基于无人机的空地信道特性测量系统

随着各种飞行器和通信一体化的发展,对空地信道特性的研究变得愈发重要且迫切。针对空地通信场景,本文研制了一套由无人机发射单元和地面接收单元组成的无人机空地信道测量系统。该系统选取具有平坦功率谱特性和大动态范围的ZC序列作为测量序列,利用硬件实现实时提取信道冲激响应(Channel Impulse Response, CIR),并通过采样偏差恢复、系统响应校正等方式,提高信道测量系统的准确性。实测验证结果表明,本文研制的信道测量系统与信道模拟器模拟结果和射线跟踪(Ray Tracing, RT)仿真结果基本一致。最后,开展了校园场景空地实测活动,分析了该场景路径损耗(Path Loss, PL)、莱斯K因子、均方根时延扩展(Root Mean Square-Delay Spread, RMS-DS)等信道特性。     

激光通信平背伺服摆镜支撑结构优化设计EI北大核心CSCD

为了保证平背伺服摆镜的镜面精度和支撑刚度,设计了一种周边柔性支撑的方案,通过对摆镜与镜座粘接处机械结构进行切口处理形成铰链结构,降低结构刚度,减小结构变形产生应力的影响。由于摆镜形状、粘接点位置、柔性支撑结构参数较多,并且相互耦合,首先采用正交实验法对摆镜主要参数进行分析与优化,确定摆镜形状尺寸参数和粘接点位置,随后优化设计摆镜柔性支撑结构。仿真分析和实验表明,采用该周边柔性支撑后,摆镜组件一阶频率为446.66 Hz,在±5℃温升(温降)和标准地球重力共同作用下,最大面形误差RMS为λ/42.87,能够满足动、静态刚度和热尺寸稳定性要求。随后使用ZYGO干涉仪在(23±5)℃温度范围内对加工装配后的摆镜面形进行检测,结果表明,摆镜面形PV值优于λ/5.1,RMS优于λ/43.28,满足RMS≤λ/40的指标要求。实验结果表明,柔性支撑参数设计可靠,满足使用要求。     

主动干扰辅助下的无人机隐蔽通信功率与位置联合优化

利用友好干扰节点发送人工噪声是无线隐蔽通信中一种常见实现方法,可以增加监听者做出判断的不确定性,从而实现隐蔽传输。为此,考虑在无人机隐蔽通信网络中,部署一个空中的友好干扰节点,发射人工噪声干扰地面监听者的检测。对无人机与地面用户之间实现无线隐蔽传输进行了研究,分析了其有效隐蔽性能,联合优化了2架无人机的发送功率和位置部署以最大化隐蔽传输速率,使用粒子群优化算法与功率位置交替迭代算法2种优化方法得到最优的无人机部署位置及功率分配方案。仿真结果表明,联合优化方案相比于固定位置只优化功率的基准方案可以显著地提高系统隐蔽传输性能,且交替迭代算法所得结果要优于粒子群优化算法。     

牵引供电系统对铁路信号的电磁干扰及优化路径

铁路信号系统对铁路通信非常重要,其不仅决定了铁路通信的质量和效率,也关系到列车运行时的安全性与稳定性。牵引供电系统是较为常见的供电方式,具有供电效率高的突出优势,但其很容易被电磁干扰,导致信号传输出现偏差。因此,为确保牵引供电系统的供电速率,应对电磁供电体系予以合理优化,不断提升其抗电磁干扰能力。文中基于实际研究,探讨了牵引供电系统对铁路信号的电磁干扰,并提出了优化路径。     

考虑可平移负荷的综合能源系统动态优化调度策略

综合能源系统因多能互补、协调优化等特性受到了广泛关注,但该系统的热电机组在运行时的调峰能力具有一定局限性。为降低综合能源系统的用能成本,提升系统的用能效率,改善其调峰能力,文中提出了一种考虑可平移负荷的综合能源系统动态优化调度策略。该策略以系统的整体运维成本最小化为目标,结合可平移负荷和相关算例构建仿真模型,并采用自适应混沌粒子群算法进行求解。结果表明在引入可平移负荷时,多能源微网能够较好地达到削峰填谷目的,并降低系统综合运行成本,实现节能减排效果。同时,文中将传统粒子群算法与自适应混沌粒子群算法作比较,证明了自适应混沌粒子群算法在精度与效率上都优于传统的粒子群算法。     

