高速公路入口匝道启发式控制的仿真研究

为了解决高速公路交通事件引起拥堵的控制问题,提出了基于Bottleneck算法的高速公路入口匝道启发式控制方法并进行了数字仿真.针对交通事件引起拥挤时,事发点上游密度变大,下游密度变小的事实,选取交通密度代替Bottleneck算法中的流量作为控制参数,推导出拥堵条件下的入口匝道协调控制算法;针对单点层面调节缓慢,协调层面调节振荡与调节过度的缺陷,应用数字仿真方法,通过控制效果的仿真分析,提出了改进的调节率公式.以宁杭高速公路为背景,应用MATLAB仿真软件,进行了控制效果的仿真研究,从数字仿真层面表明了所提出的启发式控制算法的有效性.     

城市快速路入口匝道交通控制及优化

针对城市快速路入口匝道的信号灯控制方案，借助车流波动理论，分析了该类交叉口内部的车流运行时空特性，描述了快速路、入口匝道上的车流在交叉口的排队过程，以交叉口车流总延误最小为目标，快速路与入口匝道的绿时分配以及信号周期为参数，建立了城市快速路入口匝道交通控制优化模型，并通过一个实例对优化模型和求解算法进行了验证。研究结果表明：当快速路及匝道绿灯时间均满足最低要求而交叉口有效通行时间（信号周期与周期损失时间的差值）仍有富余时，应将富余的可通行时间分配给快速路，以使得交叉口车流总延误最小。快速路入口匝道交叉口的车辆平均延误由优化前的16.76 s下降至13.18 s，同比下降21.36%；匝道最大排队长度由48.82 m缩短至33.28 m，同比下降31.83%。     

基于自适应MEDLL的伪卫星室内多径估计算法

在室内环境下，室内伪卫星定位系统受多径效应影响严重。针对该问题，提出一种基于自适应多径估计延迟锁定环路(multipath estimating delay lock loop, MEDLL)的伪卫星室内多径估计算法。该算法在MEDLL的基础上增加了一个参考相关器，用参考相关器相关值的标准差作为衡量标准，与其他相关器经过MEDLL算法消除所有信号后的噪声相关值的标准差进行比较，进而得到多径条数。实验结果表明，所提算法对不同时延、幅值的多径适应性都较好，在低信噪比条件下仍能正确估计多径条数。直射信号幅值估计误差均方根相比网格化MEDLL算法最高可以降低59%,相比Teager-Kaiser(TK)-MEDLL算法最高可以降低43%,更加适用于伪卫星室内定位系统抗多径。     

5G室内分布系统规划建模及优化算法

由于5G移动通信技术中的多数新业务包括时代智慧家庭、智能工厂、虚拟现实等等都发生在室内场景,因此如何快速规划建设成本低且功率损耗少的5G网络室内分布系统,对电信运营商来说具有重要的意义。建立了更贴近实际场景下的5G室内分布系统规划数学模型,该模型以最小化部署成本和天线间最大输出信号功率偏差为目标,以满足每个天线的期望输出信号功率为约束,是一个带约束的混合变量多目标优化问题。基于哈夫曼编码思想,提出了适合室分系统结构的编码策略,利用该编码策略在MOEA/D-CM2M算法框架下设计出求解该模型的有效算法,并且能够通过一次运行提供多个规划方案。计算机仿真表明建立的模型与提出的算法十分有效,比两个真实案例的原设计分别节省了8.90%和20.09%的成本。     

超宽带传感器网络室内信道建模与定位算法研究

针对超宽带传感器网络室内定位问题,建立了一种符合IEEE 802.15.4a标准的超宽带室内传播信道模型.在此模型基础上提出基于最大似然估计的RSsI测距方法,给出了测距误差的Cramer-Rao下界(CLRB),分析了定位误差与测距误差的关系并应用到定位算法中,最后提出一种面向测距和定位的超宽带传感器网络模型.仿真实验结果表明采用该信道模型,测距和定位算法,显著提高无线传感器网络的测距和定位性能.     

基于TDOA/AOA混合的高精度室内可见光定位算法

为了提高室内三维空间的定位精度,提出了一种基于联合到达时间差与到达角度(time difference of arrival/angle of arrival,TDOA/AOA)信息的混合定位算法。由于构建的目标函数具有非凸性,采用传统定位算法在目标函数求解过程中会出现局部最优解的问题。因此,针对该问题,将目标函数转成二次约束二次规划问题,通过引入半定松弛(semi-definite relaxation,SDR)方法将目标函数转换为二阶锥规划(second order cone programming, SOCP)问题,寻找全局最优解。其次,针对SOCP无法对凸包外的目标进行有效定位的问题,在该算法的基础上引入了惩罚项,使松弛后的约束条件进一步逼近原始约束条件,解决了定位过程中的凸包问题。数值仿真结果表明:在10 m×10 m×3 m的三维定位空间内,选取40×40个测试点,平均定位误差为1.39 cm,可实现室内三维空间高精度定位。与传统的混合定位算法相比,均能够获得较高的定位精度。     

