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悬停时间约束下的多无人机中继连通性优化方法

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航空学报 2024年

作者：潘武王翔吕娜任智源刘文亚空军工程大学研究生院西安电子科技大学ISN国家重点实验室中国人民解放军31576部队空军工程大学信息与导航学院

无人机(Unmanned aerial vehicles, UAV)凭借其灵活且易于部署的独特优势，已广泛应用于诸多领域。为解决异构用户之间的通信连通问题，将中继和网关思想结合并提出异构多网中继概念，部署多个无人机为异构用户提供中继服务，构建可靠... 详细信息

无人机(Unmanned aerial vehicles, UAV)凭借其灵活且易于部署的独特优势，已广泛应用于诸多领域。为解决异构用户之间的通信连通问题，将中继和网关思想结合并提出异构多网中继概念，部署多个无人机为异构用户提供中继服务，构建可靠的中继连通链路。在源和目的用户节点之间建立中继连通链路的过程中，将其分解为中继覆盖划分和中继选择连接两个子问题进行求解。首先，考虑无人机的最大悬停时间约束，通过寻找与无人机关联的最优单元分区，基于公平资源分配方案，提出优化划分方法(Optimization Partitioning Method, OPM)使服务用户的数据量最大化。其次，在构建无人机之间的连通链路时，以中继链路吞吐量为优化目标设计中继选择策略(Relay Selection Strategy, RSS)，在相距较远的无人机之间选择中继无人机，使无人机之间均存在可达的通信链路。最后，通过实验对比分析得出，所提方法能为异构用户提供更加公平的中继服务，并且提升中继链路的吞吐量。

关键词：异构用户无人机中继通信悬停时间公平分配吞吐量

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面向韧性拓扑构造的无人机集群功率分配策略

西安电子科技大学学报 2024年第2期51卷 28-45页

作者：胡嘉琳任智源刘安妮程文驰梁晓东李少波西安电子科技大学空天地一体化综合业务网全国重点实验室陕西西安710071 中国电子科技集团公司第五十四研究所河北石家庄050081 河北省光子信息技术与应用重点实验室河北石家庄050081

针对无人机作战网络因自身内部故障或受到敌方攻击干扰而造成的网络性能下降及网络瘫痪问题,提出了一种基于功率分配的强韧性无人机作战网络拓扑构造方法。该方法首先以边连通度作为网络的韧性指标;其次,基于最大流最小割定理将最小割... 详细信息

针对无人机作战网络因自身内部故障或受到敌方攻击干扰而造成的网络性能下降及网络瘫痪问题,提出了一种基于功率分配的强韧性无人机作战网络拓扑构造方法。该方法首先以边连通度作为网络的韧性指标;其次,基于最大流最小割定理将最小割作为韧性指标的测度;在此基础上,考虑到单架无人机及系统整体功率有限,从物理层角度出发,通过调节无人机节点的发射功率以构造拓扑,从而提高网络韧性,提出了功率约束下的无人机作战网络功率分配策略;最后,采用粒子群优化算法解决功率约束下的拓扑结构韧性优化问题。仿真结果表明,在相同的调制方式及功率约束下,面对链路失效模式和节点失效模式,对比其它功率分配算法,基于粒子群优化算法得到的功率分配方案能有效提高无人机作战网络韧性,其所构建的网络在约66.7%的链路失效情况下,平均业务成功到达率仍保持在95%以上,满足实际作战需求。

关键词：无人机韧性最小割约束优化

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台风作用下伶仃洋波浪场的模拟计算

水动力学研究与进展（A辑） 2013年第3期28卷 299-306页

作者：任智源包芸上海交通大学工程力学系上海200240 水动力学教育部重点实验室上海200240 中山大学力学系广州510275

该文运用SWAN模型对"0814"号台风作用下伶仃洋的波浪场进行了模拟研究。计算得到从台风登陆6小时前开始至登陆6小时后的南海北部海域波浪场,并作为伶仃洋海域波浪的外边界条件。在计算珠江河口伶仃洋局部海域的波浪场时,相比之下伶仃洋... 详细信息

