隧洞施工人员U-Beacon定位系统设计与开发

针对传统UWB定位技术在大范围隧洞内人员定位中存在布线成本高、施工周期长、风险高的问题,结合UWB定位技术和Beacon技术,提出一种基于U-Beacon的隧洞内人员定位系统,并针对隧洞复杂施工场景进行定位系统网络拓扑结构设计、U-Beacon定位系统部署方案设计及硬件电路设计。以施工人员佩戴便携式胸卡标签方式,提高系统易用性。采用TOA定位算法和Sage-husa自适应卡尔曼滤波算法对UWB测距数据进行定位和降噪处理,实现对洞室复杂施工环境的精准定位。实验结果表明,基于U-Beacon的人员定位系统大大降低施工成本,降低施工风险,同时Sage-husa自适应滤波算法在提高隧洞内定位精度和鲁棒性方面有很大的提升。

Beacon技术在智慧图书馆信息服务中的应用

Beacon技术的出现使得智慧图书馆个性化推送服务成为相关学者和专家研究的话题。为实现室内定位、用户行为分析以及信息推送等服务,研究借助Beacon技术搭建智慧图书馆Eddystone服务平台,该平台利用Eddystone-TLM优化质心定位算法提高定位准确性,并利用URL完成用户信息的推送。Eddystone-TLM改进质心定位算法后,待测点的实际位置和估算位置几乎相同,误差值为0。智慧图书馆Eddystone服务平台能完成室内准确定位、用户行为数据分析、信息推送。

基于微信小程序和Beacon蓝牙的学生打卡系统设计

文章针对学生运动打卡系统的问题,设计了一种基于微信小程序和Beacon蓝牙技术的打卡系统。该系统通过使用Beacon蓝牙技术进行定位,可以在运动场地范围内自动完成打卡,实现快速便捷的运动打卡功能。通过对该系统进行实验和评估,发现其具有较好的可行性和实用性。该系统可以为学生提供更好的运动体验,同时为学校管理和教学提供更好的数据支持和管理手段。

一种单信标测距辅助INS的导航方法

传统基于地球物理场的匹配辅助惯性导航方法在基础数据变化特征不明显或数据缺乏等苛刻条件下,难以实现有效匹配定位。为解决这一问题,提出了一种单信标测距辅助惯性导航系统(INS)的方法。首先,在单信标测距解析基准图上引入相关极值匹配辅助导航算法并进行重新建模。然后,采用差分进化寻优算法对该模型进行解算,并设计了一种固定匹配序列长度的建模方法以解决相关极值匹配算法实时性差的缺点。所提方法在缺乏地球物理基础数据条件下,仅需在海底布放单只声信标即可实现局部海域水下高精度实时定位。同时,由于采用的测距基准图为解析形式,所提方法也能较好地解决离散匹配算法定位精度受限于基准图分辨率等问题。最后,设计了相关实测实验,实验结果表明当惯导定位误差累积为1529.4 m时,采用所提方法与单信标匹配,定位误差减小为111.8 m,算法的有效性得到了验证。

基于组合加权k近邻分类的无线传感网络节点复制攻击检测方法

无线传感网络节点体积小,隐蔽性强,节点复制攻击检测的难度较大,为此提出一种基于组合加权k近邻分类的无线传感网络节点复制攻击检测方法。通过信标节点的空间位置数据与相距跳数得出各节点之间的相似程度,结合高斯径向基核函数求解未知节点的横轴、纵轴的空间坐标,确定各网络节点的空间位置;根据网络节点的属性特征与投票机制建立节点复制攻击模型,凭借组合加权k近邻分类法划分节点类型,并将结果传送至簇头节点,由簇头节点做出最后的仲裁,识别出节点复制攻击行为。仿真结果表明,所提方法的节点复制攻击检测率最大值为99.5%,最小值为97.9%,对节点复制攻击检测的耗时为5.41 s,通信开销数据包数量最大值为209个,最小值为81个。

