大排量水下滑翔机建模与扰动抑制方法

目前已有的动力学模型无法准确描述大排量滑翔机的动力学特征,而常规控制器针对滑翔机大时滞强耦合系统控制效果并不理想。针对上述问题,综合考虑浮力驱动机构中内外油囊的质量和质心位置矢量变化,建立了大排量滑翔机的双质点变质量变位置矢量模型。在建模的基础上,通过考虑扰动和实际工作特性,对滑翔机俯仰角和速度回路进行了比例-积分-微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器和抗扰控制算法设计对比实验。结果表明,自抗扰控制器控制精度更高、响应速度更快、超调更小,滑翔机灵活性更高、续航更长。而且,由于自抗扰控制器的抑制内外扰动能力更强,更适合复杂海洋环境下的运动控制。     

基于协议同步水下传感器网络目标协同定位算法

为了解决水下目标的定位问题,讨论了一种基于水下传感器阵列网络的目标协同定位算法。该算法在实现水下节点同步的基础上,通过建立目标位置与距离差测量值的统计模型后依据最大似然准则完成目标定位。定位算法的实现采用分布-集中相结合的处理方法,在提高定位精度的同时大大节省了水下节点通信能耗。通过仿真实验验证了算法的有效性和可行性,实验结果表明该方法具有较好的同步及目标定位精度。

Abstract：

A collaborative target location algorithm for underwater acoustic sensor networks （UASN） was proposed. The algorithm was achieved based on time synchronization for high transmitting delay for UASN. Target location was estimated by maximum-likelihood methods based on proposed statistical model which was established by the relation between target position and measured range difference. The proposed algorithm adopts the distributed-centralized computation methods,which degrade the transmitting energy comparing with traditional centralized methods. The result of simulation shows the application validity and the more location performance of the algorithm.     

基于复杂网络牵制同步的高速公路融合控制

研究采用复杂网络牵制同步方法的高速公路主线和多匝道融合协调控制.建立速度限制下高速公路各路段改进元胞传输模型,在此基础上定义各节点并建立节点耦合模型,基于复杂网络牵制同步方法设计主线和匝道融合的协调控制器,其中牵制节点对应施加协调控制信号的子系统.设计的控制器以总旅行时间为指标,依据预测模块优化限速值;以牵制同步为目标,依据系统稳定性条件,取得控制信号施加范围和优化的匝道调节参数.通过仿真实验予以验证,结果表明,依据本方法设计的控制器可综合速度限制和流量控制的优缺点,利用交通流时空分布不均衡的特点,以最佳控制方式和范围代价达到最大限度抑制交通拥堵提高道路通行效率的目的.     

一种统一HLA时间同步机制的代理接口

高层体系结构HLA(High Level Architecture)提供的一些服务使用起来是比较困难的,尤其是它提供的时间同步机制使用起来更是繁琐和困难。文中分析、介绍了一个简洁高效的用于时间管理的代理接口——TMA(Time Management Agent)。并对设计TMA的理论依据、TMA的内部结构、TMA的三大功能以及事件在TMA中的处理过程等进行了详细介绍。最后对试验数据进行了详细分析和比较,表明了TMA具有较好的实用价值。     

传感网络低占空比MAC协议同步机制研究

低占空比MAC协议通过节点休眠有效延长了传感网络的寿命,然而同步过程中许多节点监听多个计划,降低了协议的节能效果;同时节点休眠导致数据转发时延大大延长。提出了一种适用于低占空比MAC的新同步机制。基站成为唯一的同步发起者,它周期性地发布同步信息。其他节点仅监听一个计划并广播他们自己的休眠计划,多跳路径上的邻居节点交错监听周期。在一个树型拓扑网络上的仿真试验表明,此同步机制可以在更少能量的条件下进一步减少低占空比MAC的系统时延,提高网络在较重负载下的吞吐量。     

基于OPNET的水声通信网络设计与仿真

水声通信网络是实现如海洋数据采集、离岸勘测与战术监测等水下系统无线信息传输的主要手段,但其性能受水声信道特性影响严重.为此,采用oPNET对水声通信网络节点模型与分层协议进行设计与实现,其特征包括基于CDMA的多用户检测以及RTS-CTS-DATA-ACK信道握手流程与网络分配向量(NAV)帧冲突处理机制等.同时建立并测试了一个包含1个主节点与5个传感器节点的水声通信网络,仿真结果表明主节点物理层采用多用户接收技术能够更好的克服冲突,减少数据包重发,从而获得更高水声通信网络的吞吐量,减少端对端传输延时与能量消耗.     

