无线传感器网络中基于距离的簇头选择优化研究

基于集群路由协议的核心实际上是簇头(CH)选择的过程,该过程要求能量消耗能够均匀分布在每个传感器节点上,以求延长传感器网络的生命周期.提出了一种新的分布式簇头选择算法(LEACH-DS),将从传感器到基站的距离作为关键参数考虑其中,以最优地均衡消耗在每个传感器上的能量.仿真结果表明,对比原LEACH算法,新算法的网络生存周期要比原LEACH的网络生存周期有效提高10 %,尤其是在节点到基站距离较远情况下,有更好的实际和应用价值.     

基于单纯形法的城轨列车惰行点搜索

对电气化铁路的节能技术,解决的方案通常为优化牵引运行策略、再生制动和能量存储系统.为提高单列车区间运行牵引能源利用效率,有效的做法是合理设定区间运行时间,适当减少牵引能源消耗.惰行控制是平衡运行时间和能源消耗的一种通用方法.然而,在应用系统实际情况的约束下,确定合适的惰行点并不容易.针对城市轨道列车区间运行,介绍了基于单纯形法的搜寻合适惰行点的方法,考虑在特定运行时间下,借助于单列车仿真系统的帮助,研究这种启发式搜索法在确定惰行点方面的可行性和性能表现.     

一种新型的装载机电驱泵控液压转向系统

传统装载机的负荷敏感转向系统存在较高的溢流损失和节流损失,转向过程中能量损耗较大.为提高转向系统的能量利用率,提出一种电驱闭式泵控液压转向系统,采用电控方向盘代替原转向系统中的转向阀和方向盘直接控制同步伺服电机,同步伺服电机转速直接由电控方向盘控制,使液压泵输出转向所需的流量到转向液压缸中.研究中,为验证该系统的可行性,首先建立联合仿真模型;然后构建该转向系统的试验测试样机进行验证,并对比原负荷传感转向系统与改进系统在相同转向工况下的工作特性.由试验结果可知,电驱闭式泵控液压转向系统消除负荷敏感转向系统的溢流损失和节流损失,并降低了转向系统的待机能耗,比负荷传感转向系统节能约56%,提高了转向系统的响应速度,使转向过程更加平稳、迅速.      

基于簇的无线传感器网络能量分析

由于节点配备的能量有限,采用分簇技术可以极大地降低节点与Sink节点通信的能耗,簇群的拓扑结构决定整个簇群的能量消耗速度。基于传感器节点的数据传输能量模型,研究了单跳和多跳两种簇群拓扑结构的能量消耗的理论模型及能量消耗公式,并分析不同网络拓扑结构对网络能耗的影响。     

步行与慢跑中人体三维加速度计数与能量消耗关系初探

三轴加速度计应用是目前国内外关于人体运动量及能耗研究中的热点,探索其定量分析人体运动的信度与效度是目前实验室比较关注的。选取44名非体育专业大学生,采用5.6km/h、6.4 km/h、8.0 km/h步速运动,利用间接热测定法做参考,分析步行与慢跑中三维加速度计数与能耗之间的相关性,不同性别下加速度计数的变化特点,以及不同身体指标间三维加速度计数与能耗之间变化差异。研究结果认为,不同性别间在5.6km/h、6.4 km/h速度下摄氧量、垂直轴counts、合矢量counts都存在极显著性差异(P<0.01),而冠状轴、失状轴counts与摄氧量/kg不存在显著差异(P<0.05);而在8.0 km/h速度慢跑下,摄氧量与失状轴、垂直轴counts存在显著性差异,与合矢量counts间不存在显著性差异(P=0.07);除性别外,身高、体重、去脂体重等身体指标与counts相关性均较低;调整性别和体重的影响后发现,垂直轴与合矢量counts与摄氧量、摄氧量/kg相关性极高(r>0.85),而与心率指标相关性稍低(r约为0.6)。     

Preface： Aerodynamics,dynamics and control of animal（insects,birds and bats） flight

Animal flight and swimming have long been of great interest to people.Besides curiosity about how their sophisticated aero-and hydrodynamic feats are performed,researches are very interested in the mechanics of animal flight and swimming for the following two reasons.One is that biologists need to understand the effects of aero-and hydrodynamic force production and energy expenditure on the physiology,behavior,evolution and other aspects of the animals.     

