北京航空航天大学学报

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崔燚, 李雯, 王浚, 孙鹏

2010, 36(3): 253-256.

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摘要:
采用离散元法分析梯形齿车轮在月面软土地形的通过性,提出不规则形状颗粒群系统的离散元建模技术,建立车轮牵引性能参数的细观表达式.基于模拟月壤的直剪实验数据,通过反复调试获得最佳土单元模型参数.轮-土作用的离散元分析结果表明:车轮在月壤地形的牵引性能与滑转率和轮齿结构有关,增加滑转率可获得更高的挂钩牵引力,但同时车轮所需的驱动转矩提高;增加轮齿高度可获得更大的土壤推力,但行驶阻力也相应增大;轮齿数量对车轮牵引性能影响较小,但影响车轮在行驶中的平顺性.

压力对航空煤油RP-3结焦的影响

琚印超, 徐国强, 郭隽, 王英杰

2010, 36(3): 257-260.

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摘要:
实验研究航空煤油RP-3在流动状态下的结焦分布情况,并分析了压力对于氧化结焦的影响.实验中采用恒定热流的方式将流经长2m的单通道不锈钢管( Ф 2.2×0.2,1Cr18Ni9Ti)中的航空煤油由127℃加热到427℃,质量流量4g/s,并利用"称重法"获得RP-3结焦数据.通过改变系统压力3,4,5,6,7MPa,研究了压力对RP-3壁面结焦速率的影响规律.实验结果表明,压力的提高,对管壁的结焦有一定的抑制作用,结焦峰值位置也有沿实验段往下游移动的趋势,不同压力情况下的管壁结焦速率分布曲线的形状大致相当.

航空液压泵柱塞游隙增大故障诊断

赵四军, 王少萍, 尚耀星

2010, 36(3): 261-264.

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摘要:
柱塞游隙增大是航空液压泵典型的渐进性故障之一,其故障特征模糊,样本有限,故障数据充满噪声,对其进行精确的故障诊断十分困难,因此提出了一种基于简约支持向量机的故障诊断方法.利用粗糙集对故障特征变量进行简约,去除冗余信息,在保证分类质量不变的前提下寻求覆盖系统故障特征的最小属性集合;将简约后的数据样本用来训练支持向量机进行故障分类.使用训练完成后的简约支持向量机进行故障诊断的实验结果表明,此种诊断方法适合于航空液压泵柱塞游隙增大的高精度故障诊断.

基础软件平台集成测试组合选择方法

高静, 兰雨晴, 金茂忠

2010, 36(3): 265-269.

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摘要:
针对基础软件平台集成测试组合爆炸的问题,研究了组合设计方法,提出了一种基于组合设计选择基础软件平台集成测试组合的方法.该方法将基础软件平台看作是一个多因素的系统,组成平台的每类基础软件用一个对应的因素变量来表示,每类基础软件的不同品牌产品表示为各因素变量的多种取值,构建相应的正交表或基于正交表的覆盖表,采用正交表或覆盖表来选择集成测试组合,按照选择的集成测试组合进行基础软件平台集成测试.应用实例表明该方法保证了集成测试组合对基础软件间两两交互的全覆盖,并有效地降低了集成测试组合数.

考虑多故障的测试性建模改进方法

石君友, 龚晶晶, 徐庆波

2010, 36(3): 270-273.

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摘要:
分析了测试性建模的现有方法及在工程应用中存在的不足.在信号流图方法的基础上,提出了一种测试性建模的改进方法.该方法支持单元的多故障模式设置,能够区分全局故障和局部故障,并允许设置全局故障沿单元特定信号流方向传递.给出了测试性模型的图形定义、隐含属性定义、相关性矩阵定义和相应的测试性分析推理方法.在此基础上,提出了基于高阶相关性分析的相关性矩阵生成改进算法.以某惯导系统为例进行了应用,建立了测试性图形模型并生成改进的相关性矩阵,与现有方法建立的相关性矩阵进行对比,结果验证了测试性建模改进方法的可行性和有效性.

