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全向可见光通信收发模块与信道特性研究

全向可见光通信收发模块与信道特性研究

作者：庄开宇北京邮电大学

学位级别：硕士

随着固态照明的大力发展,发光二极管(LED)正逐渐取代传统荧光灯和白炽灯成为室内照明的主要工具。相对于其他照明设备,LED灯具有长使用寿命,高耐湿度,低功耗和低发热量等优点。在LED广泛应用于室内照明的同时,应用LED作为发射设备的可... 详细信息

随着固态照明的大力发展,发光二极管(LED)正逐渐取代传统荧光灯和白炽灯成为室内照明的主要工具。相对于其他照明设备,LED灯具有长使用寿命,高耐湿度,低功耗和低发热量等优点。在LED广泛应用于室内照明的同时,应用LED作为发射设备的可见光通信被提出并被用于在提供足够照明的同时实现室内通信。随着这项技术的发展,可见光通信被研究应用于很多其他的应用场景,如保密机构、医院、工业控制等等。这些场景都对无线通信有很高的敏感性。可见光通信同时也可以应用在水下通信和矿井下通信。在像水下通信这类的应用场景中,通信设备被相关作业人员或机械随身装配,具有很高的移动性,因此也需要良好的全向性来满足由于移动产生的信道变换。为了提升可见光通信的全向性和可移动性,本文针对全向可见光通信信道进行了特性分析和测量,并依据信道特性以及可见光通信自身的特性给出了全向可见光通信的收发模块设计。在此基础上,本文主要取得了以下几个方面的创新:·提出一种应用自适应干扰抵消技术来抵消通信过程中存在的干扰和噪声的全向可见光通信系统。自适应抵消技术是一种对受干扰信号的恢复技术,基本思想为通过对提取的干扰参考信号进行自适应处理,使之与受干扰信号中的干扰的幅度相位同步进而实现干扰抵消。在可见光通信信道中存在的干扰有很大一部分可以得到其采样的参考信号,因此可以应用自适应干扰抵消技术进行干扰抵消。其主要原理为利用通信信号传输的方向性和照明设备的干扰信号的各向同性之间的差异可以有效的提取参考信号,实现干扰抵消。最后通过实验验证,自适应干扰抵消对于抵消全向可见光通信中的均匀背景光干扰和本地干扰有很好的效果。·提出一个基于识别位脉冲位置调制(L+R-PPM)的全向可见光通信时空分复用模型,在提升有效传输距离的同时平衡总发射功率,同时针对多信号复用的问题提出了基于L+R-PPM的空分复用,通过添加识别位的方法消除信号混叠对多信号解调的影响。全向可见光通信在特定的应用场景下,如水下通信、矿井下通信等,对通信距离有着很高的要求。在本系统中,影响通信距离的主要原因是光功率的发散,通过加装透镜缩减LED灯的发射角可以提升单位面积的光照强度,但是发射角的减小同时需要增加LED灯的数量以满足全向通信。增加LED灯的数量又相应地增加了发射端的总功率,移动的发射端所携带的电源无法提供足够的功率。本文提出基于L+R-PPM的时空分复用模型,将加装透镜的LED灯进行时隙分组,让位于不同分组的灯在不同时隙点亮并发送信号,利用人眼的闪烁临界频率实现不影响人眼视觉感受的全向照明。由于灯组的分时点亮,使得发射端的总功率和总电压维持在一个相对较低的程度,进而实现了长有效通信距离的全向可见光通信。同时在此基础上,本文通过PPM-PWM调光方法解决了随着通信距离变小导致的人眼不适应过亮光照的现象,并给出了基于PPM时隙幅值判决的跨扇区切换机制以及基于L+R-PPM调制的空分复用的不同扇区的多信号复用方法。

关键词：全向可见光通信自适应干扰抵消识别位脉冲位置调制时空分复用信道特性

高阶非线性系统的Term inal滑模控制

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浙江大学学报（工学版） 2002年第5期36卷 482-485,539页

