CNN-AE在超奈奎斯特无线光通信端到端系统中的性能

符号间干扰的存在使超奈奎斯特(faster-than-Nyquist, FTN)速率无线光通信系统的性能受到严重影响,针对此问题,提出了一种基于卷积神经网络自编码器的端到端通信系统来消除符号间干扰的影响并完成信号的恢复。针对超奈奎斯特信号非正交的特性,采用交替训练算法分别训练发射机和接收机权重,解决监督训练中模型输入输出数据尺寸不匹配的问题。在此基础上,分析了该系统在Gamma-Gamma大气信道中的误码率(bit error rate, BER)性能。仿真结果证明,与采用最大似然估计的传统系统相比,该系统的误码率性能在各种条件因素影响下都有不同程度的提高。当加速因子在Mazo限内时,该系统可以消除FTN成型和湍流信道带来的复杂混合码间干扰,其误码性能几乎与正交传输系统相等。

超奈奎斯特可见光通信系统的设计与实现

为了提升可见光通信系统的通信速率,运用超奈奎斯特通信理论设计了一种超奈奎斯特可见光通信系统.利用波长为660 nm的红光发光二极管、现场可编程门阵列开发板、数/模转换芯片、滤波器芯片和光电二极管以及外围电路模块实现了基于强度调制/直接检测的超奈奎斯特可见光通信系统电路,可以在不显著提高系统复杂度和器件成本的前提下有效提升可见光通信系统的传输速率.性能测试表明,该系统可以实现1 Mbit/s通信速率下超奈奎斯特信号的可靠传输,相较于同等条件下的常规奈奎斯特通信系统,传输速率提升了20%.

基于DPPM的激光雷达通信测距一体化方案

针对激光雷达系统建设成本高和测量精度低的问题,提出了一种基于差分脉冲位置调制(DPPM)的激光雷达通信测距一体化方案。该方案通过使用DPPM的不同脉冲时隙位置来表示通信和测距帧信息。接收机可以根据脉冲时隙位置解调出通信信号,并通过飞行时间测距模块实现测距功能。此外,为了应对回波信号的低信噪比(SNR)问题,使用脉冲累加算法对回波信号进行组帧处理以提高回波信号的SNR。最终,通过现场可编程门阵列(FPGA)搭建了该通信测距一体化系统并进行了测试。实验结果表明:该系统不仅能在300 cm的范围内实现平均测距误差为±2.04 cm的测距功能,而且还能同时达到5 Mb/s的通信速率。

一种基于FPGA的FTN-VLC系统设计与测试

为了提升可见光通信(VLC)系统的传输速率和频谱利用率,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)超奈奎斯特(FTN)-VLC系统。该系统主要由FPGA、数/模(D/A)转换器、低通滤波器、雪崩二极管、电流/电压(I/V)转换器和电压比较器组成。对系统的软件和硬件进行了仿真分析和性能测试。仿真与测试结果表明:当传输距离为0.5 m时,系统的数据传输速率可达10 Mb/s,频谱利用率较同等条件下的奈奎斯特光通信系统提升了18.25%。

改进YOLOv5的探地雷达常见地下管线识别

针对当前探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)图像识别准确率低,且小目标识别困难等问题,本文将YOLOv5(You Only Look Once)和ConvNeXt网络相结合,提出一种适用于GPR图像的常见地下管线识别网络ConvNeXt-YOLOv5,显著提高了雷达图像中小目标的识别精度.同时,为了解决因地下管线原始信息不足而导致的模型训练精度低的问题,使用实测GPR图像、时域有限差分法(Finite-Difference Time-Domain,FDTD)与混类增强算法Mixup模拟图像构建数据集.然后,在此数据集上验证了本文所提方法对常见地下管线的识别效果,并用识别后的二维GPR B-scan图像还原出地下管线的三维图像.实验结果表明,对镀锌输水钢管、PVC管、电缆线和含水塑料瓶等常见地下管线进行识别时,ConvNeXt-YOLOv5表现出优良的识别性能.尤其是对PVC管的识别精度提升明显.与YOLOv4、YOLOv5、YOLOv7和Faster R-CNN模型相比,其平均精度均值分别提高了3.83%、2.82%、1.9%和3.72%.同时,三维探地雷达图像更直观的还原了地下管线信息.

