多通路空间声的前方四扬声器局域Ambisonics信号馈给法

典型的多通路空间声扬声器布置一般包含水平面左前、右前,高仰角左前上、右前上4个方向的扬声器。该文提出一种利用该4个扬声器产生前方水平与垂直方向虚拟源的一阶局域Ambisonics信号馈给法。该信号馈给法是通过对目标和重放声场进行球谐函数展开并取一阶近似得到。采用简化的头部模型和精确的头相关传输函数模型分析表明,一阶局域Ambisonics信号馈给法可以产生合适的低频听觉定位因素,包括双耳时间差及其随头部转动的动态变化。虚拟源定位实验结果表明,该方法可以在扬声器布置的范围内,甚至在略超出扬声器布置的范围内产生不同方位角和仰角的虚拟源。因而该方法可用在多通路空间声重放中产生与图像配合的虚拟源定位效果。

头部平移对局域Ambisonics声重放的影响

在最近的研究中,笔者等提出了产生前方垂直方向虚拟源的扬声器信号馈给法,称为“局域Ambisonics”信号馈给法,并已证明该方法对理想倾听位置,可以产生期望的垂直定位动态因素,较传统的分立—对信号馈给法有较大的改进。在实际倾听过程中,听者的头部平移会导致双耳声压及相应的定位因素的变化,从而影响合成虚拟源的准确性和稳定性。本文将进一步分析局域Ambisonics信号馈给法中,头部移动对合成定位因素的影响,并用心理声学实验验证该信号馈给法的稳定性。结果表明,对于扬声器布置范围内的目标声源,当听者偏离了理想倾听位置,但在侧向移动不大于0.20 m的合理范围内,重放仍能产生合适的定位因素,并得到平均误差基本少于5°的合理的虚拟源定位效果。因而局域Ambisonics信号馈给法对头部平移具有一定的稳定性。

负泊松比局域共振地震超材料减隔振特性研究

地震是严重危害人类的自然灾害之一,极具突发性和毁灭性,地震波频率大多位于0~20 Hz,属于典型的低频波,而传统隔振结构对低频波的隔离效果差。近年来,随着局域共振型地震超材料隔振屏障的提出,为实现低频地震波的隔离提供了新思路,然而针对超低频地震波的隔离,仍存在挑战。为此,针对传统局域共振地震超材料未考虑其本身的吸能特性,结合负泊松比材料具有良好的能量吸收特性,创新性提出了负泊松比局域共振地震超材料隔振屏障,实现了超低频地震波的隔离。基于周期性理论,利用COMSOL Multiphysics探究其带隙形成机理及其减振的特性。结果表明:通过结合局域共振地震超材料及负泊松比材料,对共振器进行连续周期性排列,得到的新型地震超材料带隙为0.612~13.350 Hz,探明了其带隙形成机制,实现了利用小尺寸隔振屏障得到超低超宽隔振频带;负泊松比材料的泊松比值、密度及弹性模量对频率带隙具有一定影响,实际工程中应选择负泊松比值、密度及弹性模量均较小的负泊松比材料。针对不同主频范围的实际地震波隔振效果的研究发现,对主频大于0.612 Hz以上的地震波具有显著的隔振效果。所提出的负泊松比局域共振地震超材料实现了利用小尺寸隔振屏障对超低频地震波的隔离,在地震波隔离的应用上具有广阔的前景。

一种移动感知的太赫兹无线局域网定向MAC协议

现有太赫兹无线局域网定向MAC(Medium Access Control)协议中,节点移动情况下PNC(PicoNet)发送beacon帧时存在部分控制字段浪费、CTAP(Channel Time Allocation Period)中PNC与DEV(Device)进行波束赋形开销偏大等问题。为此,提出了一种移动感知的太赫兹无线局域网定向MAC(Mobility-aware Directional MAC,MA-MAC)协议。该协议采用基于卡尔曼算法的节点扇区预测机制对移动节点的扇区范围进行迭代预测,采用基于DEV扇区预测的beacon帧内容填充机制对beacon帧中时隙分配字段进行填充,采用基于节点扇区预测的快速波束赋形机制使得PNC与DEV之间波束赋形操作简化。通过仿真验证,与基于IEEE 802.15.3c的太赫兹无线局域网定向MAC协议和现有协议进行对比,MA-MAC协议下网络吞吐量得到了提升,网络平均时延、网络整体控制开销得到了改善。

