NLOS误差模型下的无线传感网定位方法与仿真

为了有效提升在NLOS环境下的定位精度和探讨不同NLOS模型和不同定位方法之间的特性,对多种NLOS误差模型进行建模,并给出模型数学公式,挖掘出适合无线传感网的NLOS误差模型,利用多种不同的NLOS误差模型来表征无线传感网中的非视距传播(NLOS)环境;利用常用经典定位方法对未知节点进行定位.通过对不同参数的设置进行计算机仿真实验,仿真实验数据结果有效地反映出各种定位法在不同NLOS误差场景下的性能,为无线传感网的实际定位应用提供理论基础.     

无线局域网物理层协议仿真建模

在仿真环境下评价和改进网络性能的主要工作是设计和实现网络协议的模型.由于现在的网络仿真器大都基于离散事件驱动模型和TCP/IP协议栈体系结构,所以物理层协议仿真模型的建立成为评价上层协议性能的前提.但是现有网络仿真器提供的物理层协议模型主要针对有线网络,所以没有考虑无线信道的特性.基于无线信号传播模型和有限状态自动机理论,提出了无线局域网物理层协议仿真模型的设计思路和在具体的网络仿真器中实现IEEE 802.11b协议的方法.建立的模型能够比较真实地模拟无线局域网物理层所具有的发送信号、接收信号和载波侦听的功能.     

无线传感网络低空干扰下的通信优化模型仿真

准确分析无线传感网络低空干扰程度与通信能力的关系,可以进一步保证网络的安全与稳定,并对通信过程进行优化.无线传感网络在低空干扰下,干扰程度呈现关联无序变化,导致网络通信能力的变化也呈现极强的非线性.传统的关联建模方法对无线传感网络低空干扰下的通信优化建模时,模型受到这种随机变化的冲击,很难正确反映无线传感网络的通信优化效果.提出一种基于数据融合算法的无线传感网络低空干扰下的通信优化模型.模型考虑无线传感网络低空干扰因素的非自由空间描述无线传感网络,获取相应环境下无线传感网络低空干扰程度参数值,通过节点数据适应度运算方法,针对不同的低空干扰程度参数,塑造网络通信所需的适应度函数,修正低空干扰产生的误差,实现优化建模.仿真结果说明,通信优化模型在网络能量消耗、网络延时率和误码率等三个方面的通信优化建模性能都优于传统模型.     

基于最优反应均衡的传感网恶意程序传播抑制方法

为抑制传感网恶意程序传播,在考虑传感网恶意程序传播参与者"有限理性"的基础上,提出一种基于最优反应均衡的方法.根据传感网恶意程序传播过程中的博弈分析,建立传感网恶意程序传播阶段博弈模型以反应传感网恶意程序和传感网入侵检测系统之间的博弈交互过程.由参与者之间博弈交互持续进行的事实,建立传感网恶意程序传播重复博弈模型.使用最优反应均衡预测传感网恶意程序的行为以解决重复博弈纳什均衡解求解困难的问题,给出抑制传感网恶意程序传播的算法.实验分析了参与者基于最优反应均衡的策略,对所提出方法的有效性进行了验证.     

无线网络物理层精确建模与仿真方法研究

无线网络仿真中,上层通信协议仿真的精确性,在很大程度上取决于仿真系统能否对物理层进行精确的建模与仿真,然而现有网络仿真工具OPNET物理层的仿真精度,不能完全满足无线网络仿真实验的要求。针对OPNET中无线信道不真实、数据包收发模型较粗糙等影响物理层仿真精度的突出问题,结合物理层工作的基本原理,本文提出了相应的改进方法。该方法对OPNET物理信道模型、收发信机工作模式、数据包误帧率计算方法等方面,进行了优化与完善。仿真结果表明,该方法可以显著提高OPNET管道机制对无线网络物理层仿真的精度。     

地下电缆通道的无线温湿度传感网与BP评估

无线传感网技术线路较少,串绕简单等特点,使得短距离的无线传感技术能很好地解决地下电缆通道电缆线路繁多、运营维护监测困难等问题。通过建立基于无线温湿度传感网的地下电缆通道系统,用温湿度传感器对其进行监测,监测的实时数据用无线传感网技术传回,并通过BP神经网络模型对监测数据进行网格训练,建立优化模型,得到优化前后的权值和阈值训练误差曲线,优化前的训练样本和测试样本的仿真误差分别为0.19和0.30,优化后这两个数值分别为0.17和0.024。随机选取楚雄腰站变电站20组监测数据带入BP模型,得到结果与电缆通道温湿度安全等级对比,准确度达到93.3%。     

