基于多载波信道容量最大化需求以及多业务混合传输的特性与质量要求,提出一种综合考虑保证媒体业务的QoS(quality of service)和最大化传输效率的BCMEP(best channel for most emergent packet)算法.该算法根据多载波系统各个子载波的信噪比水平和性能需求,结合链路层中业务包时延特性以及发送与接收窗口信息,对发送窗口中各个业务包按照BCMEP算法进行调度,从而达到兼顾媒体业务传输质量和最大化传输效率的目的.仿真结果表明,相比单纯注水算法和AMC(adaptive modulation and coding)算法,BCMEP算法在最大化系统吞吐量的同时,还能保障媒体业务QoS.

研究了如何实现超三代移动通信时分双工(B3G TDD)系统中媒质接入控制层(MAC)与物理层(PHY)多通道RocketIO Gbit数据接口.基于模块化思想设计出一种按比特映射方式调整MAC发送数据包格式的透明发送机制;利用各通道轮询方法设计了一种多通道联合自适应数据接收机制,它的片内存储器资源占用率仅为传统FPGA设计的25%.基于该接口模式,仅修改FPGA内几个寄存器值即可实现整个系统的升级,而自适应接收机制使得基站和移动台可以使用同一FPGA代码,即实现了设计的通用性.所有寄存器均由协议处理器通过外部设备互联总线配置(PCI),因此FPGA配置文件只需要生成一次,可节省大量用于产生不同配置文件所需的FPGA布局布线的时间.本接口设计方法在未来移动通信系统中具有广泛的应用价值.

提出了一种DCT域量化索引调制水印算法.水印嵌入在经过像素置换的相邻图像块DCT系数的差值上,根据二值水印的信息位对该差值进行正/负调制,从而实现水印的嵌入.为了平衡不可见性和鲁棒性的要求,根据人类视觉系统的掩蔽特性及图像局部特征对不同嵌入点的嵌入强度进行自适应调整,在确保视觉质量的前提下,得到良好的水印性能.实验结果显示该算法对各种常见图像处理具有良好的鲁棒性.

提出了一种新的同类通信辐射源个体识别方法.该方法选择矩形积分双谱(SIB)作为个体识别的主体特征参数,然后采用主元分析(PCA)方法从大量训练样本特征参数集中挑选低维、低复杂度的特征矢量,并在识别特征矢量中融合对分类具有显著贡献的辐射源调制特征参量,最后采用基于核函数的支撑矢量机(SVM)实现对辐射源个体识别.实验表明该方法在较低信噪比条件下具有较高的正确识别率(90%),并能够较好地解决同型号、同批次通信辐射源的个体识别问题.

研究了具有移动汇聚节点情况下的单跳传感器网络的延迟特性.通过对单跳无线传感器网络的理论建模,分析了构成数据延迟的主要延迟类型以及它们之间的相互关系.根据具体场景对延迟的显式表达进行了理论推导,并通过仿真结果验证了数学模型的正确性.该数学建模的方法为提升移动无线传感器网络的性能提供了理论依据.还分析了传输半径和移动速率对延迟的影响,可以看出移动策略对网络性能的影响最为明显,需要针对具体的应用来设计.

提出了用于网络流量过程建模的两类统计型流量包络的一般性转换方法.基于单个时刻意义成立的流量包络及其剩余分布,转换得到样本轨道意义上成立的流量包络,针对常见的整形数据流聚合流量过程加以改进,以较小的计算量得到简洁直观的转换结果.相关理论结果可有效用于求解得到解析分析特性较好的统计型流量包络,扩展相应的网络流量过程建模和服务性能理论分析在实际网络中的应用.

研究了基于信源量化、信道错误和差错隐藏的视频传输端到端失真问题,提出了一种基于视频编码流结构的端到端失真度估算方法.采用帧间递归,以宏块为单位根据信道平均误比特率和视频编码信息在编码器端实时估算端到端失真.仿真结果表明,对于绝大部分视频测试序列,在不同信道误比特率下,该方法模型估算的平均相对偏差小于8%,平均绝对偏差控制在0.9 dB以内,准确度高,为基于率失真或联合功率率失真优化中的失真估算提供一个有力的工具.

