为设计联合优化算法,将多无线电多信道mesh网络的拥塞控制与信道分配建模化为一个使得网络效用最大的混合整数非线性规划问题.由于求解该规划问题具有很高的时间复杂度,因此利用拉格朗日对偶分解将之分解为若干个子问题,进而设计能获得近优解的分布式算法.通过该分布式算法,各节点能够自适应调整传输速率并根据网络状况进行多信道的分配.仿真实验表明该算法能够逼近最优解,并且随着网络中无线信道数目的增多,其结果更接近最优解.

从信号检测的角度出发,分析了数字波束形成辐射计输出信号的数学期望和方差.在此基础上推导数字波束形成微波辐射计灵敏度公式,并与全功率辐射计、综合孔径辐射计进行了比较.分析结果表明:观测点源时,由于接收天线和通道数量的增加,数字波束形成辐射计的灵敏度要优于全功率辐射计;观测展源时,受阵列方向图的影响,数字波束形成辐射计的灵敏度比全功率辐射计的灵敏度要差;与综合孔径辐射计相比,两者的灵敏度是一致的.

提出了一种高动态GPS信号中时变多普勒频率的合成方法.通过对频率合成器中载波NCO输入频率控制字的有效设计来完成对输出信号频率及其一阶和二阶导数的精确控制,从而准确地模拟出卫星和GPS接收机之间在相对很高的运动速度、加速度和加加速度动态条件下,在接收的GPS信号载频上产生的很大的多普勒频移及其一阶和二阶变化率.典型高动态多普勒频率参数的实验合成结果证明了方法的正确性和有效性.

为了更好地提高音频数字水印的鲁棒性和不可感知性的平衡,利用神经网络的自学习和非线性映射能力,提出一种基于采样点倒置和反向传播神经网络的音频水印算法.算法首先对载体音频进行分帧,利用倒置的方法在音频中嵌入秘密信息;再利用BP算法对含密音频和载体音频建立人工神经网络,接受端利用该网络提取秘密信息.实验表明,该算法不仅具有良好的不可感知性,能够抵抗诸如低通滤波、加噪声、回声、重采样、MP3解压缩等攻击,特别还能抵抗DA/AD转换和各种去同步攻击.

提出了一种基于统合高维对角协方差的CHMM语音识别方法,该方法在语音观察矢量中设定一阈值,将高维特征分量的对角协方差舍去不用,而用一固定值代替,能有效地消除高维特征分量贡献比率较小引起的误差;另外根据该方法的高斯分布函数表达形式,引入一种计算方法,降低其计算复杂度.通过对非特定人汉语数码串语音识别的实验数据表明,基于统合高维对角协方差矩阵系统与基线系统相比,识别率从基线系统的90.75%提高到94.17%,计算时间从基线系统的100%降低到87.7%.

针对节点环绕算法NEPC在连通度较高的WDM光网络中的局限性,基于两跳转发业务的逻辑跨接链路,在NEPC算法的基础上提出一种新型增补节点P圈算法.该算法利用NEPC所构建的基本圈集合进行圈集合的扩张,并定义三种扩展增补圈类型.建立了两跳转发保护策略的ILP数学模型,并针对该模型提出一种启发式算法,完成资源的快速配置.基于已有的仿真平台,对该算法进行仿真,结果表明该算法具有较高的资源效率;同时,对于连通度较高的格状网,网络保护成功率也有所提升.并在此基础上,分析不同的路由算法对于P圈节点算法的影响.

针对无线传感器网络寿命最大化问题,基于网络中第一个节点失效即为网络寿命终止的网络寿命定义,研究了网络寿命最大化时的网络寿命.从而得到结论:对于节点发送功率可以调整的网络,寿命最大化是受限通信范围能量均衡时的网络寿命.根据此结论,提出一种WSN寿命最大化路由算法——本地化寿命最大化路由(LLTMR).LLTMR利用地理位置信息,结合功率控制,利用本地信息达到网络寿命的最大化.最后,对LLTMR的性能进行了仿真分析,仿真结果表明,LLTMR的网络寿命优于MEC,LTMCR和OMM等路由算法的网络寿命.

