无线传感器网络二阶一致性时间同步

考虑到在无线传感器网络中,新节点的加入或老节点的死亡均会导致拓扑呈动态变化,该文研究一种完全分布式二阶一致性时间同步(Second-Order Consensus Time Synchronization, SOCTS)算法。将节点的时钟特性建模成二阶状态方程,按照伪同步周期广播节点的本地虚拟时间,根据邻居节点的本地虚拟时间的不一致来构造同步控制输入;通过坐标变换将网络的一致性时间同步问题转化为变换系统的稳定性问题,理论分析了SOCTS算法的收敛性和收敛条件,并研究了影响SOCTS算法收敛速度的因素。通过数值仿真实验验证了所提方法的有效性。     

基于拟合衰减差自补偿的分布式光纤温度传感器

针对斯托克斯光和反斯托克斯光的本质损耗、附加损耗使分布式光纤温度传感器产生测温误差的问题,通过对分布式光纤温度传感器的温度解调原理的研究,提出了拟合斯托克斯光与反斯托克斯光之间衰减差的方法实现温度自补偿,以此减小测温误差.以传感光纤上不同位置的两部分作为参考段和测温段,参考段的光信号作为测温段拟合多阶衰减差和解调温度的参量,通过引入多阶拟合结果解调温度,减小因斯托克斯光和反斯托克斯光的本质损耗、附加损耗导致的温度误差,实现温度的初步修正.改变光纤上同一位置的温度,取3组不同温度值及对应信号值计算引入拟合衰减差前后的瑞利噪声,分析了瑞利噪声与光纤长度和温度的关系,通过引入拟合衰减差消除瑞利噪声,减小了斯托克斯光和反斯托克斯光的本质损耗、附加损耗导致的瑞利噪声误差,实现温度的再次修正.分析比较多阶衰减差拟合结果对测温误差以及消除瑞利噪声的影响,获得最优拟合阶次.在拟合因参考段的附加损耗而导致的测温段的附加误差后,通过拟合结果进行温度补偿,完成了最终温度修正.实验结果表明,在30-90℃,引入一阶线性拟合结果的温度修正效果最好,经过三次修正后,测温误差从10.50℃降低至0.90℃.     

矿井安全监控系统中无线传感网络干扰控制研究

无线传感网络易受延时、丢包、干扰等因素的影响。煤矿井下环境非常复杂,使得矿井安全监控系统采集的井下环境参数在矿井下的传输受到不确定干扰的影响。针对干扰的不确定性,提出非线性PID控制策略控制的无线传感网络应用于矿井安全监控系统。在Matlab/Simulink仿真环境下建立了无线传感网络仿真模型,分别对其用常规PID控制和非线性PID控制。仿真结果表明非线性PID控制要比常规PID控制对无线传感网络干扰控制效果更好。     

基于模糊神经网络的SZ绞合成缆机现场总线控制系统

在对SZ绞合成缆机设备组成简介的基础上,设计了基于模糊神经网络的SZ绞合成缆机现场总线控制系统.该控制系统采用三层网络结构即管理层、控制层和设备层来完成对SZ绞合成缆机的控制.对光纤放线装置的控制采用模糊神经网络控制算法,较好地适应了负荷和外部扰动的变化,获得了满意的控制质量.系统采用WinCC工控软件实现复杂友好的图形界面,用Matlab完成模糊神经网络控制算法的计算任务.该系统已运行一年多,效益良好.     

物联网感知层低能耗时间同步方法研究

针对物联网感知层对时间同步的需求及节点能量有限的特点,提出一种低能耗时间同步(Low EnergyConsumption Time Synchronization,LECTS)的方法,从同步消息量、同步周期和占空比角度研究同步能耗的降低.对网络进行父子群的划分,为每个群选择PS(Pairwise Synchronization)节点,群内节点持续同步,群间节点按需同步;父节点和PS节点间以同步周期和占空比双向交换N次同步消息,群内其他节点侦听同步消息,基于参数抵消的联合极大似然法估计子节点与父节点间的相位偏移和频率偏移,将群内子节点同步到父节点;在给定同步精度下,汇聚节点定期评估网络同步误差,由时间同步控制器调整网络同步周期和占空比.仿真结果表明LECTS算法在保证同步精度的同时,降低了同步能耗、提高了网络的生存周期.     

