摘要:考虑基于导频符号辅助调制频偏估计的相位模糊问题 ,提出了一种新的时域频偏估计算法 。首先利用自相关算法思想 可设计出一种消除复乘运算的部分互相关(PCC) 算法；然后再利用基于蒙特卡罗仿真的解相位模糊算法 ,便可解决上述的频偏 估计存在的相位模糊问题 ,即得到了适应大频偏的改进部分互相关(IPCC) 算法 。最后仿真结果表明 ,与已有的经典时域算法 ( 即 M&M 和 AC) 相比 ,在归一化频偏范围( - 0.5 , 0.5) 内 ,提出的 IPCC算法具有最高的估计精度 ,而 M&M算法具有最差的估计性能 ,提出的 IPCC算法具有线性的计算复杂度 ,而 AC算法具有最高的计算复杂度。

摘要:物理层密钥具有降低密钥分发、更新和维护的难度的特点,针对无线传感器网络中节点传输信息易遭受窃听攻击的问题,基于物理层安全中的“一次一密”理论,提出了一种物理层密钥生成方法,主要包含信道估计、特征提取、密钥生成与协商。在半双工通信模式下,根据信道估计阶段相干时间的长短,对训练序列的长度进行动态调整,提高信道估计的一致性。仿真试验与对比分析结果表明,窃听节点生成密钥与合法节点生成密钥的一致性始终维持在较低水平,降低了遭受窃听攻击的风险。

摘要:针对无线可充电传感器网络(WRSN)中多MC充电规划策略的能量利用率低以及多MC承担任务不均衡问题, 首次联合考虑最大化多MC的能量利用率以及均衡多MC所承担任务, 将WRSN中多MC充电规划问题建模为多目标优化问题, 并提出基于分解的多目标烟花算法(MOFWA/D)对问题进行求解。 结果表明, MOFWA/D算法得到的多MC充电能量与消耗总能量的比值最高达到了3349%, 优于MOFWA、MOEA/D和Schedule算法, 并且算法得到的多MC承担任务的均衡性指标上分别低于MOFWA算法1139%、MOEA/D算法4367%和Schedule算法7929%。

摘要:为了有效控制红外弱小目标检测过程中的虚警率，提高复杂云背景下的目标检测准确度，提出了基于空域频域映射与虚警抑制的弱小目标检测算法。根据红外中心像素不同方向上的强度值，构建了方向最大中值滤波器，有效消除噪声；并利用中心像素与其邻域像素的强度差异，形成背景抑制滤波，充分增强弱小目标；考虑云区域的特有属性，联合非线性滤波，定义了云区域识别机制，提取空域映射；引入Butterworth差异低通滤波器，对去噪图像中的显著目标完成初步识别；基于其幅度信息，进行显著目标的精细检测；再利用细显著性检测结果，计算阈值，利用二值分割方法来获取去噪红外图像的频域映射；联合空域映射与频域映射，提取红外图像中的候选目标；根据真实动目标与虚警之间的运动特征差异，利用多尺度改进的管道滤波来抑制虚警，准确识别出真实目标。实验数据表明，相对于已有的弱小目标识别方案，所提方案能够准确地识别出真实目标，拥有更好的ROC特性曲线。

摘要:针对破损区域面积大的图像，在现有的图像修复方法中，往往会产生与周围区域不一致的扭曲结构或模糊的纹理。随着深度学习的发展和应用，基于生成对抗网络的方法，通过调节可用数据来生成缺失的内容。对于一个数据集，先将数据集中的样本解析成概率分布中的样本点，利用生成对抗网络快速生成出大量伪造图像，通过搜索最接近的已损坏图像的编码，然后这个编码通过生成模型来推断缺失内容。在此基础上，结合了语义损失函数和感知损失函数，并通过改进激活函数Sigmoid函数扩大了不饱和区域，解决了梯度易消失的问题。通过实验表明，方法成功的预测了图像中大面积缺失区域的信息，并实现了照片的真实感，比先前的方法产生更清晰更连贯的结果。

