介绍了连杆机构研究中涉及几何学的一些问题,包括平面、空间连杆机构;串联、并联机构的建模与求解;机构运动分析与综合等. 在建模和求解方面,主要介绍了目前对上述问题进行研究的一些新方法以及利用计算机对这些问题进行处理时出现的问题和应采取的措施.
针对配置多天线的上行无线中继网络,提出了一种基于网络编码的传输方案,从遍历容量和中断概率的角度对其进行了分析,并与基于同样拓扑的普通中继分集方案和正交空时编码方案进行了性能比较结果表明,网络编码可以有效地改善多天线上行无线中继网络的性能,且天线数越多,性能越好
提出了一种新颖的数据分发机制——matchmaking by geometric structure quorum(MMGSQ). 该机制使用一种称为空间邻居代理quorum的新quorum方法,可充分利用平面图的几何特性,减少quorum的规模. 通过减少传输的消息数和消息碰撞,MMGSQ改善了能量消耗,增加了匹配成功率,而且易于实现. 理论分析和实验结果表明,新quorum方法和MMGSQ与伪quorum方法相比有更好的可伸缩性、更高的能量效率和匹配成功率,特别适用于大规模无线传感器网络数据分发.
为分析级联信道编码Golden码系统的迭代检测性能并降低迭代检测算法的复杂度,利用软符号干扰消除的思想,提出采用高斯近似和最小均方误差(MMSE)算法来计算迭代检测过程中所需的比特软信息. 根据Golden码的传输特性,推导出适合该系统的软比特信息计算方法. 理论分析证明,与传统的list sphere decodemaximum a posteriori(LSDMAP)算法相比,高斯近似和MMSE算法具有复杂度低的优点. 仿真结果表明,新算法的迭代检测性能接近于LSDMAP算法,可以实现Golden码的快速迭代检测.
为提高深度图的准确度,提出了一种基于图割的深度估计算法. 利用平均亮度梯度联合匹配测度函数代替单像素亮度匹配,并考虑邻近像素深度相关性改变图割网络结构,提高深度估计的空间准确度;采用前一时刻同位置像素的深度约束当前时刻像素的深度值,使估计的深度图在时间上保持一致. 提出的算法考虑了深度图的空间、时间特征,可以提高深度图的准确度. 实验结果表明,与传统的基于图割的深度估计算法相比,新算法估计的深度图更加准确.
为了利用不断积累的网络样本提高故障诊断效能,针对标准支持向量机不直接支持增量学习的问题,提出一种边界偏转覆盖增量支持向量机. 根据违背KarushKuhnTucker条件的新增样本在特征空间中可引起原分类边界改变的情况,设计边界偏转覆盖算法预选支持向量再生区作为增量训练工作集,解决了难以确定的非支持向量向支持向量的转化问题. 理论分析和实验结果表明,该方法能有效简化训练工作集,在保证故障诊断精度的同时大幅度提高增量训练效率.
针对单个主机单个协议流量的自相似性和非宏观上流量的自相似性,分析了端到端(P2P)网络流量的自相似性. 对常见的端到端(P2P)应用进行分析后发现,其应用层数据存在自相似性,且在时间尺度与行为尺度的比较中,P2P应用层流量在行为尺度上的自相似性表现得更加明显和稳定. 为了将行为尺度上的自相似性应用到业务感知领域,提出了一种新的P2P流量识别算法,该算法通过计算网络流量不同行为尺度下的容量维,再辅以主动系数来识别P2P流量. 实验结果证明,新算法在P2P流量识别方面的准确率高于同类算法,在加密流量的识别上表现尤为突出.
在给定信息速率的条件下,给出了译码转发机制下的最优合作(OC)策略. OC策略需要相关信号的相位在目的节点严格同步,这是很难实现的. 为克服此缺点,提出了一种不需要同步的无信息重叠(NIO)策略. 与OC策略相比,NIO策略更适合实际的中继网络. 进而又提出一种仅包含两层叠加编码的减少中继选择(RRS)方法以达到复杂度与性能的折中. 仿真结果显示, NIO策略与OC策略之间的性能差距很小, 即使在节点数目很大的情况下,仅选择两个最好的中继节点足以获得NIO策略大部分的性能增益.
针对高速数据流的流速超过集合分类器的处理能力,集合分类器无法训练全部最近到达的数据以更新分类器模型的问题,提出一种偏倚抽样集合分类器算法. 通过偏差方差分解方法分析集合分类器的期望错误,利用计算待抽样数据的期望错误贡献度,实现数据的偏倚抽样,有效缩减了集合分类器的训练更新时间. 与随机抽样集合分类器方法进行了比较. 理论分析和实验结果表明,在抽样比例相同的条件下,该方法可以有效提高集合分类器的分类准确率.
为了满足直接序列扩频体制下航天器测控应答机的需求,对伪码跟踪环进行了研究. 提出了一种新的全数字伪码跟踪环:采用新的超前滞后鉴别器,再生伪码相位精确可控的伪码发生器,环路自适应调整相关间距和环路带宽,解决了伪码跟踪环的入锁时间、收敛范围与跟踪精度之间的矛盾,并采用分时复用的方式实现鉴别、滤波等计算功能. 仿真和实测结果均验证了研究的有效性,已成功应用于某航天工程.
