新一代全矿井无线信息系统理论与关键技术

提出将先进的无线通信技术、无线网络技术和光纤通信技术相结合,全面突破传统矿井巷道中无线通信理论与技术,构建集调度移动通信、机车的无线定位和导航、人员定位与追踪、无线可视多媒体监视、移动计算、矿井环境无线安全监测一体化的且功能较为完善的新一代全矿井无线信息系统,提炼出了其中所涉及的理论与关键技术,指出了开展相关研究的迫切性.

煤矿安全监测无线传感器网络节点定位技术

利用无线信号强度实现了煤矿安全监测无线传感器网络节点间的自定位,提出了提高定位精度的改进方案,并分析了不同因素对定位精度的影响.仿真结果表明,所提出的算法可以有效地提高无线传感器节点的定位精度,如在路径损耗标准偏差分别为4和6,滚动平均次数为10时,定位精度的相对误差分别从0.21和0.35左右下降到0.18和0.29左右.

叠加法巧析对称场

静态对称场是“电磁场与电磁波”课程中的基本模型,叠加法是“电磁场与电磁波”课程中解决问题的重要方法,它可以化抽象为具体,增强直观性。应用叠加原理来分析电磁场中常见的对称场,通过对场进行巧妙地叠加与抵消,进一步论证静电场以及恒定磁场的对称性,有利于强化人们对场对称性分布的理解。

ASON在城域光网络中的应用

本文在介绍ASON的体系结构的基础上,简述了现在城域光网络的技术以及ASON应用于城域光网络的解决方案,最后对各大公司的解决方案进行了比较。

光纤的大长度轴向侧面抛磨实验及理论分析

在光器件的制作中，应用接近纤芯内部或附近传播的光场，常以光纤的轴向侧面抛磨为实现方法．目前小长度的光纤研磨技术已趋于成熟，但大长度的研磨仍为一技术难点．理论分析了光纤研磨的特性；实现了光纤的大长度研磨实验，并比较了实验结果与理论结果：二者变化规律基本相同；研磨精度可控，长度可选，最长可达十几厘米；在给定光纤参数下，得出光纤研磨的适宜深度范围为51．42~57．8μm．

一阶无限抽头响应微波光子滤波器的品质因数分析

随着人们对宽带无线通信带宽需求的不断增加,微波光子学器件的研究成为热点之一,近几年,光学器件的发展非常迅速,基于此的微波光子滤波器的应用和研究也逐步成熟起来。在深入研究微波光子滤波器性能理论的基础上,提出了一阶无限抽头响应的微波光子滤波器(IIRMPF)模型,利用自动控制原理动态结构图的变换知识进行理论推导,得出当反馈回路中加权系数和增益系数的乘积为1时,一阶IIRMPF可以得到最大的品质因数(Q值),并通过建立基于光纤布拉格光栅(FBG)和有源光纤的IIRMPF结构进行验证。结果表明,该结构与理论推导相吻合,最后实验制作了反射率分别为99.5%和50%的FBG,得到了Q值为804的微波光子滤波器响应。

微波光子滤波器的平坦特性分析

随着微波光子学的发展,微波光子滤波器的应用和研究逐步成为研究热点,在深入研究光纤光栅、马赫曾德尔调制器以及掺铒光纤的基础上,提出了一种平坦微波光子滤波器的结构,通过理论计算和仿真,在光纤耦合器耦合系数为0.5、光纤光栅反射率为0.33、掺铒光纤增益为10,以及光纤耦合器耦合系数为0.4、光纤光栅反射率为0.5、掺铒光纤增益为2时,分别实现了平坦带通和平坦带阻响应,对滤波器的平坦条件进行了深入研究,得到了只有当两部分滤波器的延时差相等才能实现平坦的必要条件,并依据此分析了影响滤波器周期的因素,提出了利用曝光光敏光纤增加光纤折射率从而增加滤波器延时的方案,从而补偿了长度控制上的精确度对该结构的限制。

矿井巷道层次型无线监测无线传感器网络的实现

根据对矿井巷道环境参数监测的需求和矿井巷道地形的特点,提出了一种矿井巷道层次型无线监测无线传感器网络.设计了网络的拓扑控制机制、路由机制,开发了相应的硬件平台和协议栈,并设计了中断和周期性巡检的工作方案.模拟矿井巷道的实际环境进行了实验室试验,试验系统在中断方式下可以实现超限数据的及时传输,在周期性巡检方式下可以实现稳定可靠地对数据进行周期性采集.

