利用动态时间槽分配的多目标防冲突射频识别

对于总数未知的多目标射频识别问题,提出了基于智能标签的具有防冲突功能的多目标射频识别技术方案及其系统框架;改进了ISO/IEC15693标准中的冲突解决方案,采用地址访问策略的自匹配模式,动态调整时间槽的分配,以解决通讯冲突并逼近目标数目;分析了系统实现的软硬件参数的优化选择方法,给出了多目标防冲突识别的实现过程,并将其应用于某图书馆智能管理系统.实验结果表明该技术可以提高智能标签防冲突识别的效率和准确性,能够满足该领域实际需求,具有良好的实用推广价值.     

射频识别卡读写模块的设计

射频识别卡读写模块是射频卡读写器的核心.根据ISO14443协议,运用现代通信与信号处理的方法,采用最新的RISC指令单片机,设计了射频识别卡的读写模块.该模块没有使用专用的硬件ASIC和功率放大管,纯粹采用软件实现了硬件ASIC的功能.同时它性能稳定、价格低廉,对卡的读写距离在0~10cm.      

一种基于智能卡的指纹认证方案

利用智能卡安全的计算和存储能力,在智能卡上不仅存放指纹特征模板,而且还实现两个特征集合的比对,指纹识别算法的其它过程则由经过认证的读写设备来完成.指纹的预处理仅包括三个部分:基于8个离散方向的方向场计算,在脊线方向使用平滑算子而在垂直于脊线的方向使用增强算子的图像增强和直接对脊线进行跟踪的特征提取算法.比对过程中首先根据两个集合中的全等三角形求出它们的旋转和平移参数,然后对根据参数进行转换后的特征集合进行点模式匹配.根据实验获得的卡上比对时间和识别率表明该方法的合理性,可用于工程实践.     

一种远程身份认证方案的分析与改进

口令认证是远程身份认证中实用的方法.分析了一个给出的使用智能卡的口令认证方案的安全性,指出该方案是不安全的:不能抵御并行会话攻击,攻击者可以利用截获的信息生成合法的登陆信息假冒合法用户登陆,并通过认证获得授权,而不需要知道用户口令;不能抵御更改时戳攻击,攻击者可以更改截获信息的时戳,假冒合法用户登陆远程主机或假冒合法远程主机.同时,引入登陆计数器,采用一卡一密,给出了一种改进的使用智能卡的口令认证方案.该方案允许用户自主选择并更改口令,实现了双向认证;能够抵御重放攻击、内部攻击,具备强安全修复性;能够抵御并行会话攻击和更改时戳攻击,具有更好的安全性.     

移动Ad hoc网络中的多信道预约MAC协议

移动Ad hoc网络中为有效利用无线信道资源,提出一种多信道预约媒质接入(MRMA, Multichannel Reservation Multiple Access)协议.该协议在公共信道上发送Request-to-Send/Clear-to-Send(RTS/CTS)分组预约信道,采用基于ID的信道选择方案选择无冲突的业务信道传输数据分组,目的节点成功接收完数据分组后在另一个公共信道上回复Acknowledgment(ACK)分组,有效避免了暴露终端问题,使得相邻通信节点对可以同时使用相同的业务信道传输数据分组,空分复用大大提高了无线资源的利用率.采用多信道分别进行不同通信对的业务分组传输解决了在单信道上传输所带来的隐藏终端问题.仿真结果表明,在总信道利用率和平均分组延迟性能上,MRMA协议明显优于IEEE 802.11 RTS/CTS协议.     

基于智能卡的椭圆曲线数字签名算法的实现

椭圆曲线算法只需要较小长度的密钥就可以获得较高的安全性,因此非常适合用智能卡来实现椭圆曲线数字签名算法.首先介绍了智能卡提供的硬件加速模块的特点,为提高椭圆曲线数字签名算法的执行速度,采用射影坐标代替仿射坐标来表示椭圆曲线.最后给出了椭圆曲线数字签名算法的执行时间,结果表明,该算法能够有效地工作,与RSA和DSA算法相比,极大地减少了算法的执行时间.      

移动Ad Hoc网络中一种支持QoS的多址接入协议

基于随机竞争和冲突解决的思想,为多跳移动Ad Hoc网络提出了一种支持服务质量(QoS)的多址接入(QMA)协议.将业务负载划分为时延敏感的实时业务和非时延敏感的数据业务.按照该协议,节点在发送业务分组前利用预报突发进行竞争接入,节点按照业务分组时延情况确定预报突发的长度,所发预报突发能持续到最后的节点优先获得接入.同时,具有实时业务的节点可以按照其优先级在更早的竞争微时隙中开始发送预报突发,因而可以比发送数据业务的节点更优先接入信道.最后利用OPNET仿真评估了QMA协议的多址性能,通过与带冲突避免的载波侦听(CSMA/CA)协议比较表明,QMA协议可以提供较高的吞吐量和较低的消息丢失率,并能为实时业务提供较低的时延,从而实现了对多媒体业务的QoS支持.      