提出了一种基于信号到达角信息的无线传感器网络节点自身定位算法.本算法在所有节点的坐标轴方向都是未知的假定下,将信号到达角测量值用于计算信号到达差分角信息.将所有节点之间的角度关系表述为一组线性约束条件,并采用极小极大估计将定位问题转化为一个线性规划问题.最后,进行了若干仿真实验,实验中大量未知节点和少量锚节点随机分布于网络中.仿真结果表明,当信号到达角测量误差8°时,本算法仍可取得满意的定位精度.

提出了一种基于信号相关性的模拟电视信号检测算法,根据信号相关性对功率谱分布密度函数的影响,采用中心频率分量作为观测统计量,以提高对模拟电视信号的检测性能.从理论上分析了该算法在信号完全相关情况下的检测概率和虚警概率,讨论了该算法的复杂度以及在一定虚警概率情况下的门限参数如何确定的问题,并利用IEEE802.22工作组公布的实际电视信号和根据逐行倒相(PAL)制式全电视信号格式仿真的电视信号对该算法进行了仿真.仿真结果显示,在两种电视信号中,本文提出的基于信号相关性的检测算法检测性能明显优于传统的能量检测算法.

设计了一种新的基于光波导的4×4mesh网络光互连系统,系统采用带光波导光互连层的多层高速光电混合印刷电路板——EOPCB的设计方案实现,系统中芯片间光波导互连mesh网络具有通过光互连方式实现芯片间mesh网络的上移、下移、左移、右移功能.EOPCB板上的每个处理单元PE芯片均同时带有VC-SEL激光器光发射列阵和PIN光接收阵列,通过EOPCB板上的光波导互连层进行芯片间的双向并行高速通信.芯片间单通道数据传输速率最高可达3.125Gbit/s,双向并行通道数为4,芯片间的双向并行传输速率可达12.5Gbit/s.

在不提高灯注入功率的情况下,对连续灯泵浦Nd∶YAG调Q激光器的电流进行脉冲调制,并利用电流脉冲的下降沿触发Q开关,研究在此电流脉冲调制下的调Q激光器的输出功率、脉宽及峰值功率.当调制脉冲电流峰值为25A,频率为1kHz时,调Q激光器的平均输出功率为24.9W,脉宽为270ns,峰值功率达到92kW,是不进行脉冲调制连续泵浦的调Q激光器的2.8倍,对铝、铜等材料进行标刻实验,深度达1mm以上.

分析了单管高功率LED光针灸的针刺作用和温灸作用机理,并采用自主研制的单管高功率LED针灸仪(输出功率500mW,波长830nm)对人体穴位进行直接照射而模拟传统针灸进行试验.实验结果表明:单管高功率LED光针灸在治疗肩周炎方面效果良好,且治疗时间较短.这种高功率LED光针灸法解决了传统激光针灸的需要光纤传输等固有局限,也解决了低功率LED阵列光源疗法照射时间长的局限.

在分析经典的BM算法及其相关的改进算法的基础上,提出了一种基于BM算法的改进复化算法CBM.在字符串匹配过程中,CBM算法采用了与BM算法类似的字符比较方式,从模式的右端开始比较字符,但是,CBM算法利用前几轮的匹配信息生成了不同的模式前移距离表格,表格中的前移距离往往大于BM算法的相应前移距离,这样就可以使匹配过程中的模式前移速度加快,从而提高字符串匹配的效率.对于字母表较小的字符串匹配(如二进制搜索和DNA序列测试),CBM算法有较好的实际效果.

分析了检测器数目对检测性能的影响,构造了一种基于检测器覆盖率评估的否定选择算法;为了进一步减少冗余检测器,提出了一种检测器集优化方法.仿真实验表明,本文算法能够在保证较高检测率的前提下,降低检测器集规模,从而提供了良好的检测效率,具有较好的理论价值和工程应用价值.