基于自发数据传输的高效双LAN太赫兹无线局域网MAC协议

针对现有的双局域网(LAN)太赫兹无线局域网(Dual-LAN THz WLAN)相关介质访问控制(MAC)协议中存在的某些节点会在多个超帧内重复发送相同的信道时隙请求帧以申请时隙资源以及网络运行的一些时段存在空闲时隙等问题,提出一种基于自发数据传输的高效MAC协议——SDTE-MAC(high-Efficiency MAC protocol based on Spontaneous Data Transmission)。SDTE-MAC通过让各节点都维护一张或多张时间单元链表,使各节点与其余节点在网络运行时间上达到同步,从而获悉各节点应该在信道空闲时隙的什么位置开始发送数据帧,优化了传统的信道时隙分配和信道剩余时隙再分配的流程,提高了网络吞吐量和信道时隙利用率,降低了数据时延,能够进一步提升双LAN太赫兹无线局域网的性能。仿真结果表明,网络饱和时,相较于AHT-MAC(Adaptive High Throughout multi-pan MAC protocol)中的N-CTAP(Normal Channel Time Allocation Period)时段时隙资源分配新机制以及自适应缩短超帧时段机制,SDTE-MAC的MAC层吞吐量提升了9.2%,信道时隙利用率提升了10.9%,数据时延降低了22.2%。

模态分解下的无线局域网室内全覆盖通信方法

室内无线局域网的覆盖率是影响用户网络通信效率的关键因素。若室内面积越大以及墙体过厚,且终端使用环境密封会导致通过折射等途径传输通信信号非常微弱,严重影响无线局域网的通信覆盖范围。为此,提出模态分解下的无线局域网室内全覆盖通信方法。通过划分局域网模态单元和确定室内信号振幅阈值,构建模态振幅阈值模型,消除无线局域网室内信号滤波噪声。从终端无线访问节点(AccessPoint,AP)的信号容量和天线传播损耗两方面分析影响无线局域网通信覆盖范围的原因。基于此,利用非朗伯发射器扩充无线局域网终端AP的信号容量,实现无线局域网的室内全覆盖通信。实验结果表明,研究方法应用下无线局域网的室内通信的盲点面积小,覆盖效率更高,实验场景室内通信信息传输率约为6.8Mbit·s^(-1),说明上述方法的可应用性更强。

拉伸载荷下纯钛应变局域化的多尺度研究

基于数字图像相关技术,制备了宏观尺度、介观尺度和微观尺度的散斑,用平均灰度梯度和灰度直方图对散斑质量进行评价,从多尺度应变场测量的角度研究拉伸载荷下纯钛应变局域化变形,分析了不同空间尺度的应变场之间的共性与差异,讨论了微结构的演化及孪晶的相互作用对变形场的影响。结果表明:宏观尺度、介观尺度和微观尺度散斑的平均灰度梯度值分别为17.9、23.5、40.1,灰度直方图分布较均匀平滑,散斑质量较好;3种尺度的应变场均表现出一定程度的应变局域化,应变集中带相互交叉,且与拉伸轴呈约±45°的夹角。其中,宏观尺度的应变集中带数量较少,介观尺度下观察到大量的应变集中带,交叉处应变集中较高。微观尺度下激发了{1012}拉伸孪晶及{1122}压缩孪晶,应变集中主要分布在晶界及孪晶界处。

海森堡XYZ自旋链系统的热纠缠与局域量子不确定性研究

研究了热平衡温度,自旋交换相互作用,Dzyaloshinskii-Moriya(DM)相互作用及外加非一致性磁场对两比特海森堡XYZ自旋链量子系统的热纠缠与局域量子不确定度的影响,对比分析了并发度量子纠缠与局域量子不确定度描述自旋链系统量子关联的差别.结果表明自旋链系统的量子纠缠在热平衡温度,DM相互作用及外加磁场的非一致性参数的变化情况下均会出现纠缠突然死亡的再生现象,而自旋链系统的局域量子不确定度随着这些参数呈连续变化现象.并且,自旋交换相互作用,DM相互作用及外加横向磁场作用强度较小时,他们的变化对自旋链系统的量子纠缠与局域量子不确定度的影响有着明显的差别.