摘要:弓网电弧的危害严重阻碍了高速铁路的发展，恶劣的环境条件会促使弓网离线电弧频发，造成滑板和接触网导线磨耗加剧，受流质量下降。为提高高速铁路运行的安全性和稳定性，研究了降雨条件下弓网电弧运行动态特性。基于自制的弓网电弧实验系统，分别采集正常运行、小雨（降雨量30 g）及大雨（降雨量150 g）环境下电流电压波形，并利用高速摄像机拍摄弓网电弧图像。研究结果表明，工况条件一定时，降雨环境下弓网电弧被拉伸，呈现不规则状态，电弧面积和周长增大，且小雨环境下电弧周长和面积最大；降雨环境使电流纹波加重，零休时间变长，电弧尖峰电压增大，缩短了弓网电弧燃弧时间，提高了电弧发生率，其中小雨环境变化最为明显；降雨环境下电弧功率增大，电弧最小电阻值出现在电流峰值附近，且较无雨环境电弧最小电阻值增大。

摘要:随着卷积神经网络（CNN）的提出，行人检测方法的正确率已经得到了很大提升，尽管CNN模型可以学习到目标的不同变化，然而自动驾驶场景下的行人检测依然面临着巨大挑战，主要表现为广泛的尺度变化、光照变化以及不同程度的遮挡。在已有CNN网络的基础上，提出一种更为鲁棒的行人检测方法，其主要思想是在原有检测器的基础上利用像素级的语义信息作为额外的监督来训练CNN。该算法首先提取CNN不同尺度的特征图，在这些特征图上铺设不同大小的目标候选框，添加一层卷积层对这些目标候选框进行分类和回归，同时利用这些特征图生成语义分割图，最终分为两路分别监督目标检测结果和语义分割结果。在最新的行人检测数据集CityPersons上的结果表明，结合语义信息可以提升算法的检测成功率，并且不增加算法耗时，在数据集中1 024×2 048 pixels的图像上平均检测耗时仅为03 s一张图像。

摘要:为了实现无线传感网络（WSN）的寿命最大化,提出了一种确保WSN中的覆盖和连通性的寿命最大化策略.首先,将这个问题考虑为一个节能覆盖问题,并采用整数线性规划技术来构建它,从而得到包含最小数目传感器的可行集合,这些可行集合覆盖全部目标点且同时有最大的效用总和;其次,为了使得每个可行集合确保网络的覆盖和连通性,将节能覆盖问题扩展为一个寿命覆盖和连通性问题,并对此提出了一种由覆盖阶段、连通性阶段和冗余传感器减少阶段构成的贪婪迭代启发式算法来求解此问题,以找到不相交活跃(可行)集合的最大数目并相继激活这些集合,从而得到延长的网络寿命R。实验结果表明,提出的算法在网络寿命和能量效率性能方面非常接近最优解,而且网络寿命与WSN中的传感器节点数目成线性关系。

摘要:针对混合无线传感器网络中的中继节点放置问题,提出了一种满足一定的连通性和生存性要求的最小数量中继节点放置算法,其中中继节点只能放置到候选位置的一个子集上。在连接中继节点的放置问题中,提出一种采用基于最小生成树的STP高效近似算法,以保证传感器节点和基站之间的连通性;在可生存中继节点的放置问题中,提出了基于{0,1,2}SNDP的多项式时间近似算法,以保证传感器节点和基站之间的双连通性。实验结果表明,单层约束中继节点放置算法具有较小的运行时间和几乎可以达到与最优解结果相媲美的性能.

摘要:为了实现平坦衰落信道中正交调制信号的最优非相干序列检测,提出了一种新的广义似然比检验的最优非相干序列检测算法,对于瑞利衰落信道,算法等价于最大似然非相干序列检测器。首先得到在第n个时隙的关于信息符号xn的判决,并根据判决在给定的相位区间内的改变形成一个判决序列;然后对判决序列发生改变处的相位进行排序,从而识别出对应区间上的目标序列;理论分析结果表明,提出的BFSK最优序列检测可应用于现代射频识别系统中采用FM0信号的最优非相干序列检测。仿真实验结果表明,提出的最优序列检测算法有与传统的ML相干序列检测算法相比拟的误码率/误符号率（BER/SER）性能,与传统的穷举搜索方法相比,大大降低了计算复杂度。

摘要:研发了纤维增强复合材料参数测试仪。首先，基于复合梁试件的激振平台、激光扫描装置、信号发生及数据采集器等功能部件，完成了纤维增强复合材料参数测试仪硬件结构的搭建；然后，对基于LabVIEW编写的软件各个模块的功能和测控优势进行了详细说明；最后，辨识获得了两个TC500碳纤维/树脂基复合梁试件在纤维纵向、横向、剪切方向的弹性模量、损耗因子和泊松比，并与厂家所给的材料参数进行了对比，偏差在275%～1182%，验证了该测试仪和软件程序算法的有效性。相比于市面上已有的商业化仪器，研发的测试仪采用了激光无损扫描技术，且性价比更高，还可有效获取各向异性复合材料在剪切方向的损耗因子。