基于感知融合机制的渐进式去雾网络

智能辅助驾驶应用场景对图像去雾的准确性和实时性要求较高。提出了一种新颖的基于感知融合机制的渐进式去雾网络(progressive dehaze network, PD-Net),将降质图像恢复的任务分解为多阶段的子任务,通过轻量级的子网分块学习特征图的不同区域语义信息,以提升去雾效率。在此基础上,基于注意力机制和导向滤波设计跨阶段感知融合模块(perception fusion module, PFM),自适应感知各阶段提取的多尺度特征并进行融合,而不损失图像细节信息及边缘结构信息。实验结果表明,与现有主流的端对端去雾模型相比,所提出的算法在处理户外图像时具有更高的准确度和实时性,在公开的合成对象测试集(synthetic object testing set, SOTS)上的峰值信噪比(peak signal to noise ratio, PSNR)与现有最好结果相比提升了0.93 dB,处理单幅图像仅需72 ms,提出的网络模型有望应用于智能交通等现实领域。     

水下航行体自导水声成像方法的仿真与实验研究（英文）

随着现代海战水下作战环境变得越来越复杂,对水下航行体自导系统的目标识别能力提出了更高的要求,它要求水下航行体自导系统不但能判断真假目标,并能实现对目标的精确定位和有效打击。通过提取水下航行体目标的本质特征,构建目标的水声图像,达到目标识别和精确制导的目的。介绍了水下航行体自导系统目标成像及处理仿真系统的组成及实现方法,采用正交解调、复数字波束形成、水声图像生成、图像内插等处理等技术,构建水下航行体目标图像。仿真及实验结果表明,采用该方法可以形成水下航行体目标的水声图像,通过该图像可以为水下航行体在复杂作战环境下识别目标关键部位并对目标实现精确打击奠定技术基础。     

水声网络中喷泉码的应用研究现状与发展前景

水声传感器网络能够在一定范围内实现信息的传输和处理,是实现海洋数据收集、污染监测、军事侦察等水下应用的重要途径。然而水声信道固有的时空频变参数以及窄带、高噪、长时延等特征,使得构建鲁棒性水声网络面临巨大挑战。基于数字喷泉码的数据传输模式不需要有序的数据序列,从而简化了网络中数据传输方式,使得喷泉码成为一类适用于水声网络可靠通信的有效编码技术。综述了数字喷泉码的算法原理及研究现状,探讨了数字喷泉码在水声网络中的研究应用,最后对喷泉码在水声网络中的研究方向及发展前景进行展望。     

复杂动力网络的数学模型与同步准则

许多自然和人造的网络都属于复杂网络,它们具有复杂的招朴结构和大量的节点.人们提出了许多数学模型来描述各种各样的复杂网络,探讨复杂网络的动力和集群行为.简要地回顾几个典型的复杂动力网络模型.基于提出的时变复杂动力网络模型,给出了几个基本的网络同步准则.最后给出了一个简单的例子加以说明.     

基于ADS-B的多站时间同步系统的偏差联合估计方法

针对基于广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance broadcast,ADS-B)的多站时间同步系统中ADS-B位置误差、站址测量误差和时差测〖JP2〗量误差等因素对同步精度的影响,建立了偏差条件下基于ADS B〖JP〗的多站同步模型,给出了理论同步误差的计算方法,指出引起显著同步误差的系统延时误差。提出一种延时误差和待同步站钟差的联合估计方法,理论推导了克拉美-罗下限(Cramer-Rao lower bound,CRLB)。基于同步精度分布图,分析了偏差消除前后作为标校站的飞机的航向对同步精度的影响。计算机仿真分析表明,基于ADS B的多站同步系统的延时误差和待同步站钟差联合估计方法的估计性能,可以达到CRLB,显著提高了同步精度。     

Solvability and control design for synchronization of Boolean networks

This paper addresses the synchronization problem of Boolean networks. Based on the matrix expression of logic, solvability conditions and design procedures of the synchronization of Boolean networks with outputs are given for both open-loop and feedback control. Necessary and sufficient conditions on open-loop control are proposed first with a constructive design procedure. Then sufficient condition for the feedback control case is obtained, and corresponding design procedure is proposed with the help of algorithms to solve logic matrix equations. Numerical examples are also provided to illustrate the proposed control design.     