提出了一种跨层设计及路径质量感知的移动自组网(MANET)自适应Internet接入策略. 综合考虑网络剩余带宽、投递率以及节点负载等因素,设计一种综合多目标性能参数的路由判据,均衡网络负载,满足互联时多媒体业务的服务质量需求. 同时,根据网关负载和网络拓扑情况自适应调整网关通告的广播范围和发送间隔,实现网关的最佳覆盖. 仿真结果表明,该算法能有效提高网络的互联性能,并保持合理的控制开销.
设计了一种以环皮特森图(RP(k))结构为骨干拓扑,以簇为资源节点的文件资源系统环皮特森簇网格(RP(k)Cgrid),讨论了RP(k)Cgrid系统的消息路由算法. 提出了簇头探察、簇头泛洪和环皮特森簇(RP(k)C)轮询相结合的probe flooding and scan搜索机制. 对成功跨簇查询的文件在RP(k)C管理节点上建立副本,通过查询登记机制避免簇内泛洪. 实验结果表明,RP(k)Cgrid有效降低了网络负载和查询延迟,具有良好的可扩展性.
为提高多信道无线多跳网络的效用,提出了一种实际可行的跨层优化机制. 利用该机制,每个节点在传输层使用联合设计算法分布式地调整流速率,在链路层根据所提出的分布式调度算法进行速率分配;网关节点使用所提出的干扰代价最小的信道分配算法集中式地分配信道. 通过在层间和节点间传递信息来协调这些层的工作,比集中式算法降低了复杂度,减少了信令开销. 仿真结果表明,该机制具有快速收敛性,且能保证业务流间的公平性;随着可用射频和信道数目的增加,业务流的速率和网络效用增加.
为了对IP多媒体子系统平台的push to talk over cellular (PoC)4接口realtime transport protocol媒体流量进行优化,对open mobile alliance提出的媒体流传输机制及其优化机制进行了分析,并提出了改进的优化机制. 新机制通过增强participating server侧控制功能并引入松耦合及分布式控制的思想,减少了PoC4接口的数据流量,降低了数据在发送队列中的平均等待时延,节省了网络带宽. 仿真结果表明,改进的优化机制较原优化机制具有更好的优化效果.
对多入多出多中继系统中的单播中继协议进行了性能分析,给出了接收信噪比表达式,该表达式可表示为中继节点前向/反向信道部分奇异值和部分奇异矢量夹角的函数. 基于容量最大化准则,简化了单播中继协议的容量表达式,提出了基于瞬时信道状态信息和平均信道状态信息的中继节点选择方法,实现了信道信息反馈开销与系统各态历经容量之间的折中.
提出了一种多信道自适应媒体接入控制(MAC)协议,该协议引入了竞争控制信道和预留控制信道. 认知用户在接入过程中,首先在竞争控制信道上预约、预留控制信道子帧,然后再通过预留控制信道基于请求带宽预约数据信道,同时认知用户通过维护信道状态表来分配和回收信道资源. 仿真结果表明,该协议可有效地调度多用户多信道接入,具有良好的可扩展性和端到端吞吐性能,可大大降低冲突和拥塞概率及端到端时延.
为了有效提高距离矢量路由协议处理网络故障的能力,提高网络的可用性,提出了一种基于 距离矢量路由协议的网络故障快速恢复机制,该机制包括基于预先计算生成的每目的多可行 下一跳的本地重路由策略和基于网络稳定性的触发更新策略. 分析和仿真结果显示,该机制可 以实现距离矢量路由网络的快速故障恢复,并能提高网络的稳定性和可用性.
为了解决延迟容忍网络中现有DropFront(DF)、DropOldest(DO)等拥塞控制算法吞 吐量较低的问题,提出了一种在传统的传染路由协议下基于复制率的拥塞控制算法. 当节点 接收新数据包缓存发生拥塞时,节点根据数据包的复制次数和已经过的生命周期估算各数据 包的复制率,并丢弃复制率最大的数据包,从而缓解拥塞. 仿真结果表明,该算法较DF和DO 算法降低了网络的丢包率,提高了网络的吞吐量,有效地缓解了拥塞.
提出了一种协作频谱感知方式. 通过对本地观测向量和预设门限的比较,认知用户可以根据本 地感知的可靠性决定是否向基站发送本地判决结果. 在不同控制信道条件下,采用计数准则 和NeymanPearson准则对所提出的协作频谱感知方式进行了感知性能研究. 理论分析和仿 真结果表明,这种协作频谱感知方式在保证检测性能的基础上,有效减少了协作通信开销, 提升了感知能效.
