为提高仪器使用效率, 帮助仪器操作人员对仪器数据进行准确分析, 采用现场可编程门阵列(FPGA:
Field-Programmable Gate Array), 并通过 1553B 总线与 PCI(Peripheral Component Interconnect)总线实现了通讯模
块设计。 分析了1553B 总线在随钻仪器中的应用, 完成了该模块硬件的设计与应用软件的编写, 并采用 Verilog
HDL(Hardware Description Language)硬件描述性语言对 FPGA 进行了模块化设计, 并通过该通讯模块实现了随
钻仪器与主机的通讯。 仿真结果表明, 与该通讯模块对应的应用程序配合使用, 可帮助现场操作人员对随钻仪
器的状态或出现的问题进行直观判断。

 针对现有的 13. 56 MHz NFC(Near Field Communication)天线因结构而引起回波损耗偏高的问题, 设计
了一种工作在 13. 56 MHz 的近场通信天线, 通过优化天线结构, 有效降低了天线的回波损耗。 使用 Ansoft
HFSS(High Frequency Structure Simulator)进行天线模型的设计以及仿真分析, 对 NFC 天线的 3 大结构参数
(天线边长 L x 、 线间距 S 和线径 W)进行了仿真分析探究, 最后得到以 13. 56 MHz 为中心频率的最优天线结
构参数, 即 L x =40 mm, S=1 mm 和 W= 0. 5 mm。 在上述天线结构参数下, 优于已有的 NFC 天线(回波损耗
为-22. 2 dB), 其回波损耗降低至-28. 8 dB, -10 dB 以下的带宽为0. 8 MHz。

为解决有机/ 无机杂化材料薄膜厚度较薄且难加工等问题, 设计并制作了一种基于加载条形光波导结构
的 MZI(Mach-Zehnder Interferometer)型快速、 低功耗热光开关器件。 聚合物材料具有较低的热导率和较大的热
光系数, 能有效降低器件的功耗, 以热导率相对较大的 SiO 2 的衬底作为下包层, 可有效加快器件响应时间。
采用热光系数较大的有机/ 无机杂化材料 DR1/ SiO 2 -TiO 2 作为波导芯层, 以聚甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸环
氧丙酯的共聚物(P(MMA-GMA): Poly-Methyl-Methacrylate-Glycicly-Methacrylate)作为加载条波导, 以聚甲基丙
烯酸甲酯(PMMA: Polymethyl Methacrylate)作为波导上包层, 设计了热光开关器件。 采用 COMSOL 软件模拟了
器件的光场和热场分布, 采用微加工工艺并结合光漂白技术进行了开关器件的制备。 并在 1 550 nm 工作波长
下测试开关器件的性能。 可在缩短器件响应时间的同时降低器件的功耗, 驱动功率为 9. 2 mW, 消光比为
21. 2 dB, 开关的上升、 下降时间分别为 152. 8 滋s 和 180. 0 滋s。

 为解决电子和空穴传输不平衡以及载流子复合对有机太阳能电池转换效率的限制问题, 提出采用聚芴材
料 PFO(poly(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl))对有机太阳能电池电子传输层 TiO 2 进行界面修饰以提高电荷传输,
进而提高太阳能电池能量转换效率。 通过表面形貌分析和功函数测量表明, PFO 界面层的引入不仅填补了
TiO 2 界面缺陷, 同时 PFO 可作为有效的电荷传输中心, 通过提高器件电子转移能力, 进而提高有机太阳能电
池器件短路电流和填充因子, 使有机电池能量转换效率从 5. 17%提升到 6. 96%。

 为提高粒子群算法求解TSP(Travelling Salesman Problem)问题的性能, 在算法搜索初期, 将混合蛙跳算法和
粒子群算法相融合, 针对初始粒子群随意性大、 粒子分布不均的问题, 利用混合蛙跳算法的分组策略将种群分
组, 采用改进的蛙跳更新公式优化次优个体, 并抽取各层次个体得到新种群, 从而提高最优个体的获得速度;
在算法后期, 引入3 重交叉策略和基于疏密性的引导变异操作, 解决粒子多样性降低、 易陷入局部最优的问题。
利用改进算法求解 TSP 问题, 并与其他算法进行对比。 结果表明, 改进算法是有效的且性能优于其他算法。

为合理部署无线传感器网络节点, 减少目标区域的覆盖盲区, 提出了基于择优型全局人工蜂群算法的优
化方案。 改进算法引入择优机制对各蜜源进行区分, 借鉴差分进化变异策略对优等蜜源进行邻域搜索, 采用全
局引导机制对劣等蜜源进行寻优, 提高迭代效率、 收敛速度以及全局搜索能力。 将此算法应用于 WSN
(Wireless Sensor Network)节点分布优化问题, 并与人工蜂群算法、 全局人工蜂群算法的优化结果进行比较。
仿真结果表明, 与这两种算法相比, 平均覆盖率提高 1% 以上, 最差覆盖率提高 2% 以上。 该算法的节点优化
方案对目标区域的覆盖性能明显优于其他两种算法, 有效提高了 WSN 的感知性能。

为解决传统温室大棚在工厂化生产过程中自动化程度较低以及经济效益不高、 维护不便的问题, 提出了
一种基于集散控制理论的自动控制系统。 该系统以 AT89C51 单片机作为下位机对温室大棚内的环境变量数据
进行实时监控, 具备双执行模式的特点, 既可自身处理数据并控制执行器执行操作, 也可将传感器所采集的数
据通过 RS-485 总线上传到上位机进行处理。 上位机采用 KingView 6. 55 软件开发人机界面, 既可对下位机上传
的数据实时存储, 也可对下位机参数进行比对调整, 并且可控制多个下位机, 避免了某个下位机发生故障时对
其他下位机产生影响。 实验表明, 该系统较好地实现了集散控制, 解决了温室大棚自动化程度低和经济效益不
高、 维护不便的问题。