无线自组织网络分布式时隙同步算法

介绍一种用邻居节点的时隙偏差值来计算时隙调整量,从而修正节点的本地参考时隙基准的时隙互同步算法,给出了在信号传播时延情况下时隙偏差的计算方法,证明互同步算法的收敛性,最后给出不同场景下的仿真结果,并对其性能进行分析。该算法由每个节点并行协同计算,实验证明收敛速度快,平均每个节点的计算量小,非常适合于移动自组网的终端终节点运行。     

适用于水声ad hoc网络的拓扑控制算法

对现有拓扑控制算法在水声ad hoc网络的应用背景下存在的问题进行了详细分析,并在此基础上提出了一种基于能量和时间效率的拓扑控制算法。该算法通过综合考虑节点能量消耗、通信延时、信号衰减等多种因素,构造了一跳链路传输代价指数,并根据这一指数来控制网络的拓扑结构。仿真分析表明,该算法在平均节点度、端到端延时和能量效率方面都有较好的性能。     

单锚节点水声网络高精度低开销初始化方法

网络初始化是网络协议正常运行的基础,共包括自定位及时间同步两部分。针对水声网络特点,提出一种仅采用单锚节点的参考节点自选则自定位算法,该算法仅采用一个锚节点,通过最优化选择参考节点,减小参考节点拓扑结构及网络测距误差对定位精度的影响,既有效解决了水声网络中锚节点少的问题,且提高了定位精度;在此基础上提出一种快速初始化方法,该方法将自定位与时间同步协同完成,使得网络可在较少的信息交互下快速实现初始化过程,减小通信开销及初始化时延,网络布放后可快速进入正常运行,提高网络工作效率。通过仿真得出,本文提出的方法较现有初始化方法锚节点需求少,定位精度高,初始化时延短、通信开销小,可以很好地应用于水声网络中。     

Precise time frequency synchronization technology for bistatic radar

A complete method of synchronization technology of bistatic radar using global position system （GPS） is presented. The pulse per second signal （1PPS） is elaborately modified to increase the time synchronization precision and keep loop locking. A very high time synchronization precision is achieved. Using the modified 1PPS to discipline the local OCXO, the reference frequency signal achieves both high long term stability （LTS） and short term stability （STS） properties. An algorithm, named phase abrupt change CFAR is presented to restrain the 1PPS phase abrupt change and keep loop locking. The experimental results indicate that this time and frequency synchronization method is effective and the time synchronization precision of the synchronization system can be improved from ±100 ns to ±25 ns. In addition, the phase noise is improved to 20 dB.     

Cochannel interference cancelation for multiple access systems

Many properties of frequency-hopped spread-spectrum multiple access (FH/SSMA), such as, robustness against frequency selective fading and jamming make it a preferred multiple access communication scheme. But cochannel interference (CCI) can seriously harm the system's performance. On the basis of the analysis of the CCI pattern of frequency hopped multiple access signal, a new multiuser detection algorithm for canceling the CCI in frequency hopped multiple access systems is proposed. In the proposed scheme, the CCI is canceled by first detecting the frequency hopping slot, and then classifying and regenerating the candidates of the interference pattern from the time-frequency matrix. Both the theoretical analysis and computer simulation results show that compared to the conventional detector and Mabuchi's detector, this new multiuser detector has lower complexity, better convergence stability, and is suitable for both additive white Gaussian noise (AWGN) channels and Rayleigh fading channels.     

Joint timing synchronization and frequency offset acquisition algorithm for MIMO OFDM systems

For multiple-input multiple-output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) sys-tems, a joint timing synchronization and frequency offset acquisition algorithm based on fractional Fourier transform (FRFT) is proposed. The linear frequency modulation signals superimposed on the data signals are used as the training signals. By performing FRFT on the receiver signals and searching the peak value of the FRFT results, the receiver can realize timing synchronization and frequency offset acquisition simultaneously. Compared with the existing methods, the proposed algorithm can provide better timing synchronization performance and larger frequency offset acquisition range even under multi-path channels with low signal to noise ratio. Theoretical analysis and simulation results prove this point.     

基于RLS的联合同步和信道估计算法

针对采用跳频正交频分复用(frequency hopping orthogonal frequency division multiplexing, FH-OFDM)系统进行战时通信时存在的高误码率(bit error rate, BER)问题,对定时偏差(timing offset, TO)、载波频率偏差（carrier frequency offset, CFO）和采样率偏差(sampling frequency offset, SFO)进行综合考虑,提出一种导频辅助的联合同步和信道估计算法。在时域中分别对TO和子载波干扰项进行预先补偿。使用线性误差函数来配合递归最小二乘法对信道冲激响应、CFO和SFO进行估计。采用改进的极大似然算法对迭代参数的初始值进行估计,提高了估计的准确度。分析并给出FH OFDW系统频谱效率的权衡标准。仿真结果表明,该系统工作在1 000 hop/s时,该算法的估计均方差和BER均优于传统的算法。     

Some synchronization criteria for general complex networks with coupling delays

A general complex delayed dynamical network model with asymmetric coupling matrix is considered in this paper. For reducing the conservativeness of synchronization criteria, several novel synchronization stability conditions are presented by using delay decomposition methods. Numerical examples which are widely used to study delay-dependent synchronization stability are given to illustrate the effectiveness of the proposed methods.