基于智能反射面辅助矿井通信系统信道估计

针对矿井下复杂、随机的无线信道特性所导致的信道估计准确度低的问题,结合智能反射面IRS技术,提出了井下IRS辅助多用户通信系统模型,通过优化传输路径、重新配置无线传输环境,提高井下信道估计准确度。首先,结合IRS技术,建立了井下IRS辅助多用户信号传输模型,基于该模型推导了平行因子分解信道估计算法,并仿真了该算法在IRS辅助矿井通信系统中的性能。仿真结果表明,与传统的最小二乘(LS)算法和正交匹配追踪算法相比,在归一化均方误差为10^(-2)时,PARAFAC分解算法信噪比可降低约8 dB,且算法执行时间略小于LS算法。

融合特征注意力机制的非均匀光照图像增强算法

在非均匀光照环境下用户获取到的图像往往呈现亮度分布不均、细节丢失等特点。针对现有图像增强算法在处理非均匀光照图像时容易造成局部过度增强或增强不足等问题,提出一种融合特征注意力机制的非均匀光照图像增强算法(ULIEN)。通过学习非线性Gamma函数将非均匀光照图像映射为增强图像,引入亮度注意力图和通道注意力机制分别为图像不同的亮度区域和特征通道分配不同的学习权值,实现不同区域的图像增强。在训练过程中,ULIEN增强网络无需任何参考图像,通过一组无参考损失函数的设计驱动增强网络训练。实验结果表明,经所提算法增强后的图像在主观视觉方面能有效避免细节丢失、伪影、局部过增强或增强不足等问题,在BTMQI、ENIQA、TMQI、UNIQUE客观评价指标上分别可达3.727 0、1.109 6、0.903 0、0.755 7,相较于对照增强算法具有明显优势。

基于SwinT-YOLOX模型的自动扶梯行人安全检测算法

自动扶梯被广泛应用在公共场合,乘客摔倒事故如果不能被及时发现并处理,会造成严重的人身伤害,因此实现自动扶梯智能化监控管理势在必行。受自动扶梯运行环境复杂、行人多以及局部遮挡情况的影响,传统的人体姿态特征摔倒检测模型效果不佳且检测速度减慢。融合Swin Transformer和YOLOX目标检测算法的优秀策略,提出一种基于SwinT-YOLOX网络模型的自动扶梯行人摔倒检测算法。采用Swin Transformer模型作为骨干网络,颈部网络使用添加注意力机制的YOLOX模型,进一步提升特征图的多样性和表达能力。此外,利用漏斗修正线性单元视觉激活函数构建CBF模块,改进颈部网络和Head网络结构,从而获得更优的特征检测性能。实验结果表明,针对自建扶梯行人摔倒数据库和网络采集实际扶梯行人摔倒事故,与AlphaPose、OpenPose、YOLOv5等算法相比,该算法检测性能明显提高,行人摔倒平均检测精度可以达到95.92%,检测帧率为24.08帧/s,能够快速、精准地检测到乘客摔倒事故发生,监控管理平台立刻采取安全急停措施以保证乘客安全。

毫米波超宽带阵列天线设计

针对传统微带天线在5G毫米波频段的应用过程中无法做到对其频段进行全覆盖的问题,设计了一款应用于5G毫米波频段的超宽带矩形微带天线。该天线通过在传统辐射贴片上刻蚀非对称的矩形凹槽以增加贴片表面的电流流经路径从而拓展天线带宽。同时,为了提高天线增益也进行了1×2阵列天线设计,并在两天线单元之间的接地板上添加T型枝节以降低彼此之间的耦合。通过仿真软件得到设计的阵列天线低于-10 dB的阻抗带宽为19.95~42.45 GHz,相对带宽达到72.1%,在工作带宽内隔离度不大于-20 dB,最大增益为5.54 dBi。