GPR图像的数据集构建及其DRDU-Net去噪算法

为了解决生成对抗网络(Generative Adversarial Network,GAN)在生成探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)图像时存在训练不稳定的问题,提出利用带有梯度惩罚的Wasserstein距离生成对抗网络(WGAN-GP)生成GPR图像,并结合时域有限差分法和实地采集图像提出了一种构建GPR图像数据集的方法.相较于原始GAN与Wasserstein GAN等方法,WGAN-GP具有更好的稳定性,而且生成的GPR图像更接近真实图像.在此基础之上,将密集残差块和U-Net相结合提出了一种适合于GPR图像的密集残差去噪U-Net方法.该方法利用U-Net中编码-解码结构提高了GPR图像的去噪性能;同时,密集残差块的引入加强了GPR图像的特征复用,且使U-Net训练更加稳定.最后,利用仿真实验验证了所提去噪方法的性能,并与三维块匹配(BM3D)和U-Net方法进行了对比.结果表明:所提方法与BM3D以及U-Net去噪方法相比,具有更好的去噪效果.当σ等于20时,在模拟和实测数据上取平均值,其峰值信噪比分别提升了约6.5 dB和2.4 dB;结构相似性分别提升了约0.09和0.04.

O-OFDM索引调制的分步优化信号映射方法

【目的】采用随机映射以及传统星座图会导致已有光正交频分复用(O-OFDM)-索引调制(IM)系统的误码率(BER)性能无法达到最优,因此,文章基于激活子载波的最优选择以及星座图的最优旋转提出了一种分步优化信号映射方法,旨在通过分步优化信号映射方法实现O-OFDM-IM系统BER性能的改善。【方法】在发射端,首先依据信道状态信息,采用信道范数最大化准则选择最优激活子载波组合;其次,利用信道状态信息,以∂=0.5°为步长,采用穷举搜索算法得到最优星座图;之后,将通过旋转获得的最优星座图加载到激活的子载波上进行信号传输;最后在接收端利用最大似然(ML)检测算法对原始信号进行恢复来实现最小的系统错误概率。【结果】仿真表明,在强湍流、BER=10-4和调制阶数为16的条件下,采用文章所提方法后,(4,2)O-OFDM-IM系统的信噪比(SNR)降低了约1.45 dB。此外,随着湍流强度的增大,BER性能的改善更明显。如,8正交幅度(QAM)、BER=10-4时,(4,2)O-OFDM-IM系统的SNR在强湍流下降低了约1.35 dB,在弱湍流下则降低了1.2 dB。【结论】由仿真结果可知,在已知信道状态信息的前提下,文章所提方法可有效改善湍流信道下系统的BER性能。

有机替代对山地蜜柚园径流氮磷流失和果实品质的影响

通过有机肥替代化肥和单施化肥田间小区试验对比,研究其对琯溪蜜柚果园径流氮磷浓度与流失量、蜜柚品质和产量等指标的影响。结果表明,有机肥替代化肥,可降低径流总氮、总磷与可溶性总氮、磷的浓度,且有机氮31.5%替代时,效果最好;相较单施化肥,每公顷琯溪蜜柚果园氮流失量可分别减少3.78 kg、5.41 kg、8.62 kg(分别减少19.6%、28.1%、44.8%),磷流失量可分别减少0.06 kg、0.14 kg、0.46 kg(分别减少4.5%、10.5%、34.6%);有机肥替代,可明显提高果品质量,且有机态氮10.5%替代时有较好的果品品质和经济效益。

蜜柚果园几种水土保持技术的集成效应研究

为了更好地促进水土保持科技的创新与发展,推广与示范果园水土保持新技术,助推果业的高质量发展,利用径流小区法研究在蜜柚果园集成带状生草、集流槽、覆盖防草布、施肥管等几种水土保持技术时的效应。结果表明:技术集成都可以极显著减少果园径流量(减少40.0%以上),且果园采用“带状生草+防草布+集流槽”管理时,径流最少;降低了氮磷流失量,分别为70.7%~96.7%和81.297.9%;布置的各种措施,都可明显降低土壤侵蚀量,且“带状生草+防草布+集流槽”和“带状生草+防草布+施肥管”效果尤其好,分别为自然生草侵蚀量的16.7%和22.2%;对果园5~10cm土层土壤影响不大;对25~30cm土层土壤含水量影响较大,“带状生草+防草布+施肥管”比自然生草区土壤含水量增加22.80%,有极显著的效果,而“带状生草+防草布+集流槽”比自然生草区土壤含水量增加14.43%,效果显著;对蜜柚叶片重和氮磷含量影响不大。

