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极化码编码协作和多中继选择研究与实现

极化码编码协作和多中继选择研究与实现

作者：雷壮西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着电子地图应用在人们日常生活中的方方面面,基于位置的服务(Location Based Service,LBS)越来越受到关注。相比于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)定位和无线传感器网络定位,在传统的带内信号层融合通信和定位功能的通... 详细信息

随着电子地图应用在人们日常生活中的方方面面,基于位置的服务(Location Based Service,LBS)越来越受到关注。相比于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)定位和无线传感器网络定位,在传统的带内信号层融合通信和定位功能的通信定位一体化网络能够提供室内外一体化的高精度位置服务,且无需增添新的定位辅助设备,已经成为未来发展的趋势。无线环境中存在的多径衰落一直是阻碍通信定位一体化系统向着高速率、高可靠性和高覆盖率方向发展的重要因素。通过通信定位一体化的位置服务辅助进行的协作通信和高性能的信道编码被认为是抵抗多径衰落、提高通信定位一体化通信性能的解决方案,近年来受到学者的广泛关注。本文在实验室搭建的通信定位一体化系统的基础上进行高性能编码协作和多中继选择,主要的工作如下:首先,介绍了用于增强通信定位一体化系统通信性能的高性能信道编码——Polar码的编译码技术、用于Polar码速率匹配的凿孔算法、协作通信理论和混合自动请求重传(Hybrid Automatic Repeat request,HARQ)概念。对Polar码的编译码性能进行仿真,结果表明Polar码优于其他编码。通过凿孔算法复杂度比较,本文选用复杂度低的准均匀凿孔算法。对协作通信协议进行仿真比较,分析各自协议优势。然后,在通信定位一体化系统内存在三个节点进行两节点通信时,第三节点作为协作节点,提出一种基于等效凿孔极化码的编码协作方案,充分利用了等效凿孔极化码的互补特性,增加编码增益和分集增益。在不同信道条件下仿真,所提方案都有不错的性能提升。特别在瑞利慢衰落信道下,性能提升较大,当BER(28)10时,相比于非协作通信有10d B性能提升。在不同凿孔比例下仿真,所提方案在凿孔适中时性能更优。与Plotkin结构极化码编码协作相比,在BER(28)10时本文所提方案有0.8d B的性能提升,且实现相对简单。接着,在通信定位一体化系统内存在多个节点进行两节点通信时,提出一种基于位置和预测的HARQ重传次数的最佳中继选择方案,选出最佳中继进行协作通信。分析中断概率和能量效率,在不同信噪比、不同中继数目、速率兼容Polar码下和其他算法进行了中断概率和能量效率性能仿真比较,分析性能提升原因,结果表明所提方案在性能上都优于其他方案。最后,在Zynq-7000 SoC ZC706+AD-FMCOMMS 3硬件平台上,设计用于实现通信定位一体化下协作通信的软件架构和硬件架构。对协作通信中关键模块Polar码编译码器进行设计实现,并对各个小模块进行仿真测试。设计实现等效凿孔模块并仿真测试。设计实现运行在嵌入式系统内HARQ线程相关函数。通过运行在电脑上的具有图形界面的应用端程序进行室外场景下的系统测试,验证传输文件和测试包时进行协作通信带来的相关性能提升。

关键词：等效凿孔极化码编码协作位置辅助最佳中继选择混合自动请求重传

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反倾岩质斜坡破坏边界形成过程的试验研究

反倾岩质斜坡破坏边界形成过程的试验研究

作者：雷壮成都理工大学

学位级别：硕士

破坏边界对斜坡的稳定性有着至关重要的影响,反倾岩质斜坡破坏边界的形成和发展规律更是值得研究的科学问题。本文通过对反倾岩质斜坡进行了离心机试验确定了破坏边界的位置,同时对破坏边界部位裂隙的变形规律和土压力进行分析总结,揭... 详细信息