摘要:针对当前多曝光图像融合过程的图像质量属性选择不当，易导致颜色失真与丢失细节等问题，设计了一种质量度量耦合颜色校正的多曝光图像融合算法。首先，选择3种最显著的图像质量属性(对比度、饱和度和亮度)作为度量方式；然后，利用线性组合将得到的3种质量属性进行成加权组合，并采用幂函数来控制每个属性的影响，将较低的权重值赋予曝光不足和曝光过度的像素，消除具有视觉效果不佳的像素，从而有效保留正常的曝光像素及其明亮的颜色与细节；随后，将不同曝光图像加权组合的特征进行Laplacian金字塔分解，经过归一化权重映射后，对其进行不同系数的多分尺度融合，完成多曝光图像融合。为了避免颜色失真与细节丢失，采用基于局部饱和度的颜色校正方法来改善图像质量。实验数据表明，与当前多曝光图像融合方案相比，所提算法具有更高的融合视觉质量，可以更好地保持图像细节和校正曝光融合图像的颜色。

摘要:为了解决当前遥感图像融合算法因忽略了区域中像素点的边缘特征而导致融合图像中存在块效应以及模糊效应的不足，在非下采样Shearlet变换的基础上，设计了基于边缘制约模型的遥感图像融合算法。首先，将多光谱(MS)图像经过IHS分解，提取相应的亮度分量。然后，通过非下采样Shearlet变换，将全色(PAN)图像与亮度分量进行分解，获取各自的高频系数与低频系数。再通过图像的空间频率特征，建立低频系数的融合函数，对低频系数进行融合。并利用图像的区域平均梯度特征与图像区域中像素点的边缘能量特征，构造了边缘制约模型，对高频系数进行融合。最后，将融合后低频系数、高频系数经非下采样Shearlet逆变换和IHS逆变换，获取融合图像。实验结果显示，与当前遥感图像融合方法相比，所提算法的融合图像具有更高的清晰度，更好地保持了图像的光谱特性，消除了块效应以及模糊效应。

摘要:针对医药冷链系统中药品温湿度数据不易诊断的问题，提出一种改进的长短期记忆(LSTM)预测药品温湿度的方法。首先通过插值扩充算法扩充湿度数据集，接着提出一种内含多个LSTM细胞元的LSTM结构，代替传统的迭代预测，随后通过Adam优化算法调整网络参数和改变网络层数降低预测误差，实现对药品温湿度的提前预判。最后在药店冷藏柜中采集到的药品温湿度数据集上进行测试，均方误差(MSE)为0036 9。与传统的BP神经网络预测方法和高斯过程混合模型预测方法对比，改进的LSTM药品温湿度预测方法预测更准确。

摘要:经典DV-Hop方法在非均匀分布网络中存在节点间距离估计误差较大以及节点定位精度低的问题。引入节点间多跳最短路径相似度因子的计算规则，用于在距离估计步骤中修正节点的每跳平均距离值，并在位置计算步骤中选择参与定位计算的信标节点；使用改进的模拟退火（SA）算法对节点初始位置进行优化。仿真表明，所述改进策略在随机生成的网络拓扑结构条件下，相对于经典DVHop算法平均可降低约20%的定位误差，相对于既有的先进改进方法平均可降低约4%的定位误差，表现出良好的定位性能。

摘要:针对电动叉车稳定性控制系统的多个传感器故障检测和重构问题，提出了一种具有自适应调节律的滑模观测器，实现传感器故障的检测和重构。从叉车三自由度模型入手，构造出具有输出扰动的线性状态方程作为其等效的叉车传感器故障模型，并通过定义辅助的状态变量作为输出信号滤波器，将传感器故障转化成执行器故障。依据故障模型和滑模控制理论，给出了基于滑模观测器的传感器故障检测和重构方法并通过自适应算法使观测器设计具有无需知道未知故障上限值的优点。最后通过实验结果，表明该方法是有效的。

