参考臂差分压缩关联成像方案研究

关联成像可以在不包含物体的参考光路中获得物体的像,提供了一种运用常规手段难以获得清晰图像的方法,现已成为量子光学领域的前沿和热点。然而,高分辨率成像和短成像时间一直是关联成像研究的热门。本文提出一种基于压缩感知的参考臂差分关联成像方案(简称,参考臂差分压缩关联成像),只对参考臂测量值做差分运算,而不对物体做差分运算。在方案中,参考臂多次测量的赝热光源强度的随机分布差分被选为压缩感知的测量矩阵,物臂多次测量的关联信息被选为测量值,利用压缩感知重建方法,高质量地恢复出物体信息。理论研究和数值仿真结果表明,该方案可获得文献[19]差分压缩关联成像方案一样的结果,即无论在成像分辨率还是在成像时间等关键性能上都明显优于常规关联成像方案。

WSN地理位置路由算法研究

针对WSN位置路由算法中的距离和角度选取问题,本文研究了四种组合选取策略,并通过NS2仿真进行验证。结果表明:综合考虑角度和距离选取策略优于单一考虑角度或距离选取策略;对节点数较少的网络,采用先角度后距离策略;对节点数较多的网络,采用先距离后角度策略,更能有效地提高WSN网络能量有效性。

分布式压缩视频编码的帧分类重构方法研究

在很多的应用场景中需要具有低复杂度的视频编码器,新兴的分布式视频编码和压缩感知技术正好适用于这些场景中,因而出现了一种新的视频编码方案——分布式压缩视频编码。在现有的一些分布式压缩视频编码方案中,视频帧在编码端是独立编码,在解码端进行联合解码,具体来说就是关键帧独立解码,非关键帧在由关键帧生成的边信息的帮助下进行解码,这就忽略了非关键帧之间的相关性。本文提出一个新的分布式视频编码方案,将非关键帧分为主非关键帧和次非关键帧,主非关键帧利用关键帧生成地边信息进行解码,而次非关键帧先利用相邻的主非关键帧进行观测值预测,然后再利用关键帧生成的边信息进行解码。实验结果表明,在本文提出的框架下,非关键帧的重构质量提高了有2d B^4d B。

新的位置感知分簇算法

针对无线传感器网络能量有效性和可靠性问题,提出一种新的位置感知分簇算法(LACA,location aware clustering algorithm)。算法引入角度比和距离比2个感知参数,使节点通过其所在的位置自主地决定是否作为簇头,通过了NS2仿真验证。结果表明,与LEACH和GAF算法相比,LACA不仅提高了网络能量有效性,延长了网络寿命,而且有效地抑制了孤立节点的产生,确保了网络的可靠性。

一种混合支撑集模型的联合半迭代硬阈值追踪重构算法

无线传感网络中,由于混合支撑集模型对信号(群)值的公共部分不存在约束,给网络框架提供了额外的自由度。考虑到改进的半迭代硬阈值追踪(Semi-Iterative Hard Thresholding Pursuit,SHTP)算法引入了半迭代的思想,其近似解为n次迭代结果的线性组合,修正了目标函数寻求最优解的搜索方向,避免了锯齿效应,在求解l1范数凸优化问题时具有稳定性和鲁棒性。论文将SHTP算法应用于混合支撑集模型,提出一种基于SHTP算法的联合重构算法来求解分布式压缩感知问题,称为联合半迭代硬阈值追踪算法(joint Semi-Iterative Hard Thresholding Pursuit,joint SHTP)。该算法对信号群进行压缩采样,利用信号间的相关性来求解公共部分,将公共部分的支撑集作为重构特有部分时的初始支撑集,并通过信号内部的相关性求解特有部分,适用于无线传感网络中所有的传感器节点将感知到的数据传输到簇头节点进行的联合重构。仿真结果表明,与其他联合重构算法相比,如联合正交匹配追踪(joint Orthogonal Matching Pursuit,joint OMP)算法、联合子空间追踪(joint Subspace Pursuit,joint SP)算法,无论是无噪声情形还是有噪声的情况下,联合半迭代硬阈值追踪算法将具有较大的信号重构噪声比和较小的平均支撑势误差,可实现信号值的精确重构。