COSPAS-SARSAT系统第二代示位标信号的软件无线电设计实现

遇险示位标是全球卫星搜救系统(COSPAS-SARSAT)的一个重要组成部分。目前遇险示位标大多是第一代窄带示位标,采用固定的调制变频架构,存在集成度低、功能单一、升级需要更换硬件电路等问题。针对这些问题,文中设计了一种基于ZYNQ7000+AD9361软件定义无线电集成架构的第二代遇险信标示位标信号产生电路,其优点是信息内容、信号格式、发射参数可软件灵活定义。文中首先根据COSPAS-SARSAT系统第二代遇险示位标信号的格式规范,设计了扩频、滤波、调制等信号处理流程,仿真验证了信号特性;然后,用ZYNQ7000+AD9361软件定义无线电架构完成了PL和PS设计,实现了符合第二代COSPAS-SARSAT示位标规范的发射信号;最后进行了测试,结果表明该设计方法符合设计要求,有效可行。该设计具有分立器件少、集成度很高、高度可编程性、可灵活实现示位标的在线维护升级和信号转换等优点。

船用无线电标校信标机程控频点切换的设计

船用无线电标校信标机是指能够为船载统一测控设备提供稳定跟踪信号的射频信号发生器。一般安装于探空气球内部或悬挂于无人机底部,经过飞行至一定高度和距离后,船载统一测控设备对该信标信号进行跟踪试验。当前船用无线电标校信标机在空中仅能工作在一个频点,若需要对多个工作频点进行标校则需要重复释放多个无线电信标机。为解决此问题,设计一种标校信标机外围变频控制电路,将该电路连接至标校信标机即可完成释放一个信标机开展多频点标校的难题。该变频电路以低功耗单片机STC89C52RC作为基本控制单元,结合DC⁃DC降压模块和电平转换模块,实现将多个预置工作频点信息按预定帧格式定时发送至信标机的功能。经过十余次海上航天测量试验的检验,结果表明程控变频控制电路运行稳定、控制精度高,节省了标校时间和经费预算。

Beacon技术在图书馆的应用探索

在互联网+背景下,文章通过研究Beacon技术在国内外应用的实例,结合图书馆情况,论述该技术在图书馆应用的可行性,提出基于该技术的活动消息推送、馆藏导航、阅读推广、感应借书、阅览室座位管理、阅读分享互动、活动签到等图书馆应用设想,创造全新的智慧服务体验。

面向城市环境VANETS的基于beacon控制的路由协议

车载网络(Vehicular ad hoc networks,VANETs)是一种特殊形式的网络,具有节点高速移动、拓扑频繁的变化的特性,这些特性为消息的传播带来挑战,路由机制是实现消息传递的关键因素;地理位置路由被广泛地应用于VANETS,要求节点周期广播beacon消息;然而,节点周期地广播beacon消息,降低了路由性能,特别是在城市区域,由于节点密集,每个节点均广播beacon消息,恶化了路由性能;为此,针对城市环境,提出基于beacon控制的路由协议RPBC(Routing protocol with beacon control);在RPBC中,并非每个节点广播beacon消息,而设置有效的机制选择部分节点广播,从而降低了beacon冗余,同时,采用最短路径算法,减少数据传输跳数;仿真结果表明,提出的RBPC在分组投递率、端到端传输时延以及路由开销方面均有较好的性能。

奥曲肽修饰的壳聚糖纳米递送分子信标成像肺癌研究

目的 探究通过奥曲肽(OCT)修饰的壳聚糖(CS)miR-155分子信标(miR-155-MB)纳米(CS-miR-155-MB-OCT)识别miR-155并成像肺癌细胞用于肺癌早期诊断。方法 通过尾静脉注射A549肺癌细胞建立肺移植瘤裸鼠模型;通过鼻腔滴入Cre腺病毒,分别在滴入腺病毒后的4、6、8、12周处死小鼠建立LSL K-ras G12D转基因小鼠肺部的非典型增生、腺瘤、原位癌、肺腺癌的不同病变时期肺腺癌模型;取肺组织行HE染色观察。免疫组化染色检测肺移植瘤组织及不同病变时期转基因小鼠肺组织生长抑素受体2(SSTR2)的表达;实时荧光定量PCR检测不同病变时期转基因小鼠肺组织miR-155的表达。在肺移植瘤裸鼠模型中,尾静脉注射CS-miR-155-MB或CS-miR-155-MB-OCT;转基因小鼠模型中,尾静脉注射CS-miR-155-MB-OCT;活体成像仪检测肺移植瘤裸鼠及转基因小鼠不同病变时期肺部荧光信号;制作肺组织冰冻切片,激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)检测荧光信号来源。结果 HE染色显示成功构建了肺移植瘤裸鼠模型及转基因小鼠肺部的非典型增生、腺瘤、原位癌、肺腺癌的不同病变时期肺癌模型。肺移植瘤及不同病变时期病变组织均表达SSTR2。转基因小鼠模型中,随着疾病进展,miR-155表达逐渐升高(P<0.05)。在肺移植瘤裸鼠模型中,CS-miR-155-MB-OCT组肺部荧光信号强于CS-miR-155-MB组(P<0.05);转基因小鼠模型中,随着肺癌的进展,荧光信号逐渐增强(P<0.05);将肺组织再次成像后发现荧光信号来自肺部,CLSM发现荧光信号来自肿瘤细胞及部分正常肺泡上皮细胞。结论 CS-miR-155-MB-OCT能够根据产生的荧光强度变化动态反映肺癌的发生发展,从而为肺癌的早期诊断提供新技术。

