为了利用无线传感器网络对物体实现更加精确的定位, 通过对接收信号强度指示（RSSI: Received Signal Strength Indicator）定位算法进行仿真与性能分析, 确定了算法的误差来源,讨论了未知节点的邻居锚节点密度对定位精度的影响。根据仿真和数据分析选取合适邻居节点的个数, 进而采用了更加精细的算法即利用RSSI平均值选取最优值剔除失真数据, 以提高定位的精确度。实验结果表明, 在相同的环境下改进算法使定位误差由0~5 m减少到0~1 m, 平均误差由1 m左右减少到0.1 m左右, 提高了定位精度。

针对可控源音频大地电磁法（CSAMT: Controlled Source Audio-frequency Magnetotelluric）实际勘探中, 因深部目标体响应信号微弱, 测量环境噪声严重等特殊情况而导致接收信号的清晰度大大降低的问题, 提出一种基于互相关算法的CSAMT接收数据去噪处理的新方法。该方法利用发射信号与接收信号之间相关性强, 与随机噪声相关性弱的特点, 设计发射信号电流波形记录器, 将接收信号和发射信号作互相关处理, 滤掉噪声等干扰信号。实验结果表明, 该方法可压制噪声, 可提高CSAMT测量的准确性。

为解决矿难发生时井下人员的定位问题, 提出子环分布式光纤定位系统。该系统利用光纤环干涉原理, 将一子环通过3 dB的耦合器耦合到主环上, 光束分别传输过子环n次, 产生不同的输出干涉光束。通过干涉光和振动信号特征之间的关系获得振动位置。计算与仿真比较的结果表明, 该系统可较精准地检测到主环内的震动位置, 误差相对较小。在矿难发生时, 该系统通过矿工敲动地面或巷道壁得到震动信号, 可以较精准地检测到矿工的具体位置, 为矿难援救提供了科学依据。

针对由遮挡导致信号判决错误这一隐藏终端问题, 提出了一种基于法的频谱检测系统。首先, 根据距离值与能量值之间的对应关系, 从众多认知用户信息中筛选出有效认知用户的检测信息组成最佳信息集合。然后, 采用权值合并的方式对最佳信息集合进行融合判决并得到判决输出。实验结果表明, 该算法的检测性能明显优于传统的最优权值合并算法和基于信噪比比较的感知算法。

针对电子鼻在化妆品领域的应用推广问题, 研制了一套用于香水识别的电子鼻系统。该系统主要包括数据采集, 信号调理, 特征提取和模式识别。硬件以微控制器dsPIC30F6014A为核心, 根据香水气味合理地选择了3个广谱型气敏传感器, 并加入温湿度传感器； 软件利用基于COM组件的VC和Matlab混合编程, 设计并实现了内嵌模式识别算法的上位机监控软件, 并发布成可执行文件。模式识别采用支持向量机（SVM: Support Vector Machine)方法, 相比PCA(Principal Component Analysis)、 神经网络等算法提高了小样本情况下的泛化性能。利用该系统对4种香水进行训练、 识别, 分类准确率达92%, 检测结果表明, 该电子鼻系统在香水识别方面具有较高的准确性和稳定性。

针对先进模型预测控制(MPC: Model Predictive Control)算法在线求解速度慢的问题, 提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA: Field Programmable Gate Array)的MPC控制器的设计方法。通过电路分析, 设计其定点模型, 采用Verilog硬件描述语言流水线方法进行RTL(Register Transfer Level)级MPC控制器设计, 通过在底层设计矩阵加、 减、乘等运算模块, 实现MPC控制器的FPGA设计。最后以电子节气门(ETC: Electronic Throttle Control)为被控对象, 通过实时仿真实验, 验证了基于FPGA实现的全硬件MPC控制器的有效性与实时性。