基于传输半径倍数的无线传感器网络交替路由

针对无线传感器网络能量有效性问题,提出一种基于传输半径倍数的交替路由算法(TSMAR).算法计算出节点与信宿之间的距离,确定距离与传输半径的下整数倍数,然后根据倍数的奇偶性交替转发数据,同时抑制远离信宿或与发送节点距离较近的节点转发数据.NS仿真验证表明,与BPS算法相比,TSMAR算法减少了转发节点数,提高了网络能量有效性,延长了网络寿命.

无线传感器网络地理协同通信算法

针对无线传感器网络能量有效性和协同通信节点选取问题,提出基于位置的无线传感器网络协同通信算法(CCABL).该算法通过距离参数选取协同节点及其成员节点,并引入数据融合和分簇思想.协同节点融合成员节点数据,采用F/R(forward/reverse)协同通信传输数据.理论分析和NS2仿真验证表明,与数据融合算法和LEACH分簇算法相比,CCABL算法不仅有效地提高了能量有效性,而且节点能量消耗更加均衡,网络生存期长,同时算法实现简单,控制开销低.

基于挑战-应答机制的量子密钥分发协议

基于BB84协议,利用挑战-应答机制,提出了一种量子密钥分发协议。发送方Alice和接收方Bob通过安全信道共享三个不同的Hash函数(H_1,H_2和H_3),以及随机比特串S_O^(AB)。在每次密钥分发时,Alice产生随机比特串S_r^A(挑战信息)和S_k^A(密钥),结合H_1和S_O^(AB),基于BB84协议产生光子串S_p^A;Alice将S_r^A和S_p^A发送给Bob,Bob接收到对应的S_r^B和光子串S_p^B;Bob利用S_r^B,结合H_1和S_O^(AB),基于BB84协议对光子串S_p^B进行测量得到S_k^B。理想情况下共享密钥S_r^A=S_r^B。另外,Bob利用S_r^B,S_k^B,S_O^(AB)及H_2产生应答序列S_2~B;Alice和Bob利用各自拥有的序列及H_3分别产生序列S_O^A和S_O^B,并对各自的S_O^(AB)做更新。在密钥分发过程中光子的利用率为100%,该协议既有BB84协议类似的安全性,又有单向身份认证功能。

图像分块压缩感知观测值的DPCM非均匀量化方法

在实际的信号处理中,有必要对采集到的信号进行量化处理。量化是信号数字化、实现数字信号高效传输的必要步骤。图像分块压缩感知(Block Compressed Sensing,BCS)观测模型中,测量域上图像相邻块的观测值之间存在较强的相关性。根据这一特点,本文应用差分脉冲编码调制(Differential pulse-code modulation,DPCM)系统减小相邻块之间的冗余,并结合非均匀标量量化,对分块压缩感知图像的观测值进行量化处理。文中分析了DPCM系统的预测误差概率分布,发现在统计意义上这一分布与非均匀量化特性的变化趋势具有一致性,并以此作为所提出的量化方法的理论基础。仿真实验表明,本文提出的量化方案有效地提高了压缩感知观测值的量化信噪比(quantized signal to noise ratio,quantized SNR),同时图像的重构质量得到了提升。

频率偏移对网络编码性能的影响

本文研究了一种基于BFSK(Binary Frequency Shift Keying,二进制频移键控)的、单中继的无线网络编码方案。推导了含有频率偏移BFSK非相干解调的误码率公式。其次,将BFSK的调制方式应用在三时隙的双向中继网络设计中,并分析了该含有频率偏移设计的误码率性能。

MIMO系统中局域化最大似然信号检测算法

提出了一种MIMO系统中低复杂度的局域化最大似然信号检测算法,该方法通过调整信号有效搜索域大小,在计算复杂度与系统性能之间折衷。实验结果表明:该信号检测算法明显降低了高阶QAM调制的计算复杂度,在QPSK和16QAM调制时,当系统性能接近最大似然算法时计算量仅为其很小一部分。