面向月球探测多机器人通信系统的Ad hoc路由协议优化设计

Ad hoc网络作为一种不依赖于任何固定设施的临时性多跳自治系统,是解决月球探测过程中多机器人通信问题的可行选择。由于月球探测多机器人通信系统对节能和实时性等方面的特殊要求,现有的Ad hoc网络路由协议还难以满足工程设计和实际应用的需求。因而,结合月球探测环境下的实际工程需要,对现有的Ad hoc网络路由协议进行优化设计就成为关键。在分析月球探测多机器人通信系统拓扑结构的基础上,给出了系统中各节点的能量消耗模型;进而,建立了路径寻优的数学模型,在动态源路由协议DSR的基础上设计了一种基于能量约束的Ad hoc网络路由协议。该协议综合考虑了通信系统对于节能和实时性两方面的需求,将路由跳数、路由传送功率、节点剩余电池能量作为路由度量,采用改进的离散Bellman-Ford算法进行最优路径的求解。仿真实验结果表明,该协议在保证通信系统实时性的前提下,可延长网络生存时间,能为月球探测多机器人系统提供更可靠的通信保障。     

基于超限快速决策树的无线多媒体传感器网络路由优化方法

为优化无线多媒体传感器网络路由,降低路由优化过程中能量消耗,提出基于超限快速决策树的无线多媒体传感器网络路由优化方法。首先,构建无线多媒体传感器网络路由模型,确定变量参数;然后,采用随机森林递归特征消除算法从变量参数中选取关键变量,构建路由多目标优化模型。最后,以关键变量为超限快速学习机输入值,通过学习机训练输出路由优化结果,完成网络路由优化。研究结果表明,该方法数据传输速率最优,且有效提升节点能耗均衡度。     

冲击荷载下颗粒物质缓冲性能的试验研究

颗粒物质是一种复杂的能量耗散体系. 颗粒间的摩擦和黏滞作用可使冲击荷载引起的能量有效衰减, 颗粒间的力链结构又可将瞬时局部冲击荷载进行空间扩展和时间延长, 达到良好的缓冲效果. 为研究颗粒物质对冲击荷载的缓冲性能, 本文采用重力作用下球体冲击筒内颗粒物质的试验系统, 研究了筒体底部作用力在颗粒材料、颗粒厚度等因素影响下的变化规律. 试验结果表明: 非规则颗粒具有更加良好的缓冲性能, 粗颗粒的缓冲性能略高于细颗粒. 颗粒厚度H是影响缓冲性能的重要因素, 并存在一个临界厚度H_c. 当H<H_c时, 缓冲性能随H的增加而增强; 当H>H_c时, H对缓冲效果的影响不再显著. 以上研究是在同一冲击能量下进行的, 而对于不同冲击能量下的H_c还需要深入开展. 通过颗粒物质对冲击荷载缓冲性能的试验研究, 可揭示颗粒材料的基本物理力学行为, 为其在缓冲减振领域中的应用提供依据.     

LEACH算法在WMSN中的性能与仿真研究

低功耗自适应分簇(LEACH)算法是最早提出的分簇算法,将LEACH算法应用在无线网状传感器网络(Wireless Mesh Sensor Networks,WMSN)中,令簇首直接和Mesh路由器或基站进行通信.与应用在WSN中相比,可以减少簇首的通信距离,降低能量消耗.实验结果表明,LEACH算法应用在WMSN中能够有效地延长网络的生命周期.