基于无线网络的IEEE 1588时钟同步算法

时钟同步是无线分布式系统中的一项关键技术。为了补偿无线网络中链路数据速率的动态变化带来的偏移误差并提高时钟同步精度,本文提出了一种基于动态变化的不对称无线传输IEEE 1588时钟同步算法。该算法根据动态变化的无线链路的不对称比来计算主从节点的时钟偏移误差。仿真实验结果表明,从时钟的偏移误差可以减小到10-3 μs,在无线网络中应用该算法能明显提高时钟同步精度。     

BowCast：一种适应非对称链路延时网络的P2P多播路由协议

虽然IP多播的性能优势无可否认,但是它却面临着部署上的困难.近年来,P2P多播作为提供多播服务的另一可行途径正不断为人们所认可.研究非对称链路延时网络环境下P2P多播的路由问题,提出一个新的P2P多播路由协议:BowCast.该协议采用基于树(tree-based)的分布式路由策略,使多播组成员之间能自组织地构建一棵基于源的最小延时P2P多播树.BowGast主要利用范围受限的单向探测技术(BOW)来实现路由优化算法.BOW能提供端系统节点间的单向相对延时,无需全局的同步时钟.仿真实验表明,BowCast能很好地适应非对称链路延时环境.通过调节BOW的探测范围,BowCast能灵活地在路由性能和控制开销之间进行折中.     

多信道无线多跳网络中视频流的跨层优化

为提高视频流在多信道无线多跳网络中的传输质量,提出了一种分布式的跨层优化算法.首先对信道分配、干扰、带宽分配、延时分配和视频传输失真进行了数学建模,然后基于凸规划和拉格朗日对偶分解理论,在视频流端到端延时限制下通过调整信源编码速率、链路带宽、链路平均延时上限及射频和信道分配来最小化总的视频流失真.理论分析和数值仿真表明,所提出的分布式跨层优化算法可以收敛到全局最优解.     

利用往返时延抖动的网络拓扑推断算法

为了克服基于端到端单向时延的拓扑推断需要时钟同步及节点间合作的限制,提出了一种利用往返时延抖动的拓扑推断算法.首先定义了四元组列车,其由4个长度相同的ping分组组成,4个ping分组组成2个相邻的紧接分组对,2个紧接分组对的目标地址相同.在空间独立性、时间独立性的条件下,通过四元组列车测量获得的往返时延抖动可以计算节点间的相关性,再根据节点间的相关性便可推断节点间共享链路,从而推断出网络拓扑.理论分析与仿真结果表明,所提算法的收敛速度高于基于端到端单向时延推断拓扑法,并且只需要一个测量节点.     

基于时延抖动的网络拓扑推断技术

为了克服基于端到端单向时延的拓扑推断算法中需要时钟同步的缺点,根据端到端时延抖动的定义和特点提出了拓扑推断中端到端时延抖动的四元分组列车测量方法和基于端到端时延抖动的拓扑推断算法,其中端到端时延抖动的测量不需要节点间的时钟同步,并且实现简单.分析了基于端到端时延抖动推断网络拓扑的可行性和正确性,通过NS2进行了仿真.仿真结果表明,基于时延抖动推断拓扑结构的效果比基于端到端单向时延推断拓扑结构的效果好.     

单点双信道网络测量系统的时钟误差概率模型

网络测量技术已成为当前互联网技术研究的热点之一. 时钟误差是网络测量中最主要的直接误差来源. 传统网络测量技术重视修正和提高时钟精度,但忽视了测量中客观误差对结果的影响,这种做法不适用于对高速网络的分布式协同测量中的误差进行定量描述. 基于此,结合误差分析理论和网络被动测量的具体特点,提出了针对单点双信道被动测量系统的一般性时钟误差概率模型,引入误差不确定度来定量描述协调测量结果的精确度和合理性.     

基于时延不对称网络的最小排队转发时延估计

针对精密时间协议(PTP)报文的不确定排队转发时延恶化PTP同步性能的问题,提出最小排队转发时延估计算法.通过对链路时延堆栈式比较,基于筛选出的未受阻塞的幸运报文进行时钟偏移估计,提高了时延不对称网络中的PTP同步性能.算法的边界条件由搜寻幸运报文的平均时间间隔决定,推导了该边界条件公式.测试验证结果表明:在主从链路时延不对称的环境下,相比于无优化情况,链路时延估计精度提高了约25ns,其稳定度提高了近2个数量级;PTP系统同步精度提高了1倍以上,其稳定度提高了近4倍.     