为解决近空间飞行器的控制分配问题, 研究了一种融合了差分进化与遗传进化的鱼群优化算法控制分配策略。该方法能充分考虑执行器的动态约束, 根据操纵面物理约束随机产生鱼群的初始个体, 再利用鱼群算法进行全局搜索。鱼群算法搜索范围从全局搜索快速收缩进入局部搜索, 在收敛速度减慢或停滞时, 利用差分进化算法运行速度快及局部优化的优势, 以提高收敛速度和精度。同时在差分进化未能获取更优解时, 由遗传算法进行全局寻优, 避免分配结果收敛于局部最优解, 从而提高整个分配算法效率。同时将该方法应用于某近空间飞行器。仿真结果表明, 该控制分配方法能有效地将控制指令分配到各操纵面上, 实现良好的跟踪效果。

为提高层次分析法(AHP: Analytic Hierarchy Process)在数据质量评价中的客观性\, 准确性, 对层次分析法各层次指标赋值方法进行改进, 用加权求积替代下级指标与上级指标之间的加权求和关系； 在4G地学空间集成数据质量评价中, 引入专家打分的客观赋值方法, 对指标矩阵进行权重赋值, 并将所得综合权重计算结果和综合评价结果与典型层次分析法进行比较。结果表明, 采用改进的层次分析法可有效降低主观因素的影响, 分析误差降低约59%, 能更加客观地反映数据质量情况, 为G⁴I系统中数据质量控制提供了基本依据和定量参考。

针对微型旋翼飞行器的轨迹跟踪精度不高的问题, 提出一种基于自适应调节PID（Proportion Integration Differentiation）增益的滑模控制器。基于李亚普诺夫稳定性理论, 通过自适应律在线调节PID控制增益参数, 设计饱和函数抑制滑模控制器的高频抖振, 以实现轨迹跟踪误差系统对模型参数变化和外部扰动的鲁棒性。仿真结果表明, 该控制器能驱动旋翼飞行器精确跟踪期望的轨迹, 具有较高的控制精度, 能满足实际工程应用的要求。

为解决有线USB(Universal Serial Bus)设备放置距离近且放置混乱等问题, 研制了一款既包含点对点无线USB装置也包含一点对多点的无线USB集线器装置, 可以实现无线打印功能。该系统以S3C2440 ARM9处理器为控制核心, 采用Linux操作系统, 无线部分采用WiFi(Wireless Fidelity)实现。测试结果表明, 该装置可以达到较好的无线打印效果。

针对激光光束质量测量的激光光强高精度控制问题, 提出一种自适应衰减调节激光光强度的方法。该方法基于单片机控制算法, 利用PC机反馈的光斑图像灰度差值计算得出激光光强需要衰减的倍数, 并通过衰减轮电机控制两组衰减片组合完成对激光光强度的自适应控制, 实现了成像系统闭环控制激光光斑强度, 从而快速、 准确地得到特定光强度的激光光斑图像。实验结果表明, 该方法与以往衰减控制相比,能准确地得到高精度灰度值激光光斑图像, 激光光束质量单次测量时间为5 s, 系统测量时间为3 min。

针对传统人工安防巡逻体制受人为因素限制, 巡逻路线、 时间、 频率以及密度都不尽合理的现象, 设计了一款集火焰传感器、 超声波传感器和光强传感器等多传感器于一体的巡逻小车。通过飞思卡尔主控制器与辅助控制器的相互协调, 完成循迹、 避障、 低电量检测、 温度采集、 烟雾报警、 入侵人员检测、 视频传输、 智能调速与精准定位等功能。小车通过上位机进行远程控制、 实时传输图像对安防目标进行检测, 测试小车行驶的测试误差最大值为3%, 本装置的智能巡逻效果能满足当前的发展要求, 其形体小、 功能全、 实用性强, 具有广泛的市场应用前景。