破坏边界对斜坡的稳定性有着至关重要的影响,反倾岩质斜坡破坏边界的形成和发展规律更是值得研究的科学问题。本文通过对反倾岩质斜坡进行了离心机试验确定了破坏边界的位置,同时对破坏边界部位裂隙的变形规律和土压力进行分析总结,揭示了破坏边界的形成过程及发展规律,最后利用PFC数值模拟软件对离心机试验进行了模拟,重点研究了破坏边界形成过程中的接触力、位移、速度、应力和动能的演化过程。主要研究内容如下:(1)针对反倾岩质斜坡进行了大型离心机模型试验,主要内容包括相似关系的确定、模型结构尺寸和相似关系的设计、相似材料的选择及配比、传感器的选择和布设位置、离心加载方案的确定、试验模型的制作和组装、试验流程等一系列工作,最终建立出一套适合反倾岩质斜坡的大型离心机模型试验过程的设计思路。(2)针对含预制裂隙的反倾岩质斜坡开展了离心机模型试验,分析了预制裂隙在每级加载阶段的应变响应,确定出破坏边界的位置,然后对破坏边界部位裂隙的变形规律和土压力进行分析总结,揭示出反倾岩质斜坡破坏边界的形成过程及发展规律。结果表明:破坏边界的形成过程分为反倾弯折和倾倒变形两个阶段。(3)通过PFC颗粒流数值模拟软件反演了反倾岩质斜坡的破坏模式,并与离心机模型试验结果进行对比,结果表明数值模拟试验结果与离心机模型试验破坏边界的形成过程基本吻合。(4)通过在数值模型上设置的测量圆和球体颗粒监测出破坏边界形成过程中的接触力、位移、速度、应力和动能等参数,并对其进行了具体研究分析,结果表明破坏边界不同部位的参数具有明显的差异性。

关键词：反倾岩质斜坡破坏边界形成过程离心试验数值模拟

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基于能量耗散机制的粗粒土圆度损伤特性分析

水文地质工程地质 2019年第5期46卷 120-126页

作者：何亮魏玉峰潘远阳雷壮地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室(成都理工大学)

圆度损伤是研究粗粒土力学特性变化的重要指标,为探索剪切过程中粗粒土圆度损伤的演化过程,定性及定量从能量角度对损伤本质进行分析。根据能量耗散原理,分析了剪切系统及单个颗粒剪切过程中能量的耗散与传递。结合弹塑性力学与热力学定... 详细信息

圆度损伤是研究粗粒土力学特性变化的重要指标,为探索剪切过程中粗粒土圆度损伤的演化过程,定性及定量从能量角度对损伤本质进行分析。根据能量耗散原理,分析了剪切系统及单个颗粒剪切过程中能量的耗散与传递。结合弹塑性力学与热力学定律,定义粗粒土圆度损伤因子Dr,建立了基于能量耗散下的圆度损伤模型。采用剪切试验研究不同圆度的花岗岩和卵石颗粒的强度特性,以观测效果较好的花岗岩颗粒为研究对象,研究不同法向应力下的圆度损伤演化过程,运用MATLAB对模型及试验数据分析。结果表明:圆度不同的颗粒(花岗岩、卵石)随圆度减小,传递到颗粒内部积聚的塑性势能增大,更易在颗粒边界棱角处产生微裂纹使颗粒磨损,从而增大粗颗粒圆度,强度特性减小;剪切试验粗粒土圆度损伤演化过程存在2次损伤拐点,可分为圆度损伤响应、圆度损伤演化、圆度损伤稳定3个阶段;同一类型颗粒法向应力增大,达到损伤临界状态圆度损伤所需能量增大,圆度损伤因子减小。基于能量耗散下建立的圆度损伤模型阐述了剪切过程中的圆度损伤,试验结果能合理地反应圆度损伤演化过程中颗粒力学特性响应。

关键词：粗粒土圆度损伤因子能量耗散剪切试验力学特性

食品中镉离子胶体金免疫层析快速检测方法的建立及应用

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食品科学 2016年第18期37卷 152-158页

作者：王亚楠王晓斐牛琳琳雷壮张海棠王自良河南科技学院动物科技学院河南新乡453003 河南科技学院新科学院河南新乡453003

目的:建立更加灵敏、特异的食品镉离子胶体金免疫层析快速检测方法。方法:用1-(4-异硫氰苄基)乙烯基二胺-N,N,N’,N’-四乙酸(1-(4-isothiocyanobenzyl)ethylenediamine-N,N,N’,N’-tetraacetic acid,iEDTA)鳌合镉离子合成Cd^(2+)-iEDTA半抗原,异硫氰酯法制备免疫原Cd^(2+)-iEDTA-牛血清白蛋白(bovine serum albumin,BSA)和包被原Cd^(2+)-iEDTA-鸡卵清蛋白(ovalbumin,OVA),电感耦合等离子体发射光谱法和聚丙烯酰胺凝胶法进行鉴定;用Cd^(2+)-iEDTA-BSA免疫Balb/C小鼠,细胞融合技术筛选Cd^(2+)-EDTA单克隆抗体(mAb)杂交瘤细胞株,体内诱生腹水法制备Cd^(2+)-EDTA mAb;应用Cd^(2+)-EDTA mAb建立Cd^(2+)残留胶体金免疫层析快速检测方法 (Cd^(2+)-Strip),并测定其性能。结果:免疫原偶联成功,Cd^(2+)-iEDTA-BSA中BSA与Cd^(2+)的含量分别为7.1 mg/mL和191.7μg/mL;筛选出1A3C11、2B7D8、2E10G9、4F3E7共4株杂交瘤细胞,经9次传代分泌抗体稳定,亲和力最高的2E10G9株亲和常数(Ka)为7.58×10~8 L/mol,对Cd^(2+)-iEDTA的半数抑制浓度为16.3μg/L,与Hg^(2+)-EDTA的交叉反应(cross-reaction,CR)率为18.6%,与其他重金属离子无CR;Cd^(2+)-Strip的检测时间为10 min,检出限为5μg/L,其检测结果与竞争ELISA试剂盒(Cd^(2+)ELISA-Kit)、电感耦合等离子体发射光谱法符合率为100%。结论:制备出了亲和力高、特异性强的Cd^(2+)mAb,建立了灵敏、特异、快速、简便的食品镉离子胶体金免疫层析快速检测方法。