高速公路入口匝道模糊控制及其仿真研究

提出一种模糊逻辑方法控制高峰期间进入高速公路的车辆数目。分析了模糊逻辑控制器的基本结构，阐述了模糊控制算法，给出了隶属度函数，根据高速公路上游、下游及入口匝道上安装的传感器检测到的流量、速度、占有率、匝道排队长度等信息，设计了入口匝道模糊逻辑控制器，并用计算机对控制器进行了仿真，仿真结果表明该方法切实可行、具有实用价值，它能避免高速公路主线交通拥挤和堵塞，提高主线的通行能力，实现车辆在高速公路上高效、安全的运行。     

基于射频识别的室内定位系统算法研究

针对无源射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)定位问题,在对比分析基于信号到达角(Angle Of Arrival,AOA)和信号到达时间差(Time Difference Of Arrival,TDOA)2种定位算法的原理和优缺点的基础上提出了无源超高频(Ultra High Frequency,UHF)RFID室内定位混合方法,该方法以AOA定位算法为核心,融入了 TDOA算法时间差的思想,并使用步进电机代替天线阵列,以一定的角速度带着UHF RFID阅读器绕轴旋转扫描标签以估算待定位标签的位置.仿真结果表明:该室内定位混合方法的精度优于以上任何一种单独的定位算法,是一种更加有效、定位更加精确的技术手段.     

室内卫星导航定位信号模型研究

首先总结了一些室内信道模型研究成果,这些模型或方式都没有给出广义的与室内场景特征有关的信号参数分布,或者仅仅表明了信号参数随着室内场景特征变化的趋势,同时不能反映卫星导航室内信道的动态特性。在前人的信号模型研究基础上,重点分析了室内导航信号衰落特征,提出用卫星陆地移动通信系统中的Lutz模型描述室内导航衰落信道,根据室内环境特征给出模型中各参数的取值,并且对三种典型的室内场景做了仿真。仿真结果表明,这种模型能够很好地描述室内多径和衰落特性。     

超宽带系统中的迭代多用户检测算法

针对超宽带通信系统的多用户检测问题,将Turbo理论中的迭代思想应用于跳时超宽带多址通信系统的多用户检测中,提出了一种基于Turbo码的多用户检测与跳时超宽带多址系统相结合的联合应用方案———迭代多用户检测器,并推导出了一种基于软干扰消除和最小均方误差(MMSE)滤波的低复杂度迭代多用户检测算法,仿真结果证明,在室内超宽带信道条件下,使用该算法的这种接收结构的性能显著优于传统接收机,经过几次迭代后多址干扰被有效地抑制,系统性能明显提高。     

基于XGBoost预测及弹性网误差补偿的室内定位算法

为解决室内定位系统中因环境动态变化而导致定位精度下降的问题,提出一种基于XGBoost并融合弹性网的误差补偿算法。采用XGBoost定位模型对目标位置进行初步预测,当室内环境改变后,再采用弹性网算法构建误差补偿模型,修正XGBoost定位模型的定位误差,并与基于K近邻、支持向量机、随机森林、梯度提升决策树等定位算法做对比。实验结果表明：在更新15%指纹数据库样本的情况下,该算法在80%分位处的定位精度控制在0.73 m以内,明显优于其他定位算法,且较基于XGBoost的定位算法精度提高了25.5%。     

利用时域相关的MIMO-OFDM信道估计算法

提出了一种适用于多入多出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统的信道估计算法,详细说明了导频符号的特殊设计算法以及信道估计算法的原理,并对该算法的均方误差性能以及复杂度进行分析;该算法能够在信道多径时延信息准确已知或不准确时带来良好的估计精度,从而保证系统性能。将该算法应用于超三代-时分双工(B3G-TDD)系统中并在室外和室内环境下仿真,均方误差和系统误码率性能结果说明了该算法的有效性;该算法能够大大增强系统的鲁棒性。     

Performance analysis of an indoor UWB ranging system

To evaluate the ranging performance of impulse radio ultra wideband (IR-UWB) signals, an exper-iment is performed in a typical indoor environment. In order to mitigate the ranging error caused by theoretical algorithm and practical circuits, one way-time difference of the arrival (OW-TDOA) ranging method and corre-sponding approaches are proposed and carried out according to the structure of UWB transceivers. Generalized maximum likelihood (GML) estimator based on energy detection is applied for the time of arrival estimation. The obtained results show that this UWB ranging system can achieve a relative high ranging accuracy in a multipath environment (e.g. About 5 cm at ranges up to 6 m), which is practical and meaningful for many sensor applications.     

