自适应Tree-Mesh结构的大棚无线监测网络设计

针对大棚基地作物状态及环境信息的无线采集的需求,设计了改进的分簇Tree-Mesh混合拓扑结构无线传感器网络,并利用ZigBee实现了组网和多跳通信,以CC2530为核心设计了多传感器无线节点硬件系统,基于Z-Stack协议栈设计了有限状态机节点程序。同时,针对无线节点低功耗和网络信息低冗余的要求,设计了基于接收信号强度指示的最佳发射功率自适应机制,和基于感知数据差值的最小传输数据冗余自适应机制。试验结果表明,节点单跳和多跳通信速率典型值分别为20与0.3kb/s,采用干电池供电和直流供电的节点通信距离分别可达30和90m。仿真结果证明采用低功耗自适应机制的节点功耗降低了38.44%,可用作大棚基地的环境监测。

面向双层插值边界面法的非结构自动网格划分

针对数值模拟前处理过程中网格划分存在的困难,提出一种面向双层插值边界面法的非结构自动网格划分方法 .该方法基于网格尺寸、表面曲率、实体厚度等几何特征进行体二叉树自适应细分,避免使用任何协调过渡模板处理悬挂点,降低网格划分的困难.构建了体网格拓扑元素与实体模型边界的快速求交算法,有效提升求交计算效率,降低算法实现复杂度.实验结果表明,最终网格划分实现整体以六面体网格为主,实体边界附近的部分网格以四面体、三棱柱或金字塔网格为辅的非结构自动网格划分,验证了该方法的准确性、有效性及鲁棒性.

等离子鞘套电磁仿真网格前处理

在研究等离子鞘套的电磁特性时,需要在仿真计算出的流场数据中计算出空气电离程度,得到流场网格下的各顶点的介电常数。进行电磁计算时,由于该套网格过于疏密而且四面体单元不均匀,计算平台无法计算,需要进行网格简化。针对相对于计算平台密集的网格数量和网格分布的跨尺度不均匀的问题,本文提出一种基于蒙特卡洛随机算法的网格简化方法。相较于目前已有的四面体网格简化方法,本方法简单易用,时间复杂度为O(N)(N为顶点个数),空间复杂度为O(N)。

采用R^＊-tree的三角网格曲面非均匀精简算法

提出了一种三角网格曲面非均匀精简算法。该算法采用R^＊-tree组织三角网格曲面的空间拓扑结构，实现了三角面片拓扑邻域的快速查询。结合三角网格曲面模型的曲率分布状况，对三角网格曲面进行聚类分簇处理，通过对分簇网格进行局部精简，实现了三角网格曲面模型的整体保形性精简。与同类精简算法的对比实验表明，该算法的数据适应性强，有效地保留了三角网格曲面的型面特征，精简后的网格模型与原网格模型的面片偏差降低了20％～45％，精简时间减少了10％～35％。

容差可控的线消隐算法

线消隐是指对三维图形中包含的线段与面片的遮挡关系进行判断,并将裁剪的结果以二维矢量图形的方式输出到其他设备(如打印机和绘图仪)。该技术广泛用于三维模型的可视化与高精度矢量输出。传统的线消隐算法难以处理因浮点运算误差导致的输出错误、图元缺失等问题。针对该问题提出了新算法,该算法以三角网格模型为输入,允许用户输入用于控制输出结果的几何容差,算法首先找出轮廓线和棱线,然后利用R树加速三维图元求交,最后采用容差可控的矢量裁剪算法获得最终的消隐结果。在传统算法中,容差是不可见且意义不明确的隐藏变量,新算法给容差赋予了明确的几何意义,避免了因浮点运算误差导致的逻辑错误。

耳廓三维网格去补丁合并算法

针对耳廓多角度扫描获取的三维网格合并问题,提出了一种新的三维网格合并方法——去补丁合并法.首先,基于kd-tree算法将三维耳廓配准后的两幅网格快速分割为重叠区域与非重叠区域;然后,根据连通性对重叠区域和非重叠区域进行分块,并从重叠区域分块中去除冗余的补丁块、构建边界点;最后,基于边界点将保留的重叠区域网格与邻接的非重叠区域网格缝合.实验结果表明,与同类算法相比,该方法具有较好的合并效果与较高的计算效率.

