无线传感器网络的建模分析

无线传感器网络由大量具有传感、计算和通讯能力的节点组成.针对不同的应用目的、工作环境和要求,提出了进行传感器网络建模需要考虑的几个要素.通过对网络基本要素的描述,能够很方便地对传感器网络进行建模.利用这些要素的特征对网络性能进行深入细致地分析以便选择或设计合适的路由协议和数据融合的方法.研究的重点是网络路由协议及其数据融合技术,也适用于其他协议的设计和建模.     

基于运动分析与力分析的可逆性进行机构的力分析

以型转化和广义型转化理论为基础，通过对速度约束方程中的速度系数矩阵及力平衡方程中的力系数矩阵进行深入分析，提出了运动虚拟参数与力约束参数以及力虚拟参数与运动约束参数的同一性条件。在同一性条件上得出了速度系数矩阵与力系数矩阵互为转置的关系，揭示了型转化法运动分析与力分析的内在联系，从而可以根据运动分析的速度系数矩阵直接进行力的分析。     

偏振光实时定位系统的设计

为了满足偏振光定位的实时性要求,设计了基于STM32的偏振光定位系统,实现了偏振方位角数据的同步采集,降低了系统数据总线的复杂程度及上位机接收数据的复杂度,同时也解决了太阳高度角和方位角的双解问题。首先根据偏振光定位原理设计了4个偏振方位角采集模块,用来采集天空中4个观测方向的偏振方位角,每个偏振方位角采集模块的精度可达±0.2°;其次,设计了太阳方向矢量判断模块,用来解决偏振矢量的180°二义性造成的太阳高度角和方位角的双解问题。实验结果表明:偏振光定位系统可以得到正确的太阳高度角和方位角,并且适用于全天定位;在约55min的实验中,地理经度和纬度的最大误差分别为±1°、±1.5°;偏振光定位系统满足实时性的要求,定位精度稳定,可以应用于实际定位。     

整流二极管对压电输出模型的影响性研究

为了提高压电换能器理论模型的精度,基于标准电路,在考虑整流二极管压降的基础上,建立了更准确的压电换能器理论模型,得出系统输出功率的表达式,并给出了等效质量的位移推导过程。对比传统模型,通过仿真分析揭示了整流二极管对压电输出的影响规律。结果表明,在考虑整流二极管压降的基础上,接口电路实际最优匹配负载有少量增加趋势;随着整流二极管压降的增加,输出功率峰值呈递减趋势;输出频带宽也相应减小。     

微加工工艺制作的静电吸片及其切向吸附力

针对静电吸附在微电子机械系统(MEMS)器件装配线中的潜在应用,试图研制一种单位面积上吸附力大和自身面积小的低工作电压静电吸片。通过介绍静电吸附现象的应用与传统静电吸盘,提出一种采用表面微加工工艺制作的双极性静电吸片。在分析静电吸片的结构与工作原理基础上,采用微加工工艺制备静电吸片,其中关键是在金属电极层上溅射法制备介质薄膜,之后采用微拉伸装置测量静电吸片的切向吸附力。实验结果表明:切向吸附力随着电极间隙的减小而增大;当施加电压150 V时,利用电极间隙为40μm的方形环式静电吸片吸附面积为4 mm×4 mm的硅片,最大切向吸附力为15 mN,即剪切压强为0.94 kPa,能够完成微器件的拾取与固定。     

SU-8胶长细比效应的分子动力学模拟

运用分子动力学(MD)的研究方法,经过分子聚合、能量最优化和退火模拟等构建了不同长细比的SU-8光刻胶模型,模拟研究了在室温条件下不同长细比的SU-8胶纳米尺寸模型的弹性模量、泊松比、剪切模量等力学性能参数。结果表明,在室温下,随着SU-8胶模型长细比的增加,材料的杨氏模量和剪切模量逐渐增大,这一现象与微尺度SU-8胶模型的实验结果一致,表明有效长细比是微尺度下表征材料力学性能和尺寸效应的一个重要参数。     

机械拉伸下乳腺导管内癌组织的Mueller矩阵表征

相较于传统非偏振光学表征方法，Mueller矩阵成像偏振（MMIP）法可以表征丰富的生物组织微观结构，在癌症病理诊断方面有着巨大的应用潜力。研究了机械拉伸下不同生物组织结构的MMIP表征，在MMIP系统的基础上增加机械拉伸模块，通过机械拉伸改变生物组织的光学特性。采用Mueller矩阵极化分解方法提取了可以表征介质基本偏振特性的2个表征参数，即二向色性（D）和散射退偏（Δ）。以乳腺导管内癌组织及正常乳腺组织为研究对象，分析了不同组织结构之间表征参数的平均值差值的变化趋势及其变化率在机械拉伸作用下的变化规律。结果表明：在机械拉伸作用下，不同组织结构之间的D参数平均值差值呈减小趋势，差值变化率最大可达7.9%，Δ参数平均值差值亦呈现减小趋势，差值变化率最大可达12.7%。研究结果为基于偏振成像的癌症病理诊断提供了参考。     

偏振光辅助的视觉惯性导航系统

为了提高组合导航系统的可靠性与位姿估计的精度，把偏振定向传感器引入同步定位与建图过程，提出并设计一种新的偏振光辅助的视觉惯性组合导航系统。采集偏振定向传感器、单目视觉相机及微惯性测量单元的数据，对多传感器数据进行时间戳对齐和预处理后，利用最小二乘优化方法建立目标方程，通过求解非线性方程组获取最佳的运动估计。该系统根据天空偏振分布实现了方位角的可观性，并融合了多传感器数据。基于上述组合导航系统进行户外车载实验，实验结果表明：在2 km的长距离运行中，相比原始视觉惯性系统，偏振光辅助的视觉惯性导航系统的位置误差降低了16.7%，航向角精度提升了23.4%。偏振定向传感器的接入能够抑制惯性器件测量值的漂移，改善导航系统的位置精度和姿态角精度，可满足卫星信号受到干扰等环境下的位姿估计精度和可靠性要求。