给出了RSA密码算法的一种类循环攻击算法.记RSA算法的公钥为(e,N),私钥为d.若存在正整数k,使得整数ek和整数dkmod(N)都较小,则基于一些已有的低解密指数攻击方法,可将RSA模数N的分解问题转化为RSA的公私钥方程的小根问题,从而可在多项式时间求解.实验数据表明,本方法可以找出RSA新的弱密钥.

提出一种适用于多线程边界网关协议(BGP)的无阻塞路由通告技术,消除了线程间共享队列并行访问冲突,借助提出的快速无阻塞共享队列SCLF实现了无锁并发操作,并改进了邻居播报过程以缓解cache共享数据带来的乒乓效应.通过对有锁方法与无阻塞方法的解析建模分析以及在IntelXeon双路四核服务器上的实验结果显示,无阻塞方法有效改善了TBGP协议的路由通告耗时,能够更好地支持线程规模与邻居会话规模的可扩展性.

针对移动机器人上的声纳传感器感知周围环境具有很大的不确定性和不精确性问题,提出DSmT融合机技术(包括信息过滤器、融合算子和冲突分配器),在建立声纳信度赋值模型的基础上,首先利用基于证据支持贴近度函数的信息过滤器过滤掉部分不一致信息,然后利用经典DSm组合规则和PCR5冲突分配规则,融合16个声纳的不确定感知信息,使移动机器人能够准确地感知非结构环境.最后通过让机器人在一个相对拥挤具有家居特征的实验室环境中运行,得到了仅次于激光传感器感知环境的效果,充分地表明了该方法的有效性.

针对一类带有时变时滞的不确定模糊系统,研究了时滞相关鲁棒非脆弱H∞反馈控制问题.基于模糊李亚普诺夫-克拉索夫斯基泛函和并行分布补偿算法(PDC)设计了模糊控制器,并在推导过程中引入了自由权制矩阵,使得在控制器存在可加性摄动的情况下,其闭环系统鲁棒渐近稳定.利用线性矩阵不等式(LMI),导出了非脆弱鲁棒控制律的存在条件.仿真验证了结果的有效性.

提出了多尺度径向基无单元法,该方法继承了径向基无单元法作为一种纯无单元方法的优势,选择主径向基函数和辅助径向基函数等含有多个尺度特征的径向基函数的组合形式替代单一尺度特征的径向基函数,然后通过辅径向基函数对主径向基参数的正交化过程形成所求解问题的系统矩阵,该替代过程克服了传统径向基无单元法使用单一尺度进行求解的局限性,能准确体现含多重变化特征的解,特别适合处理对流扩散方程中对流项占优的高速运动导体涡流问题等电磁场对流扩散问题.以对流项绝对占优的经典对流扩散方程为例,用有限元方法和传统径向基无单元法作为对比,证实了方法的有效性.结果表明,该方法可以准确求解电磁场对流扩散方程,而有限元方法和传统径向基无单元方法所得的数值解出现较大的数值震荡.

用固相反应法制备了BiFeO3(BFO)和Bi0.9Dy0.1Fe0.9Ti0.1O3(BDFT)陶瓷样品,研究了Dy-Ti共掺杂对BFO陶瓷结构和电性能的影响.XRD结果表明Dy-Ti共掺杂使晶体结构发生较大的转变,这种晶格转变可能是剩余极化增大的原因之一.从SEM可以看出,Dy-Ti共掺杂使晶粒尺寸变小.从实验得到的J-V曲线可以看出,Dy-Ti共掺杂使BFO陶瓷的漏电流特性得到了显著的提高,当所加电压为30V时,BDFT陶瓷的漏电流密度仅为1.05μA/cm2,比纯BFO陶瓷的漏电流密度降低了将近两个数量级.两种陶瓷样品的电滞回线显示,Dy-Ti共掺杂大大提高了BFO陶瓷的剩余极化强度,增强了BFO陶瓷的铁电性.