若干图的书式嵌入结果

图的书式嵌入问题是从多层印刷电路板设计,容错多处理器阵列设计等许多应用领域中抽象出来的。本文改进了[1]中提出的平面栅格,任意树,X-树的书式嵌入结果。本文还提出了较优的洗牌交换网,树网,同孔树和立方互连环的书式嵌入方法。

三维各向异性叉树网格流场自适应算法研究

建立了三维叉树形网格的数据结构,并将结构网格的有限体积法引入到叉树网格中,建立了相应的NS方程求解方法。在此基础上完善了包括各向异性自适应判别、合并/分裂、网格优化等步骤的算法,并提出了对流场结构进行“保护”性加密的优化加密方式。基于自适应叉树网格对高超声速横向喷流流场进行了数值模拟,捕捉到细致的流场结构,并将壁面压力系数计算值与文献试验值比较,得到了很好的模拟效果,具有较高的流场分辨精度。

同步数字系统时钟分布及偏斜补偿技术研究

本文从时钟系统的两个主要参数——时钟偏斜和抖动对系统性能的影响入手,对现有的高性能VLSI同步数字系统中的时钟分布网络和偏斜补偿技术进行了研究和分类,并从体系结构、偏斜补偿的精度、抖动、功耗以及实现的难易度等方面对各种补偿技术进行了比较和分析。

应用层多播协议研究

应用层多播不需要对现有网络基础结构做任何修改,不需要路由器支持,在虚拟叠加网的基础上由参与多播的端系统完成包的复制、路由计算、转发等功能,从而能方便、灵活地在因特网上进行部署。本文将按照树优先、网优先和层次结构三种应用层多播叠加网拓扑构建方式对应用层多播协议进行讨论。

无线Mesh网络的最大并发公平调度

研究了基于IEEE 802.16标准的集中式控制无线Mesh网络,提出了一种基于干扰集的树形路由和基于最大并发集的公平下行调度算法.该路由算法使树上节点具有较小的干扰度,从而达到干扰避免的效果.基于此干扰避免树的下行调度实现对最大并发集的高效利用,同时尽量保证节点业务请求满意率的公平性.仿真结果表明,由于节点干扰度的降低以及并发传输机会的增加,网络吞吐量得到提高,并满足了一定的公平性要求.

一种802.11s无线Mesh网络快速切换方案

在无线Mesh网络中,为保证无Mesh功能移动终端在无线接入点之间快速移动时,仍能保持高速数据传输,提出了一种基于802.11s的无线Mesh网络二层快速切换机制.该机制采用跨层设计的思想,整个切换过程均在二层实现,兼顾了LLC子层和MAC子层的信息,融合并改进了802.11s的相关机制,极大地提高了切换效率.仿真结果表明,与802.11s草案定义的切换方案相比,采用该快速切换机制时,切换延时可缩短2-4倍,丢包数可降低2-8倍.

网孔处理机阵列上最小生成树算法

已知一加权无向图G(V,E),|V|=n.本文基于网孔处理机阵列,运用分而治之策略和数据归约技术给出了一种新的最小生成树算法.此算法需O(n^2/p)时间,使用了O(p)个处理机(1≤p≤n).当p=n时,此算法仅需O(n)时间和O(n)处理机.而目前基于同一计算模型上此问题的最好算法需O(n)时间和O(n^2)个处理机,因而这里给出的算法在使用处理机数目方面改进了O(n)因子.

一种基于榕树型拓扑的铁路无线Mesh网络结构

旅客列车Internet应用的需求日趋强烈,而铁路沿线的无线宽带覆盖是实现旅客列车Internet应用的必要条件,也是当前的研究热点。基于这个研究方向,本文提出榕树型拓扑、多跳无线链、节点失效危险度、破坏因子等概念。设计榕树型拓扑的动态最小生成树算法,在此基础上,探讨了榕树型拓扑的网络健壮性;然后基于榕树型拓扑设计一种多出口总线的铁路无线Mesh网络结构和多模Mesh节点结构,设计了微蜂窝部署方案和混合频道复用方案,并就其传输延迟和传输带宽进行探讨和分析;最后基于本文提出的方法,对一段300km长的铁路线进行实例部署规划。理论分析和实例部署规划表明,榕树型拓扑具有较低的传输延迟、较高的传输带宽和较强的网络健壮性,符合铁路无线宽带覆盖的要求。另外,榕树型拓扑只要求在铁路沿线部署若干个有线网络出口,且结构调整灵活,具有很好的可实施性。

