移动机器人导航规划的双向平滑A-star 法

针对主流移动机器人导航中蒙特卡罗定位(MCL)算法误差大、传统A-star规划路径实时性差且所得路线为折线的问题,提出了一种基于双向平滑A-star算法的路径规划导航策略.首先提出多传感器融合蒙特卡罗定位的位姿估计定位算法;其次通过优化A-star算法的代价函数,使其整体搜索方向变为双向从而提高算法实时性;最后采取Bé...     

无线传感器网络分布式定位算法研究与仿真

无线传感器网络是一种全新的信息获取和处理技术,能够实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息.传感器多节点协调的自身定位是各种应用的基础,论文深入分析并比较了在无线传感器网络领域中有代表性的三种分布式定位算法(Bounding box、Euclidean和Robust position),并在OMNET++平台上做了性能的仿真检验;实际仿真结果上,对各定位算法的性能作了分析,并对各算法的应用环境给出了建议;对Robust position算法的改进提出了建议,并对无线传感器网络定位算法的未来研究做了展望.     

基于移动锚节点的无线传感器网络渐进线定位

为了解决无线传感器网络定位的成本和计算量问题,本文提出了基于移动锚节点的双曲线渐近线定位方法。首先设计了移动锚节点运动轨迹,然后利用TDOA测距技术测得俩对锚节点到待定位节点距离差,最后利用双曲线渐近线的交点来定位。仿真结果表明：在减小计算量和定位成本的同时,该定位方法可以明显提高定位精度。     

相干光M-PSK系统的弹性DAML相位估计算法

相干光通信系统中判决辅助式最大似然(DAML)相位估计算法因其较高的计算效率引起了广泛的关注.然而,传统DAML相位估计算法假设激光器相位噪声在整个块长度区间内是恒定不变的,这引起了块长度效应.本文考虑了激光器相位噪声缓慢时变的特点,并提出了基于相干光M-PSK系统的弹性DAML相位估计算法来克服传统DAML相位估计算法中存在块长度效应的缺点.该算法在传统DAML算法的基础上引入了加权系数来更准确地进行载波相位恢复.同时,本文推导了该算法的相位估计误差,并用仿真验证了其有效性.仿真结果也表明:弹性DAML算法能消除传统DAML算法的块长度效应,并能放宽相干光M-PSK系统对激光器线宽的要求.     

移动机器人导航规划的双向平滑A-star算法

针对主流移动机器人导航中蒙特卡罗定位(MCL)算法误差大、传统A-star规划路径实时性差且所得路线为折线的问题,提出了一种基于双向平滑A-star算法的路径规划导航策略.首先提出多传感器融合蒙特卡罗定位的位姿估计定位算法;其次通过优化A-star算法的代价函数,使其整体搜索方向变为双向从而提高算法实时性;最后采取Bézier曲线对所规划路径进行平滑优化,解决A-star算法规划路径折线多、转弯角度过小而无法满足实际物理约束的问题.仿真实验结果展示,相比传统A-star轨迹规划算法,本文算法在路径长度和时间方面分别减少12.1%, 37.2%,平均安全距离和路径平滑度分别提升35.2%, 69.9%;同时在保证的定位精度下所测试的实际实验证明了本文导航规划算法的正确性和可行性.     

无线电感传感器及检测线圈的LRC值测量

在现有基于Agilent 4395A阻抗分析仪的无线传感器测量系统的基础上,设计了一个便携的LRC参数测试仪,给出了测量无线电感传感器及检测线圈LRC值的测量原理及其提取LC值的算法.最后通过仿真验证了该算法的正确性.     

十字型阵列的互耦自校正算法

针对十字型阵列的互耦校正问题,提出一种信号源的二维角信息与互耦系数联合估计的互耦自校正算法,该方法对线阵内和线阵间的互耦同时进行校正.利用线阵内互耦矩阵及线阵间互耦矩阵的特性,构造重构矩阵,将耦合的二维角与互耦系数联合估计问题转化为级联估计问题,不需要校正源,避免了高维参数的非线性搜索.理论分析和仿真结果均表明,提出的方法可以很好地解决十字型阵列的互耦校正问题,信号的二维角和互耦系数的估计精度高,且计算量小.     