针对水声通信中通信速率和频带利用率不高的问题,提出将M元扩频技术与Pattern时延差编码相结合,将多进制扩频码作为Pattern波形进行时延差信息调制,在接收端利用拷贝相关器解出信息,提高了系统的通信速率和抗干扰能力;在此基础上又提出了分组扩频的概念,对发送端扩频码进行有效分组,利用其良好的正交性,将各组挑选出的扩频码并行传输,进一步改善系统的通信速率和频带利用率.在信道水池内进行了通信实验,在2.5 kHz带宽内,M元扩频PDS系统通信速率为91 bit/s,分组M元扩频PDS系统可达302bit/s,误码率为1×10-4,实验结果验证了该系统的可行性和鲁棒性.

在庞加莱球的基础上,对原来偏振模色散的测量方法进行了理论分析,研究表明,一阶偏振模色散测量的误差影响二阶偏振模色散的测量.通过推导,提出了利用偏振态测量二阶偏振模色散的方法.此外,基于具有偏振相关损失和双折射的密勒矩阵洛伦兹变化特性,推导出利用偏振态测量偏振相关损失的简化方法,证实了测量偏振相关损失取决于密勒矩阵的第一列元素,该方法对于偏振相关损失的测量只需要2个输入偏振态,因此具有测量速度快和测量误差小的优点.实验的测量结果证实了利用偏振态测量2种光纤偏振效应的可靠性.

针对舰载通信天线布置特性,综合应用典型启发式随机搜索技术(RHS)和数值仿真技术,对传统天线布局方法进行改进.以遗传算法为例,建立其与舰载天线优化布局的两类对应关系:天线优化布置参数与遗传算法特征值的关系;天线优化布置操作与遗传算子的关系.通过矩量法、多目标优化算法和权重系数变化法,对天线优化布局问题进行量化分析,解决了多参数协调控制复杂平台天线优化布局问题.在此基础上构造了一个具有理想导电面的舰船平台,以具体实例验证了理论模型的正确性.最终数值计算结果和试验结果符合较好,表明采用RHS技术获取的天线布局方案优于传统的天线布局方法,且可兼顾精度和效率.

在直立平板电极鞘层内进行了硅粉表面刻蚀,使硅粉的纯度由99%提高到99.97%.提出了鞘区中离子和高能氩原子的平均能量和通量方程,建立了包括高能中性粒子贡献的刻蚀速率计算式.实验和计算结果表明总的刻蚀速率可达到2.04×1015/(cm2.s)以上.文中还给出了反应区内粉粒沉降时间的方程和粉粒的收集判据.在一般工艺条件下,硅粉在反应区内的沉降时间为5~10 s,这意味着纯化目标必须经约40次循环才能实现.

设计了基于通用多媒体查询语言(UMQL)的可视化多媒体查询(VMQ)语言,并给出了VMQ实现环境的总体结构.参考UMQL的多媒体查询表达方式,VMQ首先定义了一系列语言元素,可以较好地描述多媒体数据的内容信息、结构信息和时空信息;然后将这些语言元素逐一图示化,给用户提供了一个自然的可视化查询界面,方便用户的查询操作;最后给出了VMQ的实现环境的总体结构,并讨论了界面编辑器、语法检查器、语言翻译器和显示界面等主要部件的关键技术和实现方法.

针对高电压系统,提出一种基于磁通补偿并联混合型有源电力滤波器.通过磁通补偿,使并联变压器呈现可控阻抗.基于谐波磁通补偿,并联变压器对谐波呈现近似为零的低阻抗,从而输导系统中的谐波电流流入并联变压器支路;基于基波磁通补偿,并联变压器对基波呈现连续无级可调电抗,与无源滤波器相结合构成静止无功补偿器(SVC),实时补偿系统的无功功率.建立了系统的数学模型,进行了系统的稳定性分析及稳态误差估算.实验结果表明,此滤波方案具有良好的谐波抑制和无功补偿的性能.

