嵌入式技术的舰船无线网络智能控制系统

常规系统搭建无线控制网络时,节点发射功率未达到最佳,导致数据传输的网络吞吐量较低。针对这一问题,设计嵌入式技术的舰船无线网络智能控制系统。硬件方面,嵌入传感器至微控制器,通过外围IO控制、无线通信等,组成系统框架;软件方面,抽象处理网络节点使用信道,通过节点相互博弈,确定最佳发射功率,输出惯性力矩和电机驱动的射出功率,智能控制舰船航速航向。仿真无线网络拓扑结构,设置对比实验,结果表明,在互访业务和Internet业务2种模式下,设计系统的网络吞吐量,明显高于常规系统,拥有更好的网络传输性能。     

舰船通信网络多节点数据链传输时效控制技术

研究舰船通信网络多节点数据链传输时效控制技术,考虑数据实时传输时间对传输时效的影响,提升数据链传输时效控制水平。多节点数据链依据舰船通信网络的通信预案,自动查找网络路由表匹配路由,依据舰船通信网络多节点数据链排队模型,确定多节点数据链的实时数据排队等待时间以及实时数据通信时间;依据数据链最短传输时间、通信时限需求以及实时传输时间三者之间的关系,通过调整通信功率、调整通信频率等策略更新数据链链路配置,刷新舰船通信网络路由表,实现多节点数据链传输时效控制。实验结果表明,该技术有效控制多节点数据链传输时效,数据链实时传输时间低于5 ms。     

负载均衡的舰船网络最短路径路由算法

为了提升舰船网络的吞吐量,降低网络的带宽阻塞率和时间成本,在负载均衡技术的支持下,提出舰船网络最短路径路由算法。结合舰船网络的运行原理和拓扑结构,构建舰船网络模型。在该模型下,选择混合路由协议作为网络传输协议。判定舰船网络节点负载状态,根据判定结果实现对舰船网络节点负载的均衡控制,并通过最短路径的计算与选择,实现舰船网络最短路径路由。经过与传统路由算法的对比实验得出结论:设计路由算法的带宽阻塞率和时间成本有所降低,吞吐量降低了约29.65 MB。     

舰船随机网络节点无线路由协议算法优化分析

为了提高舰船随机网络的传输性能,需要进行网络的节点无线路由协议优化,提出基于最短路径寻优的舰船随机网络节点无线路由协议算法。构建舰船随机网络节点的最优部署模型,采用无线路由节点的终端探测方法进行舰船随机网络路由传输的均衡控制,采用分集均衡调度的方法进行无线传输的负载均衡控制,基于最短路径寻优方法建立舰船随机网络的路由均衡协议,实现舰船随机网络节点无线路由协议优化。仿真结果表明,采用该方法进行舰船随机网络节点无线路由设计,提高了网络传输的均衡性,降低了输出误码。     

舰船网络节点移动路由协议研究及其算法改进

移动通信技术在船舶航行安全性中起着关键的作用。为提高移动网络数据传输速度与稳定性,本文基于AODV路由算法,对无线网络协议进行改进,在每个网络节点处不仅同时保存前一跳与后一跳的网络节点IP,而且还保存前两跳与后两跳的网络节点IP。同时针对该协议制定相应的本地无线网络节点修复策略。基于NS-3软件对该改进算法进行对比研究,结果表明:数据传输路劲的寻优过程变得更为快速,路由协议开销有所减小;数据包丢失数量大为降低,传输效率有所提升;在网络节点缓存中的数据包数量在一定程度上有所减少,能够有效提高网络数据传输速度;网络节点数据传输时间滞后有明显减小。改进后的路由算法能够保证数据接收成功率保持在80%左右。     

能量受限约束下的舰船通信网络节点动态协同部署

通信网络的节点部署优劣直接关系到舰船通信能力,针对舰船通信网络资源利用能力低的问题,提出能量受限约束下舰船通信网络节点动态协同部署方法。分析能量受限的节点动态特性,得出能量约束条件下通信网络系统节点的闭环特性。计算舰船通信网络节点网格密度,利用K-均值聚类以及粒子群2种算法找寻出最优节点位置,实现舰船通信网络节点动态协同部署。实验结果表明,本文方法的通信传输能耗小,信息吞吐量高,网络生命周期长。     

舰船通信网络中的移动脆弱节点定位与实现

舰船通信网络采用节点分布式组网设计,实现与外界的无线通信和远程卫星通信,对网络中的移动脆弱节点准确定位检测,实现对网络故障的及时诊断。本文提出一种基于网络传输信道量化跟踪融合的移动脆弱节点定位方法。首先构建舰船通信网络的节点分布模型,在舰船通信网络的多径传输信道中进行节点之间传输数据的信号分析;然后采用信道量化跟踪融合方法进行移动脆弱节点的异常特征提取,实现异常脆弱节点定位;最后进行实验测试,仿真结果表明,该方法对舰船通信网络中的移动脆弱节点定位检测的准确概率较高,时间开销较小,在通信网络故障诊断中具有实用性。     