该文运用SWAN模型对"0814"号台风作用下伶仃洋的波浪场进行了模拟研究。计算得到从台风登陆6小时前开始至登陆6小时后的南海北部海域波浪场,并作为伶仃洋海域波浪的外边界条件。在计算珠江河口伶仃洋局部海域的波浪场时,相比之下伶仃洋海域只是一个局部小区域,故风场采用随时间变化的均匀风场。先不考虑流的影响,水位采用伶仃洋内部代表点南沙站的水位并忽略水位伶仃洋内的变化,模拟计算时全面考虑风输入项、白帽作用、底摩擦作用、破波作用、耗散作用以及三波相互作用和四波相互作用。计算结果表明,在台风登陆过程中,南海北部和伶仃洋波浪场的变化基本依赖台风风场变化,并在台风登陆时波高达到最大,波浪的传播方向与风向基本一致。最后,还考虑了在台风登陆时刻加入流场和水位场,以此分析了流场对波浪场结果的影响。

关键词： SWAN模型台风伶仃洋波浪场波流耦合

OFDM系统中记忆非线性放大器的高效预失真技术

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西安电子科技大学学报 2009年第5期36卷 777-781页

作者：任智源张海林西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室陕西西安710071

为了解决宽带正交频分复用系统中功率放大器频率选择非线性失真问题,在Jardin等提出的Filter Look-Up Table(FLUT)结构基础上提出一种新的双预失真器结构.在FLUT结构基础上增加一个频域预失真器,同时利用二维查表预失真器更精确地弥补... 详细信息

为了解决宽带正交频分复用系统中功率放大器频率选择非线性失真问题,在Jardin等提出的Filter Look-Up Table(FLUT)结构基础上提出一种新的双预失真器结构.在FLUT结构基础上增加一个频域预失真器,同时利用二维查表预失真器更精确地弥补了功率放大器频率选择非线性失真对信号造成的影响.仿真结果表明,新结构在提高系统性能和收敛精度的同时,可以提高收敛速度50%左右.

关键词：正交频分复用记忆性预失真 FLUT

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面向车联网低时延需求的分布式路径计算方案

西安交通大学学报 2022年第10期56卷 91-100页

作者：李瑞彪任继军任智源西安邮电大学通信与信息工程学院西安710121 西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室西安710071

针对传统云服务应用于车联网大数据处理时存在通信时间消耗大、服务质量无法保证的问题,提出一种低时延的分布式路径计算方案。利用云雾网络架构将数据业务就近上传到雾网络设备以及云服务平台;为了让雾网络设备协同处理车载业务,采用... 详细信息

针对传统云服务应用于车联网大数据处理时存在通信时间消耗大、服务质量无法保证的问题,提出一种低时延的分布式路径计算方案。利用云雾网络架构将数据业务就近上传到雾网络设备以及云服务平台;为了让雾网络设备协同处理车载业务,采用一种基于该架构的任务映射策略(也称为业务卸载策略),将以有向无环图表示的车载业务流模型映射到以无向图表示的雾网络拓扑中;为了解决映射中存在的时延波动问题,采用一种改进的离散二值粒子群优化(NBPSO)算法进行优化;将该算法与负载均衡技术相结合得到最优映射方案。仿真结果表明:所提出的分布式路径协同计算方案可有效解决云计算模式下数据处理的高延时问题;当数据量为12Mb时,采用所提方案的时延比采用云计算的时延降低约2.95s。

关键词：车联网云雾网络路径计算任务映射

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低涌变电站溃坝洪水发展演进的研究

中山大学学报（自然科学版） 2008年第S2期47卷 67-71页

作者：许炜铭任智源包芸中山大学力学系广东广州510275

以东莞低涌变电站为例,讨论100 a一遇洪水时上游发生溃坝的洪水波演进的特性。针对电站所处挂影洲围四周河道环绕的特点,将整个溃坝过程分三阶段模拟。首先利用二维溃坝模型模拟得出溃口流量、洪水流场、溃坝波高及其传播时间等特征;再... 详细信息