研究了气道结构参数对柴油机进气性能的影响,以某4气门柴油机实际进气道模型为基础,通过改变进气道组合方式和相关结构参数,并利用CFD软件FIRE进行气道-气门-气缸系统的稳流数值模拟计算,分别研究了不同的气道组合方式及不同的气道结构参数对气道进气性能的影响.研究结果表明:混合气道的进气涡流强度比双切向气道大22.3%,但流通系数比双切向气道小7.6%,这说明对于采用燃油高压喷射的柴油机而言,采用双切向气道方案更佳;对于燃油喷射压力不太高的柴油机,则应采用混合气道;气道夹角和气道偏心距对两种组合气道的平均涡流比都有一定影响,气门锥角对两种组合气道的平均流通系数和平均涡流比也均有较大影响.

针对传统的锅炉燃烧串级控制系统采用固定的PID控制参数难以取得满意的控制效果的缺点,引入径向基(RBF)神经网络自适应整定燃烧串级控制系统外回路的PID参数.内回路仍然沿用原来的PI控制方式及控制参数,由RBF网络辨识得到被控对象的Jacobian信息后,根据梯度下降法自适应调整系统外回路的PID控制参数.仿真研究结果表明:新控制算法能够消除控制系统的静态误差;即使被控对象的模型参数发生了很大变化,新控制算法仍然能快速响应蒸汽压力的阶跃扰动,迅速克服燃料量内扰,其控制效果明显优于常规PID串级控制.

研究了电力市场下的梯级水电站的长期优化调度问题,建立了多发电主体梯级水电站优化调度模型.该模型通过调节上下游不同发电主体下电站的效益补偿,可以协调上下游不同发电主体的利益,保证总的梯级效益接近最优化.将建立的多目标调度模型用权重法转化为单目标求解,可获得不同权重组合下的一组非劣解集.同时还探讨了浮动上网电价对存在多发电主体情况下梯级效益的影响,梯级效益的变化趋势与枯水期电价上浮与丰水期下浮比例x/y有关,只有x/y足够大时,梯级总效益才会比电价不浮动时有所增加.

针对清江梯级水库群中长期调度问题,根据最优调度结果确定了调度图的型式,引入了可能出力的概念,对水库群进行聚合,建立梯级总出力与梯级可能出力之间的关系.然后根据总出力是否为保证出力进行决策分解,由此采用一连串的二维水库调度图来描述水库群的联合调度规则.基于模拟调度,建立了优化模型,采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ进行优化计算,得到较好的联合优化调度图.模拟计算表明:对于1951~2005年实测径流系列,若采用梯级水库群联合优化调度图较常规调度方案年均发电量增幅可达2.62%;对于两种随机模拟方法生成的水文径流系列,若采用梯级水库群联合优化调度图,年均发电量可分别提高1.77%和2.52%,理论上经济效益显著.

采用量纲分析法得到了淹没滩地植被化复式断面渠道中主槽和滩地间表观切应力的基本形式,基于Thornton等的实测资料,运用最小二乘法导出了表观切应力中动量传输系数的计算式.在计算动量传输系数中考虑了滩地与主槽水深比、宽度比以及植被阻水百分数等因素的作用,进而采用力的平衡原理,给出了主槽和滩地的流速和流量的计算公式.该公式反应了动量传输系数及主槽糙率、滩地糙率和植被密度对流速流量的影响,计算结果与实测资料符合良好.

分析了固定床吸附过程中流动、传热和传质过程,将多孔介质内传输模型应用于吸附过程研究,建立了大含量强吸附的非等温非绝热非平衡模型,传质过程采用线性驱动力模型.应用有限体积差分法对方程进行离散,使用SIMPLE法进行压力-速度修正,使用迭代法进行方程求解.采用此新模型计算了定壁温条件下圆筒形沸石13X吸附床对质量浓度为0.176 kg/m3的二氧化碳/氮气双组分气体的吸附过程,并对结果进行了分析.模型可以合理地计算吸附传质与传热之间的耦合关系,结果符合前人的实验结果.计算结果表明:吸附过程中温度变化非常显著对吸附量的增大和处理周期的缩短都是不利的,对吸附过程温度的变化进行抑制是提高吸附分离效果的有效途径.