大数据分析下舰船网络异常节点快速定位优化方法

为了提升舰船网络通信质量,实现信息参量的无误传输,提出一种基于大数据分析的舰船网络异常节点快速定位优化方法。以异常节点群落作为舰船行进信息的初始分类标准,分别计算单向传输信号差与双向传输信号差,完成最基本的舰船网络异常节点定位。借助大数据分析理论,对节点传输间距与数据定量差进行优化处理,实现新型舰船网络异常节点快速定位优化方法的顺利应用。实验结果表明,与优化前的节点定位算法相比,优化后方法的数据源码传输率极值可达87.3%,满足舰船网络通信环境的实际应用需求。     

船舶无线网络优化数据采集与处理

传统船舶无线网络优化数据的采集和处理速度已经不能满足当前船舶数据采集获取要求,对此提出船舶无线网络优化数据采集与处理技术。通过制定船舶无线网络的信道编码,组合网络通信链路协议层,重新搭建船舶数据网络环境,采用MAP节点传输方法,根据上述设计网络环境,对船舶通信数据动态分配情况及时调整节点传输状态,提出网络判决门限算法,保证网络优化有效性,实现船舶无线网络优化和数据采集处理。实验研究表明,与传统船舶无线网络优化数据采集处理技术相比,应用新型信息采集技术后,船舶网络节点覆盖率提高22%,数据路径负载率降低17%,可以证明该技术可以有效提高船舶数据采集和处理速率。     

基于数据驱动的舰船通信网络异常行为检测方法

为了提高对舰船通信网络异常识别能力,提出基于数据驱动的舰船通信网络异常行为检测方法。采用最短路径和最大覆盖范围寻优方法构建舰船通信网络的节点覆盖模型,通过最小间隔均衡技术对舰船通信网络的信道均衡控制,提取舰船通信网络的信道传输信息特征。对舰船通信网络的行为特征参数分析,结合谱分量融合和融合聚类处理方法,实现对舰船网络异常行为的数据驱动控制。根据数据驱动的图模型参数识别和异常谱特征聚类分析,实现对舰船通信网络异常行为检测。测试结果表明,该方法能够进行舰船通信网络异常行为检测处理,提高信道均衡性能     

复杂电磁环境下离岸舰船无线网络信号优化

复杂电磁环境下,离岸舰船无线网络传输信号信噪比较差,因此提出复杂电磁环境下离岸舰船无线网络信号优化方法。通过获取离岸舰船无线网络矢量信号,得到组件信号压缩测量矩阵,从而完成传输信号稀疏特征提取。在信号稀疏特征已知的条件下,采用适当接收极化,抑制传输过程中噪声的干扰与影响,完成传输信号干扰优化。在传输干扰信号最优化的条件下,确定信号传输寻优范围,完成离岸舰船无线网络信号接收质量优化。设计仿真实验,对比复杂电磁环境下优化前后离岸舰船无线网络信号信噪比,证明本文方法的有效性。     

舰船网络视频图像无损压缩传输优化方法

针对舰船网络视频图像在无损压缩传输过程中受到无损压缩系数的影响,以缩短舰船网络视频图像的无损压缩传输延时为目的,提出了舰船网络视频图像无损压缩传输优化方法研究。采用彩色分块处理技术分块处理对舰船网络视频图像,提高舰船网络视频图像的传输速度,将舰船网络视频图像的无损压缩任务分配给其他节点,解决舰船网络视频图像在能量受限节点处的无损压缩传输能力的不足,提取了网络视频图像无损压缩传输准确性,通过舰船网络视频图像无损压缩传输优化流程设计,实现了舰船网络视频图像无损压缩的传输优化。实验测试结果表明,提出的舰船网络视频图像无损压缩传输优化方法当无损压缩系数为50%、舰船网络视频的大小为1 024×20时,舰船网络视频图像的无损压缩传输延时最短。     

舰船多信道无线网络抗干扰算法设计

为提升舰船设备通信质量及稳定性,设计舰船多信道无线网络抗干扰算法。建立舰船多信道模型,获取舰船多信道网络信号,提取舰船多信道网络干扰信号特征、计算干扰信号特征数据邻域距离、可达距离和异常因子,从信号中挖掘干扰信号;改进小波阈值算法对舰船多信道无线网络干扰信号进行抑制,实现舰船多信道无线网络的抗干扰。实验结果表明：该算法应用后,舰船的多信道无线网络的频率变化稳定,抗干扰效果较好,可保证接收端完整接收发射端的信号。     

舰船无线网络的移动脆弱节点的可靠性分析

船舶航行通信过程中,存在传输网格稳定性较差、移动节点可接收信号强度较弱等问题。为改善这种现状,设计基于船舶无线网络的移动脆弱节点可靠性分析方法。通过Zig Bee无线网格的搭建、网络控制器的搭建2个步骤,初步完善船舶无线网络环境。通过网络拓扑结构分析、信道定位2个步骤,完成新型船舶无线网络移动脆弱节点可靠性分析方法的搭建。模拟方法使用环境,设计对比实验结果表明,新型船舶无线网络移动脆弱节点可靠性分析方法应用后,传输网格稳定性较差、移动节点可接收信号强度较弱等问题,都得到良好控制。     