基于模糊C-均值聚类与支持向量机的PMV指标预测系统

为了更好地预测室内热舒适度PMV指标,在分析模糊C-均值聚类方法与支持向量机方法的优势和互补性后,探讨了二者的结合方法,提出了一种基于模糊C-均值聚类预处理的支持向量机PMV指标预测系统.该方法把复杂的数据集看作多个群体的混合,每个群体采用单一的回归模型进行描述,使得大规模数据集的回归估计问题变成了一个多模型估计问题.将该系统应用于PMV指标预测中,与标准支持向量机方法相比, 得到了较高的预测精度,从而说明了基于模糊C-均值聚类方法作为信息预处理的支持向量机学习系统的优越性.     

频繁项目集二次挖掘方法研究

针对关联规则数据挖掘中频繁项目集的二次挖掘问题,提出了一种能够解决当最小支持度发生变化而交易数据库不变情况下进行二次挖掘的改进算法(UMSA)。该算法充分利用频繁项目集的特性,通过新的拼接方法来减少候选项目集的生成,在扫描交易数据库确定k维频繁项目集时,采用在交易数据库中剔除无用的交易,达到不断减小交易数据库规模的目的,克服了一些算法中存在的漏采现象,并在一定程度上解决了非确定性问题。通过举例说明该算法的执行过程及其算法的正确性和有效性,并对其性能进行了分析。     

时间反演UWB通信系统的窄带干扰抑制

超宽带(ultra wide band, UWB)通信系统工作在3.1~10.6 GHz的频谱范围内,与现存的一些通信系统共用频谱资源。为了防止UWB通信系统对其他通信系统造成干扰,美国联邦通信委员会将UWB的室内辐射功率谱密度限制在-41.3 dBm/MHz以下,但UWB通信系统会受到其共存的窄带系统的严重干扰。针对此问题,本文在接收端设计了一种自适应无限脉冲响应陷波器,推导了-3 dB处的自适应带宽,同时结合最速下降算法,找到陷波器的最优带宽,从而抑制UWB中的窄带干扰(narrow band interference, NBI)。最后使用蒙特卡罗仿真验证出自适应陷波器有效抑制了时间反演(time reversal, TR)UWB通信系统中的NBI,提升系统误比特率(bit error rate, BER)。     

带时间延迟的因果图迭代推理算法研究

针对因果图的时间延迟问题,提出了带时间延迟的因果图推理算法.首先给出因果图迭代推理的初步分析和概念,然后通过哑节点使连接强度保持值不变,提出了时间延迟转换的方法.在此基础提出了一种带时间延迟的因果图迭代推理算法,并分析了算法的时间复杂度.该算法只需要通过矩阵乘法运算,就可以在多项式时间复杂度内实现推理,是一种高效的近似推理算法.最后,用实例展示了该算法推理效果.研究表明,在有时间延迟的情况下,该算法能够有效地实现动态推理,其推理过程严谨,结果符合实际情况.     

户外增强现实系统关键技术及其应用的研究

增强现实技术是虚拟现实技术发展的一个重要分支，具有虚实结合、实时交互、三维注册的新特点，户外增强现实系统是近年来增强现实技术方面的一个新的研究方向，建立一个成功的户外增强现实系统的的最大障碍是缺少在户外条件下的准确跟踪技术。本文分析了实现户外增强现实系统的关键技术及其与室内增强现实系统的区别并讨论了户外增强现实系统的进展及应用。     

利用轮廓特征的多视点几何数据配准

以三维激光扫描仪为获取数据平台,针对扫描过程中存在的数据配准问题,提出了利用轮廓特征的大规模三维场景多视点几何数据自动配准算法。首先采用自适应曲线拟合技术提取三维轮廓特征,在此基础上建立八叉树数据检索结构。引入马氏距离,以八叉树叶结点为匹配单元计算初始转换矩阵,并经ICRP算法逐步优化直至获得两视点的最佳配准。最后,采用就近原则,给出大规模三维场景多视点全局配准策略。并通过对室内、室外和古建等场景的三维配准实验,证明算法的鲁棒性。     

基于Polycycle信号的UWB正交脉冲序列设计

正交脉冲的产生是超宽带无线应用中的关键技术, 采用Hermite 矩阵特征向量分解方法, 提出了一种基于Polycycle信号的UWB 正交脉冲序列设计方法. 该方法产生的正交成形脉冲功率谱密度分布符合FCC关于室内和室外UWB应用的辐射限制, 有较高的频谱利用率, 脉冲函数自相关性强, 互相关性弱, 利于多址检测. 最后, 分析了2PPM-THMA UWB系统的传输性能, 仿真结果表明正交成形脉冲抗多用户干扰能力优于Scholtz脉冲.