关键词：镉离子免疫原单克隆抗体胶体金免疫层析快速检测

基于离散元法研究颗粒球度对粗粒土抗剪强度的影响

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水资源与水工程学报 2019年第4期30卷 225-232页

作者：李远征魏玉峰雷壮何亮成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室

粗粒土颗粒形状是决定其宏观力学性质的主要影响因素之一。为探究粗粒土颗粒形状对其抗剪强度特性的影响规律,以不同颗粒形状的3种粗颗粒土为研究对象,利用离散元数值分析手段,以球度指标为量化参数,研究了颗粒形状对粗粒土直剪试验过... 详细信息

粗粒土颗粒形状是决定其宏观力学性质的主要影响因素之一。为探究粗粒土颗粒形状对其抗剪强度特性的影响规律,以不同颗粒形状的3种粗颗粒土为研究对象,利用离散元数值分析手段,以球度指标为量化参数,研究了颗粒形状对粗粒土直剪试验过程中应力、位移变化及宏观抗剪强度的影响,并分析了抗剪强度参数的变化规律。同时通过室内直剪试验双向验证所揭示规律的可靠性。研究结果表明:法向荷载相同时,随着球度的减小剪应力越过峰值应力后的应变软化现象越明显,同时其峰值应力、位移及残余强度均逐渐增加;球度相同时,随着法向荷载的增大其峰值应力、位移和残余强度均呈规律性递增。黏聚力和内摩擦角随着球度的减小而增加,球形颗粒的黏聚力明显小于其它两种球度的颗粒。

关键词：粗粒土颗粒形状球度直剪试验离散元抗剪强度

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直剪试验下砂土剪切带形成的细观变形机制

水利水运工程学报 2020年第3期 82-91页

作者：潘远阳魏玉峰李远征杨豪雷壮成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

剪切带的形成与发展是影响土体变形破坏的关键因素。利用数值模拟试验方法,对砂土直剪试验中剪切带的形成和演化机制进行研究。试验中采用条块法对试样进行标记,以观测其变形及发展过程;并记录剪应力及剪切位移的变化,分析试样的应力应... 详细信息

剪切带的形成与发展是影响土体变形破坏的关键因素。利用数值模拟试验方法,对砂土直剪试验中剪切带的形成和演化机制进行研究。试验中采用条块法对试样进行标记,以观测其变形及发展过程;并记录剪应力及剪切位移的变化,分析试样的应力应变特征;最后从细观角度对颗粒试样的平均转动量、配位数及孔隙变化率等参数进行统计分析,以揭示试样的细观变形规律。研究表明:砂土剪切带的形成是一个渐进的过程,呈现出累进破坏的特征;且剪切过程中颗粒试样会发生局部变形并形成狭长的剪切带,剪切带的厚度受平均粒径及颗粒摩擦系数的直接影响,当颗粒粒径为1.25倍平均粒径且颗粒摩擦系数为0.5时,剪切带厚度达到最大值;此外,剪切带区域的强力链较为密集,通过对强力链进行光密度及面积占比分析发现峰值时刻最为显著(平均光密度约为1.4,强力链面积占比约为52%),这表明力链网络的结构变化与剪切带的形成及演化具有同步性;同时发现剪切带内、外颗粒体系的平均转动量、平均配位数及孔隙变化率等细观参数存在显著差异,说明剪切带对外荷载的响应较为强烈。

关键词：砂土离散元法直剪试验剪切带细观机制

粗粒土直剪试验剪切速率对抗剪强度的影响研究

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中外公路 2020年第6期40卷 291-296页

作者：雷壮魏玉峰李远征潘远阳成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

为了分析直剪剪切速率对粗粒土抗剪强度的影响,利用直剪仪开展粗粒土不同剪切速率的剪切试验研究,探讨剪切速率与剪应力-剪切位移曲线变化规律,从颗粒破碎及颗粒重组分析不同剪切速率对粗粒土抗剪强度的影响,最后,分析剪切速率对强度参... 详细信息