改进时间卷积网络下局域网异常状态预测方法

局域网异常会阻碍网络运行速度,严重时会导致网络瘫痪。为了精准预测局域网是否存在异常,提出一种基于改进时间卷积网络的局域网异常预测方法。组建变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)高频噪声分量判定标准,剔除高频分量,将剩余VMD分量叠加重构,去除局域网数据中的噪声。建立局域网异常预测模型,将去噪后的局域网数据特征数值规约到和灰度图像像素值对应的范围内,形成局域网灰度图,并将其输入到改进时间卷积网络结构中训练和模型调优,完成局域网异常预测。经实验测试证明,所提方法可以获取高精度和高效率的局域网异常预测结果,在局域网异常预测领域具有广阔的发展前景。

基于相关性局域化迭代集合平滑反演渗透系数场

在地下水流和溶质运移问题中,有较多研究基于物理距离局域化集合同化方法反演水文地质参数。当反演参数与观测信息之间不存在物理距离时,这种方法不适用。为了克服这个局限,通过渗透系数与水头信息之间的相关性计算局域化方法的阻滞因子,构建基于相关性的局域化迭代集合平滑方法。为了方便比较,将该方法和一种基于物理距离的局域化迭代集合平滑一同用于同化水头信息反演二维孔隙承压含水层的渗透系数场。算例中考虑了不同集合大小、观测误差及观测数量等因子的组合,便于分析其对渗透系数反演精度的影响。研究结果显示:(1)在所有算例中新方法得到的渗透系数均方根误差范围为[0.8307,0.9590],都小于基于物理距离方法的均方根误差,范围为[0.8394,1.0000];(2)基于物理距离方法得到的渗透系数场空间上存在不连续性,而新方法的结果不存在此现象。文章提出了一种新的基于相关性局域化迭代平滑方法,该方法不需要依赖参数与观测信息之间的物理距离且参数反演精度高于基于物理距离的方法,可作为参数反演的科学工具。

基于GA-SVM算法的无线局域网络入侵信号检测方法

常规的无线局域网络入侵信号检测节点多为独立式设定,检测效率较低,导致入侵信号检测误检率较高,为此提出对基于GA-SVM算法的无线局域网络入侵信号检测方法。该方法首先采用关联的方式进行入侵信号特征提取,提升检测效率,设置关联性检测节点,构建GA-SVM测算入侵信号检测模型,采用定位分离方法来实现信号检测处理。测试结果表明:针对选定的300个采样点进行信号入侵检测,对比于传统分布式光纤网络入侵信号检测组、传统FastICA测算网络入侵信号检测组,此次所设计的GA-SVM测算网络入侵信号检测组最终得出的入侵信号检测误检率被较好地控制在20%以下,说明基于GA-SVM算法的检测效果更佳,针对性更强,具有实际的应用价值。

小波域在无线局域网络信号增强中的应用

为提升无线局域网络信号增强中的去噪效果,应用小波域思想,设计一种无线局域网络信号增强算法.针对无线局域网络,收集无线局域网络原始功率谱数据,通过功率谱拟合因子提取信号特征,识别网络信号.对于识别的无线局域网络信号,通过过零率和短时功率提取该信号.基于小波域对无线局域网络信号实施去噪处理,分为二维小波变换、二进剖分、信号重构三个步骤.通过贝叶斯方法,在实施稀疏字典训练的同时,实现无线局域网络信号的增强处理,在训练中结合K-SVD算法,将信号增强过程和稀疏字典学习过程进行迭代和融合.将MATLAB R2019a作为测试设计算法的实验平台,利用计算机开展算法性能测试.测试结果表明:设计算法的无线局域网络信号增强性能良好,同时信号去噪性能较强,说明算法满足设计需求,在完善细节后可以投入实际应用.