基于工厂机制的Air-SeaSim CGF模型系统

张媛, 张立民, 张琳

2010, 36(3): 274-278.

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针对仿真模型可重用性不足的问题,以海空对抗战术仿真为背景,设计了一种基于工厂机制的Air-SeaSim CGF(Computer Generated Forces)仿真模型开发系统.遵循"自底向上"的开发原则,构造了由模型层、对象层、服务层和应用层构成的Air-SeaSim CGF模型系统软件体系结构.基于工厂机制的实体模型设计,对CGF实体进行适当的分解,抽象出满足仿真需求的模型,以组件形式表示,通过定义组件接口实现实体模型的快速组装及其功能的扩展.系统应用效果表明,通过工厂机制开发技术设计的Air-SeaSim CGF实体模型,集成了不同粒度组件的仿真模型,实现了实体模型行为组件在不同兵力...

三角网格曲面模型快速分层算法

孙殿柱, 朱昌志, 李延瑞

2010, 36(3): 279-282.

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摘要:
提出一种三角网格曲面模型快速分层算法,该算法基于R^*-tree建立三角网格动态空间索引结构,依据索引结构数据结点的分布状况计算各层截平面的位置;采用深度优先遍历方法获取与截平面相交的三角面片集合,并计算该集合中各面片与截平面的交线,将交线首尾相连,生成截面轮廓线,实现三角网格曲面模型的快速分层;实例证明该算法可对各种复杂三角网格曲面模型进行分层,算法准确、稳定,运行效率高.

新型平面短路结构宽带振子天线的设计

陈爱新, 魏文轩, 姜铁华, 张艳君

2010, 36(3): 283-286.

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提出了一种改进后的新型平面短路结构宽带振子天线.与普通振子天线相比,该天线的平面短路结构更利于与载体表面共形.通过对天线主要结构参数分析优化,这种新型天线,凭借着其独特的外形结构和阻抗加载技术,相比于同类天线不但实现了天线尺寸的小型化,而且有更好的带宽和辐射特性.软件仿真表明,该天线在超短波甚高频(VHF,Very High Frequency)工作频段(30~88MHz)内满足电压驻波比小于3,垂直极化,水平全向辐射,辐射强度在工作频段优于-10dB,辐射增益平坦度在2dB以内.计算结果与实测结果吻合良好,该天线在超短波通信系统中有较好的应用前景.

基于EMD与切片双谱的轴承故障诊断方法

张琳, 黄敏

2010, 36(3): 287-290.

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摘要:
针对轴承故障诊断问题,提出一种基于经验模态分解(EMD,Empirical Mode Decomposition)与切片双谱分析相结合的新方法.将原始信号分解成不同尺度的固有模态函数(IMF,Intrinsic Mode Function),求取IMF分量的包络,计算其对角切片双谱,提取由于二次相位耦合产生的非线性特征,得到轴承的故障特征频率.通过对仿真信号进行分析,表明该方法克服了传统的基于EMD的包络功率谱方法不能抑制噪声的缺点,同时较传统高阶谱方法计算量更小.给出了6205-2RS JEM SKF轴承诊断实例,说明了该方法的可用性.

多片湿式离合器优化设计

汤鹏翔, 刘艳芳, 王书翰, 徐向阳

2010, 36(3): 291-294.

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摘要:
针对自动变速器多片湿式离合器的热失效现象,结合离合器设计公式,选择接合终了时刻摩擦面上的平均滑摩功和单位面积最大滑摩功率作为优化设计目标,把离合器的转矩容量计算作为整体转化为约束条件,使用MATLAB中的优化工具箱,采用模糊理论和主要目标法进行离合器优化设计.利用多学科动力学仿真软件平台Simulation X对优化前后的离合器动态接合过程中的热性能指标进行对比仿真,通过优化算例验证了优化设计方法的合理性.

