基于DIJKSTRA的无线传感器网络分簇路由算法

为加快无线传感器网络最优路径搜索速度、减少路径寻优能量消耗和延长网络寿命,提出了基于改进的DIJKSTRA算法的无线传感器网络分簇路由算法;运用DIJKSTRA算法在无线传感器网络内以多跳接力的方式来搜寻从源节点到目的节点的最短路径;结合能耗优化策略,避免网络能耗热点问题,实现网络能耗均衡;通过与基于蚁群算法的路由算法对比分析,基于Dijkstra的网络分簇路由算法能优化网络分簇并建立较优传输路径,其快速收敛性能减缓了网络中簇头节点的能耗,延长了网络寿命,提高了网络鲁棒性。     

基于BP神经网络模型时钟同步误差补偿算法

误差补偿是保证水下传感器网络时钟同步精度的一个重要保障,现有研究方法主要采用线性拟合和最小二乘法对时钟同步参数进行误差补偿,但该类方法并未考虑受海流影响时节点移动所导致的时钟同步精度问题.针对此问题,本文提出一种基于BP神经网络模型的时钟同步误差补偿算法.首先采用深海拉格朗日洋流模型描述水下节点运动规律,模拟水下节点运动速度,进而建立时钟同步参数模型,最后构建符合水下环境的BP神经网络时钟同步误差补偿模型,通过定义激励函数,引入正则项因子和补偿性因子避免模型过拟合,建立误差反向传播的BP神经网络模型时钟同步误差补偿算法.仿真实验表明,本文提出的算法与TSHL算法、MU-sync算法、MM-sync算法相比,在时钟同步精度(即时钟同步时间与标准时间的误差)上分别提升了37.42%, 17.29%和21.86%,并且均方误差得到显著降低.     

无线自组织网络时钟同步系统设计研究

根据在时钟同步方面(Wireless Sensor Network,WSN)无线传感器网络和自组织网络具有的相似属性,WSN时钟同步方法可以运用到自组织网络当中。由于影响时钟同步的要素很多,存在抗干扰性弱、同步精度差等问题。根据主从同步的特点,运用脉冲位置测量法,无线传感器与网络时钟之间的关系,构建出一套相对完整的无线自组织网络时钟同步系统,并通过实验成功实现网络时钟数据的同步。     

无线传感器网络的分布扩散时钟自同步协议研究

针对大规模无线传感器网络同步协议的精度较低、可扩展性差的问题,提出一种分布式扩散时钟自同步协议(DDCSS);DDCSS是一个局部、并行执行的协议,基于分布式扩散的思想,以节点能量、分布和平均传输时延为依据,每轮动态地选取执行局部扩散的一组主节点和扩散节点,把主节点域内的节点平均时钟扩散有限的跳数,周围节点以接收的所有主节点域平均时钟取平均更新本地时钟,采用互扩散的方法使节点时钟近似同步到网络节点的平均时钟上,从而实现全网的时间同步;与RBS、TPSN协议相比较,该协议收敛速度较快,另外消除了误差累积,同步误差较低,扩展性较好。     

基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议

在无线传感器网络中,分簇技术是一种有效延长网络生命周期的方法。但是这种多跳的网络模型,如果节点均匀分布并且簇的大小相等,则靠近基站的簇头由于要中继更多的数据,则会导致能量空洞现象。因此提出一种非均匀分簇方法来缓解能量空洞问题。首先,通过节点的剩余能量、到基站的距离以及邻居节点数量来选择簇头。簇一旦形成之后,通过单跳和多跳的混合机制将数据发送到基站。实验结果表明,此协议能有效的延长网络的生命周期,均衡网络能耗,有效延缓能量空洞的形成速度。     

一种无线传感器网络多级异构分簇路由协议

JP+1]研究了无线传感器网络,提出了一种适合大规模应用的无线传感器网络体系结构,并提出了一种新的路由协议——多级异构分簇路由协议;该协议将无线传感器网络节点分成4种类型,根据簇头间平均跳数、簇头能耗等因素选举出第一级簇头节点;利用通信能耗、节点能耗以及跳数3个方面作为启发因子,寻找第一级簇头到第二级簇头间的最佳路径;基于NS2平台对该路由协议进行了仿真实验,并与LEACH协议进行比较;仿真结果表明:在大规模的应用中,该路由协议能有效地降低节点的平均能耗、延长网络生存时间。     

