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关键词： 无线传感器网络   入侵检测   BP神经网络   分级结构   Adaboost算法   仿真实验  

摘要： 近年来，无线传感器网络的安全问题变得日益严重，而入侵检测作为传感器网络安全技术的一个重要分支，针对其的研究就变得越来越重要。本文对基于分簇结构无线传感器网络的入侵检测关键技术做重点研究，主要成果包括:\n 提出了一种新的异常检测算法，该算法基于Adaboost优化的BP神经网络(Ada-BP)，并通过级联的结构将多个Ada-BP分类器做线性组合，从而构成分级结构的Ada-BP异常检测算法。经过Adaboost算法优化，将多个BP神经网络组合在一起构成强分类器Ada-BP，从而提升了BP神经网络的全局搜索能力和泛化能力。在本文异常检测设计中，首先对无线传感器网络进行级次划分，之后按照划分的不同等级部署分级结构的Ada-BP异常检测算法。最后经过大量仿真对比实验，该算法用于异常检测具有检测率高，误报率低的特点。\n 提出了一种新误用检测算法，该算法基于文化-鱼群优化的BP神经网络(CA-AFSA-BP)。算法中将人工鱼群算法作为种群空间进化策略，将遗传操作作为信念空间进化策略，通过文化算法框架的双层进化结构对BP神经网络进行双层寻优，从而大大提升了BP神经网络的预测精度。最后经过大量仿真对比实验表明，该算法用于误用检测具有检测率和准确率高，误报率低的特点。\n 针对分簇结构的无线传感器网络，提出了一种将异常检测和误用检测相结合的混合式入侵检测模型。考虑到传感器节点运算能力弱，容量小，能量有限等特点，模型的异常检测设计，按照训练得出的不同特性的Ada-BP分类器，分别部署在普通节点，簇头节点和Sink节点中，并通过级联方式构成分级结构，从而共同完成异常检测;误用检测则使用CA-AFSA-BP神经网络算法，并只运行在Sink节点中。模型具有功耗小，运算时间短的优点。最后经过大量的仿真实验表明，将异常检测和误用检测相结合可以充分提高入侵检测的检测率和准确率，同时降低误报率。\n 此外针对原始网络入侵数据维度大的特点，采用主成分分析法对原始数据集进行特征降维，降低数据计算量。

关键词： 小脑模型神经网络   开关磁阻电机   无位置传感器  

摘要： 针对矿用蓄电池机车开关磁阻电机(SRM)位置传感器的使用导致控制系统的可靠性降低的问题,提出基于小脑模型神经网络(CMAC)的无位置传感器转子位置检测技术,建立了SRM转子位置检测的CMAC模型,并给出了具体算法和训练步骤。通过对三相6/4极SRM进行MATLAB仿真实验证明,系统具有较好的动态跟随性和较高的精确度,最大检测误差<2°,减少了系统的硬件提高了控制的可靠性。

关键词： 传感器   三维虚拟技术   LabVIEW   远程测控实验  

摘要： 分析原有传感器与检测技术实验室的组成特点,以及目前国内虚拟实验的缺陷,确定利用3DS MAX、Cult 3D以及LabVIEW软件平台,实现传感器双向反馈式三维虚拟实验,能方便地将传感器原理的讲解演示与真实的测控实验合为一体,并且学生可以不受时间、地点的限制通过网络完成相应的实验让实验者亲身体验实验过程,培养他们的动手能力;利用现有实验设备、服务器、视频/声音采集卡、LabVIEW软件实现了传感器应用的远程测控实验,培养了学生综合运用传感器基本理论知识分析工程实际问题的能力。

