基于人工鱼群算法的光纤应变传感网络布置优化

为了提高光纤传感网络测量精度,对传感器的节点布置进行优化研究。根据光纤应变传感器检测区域模型,确定优化问题的目标函数,使用全局人工鱼群算法建立布置优化模型。通过实验方法对布置优化结果进行分析。结果表明:优化后,传感器测量应变误差最大值为8. 72×10~(-6),最小值为2. 54×10~(-6),平均误差为6. 61×10~(-6)。相比优化前分别降低了68. 9%,82. 9%和70. 8%。优化后,使得测量的应变相比人工随机布置传感器测量值更接近真实值,具有较好的测量精度。     

模糊强化学习的改进GEAR传感网络均衡算法

在网络节点分配均衡优化中,需要依靠地理位置与能量开销等先验知识才能进行调度,但传统GEAR节点分配算法中,传感节点的有效性不强,降低了通信效率.在分析GEAR传感节点分配算法基础上,提出模糊强化Q学习的改进GEAR传感网络均衡算法.运用模糊神经网络对强化学习中的Q值进行逼近,把Q值与无线传感节点分配过程相结合,根据模糊Q值对传递节点进行选择.提高通信效率,通过仿真结果验证了改进方法的通信能量消耗曲线趋势要低于传统GEAR算法,能有效避开网络拥塞区域,通信效率得到了显著的提高.     

基于节点能量控制的无线网络安全通信算法

关于网络安全通信问题,针对无线传感网络通讯带宽限制,传感器自身所能承受的能量有限,容易被入侵,提出了一种采用网络节点能量控制的无线网络安全通信算法.首先采用布尔传感模型,根据泊松点过程建立起一个传感器节点密度与覆盖率间的函数关系,通过函数求出满足区域覆盖要求的节点数;然后依据节点分布特性,采用分布式遗传模拟退火算法选出能耗最小的网络节点,并将分布状态拟合成高斯混合模型,在节点间信息传递时只将模型参数传输给下一个节点,从而大大减少传感器之间的通信量,达到降低节点能量消耗的目的,保证节点安全性.仿真结果表明,改进算法在降低节点能耗的同时,大大提高了无线传感网络能量的有效性,保证了通信安全.     

无线传感器网络疑误数据节点自动诊断方法

为了提高无线传感器网络疑误数据检测能力,提出基于轮换调度的无线传感器网络疑误数据节点自动诊断方法.通过采用分块区域特征匹配的方法,得到无线传感器网络疑误数据传输的梯度模型,采用资源优化分配方案,进行数据传输信道的均衡调度,得到节点部署分布模型.通过传感信息跟踪采样方法,得到采样信息分布,建立无线传感器网络疑误数据信息特...     

基于遗传算法的露天矿边坡检测传感网络优化

将无线传感网络技术结合到露天矿边坡检测系统中,当露天矿边坡出现异常时,及时将信息传递给监测人员,避免出现不必要的损失;将遗传算法应用于边坡检测无线传感网络的多目标优化设计中,设计了边坡检测网络的组网策略,制定了适当的编码机制,并结合多方面重要参数,建立了适应度函数;仿真表明:基于遗传算法的网络设计优化了能量管理,使网络生命周期达到最长.     

航空发动机气路传感网络的故障节点挖掘仿真

航空发动机的气路传感网络故障检测,是通过与发动机气路传感网络产生的基准线进行比较,产生的偏差作为阀值,作为检测故障的基础.由于航空发动机气路传感网络的高度非线性、噪声、测量不足等因素的影响,检测的基准线也呈现波动状态,传统的故障挖掘方法,需要通过做一些必要的假设,设置各种可能故障和性能恶化的范围,规定故障挖掘空间以降低波动干扰,但是上述假设降低了检测的精度.提出一种航空发动机气路传感网络的故障节点挖掘方法.计算故障传感节点的特征,为故障传感节点的挖掘提供数据基础.利用神经网络建立故障传感节点挖掘模型,完成故障传感节点的挖掘.实验结果表明,利用改进算法进行航空发动机气路传感网络的故障节点挖掘,能够有效提高检测的准确性和挖掘效率.     