空间6R串联机器人机构位置逆解新算法

黄昔光, 廖启征

2010, 36(3): 295-298.

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将倍四元数的复指数形式应用于串联机构位置逆解分析中,提出了空间6R(R代表转动副)串联机构位置逆解新算法.基于倍四元数建立了空间6R串联机构位置逆解的数学模型;然后,使用线性消元和Dixon结式消元法,得到了6×6的结式;由于采用未知转角的复指数形式,不需要提取任何公因式,可直接获得该机构位置逆解的一元16次输入输出方程和全部16组封闭解.最后通过数字实例证明了该方法无增根无漏根.算例表明算法简洁,易于程序实现,为串联机构位置逆解分析提供了新的理论基础.

服役飞机结构件腐蚀失效故障树分析及改进

潘波, 黄领才, 姜同敏, 侯卫国

2010, 36(3): 299-302.

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对某出口用飞机铝合金结构件在热带海洋大气环境条件下服役时所发生的腐蚀失效问题,提出了采用故障树分析方法对引起飞机结构件腐蚀失效的各因素进行系统分析和探讨.根据结构件腐蚀失效过程及机理的分析,确定导致结构件腐蚀失效的各个因素,建立以结构件腐蚀失效为顶事件的故障树,通过布尔代数运算得到故障树的各阶最小割集.计算故障树顶事件的发生概率,并对底事件的概率重要度、相对概率重要度进行分析排序,找出引起铝合金结构件发生腐蚀失效的主要因素.分析结果表明飞机服役环境、阳极氧化工艺和选材是导致结构件腐蚀失效的主要因素.针对这些主要因素,提出了相应的改进防护措施.

立式悬臂转子设备连续注排液式振动自愈系统

李燕, 王维民, 李双喜, 高金吉

2010, 36(3): 303-306.

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摘要:
针对常规注液式平衡装置在工作一段时间后会由于腔内液体注满无法排出而失去平衡能力的问题,利用连续注排液式自动平衡装置研制转子振动自愈系统.该装置应用在转子振动相位经常发生改变的设备上时相比常规注液式平衡盘具有平衡速度快和保持平衡能力的优点.使用该装置构建振动控制系统,运行过程中系统将实时计算转子工作转速下的振动相位,提取振动幅值信息,并根据平衡装置的安装位置,直接补偿不平衡量,从而快速地降低转子振动,并使其保持在安全范围之内.将这一装置安装在典型的立式悬臂转子设备超重力机上进行实验,结果表明,连续注排液式自动平衡装置能有效降低超重力机转子振动,并能在振动相位发生变化时快速反应,满足设备长周期安全...

喷管分离流动及其侧向载荷

林震, 王长辉, 刘宇, 许晓勇

2010, 36(3): 307-310.

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利用商业软件CFX对某液体火箭大面积比喷管地面条件下的分离流动进行了三维数值模拟.计算获得了喷管入口总压从8MPa减小到1MPa时的流场参数分布和侧向力载荷情况.结果表明,随着入口总压的降低,喷管内流场会依次经历自由激波分离和受限激波分离两种分离激波模态.受限激波分离模态下喷管壁面压强具有较大波动,再附着点压强甚至高于环境压强.流动分离情况下,喷管将受到一定侧向载荷作用,载荷方向随机分布.入口总压为4MPa时计算得到的侧向载荷最大,实际侧向载荷峰值可能出现在自由激波分离与受限激波分离转换瞬间.

IEEE-1394异步传输机制建模及性能分析

杨玉生, 张春熹, 李立京

2010, 36(3): 311-314.

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摘要:
高速数据总线技术是航空电子中的关键技术之一.IEEE-1394是一种串行高速数据总线,已经成功应用于航空电子中.其异步传输模式保证数据传输的可靠性,广泛用于命令、状态数据的传输.为解决IEEE-1394总线异步传输过程中的传输延时、吞吐量以及总线利用率等问题,基于确定与随机Petri网(DSPN, Deterministic and Stochastic Petri Nets),建立了IEEE-1394总线异步传输的节点模型,并基于模型仿真分析了其异步传输系统的性能.通过仿真研究得到了IEEE-1394异步传输系统吞吐量、平均等待时间等性能指标同数据包大小和数据到达速率的关系,并给出了IEEE...