基于 GPS 的全网同步时钟的建立和误差校正

分析基于ＧＰＳ（全球卫星定位系统）技术提供的高精度时间建立电力系统全网同步时钟时可能产生的误差和延时的各个环节、产生原因及数量级，并研究减小或避免各种误差或延时的技术手段。ＧＰＳ时间信息的引入及处理和数据的采集及传输过程均可能对同步时钟造成一定的误差和延时。延时的影响可以通过精确的测量和分析进行补偿，误差项是降低时钟精度的主要原因，只能通过设计和算法优化尽量减小。经补偿和优化后所得到的同步时钟的精度为２μｓ。     

单向时延测量的实时时钟同步算法

对已有分段聚类算法进行改进,使用软件方法对单向时延序列进行分析,在线检测时钟调整位置.采用变宽度的滑动窗方法对单向时延数据进行过滤,减少时间序列大小,同时保证时钟调整位置信息不丢失.使用自底向上算法对时间序列进行线性分段,检测时钟调整或时钟频率跳变点,算法的时间复杂度大大降低.针对在线时钟同步的要求,为了消除滑动窗不具有离线算法的全局寻优缺点,提出使用基于滑动窗自底向上算法的实时单向时延时钟同步算法.实际测试实验表明:该算法大大降低了时间复杂度并提高了分段精度.     

基于压缩感知的空间信息网络拥塞监测

在空间信息网络中,各卫星间是通过星间链路(Inter Satellite Links,ISLs)相连接的,其空间网络节点的处理能力和资源存储能力受限,网络拓扑具有高动态性,通信链路存在间歇性连接.这造成空间网络节点出现高排队时延的情况,导致网络拥塞甚至丢包,空间数据传输的可靠性下降.为了高效准确地实现网络拥塞监测,本文作者分析了空间信息网络的链路稀疏性,结合其传输方式,将链路状态检测建模为压缩感知问题,并以贪婪算法求解链路延时,进而定位拥塞链路.仿真结果证明,这种链路状态检测算法可以在较少的采样数据量的情况下,以较高的精度恢复链路延时.     

一种基于小波变换的自适应播放算法

针对网络传输中延时的非平稳特性,提出了一种基于小波变换的自适应播放算法. 通过小波变换将非平稳的延时序列变为多个平稳的分量,再对各平稳分量采用不同自适应速率的自回归(AR) 模型进行预测,将各个预测分量利用小波重构得到最终的端到端延时. 仿真结果表明,该算法的预测精度比传统的AR算法提高了5～14dB,比新提出的差分自回归 (DIAR) 算法提高了1.5～5.0dB.     

基于链路质量的Ad hoc网络遗传-蚁群路由算法

由于Ad hoc网络结构多变、稳定性低和节点资源受限等问题,传统的路由协议很难适用。将遗传算法和蚁群算法相结合,提出了一种基于链路质量的路由算法。该算法将链路质量作为路由选择的度量,利用遗传算法的快速全局搜索能力获取路径初始分布,并结合改进后的蚁群算法驱使蚂蚁折中选择合理的跳转节点。该算法既考虑了沿途节点的能量和算法的收敛性,同时兼顾了链路的质量,且避免了局部极值出现。仿真结果表明,该算法能够显著地提高分组投递率,降低端到端平均延时,且延长网络的生存时间。     

应用于9通道8-bit 1 GS/s时钟交叠SAR ADC的后台校准改进方法

报道了三种应用于时钟交叠模数转换器(Time-Interleaved ADC,TI ADC)的后台校准改进方法,分别校准系统中多通道之间的失调失配、增益失配以及多相位时钟之间的时间偏差.失调校准技术基于统计学期望算法,增益校准技术基于统计学方差算法,时钟校准技术基于平均过零点算法,3种校准技术皆由改进的误差检测模块和误差补偿模块来实现.误差检测以及补偿模式可以根据TI ADC的设计要求调节校准精度.对带有误差失配的9通道8-bit 1GS/s时钟交叠SAR ADC电路仿真验证,经过校准,无杂散动态范围皆高于63dB,失调失配小于0.1LSB,增益失配小于0.23%,时间偏差小于3ps.     

基于地理位置预测的ETT判据路由协议

提出了基于节点位置预测的路由算法AODV-LP-ETT.该算法通过计算出在通信范围内的节点间链路的ETX值和带宽值进行路由选择,采用灰色预测模型预测节点下一时刻的地理位置,通过判断节点间的距离是否处于彼此的通信范围之内来决定是否使用ETT路由判据.QualNet仿真结果表明,与AODV路由协议相比AODV-LP-ETT路由协议提高了网络吞吐量,提高了分组投递率,降低了平均端到端延时及平均抖动,改善了网络整体性能.     