舰船无线通信中5G信道资源分配算法设计

设计船舶无线通信中5G信道资源分配算法,在增大舰船无线通信网络吞吐能力的同时,改善网络通信质量。基于非正交多址技术的上行链路D2D舰船无线通信网络模型,在D2D发送用户与若干个D2D接收用户之间建立数据通信信道,生成D2D用户组,将D2D通信网络最大吞吐量作为优化目标,构建满足蜂窝、D2D用户接收信号SINR阈值等约束条件的5G信道资源分配模型,采用用户-子信道双边匹配算法获取子信道分配策略,利用注水功率分配算法确定D2D用户组功率分配策略,实现舰船无线通信的5G信道资源分配。结果表明：该算法可实现舰船无线通信网络5G信道资源分配,允许40个D2D用户组接入到通信网络中;NOMA传输机制下的网络吞吐量高于OMA机制,数据传输速率达到220 bps以上,干扰度小。     

基于无线网络的舰船实时导航数据采集与传输研究

研究基于无线网络的舰船实时导航数据采集与传输,满足舰船实时导航数据传输的多样性需求。利用GPS接收机、罗兰C接收机、多普勒计程仪等导航数据采集设备,采集舰船位置信息、航行速度等实时导航数据,所采集数据利用无线局域网传输至舰船导航系统。无线局域网编码处理舰船实时导航数据与通信信道,采用信道加密方法加密编码后数据,利用压缩感知算法重构加密后数据,完成无线局域网的数据接收;数据接收的反向操作即数据发送过程,通过数据接收与发送2个过程,实现舰船实时导航数据传输。实验结果表明,该方法利用平台罗经仪有效采集舰船首向角数据,不同类型的舰船实时导航数据传输均未存在丢包情况。     

基于量子粒子群算法的舰船无线网络路由方法

针对当前舰船无线网络路由方法存在的数据传输时延大,舰船无线网络路由的可靠性差等问题,设计了基于量子粒子群算法的舰船无线网络路由方法。首先分析了舰船无线网络路由方法的工作机理,然后根据舰船无线网络传输的要求将用户服务划分为3大类,并对舰船无线网络传输性能指标进行分析,最后采用量子粒子群算法建立无线网络传输路由,并通过仿真实验分析了舰船无线网络传输的各项性能指标,结果表明,本文方法减少了舰船无线网络路由中的数据传输时延,提高了舰船无线网络数据传输可靠性,改善了舰船无线网络通信质量,无线网络通信的整体效果要明显优于当前其他舰船无线网络路由方法。     

舰船通信网络信号动态变化特性数学模型

为提升复杂环境下网络信道特性的表征能力,设计描述舰船通信网络信号动态变化特性的数学模型。依据坎贝尔定理,通过节点之间的泊松点过程,构建舰船通信网络的信道模型。基于所构建的信道模型,依据Friis公式,引入直射路径的信道衰落、镜面反射路径的信道衰落,以及反射路径的信道衰落构建信道衰落模型。依据网络信号传输状态,考虑信道衰落情况,利用马尔科夫链构建信号传输距离、接收机接收功率、信号接收位置关联的二维传输模型,通过二维传输模型体现舰船通信网络信号的动态变化特性。实验结果表明,该模型能够精确表征复杂环境下的舰船通信网络信号动态变化特性,可以作为提升舰船通信网络质量的重要依据。     

基于无线网络的舰船智慧导航系统

以实现安全精确舰船导航为目的,设计无线网络的舰船智慧导航系统。卫星和GPS接收器获取舰船位置等信息,并使用纸质海图导入功能获取电子海图,将电子海图和舰船位置信息发送到电子海图管理模块、查询统计模块和航行管理模块内,利用舰船导航模块实现舰船导航,使用电子海图管理模块和查询统计模块实现舰船运动轨迹显示、海图导出以及舰船当前位置显示等功能,采用坐标转换和墨卡托投影转换算法实现舰船导航。实验结果表明,该系统具备较好的信息接收功能,且其无线网络传输能力较好,在导航舰船时直角空间坐标转换差值较小,导航功能强。     

深度学习算法的舰船无线网络安全分析

针对传统网络安全分析方法实际需求的无线网络数据量过大,导致实际安全分析范围过小的问题,研究深度学习算法的舰船无线网络安全分析过程。控制舰船网络攻击要素,设定数据控制条件,获取多个网络信息组合,利用深度学习算法计算无线中断概率,综合网络保护域技术定义安全数值关系,实现对无线网络的安全分析。模拟设定支持舰船无线传输的网络结构,设定舰船通信点,对2种传统安全分析方法与所设计的安全分析方法进行实验,结果表明所设计的安全分析方法可分析的安全范围最大。