摘要:针对ZigBee网络中存在按需干扰攻击破坏网络正常通信的问题，提出一种按需干扰攻击检测方案，通过设计多级序列分配机制和错误比特检测算法，在确定接收信号强度（RSSI）异常错误比特的基础上，对错误比特RSSI进行序贯概率比检验，进而完成按需干扰攻击检测。实验结果表明，该方案可实现95%以上的检测成功率，并具有较小的通信开销和能量消耗。该方案避免了测量网络报文投递率（PDR）、网络拓扑变化等网络参数，实现了对按需干扰攻击的有效检测，增强了ZigBee网络安全性能。

摘要:针对机器人工具坐标系（TCF）标定结果的准确性问题，采用基于结构光的非接触式TCF标定方法对自制串联机器人的TCF进行标定研究及实验。介绍了标定过程中涉及的相关坐标系、标定原理及结构光视觉成像系统，详细推导了TCF标定算法；阐述了TCF标定实验步骤，以Kinova Mico2机器人为研究对象，通过在工具上粘贴“十”字标记，并约束“十”字标记的中心与激光投影点重合后的点在图像中的像素坐标值相同，经过多次定位约束后求取平均值作为标定结果。研究结果表明，基于结构光的非接触式TCF标定方法对工具坐标系的标定结果较为稳定，数据的准确性满足生产的需要。

摘要:为提高在噪声环境下电能质量扰动检测定位的准确性，提出基于改进小波阈值函数和完备总体经验模态分解（CEEMD）的电能质量扰动检测算法。在采用CEEMD处理电能质量扰动信号的基础上，通过排列熵计算各固有模态函数的随机噪声强度，利用小波改进阈值函数对噪声强度高于排列熵值的分量降噪，并对降噪后分量进行HilbertHuang变换，求取定位扰动起止点以及频率等参数。将该算法与CEEMD舍弃高频分量和小波阈值函数降噪方法的对比分析，结果表明算法不仅具有较强的抗噪性，而且能有效保留高频信息不被滤除。以PSCAD/EMTC双馈式风力发电系统中的单相短路和两相短路为例，仿真验证了所提算法的有效性，最后搭建了基于PXI和LabVIEW平台电能质量扰动检测平台，为应用于工程实践中奠定基础。

摘要:针对图像分割中的阈值选择问题，提出了一种基于蝗虫算法的图像多阈值分割算法。该算法综合考虑Otsu法和最大熵法的分割特性，以Otsu算法的最大类间方差和Kapur最大熵法的最大熵值构造适应度函数，利用蝗虫算法进行寻优求解最佳阈值，最后利用最佳阈值对图像进行分割。将该算法与传统的Otsu算法、最大熵法、基于粒子群的图像分割方法、基于人工蜂群的图像分割方法进行比较，实验结果表明，相对其他算法，分割所得的峰值信噪比更大，分割效果更好，在阈值个数为4和5时，该算法所得的峰值信噪比（PSNR）值相比粒子群算法、人工蜂群算法提高了约3%和15%，算法的运行时间相比粒子群算法和人工蜂群算法，快了约9%和5%。

摘要:针对由无人自动跟踪机器人构成的移动传感器网络中的目标跟踪问题,提出了一种基于感知代理和移动控制法则的分布式目标跟踪方案。首先,在构建移动机器人代理模型和覆盖感知目标跟踪模型的基础上,提出了一种分布式目标跟踪算法,算法由估计阶段和一致性阶段构成.通过这两个阶段的执行,网络中的全部代理就最大感知置信值以及相应的目标状态和后验协方差矩阵达成一致,从而提高各自预测的性能;其次,针对一般移动代理的移动提出了一种基于势场的控制法则,以确保传感器网络在任何时候都保持连接,使得每个移动代理尽可能接近目标,提高其感知置信值,并避免与目标、环境墙壁和其他代理发生碰撞,从而有助于保持该区域的覆盖率在令人满意的水平。仿真实验结果表明,跟踪方案不仅能够提高跟踪精度,而且还具有较好的覆盖感知性能。

摘要:为改进故障参数估计的精度和鲁棒性，提出基于多重渐消因子强跟踪七阶容积卡尔曼滤波（MST7thCKF）的故障参数联合估计算法。算法将故障参数扩展至状态向量，实现状态和故障参数联合滤波。然后，将多重渐消因子强跟踪滤波（MSTF）引入七阶容积卡尔曼滤波（7thCKF）的框架中，改进7thCKF在故障参数变化函数未知或者发生突变时的鲁棒性，提高故障参数的估计精度。仿真结果表明，相比MSTF均方根容积卡尔曼滤波（MSTSCKF）和7thCKF，所提算法具有更好估计精度。

