为了降低光交换网络的网络阻塞率和提供面向连接的服务质量(QoS),提出了一种基于时隙交换机制的光时隙交换(OTS)网络.光波长在时域内被分割成一系列固定长度的细小时隙槽以承载数据,时隙成为最基本的交换粒度,并采用控制信道和数据信道相分离的网络运行机制.相对于传统光突发交换(OBS)网络,OTS技术能提供稳定的面向连接的QoS.仿真结果表明OTS技术相对于OBS技术在降低网络阻塞方面具有显著优势.

针对虚拟多天线正交频分复用(VMA-OFDM)系统目的节点中数据辅助的多频偏和信道参数估计问题进行了研究,设计了一种次优最大似然估计(MLE)算法.该算法在矩阵的求逆中采用了级数展开,从而使得算法的复杂度与基于最大似然准则估计算法相比显著减小,在算法的性能和复杂度之间进行折衷,解决了最大似然估计算法过于复杂而难以实现的问题.在算法的性能方面,理论分析和仿真结果表明,基于该算法的频偏和信道参数估计的均方误差逼近Cramer-Rao下界(CRB);在算法的效率方面,该算法允许各个中继节点同时发送训练序列,从而降低传输训练序列所占用的时间.

针对传统的杂波抑制方法的不足,提出了基于推广结构张量的红外斑点小目标检测方法.首先利用一阶高斯对称偏导滤波器计算图像的方向场;然后把斑点小目标看成是圆对称模式,根据推广结构张量检测理论,选择相应的复值滤波器应用到方向场,并计算确定性图像;接着利用信息熵对图像复杂度进行评估,并根据评估结果确定分割阈值;最后对确定性图像进行分割和虚假目标删除,得到检测结果.实验结果表明:该算法能快速有效地检测复杂天空背景下的红外斑点小目标,检测概率达96%以上,明显优于传统方法.

设计了一种新型电离层斜向探测雷达,该雷达采用脉间相位编码体制来实时测得斜向探测电离图和多普勒电离图,还利用全球定位系统(GPS)时间频率信号源和单片机来实现发射端和接收端的时间和频率同步,从而得到ns量级的时间同步精度和10-12量级的频率同步精度.该雷达的大部分功能都通过可编程软件来实现,通过加载相应的软件,雷达在进行斜向探测的同时,还实现了斜向返回探测.实际探测结果表明:在发射端和接收端相距1 200 km时,该雷达不仅得到了斜向探测电离图和多普勒电离图,还得到了斜向返回探测电离图和多普勒电离图.

提出了一种基于二维排序统计滤波器(OSF)的方法,滤除电离层后向散射探测中存在的随机冲激噪声与射频干扰.该方法利用电离层后向散射中随机冲激噪声在时间、空间和多普勒频域的不相关性和射频干扰在频域的不相关性,估计在一定时间、空间或频率窗口内回波强度的排序统计量作为滤波器的输出,可以分别滤除后向散射函数图和后向散射电离图中的冲激噪声和射频干扰.对于射频干扰和冲激噪声混合在一起的情况,通过调整滤波器滑动窗口大小和调整滤波器排序统计量输出,可以同时滤除这两种干扰,简化了处理步骤.实测数据处理结果表明,该方法能明显提高回波图质量.

提出了一种采用正交幅度调制(QAM)的差分空时编码协作(DSTCC)方案.在该方案中,中继节点采用选择译码转发(SDF)模式进行协作传输,目的节点利用估计的信道功率对广播阶段和协作阶段的接收信号进行最大比合并.虽然在差分译码过程中接收节点需要估计信道功率和功率归一化系数,但与采用PSK调制的DSTCC方案相比,提出的方案具有更高的信噪比增益.仿真结果显示:在时变信道中,当传输速率大于3 bit/信道时,QAM-DSTCC方案比PSK-DSTCC方案的性能更好.尤其是当传输速率达到6 bit/信道时,QAM-DSTCC方案可以获得5.35 dB的信噪比增益.虽然随着多普勒频率的增加,QAM-DSTCC方案的信噪比增益随之下降,但只要信道功率的估计范围选择合适,仍然可以获得更好的性能.