 针对应急电源带非线性负载时存在波形畸变和负载切换动态性能差等问题, 通过对系统带有不同负载传
递函数的分析, 提出了模糊自整定 PI 控制与三闭环控制相结合的复合控制策略。 通过系统仿真, 将该复合控
制策略应用于 DSP(Digital Signal Processing)控制的 1 kW 应急电源样机上。 实验结果表明, 该控制策略具有良
好的动态性能和较强的谐波抑制能力。

为有效识别内含子 miRNA 及其宿主基因共表达模式, 提出了一种基于集成特征选择的识别方法。 首先
使用基于支持度的集成特征选择算法, 获取相关性和稳定性较高的特征子集, 再使用封装式特征选择方法结合
FCBF(Fast Correlation-Based Filter)搜索策略进一步去除冗余特征和弱相关的特征, 获得最优的特征子集。 实验
结果表明, 该方法融合了多个特征选择方法的优点, 能提高学习模型的泛化能力并能有效识别内含子 miRNA
及其宿主基因的共表达模式。

贯彻落实国家中部崛起计划、 制定区域人口政策以及促进湖北省人口经济与资源环境相均衡等提供科
学决策依据。 在城市-城市群-省域多级尺度特征上, 结合地统计方法、 空间自相关分析、 分段回归模型等,
提出了一种区域人口空间分布格局多尺度动态模拟流程方法。 利用此方法, 在武汉市-武汉城市圈-湖北省 3 个
尺度上, 对湖北省 1990 ~2010 年人口空间分布结构进行了动态模拟实验分析。 结果表明, 20 年来, 武汉市人
口持续向中心集聚, 依旧处于城镇化早期阶段, 且其人口格局被分割为两个不同的结构带; 在 3 个地理尺度
上, 人口空间分布均有表现为明显的集聚特征, 随地理尺度的扩大, 人口密度梯度趋于平滑。

针对隔离森林(iForest: isolation Forest)算法对局部异常点检测能力较低, LOF(Local Outlier Factor)算法
检测时间较长的问题, 提出了基于瀑布型混合技术的隔离森林算法 iForest-WHT(isolation Forest based on
Waterfall Hybrid Technology)。 该算法借鉴瀑布型混合技术思想, 将隔离森林算法作为过滤器, 以分割路径为阈
值判断依据, 将路径小于阈值的数据放入候选异常子集, 继而使用考虑极值影响的改进的 LOF 算法对候选异
常子集进一步精化, 得到更加精确的异常点。 实验结果证明, 该算法能以较高的效率识别局部异常点, 提高了
算法的 F 1 值, 并且降低原 LOF 算法的误检率。

 针对多分类癫痫检测算法因特征维数多而导致识别率不理想的问题, 提出了一种基于分数阶傅里叶变换
(FrFT: Fractional Fourier Transform)和非负矩阵分解(NMF: Non-negative Matrix Factorization)的癫痫脑电自动识
别算法。 首先采用 FrFT 对脑电信号进行时频聚焦, 并利用短时傅里叶变换 (STFT: Short-Time Fourier
Transform)提取脑电信号的时频特征; 再应用 NMF 对提取的时频特征进行降维; 最后将降维后的特征输入到支
持向量机(SVM: Support Vector Machine)分类器中进行识别。 实验结果表明, 该方法能识别正常、 癫痫发作间
期和癫痫发作期 3 类脑电信号, 其分类准确率可达 98. 8%。

 为满足集团企业各级业务对数据共享发展的需要, 结合有关信息整合以及 ISO/ IEC 系列互操作国际标准
的研究, 提出了以统筹整合为基础、 以交换共享为途径、 以国际标准为支撑、 以信息资源目录为核心的语义互
操作模型, 站在企业全局高度设计信息资源整合架构方案。 采用国际先进标准实现信息模型与映射模型的注
册, 实现标准化的集成, 克服传统的以项目为集成的不足。 实现了以开放数据为目标的油田信息资源交换共享
平台, 为 E&P 企业解决信息整合问题奠定了重要基础。

针对 J2EE(Java Enterprise Editon)开发中多平台的请求和响应问题, 提出了一种基于 SpringMVC 的开发
方式。 客户端是多平台的, 后台系统架构中的核心控制器根据客户端的类型将请求分发到服务端对应的业务
控制器中, 处理后返回不同类型的结果响应客户端, 并采用跨域异步数据交互的办法, 实现了对多平台客户端
的数据支持; 在数据库方面, 采用流行的 Hibernate 技术进行数据的持久化, 并使用 MySQL 原生工具进行热备,
以确保数据安全; 在传输方面, 采用了 HTTPS(Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer)实现身份验
证和加密通讯; 最后通过系统测试验证了后台系统架构的并发性能良好, 符合预期要求。

 针对基于传统 BP(Back Propagation)神经网络算法的入侵检测技术收敛速度慢和检测率不高的问题, 提
出了一种基于主成分分析(PCA: Principal Component Analysis)和极限学习机(ELM: Extreme Learning Machine )
算法相结合的入侵检测方法。 对提取的特征矩阵采用了 PCA 降维, 并使用 ELM 算法对 4 类常见的攻击类型进
行了多分类检测。 实验结果表明, 该方法正确率高达 98. 337 5%, 检测时间仅 1. 851 7 s, 与传统方法相比缩短
了 2 ~6 倍, 同时还提高了检测率和精度, 降低了误报率和漏报率。 最终改善了正确率、 误报率、 漏报率、 检测
率、 精度和测试时间 6 项指标。