一种优化WSN节点能耗的自适应多区域分层路由算法

无线传感器网络由传感节点和sink节点构成,传感节点由于采用电池供电,每个节点的能耗均可能影响整个网络的生命周期,因此,研究降低节点能耗、提高节点生存时间的方法具有重要意义.通过研究网络节点能耗均衡方法,以期提高整个网络的生命周期.首先,研究无线传感器网络的生存时间优化模型,然后设计支持生存时间优化的自适应多区域分层路由算法(SARMAL).MATLAB仿真实验表明,对于节点分布较稀疏或监测区域较大的网络,SARMAL算法性能较好,设计的算法可以较好的延长网络生存时间.     

全向感知型传感器覆盖率优化研究

为了降低全向感知型应变传感器网络的节点布置数量以及提高传感网络的测量精度,研究全向感知型传感器覆盖率优化问题。分析了全向感知传感器数学模型,对覆盖率优化问题进行数学化描述,建立优化函数,确定优化目标。使用全局人工鱼群算法对所建立的传感器覆盖率优化函数进行求解,得出最优传感器节点布置方案。研究结果表明:在传感器节点数量较少时,使用优化方法得到的覆盖率提升较为明显;随着节点数量的增多,使用优化方法得到的覆盖率曲线逐渐平缓。使用所研究的优化方法后,测量的应变相比人工随机布置传感器测量值更接近真实值,具有较高的测量精度。     

多障碍场景的有向传感器网络覆盖优化算法

针对监控区域中存在障碍物的情况,引入一种避障策略,提出基于虚拟势场的传感器网络覆盖优化算法。该算法基于有向感知模型,通过重叠覆盖区域、有效覆盖区域和障碍物遮挡区域之间虚拟力的相互作用,调整节点的传感方向,逐步消除网络中的重叠覆盖区域和障碍物遮挡区域,并根据分布在边界区域的边界节点进行改进,通过在边界线上增加一个虚拟邻居节点,实现有向传感器网络的覆盖性能增强,并分析传感器参数对覆盖率的影响。仿真结果表明,在有障碍物的情况下,该算法可有效提高网络覆盖率。     

基于分簇算法的传感器网络大数据传输优化方法

为解决由于传感器网络中节点距离长、部署复杂程度高,导致数据传输不稳定、耗能大的问题,提出了基于分簇算法的传感器网络大数据传输优化方法。结合传感器参数和覆盖范围计算出动态簇头和簇成员间距离,总结出最优动态簇头数量,提高能量利用率。通过最小路径法判定初始节点,计算直接传输及间接传输方式的节点能耗,根据二者对比结果选择耗能最小的传输路径,实现数据的传输优化。仿真分析结果表明,所提方法平均需要26次即可完成80个传感节点数据信息的传输工作,在传输轮数为160时传输节点数量为750,传感器耗能为260kwh。所提方法耗能更低、传输效率更快,在多个方面优化了大数据传输性能。     

Slope Perception from Monoscopic Field Images: Applications to Mobile Robot Navigation

When remotely navigating a mobile robot, operators must estimate the slope of local terrain in order to avoid areas that are too steep to climb or that slope so steeply downward that the operator would lose control of the rover. Although many rovers are equipped with sensor systems to aid the operator in this task, it is sometimes necessary to estimate slopes from two-dimensional images, either when planning operations or when the operator wishes to monitor the results of a sensor system. This experiment compares the operator’s estimates of the slope in Martian terrain with the actual slope determined from three-dimensional data. The ten participants overestimated the slope of the indicated regions by an average of 19° (SD 16°). An analytic model of the error, based on psychophysical analysis, accurately predicts the average magnitude of the errors. Implementation of this model eliminates an average amount of participant error. However, the large estimate variance within and between participants and images still poses a challenge for accurate slope estimation.     

基于RS与GIS的大尺度水土流失分级制图

以长春市双阳区鹿乡镇为例，选用SPOT5的遥感数据、DWG全要素地形图，运用遥感软件提取植被指数并进行密度分割，确定植被覆盖度；用地理信息系统软件提取地形坡度信息，并对地形坡度进行分级。然后根据植被覆盖度、地形坡度和土地利用类型几个水土流失强度因子，确定水土流失强度的分级指标，生成水土流失等级强度图。为水土流失监测、治理提供依据。
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Geomorphometric processing of digital elevation models

The general system of geomorphometry is composed of elevation, derivatives of elevation at a point, and moments of the distribution of elevation over some area. All of the point measures in this system can be obtained by computer processing of a digital elevation model (DEM), and they can be used as input to the analysis and classification of terrain. A suite of FORTRAN programs implementing this system for dense grid DEMs has been designed and used in various operating environments. Attention has been given to the methods used in the approximation of terrain concepts such as slope and relief. An area of high relief in subarctic Canada is used to illustrate the discussion.     