网格型煤矿监测无线传感器网络设计与实现

针对矿井巷道局部监测无线传感器网络规模较大的情况,提出一种网格型煤矿监测无线传感器网络。设计了网络的拓扑控制机制、路由机制和冲突避免机制,开发了无线传感器节点,设计了无线传感器网络自动监测工作方式。模拟矿井巷道环境对系统进行了试验,试验效果良好。

采用光纤光栅研究微波光子滤波器的关键性能

宽带无线通信的带宽瓶颈促进了ROF技术的发展,并使微波光子器件成为研究热点之一。微波光子滤波器(MPF)实现了在光域内直接对微波信号的处理功能,受到了众多研究者的关注。光纤光栅(FBG)具有独特的波长选择和色散特性,是构成MPF结构的最佳可选光器件之一。在理论分析MPF的基础上,结合基于FBG的MPF典型结构给出了影响MPF性能的关键因素,即非相干性、高品质因数、负系数、可调谐性和可重构性。对一阶无限抽头MPF结构进行了建模分析,并提出一种基于FBG的具有平坦、负系数和高品质因数特性的MPF,得出获得高品质因数的最佳条件,理论分析结果和基于FBG的MPF结构的实际仿真结果相吻合。

微波光子滤波器

微波光子滤波器能够实现在光域内直接对射频信号的处理,并且较易实现可调谐性和传输函数的快速重构,从而成为微波光子学的一个重要研究内容.本文综合评述了不同光源的微波光子滤波器和基于FBG的不同微波光子滤波器结构,并分析比较了各自的功能特点和不足.

煤矿井下无线导航系统的设计与模拟

为了增强煤矿井下安全生产、抢险救灾的能力和提高管理效率,基于数字矿山综合无线局域网络系统设计了煤矿井下无线导航系统。通过利用井下接入点设备(Access Point,AP)的基本服务集识别码和导航设备接收到的信号强度指示进行导航系统内人员与设备的定位。利用嵌入式地理信息系统eSuperMap开发平台和WinCE嵌入式操作系统,在定位的基础上实现对煤矿井下作业人员和流动设备的导航。开发了电子地图操作、信息查询、路径分析、导航等功能,并在Pocket PC 2003模拟器上进行了模拟演示,表明了该系统的可行性。这些工作为煤矿井下无线导航系统的进一步开发打下了重要技术基础。

6G时代信息新鲜度优先的无线网络设计

物联网的发展催生了各类实时监测系统(如智能驾驶)和状态更新系统(如工业控制)的部署与应用。对于上述系统而言,信息新鲜度至关重要。若目的端接收的是过时信息,可能会降低系统决策的准确性和可靠性,并造成巨大的安全隐患。在未来6G网络中,信息新鲜度对信息更新应用将越来越重要。为了有效地刻画信息新鲜度,学术界提出了信息年龄(AoI,age of information)的概念。目前,AoI已迅速成为无线系统新的性能指标和研究热点。首先概述了AoI的研究历程,然后分析了在不同网络模型(如单用户网络、单跳网络和多用户网络等)中引入AoI的关键问题,最后对未来的研究趋势进行了展望。

