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关键词： 能量迭代方法   差分蜂群算法   异构无线传感器网络   分簇路由算法   节能分簇  

摘要： 针对无线传感器网络节能分簇路由通信时存在数据传输节点死亡数量较多、传输能耗输出较大的问题,提出一种基于能量迭代模型和蜂群优化的异构无线传感器网络节能分簇路由算法.首先构建网络通信能耗模型,以缩减能耗为目标结合差分蜂群算法及时优化网络节点分布;然后基于网络节点分布优化结果,制定异构无线传感器网络节能分簇方法,使用能量迭代选簇方法确定簇头,获取簇头半径完成异构无线传感器网络的通信节点节能分簇;最后设定通信簇头节点与基站之间的距离,确定节点通信时的路由等级,并结合多跳的路由通信方式,实现异构无线传感器网络的节能路由通信.实验结果表明,利用该方法进行网络节能分簇路由通信时,数据传输节点死亡数量最多为22个,节点传输最大能耗为21 nJ/bit,表明该方法节点通信节能效果较好.

关键词： 卷积神经网络(CNN)   稀疏码分多址接入(SCMA)   设备对设备(D2D)通信   无线通信   多用户检测  

摘要： 为满足物联网通信大连接、低功耗的需求,高效利用有限的频谱资源成为一项重要的挑战。在应用了稀疏码分多址接入(SCMA)技术的蜂窝网络中增加设备对设备(D2D)用户对,两者共享频谱资源,可以进一步提高频谱利用率,满足大规模连接和低功耗的通信需求。然而,当不同类型的用户共享相同的频谱资源时会导致严重的用户间干扰,导致多用户检测精度降低,译码复杂度增高。本文使用卷积神经网络(CNN)进行SCMA-D2D混合网络自编码器设计,通过端到端的联合训练,设计出合适的神经网络结构。用CNN单元实现混合网络的编码,学习SCMA蜂窝用户和D2D用户的有效码本;将混合网络的多用户检测问题建模为一个基于共享层机制的多任务分类解码问题,建立多用户分类解码器。实验结果表明,本文提出的自编码器能够生成对系统适应性更强的码本,结合接收端的多任务分类解码器能够有效地提高整个混合网络系统的误码率性能,同时减小译码计算复杂度。

关键词： 光纤非线性   科学计算   物理信息神经网络   非线性薛定谔方程   受激拉曼散射   傍轴亥姆霍兹方程  

摘要： 近年来,在计算物理领域提出了一种具有变革意义的利用神经网络直接求解微分方程的方案——物理信息神经网络(physics-informed neural network,PINN),引起了广泛关注,并且已经在多个领域的微分方程相关的问题中都得到了成功的验证。着眼于光纤非线性的建模,针对光纤中:光信号传输时受损耗、色散以及非线性等多种物理效应影响而发生演化;受激拉曼散射引起的功率转移;光模场在多种几何结构光纤中的分布与传输这三个场景展开研究。在数学上,这三个场景的控制方程分别为:非线性薛定谔方程、受激拉曼散射常微分方程以及傍轴亥姆霍兹方程,文中先后呈现了利用PINN求解这三个方程的具体实施方案及结果,并与数值方法进行对比分析,二者结果显示出较高的一致性,且PINN具备更低的计算复杂度。PINN作为一种精准、高效的微分方程求解框架,在未来有潜力推进光纤非线性建模的发展。

关键词： 光纤激光器   被动同步   非线性光学   相干反斯托克斯拉曼散射  

摘要： 水是生物体中含量最多的一种物质,了解生物体内水的分布对于理解水的生理功能来说至关重要。相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)作为一种非侵入的成像技术,能够对生物体内的水分子进行实时且免标记的成像。因此,设计并搭建了用于水的CARS被动同步光纤激光器系统,该被动同步系统由掺铒和掺镱锁模光纤激光器构成,通过将主脉冲注入到从激光器腔内引入非对易相移,进而实现无源同步,同步失配距离达到347μm。结合功率放大技术、倍频技术和脉冲压缩技术,双路输出平均功率分别为146 mW和2 W,脉冲宽度分别为146.0 fs和9.1 ps。使用所搭建的同步光源在3156 cm^(-1)处对新鲜小鼠耳朵组织进行CARS成像,成像效果良好。该同步光纤光源有望推动CARS技术在快速、实时、高效病理学检测领域的应用。