自组织网络中UPMA协议的群间仿真

基于有效竞争预约接入、无冲突轮询传输的思想,结合分层分布式网络结构为自组织网络提出了依据用户妥善安排的多址接入(UPMA)协议,UPMA协议可以支持节点移动性和多跳网络拓扑,并使用网络仿真工具OPNET仿真评估了它的群间通信性能.该协议利用分群算法将多跳网络拓扑形成轮询所需要的两跳分群结构,包括预约接入和无冲突的轮询服务阶段.有分组发送的节点在每帧的竞争接入时隙中竞争接入.如果成功,则进入轮询服务过程;否则,在本帧重新开始的接入阶段中进行冲突避免和分解的预约接入过程.仿真结果表明,UPMA协议显著提高了多跳群间的业务传输效率,可以提供较高的端到端信道利用率、较低的端到端平均消息时延和较小的平均消息丢弃率.      

高速机群互连网络链路层协议设计

为了设计出精简、高效的互连网络协议,实现高性能机群互连网络,提出了适合机群系统互连网络的链路层协议框架,讨论了停-等和退后N帧协议,并采用FPGA(Field programmable Gate Array)芯片分别实现了这2种协议方案,对它们的性能进行了分析.结果表明,退后N帧协议比停-等协议具有更好的性能,而且实现2个协议的逻辑电路所占用的FPGA资源基本相同.     

一种光纤通道轻量IP上层协议

在光纤通道网络平台上选用一种可用于性能测试的上层协议是网络测试手段的关键.IP上层协议技术已经十分成熟,在IP上层协议的基础上提出了一种光纤通道轻量IP上层协议,详细地规定了轻量IP上层协议的通信模式和数据格式。利用光纤通道接口设备IP驱动程序,通过中间层驱动插入的方法实现了光纤通道轻量IP上层协议的数据通信,并通过FC分析仪检测到实现结果符合设计的要求.最后分析了轻量IP上层协议短消息传输效率高、通信模式灵活简便、节点标识易于实现的优点,所以轻量IP上层协议适用于光纤通道网络性能的测试.      

AADL在航天器控制系统设计中的应用研究

以某型号航天器为例提出了一种使用体系结构分析和设计语言(AADL,architecture analysis & design language)分层次建模的方法,建立控制系统软件及软件与硬件之间的交互模型.采用状态自动机方式描述串口通信协议,以便分析模型.     

考虑土渐近状态特性的应力应变关系

在经典弹塑性理论框架下,根据SMP(Spatially Mobilized Plane)破坏准则并结合变换应力方法,通过引入准弹性体积模量的概念,建立了用增量法表示的考虑土渐近状态特性的三维应力应变关系式.针对三轴压缩应力条件,给出了相应的简化应力应变增量矩阵,以三轴压缩试验中的常规三轴压缩、不排水剪切和控制应变增量比的3种应力路径为例,推导出了便于应用的应力应变增量关系式.最后,利用文中的公式进行了预测分析和试验对比,结果表明:新推导的公式能方便地预测考虑渐近状态特性下土的应力应变关系,并能合理描述试验结果.     

一种基于模态参数实时辨识方法的参数时变航天器控制方法

针对一种因挠性结构转动引起模态参数变化的航天器研究了一种基于模态参数辨识的控制方法。首先以一种刚柔耦合复杂航天器为对象，建立分析航天器的动力学模型。然后，基于该模型，采用一种基于改进递归预测器的子空间辨识(RPBSID)法模态辨识方法估计系统状态量。最后，基于辨识状态量采用无模型控制方法进行控制，通过基于MATLAB软件的仿真实验，验证了方法的有效性。     

一种模型误差鲁棒的卫星姿态确定方法

提出一种结合非线性预测滤波和二阶插值滤波实现基于星光/陀螺的高精度姿态确定的新算法.该算法用非线性预测滤波估计模型误差,再对补偿后的模型用高精度的二阶插值滤波来估计姿态参数.解决了在卫星实际运行中难以获得姿态确定系统的精确动力学模型,采用传统EKF(Extended Kalman Filter)将模型误差作为零均值白噪声处理,导致滤波精度降低甚至发散的问题.同时,二阶插值滤波将非线性模型按照二阶近似,无需计算函数偏导数,得到高精度的卫星姿态估计.仿真验证了该方法能有效地实时估计并补偿模型误差,提高了姿态估计的精度,且估计精度受滤波周期的影响不大,从而验证了算法的鲁棒性和有效性.      

