基于 ROS 改进算法的无线传感器网络耗能研究

成对广播同步（PBS）是无线传感器网络同步研究的重要协议。无线传感器节点具有体积受限、通信能力有限、存储空间较低、能量有限等特点,对传统的时钟同步协议改进是非常有必要的。因此,研究无线传感器网络的时钟同步算法将具有重要的意义。文章建立在仅接收端（ROS）同步基础上实现范围广阔的网络同步,并且能够在无线传感器网络节点的能耗方向有着不可忽视的作用。通过对单簇网络同步的研究,提出多簇网络同步并对多簇网络同步在无线传感器网络同步中全网成对选择算法（NPA）和基于组的成对选择算法（GPA）做出研究,并且做出了仿真对比。结果显示：在传感器节点数目较少的情况下,NPA 算法与 GPA算法处理消息包数目的性能几乎相同;在网络中传感器节点数目比较多的情况下,GPA 算法明显优于 NPA 算法,信息处理过程中大大减少了消息包数目。最后,对广播同步技术在应用中所出现的问题,提出了基于此算法的新的研究方向。     

混沌和超混沌系统的自适应有限时间投影同步

在混沌系统投影同步的研究中,针对驱动-响应系统达到投影同步的时间不确定问题,提出了一种可以预先计算出同步时间,且在此时间内混沌系统实现投影同步的方法.对给定的驱动系统,构造合适的响应系统;采用自适应控制法,仅在误差系统的部分状态变量上加入自适应控制器;采用李亚普诺夫稳定性理论证明了在所采用的自适应控制律作用下,误差系统稳定同时驱动-响应系统达到有限时间投影同步.以典型的统一混沌系统和超混沌系统进行了数值仿真,结果进一步验证了上述控制方法的有效性与可行性.     

基于Intel Xeon Phi的激光等离子体粒子模拟研究

激光等离子体粒子模拟广泛用于探索极端物质状态下的科学问题。将一种基于粒子云网格方法的三维等离子体粒子模拟程序LARED P移植到Intel Xeon Phi协处理器上。在移植的过程中,综合运用了Native和Offload两种编程模式：首先运用Native模式对LARED P程序中热点计算任务进行优化研究,通过采用SIMD扩展指令使该计算任务获得了4.61倍的加速;然后运用Offload模式将程序移植到CPU-Intel Xeon Phi异构系统上,并通过使用异步数据传输和双缓冲技术分别提升了程序性能9.8%和21.8%。     

面向可重构扫描网络的锁定隔离安全结构

为使可重构扫描网络免受未经授权的访问、恶意仪器对传输数据的窜改和嗅探3种安全攻击的影响,提出了锁定隔离安全结构.该结构首先把彼此不具有安全威胁的仪器分成一组,通过控制隔离信号实现组与组之间的单独访问,以防止恶意仪器对传输数据的窜改和嗅探.然后通过使用锁段插入位保护关键的仪器,只有扫描网络中处于特定位置的多个键值被设置成特定值(0,1序列)时锁段插入位才能打开,能加大未经授权访问的难度.此外,为解决仪器分组多导致硬件开销大和布线困难的问题,提出了仪器分组算法,根据仪器间的安全关系构建无向图,然后对无向图求极大独立集,能有效地减少仪器分组数.在ITC 02基准电路上的实验结果表明,与国际上同类方法相比,所提的安全结构打开锁段插入位所需要的时间增大了7倍,在面积、功耗和布线上的平均减少百分比分别为3.81%,9.02%和4.55%.     

Fixed‐time synchronization for complex‐valued BAM neural networks with time delays

In this paper, the fixed‐time synchronization for complex‐valued bidirectional associative memory (BAM) neural networks with time delays is studied. Based on the fixed‐time stability, the Lyapunov functional method and some inequality techniques, a new criterion is presented to guarantee that the addressed systems achieve synchronization in fixed time and a more accurate estimation independent of the initial conditions is given for the settling time. Meanwhile, a new nonlinear delayed controller different from the existing ones is designed. In the end, two numerical examples are provided to illustrate the effectiveness of the obtained result.     