低轨卫星激光载荷配置及快速建链方法的研究

为了适应未来低轨卫星轻量化和低成本的发展趋势,满足星间激光快速建链的使用需求,对星间激光配置原则进行了分析,采用转台式激光载荷和固定式激光载荷相结合的载荷配置方式,分别用于异轨道面间和同轨道面内的星间建链,设计了基于在轨恒星标校、信标光辅助建链和光轴一致性的激光载荷快速星间建链方案,并介绍了全流程。结果表明,星间激光载荷建链时间小于30 s,可实现长时间的星间激光稳定跟踪通信。该研究结果有助于推动星间激光通信的发展和大规模在轨应用。

强大气湍流下扩展信标波前重建方法研究

针对强湍流环境下自适应光学系统无理想点信标波前探测的难题,本文提出利用光场传感器(Plenoptic sensor)对扩展信标进行光场信息探测。对扩展信标的光场成像原理、波前位相重建算法、误差影响规律进行研究,利用等效法将扩展信标看做数个离散点的集合,简化扩展信标在光场传感器上的成像过程,然后将光场图像按照特定方式重新进行排列组合。通过图像互相关法和Zernike模式法实现0°视场的波前重建。针对不同输入像差系数、单列微透镜单元数和噪声等误差影响因素进行仿真研究,结果表明:当输入像差在6.5λ以内时,波前重建精度约为0.08λ,对于图像分辨率为1080×1080、像元尺寸为5.5μm的图像探测器,单列微透镜单元数在40~50之间时波前重建精度最高,此外,系统噪声几乎不影响精度。最后,搭建了扩展信标波前探测系统,通过探测扩展信标对0°视场的4种像差波前进行重建,实验系统的波前重建精度约为0.04λ,基本满足自适应光学系统的波前检测要求。

基于Beacon技术的儿童游乐项目设计研究

体验经济正逐步成为时代的特征,作为体验经济代表的主题公园、游乐场等有着巨大的市场发展空间。针对国内儿童游乐项目缺乏有效的设计及规划,及其服务质量并不能满足儿童消费者的需求等问题,主要运用Beacon技术及大数据处理技术,为儿童游乐项目设计提供一些新的思路和方法。即以Beacon位置感知技术为基础形成大数据,通过大数据技术结合体验设计理论,分析儿童对游乐项目的需求、体验感受、活动数据等,为建立高水平的儿童游乐项目设计提供相应的路径,最终为儿童游乐项目设计实施新的思路和方法,提供一定的理论与实践依据。

基于解卷积的高精度水下声信标测向方法

针对水下声信标搜寻定位声呐对搜寻定位效率的需求,文章引入一种基于空域解卷积的高精度水下声信标测向方法,对常规波束形成结果进行解卷积处理,提高了声信标搜寻定位声呐的处理增益和测向精度,提高了搜寻定位效率,并且使得为搜索发射频率为37.5 kHz的声信标设计的声呐,同时也具备了对发射频率为8.8 kHz的声信标的搜寻定位功能。通过仿真和实测数据验证了文中方法的有效性。

低功耗海上救援个人示位标的设计与实现

设计和实现了一种改进的海上救援个人示位标,该示位标具备北斗导航定位能力和北斗短报文通信功能,同时具备人体生命体征监测上报和触水启动的功能,并支持COSPAS-SARSAT卫星搜救系统.为延长示位标的工作时间,设计了一种动态电源管理方法,实现了对不同功能电路电源通道的控制.同时,针对示位标的待机模式和工作模式,设计了超低功耗待机电路和低功耗软件控制设计方案,减少了电能的浪费.最后,分别在山东省威海市和浙江省宁波市至舟山市附近海域对原型样机进行了实际场景测试.原型样机的测试结果表明:示位标在待机状态下,电流为2.3μA,待机时间超过5年;示位标在接收北斗信息状态下,电流为79 mA;示位标在发送状态下,7 000 mAh 7.4 V电池可发送200次求救信息.与现有产品相比,本文提出的海上救援个人示位标具有更低的待机功耗.

