一种面向分簇实时监测应用的WSN时间同步算法

为了建立一种适用于分簇实时监测无线传感器网络的时间同步算法,同时建立具有较高精度的时钟偏移补偿模型,首先在分析分簇无线传感器网络特性的基础上,提出了一种基于分簇网络路由协议的跨层式同步拓扑构建方法;通过利用簇头路由信息和由邻居握手协议建立的簇内节点间的邻接关系,分别建立基于簇间双向组播和簇内双向广播的同步机制;最后结合参数估计理论构建基于线性模型的非簇头节点时钟偏移估计方法以及基于最大似然估计的簇头节点时钟相位补偿方法。理论及实验结果表明:该算法不仅保证了同步拓扑的有效性,而且使得同步开销较HRTS算法降低33%,较TPSN算法降低88%;单跳平均误差与TPSN算法相差仅6.36μs,较RBS算法提高12.87μs。     

结合啁啾信号的水下传感器网络时间同步算法

提出了一种结合啁啾信号时间同步(CCS-Sync)算法,以提高水下传感器网络时间同步性能.在物理层,使用一种结合啁啾信号的序文结构来估计多普勒规模因子.更进一步,提出一个新的由2个阶段组成的信息交换机制.在粗同步阶段,信标节点通过广播去同步普通节点.在此基础上,同步机制通过2次线性回归来估计时钟相位和频率频移.通过这种算法,可以利用移动节点的多普勒效应来减少同步误差,而且仿真实验证明了CCS-Sync算法的良好性能.     

二层拓扑结构的Zigbee时间同步算法

为了解决大规模无线传感器网络中同步误差随跳距的累积问题,提出一种基于二层拓扑结构的时间同步算法.首先,通过根节点发送时间同步报文,沿二层拓扑结构从父节点到子节点传递时间同步报文;其次,支配节点根据同步报文到达时刻调整本地时间,更新并发送同步报文;最后,非支配节点根据同步报文到达时刻调整本地时间.依此类推,最终可实现所有节点的时间同步.应用结果表明,在由31个节点组成的无线传感器网络中,该算法的同步开销相比较于RBS算法减少了93%.而引起累积误差的关键路径长度相比较于连通支配集算法减少了50%.     

基于流内与流间网络编码的DTMSN广播传输机制

提出了一种基于流内与流间网络编码的延迟容忍移动传感器网络(DTMSN)高效广播传输机制.在该机制中,汇聚节点利用随机线性网络编码将原始数据处理成编码包,然后转发给传感器节点.传感器节点间利用一种优化的机会网络编码算法交换编码包.当传感器节点收到足够多的线性无关编码包时解码得到原始广播数据.理论分析和仿真实验表明,与仅基于随机线性网络编码的广播传输机制相比,该机制能进一步减小广播时延和网络负载.     

无线传感器网络多跳时间同步算法

针对多跳网络中同步误差累积和同步开销大的问题,提出了一种最优拓扑结构的时间同步算法.通过构造最优拓扑结构和在网络节点之间传递时间同步报文来减小累积误差和时间同步开销.借鉴无线传感器网络时间同步延迟测量算法的打时间戳技术进行时间偏差估计来提高时间同步的精度.应用结果表明:在具有33个节点的传感器网络中,相比无线传感器网络时间同步协议算法,该算法的时间同步开销减小了2/3,引起累积误差的关键路径长度减小了1/2.     

无线传感器网络分布式同步协议

针对无线传感器网络同步问题,提出分布式时间同步和分布式数据同步的解决方法.前者要求簇头网络进行局部信息交互,并采用低通滤波技术去除噪声干扰;后者为节点提供网络数据均值,要求簇头网络执行比例一致性算法,簇头在迭代过程中引入簇内节点数量.实验结果表明,分布式时间同步具备抗噪声能力,该算法在前期收敛速度最快.网格状网络和随机网络实验表明,分布式时间同步和分布式数据同步的通信开销非常低,它们的收敛速度均高于普通数据同步.     

基于能量异构网络环境下的WSN优化成簇算法

在能量异构无线传感器网络中,节点的初始能量在一定的范围内随机分布,负载均衡和降低能耗是传感器网络成簇算法的一个重要挑战．提出了适用于能量异构网络环境下的传感器网络生存时间优化成簇算法SNLOC（Sensor Network Lifetime Optimization Clustering Algorithm）,该算法通过构造基于节点剩余能量的簇首选择机制和基于综合代价函数的簇域划分机制,在有效保证节点能量损耗公平性的同时逐渐降低网络节点间的能量差异,很好地延长了网络生存时间．模拟实验结果显示,在能量显著差异的网络环境中,SNLOC可以更好地实现负载均衡,极大地提高网络的生存时间．     

无线传感器网络中邻居发现及链路通信质量预测技术

采用主动探测和被动监听技术发现无线传感器网络中节点的入邻居和出邻居,并采用WMEWMA(Window Mean Exponentially Weighted Moving Average Estimator)预测邻居间链路最近通信质量．为减轻非对称链路对算法的影响,提出了链路数据转发服务,来发现由于单向链路而不能被发现的出邻居．通过理论分析和在无线传感器网络模拟器TOSSIM上的模拟表明,这种算法可有效进行邻居发现和邻居间链路通信质量的预测,使多于40%的节点发现更多的出邻居节点,多发现的出邻居节点在14%到100%之间．     