坡面侵蚀土壤磁化率变化机理的研究

研究了土壤磁化率与土壤物理性质的关系,结果表明:应用干筛法在不同粒级土团中获得的0.1～0.25mm粒级的土团主导土壤的磁化率,各组分土团中大于0.1mm的组分磁化率与粒径呈反相关,小于0.1mm的组分磁化率与粒径呈正相关。土壤比重、土壤总孔隙度、崩解速率等均与土壤磁化率呈负相关,且土壤崩解速率与土壤磁化率呈极显著负相关;土壤磁化率与容重、粒径小于0.25mm的水稳性团粒组分和大于0.05mm的机械组分含量呈显著正相关。坡面土壤侵蚀导致坡面物质发生再分布,使得土壤颗粒组成、容重、比重、孔隙度等土壤物理性质发生变化,进而使得坡面不同空间部位土壤磁化率出现差异。     

Can accelerometry accurately predict the energy cost of uphill/downhill walking?

To evaluate whether an activity monitor based on body acceleration measurement can accurately assess the energy cost of the human locomotion, 12 subjects walked a combination of three diVerent speeds (preferred speed±1 km/h) and seven slopes (-15 to + 15% by steps of 5%) on a treadmill. Body accelerations were recorded using a triaxial accelerometer attached to the low back. The mean of the integral of the vector magnitude (norm) of the accelerations (mIAN) was calculated. [Vdot]O₂ was measured using continuous indirect calorimetry. When the results were separately analysed for each incline, mIAN was correlated to [Vdot]O₂ (average r = 0.87, p < 0.001, n = 36). [Vdot]O₂ was not significantly correlated to mIAN when data were globally analysed (n = 252). Large relative errors occurred when predicted [Vdot]O₂ (estimated from data of level walking) was compared with measured [Vdot]O₂ for different inclines (-53% at + 15% incline, to + 55% at -15% incline). It is concluded that without an external measurement of the slope, the standard method of analysis of body accelerations cannot accurately predict the energy cost of uphill or downhill walking.     

一种局部放大半定量仿真算法

基于复杂系统的定量仿真求解效率较低,难以适应仿真系统对实时性和高精度的仿真要求。针对这一局限性,提出一种局部放大半定量仿真(PESQS)算法。该算法使用包含斜率值的半定量状态描述方法,能表达变量值变化速率;提出一种根据斜率方向传播方向定量信息的方法;对重要时间点进行局部放大的步长精炼法,提高局部精度,减少仿真时间。将Q3算法、龙格库塔法(RK4)和PESQS算法应用于红蓝方对抗仿真系统。实验结果表明PESQS算法比Q3提高了仿真精度,比RK4节省了仿真时间。     

Parallelization of the TRIGRS model for rainfall-induced landslides using the message passing interface

We describe a parallel implementation of TRIGRS, the Transient Rainfall Infiltration and Grid-Based Regional Slope-Stability Model for the timing and distribution of rainfall-induced shallow landslides. We have parallelized the four time-demanding execution modes of TRIGRS, namely both the saturated and unsaturated model with finite and infinite soil depth options, within the Message Passing Interface framework. In addition to new features of the code, we outline details of the parallel implementation and show the performance gain with respect to the serial code. Results are obtained both on commercial hardware and on a high-performance multi-node machine, showing the different limits of applicability of the new code. We also discuss the implications for the application of the model on large-scale areas and as a tool for real-time landslide hazard monitoring.     

基于Bode''''s integrals的PID控制器的设计及其仿真

该文为一类稳定的最小相位控制对象提出一种新的PID控制器的参数整定方法。它是基于Bode’s integrals可以给出最小相位稳定系统的幅值与相位的关系，从而运用bode’s integrals近似表示控制对象G（jw）的幅值和相位的微分，然后将该简化结果用于PID控制器的设计中，从而得到新的控制器参数整定方法。该文中PID控制器的设计要求是，调整控制对象的Nyquist曲线在给定频率处的斜率，以提高闭环系统性能。最后，通过在matlab中对一类稳定的最小相位系统的计算机仿真例子比较，可以显示出该方法的优越性。     

Slope stability analyses on a low-cost microcomputer

A slope stability program for use on a low-cost microcomputer is described. The program is general in that it includes circular and noncircular slip surface analyses, different soil strata, a watertable, and external loading. The graphics facilities available on the machine are used extensively to produce an interactive program which is easy to understand and run.