在海望表面势垒模型的基础上,考虑到施主、受主、电子和空穴的迁移对晶界效应的影响,从理论上建立了一个关于电子能级的微分方程,按照四阶标准龙格-库塔公式求解该方程,从数值上得到了晶界势垒的能级图.进一步计算得到BaTiO3半导瓷在任意晶粒尺寸、任意施主、受主浓度掺杂下的定量的阻温关系.结果发现电阻率随施主浓度的增大形成U形曲线.掺入一定含量的受主将抵消一部分施主,使得取得最小室温电阻的施主浓度增大,同时室温电阻升高.材料的升阻比在指定的受主浓度掺杂和指定的晶粒尺寸下取得极大值.计算的结果与实验数据相符.

为了实现炉内流场、温度场的实时在线监测,针对某电场300MW四角切圆锅炉进行了冷态模化并搭建了试验台架.通过不同的方法来研究炉内流场,从而说明声学法测流场的基本可行有效性,为电站在线冷态检测以及热态试验做准备.分别用热球风速仪和声学法对炉膛断面的流场进行了测量,同时用CFD做了模拟计算,就切圆在该断面的形状、圆心位置和大小的变化及影响因素进行了研究,并就典型工况进行了对比分析.结果表明:该冷模研究结果可行、有效;不同配风方式对炉内切圆的影响较大,根据此影响可有针对性地对现场锅炉进行调试、改造和优化,同时也可指导锅炉设计.

针对虚拟研究中心知识共享中存在的机会主义行为和自我保护意识等问题,提出了一种基于Stackelberg主从博弈的虚拟研究中心知识共享决策模型,求解出了博弈过程中知识共享决策总体投入的均衡值、各成员的知识共享率及知识共享总体收益;分析了影响博弈结果的各参数之间的相互关系.并与基于Cournot博弈的知识共享决策模型的均衡值进行了对比,指出基于Stackelberg博弈的优先决策模型更有利于虚拟研究中心项目小组整体绩效的提升.结合雅砻江水电开发虚拟研究中心的知识共享决策进行了实例分析,研究表明基于Stackelberg主从博弈模型能有效促成虚拟研究中心的知识共享、交流和创新,有助于虚拟研究中心成员实现各自利益的最大化.

针对单个雾滴在高温气流内的运动与蒸发,建立了耦合数学模型,验证了数学模型与计算程序的有效性,对雾滴在高温气流内的运动与蒸发及其影响因素进行了数值分析.结果表明,雾滴在高温气流内的运动与蒸发过程可分为3个阶段,即瞬态升温阶段、饱和蒸发阶段和稳定蒸发阶段;雾滴直径、雾滴初始速度、气流温度及气流速度对雾滴的运动与蒸发都有不同程度的影响,提高雾滴初始速度不能明显提高雾滴蒸发速度,减小雾滴直径是提高雾滴蒸发速度的有效措施;雾滴在不同温度气流中的换热方式有所不同.

建立了基于热力学功势的燃气马力效率与基于能量平衡的传统部件效率之间的函数关系,并引入燃气马力效率健康因子,对燃气轮机由于发生气路故障导致的性能退化进行了数学建模,采用了小偏差的方法推导出了性能退化系数矩阵,从燃气马力转换性能和传统的效率表示的性能对比、各部件之间的燃气马力效率性能比较、燃气轮机系统燃气马力效率性能这三个方面进行了分析研究.结果表明:燃气马力效率从能量转换为有用功的角度能更好地衡量燃气轮机的性能退化.

利用压电式微滴喷射技术驱动力传递路径短、驱动可控和气压直接驱动微滴喷射耐高温的优点,提出了一种气动膜片式微滴喷射技术.以压缩气体为驱动源,膜片为驱动部件,通过电磁阀通断控制流体形成射流,并使射流颈缩分离形成微滴.以无粘性流体伯努利方程和粘性流体动量守恒方程为基础,建立了微滴喷射过程的数学模型.以气动膜片式微滴喷射装置对焊料进行微滴喷射实验,得到了直径偏差在3%以内的焊球.在喷嘴孔径为80μm和100μm的情况下,分别获得最小直径为85μm和105.3μm的金属焊球.