为了提高定量细胞分析中细胞核类型识别的准确性、鲁棒性和效率,提出了一种细胞核特征向量降维方法.该方法首先采用基于统计的F-score算法对细胞核特征参数进行初步筛选,剔除F-score明显过低的细胞核特征参数;然后利用随机森林算法计算特征参数对于分类提供的信息量,并以此为依据对特征参数排序;最后在不同数量特征参数情况下进行支持向量机分类实验,得出最终降维结果.实验结果表明:与降维前相比,细胞核的识别时间可节约50%,识别准确性由91.32%提高到98.67%.

提出了一种应用于DC-DC开关电源的数字控制软启动电路,采用数字控制的分阶段电流限制实现DC-DC开关电源的软启动功能.采用直接限制电感电流峰值的方法避免DC-DC开关电源启动时产生的浪涌电流,有效地实现了输出电压快速、平稳地上升.将该电路集成于一款BUCK型开关电源控制器电路中,Hspice仿真结果表明:空载和带载情况下,开关电源在启动过程中电流和电压均呈分段阶梯式上升,在输出电容仅为22μF的情况下,输出电压能平稳过渡到正常模式,并且软启动时间可以根据不同的负载电流自动调节.该电路可集成于DC-DC开关电源控制芯片内部,不需要片外软启动电容,有效地降低了成本.

以三甲基铝(TMA)和氨气(NH3)为源,在原子层淀积设备上实现了氮化铝薄膜的制备.通过扫描电子显微镜、X射线能谱仪和原子力显微镜对氮化铝薄膜的生长速率、成分和粗糙度进行了分析,优化了薄膜淀积工艺.以每周期单分子层的生长模式进行氮化铝薄膜淀积,淀积速率为每周期0.205 nm,厚度为61 nm的薄膜粗糙度为0.69 nm.利用原子层淀积氮化铝薄膜的保型性,通过nm级薄膜厚度的控制,制备了复杂的环形光子晶体器件,其工艺精度高达50 nm.

为了满足空间应用对于浮点计算的需求,设计了一款兼容SPARC V8指令集的浮点协处理器.该浮点协处理器实现了除平方根和四精度指令以外的所有浮点指令,并采用独立的加法、乘法和除法流水路径.设计中根据整点单元的译码级结果来产生针对浮点协处理器各数据路径的时钟门控信号,从而实现了微体系结构级的浮点协处理器时钟门控,在静态功耗基本不受影响的情况下,可以消除对应数据路径空闲状态的动态功耗.在中芯国际的0.18μm CMOS工艺上的实现结果与既有设计相比较,最大时钟频率提高了32%.

研制了一款环介导等温扩增芯片,开发了相应的检测控制系统,并在此芯片上进行了金葡菌环介导等温扩增反应最佳扩增条件的研究.实现了在聚碳酸酯芯片上进行环介导等温扩增实验,与传统管式聚合酶链式反应相比,它需要的样品和试剂量更少.通过在不同温度下进行实验,获得了在芯片微体系条件下,进行环介导等温扩增反应检测金葡菌的最佳温度条件为61℃,提高了环介导等温扩增芯片的检测速度,缩短了核酸分析时间.

针对无线传感器网络节点芯片的小面积、低功耗要求,基于SHA-1算法提出了一种具有全折叠结构的硬件实现方法.通过折叠数据通路的方式,降低了面积开销;同时还通过采用进位跳跃加法器(CSKA)优化关键路径的方式,提高了电路的整体工作性能.在SMIC 0.35μm CMOS工艺条件下,设计的SHA-1模块其实现面积比目前已知最小的SHA-1实现方法减小了20.22%,功耗降低了15.96%,而电路的工作频率则提高了33.74%.分析结果表明,该硬件模块完全适用于无线传感器网络节点芯片的应用环境.

为研究相变随机存储器(PCRAM)的结构、读写电路及材料等对存储单元读写性能的影响,基于Matlab和Hspice软件,集成读写电路仿真和PCRAM存储元物理仿真,研制了PCRAM存储单元仿真系统.该系统能产生宽度和幅度分别在4~150 ns和0.25~3.00 V之间可调的脉冲,适用于对多种结构存储元进行仿真.边缘接触式结构存储单元仿真结果表明:研制的系统能对存储单元的读、写性能进行评估,并为电路和存储元设计提供数据.