头部动态场景下非接触式血氧饱和度测量

针对现有非接触式血氧饱和度测量方法在头部动态场景下准确性低的问题,提出一种基于改进的自适应噪声完全集合经验模态分解与小波阈值相结合的去噪方法,用于提取高信噪比的脉搏波信号。首先,为解决自适应噪声完全经验模态分解在分解重构早期产生虚假分量和模态混叠的问题,在分解过程中加入高斯白噪声,使其成为改进的自适应噪声完全集合经验模态分解(ICEEMDAN),从而减少模态分量中的残余噪声。然后,使用ICEEMDAN对红蓝色通道的脉搏波信号进行模态分解,并使用db8小波基函数对符合血氧频谱范围的分量进行3级分解和重构,将重构后的信号用于后续血氧值的计算。最后,将不同头部动态场景下测量的血氧饱和度结果进行实验对比分析。结果表明:不同头部场景下得到的血氧饱和度平均误差为0.73%,相较于其他算法平均误差降低1.93%。本文提出的去噪方法在不同头部场景下具有较好的稳定性,可满足日常血氧饱和度测量的需求。

重叠阵元时分复用MIMO雷达多目标参数估计方法研究

针对多普勒-角度耦合和速度模糊问题,该文提出一种基于重叠阵元MIMO阵列的多目标参数估计方法。该方法基于虚拟孔径原理,在传统MIMO天线阵列中引入重叠阵元,构建重叠阵元MIMO天线阵列。通过在角度快速傅里叶变换(FFT)算法中引入循环迭代的方法估计阵列位置参数,利用重叠阵元回波信号的相位差值进行频率估计。同时,引入频谱搬移方法对速度区间进行转换,实现多目标的距离和速度估计。通过蒙特卡罗仿真实验,信噪比15 dB的条件下,解模糊正确率为100%,速度误差为0.1 m/s,角度误差为0.1°。基于城市交通场景采集的车辆数据集进行测试,测试结果表明,该方法能够实现对车辆目标的速度和角度精确估计,可满足交通雷达对车辆信息监测的实时性和准确性需求。

改进麻雀搜索算法的入侵检测特征选择

针对网络入侵检测所处理数据存在特征维数高、检测效率低、准确率不高的问题,提出一种改进麻雀搜索算法的特征选择方法,旨在减少特征冗余的同时提高分类准确率。利用改进Circle映射初始化种群;结合秃鹰搜索算法中的螺旋搜索方式更新发现者位置;采用单纯形法和小孔成像法优化适应度较差和最优麻雀的位置,提升算法的寻优能力。将该算法与其它算法在6个经典基准函数上进行对比测试,其在收敛速度、精度等方面均有提升。使用数据集CIC-IDS2017进行特征选择实验,平均保留了7.6个特征,准确率达到了99.5%,结果表明,该算法可以在保证准确率的同时有效降低特征维度。

半双工译码转发中继信道下的空间耦合RA码设计

针对半双工译码转发中继信道,提出了一种可逼近三节点中继信道容量限的空间耦合RA码的设计方法。针对二进制删除信道,源节点分别向中继节点和目的节点发送空间耦合RA码,中继节点先正确恢复出源节点发送的空间耦合RA,然后再次编码产生额外的校验比特并转发给目的节点;目的节点结合中继节点发送的额外校验比特和源节点发送的空间耦合RA码进行译码,正确恢复出源节点的信息。为了评估所设计的空间耦合RA码在三节点中继信道下的渐近性能,推导了密度进化算法用于计算阈值。阈值分析结果表明,所提出的空间耦合RA码能够同时逼近源到中继链路和源到目的链路的容量限。同时,基于半双工二进制删除中继信道,仿真了所设计的空间耦合RA码的误码性能,结果表明,其误码性能与所推导的密度进化算法计算的阈值结果一致,呈现出逼近于容量限的优异性能,且优于采用空间耦合低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)码的性能。