不同施肥配方对山药块茎形态、产量和品质的影响

为探索科学合理的施肥配方,开展了山药不同施肥配方试验,研究不同施肥配方对山药块茎形态、商品薯率、块茎产量与营养成分的影响,并进行了效益分析。结果表明,施用有机无机复混肥有助于山药保持较好的块茎形态,可以有效提高山药商品薯率和块茎产量,还可以显著提高山药可溶性糖、淀粉的含量。当有机无机复混肥完全替代复合肥时,山药种植收益最高,可比对照增收2379.84元/666.67m^(2)。

无人船的OFDM-LFM激光雷达通信一体化信号性能分析

为提高无人船的安全性、雷达目标探测精度和通信效率,提出一种在船舶间集成无线激光通信与激光雷达的正交频分复用-线性调频(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Linear Frequency Modulation,OFDM-LFM)一体化信号系统。运用比尔-朗伯定律、瑞利散射及菲涅耳公式对水面光学特性进行建模,分别考察了水面对光的吸收、散射以及水面起伏对光信号的影响。分析了16进制正交振幅调制(16-Quadrature Amplitude Modulation,16QAM)、正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)、二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)以及最小频移键控(MinimumShiftKeying,MSK)4种调制方式下系统的通信误码性能,并在确保一体化系统雷达速度分辨率的条件下,引入脉冲压缩技术来提升雷达的距离分辨率。仿真结果表明,无人船OFDM-LFM激光雷达通信一体化信号系统在BPSK调制方式下具有最优性能,其误码率在信噪比为8dB时可达到10^(-5)以下,优于传统连续相位调制(ContinuousPhaseModulation,CPM)下的OFDM-LFM系统3.5dB;一体化信号系统经过脉冲压缩处理后,具有5.9m的最佳距离分辨率和2.04081m/s的速度分辨率。

LED光质对香蕉组培苗生长的影响

以“巴西蕉”组培生根苗为材料,研究不同LED光质处理对香蕉组培生根苗生长指标的影响,筛选适合香蕉组培育苗的光源方案。结果表明,蓝光(B)处理香蕉组培苗假茎粗度、植株干重显著高于其他处理;红光(R)、黄光(Y)对香蕉组培苗株高有促进作用;绿光(G)处理抑制香蕉组培苗生长;复合光质条件下,红光:蓝光=3:1(R3B1)处理在株高、茎粗、根数、鲜重等指标上均显著高于对照白光(W),可有效促进香蕉组培苗的生长,明显改善香蕉组培苗的生长状况,有利于香蕉组培苗的生长。

琯溪蜜柚产地几种涵养林对径流量和氮磷流失量影响

通过研究琯溪蜜柚产地(平和县)的果园涵养林对径流及水体质量的影响,指导水土保持工作,促进琯溪蜜柚产业高质量发展。结果表明,(1)山地开发成蜜柚林、木荷林、松树林、竹林,可减少水的流失,其中竹林最小,产流量为3466.7 mL,而人工种植桉树林,加大水的流失,产流量最大,为17483.3 mL;(2)木荷林、松树林产生径流COD增加22.01%和19.40%(与乌来栲林产径流的COD相比),而蜜柚林、竹林、桉树林、木青林分别下降61.57%、48.13%、20.9%、45.52%;蜜柚林、木荷林、松树林、桉树林产生径流BOD5分别下降28.13%、31.25%、68.75%、37.50%,竹林增加12.50%;(3)松树林、桉树林、木荷林、蜜柚林分别增加总氮流失3709 g/hm^(2)、3502.3 g/hm^(2)、1602.2 g/hm^(2)、881.4 g/hm^(2),而木青林、竹林分别减少总氮流失746.9 g/hm^(2)和2703.2 g/hm^(2);(4)蜜柚林、桉树林、松树林、木青林、木荷林分别增加总磷流失1388 g/hm^(2)、785.7 g/hm^(2)、198.8 g/hm^(2)、120.7 g/hm^(2)、56 g/hm^(2),而竹林减少总磷流失12.8 g/hm^(2);(5)不同林分在降雨后产生径流总氮含量都大于Ⅴ类含量(2.0 mg/L),蜜柚林(0.312 mg/L)、灌木林(0.321 mg/L)的氨氮含量达到Ⅱ类标准(0.5 mg/L);蜜柚林与桉树林总磷含量分别为1.968 mg/L和0.562 mg/L,且可溶磷含量分别为0.170 mg/L和0.039 mg/L,都达到较易产生富营养化浓度临界值,水体富营养化风险较高。