关键词： CCD   CMOS   性能检测   天文观测  

摘要： 相机是光学望远镜观测系统的重要组成部分,为了提高天文光学观测的精度和效能,开展了天文光学相机性能的检测技术研究。根据天文观测对光学相机的性能需求,给出了相机性能检测项目、检测方法、检测实验和数据处理方法,检测项目包括增益、读出噪声、满阱电荷、线性度、本底稳定性、像元响应不均匀性、暗电流等。基于这套方法,在实验室对sCMOS和CCD两款相机进行了实测,获得了相机的性能参数,结果显示,sCMOS 12-bit档位较CCD 1 MHz 4×档位,读出噪声低约1倍,暗电流高约17倍,动态范围低约3星等,像元响应不均匀性高约1倍,两款相机都具有较高的线性度和本底稳定性,该sCMOS具有辉光,不适合长时间曝光观测。该方法可以检测获得适用于天文光学观测的相机性能参数,便于开展天文实测工作,实现相同相机不同档位或不同相机之间的性能对比,定期对相机进行检测可以建立其全生命周期性能参数数据库,对相机的健康状态管理及观测系统故障诊断具有现实意义。

关键词： 热电偶   测温误差   开放油池   热辐射修正   火焰包覆厚度  

摘要： 为了准确地测量开放环境中油池火烧实验的火焰温度,本文建立了开放池火中裸装热电偶的火焰测温修正模型,并对测温误差的主控机制进行识别。以煤油燃料为例,分析了不同火焰包覆厚度的火焰辐射特性,探究了典型火焰温度下火焰包覆厚度、热电偶辐射率和环境温度对测温误差的影响规律。结果表明:火焰辐射率随着火焰包覆厚度的减小而呈现指数级减小的变化趋势;作为模型的主控参数,火焰包覆厚度的减小导致测温误差急剧增加,最大可达258.6 K。在此基础上提出了煤油火烧实验中需要对测温误差进行修正的热电偶火焰包覆厚度界限值;较高的热电偶辐射率会导致更大的测温误差,而开放环境温度的波动对测温误差的影响几乎可以忽略。

关键词： 电站锅炉   T23钢   水冷壁   横向裂纹   相控阵超声  

摘要： 通过仿真模拟、试块制作、工艺设置、工程应用及验证试验对电站锅炉T23钢水冷壁焊缝横向裂纹实施相控阵超声检测。试验结果表明,采用相控阵超声检测此类缺陷具有检测速度快、检测灵敏度高和检测结果直观等优点。检测时,不仅焊缝上打磨出探头放置面的工作量小,且无辐射风险,可进行交叉施工,对检修工期紧张、检测空间狭小及检测灵敏度要求高的项目,技术优势更为明显。

关键词： 论文相似性检测系统   学术不端文献检测系统   学术交流平台   自动检测   数据库   中国知网   万方数据   实时更新  

摘要： 本刊已启用中国知网学术不端文献检测系统,并将其作为审稿的一个重要工具。学术不端文献检测系统为互联网在线模式,设有强大的文献比对数据库,实时更新,具有科学性和专业性。该系统可以自动检测来稿复制率情况,有效地识别和淘汰了部分存在学术不端的论文。此举将严把学术质量关,为广大作者、读者提供一个公平、公正、权威的学术交流平台,维护本刊刊稿的严肃性和科学性。本刊对复制率超过20%的稿件不予接收。

关键词： 薄膜热电阻   热流   标定   灵敏度系数   不确定度分析   激波风洞  

摘要： 常用于薄膜热电阻热流传感器(简称薄膜热流计)的两步法存在标定步骤多、误差源多等问题。在解决吸收薄膜必要性、标定时限和标定热流范围等问题的基础上,实现了薄膜热流计的对比标定。在对比标定薄膜热流计时,基体材料的热物性参数乘积及热电阻的电阻–温度系数被处理为简单的传感器灵敏度系数,使得标定实验仅需重复简单的步骤,有效减少了误差源;针对通过对比标定获得的多支薄膜热流计灵敏度系数差异大的问题,在分析其测温原理的基础上,通过去除热电阻的电阻–温度系数,得到同一批次生产的多支薄膜热流计较为一致的修正灵敏度系数。薄膜热流计对比标定结果的扩展不确定度不超过6.5%,明显优于两步法标定结果的扩展不确定度(约10.7%),提升了薄膜热流计测热结果的可信度。

关键词： 传感器网络   布局优化   贪婪算法   布局损失  

摘要： 无线传感器网络在机械设备状态监测领域有着重要的作用,为了解决传统随机优化方法不适合某些复杂场传感器网络布局景的问题,提出了一种基于I-Greedy求解CVaR模型。采用惰性赋值的方法完成算法的简化过程,为τ设置了相应的搜索间隔Δ和搜索区间(0,Γ),防止算法出现局部最优解的情况,通过惰性赋值的方式实现快速搜索的功能。研究结果表明:τ搜索上界Γ设定成50和置信水平α=0.9时,能够确保各置信水平都搜索获得全局最优解。逐渐增加传感器节点数量后,布局效益获得了持续提升。计算得到互信息相对随机部署方法增加69%,与传统贪婪算法相比增加14.1%。CVaR布局模型相对传统布局模型可以达到更低损失程度,能够获得更优布局结果,提升了模型鲁棒性。算法能够显著降低时间复杂度,特别是进行大规模传感器布局时表现出了更强的优越性。