“自控原理”虚实结合实验平台设计与应用

针对目前高校"自动控制原理"实验教学中存在的问题,基于CDIO工程教育理念设计和应用"自动控制原理"课程虚实结合的实验平台。实验平台结合软件仿真实验和硬件实验的优势,集模型仿真、电路仿真和硬件电路系统调试为一体,既可以完成硬件实验,又可以完成软件仿真实验,并且可以将二者相结合,实现虚实相结合的实验。该虚实结合实验平台的使用加深了学生对自动控制理论基本原理和综合系统分析方法的理解,有效地提高了学生的综合分析和动手能力。

轨道角动量光通信研究进展

指出了光轨道角动量复用在增加通信容量和提高频谱效率等方面具有的巨大优势与发展前景,从光轨道角动量光束的产生、复用解复用以及传输媒介等角度出发,简述了轨道角动量光通信相关研究的最新进展情况,探讨了该领域内今后可能的研究方向和发展趋势.

室内可见光通信遮挡场景下的可靠性评估

针对室内可见光通信应用场景,采用光线追踪方法分析了无遮挡、半遮挡和全遮挡三种模型下信号传输特性,研究了接收机探测器视场角与三种模型下通信性能之间的对应关系.研究结果表明:探测器所处状态由全遮挡模型切换至半遮挡模型时,平均接收信噪比仅降低1.51d B.切换至全遮挡状态时,平均信噪比降至11.96d B,室内中心接收点仍能满足通信基本要求.当视场角为50°时,可满足室内不同遮挡模型切换时信号不中断的通信需求.

基于深度学习的D2D毫米波通信中继选择

针对毫米波(mmWave)环境下,设备到设备(D2D)直接通信链路遇到阻碍时的中继选择问题,提出一种基于深度学习的解决方案.采用卷积神经网络(CNN)框架构建能够成功决策和精确预测的智能模型,并基于能量效率最大准则,实现最优化D2D中继链路选择.仿真实验采用毫米波多天线MIMO数据集对所提模型进行了训练和测试.仿真结果表明,提出的基于深度学习的中继选择方案在吞吐量和能量效率方面优于常用的基于快速频率切换的解决方案.

室内可见光MIMO通信码间干扰分析与接收视场角优化

针对可见光MIMO通信过程中多径时延造成的码间干扰对可见光通信系统性能影响问题,采用光线追踪分析方法建立了室内系统模型及码间干扰模型,讨论了多输入多输出的室内通信环境下,不同LED布局下光学天线视场角大小对系统码间干扰及误码率的影响.研究结果表明:当数据传输速率为100Mbit/s时,存在一种LED布局使整个接收平面能满足基本通信所要求的10^(-6)误码率阈值.在此结构的基础上分析可知,随着视场角的逐渐增大,接收平面的盲区会逐渐消失,但系统码间干扰会随之增加.在接收机视场角为43°时,平均信噪比最大并能达到室内最佳覆盖,此时能有效减小多径效应及码间干扰并提高系统传输性能.

一种CO-OFDM光纤通信定时同步算法

针对传统算法在信噪比(SNR)较低且存在传输色散的场景同步误差大的问题,发现了一种基于反正切运算的伪随机序列,能够对传统的Awoseyila定时同步算法进行优化,同时借鉴ES-CAZAC序列的部分思想,提出反正切伪随机序列CO-OFDM光纤传输定时同步算法。仿真实验表明,所提算法可以在低SNR和传输色散场景下有效降低定时同步误差。

D2D通信复用异构蜂窝网络下行链路的人工鱼群资源分配算法

针对D2D(Device-to-Device)通信复用异构蜂窝网络下行信道的资源分配问题,提出了一种基于人工鱼群的资源分配算法(AFSRA).该算法以最大化系统总容量为目标函数,并且为保证用户通信质量,通过约束条件合理地为D2D用户分配资源.通过仿真对AFSRA算法和随机资源分配算法进行了比较和分析,实验结果表明:AFSRA算法经过有限的迭代次数即可收敛,在计算量适当增加的情况下,能够获得更好的系统总容量.

可见光MIMO通信中金字塔型接收机角度分集优化

为增强室内可见光多输入多输出(MIMO)通信系统的空间复用增益并降低信道相关性,提出一种优化的金字塔型角度分集接收模型.首先采用光线追踪分析方法建立室内系统模型及码间干扰模型,分析了MIMO系统接收平面码间干扰(ISI)以及光功率分布.在此基础上,对接收机分集维度、旋转角、倾斜角以及发光二极管(LED)和光电检测器(PD)的空间布局等参数通过控制变量法进行了优化.数值仿真结果表明,最佳的分集维度是4×4结构;同时,对于传输速率为100Mbps的4×4MIMO系统而言,当水平旋转角为45°,倾斜角为50°和LED间距为1.7m时,系统可获得最大信道容量.通过对分集参数的优化,可有效增强信道分集增益,减少码间干扰,提升接收系统整体性能.