提出了一种基于有界k-d树的最近点搜索算法.算法的原理是:由根节点中的包围盒确定树中数据的空间范围,并在搜索过程中不断划分包围盒来缩小搜索范围,同时递归地计算查询点到包围盒的距离.结合优先级队列,基于有界k-d树的最近点搜索算法拓展到搜索按距离远近排列的多个最近点.实测和仿真分析表明,本搜索算法的计算效率高于传统的搜索算法.

基于现有实验模态分析技术,提出了以一个响应信号作为参考信号,并且只利用响应信号提取结构模态参数的方法.以一个自由的钢梁为实验对象,通过与传统的用传递函数矩阵进行模态参数识别的实验模态分析法的识别结果比较,验证了所提出方法的有效性:固有频率识别精度和模态阻尼比的识别精度较高,误差分别不超过0.5%和18%;振型有一定的误差,但是总体趋势是一致的,能够反映结构的振动形态.该方法特别适合于用力锤或激振器无法激振的大型重型结构,如大型机床等设备,也适合于那些不宜用外力激振的设备,如高精密机床等.

提出了一种研究颗粒阻尼减振特性的离散元算法,建立了离散元法(DEM)数学模型.通过分析颗粒间以及颗粒与容器壁间的相互作用规律,能较准确地预测颗粒阻尼的减振特性.与实验结果进行了比较,验证了该离散元数学模型的正确性.利用离散元数学模型来研究颗粒阻尼结构属性的改变对其阻尼减振特性的影响,结果表明,质量比和材料密度都对颗粒阻尼的减振特性有影响.

分析了目前机械加工工艺优化存在的局限性,从面向生产系统的角度寻求工艺方案优化的内在规律,把工艺优化划分为加工方案优化、工艺路线优化和工艺参数优化3个层次,形成了外层、中层和内层3个层次的迭代运算,并且针对各层次的特点,采取不同的遗传算子与目标策略,设计了一个按需的、并行的、分层的工艺全局优化方法.经某制造企业的实验结果表明,此方法具有较好的实用效果及应用价值,提高了生产水平.

为提高遗传算法的优化求解性能,从4个方面对遗传算法进行改进:即对障碍项及惩罚项因子的动态变化实现适应度函数的动态变化;对约束函数规格化处理以提高算法的搜索稳定性和算法的收敛速度;采用共享函数的方法使进化个体极易跳出局部最优而达到全局收敛;控制参数的动态变化以适应进化过程不同时期的需要.整个改进措施以面向对象的方法加以实现,并通过单级圆柱齿轮减速器设计实例验证,结果表明相对于常规优化算法,改进后的遗传算法使减速器体积减小25.8%,相比传统遗传优化算法使减速器体积减小5%,从而表明该改进遗传算法具有较高的优化求解效果.

设计了一种基于双重局部搜索策略的Memetic算法用于求解带有时间约束的旅行商问题.在基本遗传操作中,分别采用顺序交叉算子和交换变异算子,同时在每次交叉和变异后均通过随机数来决定是采用贪婪倒位变异算子还是采用递归弧插入算子进行局部搜索优化.实例仿真分析表明该算法快速高效,并且具有很好的鲁棒性.

研究了薄板结构在点力激励下的弯曲振动响应,基于间接Trefftz法,提出了解决薄板弯曲振动响应的波函数方法(WBM).方法原理是:将振动响应展开成全局波函数和非齐次方程特解的线性叠加,这些波函数精确满足方程的齐次部分,随后利用伽辽金法在边界上进行加权残值计算,得到波函数的常数系数.同有限元法相比,WBM法不再需要划分成很小的单元,有更高的计算效率和收敛速度,可以推广到中频段的计算.以一个周边简支矩形薄板为例进行验证,结果表明方法准确且高效.

通过2个阶段实现了从单目灰度图像重构自由曲面的过程:a.对表面法线通过3个约束条件进行逐步调整,光滑约束保证表面法线的光滑过度和可积性,灰度梯度约束确保重构所得的灰度梯度和原始图像的灰度梯度一致,灰度约束保证每点的法线满足光照模型;b.利用一个二维元胞自动机系统,从表面法线重构自由曲面,每个元胞具有自我决策能力,以表面法线为模板,根据自动机系统的自组织行为,实现自由曲面的重构.实验验证了本算法的可行性和准确性,与传统算法相比,重构精度至少提高30%.