面向无线传感网的物理层安全性能分析

无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）在实现万物互联的同时,无线通信安全面临挑战。WSN网络节点随机分散部署,网络结构动态变化,使得现有安全通信方案无法直接应用。针对该问题,应用随机泊松点过程对网络节点进行位置建模,以安全中断概率、连接中断概率为指标,应用随机几何工具对无线传感网系统的物理层安全性能展开分析。仿真验证了理论分析的正确性,仿真结果表明通过合理布置传感器节点密度可使系统安全可靠性能达到最佳。     

面向ZigBee无线传输的跳频扩频技术

ZigBee技术虽然使设备的快速联网更加方便快捷,但其网络的安全完全依赖于网络密钥并缺乏有效的安全配置选项,导致密钥在设备配对过程中极易泄漏,并因此对用户信息安全造成极大的威胁。本文给出一种基于跳频扩频技术的ZigBee传输方法,该方法通过传输过程中载频的不断跳变使得密钥信息无法被跟踪截获,增强了ZigBee网络安全性。基于该方法,本文建立了QPSK跳频扩频传输系统模型并进行了仿真验证。仿真结果表明,使用跳频扩频技术的QPSK无线传输系统具有良好的可靠性。     

GBS业务流量的隐马尔可夫模型

简单介绍了GBS(全球广播业务)系统, 对其承载的业务进行分析, 提出了基于隐马尔可夫模型的业务流量建模方法. 在Qualnet中搭建了GBS仿真场景, 生成并测量了业务流量. 并在Matlab中实现了对GBS系统中四种业务流量的建模. 结果表明, 该模型只选用数据包大小和数据包间隔等受加密技术影响不大的流量特征进行建模, 更能真实地反映GBS系统的业务流量特征. 采用离散型的随机变量, 降低了建模的计算复杂度, 减少了建模时间, 提高了实时性.     

着色Petri网在科技计划项目管理系统建模中的应用

在深入研究科技计划项目管理业务基础上,鉴于Petri网的特点,提出了利用着色Petri网建模科技计划项目管理系统的方法.分析了着色Petri网适合于系统建模的原因,以项目管理评审环节为例讨论了着色Petri网在建模中的应用,并建立了基于着色Petri网的系统模型.通过对该模型的分析仿真结果表明,该方法是可行和有效的.     

基于运行时模型的无线传感网管理方法

无线传感网是物联网的核心,主要解决物联网中的信息感知问题,通过散布在特定区域的成千上万的传感器节点,采集环境中各种信息并连接到互联网上.然而,传感设备所采集到的数据是实时的、数量庞大且无良好结构的,要将采集到的数据映射到应用系统的问题域空间,就不得不编写大量的映射代码.为了快速定制和开发物联网系统,提出一种基于运行时模型的无线传感网管理方法：首先,在传感设备管理接口基础上构造运行时模型,并维护运行时模型与采集到信息的数据同步;其次,基于运行时模型,对不同传感设备采集到的数据进行定制、抽取和合并,实现通过组合模型对场景中不同的传感设备进行统一管理;最后,通过模型转换,实现组合模型到应用场景模型的映射,从而能够面向应用场景进行物联网系统的开发.还实现了基于运行时模型的智慧社区原型系统,并对方法的可行性和有效性进行了验证.     

Multiple-access insights from bounds on sensor localization

In ad hoc location-aware sensor networks, unlocalized sensors can estimate their locations based on the triangulation of range measurements from location-aware sensors or “anchors”, whose locations are known or estimated a priori. In this paper, we investigate the relationship between multiple-access design parameters and the accuracy of location estimation in ad hoc sensor networks. Bounds on the average localization accuracy in a packet-based sensor network with time-of-arrival (TOA) based distance estimation are used to investigate the connection between the average effective throughput of packets and the average localization accuracy. On this basis, we (i) develop an analytical framework that allows us to analyze the relationship between network parameters and the average localization accuracy obtained in ad hoc sensor networks with a spread-spectrum physical layer, and (ii) show that, for such networks, minimizing the average localization error is equivalent to maximizing the average effective throughput. We further demonstrate that the developed framework allows the extraction of the optimal network parameters that maximize localization accuracy. The trends in the localization accuracy with respect to the network parameters observed through analysis are then validated via simulation studies. Finally, some aspects of the modeling of location-aware sensor networks that warrant investigation and require more sophisticated modeling strategies are listed.     