以东莞低涌变电站为例,讨论100 a一遇洪水时上游发生溃坝的洪水波演进的特性。针对电站所处挂影洲围四周河道环绕的特点,将整个溃坝过程分三阶段模拟。首先利用二维溃坝模型模拟得出溃口流量、洪水流场、溃坝波高及其传播时间等特征;再讨论溃坝波传播并淹没整个挂影洲围的过程;最后应用堰流公式等计算洪水逐渐抬高水位,直至与河道水位齐平过程的水位流量过程线。以此来探讨从堤坝溃决到结束的整个过程中不同阶段的水位、流速和流量变化规律。

关键词：溃坝洪水波二维溃坝模型溃坝淹没水位

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基于路径计算方法的WSN时延优化研究

西北工业大学学报 2022年第6期40卷 1394-1403页

作者：朱鹏任继军任智源西安邮电大学通信与信息工程学院陕西西安710121 西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术国家重点实验室陕西西安710071

随着物联网(IoT)行业的快速发展,无线传感器网络(WSN)融合云计算技术面临着任务处理时延高、传感器节点能量有限的挑战。因此,提出了一种基于云雾网络架构的路径计算方法,利用雾计算层的网络边缘设备计算资源,将WSN监测任务合理地部署... 详细信息

随着物联网(IoT)行业的快速发展,无线传感器网络(WSN)融合云计算技术面临着任务处理时延高、传感器节点能量有限的挑战。因此,提出了一种基于云雾网络架构的路径计算方法,利用雾计算层的网络边缘设备计算资源,将WSN监测任务合理地部署到指定边缘设备上完成处理,以减少能耗制约下的任务处理时延。为了将任务有效地分配到雾计算层,采用了一种任务映射规则,将有向无环图表示的监测任务映射到无向图表示的雾计算层网络;结合时延和能耗约束建立了一个关于寻求最优映射关系的二值优化问题;采用模拟退火-离散二值粒子群优化(SA-BPSO)算法实现了对该优化问题的求解。仿真结果显示,在数据量为10 Mb时,该方法的时延性能相比较WSN融合云计算技术提高了约40%。

关键词：无线传感器网络路径计算云雾网络架构模拟退火-离散二值粒子群优化

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栅格结构旋印电解加工流场仿真与试验研究

栅格结构旋印电解加工流场仿真与试验研究

作者：任智源南京航空航天大学

学位级别：硕士

机匣作为航空发动机的重要零件之一,具有结构复杂、种类繁多、制造难度大、加工周期长等特点,一直是航空航天领域的制造难题。栅格结构机匣是众多机匣种类中的一种,由圆柱或圆锥形壳体和支撑板组成,表面通常具有加强筋,安装座和安装边... 详细信息