基于HMM的雷达状态转移估计方法

针对传统识别模型存在的参数规律描述不全面的问题,提出一种适用于多功能雷达(MFR)的层级模型,该模型通过任务、状态、参数3个层级反映了MFR系统的运行机制,并依据不同的参数变化规律,设定多种函数进行描述,能够反映信号的联合变化和统计信息,较统计和脉冲样本图模型具备更好的识别效果。在层级模型基础上,针对MFR状态转移估计方法存在的鲁棒性、估计准确率不佳的问题,引入目标运动状态信息,构建双链隐马尔可夫模型(HMM),进而利用D-S(Dempster-Shafer)证据理论优化估计结果,提出一种基于HMM的雷达状态转移估计方法,实验结果表明,提出的方法较改进前具备更优异的鲁棒性和估计准确率。     

Improved robust Kalman filter for state model errors in GNSS-PPP/MEMS-IMU double state integrated navigation

The integration of Global Navigation Satellite System (GNSS) with Inertial Navigation Systems (INS) has been actively researched and widely applied as it can provide reliable positioning information continuously. In recent years, Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) technology achieves rapid development and Micro Electro Mechanical Systems and Inertial Measurement Unit (MEMS-IMU) has aroused wide concern due to its excellent properties in some cases. However, the observations from MEMS-IMU are easy to be influenced by motion state and location environment because of its manufacturing process. It is not easy to judge whether gross errors are in the state model or the observation model by the widely adopted robust filter based on innovation. In this contribution, we present an improved robust filter with a double state model on the basis of the chi-square distribution of the square of the Mahalanobis distance. The vehicle motion model acts as the external constraint information and can be adopted to construct robust statistic with the results from INS mechanization. And then a robust factor was determined to adjust the observation noise covariance matrix. To evaluate the performance of this method, the simulation test and the field test based on locomotive platform of Nottingham Geospatial Institute (NGI) were carried out. According to the results, in the simulation test, the position improvements are 33%, 30% in the north and east directions; in the real test, the loosely and tightly coupled was adopted and the position accuracy can be improved by about 50–60% in the horizontal direction and the improvement of the pitch and the roll accuracy was lower than the azimuth accuracy due to poor observability and experimental scene which is of the characteristics of small elevation change. Therefore, the proposed robust filter could diminish the effect of the gross error from MEMS-IMU and enhance the integrated system.     

高超声速飞行器抗干扰反步滑模控制

针对存在参数不确定及外部扰动下的高超声速飞行器轨迹跟踪控制问题,研究了一种基于反步法的抗干扰滑模控制设计方法.将非线性高超声速飞行器动力学模型表达为严反馈形式分步进行设计.采用滑模控制方法进行每步的控制器设计,并提出采用扩展状态观测器（ESO,Extended State Observer）方法实现对参数不确定及外部扰动产生的内外干扰进行估计,继而在控制中补偿.扩展状态观测器能保证对干扰的估计收敛到真值附近的邻域内,从而能够保证较好的补偿效果.通过0.5°附加干扰攻角和25%的气动参数偏差下的非线性高超声速飞行器动力学模型仿真结果验证了该抗干扰滑模控制方案对内外干扰的抑制效果和闭环系统良好的跟踪性能.      

对象状态测试

阐述了面向对象软件测试中对象状态测试的重要性，提出了对象状态测试模型，介绍了从Ｃ＋＋源程序构造模型的方法，最后给出了基于ＯＳＤ的面向对象状态测试的测试策略，测试标准和测试用例的生成方法。     

基于扩张状态观测器的航天器自适应姿态控制

针对航天器三轴姿态大角度机动时动力学特性耦合强烈的情况,同时考虑外界干扰及执行器的不确定性,根据扩张状态观测器的相关理论,提出了航天器姿态机动的一种自适应输出反馈控制策略。首先,采用动量矩定理和欧拉法建立了航天器的姿态动力学模型。然后,在此基础上,利用扩张状态观测器能够准确地获取航天器三轴间非线性耦合及其他未知的外界干扰信息的能力,设计了一种仅需要姿态角测量值的自适应输出反馈控制律,使航天器在大角度姿态机动的同时能够通过自适应律补偿控制力矩的输出偏差。仿真结果表明,在多种任务模式下,航天器都可以很好地完成姿态机动任务,从而验证了控制律的正确性和有效性。     

某型固定翼飞机协调转弯鲁棒控制律设计

以某型固定翼飞机为例,针对协调转弯时侧滑过大的现象,采用了鲁棒H_∞状态反馈控制与常规PID(Proportion Integration Differentiation)相结合的控制方法设计控制律结构.基于固定翼飞机线性化模型,研究了H_∞状态反馈在横侧向控制律设计中的应用,并分析了滚转角和飞机速度对转弯半径的影响.仿真结果表明所设计的控制律可行有效,同时验证了对影响转弯半径因素理论分析的正确性.