为提高热管散热器在芯片冷却中的换热性能,设计了一款新型集成热管散热器,其冷凝器外侧翅片的散热面积高达0.38 m2,并对该散热器进行了时间响应特性、压降特性和换热特性的实验研究.实验结果表明:该款集成热管散热器具有高效的换热性能,当空气流速为2.93 m/s和最大温差限制在50℃时,加热功率可以达到423 W,相应的热阻仅0.118 K/W,对应的空气压降仅有30 Pa.

采用线性化近似方法研究了偏置信号调制下色噪声驱动的单模激光增益模型的光强关联时间随色噪声强度变化的规律,发现当两噪声间关联程度λ<0时,光强关联时间T随噪声强度D和Q的变化曲线中都出现极小值(即出现抑制);当λ≥0时,光强关联时间T随D的增加而单调增加,随Q的增加而单调减小.另外,随着λ的绝对值和Ω值的增加,T-D和T-Q曲线的抑制谷变深,而随着i0值的增加,T-D和T-Q曲线的抑制谷变浅.

为了构建高性能、高可用性的舰载公共信息处理平台,从理论上对多机情报处理系统的状态机和可用性进行分析,通过建立情报处理系统状态转换的马尔可夫模型,分别对单集群情报处理系统的可用性和多集群情报处理系统的可用性进行了定量分析计算.计算结果表明:基于集群的多机情报处理系统的可用性达到了军用系统的要求,为基于集群计算技术构建高性能、高可用性的舰载公共信息处理平台提供了理论依据.

对高效的适合于大群组的群签名方案WUSK进行分析,指出其在实现群签名的可追踪性上存在理论错误并进行改进,改进方案不仅具有固定长度的群公钥和群签名,加入新成员时无需更新群公钥和成员私钥,打开群签名的效率与群规模无关,而且满足所有群签名的安全需求.最后通过对改进方案仿真发现其效率高于ACJT方案的仿真结果,打开群签名时间开销只是ACJT的1/4,能够适合于大群组签名.

针对网络控制系统提出一种时隙化控制策略,将系统的控制周期划分为多个时隙,利用时隙时间驱动执行器输出控制命令.将具有不确定通信延迟的网络控制系统转化为一类线性切换系统,切换系统由多个具有确定延迟的线性系统组成,从而简化了实时网络控制系统的分析模型.利用线性矩阵不等式方法建立了时隙化网络控制系统的随机稳定性判断条件,采用系统的H∞模测量网络控制系统的性能,通过求解凸优化问题得到控制器的H∞综合方法.数值仿真证实了这种控制策略的有效性.

给出并证明了可满足性问题有解的一个充分必要条件,即合取范式的成假赋值仅由与简单析取式个数相等的有限个向量决定.在此条件基础上设计出用这些向量对初始赋值进行筛除的可满足性问题过滤算法,该算法的时间复杂性仅与向量个数和维数有关.为了在DNA计算模型上实现可满足性问题过滤算法,采用2n维向量的数据结构进行DNA编码代表可满足性问题的赋值;而闭环DNA计算模型的删除实验恰好能够完成对初始赋值的筛选,得到可满足性问题的可行解.最后用闭环DNA计算模型实现了可满足性问题过滤算法,并用实例说明了算法的有效性和可行性.

针对机械臂末端运动受约束位置/力混合控制问题,提出一种基于观测器的神经网络自适应控制算法.假定机械臂非线性动力学模型未知,并且仅有机械臂关节角位置和接触力可测量,通过非线性坐标变换对位置和力控制进行解耦,得到降阶的位置和力动力学模型.利用高通滤波器对关节角速度进行重构,用神经网络对降阶未知动力学模型进行逼近,同时添加滑模控制项用于补偿神经网络的逼近误差,以改善系统的跟踪性能.最后,基于李亚普诺夫稳定性理论给出系统的稳定条件,并通过数字仿真验证了该算法的有效性.