考虑土渐近状态特性的应力应变关系

罗汀, 田新国

2010, 36(3): 315-318.

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在经典弹塑性理论框架下,根据SMP(Spatially Mobilized Plane)破坏准则并结合变换应力方法,通过引入准弹性体积模量的概念,建立了用增量法表示的考虑土渐近状态特性的三维应力应变关系式.针对三轴压缩应力条件,给出了相应的简化应力应变增量矩阵,以三轴压缩试验中的常规三轴压缩、不排水剪切和控制应变增量比的3种应力路径为例,推导出了便于应用的应力应变增量关系式.最后,利用文中的公式进行了预测分析和试验对比,结果表明:新推导的公式能方便地预测考虑渐近状态特性下土的应力应变关系,并能合理描述试验结果.

主/被动联合多基地航空搜潜建模与仿真

吴芳, 杨日杰, 高青伟

2010, 36(3): 319-323.

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摘要:
以航空搜潜为背景,建立了多基地声纳搜潜范围模型、单机吊放声纳和浮标的主/被动联合多基地搜潜模型、潜艇运动模型,并以此为基础,仿真分析了潜艇初始航向、海洋环境噪声、搜索样式等因素对主/被动联合多基地搜索概率的影响.结果表明,利用吊放声纳与浮标组成多基地航空声纳对目标进行搜索,可节约搜索时间,有效提高搜潜效率,其中潜艇初始航向角度对单机吊放声纳和浮标的联合搜索概率影响较小,海洋环境噪声的变化对单机吊放声纳和浮标的联合搜索概率影响较大.

一种空间协同探测系统的星座设计方法

于泽, 周荫清, 陈杰, 李春升

2010, 36(3): 324-327.

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摘要:
研究了由多颗合成孔径雷达卫星和一颗可见光卫星构成的空间协同探测系统的工作模式.根据太阳同步轨道和冻结轨道的特点,结合近地轨道遥感卫星的应用需求,选择了轨道半长轴、偏心率、倾角、近心点幅角.考虑到卫星偏航控制对覆盖性能的影响,在不动的地心坐标系中推导了卫星观测方向与地表交点的表达式,提出了确定系统中各颗卫星的升交点赤经和过近心点时刻的算法.给出了包含两颗合成孔径雷达卫星与一颗可见光卫星的协同探测系统的星座设计结果,并利用国际公认的卫星软件工具包Satellite ToolKit进行了验证,表明该设计方法是正确的.

面向精密制造的微材料特性检测机构

陆震, 陈学东, 何广平

2010, 36(3): 328-332.

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摘要:
微机电系统(MEMS,Micro Electromechanical Systems)在航空航天、汽车、生物医学、环境监控、军事等领域中有着广泛的应用前景.其材料力学性能的测试目前是其性能测试的薄弱环节,它涉及到微位移、精密定位和载荷/位移测量.采用传统"机械"制造技术,由于摩擦、间隙、爬行和多环节传动误差积累等原因而无法实现.为此,提出了一种冗余驱动全柔性并联机构和压电陶瓷驱动器所组成的新型测量平台.在推导4RRR冗余驱动并联机构运动学逆问题方程的基础上,经过最佳拓扑选择、运动学分析,并基于动力学优化,确定了微位移/精密定位运动平台主要结构尺寸.实验表明:采用该平台,可以满足MEMS材料力学...

舵面电动加载系统的自适应CMAC复合控制

杨波, 王哲

2010, 36(3): 333-337.

