基于功率控制的无线体域网能量有效传输算法

在资源受限的体域网中,人体移动特性使得体域网不适合采用固定功率发送数据.为此,提出一种适用于体域网的能量有效传输算法.该算法中的传感器节点利用周期信标帧的广播特性,对当前路径损耗进行估计,并通过回复帧动态调整路径损耗权重因子,减少估计误差值.最后在保障误包率的前提下,传感器节点根据信道状态调整发送功率.仿真结果表明,所提算法不仅能够减少发送能量的浪费,而且可以减少包平均发送次数,从而提高节点的能量效率.     

矿井电磁波传输路径损耗改进模型

针对基于接收信号指示强度的基本路径损耗模型建立在发射节点与接收节点为视距基础上,不符合矿井电磁波传输特点的问题,提出了一种矿井电磁波传输路径损耗改进模型。该改进模型在基本模型只有衰减因子参数的基础上,增加了多径参数系数,并采用最小二乘法计算这2个参数。计算及Matlab仿真结果表明,采用该改进模型得到的结果更接近实测值,误差更小,且接收功率和传输衰减性随着节点间距的增加而减小。     

粗糙海面对电磁波蒸发波导传播的影响研究

为了更好地研究蒸发波导对电磁波传播的影响,针对目前利用抛物方程模型进行电波传播预测时多将边界条件假设为平静的理想海面、且未考虑风速引起的海面粗糙状况的不足,引入了贴近实际的Miller-Brown粗糙衰减因子,进而给出了粗糙海面阻抗系数公式.结合我国海域蒸发波导实际情况,采用GPS信号参数,通过进行陷获可能性分析及传播损耗计算,仿真分析粗糙海面对电磁波在蒸发波导中传播的影响.结果表明:GPS信号可以被陷获在蒸发波导内实现超视距传输.风速越大,海面越粗糙,电磁波的超视距传输距离越小.当风速达到一定级别时,几乎可以抵消电磁波的超视距传输现象.说明粗糙海面对电磁波蒸发波导传播有较大影响.     

基于镜像法的矿井隧道电磁波多径信道模型

针对矿井隧道复杂的电磁波传播环境,利用镜像法建立了矿井隧道电磁波多径信道模型,给出了三维空间的锯齿螺旋射线总传播路径长度和入射角、反射角的计算方法,以及总的接收功率和传输损耗的表达式。仿真结果表明,靠近发射天线的电磁波场强衰减较大,呈现快衰落现象,所建模型能准确预测隧道中电磁波场强分布。     

人体三维建模和超声人体通信的仿真研究

为了实现无线健康监测,人体通信技术发展迅速.然而,人体是电磁波信号传输的障碍物,盲目增大电磁波辐射场不利于人体安全.长期临床应用证明超声在人体组织的穿透性能优于电磁波且对人体无害.但现有二维模型在仿真人体内信号传输多径效应上受限.为此提出按照人体组织的层次结构建立三维人体模型,用K空间方法解决了传统方法中模型复杂度高的问题,提高了仿真速度和仿真效率.通过仿真对比实验,测试不同类型的信号、不同信号频率和不同人体组织的传输特性,找到了应对人体信道多径效应和高衰减问题的通信方法,最终对体内跨组织传输场景进行仿真.结果表明,600KHz的调相信号可实现跨越不同人体组织的信号传输,利用超声实现人体通信是安全可行的.     

基于蚁群的移动Ad hoc功率控制算法的改进

功率控制是在保证一定通信质量的前提下,通过调节移动节点的发送功率减少能量消耗,降低无线通信干扰,延长网络工作时间.蚁群算法是一种新型模拟进化算法,能够较快找到最优解.通过改进基于蚁群的功率控制算法,能够更快的收敛到最小功率;根据当前功率来缩小问题搜索空间,更适应移动Ad hoc的需求;并依据报文长度,动态调整节点的发送功率,提高传输的可靠性.将仿真结果,与其它控制算法进行了较全面的比较.     