为满足功能梯度材料(FGM)零件稳定、高效直接成形的需要,研究开发了一种基于表面梯度源的FGM零件建模方法,支持材料成分等值曲面分层快速成形.首先采用基于分层切片原理的体素化算法将STL网格模型转化为体素模型.然后设定模型表面轮廓为梯度源,结合材料分布函数,描述零件材料分布信息,得到材料成分的体数据集.最后运用等值面抽取技术从材料体数据集中得到等材料成分的曲面,实现FGM零件的曲面分层,为后续路径规划提供数据支持.

进一步发展了空间算子代数符号体系,给出刚柔耦合的空间算子代数递推的动力学建模过程,实现了对开环链式、树状拓扑,有根或无根结构的刚体与柔体任意组合形式的多体系统动力学流程,保证了O(n)次的计算效率.利用移位算子将柔体的模态坐标与运动学和动力学变量在铰关节空间进行投影传递,实现了刚体、柔体统一的动力学建模过程.利用低序体阵列与子体列阵来描述多体系统拓扑结构,得到刚柔任意组合形式的多体系统的运动学、动力学递推建模过程.开发了柔性多体系统动力学分析软件的体系结构,编制实时仿真分析程序,给出应用实例.

以短炭纤维针刺整体毡为增强体,采用化学气相渗透(CVI)法制备C/C多孔坯体,利用气压熔渗将Cu渗入到C/C多孔体中制备C/C-Cu复合材料.在QDM150型干摩擦试验机上测试了不同速度下C/C-Cu复合材料的摩擦磨损性能.采用金相显微镜和扫描电镜分别观察材料的结构和摩擦表面形貌.结果表明:在滑动速度分别为20.5m/s,28.5m/s和35m/s条件下,材料摩擦因数分别为0.32,0.49和0.37,线磨损量分别为0.05mm,0.09mm和0.85mm;低速下,材料表面未形成摩擦膜,以磨粒磨损为主,较高速度下,形成摩擦膜,以粘着磨损为主.

基于统计学习理论中的结构风险最小原理,在多重不确定性因素下,提出了对运营桥梁结构的动力响应进行辨识的方法.计算了路面随机谱激励下的运营结构的响应,并引入了统计学习理论,对其辨识过程中存在的结构风险进行了分析,提出了使其风险最小的方法.通过数值算例,对路面随机谱激励以及噪声二重不确定性因素下的结构响应,进行了重构,并与欠拟合与过拟合的结果进行了比较.计算表明,基于结构风险最小的方法,能有效地对二重不确定性因素下的土木结构响应进行辨识,并进一步讨论了算法的改进.

根据在役桥梁的作用效应区间特点,引入凸集模型非概率可靠性理论方法,在非概率可靠性指标常用的3种求解方法(即定义法、转化法和优化法)的基础上,对基于区间变量的在役桥梁非概率可靠性评估进行了研究.考虑检测手段的局限性,存在难以获取在役桥梁概率模型中的全部统计参数的问题,给出了在役桥梁非概率可靠性评估方法的一般步骤,并对一座实桥分别进行了概率和非概率的可靠性评估,同时进行了时变可靠性分析和寿命预测.研究结果表明,在原始数据不充分情况下,对在役桥梁进行非概率可靠性评估是可行的和合理的.

马岭河特大桥为斜拉桥,其索塔锚固区是结构的关键受力部位,是设计和施工中的难点,单纯的力学分析很难反映结构的实际工作状态与应力分布状况.为此,对马岭河特大桥索塔锚固区进行了足尺节段模型试验,介绍了测试方案、裂缝观察结果、应力的采集和分析以及变形的观测和结果分析;并对索塔进行了空间有限元分析.研究表明,试验和理论分析结果符合程度较好,得出了模型的开裂安全系数、裂缝宽度安全系数及变形等结果,为设计和施工提供了重要的理论依据.

基于碳纤维混凝土的电热效应、电力效应原理,着重研究碳纤维混凝土两跨至四跨连续梁,在连续梁的下缘(或上缘)布置短切碳纤维混凝土薄层,并在其相应跨度两端设置电极,以利通电;针对超载突出情况,给碳纤维混凝土智能化通电、加温,以提高桥梁的承载能力和变形能力.研究表明:碳纤维混凝土连续梁的承载能力和变形能力都得到大幅提高.