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摘要:
针对无人机舵面电动加载系统具有非线性及多余力矩的特点,提出了一种自适应CMAC(Cerebellar Model Articulation Controller)神经网络与自适应神经元控制器并联构成复合控制结构.该控制策略以系统的指令输入和实际输出作为CMAC的激励信号,以系统的当前控制误差作为CMAC的训练信号.提出了利用误差在线自适应调整学习率的方法,消除了常规前馈型CMAC的过学习和不稳定现象.建立了无人机舵面电动加载系统的数学模型,给出了具体的控制结构和算法.仿真结果表明:该方法有效抑制了加载系统的多余力矩,增强了系统的稳定性,明显改善了舵面电动加载系统的动态性能.

基于双ARM的无人直升机飞控导航系统设计

贺天鹏, 王吉东, 胡继忠, 王松

2010, 36(3): 338-341.

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摘要:
将两片基于ARM(Advanced RISC Machine)内核的微控制器应用于某型共轴式无人直升机飞控导航系统的CPU(Central Processing Unit)模块,连同电源及舵机信号处理模块、信号处理及接口模块形成一个高度集成的嵌入式飞控导航计算机,提供的8路异步串行通讯接口、8路数字信号口,与组合导航设备、信号调理设备、收发电台和姿态稳定系统与舵机等外围设备连接构成一套完整的无人直升机数字式飞控导航系统,另配置了16MB FLASH(Flash Eeprom)用于任务与飞行状态数据记录,并基于ADS(ARM Developer Suite)集成开发环境编制了系统的飞控与自主导...

VCM-DDV建模与控制仿真

吴帅, 康荣杰, 俞军涛, 焦宗夏

2010, 36(3): 342-345.

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摘要:
基于AMESim和Simulink的协同仿真环境,对新型音圈电机直接驱动伺服阀(VCM-DDV,Voice Coil Motor-Direct Drive Valve) 进行了仿真研究.采用AMESim建立了VCM-DDV的非线性模型及虚拟液压测试系统,采用Simulink建立了数字控制器模型,通过接口组成了协同仿真环境.将VCM-DDV视为线性部分与非线性部分叠加,并将非线性部分视为线性系统状态空间的一个状态,建立了系统的状态空间模型.用全状态观测器得到非线性干扰项,设计了LQR (Linear Quadratic Regulator)全状态反馈和非线性补偿的复合控制方法.仿真结果表明: 非...

航天器数据管理系统通用测试平台的设计

尹佳, 王祖林, 冯文全, 赵琦

2010, 36(3): 346-349.

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摘要:
为加快航天器数据管理系统测试进度,设计和构建了航天器数据管理通用测试平台.该平台通过对被测对象的研究,实现测试方法、系统构架的标准化.在实际开发过程中充分考虑了系统软硬件的通用性,并引入了可移植性良好、基于LUA测试脚本的程序开发环境.经过简单补充与修改,该通用测试平台成为能快速构建满足多型号航天器数据管理系统测试需要的可重构测试平台.通过多个型号任务的检验表明:航天器数据管理通用测试平台可大大缩短测试周期,降低开发成本,运行稳定可靠,达到预期目的.

UML顺序图的形式化定义与特性分析

李晓丽, 龙翔, 包晓露, 李虎

2010, 36(3): 350-352.

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摘要:
以统一建模语言(UML,Unified Modeling Language)规范为基础,给出UML顺序图及组合顺序图的形式化定义;并在此基础上,详细讨论了UML顺序图中对象的消息发送特性和消息接收特性,给出了发送消息集合和接收消息集合的形式化定义;同时进一步分析了对象消息发送和接收之间的一致性问题;最后,通过实例分析,对UML顺序图的特性作进一步的解释.该形式化定义与特性分析为基于UML顺序图的模型转换和模型验证提供了必要的前提条件,也为基于UML顺序图的测试用例的自动生成奠定了基础.UML顺序图的形式化描述可用于对软件结构的理解和构造可视化建模工具.

Taylor-Couette流的DSMC数值模拟

何小英, 贺碧蛟, 蔡国飙

2010, 36(3): 353-356.

