提出基于微机电系统微变形镜(MEMS-DMs)的动态补偿激光二极管泵浦固体激光器(DPL)热透镜效应,能够使其在获得较小体积和功耗、具备灵活性的同时,提高输出功率.通过分析MEMS-DMs的控制理论和实际器件的性质,说明最小二乘控制算法在DPL自适应补偿中不适用的原因,指出最速下降法更适合于DPL自适应补偿,并给出该非线性规划问题的数学模型和数值求解方法.实验结果表明最速下降法相比最小二乘法而言,迭代过程更稳定,DPL输出功率更高.

通过对动镜倾斜时迈克尔逊干涉仪系统模型的理论分析,建立了干涉仪动镜与定镜的非准直状态下干涉光强分布的二维数学模型,得出干涉函数,进而得知动镜与定镜相对倾斜对干涉图的影响.从调制度和相位误差两方面对因动镜倾斜造成的准直误差进行了理论分析,得到各值最大误差容限的计算方法.最后提出实际定镜动态准直校正系统的参考激光干涉和定镜姿态控制系统的实现方案,并推导出动镜和定镜相对倾斜角度的理论计算方法.

分析了基于长直载流导线磁场分布模型的点阵式霍尔电流传感器模型,就霍尔元件的数量与互感器测量不准确度之间的关系进行了仿真计算,发现由16个以上的霍尔元件构成的环形阵列具有较强的实用性.从工程实际出发,提出了采用印刷电路板技术实现点阵式霍尔电流传感器的制造方法,并利用16个霍尔元件设计制作了额定电流为3 kA的电流互感器样品,相关试验表明印刷电路板与霍尔元件构成的点阵式霍尔电流传感器线性度高,动态范围宽,质量轻,且价格低.

设计了两种能量均衡策略,提出基于微簇策略的能量均衡路由协议.该协议将相邻两节点联合成微簇,微簇内的节点基于剩余能量进行负载调配,以实现局部的能量均衡;对节点间的梯度值进行模糊分级,并将模糊等级选择策略与质量评价函数相结合进行下一跳节点选择,以实现全局的能量均衡.仿真表明该协议能更均衡地利用有限能量,降低节点的平均能耗和传输时延,延长无线传感器网络的寿命.

提出用于从孕妇身体上测得的心电图信号中分离胎儿心电图信号的半盲提取算法,优化函数为基于负熵的快速不动点算法FastICA中的负熵对比度函数和胎儿心电图信号的自相关函数之积.因为胎儿心电图信号的自相关函数在特定时刻存在峰值点,所以其与负熵对比度函数乘积的极值点能给出胎儿心电图信号的可行估计.针对合成数据和实际数据的仿真实验验证了本算法的有效性,表明算法对峰值点位置的估计值具有鲁棒性.

针对多载波调制(MCM)传统频域均衡算法对水声信道变化跟踪能力差的缺点,提出了一种基于判决反馈结构的频域自适应均衡算法,并在此基础上对新算法的运算量进行了分析,针对新算法运算量大的问题,对其进行了简化.在信道不变和信道时变情况下分别对算法进行了仿真验证,结果表明,在具有较高信噪比的情况下,新的均衡算法较传统算法能更有效地跟踪信道变化,并且具有更好的误码率性能,同时简化的算法能在保证误码率性能损失不大的基础上,大大减少运算量,具有较高的应用价值.

针对直接数据域最小二乘算法存在有效阵列孔径损失及自适应方向图旁瓣电平较高等不足,提出一种利用单次快拍数据进行自适应处理的改进算法.该方法基于直接数据域最小二乘算法所得的权值,构造出一个变换矩阵,并对阵列接收的单次快拍数据样本进行预变换处理,形成子阵级输出后,根据噪声增益最小化准则,对各子阵进行自适应波束的形成,从而充分利用了所有阵元信息,不仅提高了有效阵列孔径,而且明显改善了阵列抑制严重非平稳干扰的性能.计算机仿真结果表明了该方法的有效性.

设计了基于逐次逼近式架构的低功耗A/D转换器,该转换器有14/8 bit转换精度2种工作模式,其采样率分别为0~1×105/s和0~2×105/s.低功耗转换器基于0.18μm的互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺完成版图设计,版图面积仅为0.64 mm×0.31 mm.转换器在最高性能下的积分非线性(INL)和微分非线性(DNL)最低有效位分别为0.38 LSB和0.33 LSB,电流消耗仅为2 mA.

