改进粒子群优化算法在TDOA定位中的应用

针对TDOA定位估计中的非线性最优化问题,提出了一种基于改进粒子群优化的TDOA定位算法。该算法在自适应粒子群优化算法的基础上,引入禁忌搜索策略,有效地解决了粒子群优化算法容易陷入局部最优的问题,使算法快速收敛到全局最优解。仿真结果表明:该算法性能稳定,定位精度高。

基于DOA和TDOA的井下定位算法研究

针对目前井下定位系统对环境变化敏感、定位准确度较低的问题,介绍了基于DOA和TDOA的井下定位算法。该算法利用TDOA算法的高精度化和DOA算法的高信号角度分辨率,以DOA和TDOA算法中各自方向角度的加权平均作为信号角度,结合用TDOA算法得到的位置半径计算出移动终端坐标。仿真结果表明,该算法在复杂的环境中能够取得较稳定的性能,且定位精度较高。

煤矿井下可见光通信系统设计

针对井下现有通信网络存在有线网络易损坏、无线网络通信质量较差等问题,设计了一种井下LED可见光通信系统。该系统利用煤矿井下现有的照明电力线作为传输介质,通过改造LED照明系统,建立可见光通信基站,并配合矿灯移动节点,构成了覆盖巷道和工作面的通信网络,实现了照明和通信双重功能。与井下现有的通信系统相比,该系统无自然光的干扰,且不受电磁波干扰,在安全性、可靠性和稳定性等方面具有明显优势,同时成本相对较低,在井下具有较高的实用价值。

液压支架工作状态模糊识别系统研究

针对目前综采工作面液压支架压力监测系统只能监测综采工作面压力,不能对液压支架工作状态进行识别的问题,设计了一种液压支架工作状态模糊识别系统。该系统可对现有的综采工作面液压支架压力监测系统监测到的压力数据进行模糊识别,根据模糊识别输出值即可判断液压支架的5种工作状态,即降架、移架、升架、增阻、卸压保持;当液压支架处于增阻工作状态且增阻时间过长时,该系统可及时通知液压支架操作工增大液压支架压力,辅助实现顶煤破碎。测试结果验证了该系统的可行性。

基于模糊分析的液压支架故障诊断与自适应调整方法

为了了解采煤工作面液压支架在不同时段的工作状态及出现的故障,在已检测到液压支架压力的基础上,利用这些采集到的压力数据,提出了利用模糊分析识别的方式,判断出支架的工作状态,同时采用stateflow(有限状态机)监测、诊断液压支架工作过程中产生的一些故障和错误,并通过简易的自适应控制算法进行自动调整。

基于单次反射的井下单基站DOA和TOA定位方法

针对井下巷道单基站定位系统中无线信号受多径效应、非视距传播影响导致定位误差较大的问题,提出了一种基于单次反射的到达方向(DOA)和到达时间(TOA)的联合估计定位方法。该方法利用视距路径和多条单次反射路径的TOA估计值构建以基站原点和单次反射点为焦点的双曲线,利用DOA估计值构建直线,从而建立含有连续位置信息的二元多次估计方程组,通过计算直线与双曲线的交点得到移动目标的精确位置。仿真结果表明,该方法较视距直接定位方法的定位精度有较大提高,且当单次反射路径为3条时即可达到较高的定位精度。

一种新型煤矿井下巷道精确定位方法

针对现有煤矿井下基于电磁波的定位系统存在定位精度不高的问题,提出了基于可见光通信的煤矿井下精确定位方法。该方法应用可见光通信技术,采用LED光源广播自身位置信息,依据移动终端接收光信号的强度,计算出移动终端与特定LED光源点的距离,进行二维和三维的精确定位,定位精度可以达到几厘米。相比电磁波定位手段,该方法有效克服了多径干扰现象,定位效果显著。

基于事件驱动的采煤工作面动态空间无线传感器网络路由协议研究

针对无线传感器网络节点随采煤工作面移动不断动态变化的问题,提出了一种基于事件驱动的动态成簇路由协议。该协议根据节点的剩余能量和事件对节点的刺激程度来选取事件区域内的簇头节点,并引入功率发射等级来确定成簇范围。仿真结果表明,该协议对突发事件区域内信息融合更为合理,数据链路传输速度更快,可有效降低网络能耗。