关键词： 光学三维检测   多传感器三维检测   全局标定   高光处理   中心线提取  

摘要： 光学三维检测技术具有非接触、高效率、高精度等优点，该技术广泛应用于在工业检测、农业生产、航空航天、气象等领域。随着模式识别、图像处理等技术的不断发展，光学三维检测技术的应用领域也在不断扩大。在工业检测过程中，为了满足不同的检测要求，需要开发不同类型的光学三维检测系统。本文基于光学三维检测原理，对多传感器三维检测系统在检测过程中存在的一些关键问题进行了详细的分析与解决。本文主要对以下几个方面进行了研究： （1）针对单视觉传感器检测存在的局限性问题，设计一种多传感器三维检测系统。该系统通过多个摄像机对多个特征进行检测，解决了单视觉传感器视野局限以及效率低的问题。 （2）根据多传感器三维检测系统中各个视觉传感器的位置关系，提出一种坐标系统一化的全局标定方法。该方法通过坐标系之间的转换，将三维检测数据统一到同一个坐标系中，并对全局标定的结果进行优化。 （3）针对激光三维检测过程中金属表面高光现象对后续检测带来的干扰问题，提出一种峰值连续性检测的方法，并进行实验验证。结果表明，相对于一般细化处理的重建结果，高光处理后的重建精度可提高近50%。 （4）提出一种基于全局的像素级别中心提取方法和基于方向图的亚像素级别中心提取方法。首先通过横向和纵向的双重搜索对光条纹进行初次提取；然后通过计算方向信息对光条纹进行精确提取；最后介绍了常见特征及其检测方法。 （5）搭建系统实验平台，使用VC++2008软件编写算法程序，对本文中的算法进行实验验证。

关键词： 无线传感器网络   分布式   目标检测   奈曼-皮尔逊   贝叶斯   多样本   自适应调整   分簇  

摘要： 无线传感器网络作为当前在国际上备受关注的前沿热点研究技术，在下一代网络中将为人们提供最直接的服务。分布式目标检测技术是无线传感器网络技术应用的基础，它是利用随机部署在兴趣区域内的传感器节点对目标信号进行检测。本地传感器节点做出判决之后将判决结果传送给融合中心，融合中心采用特定的融合准则对接收到的本地判决进行综合处理并给出最终的系统判决。 本文在调研了无线传感器网络及其特点、应用、研究现状的基础上，重点研究了关于无线传感器网络分布式单目标检测的本地判决算法和系统融合中心的数据融合算法，并对经典的贝叶斯和奈曼-皮尔逊理论进行分析。然后分别提出了多样本检测算法、自适应阈值调整算法、基于分簇的分层分布式目标检测算法。主要体现在以下三个方面： （1）在研究了基于单样本的分布式目标检测算法的基础上，提出了基于多样本的分布式目标检测算法。该算法摒弃了由于单样本检测随机性导致的误差的缺点，从而对观测信号的多个样本进行考虑，充分利用了检测信号的特性，提高了本地传感器节点的检测性能。 （2）在研究了分布式目标检测理论的基础上，针对实际情况中背景噪声复杂的特性，本文提出了一种自适应阈值调整算法，在不能得到阈值解析式的情况下，任意给定阈值初始值，通过自适应阈值调整算法（At）获得接近理论值的阈值。 （3）在考察了无线传感器网络实际应用的基础上，提出了适用于监测范围广的基于分簇的分层分布式目标检测算法，算法不仅仅考虑了目标信号传输过程中的衰减，也考虑了实际情况中本地判决传输过程中的瑞利衰减，从原始的似然比函数推导出簇头节点的融合准则（LRTR）。 论文通过一系列仿真实验以及与其它相关算法的对比，分别验证了多样本检测算法、At算法和LRTR算法的高效性和实用性。