为提高DV-Hop(Distance Vector-Hop)算法在随机传感器网络(WSN: Wireless Sensor Networks)中的定位性能, 提出一种基于跳数阈值和节点分类的改进算法。该算法信标设定跳数阈值选择较远的信标估计平均每跳距离, 未知节点根据跳数信息对信标进行分类, 并计算与信标的加权修正距离。同时仿真研究了节点密度、 信标比例、 节点通信半径对算法性能的影响。仿真结果表明, 在随机网络中改进算法能更好地估计跳距信息, 并有效提高定位精度和降低最大定位误差。

 针对DaaS中加密技术的局限性问题, 研究了数据库服务模型（DaaS： Database as a Service）中的数据安全机制, 提出了基于NetDB2的最小私密属性共享模型（NetDB2MAMS: NetDB2-Minimum Attribute Multi-Secret Sharing), 通过获取最小共享属性集合, 应用秘密共享技术保护用户数据。实验结果表明, 该方法可以有效地保护DaaS中的隐私数据, 同时避免了数据加密和解密的高成本问题。

针对机器人工作环境的改变对系统模型产生的影响问题, 提出了一种机器人多模型反演滑模控制策略。对传统多模型控制的PID(Proportion\|Integral\|Differential)型切换指标进行了改进, 形成带权值和遗忘因子的PID型切换指标, 使切换指标更具实时性。不同于采用先前的估计虚拟控制输入作为当前控制输入, 引入滑模面作为虚拟控制输入, 消除了机器人运动模态的导数项, 简化了控制率, 然后利用Lyapunov直接法保证稳定性。仿真结果验证了所设计的控制策略的有效性。

针对线性耦合的复杂网络有限时间同步控制问题, 在非线性动态满足一定条件的情况下, 基于同步误差, 结合线性反馈原理和有限时间控制思想, 提出两种不同的连续非光滑控制协议。并应用矩阵理论和有限时间稳定性引理, 给出复杂网络实现有限时间同步的充分条件。若选取合适的反馈控制增益, 可使复杂非线性耦合网络实现有限时间同步。最后通过仿真实例验证了该方案的可行性和有效性。

为提高机器人之间的通信效率, 将无线传感器网络Zigbee技术和机器人通信接口技术相结合, 解决了多机器人之间的协作通信问题。研究了基于Zigbee的机器人无线通信系统, 该系统不仅可以实现机器人间相互通信, 而且实现了无线通信系统信息的实时收发, 完成了机器人无线通信平台的搭建。通过实验验证, 机器人之间可以正常通信, 改善了机器人之间无线通信系统信号的传输问题, 提高了传输效率, 且实用性强。

为克服Harris算子特征点匹配的角点群聚现象, 提出了一种基于概率密度的角点匹配算法。该方法将角点间的图像距离作为基本区域划分的主要参考系数, 利用划分区域的角点概率密度减少匹配区域, 然后将区域外的特征点判定为伪角点并将其去除。实验表明, 该改进算法的匹配结果有效地减少了干扰点, 从而提高了算法的实时性和准确性。

为降低软件生产线初期投入高\, 风险大的问题, 提出基于软件库的软件生产线过程模型及无缝迁移模型。基于生产线过程模型建立了车载多媒体模拟系统以及相关支持工具, 依托关系数据库强大的存储与检索功能。采用这两个模型能降低采用生产线技术的初期投入成本, 并有助于生产线的迁移, 具有一定的实用价值及推广价值。

为了缓解移动通信枢纽电力资源压力, 解决硬件设备陈旧老化, 满足当前业务量和数据量提取、 转换和加载, 通过云计算的分布式计算、 虚拟化技术和ETL（ExtractionTransformationLoading）工具等方法, 对IDC（Internet Data Center）机房中BASS（Business Analysis Support System）系统的数据集市云架构进行了改造升级。经过实际测试应用表明, 改造升级的BASS系统的数据集市在数据处理方面更加精细化； 在数据量交互计算方面, 更加均衡、 稳定、 高效； 同时, 降低了BASS系统整体运营成本, 提高了基础资源的效率。