提出了一种基于协处理器的媒介访问控制(MAC)体系结构,将不同MAC协议的信道争用机制映射为协处理器内部的软件程序,其特点是兼容IEEE802.15.4协议,利用可编程协处理器增强MAC的可重用性,能支持自适应睡眠媒介访问控制(S-MAC)、超时媒介访问控制(T-MAC)等无线传感器网络MAC协议.阐述了基于协处理器实现避免冲突的载波侦听多路访问(CSMA-CA)算法、S-MAC和T-MAC协议的方法,并在此基础上分析了CSMA-CA算法的软件时延.在现场可编程门阵列(FPGA)上实现整个MAC,实际测试结果表明:该MAC支持多协议,数据传输速率达20~250 Kbit/s,适应IEEE802.15.4协议要求,面积仅为30 567个等效门.

设计了基于相位编码脉冲压缩体制的电离层斜向返回探测系统.通过对系统特殊回波特性和探测需求的分析,讨论了整机系统信号处理的工作流程和具体设计方法,阐述了该系统基于虚拟仪器总线的高速实时信号处理实现.研究结果表明,信号处理的实现使整机系统具备处理速度快、软件化程度高等特点,在实际电离层探测中的测量数据表明,该系统可达到探测功率小、距离远等预期效果.

提出了一种多用户多数据流情况下基于接收机输出端信漏噪比准则的有限反馈预编码方法,很好地解决了实际通信系统中由于反馈信道的带宽限制,发射端往往仅已知部分信道信息的问题.该编码方法不仅有效避免了迫零有限反馈预编码方法发送端和接收端的天线数限制,且在接收端成功避免了噪声被放大.仿真比较了该方法在不同反馈比特数下的系统容量,结果证实,相较于迫零有限反馈预编码方法,本文方法可获得更高的系统容量.

分析了射频接收机中镜像干扰的产生以及一次混频超外差接收机、中频直接采样接收机、两次混频超外差接收机抑制镜像干扰的方法.提出了基于频域校准相位抵消法的低中频接收机方案,同时分析其性能以及I,Q两路的相位、幅度误差带来的影响.基于线性调频中断连续波(FMICW)雷达对这种方案进行了仿真,将其速度、距离谱与未经过镜像抑制处理时的情况进行了比较,结果表明该方案对镜像抑制效果有所提升,基于数字信号处理的校准提高了镜像抑制比.

鉴于传统共源共栅低噪声放大器由于受共栅级的影响,其噪声和线性度都不理想,为此在共栅级上引入一对交叉耦合电容和电感,以消除共栅级的噪声并提高放大器的线性度.采用特许半导体公司0.25μm射频互补金属氧化物半导体工艺进行了设计,仿真结果表明低噪声放大器在2.4 GHz处的噪声系数仅有1.34dB,该电路能够提供17.27 dB的正向增益、小于-38.37 dB的反向传输系数、小于-27.73 dB的输入反射系数、小于-15.85 dB的输出反射系数,该放大器的三阶交调点为0.58 dBm,消耗的功率为11.23 mW.

针对利用干扰系数计算系统内干扰时,用码片的功率谱代替导航信号功率谱的探讨,提出以干扰系数随多普勒频偏的波动范围大于2 dB为短码的界定指标,若导航信号的数据速率小于码速率除以码长,则界定为短码,否则视为长码.当信号为长码时才可用码片的功率谱代替导航信号的功率谱.以美国的全球定位系统(GPS)L1频段上的C/A码为例,对短码受到的系统内干扰进行了分析.

提出了一种基于局部分层先验模型和最大后验估计的盲图像复原算法,其区别于一般的盲复原算法,用不同的先验模型刻画图像与点扩展函数的统计特性.在图像复原阶段,用局部分层模型解决图像及超参数估计问题:第一层局部高斯分布模型用于刻画图像先验统计特征;第二层模型用于对超参数的估计.在估计点扩展函数阶段,用全局平稳高斯模型约束点扩展函数.最后,基于最大后验估计思想,采用交替循环最小化的方式,同时进行原始图像、超参数和点扩展函数的估计.实验结果表明:盲图像复原算法对不同类型模糊和不同量级噪声退化的图像,均能取得很好的复原效果.