一种基于地理位置预测的高性能路由算法

提出了基于ARIMA预测模型的高效路由算法.该算法中节点通过前向与反向成功转发率、数据传输速率等计算链路的丢包率和期望传输次数来获取干扰感知期望传输时间(i ETT),代替DSR路由算法中的最短跳数判据.并引入ARIMA模型来预测节点下一时刻的运动位置,防止链路频繁断裂造成的网络丢包,并在链路失效之前预先选择最稳定的路径进行数据传输.仿真结果表明,所提路由算法相比DSR判据吞吐量提高6%~9%,平均端到端时延降低2%~6%,提高了网络整体性能.     

结合Chirp信号的单向广播机制水下无线传感器网络时间同步算法

水下无线传感器网络(underwater wireless sensor networks, UWSNs)的时间同步主要面临两大挑战,分别是水声传播时延较长和节点的移动性.针对水下无线传感器网络时间同步问题,提出了一种结合Chirp信号的单向广播机制的跨层时间同步(Chirp-based broadcasting time synchronization, CB-Sync)算法. CB-Sync算法在物理层利用Chirp扩频信号的时钟频偏与相偏来减少因节点移动性带来的误差.此外, CB-Sync算法采用周期性的单向广播机制来同步邻居节点,邻居节点根据收到的广播信息,通过两次线性回归得到时钟的初始频偏与相偏,最后利用最小梯度下降算法来减少多普勒频移带来的误差,以提高最终的时间同步精度.仿真实验结果表明, CB-Sync算法具有更为高效的能量利用效率和时间同步精度.     

网络时间同步算法中时钟精度优化设计与实现

针对基于NTP时间同步算法中,客户端时钟提供的时钟精度难以满足算法的精度要求,根据API函数描述了一个时间同步算法中高精度时间源的设计和实现过程.实验表明,在网络时间同步算法中采用这种高精度时间源的方法来完成本地时间调整过程,NTP 时间同步算法的精度可以提高到微秒级.     

一种LFM信号波形下的序贯EKF算法

研究在LFM信号波形下把径向速度测量引入Kalman滤波的新方法,分析了LFM信号波形下距离和径向速度测量的统计特性.在分析位置测量更新后状态估计误差与径向速度测量噪声统计相关性的基础上,导出了等价的径向速度测量方程,其测量噪声与位置测量更新后的状态滤波误差统计不相关,由此而得到序贯处理的EKF算法.蒙特卡罗仿真结果表明,采用这一新算法引入径向速度测量,可以有效地消除距离-多普勒耦合引起的偏差,提高状态估计精度,而且其估计性能优于传统的EKF.     

动龙门石材数控加工中心双轴同步驱动控制技术研究

目的研究双轴同步控制系统动态模型和误差补偿算法,降低双轴同步误差,提高机床加工精度,延长机床零部件使用寿命.方法利用i_d=0的PMSM矢量控制方法对电流环进行设计并应用工程设计法依次设计出速度环和位置环.在分析双轴控制系统模型的基础上,提出了在偏差耦合控制方式下,采用模糊PID控制算法对偏差进行补偿调节的控制方案,并与常规PID算法进行比较.在Matlab/Simulink环境下建立了双轴控制系统的数学模型,并对两种算法分别进行仿真.以异型石材车铣复合加工中心(HTM50200)作为实验平台进行实验,测量进给轴在两种控制方式下的单轴跟踪误差和双轴同步误差.结果实验结果表明,相比常规PID,在模糊PID算法控制下X_1,X_2轴的单轴定位精度分别提高了87%和80%,双轴同步误差由0.01 mm降为0.003 4 mm,笔者提供的控制方案有较好的控制效果.结论与采用常规PID算法相比,采用模糊PID控制算法的偏差耦合系统具有更好的同步控制精度,鲁棒性更强.     

基于链路质量的 Ad hoc 网络遗传 - 蚁群路由算法

由于 Ad hoc 网络结构多变、稳定性低和节点资源受限等问题,传统的路由协议很难适用。将遗传算法和蚁群算法相结合,提出了一种基于链路质量的路由算法?该算法将链路质量作为路由选择的度量,利 用遗传算法的快速全局搜索能力获取路径初始分布,并结合改进后的蚁群算法驱使蚂蚁折中选择合理的跳转节点?该算法既考虑了沿途节点的能量和算法的收敛性,同时兼顾了链路的质量,且避免了局部极值出现?仿真结果表明,该算法能够显著地提高分组投递率,降低端到 端平均延时,且延长网络的生存时间?