局域共振弹性超材料梁禁带宽度的拓宽方法

针对传统局域共振弹性超材料存在禁带宽度窄的问题,引入非均匀分布振子设计方法,在不改变振子总质量的前提下实现了禁带拓宽。首先,采用谱元法(SEM)建立通用弹性超材料梁模型,对单、双层均匀振子超材料梁结构的振动传递特性进行分析;然后,保持振子总质量相等,提出单、双层非均匀振子超材料梁的设计策略;最后,搭建实验装置对所提结构的振动抑制性能进行测试。研究结果表明:振子间的特征频率差异越大,最终形成的禁带宽度越宽,但禁带范围内的频响曲线会大幅波动,此时可通过加入适当阻尼进行抑制,使禁带曲线变得平稳;对于双振子超材料梁,振子的质量比和阻尼均会对结构的禁带特性产生影响,在振子与梁质量相同的条件下,单层非均匀及均匀振子超材料梁可分别形成带宽为440、68 Hz的禁带,双层非均匀及均匀振子超材料梁可分别形成带宽为395、40 Hz的禁带。研究表明所提超材料结构能够有效实现振动抑制,可为周期结构的振动问题提供一种新的调控方法。

脉冲大电流直线驱动装置电-磁-热-结构多场耦合的局域建模方法

脉冲大电流直线驱动装置运行过程中产生的极端工况导致多种损伤形式.为了研究多场耦合过程并分析多物理参量作用机理,建立了动态下的电磁场、温度场、结构场数学物理模型.利用轨道反向运动及接触远端物理量渐进平移不变的特性进行局域求解.模型还考虑了材料属性温度依赖性,热应力,接触面摩擦热等实际因素.各个物理场采用同一套网格体系,电磁场以及温度场的有限元离散格式采用欧拉向后差分形式求解,结构场则采用Newmark法进行求解,完成多场耦合下的数值模拟.通过与数值工具EMAP3D、Comsolol在相同模型和输入条件下的计算结果以及相关实验比较,验证了该模型的可靠性.本文采用一种C型电枢进行案例计算,得到了多参量的典型演化过程,并对速度趋肤效应下的场分布进行了讨论.

Al纳米颗粒高频局域等离激元效应对BCzVBi深蓝光有机发光器件发光效率的影响

蓝紫光有机电致发光器件难以提升发光效率.本文以BCzVBi作为深蓝荧光材料,把Al纳米颗粒引入ITO/:PEDOT:PSS/TAPC/BCzVBi:BCPO/TmPyPb/Liq/Al有机发光器件的TmPyPb电子传输层,尝试用A1纳米颗粒的高频局域等离激元效应来改善此问题.在室温真空蒸镀Al膜,厚度为1 nm时,形成尺寸在10 nm量级的分散纳米颗粒.将这种颗粒膜插入TmPyPb层内距离BCzVBi:BCPO发光层x=4,8,12 nm处,与没有Al层的对比器件相比,器件的电流密度和发光亮度都会因载流子迁移率变差而下降.但在x=8 nm,两者都显著回升.其机理可能在于,x<8 nm,会产生过强的荧光淬灭,而x>8 nm,到达Al颗粒的荧光衰减过多,又难以产生足够强的局域等离子体振荡.在x=8 nm,达到最大亮度的电压(9 V)没有变化,最大亮度从4200 Cd/m^(2)降到3500 Cd/m^(2),但电流密度也从335.19 mA/cm^(2)减小到145.71 mA/cm^(2),使得电流效率反而从0.88 Cd/A提高到2.36 Cd/A,从而把外量子效率提升了170%,效率滚降比则从78%降到30.5%,压减61%.在电流密度高达270 mA/cm^(2)时,电流效率和外量子效率也能提升66.5%.这些结果表明,Al纳米颗粒高频局域表面等离激元确实能够有效增强深蓝光有机发光二极管的发光性能.