基于强化学习的移动传感器网络时延系统控制数学建模

为了提高移动传感器网络时延系统控制能力,提出基于强化学习的移动传感器网络时延系统控制模型,采用高阶近似微分方程构建移动传感器网络时延系统的控制目标函数,结合最大似然估计方法进行移动传感器网络的时延参数估计,采用强化学习方法进行移动传感器网络的收敛性控制和自适应调度,建立传感器网络时延系统控制的多维测度信息配准模型,在强化跟踪学习寻优模式下实现移动传感器网络时延系统的自适应控制。仿真结果表明,采用该方法进行移动传感器网络时延系统控制的自适应性较好,时延参数估计准确度较高,控制过程的鲁棒性较强。     

基于半解析模型的涡流传感器优化设计与实验研究

针对飞机金属螺栓孔连接结构疲劳裂纹的特点与实时监测的需求,提出了一种基于柔性平面的涡流阵列传感器,设计了疲劳裂纹扩展实时监测方案,构建了传感器损伤监测半解析模型,搭建了基于涡流阵列传感器的疲劳裂纹扩展实时监测平台。通过对涡流阵列传感器的仿真和基于涡流阵列传感器的疲劳裂纹扩展实验研究,确定了传感器的监测灵敏度,优化了传感器的特征参数。研究结果表明：传感器基材层阻碍了感应线圈与激励线圈的耦合,基材层应尽量薄。当涡流阵列传感器导电层厚度为0．12—0．18mm,激励线圈的最优宽度为0．8min,感应线圈的最佳厚度为0．5mm时,传感器的损伤监测灵敏度最高。     

Physical-Layer Authentication

Authentication is the process where claims of identity are verified. Most mechanisms of authentication (e.g., digital signatures and certificates) exist above the physical layer, though some (e.g., spread-spectrum communications) exist at the physical layer often with an additional cost in bandwidth. This paper introduces a general analysis and design framework for authentication at the physical layer where the authentication information is transmitted concurrently with the data. By superimposing a carefully designed secret modulation on the waveforms, authentication is added to the signal without requiring additional bandwidth, as do spread-spectrum methods. The authentication is designed to be stealthy to the uninformed user, robust to interference, and secure for identity verification. The tradeoffs between these three goals are identified and analyzed in block fading channels. The use of the authentication for channel estimation is also considered, and an improved bit-error rate is demonstrated for time-varying channels. Finally, simulation results are given that demonstrate the potential application of this authentication technique.     

双波段红外敏感器半实物仿真系统设计

以末敏弹为研究对象,采用半实物仿真技术,设计了末敏弹红外敏感器室内半实物仿真系统,整个系统利用Multi-Gen Creator建立场景模型和目标的三维几何模型,利用Vega产生红外敏感器探测视场的数字场景,并将末敏弹的探测系统-红外敏感器作为实体引入到仿真系统参与试验,并和其它物理模型、数学模型构成闭合回路,完成了末敏弹的实时仿真功能.最后,通过仿真测试数据库对其探测系统性能进行了分析评估,该系统具有误检率和漏检率低的优点,并对漏检的原因进行了分析.     

A novel method for aeroengine performance model reconstruction based on CDAE model

Aeroengine is a complex multi-module system. Due to the limitation of sensor cost and sensor installation conditions, it is usually impossible to install a large number of sensors to measure the physical parameters of the aeroengine modules to establish the accurate module characteristic models to achieve the purpose of module performance evaluation. To address this issue, the high-dimensional physical field reconstruction strategy base on limited measurement data is developed, which is of great significance to the modeling of module characteristics. A reconstruction framework of a high-dimensional physical field based on limited measurement data is built. The mapping relationship between limited measurement data and high-dimensional physical field data is established, and the relevant learning strategies based on the deep learning network are designed. To verify the effectiveness of the proposed method, the simulation dataset generated by the multi-component closed-loop simulation system and the aeroengine service dataset are used for experimental verification, and the mean and variance of mean square error are used as evaluation indexes. Experimental results show that the proposed method can obtain high-dimensional physical field distribution based on limited measurement data.     

基于扰动估计的飞行控制系统传感器故障重构

针对飞行控制系统的传感器故障重构问题,讨论了基于扰动估计的传感器故障检测与重构方法。首先,通过建立观测器,对已有系统的干扰进行估计;其次,通过干扰的估计值来建立系统的鲁棒观测器;最后,再通过对系统建立多个降维鲁棒观测器来隔离并重构传感器故障。采用某飞机横侧向模型进行仿真验证,仿真表明基于扰动估计的鲁棒观测器能够有效地对传感器故障进行隔离与重构。     

基于数据驱动的CRH高速列车悬挂系统早期故障检测

作为CRH(China railway high-speed)高速列车的重要组成部分,悬挂系统的可靠性对列车的安全运行和乘坐舒适性具有重要意义,为此,利用悬挂系统传感器数据,提出一种基于数据驱动的早期故障检测方法.首先,根据系统动态搭建列车悬挂系统Simpack模型,其中作动器的主动控制力作为系统输入,轨道不平顺由不平...