摘要:针对高强度聚焦超声(HIFU)治疗的生物组织变性监测，提出一种基于超声图像灰度梯度共生矩阵和模糊C均值聚类(FCM)的生物组织损伤判定方法。首先对新鲜离体猪肉组织进行高强度聚焦超声辐照，对采集到的超声图像进行预处理后提取减影图像的灰度梯度共生矩阵的灰度熵、混合熵作为组织损伤判定的表征参数，再使用FCM聚类方法对特征参数进行聚类判别。实验结果表明，结合灰度熵与混合熵的多参数判定比单参数灰度熵、混合熵判定的识别率更高，相比灰度均值与小波系数结合方法，其识别率提高323％。可以更准确地判定在高强度聚焦超声治疗过程中的组织损伤状况。如进一步与无损测温相结合，可进一步提高高强度聚焦超声的疗效。

摘要:交互系统是服务机器人与人交流互动的基础。采用实感3D相机作为传感器，研发了一款助老服务机器人多模式交互系统，主要实现基于人脸识别的用户注册与验证、基于手势识别和语音识别的新闻点播、日程提醒等。实验测试表明，人脸识别准确率达到93%，手势识别准确率达到72%，语音识别准确率达到90%。该交互系统具有交互友好、不依赖网络、识别速度快等优点，与全向移动机器人平台集成，可以为空巢老人提供一款交互友好的多功能低成本助老服务机器人。

摘要:为提高高炉炉缸温度场监控系统的数据传输可靠性和稳定性，降低温度场监控系统的建设成本和运行维护成本，提出了一种基于网状无线网络的高炉炉缸温度场无线监控系统。该系统的数据采集节点安装在高炉炉缸外壁，将热电偶模拟信号转换为数字信号，大大缩短了热电偶模拟信号的传输距离，减少了外界干扰，再通过网状无线网络将温度数据传输至监控中心，进行分析建模和高炉炉缸状态监控。网状无线数据传输网络则是基于IEEE80211构建，并基于优化链路状态路由协议设计了一种双路径备份的自适应路由协议和主备路由的自适应切换机制。基于OpenWRT开源平台搭建了原型系统，在莱芜钢铁厂某型高炉进行了安装测试，能够长时间连续稳定运行，满足高炉炉缸温度场监控的需要。

摘要:为了解决当前光学图像加密技术没有考虑明文自身特性，使其抗明文攻击能力较低，且易增加密钥的分配与管理难度的问题，设计了基于混沌Gyrator变换与矩阵分解的非对称彩色图像加密算法。首先，从彩色图像中分别获取其R、G、B分量；设计二维耦合混沌系统，生成3个随机相位掩码，分别对R、G、B分量进行调制；基于卷积操作，将调制后的R、G、B分量融合为一幅灰度图像；利用混沌系统输出的随机序列来计算Gyrator机制的旋转角度，对灰度图像完成Gyrator变换，获取Gyrator频谱；根据相位-幅度截断机制，对Gyrator图像完成截断操作，形成幅度与相位信息；再引入一种矩阵分解机制，将相位截断图像分解为酉矩阵与三角矩阵，利用旋转角度不同的Gyrator变换分别处理酉矩阵与三角矩阵，完成图像加密。在图像加密过程中，利用其幅度截断图像信息来生成R、G、B分量的解密密钥，使得加密与解密密钥是截然不同的，只需利用私钥即可解密图像。测试数据表明，与较为主流的光学加密方案相比，所提技术具备更高的安全性，可有效抗击明文攻击。

摘要:锰铜分流器作为单相智能电能表的电流采样装置，在工频外磁场干扰下会产生感应电流，影响电能表计量的准确性。提出了一种基于稳健设计理论的锰铜分流器结构优化设计方法，提高锰铜分流器抗磁场干扰能力。首先，理论分析了锰铜分流器在外加工频磁场干扰下产生感应电流的基本原理，并基于Flux软件建立了锰铜分流器感应电流仿真模型；进而，基于正交试验设计对影响感应电流大小的因素进行信噪比分析，确定显著因素作为后续优化目标，采用Taguchi稳健设计方法对锰铜分流器进行优化设计；最后通过蒙特卡洛仿真对优化前后感应电流大小一致性评价，验证了稳健设计方法在提高锰铜分流器抗磁场干扰能力的适用性。