可见光ACO-OFDM通信系统的选择性判决反馈均衡

针对非对称限幅光正交频分复用(ACO-OFDM)的可见光通信系统中发光二极管引起的非线性失真问题,提出了一种选择性判决反馈均衡(s DFE)方法.该法设计了一个具有选择反馈均衡功能的模块,用线性信号来补偿非线性信号解决了ACO-OFDM的非线性失真,所产生的线性补偿信号可根据限幅边界范围进行选择性判决反馈,实现补偿ACO-OFDM信号频谱.仿真结果表明:在不同光功率条件下,该方法能够有效改善误码率性能,比特误码率可以达到1.37×10^(-4),恢复信号的频谱幅度可达38 d Bm.

基于双路信息互补增强的压缩感知深度重构

深度学习的方法在压缩感知重构中表现了良好潜能,而如何提升网络的深度特征表示能力是其中的一个关键问题.基于多通道网络能较好改善深度特征表示能力的发现,设计了一种双路信息互补增强的压缩感知深度重构网络,以更好地提升网络的重构性能.具体地,重构网络由两个并行通道组成,一个通道实现对图像原始分辨率的重构,而另一个通道实现对图像的降采样重构;两个通道的中间特征提取部分采用交叉融合技术,以实现信息提取的互补增强.基于公开发布的标准测试集的实验验证了所提出的方法在提升压缩感知图像的深度重构质量的有效性.

一路一线全覆盖模式解决城市交通拥堵的研究

当前常规公交存在着两个主要问题,其一是公交线重复系数过大、等车时间长、公交资源浪费大等问题,其二是“最后一公里”公交盲区问题,这些问题导致了乘坐公交不方便,所以共享单车、电动车泛滥,难于管理,也是小汽车、网约车增加的原因之一。本文提出了“一路一线”全覆盖模式,同时解决了公交线网改革和公交盲区的问题。“一路一线”全覆盖模式是指公交线网和路网重合,不管是主干道还是支线,每条道路都运行一路公交车,而且公交车覆盖到生活小区内部,小区内运行一路公交车,在内部循环,在小区门口换乘。指出了全覆盖模式需要解决的关键问题,即快速换乘技术、分布式停车点模型、实时客流数据的采集、实时调度、全覆盖模式的规划、过度、运营与管理等。介绍了当前出现的三种快速换乘技术,其中使用了右转控制和换乘车。例如,在十字交叉口和丁字交叉口,可以实现所有交通流之间零冲突,换乘距离50米左右,换乘不过街。分析了全覆盖模式对城市交通的影响,例如,共享单车将大量减少,而电动车将明显减少,的士、网约车也会减少,公交资源利用效率提高,主干道上公交车总量减少,运营成本下降,地面公交客流上升。全覆盖模式和右转控制技术、无人驾驶技术、共享小汽车系统或者共享无人驾驶车辆交通系统相结合,将使城市的交通拥堵得到较大的缓解,同时也将解决停车难的问题。

分块最大相似性嵌入稀疏编码的人脸识别

图像相似性先验嵌入的方法能有效提升基于稀疏编码表示的人脸识别在低维特征空间的识别性能.针对非受控人脸图像存在表情变化、部分遮挡和伪装的问题,提出基于图像分块的最大相似性嵌入稀疏编码表示的人脸识别方法.该方法首先将训练图像和测试图像进行同样的非重叠分块;然后计算测试图像与各训练图像对应分块间的相似性,并以其最大值度量图像间的相似性;最后将提取的最大块相似性信息嵌入到稀疏编码表示的人脸识别中.在AR标准人脸库上的测试表明,与全局相似性嵌入的加权稀疏编码表示分类方法相比,文中方法在训练样本和测试样本同时存在表情变化、遮挡和伪装的人脸识别中具有较大的性能提升.

加权结构组稀疏表示的图像压缩感知重构

利用图像的非局部相似性先验以提升图像恢复质量已得到广泛关注。为了更有效地提升压缩感知(CS)图像的重构质量,提出了一种基于加权结构组稀疏表示(WSGSR)的图像压缩感知重构方法。采用非局部相似图像块结构组加权稀疏表示的1_l范数作为规则化项约束优化重构,实现在更好地恢复图像高频细节信息的同时有效减少对图像低频成分的损失,图像重构质量得到明显改善。推导出一种加权软阈值收缩方法,实现对模型的优化求解,对幅值较大的重要系数采用较小的阈值收缩处理,对幅值较小的非重要系数采用相对较大的阈值收缩处理。实验结果比较验证了所提方法的有效性。

