经络与非经络光学传输特性测量系统

近年来,激光在生物医学光子学领域的研究中得到越来越多的应用,不同波长的激光在生物组织中的传输特性也因其光学特性而异,生物组织的光学特性与生理状态有关,通过测量生物组织表面漫射光分布进而可以了解其生理状态。该系统基于三波长测量法设计并实现了一套多通道三波长漫射光自动测量系统,对人体经络与非经络的光传输特性进行了测量分析。实验结果表明,经络与非经络循行线上的光传输特性存在差异,在手阙阴心包经方向上光的传输比起非经络方向上衰减得慢。经络与非经络这一光学传输特性对证明经络的客观存在和对经络这一方面进一步的研究有着重要的意义。     

随钻声波信道中基于OFDM的信息传输分析

提出利用OFDM传输方案在随钻声波信道中进行数据传输的方法。首先分析了随钻声波钻杆信道的频谱资源和衰落特性,然后对OFDM的传输方案进行分析与实现,包括OFDM循环前缀的设计和OFDM系统参数的选择,最后对所设计的传输方案在随钻声波2个给定信道上进行了传输仿真。结果表明:在BPSK相位矫正的基础上,由100根钻杆级联信道上,绝大多数研究频点的传输误码率很低,信息传输是可靠的;由200根钻杆级联信道上,绝大多数研究频点的传输误码率都相当高,如果不采取特别的措施,可以认为此时信道不可用。     

一种自适应拟牛顿广义特征分解算法

通过构造一种新的无约束损失函数,广义特征分解问题可以转化为无约束优化问题.此损失函数具有良好的特性,即具有全局极小点、无局部极值点,从而保证了迭代算法的全局收敛性.利用近似Hessian矩阵,提出了一种新的自适应拟牛顿广义特征分解算法.然后,采用随机逼近理论,严格分析了算法的收敛性.仿真结果表明,算法具有快速收敛和动态跟踪能力.     

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.     

受限空间无线传输信道建模研究

本文研究以矿井隧道为代表的受限空间无线信道,通过对无线信号在井下传输特性分析,并以电磁波在矩形隧道反射传输规律为理论基础,建立一种更加贴合矿井无线信号传输特性的信道模型,并利用System View对建立的模型进行信道仿真与模拟验证。实验证明,本文所提出的受限空间无线信道模型,可以为矿井隧道数字无线通信系统的设计与理论研究提供指导。     

一种非均匀错误保护实现最优码率分配的技术

在二进制对称信道传输多媒体信息流时,考虑噪声和攻击的影响,错误保护机制是实现码率最优分配的重要指标。为了提高传输质量,结合JPEG2000信源和FEC信道编码的统计特性,提出了一种基于非均匀错误保护的最优码率分配技术。该技术利用小波变换的多级分解把多媒体信息流进行分层多通道传输,并对不同的传输层实行非均匀错误保护,同时利用动态规划策略,达到了率失真最小化目的。通过一定码率传输和不同条件下的信道实验分析,对于固定长度信源信息包和固定长度信道信息包,该技术比EEP方法实现的图像质量提高了约0.5~1.2 dB,表明系统具有更好的传输特性。     

基于部分信道状态信息的多模式天线选择算法

分析了基于部分信道状态信息的天线选择的必要性,并对相关信道情况下角度扩散、信噪比和发送端天线配置方式对信道容量的影响进行了研究.提出根据信道状态动态确定发送天线子阵中的天线数目,从而确定反馈信息的数量.然后利用反馈向量在发送天线端进行波束形成,使得具有较高信道增益的子信道被选择用来进行数据传输.仿真结果表明,采用天线选择后系统可以根据信道状态确定参与传输的发送天线的数目,减小了系统配置的复杂度,降低了成本,并且在信道存在严重相关的场合下算法仍适用.     

无线信道上能量约束条件下可伸缩视频的自适应传输

为提高无线信道上可伸缩视频码流的传输效率,提出一种新的能量约束条件下可伸缩视频码流自适应传输算法。基于无线信道的Markov模型假设,在满足延时约束条件下,对各可伸缩视频编码帧的增强层数目以及信道发送速率进行联合优化,并给出了动态规划算法求解该约束优化问题。实验结果表明,相对于采用固定信道传输速率的可伸缩视频码流传输方案,该方案在达到相同平均视频质量时平均可节省44.95%~52.86%的能量,显著提高了无线信道上可伸缩视频传输的能量利用效率。     