谐振微环对MZI型interleaver滤波特性改善的分析

作为新兴的群组滤波技术,interleaver技术与传统的DWDM技术相结合,可以在不增加新光纤及器件技术难度的基础上使原有DWDM系统的复用波长数增加一倍。耦合一个谐振微环到光纤熔锥型非平衡马赫-曾德尔干涉仪型波长交错滤波器系统中,利用微环的相位引入改善交错滤波器的响应函数,选择适当的微环耦合角,使其带通平坦性和阻带抑制比得到改善,理论优化阻带抑制(>40 dB)能得到明显加强。分析微环周长(Lr)与马赫-曾德尔干涉臂差(△L)的关系,指出:波长交错滤波器奇偶输出带宽分配比直接取决于Lr/△L,当Lr/△L=2时,可以实现1:1对称带宽分配特性的交错滤波器;当Lr/△L=0.5时,可以实现1:2非对称带宽分配特性的交错滤波器;最终得到灵活的带宽分配交错滤波器。

基于Matlab的点电荷镜像法电场的可视化

点电荷的镜像法是“电磁场与电磁波”课程的重要内容。这部分的教学重点通常在于分析镜像法原理和寻找镜像电荷,但是缺乏对镜像电场空间分布的图形描绘。本文用Matlab软件对镜像电场进行仿真,绘制了点电荷镜像法中多种镜像电场的等位面和电力线细节图,对镜像电场进行了可视化。可视化有利于加深学生对镜像法原理、镜像电荷和镜像电场分布的理解。

井下多媒体无线传感器网络动态子载波分配算法

提出一种基于分组比例因子(RBS)改进的动态子载波分配算法.该算法采用子载波分组的策略以降低运算复杂度,并分步执行子载波初始分配和子载波优化分配以降低系统功耗.在初始分配阶段,将相邻的若干子载波分为一组,以载波组为单位实施RBS动态子载波分配,通过减少循环次数的方式降低复杂度;在优化分配阶段,通过最差载波组交换的形式对初始分配的结果进行微调,以进一步降低系统功耗.仿真结果表明,所提出的动态子载波分配算法以很小的误码率损耗为代价,获得了更低的运算复杂度和系统功耗.

高品质因数的微波光子滤波器分析

微波光子滤波器是微波通信中的关键部分.其一项重要指标是高品质因数Q,其大小决定了滤波器的选频性能.Q值越高,选频性能越好.影响Q值的因素有很多,如滤波器的抽头系数,自由频程FSR等.对几种典型高Q值微波光子滤波器的结构性能进行了分析,并得到了获得高品质因数Q值的有效方法.

利用DIRECT算法设计基于FBG延迟线的微波光子滤波器

将DIRECT全局优化算法应用于微波光子滤波器的设计中,用C语言实现该算法来得到抽头系数,利用MATLAB对滤波器幅度响应进行仿真,分析了FBG反射系数搜索范围、抽头系数为正且具有对称性时对滤波特性的影响,并进行了优化设计,仿真结果表明了这种算法的可行性和有效性.

一种基于空芯光纤的微型Mach-Zehnder干涉仪

微型干涉仪在许多微传感领域有很高的应用价值。基于空芯光纤的全光纤Mach-Zehnder干涉仪成为了近些年研究的热点。研究了全光纤MZ干涉仪的传光原理及干涉机制。在参考前人对空芯光纤干涉仪研究的基础上,提出了一种基于空芯光纤的新型MZ干涉仪。搭建实验环境对该结构的MZ干涉仪的传输谱进行了验证。实验得出,当波长为1 550 nm,传感臂长度为50μm时,自由波谱范围大约为140 nm。利用BPM法对该新型MZ干涉仪进行了仿真,仿真结果符合理论预期。同时对激发出的高阶模式进行了仿真探讨,并且得到辐射模的传输特性。

希尔伯特空间理论在电路课程中的应用

希尔伯特空间中的元素—向量,可以代表矢量、函数和相量,它们满足希尔伯特空间的共有性质。将函数和相量类比作矢量,可建立起函数空间和相量空间的几何直观性。基于希尔伯特空间理论,采用类比方法,电路课程中的重点、难点问题能得到清晰的数学解释。希尔伯特空间理论既能丰富教师教学手段,又能开拓学生视野,提高其数学能力。