作者：庄开宇张克勤苏宏业褚健工业控制技术国家重点实验室浙江大学先进控制研究所浙江杭州310027

针对一类高阶非线性系统的跟踪问题 ,基于 L yapunov稳定性理论 ,提出了一种新的 Terminal滑模控制策略 ,给出了选择 n阶系统 Terminal滑模面的具体数学表达式 .该控制策略确保了闭环系统滑动阶段的存在性 ;Ter-minal滑模函数的选取保... 详细信息

针对一类高阶非线性系统的跟踪问题 ,基于 L yapunov稳定性理论 ,提出了一种新的 Terminal滑模控制策略 ,给出了选择 n阶系统 Terminal滑模面的具体数学表达式 .该控制策略确保了闭环系统滑动阶段的存在性 ;Ter-minal滑模函数的选取保证了输出跟踪误差在有限时间内收敛到零 .此外 ,系统的初始状态在滑模面上 ,从而消除了滑模控制的到达阶段 ,进而确保了闭环系统的全局鲁棒性和稳定性 .最后通过一个仿真例子进一步说明了该控制策略的可行性和有效性 .

关键词： Terminal滑模控制有限时间收敛非线性系统 Lyapunov稳定性理论全局鲁棒性控制策略

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一类非线性系统的Terminal滑模控制

控制理论与应用 2005年第3期22卷 495-498,502页

作者：胡剑波时满宏庄开宇褚健苏宏业空军工程大学工程学院陕西西安310078 浙江大学先进控制研究所浙江杭州310027

首先结合Terminal滑模控制的基本思想,即突破以往的线性滑动面,将非线性项引入到滑动面设计中,使得系统处于滑动模态阶段时,状态变量能够在"有限时间内"收敛至平衡点,给出了适用于高阶非线性系统的Terminal滑动面设计方法,基于Lyapunov... 详细信息

首先结合Terminal滑模控制的基本思想,即突破以往的线性滑动面,将非线性项引入到滑动面设计中,使得系统处于滑动模态阶段时,状态变量能够在"有限时间内"收敛至平衡点,给出了适用于高阶非线性系统的Terminal滑动面设计方法,基于Lyapunov稳定性理论得出了相应的控制器.进一步考虑系统参数摄动和外界扰动等不确定性因素上界的未知性,用Lyapunov稳定性方法给出了一个带有未知性上界参数估计的自适应Terminal滑模控制器.

关键词： Terminal滑动模态控制非线性控制 Lyapunov稳定性

Adaptive terminal sliding mode control for high-order nonlinear dynamic systems

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Journal of Zhejiang University Science 2003年第1期4卷 58-63页

作者：庄开宇苏宏业张克勤褚健 NationalLab.ofIndustrialControlTechnology InstituteofAdvancedProcessControlZhejiangUniversityHangzhou310027China

An adaptive terminal sliding mode control (SMC) technique is proposed to deal with the tracking problem for a class of high-order nonlinear dynamic systems. It is shown that a function augmented sliding hyperplane can be used to develop a new terminal sliding mode for high-order nonlinear systems. A terminal SMC controller based on Lyapunov theory is designed to force the state variables of the closed-loop system to reach and remain on the terminal sliding mode, so that the output tracking error then converges to zero in finite time which can be set arbitrarily. An adaptive mechanism is introduced to estimate the unknown parameters of the upper bounds of system uncertainties. The estimates are then used as controller parameters so that the effects of uncertain dynamics can be eliminated. It is also shown that the stability of the closed-loop system can be guaranteed with the proposed control strategy. The simulation of a numerical example is provided to show the effectiveness of the new method.