基于FPGA的多通道雷达数据回放系统设计

为解决雷达实时信号处理功能及性能有效验证问题,文中设计并实现了一种宽窄带一体化、多通道雷达数据回放系统。该系统按雷达工作的时序和数据率将雷达回波数据发送至实时信号处理系统,从而对目标跟踪场景进行复现,实现雷达实时信号处理功能及性能的有效验证。系统硬件平台由磁盘阵列服务器与两块PCIe光纤板组成。基于Xilinx系列产品,结合系统特点对PCIe DMA控制流程及响应机制做进一步调整,实现了服务器到光纤板的雷达回波数据高速批量传输。根据雷达工作机制及回波数据结构,设计FPGA回放控制状态机及相关功能模块,严格按照雷达工作的时序和数据率使雷达回波数据由光纤板传输至实时处理系统。分别设计软件同步控制方法和硬件同步控制方法,保证多板卡数据回放的同步性。测试结果表明,该系统实现了宽、窄带雷达回波数据的板间同步回放,各数据类型分别支持6路并行数据通道,数据回放峰值速率可达1 920 MB·s^-1。文中系统可依托雷达原有硬件平台实现,无需增设板卡和线缆,具有良好的集成性与通用性,目前已被应用于某多功能相控阵雷达中。     

基于甲虫搜索的改进粒子群无人机辅助网络部署优化算法

在体育赛场等用户大规模聚集或者突发灾难的情况下,地面基站经常面临过载甚至瘫痪的问题。此时,多无人机(UAV)辅助网络系统可以很好地为地面基站提供信号补偿,有效地增强局部地区的通信质量。然而,无人机的机动性和网络流动引起的拓扑结构变化,会导致频繁的间歇性连接甚至出现传输故障。因此,UAV基站的有效部署以及网络性能的优化成为亟待解决的问题。该文提出一种基于甲虫搜索的改进粒子群UAV辅助网络部署优化算法—智能高效算法(IEA),利用甲虫搜索算法(BAS)的个体寻优优势,对粒子群算法(PSO)进行改进,并首次采用双门限约束保证用户通信质量,使得多UAV系统下的网络性能得到了改善。仿真结果表明,相对于传统算法,该文提出的IEA算法在系统吞吐量、用户平均吞吐量以及频谱效率等方面都获得了较大提升。     

基于ANSYS软件平台的水声换能器优化设计方法

水声换能器设计时需考虑结构尺寸及电声特性等因素限制,快速找到最优设计方案对设计人员非常重要。该文介绍了一种水声换能器参数化优化的设计方法。首先利用ANSYS软件APDL参数化设计语言建立换能器参数化模型,然后将换能器参数化模型导入ANSYS Workbench平台,通过设置输入变量和输出变量给出优化约束条件和优化目标,选择合适优化算法后程序自动进行优化计算,并给出最优设计结果。结果表明,该方法可在换能器参数范围内求解最优方案,同时也能大幅提高设计人员的优化效率。     

温循条件下电源模块的瞬态热力耦合研究及优化

针对电源模块在温度循环条件下工作的可靠性问题,以典型电源模块为研究对象,基于有限元分析软件建立温循条件下电源模块的瞬态温度分布模型和电源模块的瞬态热力耦合模型,着重分析芯片、玻璃绝缘子等易损区域。在此基础上以玻璃绝缘子的最大热应力和芯片的最高温度为优化目标,对电源模块进行遗传算法优化设计。结果表明,相比其他研究直接施加热载荷条件,采用瞬态热力耦合所得电源模块结果更准确,芯片温度为86.03℃,玻璃绝缘子的热应力为61.27 MPa。经过遗传算法优化的芯片温度为81.85℃,玻璃绝缘子的热应力为37.05 MPa,满足可靠性要求。证明遗传算法与仿真结合,可有效提高产品设计的可靠性。     

基于自调整映射法则的矩形稀布阵列优化方法北大核心CSCD

针对多约束条件下的矩形稀布阵列优化问题,提出了一种基于自调整映射法则的矩形稀布阵列优化方法。该方法首先提出一种新的最优化问题用于确定阵元坐标矩阵维数以平衡放置阵元数的自由度和阵列孔径可调整空间,并引入用于稀疏阵元的阵元状态矩阵;其次,构建自调整映射法则,对矩形阵列不同方向进行相应的映射,并对阵列短轴方向进行自调整,使得阵元位置满足最小阵元间距,避免出现不可行解;然后,通过粒子群优化算法优化阵元位置得到最优阵元坐标;最后,考虑适应度函数为单波束指向和多波束指向,对算法进行仿真验证。仿真结果发现该算法可以满足多约束条件并有效降低阵列的峰值旁瓣电平,从而提高矩形稀布阵列的性能。