基于LabVIEW的多点串联光纤传感系统设计

设计了一种远程多点光纤传感系统用于大范围对象测量,其结构为一个本地控制节点通过双向光纤链路串联所有远端传感节点。在本地控制节点共享光源、光电检测器等光电器件,并结合虚拟仪器实现数据处理电路;而远端传感节点仅包含敏感元件、无源光器件构成的光路,并能直接实现时分复用。以3节点系统的甲烷气体检测为例进行实验和计算,结果证明该方案能够有效工作,通过循环检测可使首个传感节点的相对误差降至0．2％以下。     

水下通信中的异常声压监控网络系统设计

传统水下通信声压异常监控网络存在无法自主完成节点的投放和回收,存储监控盲区并且无法进行动态组网,不能对异常声压进行准确的监控等较大的缺陷;为此,设计并实现了一种新的水下异常声压监控系统,系统中的通信协议基于节点间的深度信息完成数据的转发,给出了系统中监控器、CC2430 处理器、终端节点以及协调器节点的硬件设计原理并给出了系统采集数据的软件流程;系统中实现了对链路层的AODV 路由协议进行改进,增强系统对异常声压的监控性能;测试结果说明,该系统获取的声压监测星座图明显优于传统系统,在不同的干扰类型下,发射信号使用PSK调制,载波中心频率是10 kHz,采样率是50 kHz,码率是2 000 bit/s;实验结果表明:该种系统具有较低异常声压信号监控误差率,可对异常声压信道的传输特性进行较好的校正和补偿,具有较强稳定性。     

一种局部模式的RGB差值序列交叉区域取样节点定位算法

鉴于当前无线传感器网络移动节点定位技术中存在的实时性差和定位不准确的问题,设计了一种交叠区域采样模式的WSN移动节点定位算法OASM_MNL(overlapping area sampling mode of mobile node localization)。该算法通过获取的信号在能够直接和移动节点通信的信标节点的信号交叠区域里面进行局部采样;通过距离比例因子对平均跳距进行权值化,优化了中跳距的计算公式;通过差值序列对样本点滤波,在此基础上把差值序列绝对值作为加权标准,计算出移动节点的坐标。仿真结果表明,与E-CDL、MCL等常见的移动节点定位算法相比,新算法定位误差降低幅度超过,定位效果良好。     

结合危险理论的故障检测免疫模型

为了实现快速准确的网络故障检测与诊断,将危险理论与动态克隆选择算法相结合,提出了用于网络故障检测的危险理论免疫模型;并针对网络故障特点,对危险理论与动态克隆选择算法进行了改进;首先采用危险理论模型对抗原进行危险信号浓度识别,并利用成熟检测器检测已知故障类型,其次用改进的动态克隆选择算法对未知故障进行有效的学习;通过对多种网络故障类型检测的仿真实验,证明了新模型不仅具有更好的检测效果和动态适应性,而且能够提高检测效率与准确率。     

应用于微电容超声换能器的信号处理电路设计*

针对微电容超声换能器的输出信号特征及检测要求,文中设计了换能器的微弱信号处理电路,包括基于跨阻的微弱电流信号检测和多重反馈带通滤波电路。通过搭建水下测试平台,对电路性能及功能进行实际测试,并进行水下测距实验。实验结果表明,该电路可对微电容超声换能器输出的400 k Hz信号进行检测放大与滤波;电路的线性度为0.18%,滤波电路中心频率为396 k Hz,带宽为55 k Hz。该电路可用于CMUT的接收信号处理并应用于超声测距及成像的前端信号处理。     

基于地磁感应的新型无线车辆检测器设计

为了顺应智慧交通技术的发展需求,进一步提高车辆检测的准确率,提出了基于地磁感应的新型无线车辆检测器设计思想,该设计集成传感网ZigBee、时钟同步以及地磁感应等技术;检测器硬件以ZigBee芯片MC13213为核心,外围扩展无线高频模块,并通过IIC接口与地磁芯片MAG3110支撑电路相连;软件则是通过在主控芯片中植入具有地磁检测算法,运用时钟同步、无线网等技术从而实现车速、车长等重要数据估算;经过应用测试分析,该检测器器能针对不同车型、不同车速等作出正确响应,准确率可达97%以上,应用前景十分广阔。     

不确定海洋环境中基于主成分量的稳健检测器

传统的信号检测算法在不确定的海洋环境中性能出现下降。基于贝叶斯原理的最优检测算法可以实现对不确定海洋环境中信号的有效检测,但是其突出问题是计算量较大。本文提出了一种基于主成分量分析的稳健信号检测器,该检测器利用贝叶斯原理将环境先验信息引入到检测算法中,同时使用主成分量分析方法来降低运算量,实现了对信号的快速有效检测。分别使用标准失配海洋模型和海上实测数据进行了计算机仿真和实验验证,结果表明:(1)基于主成分量的稳健信号检测器检测性能达到最优贝叶斯检测器的效果。(2)本文方法在线运算速度是贝叶斯最优检测器的5^一8倍。(3)环境先验信息失配的情况下,扩大海洋环境参数模型的不确定度范围有助于提高检测性能。      

不确定海洋环境中基于蒙特卡罗优化的稳健检测方法

常规的检测算法在实际不确定海洋环境中会遇到环境失配的问题,进而导致检测性能下降。本文结合贝叶斯原理和广义似然比方法,基于蒙特卡罗优化技术,提出了一种不确定海洋环境中信号检测方法。该检测器将环境先验信息应用到广义似然比检验中,在保证有效检测的基础上,降低了计算复杂度。同时给出了精确模型匹配检测器、最优贝叶斯信号检测器、平均模型匹配检测器和能量检测器作为对比的检测算法。计算机仿真和SWellEx-96海上实测数据处理结果表明,本文提出的信号检测器检测取得了优于平均模型匹配检测器和能量检测器的性能,其计算效率也有明显提高。     

不确定海洋环境中基于蒙特卡罗优化的稳健检测方法

常规的检测算法在实际不确定海洋环境中会遇到环境失配的问题,进而导致检测性能下降。本文结合贝叶斯原理和广义似然比方法,基于蒙特卡罗优化技术,提出了一种不确定海洋环境中信号检测方法。该检测器将环境先验信息应用到广义似然比检验中,在保证有效检测的基础上,降低了计算复杂度。同时给出了精确模型匹配检测器、最优贝叶斯信号检测器、平均模型匹配检测器和能量检测器作为对比的检测算法。计算机仿真和SWellEx-96海上实测数据处理结果表明,本文提出的信号检测器检测取得了优于平均模型匹配检测器和能量检测器的性能,其计算效率也有明显提高。      

基于改进免疫遗传算法的K覆盖异构传感器节点调度

为了实现无线传感器网络监测区域目标点的多重覆盖,设计了一种基于改进免疫遗传算法的异构传感器节点调度算法实现目标点的K重覆盖;首先,在传统的概率感知模型中加入剩余能量和感知能力因素,得到改进的概率感知模型,并设计了以最小化节点数并满足覆盖度约束的目标函数;然后,采用改进的免疫遗传算法对节点进行调度,最后,给出了具体的采用改进免疫遗传算法实现WSN异构节点调度的具体算法;仿真实验表明:文中方法能在满足K覆盖约束前提下实现监测区域的节点调度,与其他方法相比,活动节点数平均多7%,具有较长的网络生命周期和较少的网络能耗。