ISBN: (纸本)9787302372974

关键词： 水下传感器网络   多址接入   压缩感知   多用户检测  

摘要： 近年来，随着海洋经济得到了持续发展、自然科学和工程科学的不断发展和进步，人们对海洋的勘测和利用程度逐渐的加大，水下传感器网络越来越成为业内人士争相研究的热点。水下传感器通信网络不同于部署在空气中的传感器网络，二者的通信环境大相径庭。由于电磁波在水下环境中迅速衰减，所以在水下通信中通常利用声波进行通信，而水声通信又面临着带宽受限等问题；除此之外，水下传感器网络绝大多数都包含有大量的传感器节点，而且它们都被部署在海底或者借助浮标悬浮在深海，要给传感器网络提供持续的能源或者经常为传感器网络更换电池是非常困难的。因此对于水下传感器网络来说，能够高效的利用带宽资源、节约能源提高网络寿命就显得无比重要。令人兴奋的是，压缩感知理论的提出和不断成熟，为水下传感器网络的优化提出了新的解决方案。 根据压缩感知基本理论：只要是原始信号本身或者在某一个变换域内可以用少数的几个系数表示出来，我们就可以利用满足一定条件的观测矩阵对原始信号进行稀疏观测获取少量观测值并对原始信号进行高精度的重构。当然，条件是这个变换域（基）需要满足RIP(Restricted Isometry Property)准则，并且观测矩阵与之不相关。压缩感知理论之所以可以与水下传感器网络相结合，原因就在于自然界中存在的绝大多数数据都具有稀疏性。采用了压缩感知理论之后，只需获取极少量的数据就可以高概率、高精度的重构出原始数据的图谱。 本文主要研究了在二维水下传感器网络中基于压缩感知理论的数据采集与数据重构方案，主要针数据获取和多用户检测两大方面。在本论文提出的方案中，压缩感知分别与多址接入和多用户检测技术相结合，大大减少了水下传感器网络中所需部署的传感器节点的数目、所需获取的数据数目以及传输的数据量，在节省网络建设成本的基础上，大大节省了能量和带宽。本文提出的压缩感知多用户检测方案，主要针对实际应用中多用户系统实际激活用户数目远远小于用户总数的情况。根据多用户系统中信号的稀疏度水平结合了压缩感知算法和传统的多用户检测算法，实现了系统误码率性能的提升。理论分析和仿真结果表明本文提出的方案较之于传统方案基本性能有很大的提升。 本论文的研究工作，为水下传感器网络在海洋探测方面的大规模应用和发展提供了理论支持和技术方案。

关键词： 生物医学传感器   生物医学信号检测技术   生物医学工程   教学改革  

摘要： "生物医学传感器与检测技术"是生物医学工程专业的主干课程,该课程内容涉及多个学科,理论抽象,内容庞杂,知识点分散。针对生物医学工程专业人才培养目标和课程教学特点,对教学内容和教学方法进行了一系列改革,规范了课程教学内容,将其分为4个模块,并进行了补充和完善。提出了用"从系统到单元,以检测对象为中心"的教学模式,结合实验教学与课程设计,加强了实践教学。教学改革提高了该课程的教学效果,其应用成果有一定的推广价值。

关键词： 无刷直流电机   无位置传感器控制   转子位置检测   脉冲计数  

摘要： 无刷直流电机本体不包含电刷及换向器，有效解决了直流电机换向过程中所存在的换向火花等问题，而无刷直流电机的无传感器技术克服了电机安装位置传感器的诸多弊病，使无刷直流电机的应用领域进一步拓宽，也成为新的研究热点。本文对无刷直流电机无传感器控制及其精确转子位置检测技术进行了研究，研究内容主要包括： 根据无传感器控制的无刷直流电机在需精确位置控制场合的应用及特殊要求，在分析无刷直流电机数学模型和工作原理的基础上，提出一种通过对电机逆变侧所通PWM脉冲进行计数的转子位置检测方法及其校正算法，并对其工作原理进行了详细的分析，理论证明了所提方法不仅实现无刷直流电机的无传感器控制，而且实现了对转子位置的精确检测。 基于MATLAB/Simulink仿真环境，建立了基于PWM脉冲计数转子位置精确检测方法的无传感器控制系统的仿真模型。仿真验证了理论分析的正确性。 设计了基于TMS320F2812的无刷直流电机无传感器控制系统硬件平台，实现对无刷直流电机无传感器控制。实验结果证明所提转子位置精确检测方法具有较高的检测精度，基于PWM脉冲计数转子位置检测的无刷直流电机无传感器控制系统具有良好的控制性能，满足系统要求。

关键词： 传感器与机电检测技术   Proteus仿真   教学改革  

摘要： "传感器与机电检测技术"作为机械电子工程专业的一门主要专业基础课,课程内容涉及到半导体材料的物性,检测原理与模拟电路等相关知识。针对该课程传统课堂教学和实验教学等存在的问题,提出了利用Proteus软件来对该课程进行设计各个教学环节,实践表明:利用Proteus软件进行教学,能将课程理论教学与实践教学融于一体,激发学生的学习兴趣,培养学生综合分析和解决实际问题的能力,会达到事半功倍的教学效果。