群组机器人系统资源分配策略研究

为解决应急场景下群组机器人系统稳定分配微服务资源,提升群组机器人的业务能力,采用Stackelberg博弈的模型。模型将资源提供机器人与资源消费机器人的供需关系抽象为多主多从的博弈问题,寻求在微服务资源分配时系统稳定的同时各方可获得的最大收益。在此基础构建了资源提供机器人和资源消费机器人的收益函数,并证明了在所提模型中给定一组资源提供机器人的微服务资源的定价时,资源消费机器人之间存在唯一的Nash均衡点。最后,利用了分布式迭代搜索算法,求解博弈的最终需求策略。结果表明:在应急场景下,本模型所构造的收益函数在满足系统稳定性的同时可使博弈双方获得最大收益,同时可得出资源提供机器人的均衡定价,实现微服务资源的有效分配。博弈模型构建过程符合现实逻辑、稳定性好,对未知场景中群组机器人资源分配具有一定参考价值。

基于频域插值的大角度俯冲弹载SAR成像方法

弹载合成孔径雷达(SAR)在大角度俯冲运动阶段,由于其复杂的飞行特性,回波信号存在严重的耦合性和空变性,这将导致传统的聚焦算法失效。针对这一问题,提出了一种改进的极坐标格式(PFA)频域成像算法。首先建立大角度俯冲弹载SAR的斜距模型,并对距离历程进行泰勒级数展开,然后利用级数反演法推导高精度的回波二维频谱。在二维频域,将高阶交叉耦合项进行二维分解,并在此基础上推导出新的频域二维插值映射函数,极大提升了聚焦成像的效果。相对于传统PFA,文中算法更适用于大角度俯冲弹载SAR,并通过仿真实验验证了其有效性。

矿用高隔离MIMO天线设计

5G通信技术作为煤矿智能化关键技术之一,与4G,Wi-Fi等通信技术相比具有更高的带宽、较低的时延以及支持大规模设备连接等特性。然而信息的传输在空间环境有限的矿下存在着较为严重的多径衰落现象,MIMO技术可以有效地解决这一问题,但MIMO技术存在着如何平衡天线单元之间的紧凑性和隔离度的难点。针对该难点设计了一种矿用高隔离MIMO天线,该阵列天线工作在煤矿井下商用5G NR的2.51~2.67 GHz的频段,由相邻阵元间距为0.43λ(λ为2.6 GHz处的波长)的4个矩形贴片天线按H面排列而成,利用带缝隙交叉十字形解耦结构,将原始阵列天线的隔离度从12.78 dB提升至26.31 dB,隔离度提升了13.53 dB,大大提升了煤矿井下信息传输的可靠性。

增强型β-Ga_(2)O_(3)/4H-SiC异质结VDMOS的设计与研究

由于β-Ga_(2)O_(3)材料难以形成P型掺杂,目前β-Ga_(2)O_(3)功率器件大多为无结耗尽型。为了解决β-Ga_(2)O_(3)器件难以形成增强型的问题,提出了一种具有β-Ga_(2)O_(3)/4H-SiC异质结的纵向双扩散金属-氧化物-半导体场效应晶体管(VDMOS)。添加P型4H-SiC后,利用形成的PN结的单向导通性得到了正阈值电压,实现了增强型器件。使用Sentaurus TCAD仿真软件模拟了器件结构并研究了其电学特性,通过调节SiC厚度、SiC沟道浓度、外延层厚度和外延层浓度四个重要结构参数,对器件的功率品质因数进行优化设计。优化后的器件具有1.62 V的正阈值电压、39.29 mS/mm的跨导以及5.47 mΩ·cm^(2)的比导通电阻。最重要的是器件的关态击穿电压达到了1838 V,功率品质因数高达617 MW/cm^(2)。结果表明,该β-Ga_(2)O_(3)/4H-SiC异质结VDMOS为实现高性能增强型β-Ga_(2)O_(3)功率器件提供了一种可行的设计思路。