提出了一种可应用于虫孔路由片上网络(NOC)的虚通道分配算法.该算法针对传统的虚通道均匀分配方法导致的面积浪费与功耗上升的缺点,基于排队论建立了一个虫孔路由器分析模型.依据业务流量的特征,可计算路由器各输入通道的带宽利用率,仅给带宽利用率最大的输入通道分配虚通道资源.仿真结果表明,该算法使系统缓冲资源得到了更有效的利用,吞吐量得到了提高.在热点流量中,该算法在达到相同性能的前提下可节省约33.3%的缓冲资源.

针对基于形状特征的物体匹配,对精尺度图像提出一种分层图匹配算法,采用两条马尔可夫链同时对图形进行分割与匹配采样.该方法无需额外的学习训练过程,实现了将物体对象与复杂背景分离,并同时完成了匹配参数及能量计算.对粗尺度图像提出基于方向梯度直方图算子的图像匹配算法,利用物体的整体形状信息进行全局匹配,能忽略局部纹理的干扰,并具有运算速度快的优点,且与分层图匹配算法在计算尺度图像及速度上形成互补.结果表明,分层图匹配算法在100次迭代内便能实现精确匹配.

提出了一种针对数据流局部模式的斜率时长距离函数(SDD),能自动适应局部模式长度的变化且方便增量计算.建立了一种监视数据流局部相关模型(MLCDS),该模型基于点对线性近似(PLA)和提出的网格结构技术,大大减少了计算成本.实验结果表明MLCDS模型在成千上万的数据流环境下具有很高的效率,相对线性扫描方法在性能上提高了几个数量级,且保持了很高的精度.

分析了实际电磁环境对无人机的影响,综合实际飞行环境中各种地面发射机的辐射以及场地电磁环境的测试数据,得到在0.1~8000 MHz频段中,对无人机造成伤害的电磁环境场强极限值为60~200 V/m.根据无人机存在辐射干扰和传导干扰的共性特征,将不同频段下传导干扰与辐射干扰进行结合分析,得到无人机系统级电磁辐射极限场强在0.1~2000 MHz频段中为60~100 dB.μV/m.由此提出可实际操作的无人机电磁兼容测试法,详细描述了各项目的测试手段、所用仪器和极限值.依照军用飞机雷电防护鉴定试验法GJB 3567—99,在实际飞行场地中采用410 A敏感度测试系统进行测试,结果显示该无人机各机载设备工作正常,未出现设备失灵或降级情况.

提出了一种基于主动网络的视频分级传输方案(SVM-AN).服务器、客户端以及部署在网络中间的主动节点构建了分级多播结构,原始视频流在服务器端进行分级压缩与标记,客户端根据自身网络情况和处理能力申请合适的视频流,中间主动节点利用其处理能力过滤掉优先级较低的部分视频流,以满足异构网络用户对视频质量的不同需要.与接收端驱动的分层多播(RLM)方案的对比仿真结果表明:SVM-AN方案提供更稳定的带宽、端到端时延以及更小的分组丢失率,为接收端提供稳定的视频回放质量,也提高了网络的总体利用效率.

为研究多队列的交换结构中各种业务竞争队列带宽问题,考察了用户效用和消耗的网络带宽之间的函数关系.将不同的业务流视为理性和自私的博弈者,分析这些业务流在给定带宽下如何最终达到纳什均衡.为适应嵌入式系统有限的计算能力,提出了一种基于移动-探测机制的带宽搜索算法,为不同队列提供最优的带宽分配,使得运营商能够从中获得运营收入的最大化,同时促进网络资源的合理使用.

研究了半双工系统协同多用户接入协议中的用户节点协同工作方式以及基站的多用户信号检测和处理方式.提出了基于网络编码的协同多用户接入协议,由中继节点对各用户节点发送的信号进行网络编码传输,基站端对接收到的所有用户节点和中继节点传输的信号进行联合迭代网络译码,进而恢复出所有用户的信息.理论分析和仿真结果表明,通过网络编码系统的处理不仅能获得分集增益,同时还能获得编码增益,显著地提高了系统的性能.另外,编码的码长可变使得用户数目的扩展方便,且对于不同的用户数可保持相同的编码码率.