提出将快速傅里叶变换(FFT)与坐标变换相结合的方法,以改善有源电力滤波器(APF)谐波检测算法的实时性.首先用快速傅里叶变换分离出三相电流中的基波分量与谐波分量,然后通过三相静止坐标系与两相同步旋转坐标系之间的变换,分离出基波分量中的有功分量与无功分量.仿真结果表明:该方法可将瞬态响应时间控制在一个工频周期之内,有较好的滤波性能和对时变谐波的跟踪性能,并且保留了ip-iq谐波检测算法同时检测谐波分量与基波无功分量的优点,使APF能同时实现谐波与无功的补偿.

考虑到噪声对径流分析的影响以及传统消噪技术在径流消噪过程中存在的不足,引入小波变换技术对含噪信号进行分解和重构,通过对小波分解后的小波系数限定阈值来消除噪声.在此基础上,以相空间重构理论为依据,探讨了混沌径向基函数网络径流预测模型的建模思路、特点及关键参数的选取.最后以宜昌水文站为例,对其月径流时间序列进行了混沌识别和预测.实例表明:该模型能较好地处理复杂的径流序列,具有较高的泛化能力和很好的预测精度.

研究了电动螺旋压力机的打击能量精确控制和滑块回程位置的准确定位问题.采用直接转矩控制实现稳定的电动机转矩输出,采用速度模式与转矩模式互相切换的方法保证打击能量的稳定,消除了滑块惯性下滑时因摩擦和直流励磁引起的能量损失,并避免了因急剧正反转易引起的电动机过流现象,能量相对误差可控制在2%以内;利用电机自身制动力实现滑块减速,采用基于预估控制系统的速度规划算法解决电机制动力难以保证大惯量负载条件下滑块的准确定位问题,滑块回程位置误差限定在±1 mm以内.

为了研究贯流风机的内流特性及其气动噪声,在半消声室中采用高精度、高频响的压力传感器和声压传感器分别同步测量了贯流风机常规直叶轮和变斜叶轮的近场处压力脉动及远场声压脉动.结果表明:贯流风机表现出明显的紊流噪声特性,而未表现出明显的离散特性,其主要噪声源为流场中的涡流;变斜叶轮的近场压力较高,而常规直叶轮声压级略高,能量主要集中在中等尺度的结构中,且有强烈的非定常特性;远场气动噪声具有明显指向性,且气动噪声随着转速增加而增大.

为了探讨在潜艇粘性流场计算中计算网格和湍流模型对计算结果准确性的影响,以SUBOFF模型为计算对象,设计了15套流场计算网格系统,结合4种湍流模型进行了潜艇流场和阻力的计算,研究了潜艇粘性流场计算中计算网格和湍流模型的适用性.结果表明:在潜艇模型粘性流场计算中,第一层计算网格节点到表面的无因次距离应在11.225到120.000之间,并且标准k-ε模型是两方程模型中较为适合的湍流模型,这两方面的要求能够使潜艇粘性流场的模拟计算结果达到工程应用的精度.

为了研究环氧沥青混合料的粘弹性能,采用动态流变试验,通过动态频率扫描获得不同温度下环氧沥青混合料随频率变化的关系,分析了环氧沥青混合料的粘弹性能.同时结合室温等效原理,获得了动态剪切复数模量主曲线,在跨越19个数量级的频率范围内分析比较了环氧沥青混合料的粘弹性能.结果表明:环氧沥青混合料具有与普通沥青混合料类似的粘弹性变化规律,也存在各自的粘弹性差异.

以武汉长江隧道工程为对象,分析了路面结构组成、材料刚度、层间接触条件、坡度大小和荷载速率对隧道大纵坡沥青复合路面结构受力特性的影响规律,结果表明:隧道大纵坡刚性基层沥青路面弯沉值小于一般公路隧道,但在湿滑的隧道环境和过往车辆频繁刹车作用下,路表水平应力激增,行车安全性下降;采用刚性基层沥青复合路面结构和新型隧道路面材料——抗滑、阻燃、降噪沥青(AFNA),不仅满足了隧道路面抗滑、阻燃、降噪功能要求,而且提高了隧道路面结构的抗剪强度和整体承载力.