针对符合多簇拉普拉斯分布的功率角度谱,推导了适用于均匀线阵和均匀圆阵信道相关性的闭式表达式. 该表达式反映了信道角度功率谱以及交叉极化鉴别率对信道相关性的影响. 比较了具有相同角度扩展的单簇与多簇拉普拉斯角度功率谱引入信道相关性的差异. 分析了簇内角度扩展不同时,天线阵列信道相关性随均匀线阵天线间距或均匀圆阵半径的变化. 给出了簇内平均角和簇内角度扩展分别取不同值时,信道交叉极化鉴别率对应的等效天线间距.
针对多用户多入多出(MIMO)下行系统,在用户分配单路数据流情况下,提出了一种低复杂度迭代预编码算法.算法使用迫零准则设计预编码向量,采用最大比合并更新接收向量.在用户分配单流时,该算法与已有的迭代NuSVD算法相比,不仅在性能上几乎没有损失,而且单次迭代复杂度的数量级下降为原算法的1/K(K为用户数目,K≥2),总复杂度下降超过50%,仿真结果验证了所提算法的性能.
在干扰对中继节点和目的节点都产生影响时,根据是否考虑直接传输,提出了2种最小化中断概率的机会中继协议. 考虑直接传输时,目的节点采用最大比值合并直接传输和中继传输. 推导了2种机会中继协议在独立不同分布瑞利信道中的中断概率. 仿真结果表明,就中断概率而言,考虑干扰的机会中继优于不考虑干扰的机会中继,考虑直接传输的机会中继优于不考虑直接传输的机会中继.
针对正交频分复用系统,提出了一种新的自适应交织器算法. 该方法基于信道状态信息(CSI),从一组交织器中选出一个较优者来传输当前编码块. 所选交织器能使最小欧式距离最大,从而能获得更好的性能. 与已有的自适应交织算法相比,所提方法复杂度低,系统开销小,并且性能相近. 此外,所提算法基本不存在交织器失步的问题,可以大大降低对CSI反馈的要求.
在IEEE802.22标准系统模型下分析了最优合并准则的性能及影响因素. 在此基础上提出了用户删除的方法:通过设置门限去除对最终判决影响较小的用户,从而大幅减少了合作感知的反馈信息,有效节省了反馈信道资源. 理论分析和仿真结果显示,用户删除通过设置合理的门限可有效控制系统的性能损失,同时降低反馈信道资源需求,为进一步的系统优化打下了基础.
在采用交替非负最小平方方法进行非负矩阵分解的过程中,每次的迭代更新通常很难直接计算出唯一的最优非负分解矩阵. 但是,若采用矩阵变换方法,则对于变换后的代价函数,就有可能获得唯一的最优非负分解矩阵. 对基于矩阵变换的非负矩阵分解进行了理论分析,提出了2种基于矩阵变换的非负矩阵分解算法. 该算法具有与已有算法相似的计算复杂度,却可有效减少非负矩阵分解的更新次数.
针对IEEE80216中继网络链路层切换所需信令交互较多,将快速移动IPv6协议使用在IEEE80216中继网络中将引起更大的信令开销和处理时延的问题,提出适用于IEEE80216中继网络的快速移动IPv6切换解决方案,通过底层信息的交互提前进行跨子网切换的判断,以减少底层信息的交互,加快网络层切换的速度. 仿真结果表明,新方案可减小系统切换的信令开销和切换时延.
研究了认知无线电系统中的功率分配策略,分析了基于博弈策略的最佳效用函数. 针对干扰受限条件,提出了一种适合分布式场景的,根据认知用户对主用户产生的干扰比例来限制自身最大发射功率的方法. 通过计算机仿真,考察了不同比例分配方式下的系统性能,并对仿真结果进行了比较. 仿真结果表明,各认知用户对主用户干扰比例相同的功率限制策略可使系统获得较好的性能.
提出了一个具有密文匿名性的前向安全的短签密方案,该方案可有效地保护密文收发方的身份隐私,并在随机预言机模型下证明了本方案具有语义安全性、不可伪造性、前向安全性、密文匿名性和公开验证性. 在计算效率方面, 签密过程只需要2个群标量乘运算,解密过程只需要2个双线性运算和1个群标量乘运算. 与现有的短签密方案比较,新方案在安全性方面具有更强的安全性,且计算量小,密文长度短,更适合于带宽受限和签密收发双方身份保密的应用需求.
针对开放性频谱共享模型,提出了一种基于非合作博弈的自适应功率控制算法. 该算法分为外部更新和内部更新,在外部更新时,用户进行周期性信息交互;在内部更新时,用户自适应控制功率. 仿真结果表明,该算法与传统的分布式算法相比减少了信息交互量,并且能得到近似最优解.
为研究量化反馈对多天线中继系统性能的影响,推导出中继采用有限反馈波束成形转发信号时系统的终端概率和容量.计算出终端接收信噪比的矩母函数,再利用拉氏逆变换获得系统的中继概率,基于Jensen不等式推导出容量的理论上界,利用数值仿真对理论退到结果进行了验证.仿真结果表明,有限反馈波束成形可以很好地实现性能和反馈量的折中,且随着天线数和反馈量的增加,系统性能会得到提高.