掺镁氧化锌薄膜结构及其光学性质的研究

以氧化镁(MgO)掺杂的氧化锌(ZnO)陶瓷靶作为溅射靶材,采用射频磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了掺镁ZnO(ZnO:Mg)薄膜样品.通过X射线衍射仪和可见-紫外光分光光度计的测试表征,研究了溅射时间对ZnO:Mg薄膜晶体结构和光学性质的影响.结果表明:ZnO:Mg薄膜的结构和性能与溅射时间密切相关.随着溅射时间的增加,ZnO:Mg薄膜(002)晶面的织构系数减小、(110)晶面的织构系数增大,对应的可见光波段的平均透过率降低.溅射时间为15 min时,ZnO:Mg薄膜样品具有最佳的(002)择优取向生长特性和最好的透光性能.同时ZnO:Mg薄膜样品的禁带宽度随溅射时间增加而单调增大.与未掺杂ZnO薄膜相比,所有ZnO:Mg薄膜样品的禁带宽度均变宽.

模拟雾霾对输电线外绝缘影响的试验研究

通过模拟雾霾天气的氛围,以超声水雾、水蒸气和烟气等为简化的雾霾模型,分析了雾霾中不同因素和参数(物质成分、界面形状、粒径分布、体积分数、电压极性等)对输电线路间放电击穿电压和放电路径选择的影响,找到了雾霾天气下电气外绝缘的击穿电压所需满足的绝缘水平和外绝缘工程最佳设计方法;同时研究了模拟雾霾作为污染物对输变电设备的绝缘子的击穿特性,探索了在这种特殊气象条件下的工频闪络的规律,提出了更加准确的输电线外绝缘防护措施.

双轴光伏动态跟踪控制系统的设计与实现

针对目前光伏电池对阳光辐射能量利用率较低的问题，提出了基于PID算法精确控制光伏电池板板面任意时刻朝着太阳辐射方向的设计思路，实现了双轴式光伏跟踪控制系统与装置，有效提高了光伏电池对阳光能量的有效利用率．设计了三级电源智能切换供电系统，按光伏电池、220V市电、蓄电池的优先级顺序给负载系统供电，增强负载续航工作能力，防止频繁掉电．系统硬件由光照传感器阵列组成的感光模块、步进电机组成的双轴控制模块和机械结构组成的传动执行模块所构成．对实现的系统进行了实验测试，结果表明：双轴式动态跟踪装置相对固定式静态装置可提高太阳光能有效利用率达30％～40％．

器件结构对聚合物太阳能电池内部光电强分布的影响

针对以电子给体聚(3-己基噻吩)(P3HT)和电子受体6,6-苯基-C61-丁酸甲酯(PCBM)共混薄膜为活性层的本体异质结聚合物太阳能电池,根据光学干涉效应和转移矩阵方法建立了非相干光吸收理论模型,研究了电极修饰层、活性层和阴极的厚度对电池内部光电场分布和活性层内部光电场强度的影响.结果表明:各功能层厚度对电池内部光电场分布和活性层光电场强度具有不同程度的影响,其中活性层和电极修饰层厚度的影响较大,而阴极厚度的影响较小;引入合适厚度的电极修饰层有利于增加活性层内部的光电场强度,提高太阳能电池的能量转换效率,改善器件的光伏性能.

基于GPU的PCA人脸识别系统设计

针对实际人脸识别系统需要满足实时性的应用需要,探讨了在图形处理器(GPU)硬件架构基础上的基于主成分分析(PCA)人脸识别系统设计与实现.结合统一计算设备架构(CUDA)的计算平台,通过将算法中耗时长、适合并行的部分过程映射到GPU上并行执行改进系统的加速实现.实验结果表明:相对于基于CPU平台的串行实现,基于GPU的实现在整体上能够获得约5倍的加速,而两个执行并行的模块能分别获得最大20倍和30倍的加速.

硅基宽带双偏振单模狭缝波导（英文）

采用三维平面波法和三维有限时域差分法,研究了硅基单模狭缝波导的双偏振特性.通过调节狭缝波导中硅介质的宽度,获得了宽达320.6 nm的双偏振带宽;并且发现在该带宽范围内,准TE模式的电场强度在狭缝中均具有增强效果,并且狭缝中光限制因子均大于60%.该研究结果可为设计其他与偏振相关的硅光子器件提供参考.

改进的基于残差加权的稀疏表示人脸识别

为进一步有效提升稀疏表示人脸识别系统的识别率和可靠性,在分析人脸图像稀疏表示系数分类能力的基础上,提出了一种基于残差加权的稀疏表示人脸识别新方法.该方法通过对类残差图像关于所属类稀疏表示系数的l2范数进行归一化加权,有效提升了原始基于类残差判决的识别能力.仿真实验结果表明:改进的基于残差加权的稀疏表示方法能够有效提高系统的识别性能.