研究了循环体内标志变量赋值对进化测试带来的影响.分析了传统方法的不足及标志变量(flag)存在的各种情况,如针对标志变量的多分支赋值、跳转语句(break)的使用以及存在嵌套循环等问题,提出了一种改进的循环体内部的flag移除算法.通过对源程序的插桩和转换,重新构造了利于搜索进展的适应度函数.实验结果表明该方法可提高进化测试效率,并以较小的代价成功生成测试用例.

分析了有向网络上灾害扩散的动态模型,将模型演化的最终形态分为系统稳定、波动与崩溃3种情形.以节点的修复率作为衡量灾害扩散程度的量化指标,探讨了在指数可调的有向无标度网络上,灾害随时间的扩散情况以及自修复因子和节点阈值对灾害扩散的影响.仿真结果表明,自修复因子存在2个临界值,对应着系统的3种状态之间的转换.随着无标度网络幂律指数的增大,灾害扩散程度降低.最后,利用网络节点的集线中心权重指标建立了灾害预防与控制策略.

针对同时具有马尔可夫(Markov)链跳变特性时滞和随机丢包现象的网络控制系统,建立了网络控制系统的离散模型,利用李亚普诺夫稳定性理论、线性矩阵不等式和自由权矩阵方法,分析了系统的均方稳定性和均方可镇定性,并基于线性不等式给出了系统均方稳定、镇定判据.该方法能判定具有马尔可夫时滞和丢包的网络控制系统的均方稳定性,并设计出同等条件下的均方可镇定时滞依赖控制器.与现有方法相比,能更准确地描述网络时滞特性,有效减小系统保守性,结果更具一般性.最后通过仿真实例证明了方法的有效性.

针对滑模极值搜索算法与控制器采取单独设计会导致系统难以发挥最佳性能的问题,提出在传统滑模极值搜索控制系统中将滑模极值搜索算法与控制器一体化的设计方法,通过建立滑模极值搜索算法与被控对象的一体化模型,运用终端变结构切换面和相应的控制策略,使得极值搜索系统的输出能够在较短的时间内搜寻并稳定于全局最优值.仿真结果验证了此设计方法的有效性.

根据交流励磁变速恒频风力发电运行的特点,将矢量控制的电网电压定向技术应用在双馈发电机的并网发电上,提出了基于电网电压定向的双馈变速恒频风力发电柔性并网控制策略,即在定子开路或接本地负载的情况下,根据电网电压以及电机转速调节转子的励磁电流,在变速条件下实现几乎无冲击电流并网及输出有功功率和无功功率的解耦控制,并建立了交流励磁发电机柔性并网及稳态运行的控制模型.对柔性并网及其逆过程解列进行了实验研究,结果验证了控制策略的正确性和有效性.

利用采样数据间的相互关系,以电网元件相关先验概率为基础,通过D-S(Dempster-Shafer)证据理论对检测的故障信息进行融合,获取缺失数据发生的概率;同时,将概率的概念引入Petri网建模,将获取的状态概率值代入概率Petri网故障诊断模型进行故障的诊断,以解决电网故障诊断过程中的信息不完备问题.实例证明,该方法可扩充电网故障的诊断范围,保障电力系统安全运行.

利用切比雪夫(Chebyshev)映射在[-1,1]区间上的遍历性和随机性,提出了一种基于切比雪夫映射的新型混沌粒子群优化(CPSO)算法.该算法在粒子群算法求出的最优解附近进行混沌搜索,提高了混沌粒子群算法的全局优化能力,能有效避免算法容易陷入局部最优以及解决逻辑斯谛(logistic)映射不能在负值区间进行搜索的问题.针对模型中复杂的约束条件,采用分段线性插值函数实现了对目标函数的求解,并通过对采用丰枯电价时三峡梯级水电系统长期优化调度问题的计算及与其他算法的对比,验证了该算法可解决具有复杂约束条件的工程优化问题.