基于似然同步方法的非线性脑电信号分析方法

头皮脑电信号具有非平稳特性,相干等传统分析方法并不能很好地检测这些脑电时间序列间的依赖关系。广义同步中的似然同步算法对非平稳信号处理具有较好的效果,该文将它应用到实际脑电信号分析中。基于单向耦合Henon映射系统和实际脑电数据的仿真结果均表明,基于广义同步的似然同步方法适用测量非平稳信号间关系。针对健康被试静息态下,从闭眼到睁眼的过程中脑电信号间同步性的变化进行了研究,发现从闭眼到睁眼过程中,大脑的alpha波在几乎所有电极间的同步强度都显著地减弱,大脑的活动受到一定的抑制。上述结果也表明该方法在脑电数据分析中具有重要的意义,为其他的脑电研究提供一定的参考方法。     

短突发传输系统的联合导频和迭代译码载波同步简

Considering the low estimation accuracy and small synchronization range of carrier synchronization algorithms in low signal to noise ratio (SNR) for short burst communication systems, a joint pilot and iterative decoding soft-output carrier synchronization algorithm is proposed. Firstly, the received pilot sequence is extracted and modulation is removed, with the modulation-removed signals made cross-correlated. Then the summation of all the correlation values is used to perform initial carrier parameters estimation. Secondly, the pilot sequence is reused with the soft-output information based on the extended Turbo decoder to obtain fine frequency and phase estimation values. Theoretical analysis and simulation results show that the coarse estimation algorithm can satisfy the requirements of the frequency estimation range and estimation accuracy, and preamble-middle pilot placement is optimal for a certain length of the data frame; The turbo decoder can obtain more reliable soft-output information with small residual frequency offset after initial coarse synchronization when the normalized frequency offset is less than 1.5×10^-3, with the joint pilot and soft-output of the decoder used to estimate fine carrier parameters, which can make the turbo code achieve optimal BER performance.     

混沌系统的同步与反同步同时存在问题研究

本文研究了混沌系统的同步与反同步同时存在问题。首先,通过研究误差混沌系统的动力学性质,得到了一个混沌系统同步和反同步共同存在的充分条件。然后,应用自适应控制方法,得到了相应的自适应控制器。最后,数值仿真的结果验证了上述结果的正确性和有效性。     

AUV水声跳频通信调制解调器的设计与实现

在复杂时变水声通信环境中非相干FH-FSK调制解调技术是一种较为稳健、可靠的通信方式,适合于低速、高可靠的水声设备遥控等应用场合,如水面船遥控高速运动的水下智能机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)。但也面临着以下困难:1)高速运动带来的多普勒会严重恶化通信系统性能;2)为节省能耗,AUV依据通信需求可对通信单元进行经常性的上电与断电操作,导致异步单工工作模式下水面与水下通信节点之间很难协调工作。针对以上问题,提出了采用脉冲对技术进行可靠多普勒估计,并采用线性插值技术进行高效多普勒补偿;结合通信节点板载高精度时钟以及设计的声链路同步机制有效地解决了AUV和水面控制船之间的双向链路建立与数据传输工作。基于OMAP-L138双核处理器平台设计与实现了FH-FSK的水声调制解调器的样机,湖上实验结果表明提出的传输控制协议可保证通信节点之间的通信链路随机建立和断开,结果证明所设计的样机稳定、可靠。     

基于System Generator的内插位同步法

针对数字接收机中如何全数字地实现位同步,设计了一种内插位同步法。利用内插与Gardner算法相结合的原理设计位同步,通过System Generator进行建模仿真,并直接生成代码下载到FPGA实现位同步。利用QPSK信号进行仿真分析,FPGA硬件协同仿真进行验证。实验结果表明,内插位同步法具有很好的位同步效果。