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摘要:
使用圆柱坐标系网格的三维DSMC(Direct Simulation Monte Carlo)模型,对同轴圆柱间Taylor-Couette流中Taylor涡的形成进行了数值模拟,并分析了不同计算域和边界条件下稳定流场中Taylor涡的轴向排列结构.在网格设置和流场参数不变的情况下,使用轴对称DSMC模型对Taylor涡进行数值模拟,所得Taylor涡的稳定过程与三维结果一致,验证了使用三维DSMC方法来解决微尺度低速的稀薄气流问题的可行性.三维模拟结果表明Taylor涡以较大的圆周速度绕轴旋转,二维模拟则无法体现.对不同的内圆柱旋转速度进行数值模拟,确定了能够产生Taylor涡的临界速度值.

单相Z源逆变器控制策略

张瑾, 齐铂金, 张少如

2010, 36(3): 357-362.

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摘要:
提出了一种单相Z源逆变器控制策略,该策略由Z源网络电压控制环、交流侧电压瞬时控制环和直流侧电压纹波前馈控制环3部分组成.由于Z源阻抗网络存在非最小相位效应,因此在Z源网络电压闭环控制基础上引入了交流侧瞬时控制,使逆变器获得了较快的响应速度.针对负载较重时Z源网络输出电压波动大的问题,通过电压纹波前馈控制修正调制比,有效抑制了直流侧电压纹波对交流侧的影响, 提高了输出交流电压的波形质量.仿真及实验结果均证实了所提出的控制策略的有效性.

基于偏振约束的立体视频快速运动估计算法

艾明晶, 赵丽丽, 赵沁平

2010, 36(3): 363-367.

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摘要:
分析了平行双目立体摄像系统的偏振约束特性,提出了一种基于偏振约束的立体视频快速运动估计算法.左通道和右通道分别作为基本层和增强层,对右通道结合视差估计和运动估计得到最优的运动矢量预测值初值,采用不同的运动搜索方法,确定右通道最终运动矢量.若最优的运动矢量预测值是由视差估计得到的左通道运动矢量,则根据偏振约束,左右通道图像对应编码块的运动矢量在垂直方向上的分量相等,因而右通道只在水平方向上进行小范围的运动估计搜索,从而大大降低了右通道运动估计的计算复杂度.实验结果表明,在相同条件下,采用该算法编码一帧图像的运动估计平均时间分别只有采用全搜索块匹配算法、钻石搜索法和三步搜索法的0.27,0.58和...

基于GPU加速的binLBT压缩解压算法

于卓, 梁晓辉, 马上, 沈旭昆

2010, 36(3): 368-372.

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摘要:
地形数据的压缩/解压是大规模地形实时绘制方法的关键步骤,与绘制效率密切相关.通过对压缩/解压方法核心重叠双正交变换的分析,采用重叠双正交变换的整数提升方法将变换中的浮点数操作转换为整数操作及移位操作.使用支持图形处理单元(GPU,Graphic Processing Unit)通用计算的CUDA(Compute Unified Device Architecture)对变换过程及编码过程进行加速.针对数据超出显存容量的情况,采取数据分块的方法将数据分别载入显存进行变换与编码以完成对整体数据的处理.实验结果表明,基于GPU加速的重叠双正交变换整数提升方法的压缩算法有效提高了地形数据处理的效率,并...

基于混合人工鱼群算法的传感器网络优化

廖灿星, 张平, 李行善, 张岩

2010, 36(3): 373-377.

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摘要:
针对传感器网络节点优化的问题,提出一种混合人工鱼群算法.该算法在人工鱼群算法优化的末段引入模式搜索法,以人工鱼搜索到的最优解作为模式搜索法的初始解,利用模式搜索法的单调搜索特性,将解引向全局极值.新算法保留了人工鱼群算法全局搜索能力强、寻优速度快的特点,使寻优精度得到了提高.仿真实验表明:混合人工鱼群算法能够有效地优化传感器网络节点部署,提高覆盖率.