均匀线阵互耦条件下的鲁棒DOA估计及互耦自校正

阵元互耦的存在会使大多数高分辨DOA(direction-of-arrival)估计算法的性能恶化. 利用均匀线阵互耦矩阵的对称Toeplitz性和带状特性, 基于子空间原理, 提出了一种互耦条件下的鲁棒DOA估计及互耦校正算法. 算法的方位估计不需要阵列互耦的任何信息, 估计精度高、分辨力强; 另外, 算法在方位估计的同时, 还可以精确地估计出均匀线阵的互耦系数, 从而实现阵列互耦的自校正. 算法的运算量小, 方位与互耦系数的估计均不涉及高维的非线性优化搜索, 只需一维搜索或多项式求根. 对算法参数估计的统计一致性、统计有效性和模糊性进行了分析讨论, 并用Monte Carlo仿真实验验证了该理论分析的正确性和算法的有效性.     

无线传感器网络最小中继节点布置问题的近似算法

为了消除传感器节点路由负载的不平衡,可在无线传感器网络中布置少量功能较强的中继节点作为路由节点,最小化中继节点数是其主要优化目标.文中证明了有界平面区域上的中继节点布置问题是P问题,但一般情况下的计算复杂度相当巨大.从中继节点布置问题的几何覆盖特征出发,提出了一种O(n~2 log n)时间的贪心近似算法,其中n为传感器节点数目.在该算法迭代过程的每一阶段,先从未被覆盖的传感器节点中选出一个关键节点,为了阻止孤立节点的产生,再按照"优先覆盖与关键节点距离较近的传感器节点"的原则来确定中继节点的位置.实验结果表明该算法可在很短的时间内生成一个接近最优的可行中继节点布置,且在中继节点布置的尺寸以及执行时间方面都要优于现有算法.     

分布式驱动HEV自适应无迹卡尔曼车速估计

针对四驱混合动力汽车,为改善其电子稳定性系统(electronic stability program,ESP)车速估计的精度和鲁棒性,考虑后轮毂电机转矩精确可测可控,以及前轮驱动转矩可推算的特点,结合ESP系统既有的传感器输出信号,提出了分布式自适应无迹卡尔曼车速估计算法.首先,建立了四驱混合动力汽车动力系统及动力学模型,其包括驱动系统模型、7自由度车辆动力学模型和Burckhardt轮胎模型.其次,考虑模型的时变及强非线性特性,采用无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法设计了主/子滤波器.一方面通过对量测噪声的自适应,改善了UKF算法量对量测信号干扰的鲁棒性;另一方面将主/子滤波器结果进行融合,并用融合后结果重置了各滤波器,提高了车速估计精度.最后,搭建了四驱混合动力汽车Carsim-Simulink联合离线仿真平台和硬件在环仿真试验平台,分别开展了双纽线、低速双移线两种驱动工况的离线仿真和硬件在环仿真试验.试验结果表明,所提出的分布式自适应无迹卡尔曼车速估计算法不仅估计精度较高,而且也有着较强的自适应性和鲁棒性能.     

具有小世界特性的低能耗无线传感器网络簇级拓扑研究

本文提出了一种具有小世界特性的无线传感器网络簇级拓扑算法,引入Temple University吴杰教授提出的UCR(unequal cluster-based routing)机制,靠近基站簇尺寸变小,解决基站附近网络耗能过多的热点问题.通过OPNET对构造的簇级拓扑结构进行仿真,当超级节点数目增加到6～18时,平均路径长度降低,路径长度变化率降低,节能曲线变化率升高,能耗降低效果显著.仿真实验还表明,本文提出的具有小世界特性的无线传感器网络簇级拓扑结构对随机攻击具有很强的鲁棒性,具有很好的生存性能.复杂网络理论中的小世界网络具有较大的聚集系数和较小的平均路径长度,通过在原有网络中添加超级节点,形成能与sink节点直接通信的捷径,可以降低网络平均路径长度和能量消耗.目前小世界特性用于WSN的研究中,尚未考虑到sink节点附近的热点问题.     

InSAR干涉相位图生成的图像配准自补偿方法

提出了一种基于局域斜平面地形模型的联合子空间投影方法来估计陡峭地形的InSAR干涉相位．该方法能够充分利用相应像素对及其相邻像素对的相干信息，并且利用包含干涉相位的信号子空间的所有基矢量向噪声子空间投影来估计干涉相位，该方法具有自适应图像配准和降低相位噪声功能，因而可以在SAR图像配准精度很差（可以允许达到一个分辨单元）的条件下准确地估计相应像素问的干涉相位．实测数据及仿真数据的处理结果证明了此方法的有效性．     

实时视频检测系统中背景更新及复杂目标定位算法

本文提出了针对固定背景帧差法的背景更新算法和多目标定位算法。在背景更新中,通过建立目标、噪声矩阵来保存图像的特征信息,利用分类的思想优化更新策略,基于像素对背景进行更新;在目标定位中,提出了基于目标对角线的连通判断模板,该模板不断生长进而检测目标的中心点和体积,可实现实时场景中多目标和形态差异目标的定位：户外实验证明了算法的健壮性和鲁棒性,可以实现背景更新和复杂目标识别．     