基于改进GRU的城市供水管网流量预测研究

城市供水管网随着城市规模的扩大和人口的增加等因素的变化而越来越复杂,供水管网的流量预测在管网的优化调度工作中发挥了有效作用。本文通过分析某城市供水管网系统的多个监测节点的流量数据,以类似局部加权线性回归的方法优化GRU算法,构建了基于多监测节点的流量预测模型,提高了模型的泛化能力。利用该市供水管网监测平台采集的监测节点流量数据进行验证,实验的结果表明,基于改进的GRU流量预测模型有着较好的预测精度。     

一种无线传感器网络能量均衡路由算法

将无线传感器网络路由视作一种不完全信息的序列决策问题,针对传感器网络能耗不均的问题,提出了一种基于强化学习预测的能量均衡路由算法EBRRLP.该算法通过强化学习预测转发节点的行为,并利用ε贪婪策略选择预测值最优的节点发送数据,事后采取委托-代理激励制度抑制转发节点的自私性,维护节点的最大效用.仿真实验结果表明,EBRRLP算法具有较好的预测效果和较高的吞吐量,能有效降低能量损耗并均衡能量负载,其性能优于现有的其他算法.     

容错组合导航系统联邦滤波器设计中的信息同步

探讨了各子滤波器同步时间差及同步滤波信息的计算。仿真计算结果表明,经同步处理后,融合精度与理想情况即所有子滤波器完全同步时的精度十分接近。     

基于改进SIFT特征和粒子滤波的目标识别仿真研究

针对在目标识别中原始SIFT（尺度不变特征转换）特征算法计算量大,特征点匹配耗时长等缺陷,采用一种改进的SIFT特征算法。在原始的SIFT算法基础上简化了特征描述符,以及对匹配算法进行了改进,考虑到识别过程中目标物体的特征点会发生变化,因此结合粒子滤波来实现对目标物体的识别。仿真结果表明：该方法继承了原始SIFT算法的优点,有效地避免了一些干扰,减小了计算量,在结合粒子滤波算法后能够有效地更新特征点的匹配,最终实现了对目标物体准确的识别。     

自适应特征融合的核相关滤波目标跟踪算法研究

在核相关滤波目标跟踪算法中,为了克服采用单一特征导致的特征表达不足,以及采用线性插值模型更新策略造成模型漂移的问题,提出了一种自适应特征融合和模型更新的核相关滤波目标跟踪算法. 首先使用主成分分析法对方向梯度直方图特征和颜色名特征进行降维,以提高算法的运行速度; 其次计算两种特征的响应图,用所得响应图的峰值与平均峰值相关能量值的乘积来计算响应图权重,实现响应图的加权融合,从而获得目标位置; 最后根据两帧间颜色名特征的相似度调整模型更新速率. 在OTB-50数据集上的实验结果分析表明,该算法跟踪性能优于其他算法,能够提高处理速度.     

对二甲苯在离子液体中无限稀释的活度系数

使用气相色谱对离子液体中的对二甲苯的无限稀释活度系数进行测定并归纳出估算式,同时进一步分析了实验中的误差,确信估算值在(100±2.7)%,为今后对二甲苯在离子液体中的分离方法的建立提供可靠数据.     

移动自组织网络中可变速率自适应同步捕获

基于多进制正交扩频通信的原理，提出一种同步信道辅助的多进制正交码扩频系统设计方案．通过传输两个逻辑信道，分别实现快速同步捕获和高速信息传输．即传输多进制正交码扩频的数据信息同时，传输一路同步和控制逻辑信道，来建立接收端的载波和码元同步．采用具有尖锐单峰特性自相关函数的巴克（Barker）码做同步码组，且利用巴克码的不同组合传递数据速率信息．依据匹配滤波器的算法原理，实现快速同步捕获．并据移动通信信道的特点，提出了自适应门限的思想，设计实现了适合于移动自组织网络指标要求的应用系统，证实了方案的有效性．     

数据驱动的二维点集自适应聚类算法

这里针对二维点集的聚类问题提出了一种新的自适应算法．该算法首先采用特征滤波器,提取样本集中具有线性特征的点,同时生成样本点之间的相互关系;然后根据相互关系,自适应地生成线状和球状分布的分类．实验结果表明,该算法不仅能够成功地对包含有多种分布的样本进行分类,而且具有较强的抗噪声能力．     

基于局部类相似的特征选择方法

常用的特征选择方法利用样本空间的整个区域提取最优的特征子集。与此相反,本文中提出一种新的局部特征选择方法,即样本空间的每个区域都与各自不同的最优特征集相关联,这些特征集能够最优地适应样本空间的局部变化。同时,在求解最优特征集对应的子空间时,基于最近邻思想,本文提出了一种度量测试数据与各个类相似性的方法,用来对测试样本进行分类。本文提出的方法可以描述为线性规划优化问题,因此可以通过简单的凸优化来求解全局最优解。在三组真实数据集和三个主流的方法上进行的对比实验结果证明了该算法的可行性和有效性。     

大型装备多轴电液执行器同步控制

为提高大型装备多轴电液执行器的同步精度,建立运动系统的动态数学模型,提出一种主从同步控制方案.它由前馈控制器,卡尔曼滤波器以及PI反馈控制器组成.与位移微分并滤波相比,卡尔曼滤波器可以在噪声环境下获得平滑且相位滞后小的速度估计;前馈控制可加快系统的响应速度;采用PI控制器可以抑制模型不确定性以及负载变化对同步性能的影响.在Matlab/Simulink环境下,比较分析2种速度估计方法以及3种同步控制方法的性能.仿真结果表明,该方法响应快速并且具有较强的抵抗噪声干扰的能力.将该方法应用于实际系统中,实验结果表明,该方法具有较好的动态性能,并且能够有效克服噪声以及负载变化的影响;同步精度有效控制在±2 mm之内.