一维非厄米十字晶格中的退局域-局域转变

本文研究了在具有平带的一维非厄米十字晶格中引入准周期调制所诱导的退局域-局域的转变.通过解析推导和数值分析分形维度和能谱的实复转变,发现在非厄米单平带十字晶格中引入对称的准周期调制会引起扩展相到局域相的转变,而反对称准周期调制能够诱导出精确的迁移率边.在非厄米全平带十字晶格中,对称的准周期调制情况下,系统一直处于局域相,当引入反对称的准周期调制时,系统具有从多重分形相到局域相的转变.该研究结果为非厄米平带的局域化性质研究提供了参考.

一种基于强非局域正交直积态的新型量子密封投标拍卖协议

量子密封投标拍卖(Quantum sealed-bid auctions,QSA)作为一种特殊的交易形式在经济和金融领域有着重要的应用。利用一组强非局域正交直积(Strongly nonlocal orthogonal product,SNOP)态,提出了一种新型量子密封投标拍卖协议。在该协议中,不需要制备纠缠态,同时第三方拍卖中心不参与拍卖和验证过程,解决了第三方参与权限过大的问题,提高了协议的实用性。由于SNOP态的局域不可区分的特性,攻击者即使获得部分粒子也无法还原秘密信息,保证了协议的安全性。并且所有参与者都可以参与验证获胜者的出价,安全高效地解决了多方合谋的问题。安全性和完整性分析表明,该协议能够满足安全密封投标拍卖的所有要求,包括匿名性、公开可验证性、公平性、可追溯性、不可抵赖性和竞拍人的责任制。

竞争非局域向列相液晶中艾里高斯光束的相互作用

基于JUNG P S等提出的新型竞争非局域模型数值研究了艾里高斯光束在该模型中的相互作用,采用分步傅里叶算法数值模拟艾里高斯光束在竞争型非局域非线性向列相液晶中的相互作用。结果表明,可以通过调节初始振幅、初始间距、位相差以及非局域程度控制艾里高斯光束间的相互作用。初始振幅增大会使相互作用力增大;分子取向非局域程度的增加导致艾里高斯光束宽度展宽,使反相艾里光束吸引力增强,热非局域程度的改变使初始振幅较大的反相艾里高斯光束由相互排斥作用变为相互吸引作用,使反相艾里高斯光束出现排斥和吸引作用动态平衡;同时还发现增大热非线性系数能使反相艾里高斯光束出现吸引或排斥。

复合柱局域共振声子晶体的超宽带隙与可调性研究

局域共振声子晶体因具有良好的低频带隙特性,在低频减振降噪方面具有广泛的应用前景。以设计一种具有超宽带隙的三组元二维复合柱声子晶体结构为目标,该结构由散射体、双包覆层和六棱柱基体板组成,相对应的局域共振单元附加质量比为65.13,利用有限元方法计算该声子晶体板的能带结构、传输损失谱和位移矢量场。结果表明:在0~3000 Hz的频率范围内相对带宽高达162.10%。与方形柱基体板声子晶体相比,所设计的六棱柱基体板声子晶体的第一完全带隙频率更低且第二带隙频率范围更宽。通过优化几何结构、改变材料参数以及引入压电效应等方式,实现对多条完全带隙的调控,并进一步拓宽完全带隙形成超宽带隙。研究结果可为研发可调低频减振降噪产品提供一定的理论参考。

基于ZigBee点对点通信的智慧路灯局域网设计

为解决路灯联网时采用NB-IoT方式联网成本高、采用ZigBee协议栈方式联网安装施工过程繁琐的问题,设计了一种成本低、安装简便、通信可靠的智慧路灯局域网。在通信标准IEEE802.15.4的基础上,利用ZigBee技术的点对点通信,针对路灯的使用情况设计了局域网组网协议。该局域网包含一个协调器和多达数千个网络节点。所有节点功能完全一致,可任意互换位置。试验表明,该局域网适用于智慧路灯监控系统,且通信可靠,比ZigBee协议栈的Mesh网络更易安装施工。