机匣作为航空发动机的重要零件之一,具有结构复杂、种类繁多、制造难度大、加工周期长等特点,一直是航空航天领域的制造难题。栅格结构机匣是众多机匣种类中的一种,由圆柱或圆锥形壳体和支撑板组成,表面通常具有加强筋,安装座和安装边等复杂轮廓结构。旋印电解加工作为一种适用于复杂薄壁回转体机匣零部件的新型加工技术,对于加工栅格结构机匣具有独特的优势和巨大的潜力。本文紧紧围绕栅格结构机匣旋印电解加工流场展开深入研究,开展流场仿真分析,通过多种方式优化流场,有效提升旋印电解加工的加工稳定性。为了进一步提升表面加工质量,掌握材料的溶解特性,研究了钛合金材料在旋印电解加工中的溶解特性。通过研究材料的分步演变过程,总结其成型规律。最后结合上述研究开展旋印电解加工验证试验。本文的主要研究内容如下:(1)对栅格结构机匣零件在旋印电解加工中的流场开展了仿真研究。建立栅格结构机匣零件的数字模型,使用FLUENT软件进行流场仿真分析,在压缩流道的基础上提出新的电解液流动模式来优化流场分布。分别设计了三向电解液流动、阴极内部出液流动、侧流式加阴极内部补液的电解液流动模式。对三种电解液流动模式进行仿真分析,研究发现,侧流式加阴极内部补液的电解液流动模式可以有效消除栅格尖点区域的低流速区,提升流场分布的均匀性,满足旋印电解加工对流场的要求。最后设计了新的供液夹具开展了对比验证试验,取得了良好的效果。栅格结构零件表面的纵向加强筋侧壁锥度减小到6.2°,顶部和根部圆角半径分别减少到1.8mm和2 mm。(2)对复杂栅格结构零件在旋印电解加工中的流场开展了仿真研究。根据先前的研究结果,分析了复杂栅格结构的流场分布特点,对阴极内部出液的反流式和侧流式加阴极内部补液的流动模式进行了仿真研究。根据流场分布非对称的特点,提出了周期性交替换向的电解液流动模式。此外还对夹具压力腔的形状,电解液入口和补液口的压强大小以及流道二次压缩的可行性进行了研究,通过结构优化和改进参数进一步提升了电解液的流速和流场均匀性。使用新的电解液流动模式和优化的加工参数,成功加工出直径为300 mm的复杂高精度栅格结构薄壁回转体零件。加工零件表面栅格结构轮廓清晰,最小壁厚仅为0.7 mm。(3)研究了钛合金材料在旋印电解加工中的溶解特性。使用平板电极电解加工试验系统开展试验研究,通过在平板电极输出波动的电流密度模拟材料在旋印电解加工中的加工状态。观察分析钛合金材料的表面形貌,微观结构和元素组成,揭示了工件在旋转状态下的演变规律。研究转速对表面加工质量的影响,建立了钛合金材料在旋印电解加工中的定性演变模型。研究结果表明,钛合金在低转速下钝化膜均匀破裂,可以得到更好的表面质量。此外使用辅助阳极消除加工中的低电流密度区域,大幅度提升钛合金的表面加工质量。最后根据平板电极电解试验的结果进行了旋印电解验证试验,证明了研究结果的正确性和可靠性。

关键词：旋印电解加工流场仿真薄壁回转体零件栅格结构钛合金表面质量控制夹具设计试验研究

面向医疗大数据的云雾网络及其分布式计算方案

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西安交通大学学报 2016年第10期50卷 71-77页

作者：何秀丽任智源史晨华丛犁西安电子科技大学ISN国家重点实验室西安710071 国网吉林省电力有限公司信息通信公司长春130000

针对云计算应用于医疗大数据场景时存在业务处理时延较高的问题,提出了一种基于边缘计算的新型云/雾混合网络架构,该架构利用医院中的路由器或交换机等边缘设备,在云服务器与医疗检测设备之间构建一个雾计算层,通过将云服务器中的医学... 详细信息

针对云计算应用于医疗大数据场景时存在业务处理时延较高的问题,提出了一种基于边缘计算的新型云/雾混合网络架构,该架构利用医院中的路由器或交换机等边缘设备,在云服务器与医疗检测设备之间构建一个雾计算层,通过将云服务器中的医学影像等医疗大数据分析结果主动缓存至雾计算设备,并与雾设备上来自医疗检测终端的数据进行对比计算,得出诊断结果,达到降低业务处理时延的目的。考虑到边缘设备的计算能力较弱,进一步提出了一种多设备分布式计算方案,利用带约束的粒子群优化负载均衡（CPSO-LB）算法,达到任务处理时延最小的目标。仿真结果表明：基于CPSO-LB算法的云/雾混合网络能有效地降低医疗数据处理时延;当采用10个雾计算设备,处理的医疗数据量在6-10Gb时,与云计算网络相比时延性能提升了50.95%-37.37%。

关键词：医疗大数据云计算云/雾混合网络负载均衡