无线信道上能量约束条件下可伸缩视频的自适应传输

为提高无线信道上可伸缩视频码流的传输效率,提出了一种新的能量约束条件下可伸缩视频码流自适应传输算法。基于无线信道的Markov模型假设,在满足延时约束条件下,对各可伸缩视频编码帧的增强层数目以及信道发送速率进行联合优化,并给出了动态规划算法求解该约束优化问题。实验结果表明,相对于采用固定信道传输速率的可伸缩视频码流传输方案,该方案在达到相同平均视频质量时平均可节省44.95%~52.86%的能量,显著提高了无线信道上可伸缩视频传输的能量利用效率。     

真空管道高速飞行列车业务复用研究

高速飞行列车的平稳、安全的运行离不开车地无线通信技术的支持,需要包括安全类与非安全类等多类别车地通信业务的有效支撑.研究了高速飞行列车车地通信中突发性运行业务与乘客互联网业务复用传输优化问题,并对其进行求解.将该优化问题分解为两个子问题:乘客传输资源分配问题与突发性运行业务与乘客业务调度问题.首先,通过二维Hopfield网络对乘客传输资源分配问题建模,利用能量函数收敛的性质解决乘客资源分配问题.然后将突发性运行业务与乘客业务调度问题归结为一个机会约束优化问题,通过研究突发性运行业务的累积分布函数将机会约束放宽为线性约束,可利用凸求解器得到最优解.仿真结果表明该复用机制可以实现业务高效复用传输.     

隧道衬砌混凝土爆破振动能量传播规律试验

针对隧道衬砌混凝土频繁爆破振动危害累积效应,设计混凝土频繁爆破振动试验,对测得的爆破振动信号进行总能量和频带能量计算与分析。试验结果表明:①爆破振动信号能量分布范围较广;但绝大部分能量集中在0～205. 08 Hz;且多以9. 77～58. 59 Hz频带能量较大;②总能量随距离的增大而减小,在近区衰减迅速,中远区较近区衰减缓慢;而能量随着距离的增大向低频带集中,且距离越大越明显;③总能量随爆破次数增加呈降低趋势,其中近区测点的总能量在大值范围内下降;而中远区衰减较为平缓。能量集中频带随爆破次数增加总体向中低频段发展;且近区测点在低频段能量所占比例有所增加。     

水下爆炸船体结构壁压信号时频特征分析

为了研究水下爆炸条件下船体结构壁压信号时频特征,基于某船体结构模型水下爆炸实验壁压数据,利用小波变换良好的时频局部化性质,对壁压信号进行时频特征分析,得到壁压信号在不同频带上的压力时程曲线和能量分布.结果表明,利用小波变换可以方便地获得壁压信号强度、频率和持续时间等时频细节信息.能量统计表明,壁压信号频带分布很广,超过80%的能量主要集中在20kHz以下,5kHz以下频带能量最大.     

精确微差爆破震动能量分布特征分析

数码电子雷管能够实现更为精确的微差爆破。为了掌握精确微差爆破的震动能量分布特征和减震机理,采用小波包分析方法对浅埋隧道的大量爆破震动实测数据进行了能量分析。结果表明：普通毫秒雷管爆破震动信号的能量主要分布在中低频带;数码电子雷管爆破震动信号的能量分布在更宽的频带;普通毫秒雷管爆破和数码电子雷管爆破震动信号的主震频带还可以分为若干个分震频带,表现为在若干个特定频率上有较突出的能量集聚;随着雷管段数增加和微差时间的减小,数码电子雷管爆破震动信号的能量频带分布加宽,高频成份的能量增加,爆破震动信号的分震频带数目增加,分震频带有往高频发展的趋势。精确微差爆破能够实现更好的减震效果。     

基于小波变换的火车车轮扁疤信号能量分析

火车车轮扁疤是火车行车事故的重大隐患之一，了解扁疤信号的能量分布情况对正确检测车轮扁疤有重要的意义．针对车轮扁疤信号具有持续时间短、突变快等特点，提出了一种运用小波变换的多分辨率分析和小波能量谱对扁疤信号进行分析的方法，通过比较扁疤信号在不同尺度下的能量密度，找出能量与各频段之间的对应关系，得出了扁疤信号的能量主要集中在2500Hz以下的频带范围内，在实际的车轮扁疤检测算法中只需分析频带范围为2500Hz以下的扁疤信号即可，通过实验验证了该能量分析方法的有效性．     

