基于最大时间阈值与自适应步长的时间相关性感知数据去冗余算法

针对传感器网络感知数据去冗余方法存在冗余度高的不足,提出一种基于最大时间阈值及自适应步长的时间相关性感知数据去冗余算法(TCDA).TCDA充分考虑了去冗余过程中,数据变动幅度大、局部最大值与最小值存在较大误差、局部特征值的丢失以及数据平稳时的数据相似阈值失效因素;TCDA在保证去冗余率的前提下,设置最大时间阈值防止数据相似阈值失效,确保数据的时效性;同时TCDA采用自适应步长机制降低计算复杂性,减少计算能耗.实验结果表明:TCDA与数据传输协议(DaT)方法相比,节约了3%的传输能耗和50%的计算能耗.     

柔性多体系统动力学典型数值积分方法的比较研究

为合理选用积分方法,对柔性多体系统动力学中8种典型的数值积分方法的性能进行了比较研究。以中心刚体-柔性悬臂梁系统为研究对象,运用第二类拉格朗日方程建立系统高次耦合动力学模型。采用8种典型的数值积分方法对方程进行求解,比较了计算效率、数值精度等。结果表明:显式方法较隐式方法更依赖于时间步长的选取;在同等时间步长下,隐式方法的计算效率低于显式方法,隐式方法可以通过放大时间步长提高计算效率;自启动自动变步长且自动变阶的吉尔(Gear)法计算效率高且其更合适于计算广义质量阵为常元素阵的动力学方程;希尔伯特-修斯-泰勒(HHT)法、广义-α法可以通过放大时间步长提高计算效率,但计算精度降低。     

基于两点的时间序列相似性研究

目前,时间序列相似性判定大多采用欧式距离和动态时间弯曲DTW（DynamicTimeWar．ping）方法,这两种方法均存在一定缺陷。欧式距离要求序列长度一样,垂直移动序列将影响相似性判定和阈值设置的经验性;动态弯曲距离对欧式距离进行了优化,避免了欧式长度的一致性,但其他两个缺点仍然存在且计算复杂度增加。提出了一种新的基于两点时间序列相似性算法,可计算任意两序列的相似度。首先分析了两点组成的序列形态,提出了相似性判定方法TPSS（TwoPointsSegmentationSimilarity）;其次为提高相似性判定的鲁棒性,减少人为阈值设置的影响,对TPSS进行了拓展;最后给出了算法及实验分析。实验结果表明,该算法能很好地判定任意序列的相似性,提高了鲁棒性及减少人为干预,对数据挖掘中的聚类与预测有很好的帮助作用。     

特征参数对DSMC方法模拟声场中颗粒碰撞的影响

直接从颗粒受力和运动出发,基于直接模拟蒙特卡洛(DSMC)方法建立颗粒碰撞模型,模拟声场中颗粒的碰撞过程,通过改变模拟条件,探讨DSMC方法中的特征参数(取样颗粒的数目权重、网格数目、时间步长)对颗粒碰撞率和计算时间的影响.结果表明:频率越大,颗粒容积份额变化越迅速,颗粒空间分布越不均匀;数目权重的增加对颗粒碰撞率影响较小,而对计算时间的影响显著,使其迅速减少;网格数目增加,碰撞率降低,计算时间则先迅速降低,随后在低频时基本不变,高频时略有上升.研究还发现:随着碰撞时间步长的增加,低频声场中碰撞率单调增加,高频声场中碰撞率先增加而后出现波动;碰撞时间步长的增加将引起计算时间减少,减少量在碰撞步长较小时最为明显.     

基于ADMM算法正则化最优步长的研究

交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,简称ADMM)已经成为求解大规模结构性优化问题的有效方法。尽管已经有较多关于ADMM算法收敛性的研究,但关于该算法参数对收敛性影响的定量表示仍须进一步研究,已有的结果中仅是在实验中凭经验对步长进行选取。文章研究ADMM算法l_1正则化最小的一个重要问题Lasso的收敛因子。研究发现解的形式可用软阈值算子表示,分析发现软阈值的三种情况可以等价转化成算法收敛因子的两种情况,然后通过最小化收敛因子解出最优的步长。实验表明,应用该方法选出的步长,其相应算法的收敛速度明显快于其他选取步长的情况。此外,将该方法应用到压缩感知问题,给出了一个计算最优步长的近似值策略,获得了较好的实验效果。     

时间步长对铜平衡熔点模拟计算结果的影响

采用二分搜索等温等压分子动力学方法和EAM(embedded atom method)势,对单质铜的平衡熔点进行计算,研究了不同时间步长对模拟计算结果的影响.结果表明:时间步长越小,熔点计算结果越接近实验值;当时间步长小于0.05fs后,进一步减小时间步长,熔点计算结果在计算精度范围内没有变化.     