网格和组播树结合的QoS路由

由于Ad Hoc网络的自身特性,QoS组播路由成为当前主要研究热点之一.ACO算法能够解决这种自适应路由问题.基于网格结构的组播路由健壮性好但传输效率低,基于树结构的则刚好相反.针对以上问题,提出一种基于蚁群算法的按需组播路由协议.首先在传统的基于网格的组播路由协议建立的网格上利用蚁群算法建立一个组播树,以保证组播数据分组的转发率,并通过人工蚂蚁信息素的更新规则满足一定的QoS要求,同时原来的网格结构当树结构被破坏时可以用作备用路径.最后,仿真结果表明,该协议在平均端到端时延和路由开销方面要优于基于网格的协议,如ODMRP,同时在数据分组转发率方面也有不错的表现.

三角网格细分曲面数控加工刀轨快速生成算法

提出了一种基于三角网格细分曲面模型的刀轨生成算法,建立三角网格细分曲面模型的空间聚类索引结构,基于该结构实现网格模型与刀轨截面快速、精确求交获取刀触点集,并根据刀触点对应曲面位置处的微分几何性质确定刀位点,采用最小生成树算法对刀位点集排序生成刀轨。实例证明,该算法可有效提高复杂曲面模型的刀轨生成效率及精度。

一种大规模倾斜摄影模型三维可视化方案

提出了一种基于四叉树结构的大规模倾斜摄影模型三维可视化方案:首先采用二次误差测度(QEM)的半边折叠算法对三角网格模型进行分层几何简化;然后对分层简化的模型进行纹理映射和分块,分块结果采用Morton编码命名;最后将场景按金字塔结构进行LOD(多细节层次结构)组织。选取某一试验区域的真实倾斜模型数据进行了试验,结果表明,该方案能依据模型在计算机屏幕上所占的像素大小,动态加载倾斜模型数据,完成大规模场景的实时可视化。

三角网格曲面模型快速分层算法

提出一种三角网格曲面模型快速分层算法,该算法基于R*-tree建立三角网格动态空间索引结构,依据索引结构数据结点的分布状况计算各层截平面的位置;采用深度优先遍历方法获取与截平面相交的三角面片集合,并计算该集合中各面片与截平面的交线,将交线首尾相连,生成截面轮廓线,实现三角网格曲面模型的快速分层;实例证明该算法可对各种复杂三角网格曲面模型进行分层,算法准确、稳定,运行效率高.

一种基于网格优先的应用层多播

针对目前Internet组通迅技术的现状,通过分析传统的多播机制与目前已有的应用层多播机制的特点,设计出一种新的高效应用层多播方式(MCALM算法),提出了网格建立算法、网格维护算法和在网格上建立多播树的生成算法,并进行了Java实现.结果表明,所提出的算法能较好地调整网格结构,迅速优化网格和获得接近于IP多播的效率.

基于无线Mesh网络技术的列车宽带接入原型系统设计

随着高速铁路、公路交通的发展,信息网络的移动接入技术需要得到相应的改善和提高。根据公共移动通信网和铁路专用移动通信网的发展现状,目前有多种列车移动接入技术。通过方案比较,本文原型系统采用了基于无线Mesh网络技术的无线宽带接入技术。当前,无线Mesh网络可遵循的标准有IEEE802.11s草案,该草案对无线Mesh网络的功能、接口及网络协议栈进行了全面的定义。本文根据IEEE802.11s草案,在Linux操作系统下定义了Mesh协议栈框架,并在此基础上设计实现了针对列车的车地宽带接入带状应用场景的无线Mesh网络原型系统,并就搭建的实际网络场景进行了性能测试。实验结果表明,所设计的原型系统基本达到了列车车地宽带接入应用的要求。