隧道爆破振动与机车振动信号时频特征差异化分析

采用频率切片小波变换对复线新建隧道爆破振动与既有隧道机车振动信号进行了分析。在获取两种信号波形和频谱曲线的基础上,利用FSWT对两种信号进行了时频分析。然后根据其逆变换能切割任意频率区间的特点,对两种信号进行子频带划分并得到重构信号;并对两类信号不同的能量分布特性进行了对比研究。研究结果表明:爆破振动信号和机车振动信号的能量主要都分布于200 Hz区域内;在0~100 Hz范围内,机车振动信号所占能量相对较大;100 Hz以上频率区域,爆破振动信号所占能量比例更大。爆破振动信号相对于机车振动信号而言,属于更加高宽频的非平稳随机振动。     

Higher-order statistics and nonlinear processes in space plasmas

Statistics of order 2 (variance, auto and cross-correlation functions, auto and cross-power spectra) and 3 (skewness, auto and cross-bicorrelation functions, auto and cross-bispectra) are used to analyze the wave-particle interaction in space plasmas. The signals considered here are medium scale electron density irregularities and ELF/ULF electrostatic turbulence. Nonlinearities are mainly observed in the ELF range. They are independently pointed out in time series associated with fluctuations in electronic density and in time series associated with the measurement of one electric field component. Peaks in cross-bicorrelation function and in mutual information clearly show that, in well delimited frequency bands, the wave-particle interactions are nonlinear above a certain level of fluctuations. The way the energy is transferred within the frequencies of density fluctuations is indicated by a bi-spectra analysis. Supported by the National Natural Science Foundation of China Zhao Zhengyu: born in 1952. Doctor, Associate professor     

基于分频和自适应死区控制的火电机组一次调频策略

随着大规模的新能源并网,电力系统的频率稳定问题面临着巨大挑战。由于火电机组惯量更大,可以深度挖掘其一次调频的潜力,本文通过分频装置对一次调频系统的反馈信号进行分解得到不同频段的信号,对不同频段信号设置适当的频率死区区间,从而能够分频段对火电机组进行控制调节,进而改善提升火电机组的一次调频性能。为了研究机组分频控制对系统一次调频能力的影响,在仿真软件中搭建电力系统一次调频模型,在不同工作环境状况下的仿真结果表明分频控制能够有效地改善系统调频性能。,此外还引入了锅炉的协调控制系统模型,通过对锅炉主蒸汽压力的研究分析,验证了该策略在加强机组一次调频能力的同时,也提高了机组的稳定性。     

基于动态负荷特性的离散动态测试信号建模

通过分析电弧炉和电气化铁路两类典型动态负荷的计量影响特性，建立了能够反映动态负荷特性并符合IEC61850协议的m序列离散动态测试信号模型，在此基础上提出了Hadamand点积非交叠加权累积电能测量算法，以克服测试信号动态变化对电能测量误差的影响；通过仿真实验得出IEC61850协议量化误差导致的动态电能测量误差，结果表明，在长度为255、511和1023工频周期的m序列离散动态测试信号下测量误差可忽略不计。     

道路碎石垫层异常缺陷的探地雷达响应特征

采用探地雷达技术探测碎石垫层异常,研究碎石垫层脱落、碎石垫层层间具有密实-疏松界面、碎石垫层厚度变化及碎石垫层由松散块石充填4种异常的探地雷达响应特征。时域剖面评价、钻探资料验证、典型单道波形时域及频谱对比分析表明:碎石垫层脱落表现为同相轴的缺失,碎石垫层层间弱反射的反相性,谱能量分布在整个频率范围,且在550~800MHz出现较强信号;碎石垫层间存在密实-疏松界面表现为碎石垫层层间存在同相轴,谱能量集中在中低频区,能量峰较多;碎石垫层厚度变化表现为上下界面反射波时间差的大小(同相轴的上凸或下拉);碎石垫层由松散块石充填表现为强振幅复合波(同相轴杂乱,具有小绕射弧),谱能量峰叠加严重,峰值较大。     

基于DFT频域校正的介质损耗角测量算法

离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)求解容型设备介质损耗角存在较大误差,对引起误差原因的频谱泄漏进行了详细分析和阐述,指出电网频率波动是造成测量介质损耗角不准确的主要因素,其带来的非整周期采样造成信号能量发散,各频率处信号能量相关性不为0.通过加余弦窗函数平滑信号陡度,对DFT相位频谱校正给出了2种不同的方法:加窗插值算法和离散频谱相位差校正法,并通过校正频率偏移量,在频谱峰值最大值处获得信号相位.通过Matlab仿真分析表明,2种算法实现方便,精度高,具有一定的实用性.