一种基于网格的无线传感器网络动态分簇路由协议

无线传感器网络是一种资源受限的网络,特别是在供能方面,为提高网络生存时间,提出了一种基于网格的无线传感器网络动态分簇路由协议,虚拟网格可以根据局部的信息动态的调整簇的大小,达到节省能量的目的;采用唯一簇头选举法(unique clusterhead election method)产生簇头,确保每个虚拟网格内只有一个簇头,并在恰当的时候才更换簇头;仿真实验和分析表明,该协议有效地平衡了整个网络的能量消耗,并显著地延长了网络的生存时间。     

EtherCAT时钟同步技术研究

EtherCAT是一种实时工业以太网协议;基于EtherCAT实时性强的特点,重点研究了EtherCAT分布时钟机制,并提出了在嵌入式设备上基于实时操作系统μC/OS II完成主站设计的方案;通过分析传输延时补偿、初始偏移补偿、动态漂移补偿等时钟同步过程,完成了对主站系统时钟同步技术的设计;基于环形冗余结构搭建了一主三从的EtherCAT测试系统,并通过计算机、示波器等设备采集得到从站间产生SYNC0信号的时间差值数据;最后,根据SYNC0周期为1 ms的数据,分析得到系统时钟误差维持在55 ns以内的同步性能,为时钟同步技术的理论研究提供了数据支持。     

簇间连接方式不同的簇网络的同步过程研究

本文对簇间连接方式不同的三类簇网络的同步能力和同步过程进行研究. 构成簇网络的两个子网均为BA无标度网络, 当簇间连接方式是双向耦合时, 称其为TWD网络模型, 当簇间连接是大子网驱动小子网时, 称其为BDS网络模型, 当簇间连接是小子网驱动大子网时, 称其为SDB网络模型. 研究表明, 当小子网和大子网节点数目的比值大于某一临界值时, TWD网络模型的同步能力大于BDS网络模型的同步能力, 当该比值小于某一临界值时, TWD网络模型的同步能力小于BDS网络模型的同步能力, SDB网络模型的同步能力是三种网络结构中最差的. 对于簇间连接具有方向性的单向驱动网络, 簇网络的整体同步能力与被驱动子网的节点数和簇间连接数有关, 与驱动网络自身节点数无关. 增加簇间连接数在开始时会降低各子网的同步速度, 但最终各子网到达完全同步的时间减少, 网络的整体同步能力增强. 文中以Kuramoto相振子作为网络节点, 研究了不同情况下三种簇网络的同步过程, 证明了所得结论的正确性. 关键词： 簇网络 有向连接 同步能力 Kuramoto振子     

一种基于可变扇区的非均匀分簇算法

针对LEACH协议中簇首分布不均匀,网络能耗不均衡的问题,提出一种基于可变扇区的非均匀分簇的算法（UCBVS）。首先,利用可变扇区和同心圆将网络合理的动态划分,使得距离基站近的区域分区较小;其次,选取簇内权值大的节点作为簇头,根据权值的大小判断是否进行簇头轮换;最后采用单跳和多跳相结合的方式进行网络通信。仿真结果表明,改进算法能够保证簇头节点能耗均匀,延长了网络生命周期。     

Modeling of intercellular synchronization in the Drosophila circadian clock

In circadian rhythm generation,intercellular signaling factors are shown to play a crucial role in both sustaining intrinsic cellular rhythmicity and acquiring collective behaviours across a population of circadian neurons.However,the physical mechanism behind their role remains to be fully understood.In this paper,we propose an indirectly coupled multicellular model for the synchronization of Drosophila circadian oscillators combining both intracellular and intercellular dynamics.By simulating different experimental conditions,we find that such an indirect coupling way can synchronize both heterogeneous self-sustained circadian neurons and heterogeneous mutational damped circadian neurons.Moreover,they can also be entrained to ambient light-dark(LD) cycles depending on intercellular signaling.     