UWB信号功率谱仿真模型

超宽带（UWB）信号及其功率谱分布是研究超宽带通信系统与其它通信系统频谱共存与兼容问题时，需要考虑的重要因素。该文利用UWB信号的数学模型，在MATLAB环境下建立了产生UWB信号的发生器，并将其与Simulink仿真相结合，实现了对UWB信号功率谱密度的实时观测与控制。这为分析研究UWB信号功率谱分布提供了有效便捷的平台。文中还应用该仿真模型对具有不同参数的UWB信号功率谱进行了仿真，验证仿真模型的可行性。     

移动自组网多路通信有效空分复用技术研究

针对移动自组网中的通信冲突和能源受限问题,提出了基于功率控制的空分复用优化方法.定量描述空间复用率的大小,并分析如何选择传输半径、设定接收功率,以减小隐藏终端和暴露终端对通信的不利影响.对MAC层进行改进,通过接收数据包的强度设置帧控制字段,进行自适应发送功率调节,将信号接收功率控制在合适区间.在NS-2下进行的仿真实验,实验结果表明了该方法在空间复用率提升和节能上的有效性.     

基于功率追踪的输电网损耗分配方法研究

本文针对传统功率追踪法的不足,给出了线路和变压器元件上的复功率损耗分配计算的方法,推导了具有多条等值支路的电力元件的复功率损耗分配算法,提出了一种适用任意结构输电网的复功率损耗分配方法.这种方法考虑了有功和无功之间的交叉作用对损耗分配的影响,克服了已有追踪法需要将线路对地电容做电源或移植处理、需要虚构理想的无损网络、需要将有功和无功潮流解祸追踪的缺陷.     

超宽带信号功率谱的仿真分析

超宽带(UWB)信号及其功率谱分布是研究超宽带通信系统与其它通信系统频谱共存与兼容问题时,需要考虑的重要因素.根据超宽带信号功率谱的特点,从控制超宽带信号功率谱分布的角度,就高斯单周期脉冲及其各阶导函数、不同的信息调制方式和跳时码参数对超宽带信号功率谱的影响,进行了计算机仿真和分析,并总结出控制超宽带信号功率谱分布的方法,从而为解决超宽带通信系统与其他通信系统频谱共存问题,提供了有益的思想和方法.     

电力变压器局部放电超高频检测仿真分析

局部放电作为变压器的常见故障,若能及时发现处理并将其恢复到正常运行状态,将大大减少损失,提高供电可靠性。本文通过超高频检测法与时域有限差分法,分析了局部放电引起的超高频电磁波在变压器箱体中的传播特性,以及变压器箱体结构和铁芯绕组对电磁波信号的传播影响。在软件XFDTD上对局部放电辐射的电磁波在变压器内部的传播情况进行仿真,预测障碍物引起的PD信号到达时延,计算其与理论时延的差值,以此来评估对变压器PD定位精度的影响,并对其进行分析。仿真结果显示,从两个模型输出的数据结果中发现,在障碍物的存在下,引入的PD信号到达会出现估计微分时延。结论为变压器箱体对电磁波有衰减作用,所以传感器应放置于变压器内部;铁芯对电磁波也有畸变与衰减作用。     

应用UPFC优化配网损耗的方法研究

针对线路损耗,提出了应用UPFC来降低配网损耗。使用UPFC能够精确控制潮流分布,改善输电线路潮流分布,有效减低了三相不平衡造成的线路损耗,提高了线路输电能力,增强了电网的可靠性。在UPFC设备中增加新型的三相功率补偿电路,能够自动采集电网电路中的电压信号和电流信号,并对采集到的电压信号和电流信号进行计算,通过控制电路将计算出的信号信息生成驱动信号,驱动信息传递到主电路,主电路根据驱动信号对电网进行电流补偿,计算机控制操作过程,并显示控制结果。实验表明,本设计方法明显降低了电网电路中的损耗,增加了有功功率的使用,为电网电路的稳定运行提供良好的环境。     

A surface wave exciter adapting to different‐diameter lines and its application to single power line communications

A surface wave exciter adapting to different‐diameter lines for single power line communications is proposed in this article. A side‐feeding structure is designed which enables surface wave communication on existing power lines without any damage. The proposed surface wave exciter is mainly composed of a horn, two symmetrical feeding structures, a separable feeding ring, and a separable short‐circuit metal ring. In order to avoid high order modes caused by insufficient excitation of side‐feeding structure, two‐port feeding structure is proposed. Meanwhile, the impedance matching of the exciter is improved. The exciter is designed to adapt to several lines with different diameters by using the separable feeding ring and short‐circuit metal ring. Two prototypes for the proposed design are fabricated and tested. The measured results indicated that the input reflection coefficients ( S₁₁ ) are less than ?10 dB and the efficiencies are better than 30% in the Sub‐6 GHz wireless communications. Moreover, a single power line communication system, which uses surface wave to transmit signal, is set up and tested. The transmission loss and the throughput are investigated to further prove the reliability of single power line surface wave communications.     