基于自适应布谷鸟搜索算法的Tsallis熵阈值图像分割

针对现有图像分割算法中计算复杂度大的问题,提出一种基于自适应布谷鸟(adaptive cuckoo search,ACS)算法的Tsallis熵阈值图像分割方法,能够改善学习过程和收敛速度,减少分割时间.该方法使用Tsallis熵作为ACS的适应度函数值,实现无参数搜索过程,在搜索空间中使用当前位置的知识来自适应步长,最后使用ACS最大化Tsallis熵来获得最优阈值,得到分割图像.实验结果表明,该文方法能够有效实现图像分割,且分割时间低于粒子群优化算法、布谷鸟搜索算法和改进布谷鸟搜索算法,结构相似性(Structural Similarity, SSIM)和收敛成功率高于其他算法.     

PDP放电特性二维流体数值模拟的加速方法

针对PDP气体放电的流体模型,采用指数方法(Scharfetter-Gummel)和电场半隐格式对新型荫罩式PDP显示单元结构的放电过程进行数值模拟.研究时间步长和空间网格大小的变化对模拟结果的影响和对计算速度的改进,结果表明利用半隐格式求解电场可以大大提高时间步长,同时可以在电场变化不显著的方向上粗分网格,从而达到既保证计算精度又提高计算速度的目的.针对新型荫罩式PDP显示单元结构的实例计算结果表明,使用半隐格式求解电场可使计算速度提高80倍左右.同时根据放电单元的结构和放电空间的电场分布,在电场变化不显著的方向粗分网格从5 μm增大到20 μm,可使计算时间比原来减少80%左右.     

改进的页面与时间阈值的会话识别法

在常用的计算时间阈值识别方法的基础上,提出了一种改进的基于 URL 页面类型、页面信息量和访问时间的平均阈值识别方法.针对不同的页面类型采用不同的阈值计算方法设置时间阈值,相对于已有的对所有用户页面使用单一的先验阈值和现有动态阈值计算,该方法能够更真实地反映用户会话的情况,且识别的准确率有了较大提高.     

基于TDMA的多孔介质热湿耦合模型求解与算法优化

为了提高多孔介质热湿耦合模型的求解效率,采用三对角矩阵求解法(TDMA)对模型进行求解,并将该算法和迭代法进行对比分析.对TDMA计算误差与时间步长之间进行了敏感性分析,基于敏感性分析结果提出了一种变时间步长的TDMA优化算法.数值计算结果表明:对于变物性参数问题,随着时间步长的增加,TDMA计算精度将会下降,而迭代法精度保持不变;对于纤维素绝热材料,当连续2个时间步长内相对湿度变化小于0.24％且温度变化小于0.1℃时,时间步长取值对TDMA计算精度的影响可以忽略;相比于TDMA,变时间步长TDMA算法不受时间步长取值影响,精度更高;相比于迭代法,变时间步长TDMA算法具有相同的计算精度,但用时更短,计算用时可减小67％.     

具有星际链路的LEO/MEO卫星网络动态路由协议

针对具有星际链路的LEO/MEO卫星网络,设计了一种具有自主运行能力的卫星网络动态路由协议(SDRP).采用时间离散化的链路状态增量更新的虚拟拓扑路由算法,降低了网络开销.提出的多点转发节点选举算法,提高了路由收敛速度和网络资源利用率.仿真结果表明,卫星网络动态路由协议的路由收敛时间远小于网络稳态保持时间,路由收敛时间是OSPF的1/10,平均协议带宽占用率也大大小于OSPF,可以保证卫星网络的信息可靠传送.     

卫星和飞船的跟踪测控建模分析

针对2009年全国大学生数学建模竞赛——卫星或飞船的跟踪测控问题,讨论了所有测控站与卫星的运行轨道共面的情况下实现全程监控所需测控站个数。分别就卫星在圆形轨道和椭圆轨道上运行的情况,利用几何与向量知识建立模型,通过MATLAB编程和数值计算的方法给出了卫星在不同飞行高度上测控站点的个数以及各测控站点的具体位置。     

Reverse Detection Based QoS Routing Algorithm for LEO Satellite Constellation Networks

A reverse detection based QoS routing algorithm was developed based on the dynamic topology of low earth orbit (LEO) satellite constellation networks. This distributed algorithm has very low computational complexity, so it is suitable for on-board processing. This algorithm improves the autonomous operating capability and throughput of satellite networks. Simulations show that the algorithm has better performance than the static sequent snap shots algorithm with acceptable low overhead signaling.     

