继站,来最大限度地提高SS与BS之间的吞吐量.将上述问题纳入到高速公路的流动模型中,借助非线性优化方法来求解,最终确定SS与BS之间的最佳中继站的位置,以获得最大吞吐量.最后通过NS-2仿真实验验证了该算法的有效性,结果表明,相比于不使用中继,该方案使端到端吞吐量的期望值得到了提高.

基于消失点的四旋翼飞行器走廊自主导航

针对现有消失点估计算法中存在的不适合实际工程应用的现象,提出了一种新的消失点估计算法——VQME算法,该算法的正确性、鲁棒性与实时性得到了验证,并且验证了其在工程应用中的可行性.同时针对四旋翼飞行器的欠驱动、多耦合等特性,提出了一种级联的多变量RBF神经网络PID自适应控制方法,运用该控制方法和以消失点为目标点的导航策略,最终实现了四旋翼飞行器在走廊中的自主导航.