基于动态检测技术的配电网输电线网损评估

通过直接估计输电线路电阻实现配电网电线网损评估功能,存在难以精准把握的问题,因而提出了将配电网输电线最高允许温度转化为有功功率损耗的限制,从而确立输电线短期热定值的方法。以输电线路热平衡方程中环境参量作为状态变量,根据输电线有功功率损耗与电阻、温度的的耦合关系,推导出输电线有功功率损耗变化的微分方程,以此建立系统的量测方程;同时,考虑热平衡方程式参数变化的迟缓性,建立状态变量空间表达式;继而,依据输电线有功功率损耗变化率,采用卡尔曼滤波的方法,实现对状态变量的估计。由此,完成了配电网电线网损评估的功能,为配电网输电线短期最大电流运行方式是否可行提供了解决依据。以贵州省凯里某地区220kv配电网输电线的实测数据为例,验证了本文方法的可行性与有效性。     

无线纳米网中太赫兹电磁波传输特性分析

针对基于太赫兹通信的电磁纳米网络,深入分析太赫兹电磁波路径传输特性以及大气分子吸收特性,从能耗的角度构建太赫兹信道传输的数学模型。分别针对不带反射路径的传输场景和带有反射路径的传输场景来分析路径传输特性;利用大气辐射原理来分析大气分子吸收特性。在不同传输距离和传输频率下,结合路径传输和大气分子吸收对太赫兹电磁波传输能量损耗进行仿真。结果表明:分子吸收损耗是太赫兹电磁波传输能量损耗的重要组成部分,大气分子吸收损耗与传输介质分子组成有关;路径传输损耗受到传输频率和距离的影响。分析结果对太赫兹通信频段的选择以及纳米节点能耗设计有重要参考价值。     

矿车对电磁波传输特性影响的测量

矿车的存在改变了煤矿巷道的截面形状和尺寸,从而影响了电磁波传输特性的传输特性。文章对煤矿巷道中矿车对电磁波的影响进行了现场测量,详细分析了测量数据。测量结果表明:电磁波的传输衰减与车厢的长度和传输的频率有关;矿车的存在使电磁波的传输衰减增大;在50~900 MHz范围内,电磁波的频率越高、衰减越小,越有利于电磁波的传输。     

不同降雨量机场无线覆盖路径损耗的研究

机场环境下的无线通信是移动通信系统研究的一个难点。路径损耗是导致无线信号传输过程中衰减的一个重要因素,然而在降雨量的环境下路径损耗影响更大。通过建立机场模型,及大量的仿真,了解无降雨量时机场远端停机坪无线覆盖的情况,并使用Wireless Insite 软件进行仿真验证。从而进一步研究不同降雨量环境下信号无线传输的路径损耗,通过matlab软件仿真结果可以看出降雨量与路径损耗关系。对预测不同降雨量环境下机场远端停机坪无线覆盖有一定的参考价值。     

无线智能应急灯系统的数据传输测试研究

针对现代城市大型楼宇消防的高标准要求,基于物联网技术的无线消防应急灯疏散指示系统应运而生。以新型无线消防应急灯为硬件节点,将配套研发的无线通信协议和上位机软件相结合,从而构成一个完整的实验测试系统。为了测试该无线应急灯通信网络系统的性能,以小区单元楼为测试场地,分别对该网络系统的平均传输延迟、平均丢包率、节点信号强度和节点能耗进行数据收集和测试分析研究。测试研究结果表明随着楼层数的增加,平均传输延迟和平均丢包率指标增大,节点信号强度减弱,而且节点单位时间能耗能满足初步的应用需求。     

无线功率优化的穿戴式人体健康监护系统设计

传统的可穿戴式健康监护终端多采用恒定的无线发射电平,普遍存在较为严重的功耗问题;研制了以MSP430F149微控制器和低功耗蓝牙通信为核心的人体监护终端,能在不同环境下无创、实时监测和记录人体心电、血氧、血压等特征数据;采用改进的无线功率调控方案优化无线通信和数据传输,以最优服务质量QoS、信号强度RSSI和最小误包率PER为指标,优化监护终端的功率消耗;测试结果表明,监护终端功耗差别不超过1.58 mW时,改进的无线功率调控方案具有更强的信号强度RSSI和更小的误包率PER。