基于星链信标信号的多普勒定位方法与实验

未来十年全球将陆续发射数以万计的近地轨道卫星,组成巨型星座,这将为定位导航应用提供大量不同频段、带宽和制式的机会信号。为了便于利用卫星机会信号,设计一种轻量级模块化的通用型接收设备,率先观测到星链卫星下行信号频道间间隔中心处的信标信号(11.95 GHz/12.45 GHz)。基于该信标信号提出多普勒提取和定位方法,并开展外场实验,接收获得6颗星链卫星的信号,利用其实现接收站定位。接收机的三维定位误差为28.9 m,水平定位误差为11.8 m,验证了星链信标信号用于多普勒定位的实际有效性。

针对周期偏移声信标的广义二阶时延差水声定位模型

针对具有周期偏移的声信标定位问题,提出了一种广义二阶时延差水声定位模型。将传统二阶时延差拓展至不需要等周期间隔选取定位节点的广义情况,从而进一步提高定位精度;同时,引入松弛算法实现定位节点的最优化,并引入密度聚类算法以提高输入时延野值的鲁棒性。仿真及湖试数据处理结果表明,该模型相对于传统时延差模型或二阶时延差模型具有更高的定位精度。所提模型实现了针对周期漂移声信标的高精度定位,典型使用场景下的定位精度可达到3 m。

Beacon技术用于收集读者行为大数据的研究

Beacon是基于位置服务的室内定位技术,可以应用于收集读者行为大数据等图书馆服务中。本文认为读者行为大数据是图书馆的核心数据,图书馆可以用以进行用户细分、为读者提供个性化服务、获得工作参考、进行数字素养教育等方面,研究了利用Beacon技术收集读者行为大数据面临的挑战以及图书馆可以采取的应对措施。

基于无迹卡尔曼滤波的iBeacon/INS数据融合定位算法

针对微机电惯性导航系统(MEMS-INS)定位解算存在积累误差及低功耗蓝牙技术iBeacon指纹定位存在跳变误差等问题,该文提出一种基于无迹卡尔曼滤波器(UKF)的iBeacon/MEMS-INS数据融合定位算法。该算法对iBeacon锚点与定位目标的距离进行解算,利用加速度计和陀螺仪的数据实现姿态阵和位置解算。将蓝牙锚点位置向量、载体速度误差信息等组成状态量,将惯性导航定位信息和蓝牙定位距离信息等组成观测量,设计无迹卡尔曼滤波器,实现iBeacon/MEMS-INS数据融合定位。实验测试结果表明,该算法有效解决MEMS-INS存在较大积累误差及iBeacon指纹定位存在跳变误差的问题,可以实现1.5 m内的定位精度。

一种信标辅助的北斗伪卫星CPD定位方法

针对北斗伪卫星信号引入室内并在小尺度空间下提供高精度定位的难题,如何在顾及网络建设成本的基础上提升小尺度空间的定位时效性和定位精度是未来室内定位技术中需要解决的重要一环。此处充分结合室内环境下小尺度空间的空间特征,提出一种室内节点信标辅助的北斗伪卫星载波相位差定位方法。该方法首先将传统的大范围指纹构建问题转化为指纹节点的方式,在指纹图谱的基础上提出室内节点信标的概念,通过信标节点实现小尺度空间与周围空间的连接,并对以载噪比和载波相位为基础的信标特征谱构建与处理进行了分析;然后以室内节点信标为基础给出了基于载波相位差的位置估计过程,最后结合粒子群寻优算法提出一种顾及行人特征的位置与速度空间约束下的位置搜索算法。在真实环境下的试验结果表明,通过室内节点信标的辅助在室内环境可以实现动态定位精度优于30 cm、暂停态下的定位精度优于25 cm的定位效果。正常步速运动下算法与惯性导航定位精度相当,同时相比于惯性导航方式具有更宽松的运动姿态条件。在小尺度空间下算法具有更优的适用性。