为了降低双屈服面数值建模的成本,提高模型的精度,提出了利用中密砂在增p路径下应力-塑性应变曲线具有归一化特征进行建模的方法.该方法选择合适的归一化指标对砂土三轴试验数据进行归一化,以归一化的试验数据为训练样本进行神经网络训练,得到了比较理想的砂土的双屈服面神经网络模型.模型的仿真值与试验值符合较好,表明所给出的建模方法是合理的.提出的建模方法可以在所有试验数据的基础上自动实现概率寻优,能有效降低噪声信号的干扰,减小试验数据分散造成的影响.

采用均匀设计试验、矿粉与沥青的体积相容性试验、逐级填充试验以及林氏法来确定粒径4.75 mm以上集料的最佳级配和细集料的配比,最终得到沥青混合料最佳粉、油用量,其质量分数分别为3.6%和3.3%.在设计的配合比条件下,对LSAM室内检验及试验段通车2 a的现场检测结果表明:LSAM具有较好的高温稳定性、较高的抗水损坏能力和较明显的基层防裂效果.

提出了一种以2-羟基对苯二甲酸为荧光探针快速评价光自洁材料自洁能力的新方法.通过与香豆素法和2,2′-联吡啶法进行对比,发现该法具有更高的灵敏度和更宽的pH适用范围;在优化的实验条件下,用此法评价几种实际光自洁材料的光催化活性,并和传统的甲基橙法进行比较,所得结果一致,但此法检测时间只需30 min,同时灵敏度提高了7 500倍.

从渤海油田分离嗜热硫酸盐还原菌(SRB),用电化学测试技术研究其胞外高聚物(EPS)活性对13Cr不锈钢点蚀敏感性的影响.结果表明:低质量分数EPS在电极表面形成吸附层一定程度上抑制腐蚀,使得自腐蚀电位正移,但高质量分数EPS使不锈钢的耐蚀性降低;介质中少量Ca2+对EPS活性的促进作用使得EPS对Fe2+的吸附作用加强,促进不锈钢的阳极溶解;但过量Ca2+与Fe2+竞争,减少了EPS和Fe2+的结合,一定程度上抑制腐蚀;Mg2+更易与EPS作用导致EPS活性降低,低质量分数时即可抑制腐蚀;EPS和Ca2+络合的阈值为0.001 mol/L,和Mg2+络合的阈值为0.000 1 mol/L,大于此质量分数的Ca2+和Mg2+会抑制EPS的活性,减少EPS与腐蚀产生的Fe2+络合的机会,从而降低不锈钢腐蚀的敏感性.

为了解酸性气体(SO2,HCl和NO2)对钙基吸附剂吸附单质汞的影响和吸附机理,在小型固定床试验台上进行CaO作为吸附剂脱除单质汞的试验,结合量子化学理论对其吸附过程进行了模拟计算.结果表明:当SO2,HCl和NO2存在时,对单质汞的脱除有抑制作用,其原因在于酸性气体与单质汞同时竞争吸附CaO表面上的活性位和酸性气体与CaO表面较强的化学吸附作用,且其抑制作用按NO2,SO2,HCl顺序递增.

采用水热晶化法制备了不同掺硼(B)量的B/TiO2,利用可见光催化降解有机污染物试验考察制备条件对其光活性的影响,得到最佳制备条件:TiCl4为钛源、氨水为碱化剂、前驱物粉体用量为65 g/L、介质pH为10、保温温度为120℃和保温时间为6 h.采用X射线衍射法(XRD)、扫描透镜(TEM)和紫外-可见反射吸收光谱对制备的催化剂进行表征.通过X-射线光电子能谱(XRS)测定活性最高的掺B/TiO2其掺B量(nB/nTi)为0.04,此时B/TiO2催化剂为金红石与锐钛矿混晶结构,其禁带宽度为2.7 eV.以酸性桃红(SRB)和2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)的可见光降解为目标,测定SRB降解过程中总有机碳,发现SRB矿化率为42.4%.