无线人体局域网（WBAN）中的同步算法研究

在无线人体局域网(WBAN)的系统设计中辐射功率严格受限,信道易受周围电磁环境、人体组织以及人体运动影响,传统同步算法在低信噪比环境下性能较差.针对无线人体局域网的信道特征,提出了基于前导序列频谱特性的同步算法,该算法可以在低信噪比情况下取得稳定的性能,具有一定工程实现的意义.     

表面平整目标的电磁散射快速预估

针对表面基本由平面构成的散射体,在传统弹跳射线法的基础上,对射线跟踪以及射线求交测试方法进行改进,使得该方法对于分析隐身飞行器等有更好的应用。研究了单根射线与三角形的快速求交方法,同时与弹跳射线法相结合,使用三角形对目标进行两次表面拟合,分别得到用于求交测试的稀疏三角面元,以及用于射线追踪的起始三角面元,利用快速求交方法,完成射线追踪,进行物理光学积分,完成目标远场电磁散射的快速预估,将该方法的计算结果与文献结果进行对比,验证了该方法的可靠性,通过计算不同拟合面元密度下情况下的结果,验证了该算法的高效性。     

Hydrophobic nanochannel self-assembled by amphipathic Janus particles confined in aqueous nano-space

Hydrophobic nanochannel plays a significant role in many physical, biological, and geological phenomena and exhibits impressive applications due to both its ubiquitous distribution and great ability to transport hydrophobic molecules,including various oils and gases. Based on theoretical modeling, we herein reveal that the amphipathic Janus nanoparticles have a large probability to self-assemble into uninterrupted hydrophobic nanochannels inside the aqueous nano-space, although there are large portions of the Janus nanoparticles to be hydrophilic. The key to this observation is the attractions between the hydrophobic regimes on neighboring amphipathic Janus particles through hydrophobic interaction in aqueous nano-space. More surprisingly, the permeation efficiency of hydrophobic molecules through the uninterrupted hydrophobic channel in Janus particles aggregate is even higher than that in the aggregate of hydrophobic particles. We note that the proposed amphipathic Janus particles can be transported to the appropriate positions by the water since the hydrophilic regimes still remain a strong particle–water interaction. We also note that most natural subsurface rocks are not completely hydrophobic or hydrophilic but have complex surfaces with inhomogeneous wetting property. Our work therefore provides a detailed molecular level understanding of the formation of underground strata as well as the new insight for constructing the artificial hydrophobic channels for various applications, such as the design of proppants to enhance the recovery of the unconventional oil/gas.     

无线Mesh网：新一代的宽带无线接入网络

本文讨论了无线Mesh网的基本原理与应用，并简单介绍了引出无线Mesh网络技术的Ad-hoc网络及其特点。     

森林环境电波传播抛物方程模型的改进研究

将森林看成空气和植物组成的混合物, 应用两相混合物折射模型求解了森林的等效介电常数, 通过与实验结果的对比, 验证了该模型的正确性. 将该森林介电常数求解方法引入到抛物方程的森林模型中, 改进了抛物方程的森林模型. 相对于传统的森林环境电波传播模型, 该模型能考虑森林各组成要素对电波传播的影响, 更适合于实际不同地区、不同种类植物分布的森林环境中电波传播特性的求解. 此外, 引入了非均匀网格技术, 有效提高了大区域森林环境中电波传播问题的求解效率.最后基于该模型仿真分析了森林的植物体积含量、重量含水量等要素对电波传播特性的影响. 关键词： 森林 抛物方程 非均匀网格 电波传播     

预测毫米波雾衰减的抛物方程模型研究

雾是影响毫米波通信系统性能的典型气象条件之一.针对传统经验模型无法精确预测多径效应下的电波传播问题,给出了基于抛物方程的雾衰减预测模型.以自由空间雾特征衰减的预测为例,将本文模型与Rayleigh近似及经验模型的计算结果进行对比,验证了该方法的可靠性.最后将该模型应用于预测35 GHz和94 GHz毫米波在分别含有平流雾和辐射雾的复杂环境中的传播特性,仿真结果表明该模型有效地反映了地形绕射、地表反射等对电波传播的影响,为快速准确地预测复杂地理环境及特殊气象条件中的电波传播特性提供了一种有效的预测模型.     

太赫兹波大气衰减的抛物方程模型

抛物方程是一种模拟电波传播特性的高效模型,但目前抛物方程模型在模拟电波传播时,主要考虑大气的折射效应而忽略了其吸收作用,然而太赫兹波的大气衰减较为严重。通过引入大气分子吸收的复折射率,实现了应用抛物方程模型计算太赫兹波的大气衰减。该模型考虑了大气压强、温度和水汽密度等气象参数随高度变化对大气衰减的影响,且能够针对不同地区和季节的气象条件对大气衰减进行计算,与真实环境更加符合。最后利用该模型仿真分析了0.14 THz波的传播特性,给出了传播损耗随距离和高度的变化,并与忽略大气衰减的结果进行了对比,结果表明抛物方程模型能同时体现太赫兹的大气吸收效应和多径传播效应。     

基于滑动平均和逆抛物方程的目标定位法

应用逆抛物方程法进行有源目标定位时,传播空间中的背景散射体会产生高强度的杂波,从而导致其定位精度下降或失效.针对这一问题,使用自适应滑动平均算法进行有效信号提取,研究了不规则地形和不均匀大气媒质环境中的目标定位问题,分析了定位误差和定位门限的选取.通过对离散化的回波数据进行处理,利用运动目标和背景杂波的非相干特性进行信号提取和杂波抑制.仿真结果表明:该方法与逆抛物方程定位算法相比,改善了目标位置的信号聚焦程度和信干噪比.     

蒸发波导中的时间反演抛物方程定位法

蒸发波导是一种在海面上频繁出现的多径传播环境,会引起信号畸变,导致常规算法分辨率下降,使得雷达测向测距误差加大甚至无法工作.本文提出了一种基于方向图加载的时间反演抛物方程定位算法,能够有效地处理蒸发波导效应,自适应地补偿信号畸变,形成与传播环境相匹配的、经过时间反演的电波,从而稳健地实现对目标的聚焦定位.该算法能够巧妙地利用多径效应,增大天线阵列的有效口径,得到超分辨率的效果.另外,它还对阵元间距有着较高的宽容性,这样就可以采用稀布形式,从而提高算法的实用性,增加其适用范围.仿真结果表明,对于相同口径的阵列天线,该算法使方位分辨率较自由空间提高了2倍以上;在30λ的大阵元间距下,旁瓣电平在8.96 dB以下,有效地抑制了鬼像的产生.该算法具有较强的稳健性和较高的精度,在海面通信、搜救、预警等领域有着广阔的应用前景.     

抛物方程的多重非均匀网格模型及其应用

提出了抛物方程的多重非均匀网格模型,以准确求解三维空间存在多辐射源的电波传播问题。通过对不同辐射源建立不同的坐标系,并对其仿真空间采用不同的非均匀网格划分,构建了抛物方程的多重非均匀网格模型。在此基础上,实现了三维多辐射源问题的并行计算。实例仿真了空间存在四个辐射源的电波传播特性。结果表明,抛物方程的多重非均匀网格模型能够准确求解多源的空间电磁场分布特性,且在该算例中,并行技术使得抛物方程的计算速度提升了2.41倍,极大地提高了抛物方程对三维多源问题的求解效率。