最大似然参数估计水声通信帧同步技术研究

水声通信中传统帧同步方法仅仅依赖于匹配滤波输出的相关系数,在复杂信道条件下,容易出现误触发和漏同步。针对这一问题,分析了水声信道中噪声、多普勒和多径对帧同步的影响,提出了一种基于参数估计的帧同步方法.在同步过程中引入参数估计,将信号参数作为检测判决依据,以降低误触发率和漏检率;同时对最大似然估计算法进行适当简化,以降低实现复杂度。计算机仿真实验验证了新的帧同步方法相对于传统方法在定时精度和相关系数方面的优势。实际水声通信实验结果表明,无论是静止平台还是移动平台之间的通信,新的帧同步方法均能有效提高匹配滤波器输出的相关系数,提升接收机检测能力,从而避免出现误触发和漏同步。     

Non-standard clock synchronization in special relativity and the hypothetical ether frame

Assuming an Einsteinian world, formulae are given for achieving non-standard clock synchronization by various methods. It is shown that synchronization in one inertial frame simultaneously gives the same synchronization relative to all other frames. Absolute synchronization is not unique, and considerations of synchronization cannot distinguish an ether frame. In any world, synchronization with tachyons would produce the same results as other methods.     

一种线性调频扩频水声通信的新同步方法

针对高速运动过程中的水声通信,提出一种新型稳健的同步方法。该方法充分利用线性调频（LFM）信号的自相关特性及LFM扩频水声通信解调原理。湖试结果表明该方法简单有效,能够消除同步误差累积。利用湖试数据进行的仿真结果表明:该方法在常速及变速运动情况下均有效;在水下24m/s高速运动、时变多途干扰、带内接收信噪比低于0dB时,数据率可达为100bit/s,误码率保持在10^-4左右。     

分布式无线地震数据采集同步技术研究

针对目前分布式无线地震数据采集中由于采集节点增多、无线传输延时等因素导致的各采集节点间数据采集同步精度不高的问题,研究并设计了一种针对分布式无线数据同步采集中各个节点同步授时以及对采集数据包进行精确时间标记的方案。采用GPS(Global Positioning System)授时技术对各个采集节点时钟进行授时,同时利用GPS精准的秒脉冲对本地压控晶振器频率误差进行实时修正。采用在地震采集数据包中加入精确的时间戳信息的方法,保证了各个节点间同步误差限制在0.1ms以内。即使在GPS失效的情况下,压控晶振器和计数器联合作用仍可保证各节点同步采集稳定工作6小时。     

The study of underwater acoustic communication technology based-on the acoustic vector sensor

Underwater acoustic (UWA) communication based on an acoustic vector sensor is studied. The method of joint weighted sound pressure and velocity processing is used in phase modulation high-speed UWA communication system combined with coherent demodulation and adaptive equalization algorithm to demodulate and decode. Whereas the sound intensity could be used instead of pressure for frequency decoding in frequency modulation UWA communication system. The results of theory analysis, simulation calculations and lake trials have shown that either in phase modulation or in frequency modulation UWA communication system, the processing gain can be evidently increased, so that the BER (bit error rate) can be effectively reduced and the telemetry distance can be enlarged by using the acoustic vector sensor.     

异地时钟同步与时间的度量

介绍了庞加莱等人关于"异地时钟同步"和"相继时间段(绵延)相等"的思考,介绍了爱因斯坦"约定"异地时钟"同时"的方案,以及朗道等人对该方案的发展.我们赞同庞加莱的设想,即对光速传播性质的约定是时间测量的基础,并指出对光速的约定相当于对时空对称性的约定.我们在"约定光速的基础上"给出了钟速同步具有传递性的条件,不仅解决了"异地坐标钟钟速同步"的定义问题,而且解决了"相继时间段相等"的定义问题,证实了庞加莱原初的猜想,简化了时间测量的理论基础.     

基于声矢量传感器的水声通信技术研究

基于声矢量传感器声压和振速联合加权处理可以提高空间处理增益的原理,将声矢量传感器应用于相位调制的高速水声通信中,并结合自适应均衡算法,研究了相干解调和解码的方法。基于声矢量传感器声强处理可以抵消各向同性干扰、提高信噪比的原理,研究了在频率调制的水声通信系统中,利用声强解码代替声压解码的方法。理论分析、仿真研究和湖上试验结果表明:利用声矢量传感器相对于声压传感器来说,可以提高解码处理增益,进而提高了水声通信系统的作用距离、降低误码率。     

Cluster synchronization of uncertain complex networks with desynchronizing impulse

Cluster synchronization of nonlinear uncertain complex networks with desynchronizing impulse is explored. First of all, a feedback controller is employed, based on the Lyapunov stability theorem and Lipschitz condition, to guarantee that the uncertain complex networks with desynchronizing impulse synchronize with an object trajectory. Furthermore, a synchronizing impulse controller is presented, which is more efficiently and directly used to achieve the cluster synchronization. Finally, numerical examples are examined to show the effectiveness of the proposed methods.