提出了一种基于生长型分级自组织映射(GHSOM)网络的故障识别方法,给出了方法的基本原理,并将该方法应用于汽轮机组与齿轮的故障数据分析.研究结果表明,GHSOM能根据数据特征无监督地对故障进行正确聚类和识别,并且具有动态增长及分层特性,能解析出数据内在的层次结构,实现由粗到精的聚类识别,该方法可以扩展应用于机械故障的诊断与识别.

研究了一类无缓冲区的汽车涂装车间喷漆生产排序问题.给出了一种数学模型,该模型以喷涂颜色改变次数最少为目标,并要求保持焊装车间产出白车身类型的顺序.为解决这一问题,设计了一种遗传算法.该算法采用子串交换实现交叉,采用互换算子实现变异,其优点在于减少了遗传过程中的修补工作量.通过一个实际的例子验证了该算法.计算结果显示,所设计的算法能够较好地求解上述模型.该研究对焊装车间与涂装车间之间未设置线性缓存系统或采用先进先出(FIFO)缓存系统的汽车制造企业具有较好的实用价值.

研制了一种碳氮合金化自保护硬面药芯焊丝,探讨了碳氮合金化硬面药芯焊丝堆焊层金属中的碳氮化物质点作用,对碳氮合金化堆焊层金属及450~650℃不同热处理温度下的硬度、金属显微组织和微区化学成分以及耐磨损性能进行了分析.结果表明:碳氮合金化自保护硬面药芯焊丝堆焊层金属中的第二相质点为Cr,Ti,V和Nb的碳氮化合物的复合物,这些化合物对堆焊层硬面金属起到析出强化的作用;弥散均匀分布的细小碳氮化物质点可使碳氮合金化硬面金属具有良好的耐磨粒磨损性能.

研究了因电机频繁起动引起的电机温升和转矩响应问题.提出了一种基于S7-300可编程控制器和ACS800变频器的电动螺旋压力机控制系统方案,采用直接转矩控制调速技术(DSC)同时驱动2台电机运转.软件采用模块化的设计结构,并运用速度规划的方法保证回程位置的准确性.直接转矩控制技术提高了转矩响应,减小了转矩波动,避免了电机起动的峰值电流,有效控制了电机温升,长期运行电机温度不超过91℃.能量控制相对误差不超过2%,回程位置误差在±2 mm以内.满足了电动螺旋压力机长期稳定运行的要求.

以刚性桩复合地基桩顶所铺设的褥垫层为研究对象,研究了褥垫层的3种理论破坏模式的可能性;通过定性分析和临界厚度公式的推导,提出了褥垫层的最有利破坏模式;结合工程经验中的褥垫层厚度的取值范围,给出了简洁实用的褥垫层厚度设计公式,可由已知参数(褥垫层材料的内摩擦角和刚性桩桩径)计算褥垫层厚度设计值;讨论了地基基础施工中某些施工工序对褥垫层效用发挥的重要性.计算结果表明,与其他方法相比,本文方法更具合理性.

提出一种新型的舰船设备水下爆炸冲击环境模拟器——双波冲击试验机,它能够产生正负加速度脉冲对舰船设备进行冲击试验.分析了冲击机正负波产生的机理,建立了其非线性动力学模型,并采用龙格-库塔数值计算方法对机理模型进行数值求解.数值仿真结果表明,该试验机能够模拟BV043/85规范要求的正负加速度脉冲和冲击响应谱,并为实际建造重型冲击试验机系统提供理论依据和设计参考.

基于超空泡体运动特点,采用理论分析方法近似确定了作用在超空泡水下航行体上的冲击载荷及其在航行体尾部的分布,并用有限元法研究了冲击载荷作用下超空泡水下航行体的结构响应.数值计算结果表明:冲击载荷作用方向引起的响应非常大,达到了300 m/s2的量级,并且引起了另外2个方向的响应.在超空泡体运动方向,其轴向频率为23 Hz,27 Hz,46 Hz,63 Hz和72 Hz时响应幅值最大,对结构的影响最明显.超空泡体垂向振动频率为24 Hz以内时引起的响应最为显著,且随着频率的升高响应幅值有减小的趋势.得到的结果对超空泡体结构设计具有指导意义.