Theoretical optoelectronic analysis of intermediate-band photovoltaic material based on ZnY1-xOx （Y = S,Se, Te） semiconductors by first-principles calculations

The structural, energetic, and electronic properties of lattice highly mismatched ZnY1-xOx （Y = S, Se, Te） ternary alloys with dilute O concentrations are calculated from first principles within the density functional theory. We demonstrate the formation of an isolated intermediate electronic band structure through diluted O-substitute in zinc-blende ZnY （Y = S, Se, Te） at octahedral sites in a semiconductor by the calculations of density of states （DOS）, leading to a significant absorption below the band gap of the parent semiconductor and an enhancement of the optical absorption in the whole energy range of the solar spectrum. It is found that the intermediate band states should be described as a result of the coupling between impurity O 2p states with the conduction band states. Moreover, the intermediate bands （IBs） in ZnTeO show high stabilization with the change of O concentration resulting from the largest electronegativity difference between O and Te compared with in the other ZnSO and ZnSeO.     

宽带腔增强吸收光谱法测量大气NO2定标方法研究

非相干宽带腔增强吸收光谱法定量探测大气痕量气体浓度需要准确定标。以定量探测大气NO₂为目的,建立了基于蓝色发光二极管光源的非相干宽带腔增强吸收光谱测量系统,研究了(1)仅使用浓度已知的NO₂吸收光谱、(2)同时使用浓度已知的NO₂和纯氧气中氧气二聚体O₂-O₂吸收光谱、(3)利用纯氮气和纯氦气的瑞利散射消光差异等三种方法,分别获取非相干宽带腔增强吸收光谱在430～490 nm波段的镜片反射率定标曲线。三种方法得到的镜片反射率最大值对应波长均约为460 nm,但这些最大值存在一定差异,分别为0.999 25,0.999 33和0.999 37。利用NO₂样气吸收测量对比了三种定标方法,发现方法(1)与另外两种方法的测量结果不一致性分别约为14%和19%,而后两种方法所测结果的不一致性仅为4%。测量结果表明,NO₂标准气体浓度的不准确性以及壁损耗等因素恶化了方法(1)的定标精度,应尽量避免使用该定标方法。通过对实际大气中NO₂和O₂-O₂在440～485 nm波段内的同时测量,进一步验证了非相干宽带腔增强吸收光谱法的高灵敏度以及所用标定方法的有效性。     

基于光谱稳定LED光源的长光程DOAS的大气NO2探测

针对LED光谱容易产生漂移从而影响差分光学吸 收谱(DOAS)系统的测量性能,研究了温度和驱动电流对蓝光LED(LZ1-00B205)光谱产生漂移 的影响,发现LZ1-00B205中心波长随温度和电流的变化分别为+0.025nm/℃ 和－0.003nm/mA。通过对LZ1-00B205进行恒温控制(误差约为±0.1℃)和恒流驱动(电流波动<1%),有效 抑制了LED光谱的波长漂移和光强波动。使用改进后的LZ1-00B205作 为长光程DOAS系统光源,对大气NO₂进行了 监测。当光程为760m时,系统的探测限为4×10－9。实验结果表明,光谱稳定后的LED适于做DOAS系统的测量 光源。通过稳定LED光谱改善DOAS反演结果,这种方法不需要反复测量参考光谱,简化了DOA S系统的操作过程,同时提高了测量精度。     

基于二维最大相关准则的图像阈值分割

提出了基于二维最大相关准则的自动阈值图像分割算法．该方法根据图像的二维直方图中目标和背景分布的相关量最大来选择阈值,能够实现比传统最大相关准则更强的抗噪声能力．同时将遗传算法用于对二维最大相关准则阈值分割的优化,试验结果表明该算法可以实现快速、准确图像分割．     

面向CNN模型图像分类任务的高效激活函数设计

激活函数（Activation Functions,AF）对于卷积神经网络学习、拟合复杂函数模型来说具有十分重要的作用,为了使神经网络能更好更快的完成各类学习任务,设计了一种新型高效激活函数EReLU。EReLU通过引入自然对数函数有效缓解了神经元“坏死”和梯度弥散问题,通过分析激活函数及其导函数在前馈和反馈过程中的作用对EReLU函数的数学模型探索设计,经测试确定EReLU函数的具体设计方案,最终实现了提升精度和加速训练的效果;随后在不同网络和数据集上对EReLU进行测试,结果显示EReLU相较于ReLU及其改进函数精度提升0.12%~6.61%,训练效率提升1.02%~6.52%,这有力地证明了EReLU函数在加速训练和提升精度方面的优越性。