用矢量天线阵列实现相干Chirp信号多参量联合估计

提出一种采用矢量传感器（天线）阵列联合估计相干Chirp信号初频,调频斜率,2维到达角和极化的算法.通过分数阶Fourier变换估计信号的初频和调频斜率,并用之构造了新的相关矩阵以抑制噪声.利用到达角和电磁极化矢量的特点,解决了由于信号相干带来的自相关矩阵奇异问题.为提高估计精度,采用了扩展阵列间距的L型均匀天线阵列,并提出了在信号相干情况下,解除角度估计模糊的算法.通过仿真,将此算法与常用的空间平滑算法进行了比较,证明了该算法的有效性.     

热毛细对流自由面微弱位移信号高灵敏度相位检测系统

在流体力学的研究领域,流体自由面的变化是一种非常重要的物理现象.针对自由面的形变位移,研制一套双频激光相位光电检测系统.将光学干涉技术与相位计相结合,实时获得相位计输出的反映流体表面形变的信号.本文详述了此双频激光相位光电检测系统的原理和装置.通过高精度PI步进电机驱动物体移动,标定系统的性能特性.应用激光位移传感器验证该系统的精度,同时分析环境对干涉测量系统的影响.将该系统应用于浮力热毛细对流自由面形变测量中,获得有意义的实验结果.     

非视距传播环境下单站定位—圆拟合虚拟观测站法

文中提出了在非视距传播环境下,采用具有机动性的单观测站来实现对被测目标的定位.由不同的观测点计算得到的伪目标轨迹点,具有圆周运动的特性利用该运动特性,并采用圆拟合算法估计散射体的位置和散射距离,从而将单站定位问题转化为多站定位的问题,最后采用成熟的多站式定位方法来获得被测目标位置的估计.仿真结果验证了该算法的有效性.     

面向三峡库区水环境监测的分区多跳LEACH算法

针对无线传感器网络节点能量受限的问题,结合三峡库区水环境的具体应用环境,提出一种基于LEACH算法的改进型无线传感器网络节能路由算法——LEACH—PM。该算法将整个网络划分为若干个区域,各个分区内按轮进行建立分簇和传输数据。在簇建立阶段,考虑了节点的剩余能量;在数据传输阶段,采用单跳与多跳相结合的方式以降低网络的能耗。应用MATLAB对LEACH-PM算法与已有的LEACH算法进行仿真比较。实验结果显示,LEACH—M算法能更好平衡网络节点能耗,降低簇头节点能耗,延长整个网络的生存期。     

基于D-S理论的分布交互式多传感器联合概率数据互联算法

为了解决杂波环境下利用分布式多传感器系统跟踪多机动目标的问题，提出了一种分布交互式多传感器联合概率数据互联算法,该算法对每个传感器应用交互式联合概率数据互联法滤波，并将模型概率、状态估计等滤波结果送至融合中心．融合中心首先对各目标进行航迹相关判别并应用D-S证据理论对不同传感器关于同一目标的各模型概率进行融合，然后依此模型概率计算各目标状态估计并反馈至各传感器．最后给出了该算法的分析，仿真结果表明本算法能够很好地解决杂波环境下多传感器多机动目标的跟踪问题．     

无线传感器网络中PPM节能调制方案

节能问题是近年来正在兴起的无线传感器网络研究中的关键问题.文中对一种很有节能研究价值的调制方式—脉冲位置调制（PPM）在无线传感器网络中的应用进行考察,据此设计了两种调制节能方案：单模式PPM和多模式PPM;借助广泛使用的理想化系统模型和集成了收发模块能耗及电池非线性特点的实际系统模型,对两种调制方案的电池能耗进行评估和比较;并进一步将两种方案以调制级数为参数进行优化,使其电池能耗最小.理论和数值分析结果表明,多模式方案比单模式方案更节能;虽然两种调制方案各有不同的优化特点,但两者优化后的节能性在各个传输距离上都有很大的提高.     

基于Zigbee的煤矿无线数据采集系统设计与实现

根据煤矿环境的特点,提出了一种基于Zigbee技术的适用于煤矿巷道多参数采集的无线传感器网络检测系统。该系统利用多种传感器,通过无线传感器网络实现对井下环境及生产参数的实时监测和智能预警。采用RS-485通讯协议及硬件模块化,实现了传感器的灵活添加与监测计算机软件稳定性的增强。通过实验证明了该系统设计的可行性和良好的稳定性。