基于Manchester-PAM4调制的无源光网络平滑升级

为了消除新加入无源光网络(PON)线路对旧有PON线路的干扰,实现新旧PON线路的共存,提出基于Manchester-PAM4调制的PON平滑升级方案.方案分别测试NRZ、Manchester、PAM4、Manchester-PAM4调制格式的新旧PON信号共存时的眼图和误码率.测试结果表明,Manchester-PAM4信号减少了与Manchester信号几乎相同的串扰,但提供了双倍的比特率;与消光比减小的NRZ信号相比,Manchester-PAM4信号具有更好的串扰抑制效果.Manchester-PAM4调制的新PON信号不仅抑制了对于旧PON信号的干扰,而且保持了100%的编码效率.在渐进且“无痕迹”的平滑升级后,Manchester-PAM4能够通过软件操作更改为PAM4,以提供双倍的比特速率.

煤矿工作面可见光通信光源优化设计新方法

针对煤矿井下工作面非常规型光通信空间,使用空间均匀分割法,设计了两种具体的分布式光源布局方案.在使用LED数目和功率相等的条件下,对同一等高平面无线光信号覆盖均匀性进行了定量分析,并分析了可见光接收平面高度变化时光信号均匀性变化规律,提出边缘功率修正法增加边缘LED功率改进光接收平面光信号均匀性的方法.结果表明:该方法可显著提高光信号均匀效果,接收面光信号标准差降低到原来的43%.这一理论在实际应用中无须变化LED光源位置,仅改变光源功率即可实现高均匀性光信号覆盖.

矿井巷道中WSNs的能耗均衡部署策略

基于矿井巷道等狭长区域的地理特征,提出了一种无线传感器网络(WSNs)的能耗均衡部署策略(EDNU).将狭长WSNs抽象成线性链状网络,分成等距的若干区间段,在整个线性链状网络中部署感知节点、通信节点和数据汇集节点(Sink)共3种设备.感知节点在每个区间段内部署数量是相等的;通信节点的部署数量在各个区间段内是不等的,并且从最外层区间段向内层Sink节点的靠近过程中,数量呈等差方式递增.结果表明:EDNU可以实现通信节点能耗均衡,解决狭长区域中WSNs能量空洞问题,延长了整个网络的生命周期,并且可通过调整各区间段的通信节点数量来适应矿井巷道长度的动态变化.

多传输零点的宽带带阻滤波器设计

提出了一种基于横向型信号干扰的新型多传输零点的宽带带阻滤波器。通过采用终端加载一段四分之一波长开路传输线枝节的弯折型反耦合线与两段对称的半波长传输线开路枝节相并联的方式,在滤波器的阻带内引入了五个传输零点,并在通带内产生了四个反射零点,从而获得了陡峭的过渡带特性、宽阻带特性以及较好的阻带抑制水平。最终设计的宽带带阻滤波器中心频率为3 GHz,20 d B衰减带宽可达106%。

基于改进的标记率调制的光标签交换

光标签交换(OLS)对基于分组的光交换是一种有吸引力的解决方案。标记比率调制(MRM)的方法是将标签信息叠加到载荷信息上。为了提高有效比特率,对标记比率调制进行了改进,将原来的四脉冲位置调制(4PPM)码改为一个新的5b8b码,使编码效率提高到了62.5%。同时,将偏振复用(PDM)与MRM结合使用,使比特率提高了一倍。标签接收器通过低速接收器直接接收来自偏振复用的标签信号,不需要使用偏振解复用,从而降低了成本。改进后的MRM在保持了MRM优点的同时,载荷的有效比特率比4PPM码的MRM提高了250%。仿真结果验证了改进的基于MRM的OLS的可行性。

无源光互连中的改进型无波长冲突接收机

在基于阵列波导光栅(AWG)的光互连数据中心中,提出了一种改进的多信道矩阵接收方案,该方案允许每个节点同时接收任意一组波长。该方案基于差错控制编码理论设计了只需要使用少量接收机、固定波长滤波器和一个波长可变滤波器的组合。通过OptiSystem软件仿真验证了在10 Gbit/s和40 Gbit/s的传输速率下,新旧接收方案的接收差异。实验表明,该方案可以有效降低发射功率和减少接收端所需固定波长滤波器的数量,节约了数据中心的设备成本和功耗。