为了分析直剪剪切速率对粗粒土抗剪强度的影响,利用直剪仪开展粗粒土不同剪切速率的剪切试验研究,探讨剪切速率与剪应力-剪切位移曲线变化规律,从颗粒破碎及颗粒重组分析不同剪切速率对粗粒土抗剪强度的影响,最后,分析剪切速率对强度参数及颗粒破碎率的影响及原因。试验结果表明:在正应力较小时,剪切速率对抗剪强度的影响较小,而正应力较大时,剪切速率对抗剪强度的影响比较大,主要表现为剪切速率越大,抗剪强度减小的幅度越大,内摩擦角越小,黏聚力越大;产生这种现象的原因是剪切速率越小,直剪试验输入能量越大,且剪切时间长,粗粒土颗粒有足够的时间发生颗粒破碎和颗粒重组来耗散能量,使有效应力接触点增多,从而导致抗剪强度较大。

关键词：直剪试验剪切速率抗剪强度强度参数颗粒破碎率

抗重金属Cr^(3+)单克隆抗体的研制及其免疫学特性分析

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西北农业学报 2016年第11期25卷 1597-1602页

作者：王亚楠丁菡王晓斐雷壮牛琳琳王自良河南科技学院动物科学学院河南新乡453003 河南科技学院新科学院河南新乡453003

旨在研制敏感、特异、稳定的抗Cr^(3+)单克隆抗体(Cr^(3+)mAb)。用异硫氰酸苄基乙二胺四乙酸(ITCBE)鳌合Cr^(3+)形成Cr^(3+)-ITCBE半抗原,异硫氰酯法制备人工免疫原Cr^(3+)-ITCBE-BSA和检测抗原Cr^(3+)-ITCBE-OVA,紫外扫描法(UV)、凝胶电泳法(SDS-PAGE)和电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICPAES)进行免疫原鉴定;用Cr^(3+)-ITCBE-BSA免疫Balb/C小鼠,细胞融合技术建立Cr^(3+)mAb杂交瘤细胞株,体内诱生腹水法制备Cr^(3+)mAb,并对其免疫学特性进行分析。结果表明,免疫原制备成功,Cr^(3+)-ITCBE-BSA中Cr^(3+)和BSA的质量浓度分别为140.8mg/L和5.81g/L,筛选出2A3C11、2A3D9、2A11G5 3株杂交瘤细胞,其中最好的2A11G5间接ELISA效价细胞培养上清为1∶(2.56×103)、腹水为1∶(5.12×105),同种型为IgG1/κ,亲和常数(Ka)为2.69×109 L/mol,对Cr^(3+)的半数抑制质量浓度(IC50)为16.6μg/L,与其他重金属离子无交叉反应。表明成功研制亲和力高、特异性强、稳定性好的Cr^(3+)mAb,为铬离子残留免疫学检测方法的建立奠定基础。

关键词： Cr^3+ 人工免疫原单克隆抗体免疫学特性

G族黄曲霉毒素半抗原分子设计、抗原合成及抗体特性

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西北农业学报 2018年第5期27卷 626-633页

作者：王亚楠王晓斐牛琳琳雷壮张海棠王自良河南科技学院动物科技学院河南新乡453003 河南科技学院新科学院河南新乡453003

根据黄曲霉毒素G_1(Aflatoxin G_1,AFG_1)的分子结构和活性位点,采用半缩醛法(SA)、环氧化物法(EP)和烯醇醚衍生物法(EED)制备G族AF人工抗原AFG_1-BSA,通过UV和SDS-PAGE进行鉴定。用AFG_1-BSA免疫Balb/C小鼠制备多克隆抗体(AFG_1 pAb),间接ELISA检测AFG_1pAb效价,阻断ELISA分析其敏感性,交叉反应试验分析其特异性。结果显示,AFG_1-BSA合成成功,3种合成方法中,SA法效果最好,AFG_1与BSA的分子结合比为4.32∶1,间接ELISA效价为1∶(6.4×10~3),阻断ELISA检测其IC_(500为13.6μg·kg^(-1),与AFG_2的交叉反应率(CR)为82.19%,与AFB_1、B_2无CR。表明获得高效价、敏感、特异、广谱的AFG pAb,为G族AF和AF总量免疫检测方法的建立奠定基础。

关键词： G族黄曲霉毒素半抗原人工抗原多克隆抗体特性分析