Zero-difference and single-difference precise orbit determination for LEO using GPS

Various methods for precise orbit determination (POD) of low earth orbiters (LEO) are briefly intro-duced in this paper. Based on the software named SHORD-Ⅲ developed by our institute,sin-gle-difference (SD) and zero-difference (ZD) dynamic POD based on LEO carrying an on-board GPS receiver is mainly discussed. The approaches are tested using real GRACE data (November 5―25,2002) and independently validated with Satellite Laser Ranging (SLR) measurements over the same 21 days. Comparisons with the scientific orbits provided by GFZ indicate that the SD POD RMS accuracy can achieve 5,10 and 6 cm in radial,along and cross the track,and the ZD POD RMS accuracy can achieve 4,8 and 4 cm in radial,along and cross the track. SLR validation shows that SD POD accuracy is better than 8 cm in distance,and ZD POD accuracy is better than 6 cm.     

低轨飞行器跟踪控制算法模型设计

低轨飞行跟踪控制有2种模式:已知运行轨迹的运行情况跟踪和随动飞行器跟踪.对已知运动轨迹的飞行器跟踪,主要是获取飞行器的运行轨迹参数,用以判断飞行轨迹是否偏离原来的设定,通过调节接收器的跟踪位置以获取传输的数据;随动跟踪的运行轨迹未知,跟踪算法和设备状况有关,控制过程算法要求高.就一跟踪系统对已知轨迹低轨飞行器的跟踪控制算法模型进行了设计,在应用上取得了较好的效果.     

6ICP30锂离子蓄电池组的低球轨道环境模拟试验

对于未来的空间任务,锂离子蓄电池因其卓越的重量比能量、体积比能量以及循环寿命而比传统的镉镍蓄电池表现出更大的优势．而锂离子蓄电池组能否通过空间飞行器轨道的环境特点,对6ICP30锂离子蓄电池组进行了热真空、高低温交变、辐照等试验,部分验证了锂离子蓄电池在空间应用的可能性．     

低轨导航星座多普勒定位模型及性能分析

相较于北斗、GPS等全球卫星导航系统（GNSS）,低轨道卫星（LEO）具有更加显著的多普勒频移效应,有助于增强GNSS定位、导航和授时（PNT）服务性能。针对当前可用的LEO导航信号少,无法满足地面用户瞬时定位的问题,研究提出了基于一个由288颗LEO卫星构成的Walker星座,选取仿真了9个全球均匀分布的地面站多普勒观测值,建立了瞬时多普勒定位数学模型,并评估了其潜在的服务性能。结果表明：在中低纬度地区,LEO可视卫星为10~ 15颗左右,多普勒定位精度因子（PDOP）达到500 ~ 600;而在中高纬度地区,LEO可视卫星数达到30颗以上,对应的PDOP值降至180左右。静态多普勒定位可实现厘米至分米级精度,动态定位可实现瞬时分米至米级精度,高纬度地区的定位性能显著优于中低纬度地区。     

通过改进的仿真器对LEO系统进行延时性能研究

卫星技术的进步使得配置一个由低轨卫星组成的卫星星座来实现通信成为现实。介绍了一种仿真工具的扩展,并通过这种工具对LEO卫星系统端到端的传播延时性能进行了研究。     

我国的静止轨道/中轨道跟踪与数据中继卫星系统的性能比较

在分析了我国可采用的静止轨道和中轨道跟踪与数据中继卫星系统的系统结构和特点的基础上,给出了2 个系统方案。通过仿真计算,对它们的覆盖性能和实现的复杂程度进行了比较。仿真结果表明,中轨道跟踪与数据中继卫星系统能够提供更好的覆盖性能,但实现难度大于静止轨道跟踪与数据中继卫星系统。因此,现阶段我国采用双星静止轨道跟踪与数据中继卫星系统是合理的选择。     

基于MIMO阵列的混合波束赋形算法

低轨(low earth orbit，LEO)卫星通信可以克服恶劣地形影响实现远距离通信，面对突发灾害能快速部署解决通信问题，但是，卫星在保持高速运动的同时采用高频段的信号，容易导致通信时产生严重的信号衰落。针对此问题，基于传统遗传算法提出一种适用于混合波束赋形架构的算法。固定模拟域对数字域进行迭代优化，然后固定数字域对模拟域进行迭代优化，通过共同的待优化矩阵进行联合求解，在固定功率的前提下不断迭代优化矩阵，采用混合波束赋形方法有效减少硬件复杂度，更加接近数字波束赋形的性能。仿真表明，在混合波束赋形架构应用上，相对于传统的正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit,OMP)算法，所提算法性能提升了6.61%。