根据球面砂轮磨削立铣刀前刀面的特点和法前角的定义,提出一种基于刀具设计法前角和刀刃曲线的游动坐标系的构建方法,以主动控制被磨削刀具的法前角,并推导出为确保刀具设计法前角而在刀位计算中应遵循的前提条件,避免了以Frenet标架为游动坐标系时必需的迭代运算,使刀位计算得到简化.最后,以典型的圆锥球头立铣刀前刀面的磨削加工为例,利用以AutoCAD2006为平台开发的仿真加工模块,验证了所构建的游动坐标系的有效性.

以空间机器人在轨服务为背景,建立了卫星自维护系统的地面遥操作平台,利用虚拟现实技术克服了时延对机器人遥操作的影响.为提高遥操作性能、减少操作者压力,提出了在主操作端(主端)利用虚拟夹具法辅助进行任务规划,并在从机器人端(从端)采用对模型误差具有鲁棒性的阻抗控制方法.在主端采用手动操作或虚拟夹具,同时从端采用位置控制或阻抗控制4种组合的情况下,遥操作机器人完成了打开太阳能帆板的任务.实验比较了操作过程中机器人腕部的受力情况,结果证明该方法可以有效地减少操作者压力且提高操作性能.

针对传统STL模型布尔运算计算精度不高的问题,采用六元组结构记录相交三角面片的交线段,将相交三角面片分为4种情况,依据STL模型中三角面片的拓扑关系,采用递归搜索交线段记录的方法提取出交线链和交线环,对于共面的相交三角面片,采取统一处理方法提取交线链和交线环.实验证明本文算法可大幅度提高布尔运算的精度和效率.

在40℃下进行了5种不同应力水平下的沥青砂单轴压缩蠕变实验,分别采用三参数固体、三参数流体、四参数固体、四参数流体和指数模型5种不同模型刻画沥青砂的单轴蠕变特征,根据最小二乘原理拟合模型参数,然后进行对比分析.结果表明:四参数流体模型拟合结果与实验值符合最好,更适合于描述沥青砂蠕变特性,其次为三参数固体模型.5种模型均反映了沥青砂试样的第二蠕变特征,四参数流体与三参数固体模型还能描述沥青砂的初始蠕变特征,而指数模型能反映沥青砂试样的第三蠕变特征.

基于格林定理在时域中推导了适用于任意地形的二维机翼地效翼性能的计算方法.静止坐标系上,在所有边界布置兰金源和偶极子,对满足物面边界条件和尾涡面库塔条件的积分方程进行数值离散.翼表面网格坐标和尾涡面上的偶极强度随时间步进变化.将平直地面下NACA0012翼型升力系数随攻角变化的时域计算结果与已发表的试验数据进行比较,结果表明本文时域计算地效翼问题可行.最后讨论了地形变化对机翼升力的影响,进而非直平面二维地效翼性能计算可发展为自由面上的地效翼性能计算.

依据ABS(American Bureau of Shipping)和DNV(Det Norske Veritas)规范,对适用于深水半潜式平台波浪载荷计算的确定性和随机性设计波法进行了研究.以两艘不同形式的半潜式平台作为实际算例,对比分析了按照不同规范给出的确定性设计波法计算结果的差异,并将确定性设计波法与随机性设计波法的计算结果进行了对比,所得结论可为该类平台的总体结构强度评估与结构设计提供参考.

通过对一常染色体显性视网膜色素变性(RP)家系的连锁分析,发现致病基因与RP4连锁,进一步对RHO基因的突变检测,发现RHO的Pro347Leu突变是该家系的遗传基础,运用该结果对家系中2个年幼个体进行了基因诊断,和其他RHO突变引起的RP病人相比,该家系具有发病年龄早,部分成员伴发白内障的独特症状.

运用实时定量聚合酶链式反应(RQ-PCR)研究了正常以及患有糖尿病大鼠的肌肉组织中胰岛素信号转导通路中重要的信号传导分子基因表达,结果表明:四氧嘧啶诱导的糖尿病大鼠肌肉组织的胰岛素受体、胰岛素受体底物1和葡萄糖转运体4的mRNA表达下调,胰岛素磷脂酰肌醇3激酶的mRNA表达上调;糖尿病大鼠骨骼肌葡萄糖转运体4的mRNA含量下降可能会引起糖摄取能力的下降,从而导致四氧嘧啶诱导大鼠肌肉组织胰岛素抵抗.