关键词： Terminal sliding mode control Finite time convergence Adaptive laws

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GJ型光辐射加热炉的混沌PID控制

电气传动 1999年第4期29卷 29-30,39页

作者：王洪瑞张克勤庄开宇方一鸣燕山大学

利用混沌运动的遍历性、随机性、“规律性”等特点，本文提出一种混沌ＰＩＤ控制方法，并把它应用到ＧＪ型光辐射加热炉的温度控制中。这种方法结构简单，使用方便。实践表明了该控制器的有效性和实用性。

关键词：光辐射加热炉 PID控制混沌 GJ型金属热处理

Sliding mode identifier for parameter uncertain nonlinear dynamic systems with nonlinear input

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Journal of Zhejiang University Science 2002年第4期3卷 426-430页

作者：张克勤庄开宇苏宏业褚健高红 NationalLaboratoryofIndustrialControlTechnology InstituteofAdztanoxtProcessControlZhejiangUnizersityHangzhou310027China StateKeyIxuboratoryofFluidPotterTransmissionandControl ZhejiangUniversityHangZhou310027China

This paper presents a sliding mode (SM) based identifier to deal with the parameter identification problem for a class of parameter uncertain nonlinear dynamic systems with input nonlinearity. A sliding mode controller (SMC) is used to ensure the global reaching condition of the sliding mode for the nonlinear system; an identifier is designed to identify the uncertain parameter of the nonlinear system. A numerical example is studied to show the feasibility of the SM controller and the asymptotical convergence of the identifier.

关键词： Nonlinear system Sliding mode Identifier Input nonlinearity

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液压伺服驱动连铸结晶器振动控制系统的设计

冶金自动化 2000年第1期24卷 43-45页

作者：方一鸣焦晓红庄开宇李宪奎燕山大学机械工程学院燕山大学电气工程学院!秦皇岛066004

介绍液压伺服驱动的连铸结晶器振动计算机控制系统及其控制软件。与传统的结晶器振动控制装置相比，该系统能够根据连铸工艺要求方便地选择振动波形（正弦波或非正弦波），并能在线改变振动频率和幅值等参数。工业实验研究结果表明，... 详细信息

介绍液压伺服驱动的连铸结晶器振动计算机控制系统及其控制软件。与传统的结晶器振动控制装置相比，该系统能够根据连铸工艺要求方便地选择振动波形（正弦波或非正弦波），并能在线改变振动频率和幅值等参数。工业实验研究结果表明，所述的计算机控制系统闭环频宽可达１０Ｈｚ，能够满足连铸生产的要求。

关键词：液压伺服系统连铸结晶器振动控制计算机控制系统

基于资源优化智能调配的电子商务及物流配送管控系统

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港口科技 2017年第2期 14-18页

作者：任玲利庄开宇张蕾青岛港科技有限公司山东青岛266011

对青岛口岸物流配送及港口生产作业管理模式进行分析,研究港口电子商务物流配送供应链相关业务的物流单证电子化和标准化,运用基于作业资源优化调配的口岸物流配送智能化管理模型,建设港口电子商务物流配送数据中心、口岸公共物流信息... 详细信息

对青岛口岸物流配送及港口生产作业管理模式进行分析,研究港口电子商务物流配送供应链相关业务的物流单证电子化和标准化,运用基于作业资源优化调配的口岸物流配送智能化管理模型,建设港口电子商务物流配送数据中心、口岸公共物流信息服务平台和智能仓储与物流运输支撑应用系统,建立并实践基于港口物流的第四方物流模式,形成基于港口的大物流运作体系。

关键词：港口物流配送集中管控智能配送

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大型企业信息集成解决方案

交通标准化 2006年第11期34卷 186-189页

作者：解传新庄开宇青岛港集团有限公司信息中心山东青岛266011

针对企业信息集成问题,基于新的通用性企业多元化复杂信息集成模型,提出大型企业信息集成解决方案。该方案已成功应用于青岛港集团有限公司,实施效果证明该方案的可行性和有效性,具有全面推广的价值。

关键词：协同办公多元化大型企业信息集成解决方案青岛港集团有限公司