光质调控对植物组培形态建成影响研究进展

综述光质调控对植物组培苗形态建成、离体成花的影响,包括不定芽形态建成、叶形态建成、花形态建成和根形态建成以及其生长发育的影响,并为今后光质调控在植物组织培养苗形态建成上做出展望。

盐胁迫对不同甜椒种子萌发的影响

研究不同浓度NaCl溶液对‘荷兰3166’、‘正大119’、‘赛尔威’、‘塞尔塔’等4个品种甜椒种子萌发、生长指标的影响。结果表明,当NaCl浓度为50 mmol/L时,各品种甜椒的相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数、相对活力指数及多数生长指标都高于对照处理;当NaCl浓度达200 mmol/L时,各品种甜椒的相对发芽率、相对发芽势、相对发芽指数、相对活力指数及生长指标都要大幅低于对照处理;依据相对活力指数来衡量,各品种耐盐强弱为‘赛尔威’>‘正大119’>‘荷兰3166’>‘塞尔塔’。

一种自适应O-OFDM符号分解串行传输系统接收机设计

自适应光正交频分复用符号分解串行传输(Adaptive Optical Orthogonal Frequency Division Multiplexing Symbol Decomposition with Serial Transmission,O-OFDM-ASDST)可以抑制O-OFDM系统非线性失真,但在接收端将分解符号合并时会增大加性高斯白噪声(Additive White Gaussian Noise,AWGN),因此设计一种能够抑制AWGN的新型接收机.分析了O-OFDM分解符号的结构特征和可观测到的AWGN的最大偏移分量,基于此对接收分解符号进行预处理,尽可能恢复出原本等于限幅门限和零值的时域抽样值,再根据O-OFDM分解符号特征,重构接收分解符号.最后采用蒙特卡洛(Monte Carlo)误码率仿真方法,验证了接收机的有效性.

肠道传染病控制图法预警技术研究

[目的]为传染病预警系统提供预警方法和合适的预警界值,提高肠道传染病监测预警能力。[方法]使用历史数据建立预警数据库,应用控制图法建立预警模型,确定流行标准,通过计算各候选预警界值预警的灵敏度、特异度、似然比和阳性预测值等指标,并绘制ROC曲线,优选出合适的预警界值。[结果]菌痢、其他感染性腹泻和腹泻症候群预警界值均选第75百分位数较好,灵敏度和特异度均在94%以上。[结论]控制图法可作为肠道传染病预警方法,合适预警界值是P75。

FSO中分层空时编码的误码性能

分层空时编码(BLAST)虽然具有极高的频谱效率,能成倍提高光通信系统的信息传输速率,但BLAST系统的误码率较大,严重影响了光通信系统的可靠性。在描述了湍流信道中多输入多输出(MIMO)系统的信道模型后,针对多进制脉冲位置调制(Q-PPM)技术,推导出了采用线性译码算法时分层空时码的极大似然判决准则及其误码率公式,并比较了最大似然译码算法、线性译码算法、串行干扰消除译码算法的误码性能。最后,利用仿真实验进行了验证。结果表明:在自由空间光通信(FSO)中,串行干扰消除译码算法的误码性能更接近最大似然译码算法的性能,明显优于线性译码算法。在4×4系统中,当误比特率为2×10-2时,相对于最小均方误差(MMSE)译码算法,最大似然译码算法和MMSE-SIC译码算法的信噪比分别改善了约14.5 dB和7 dB。理论分析与实验结果相一致。

Log-normal湍流信道中超奈奎斯特传输系统的误码性能

超奈奎斯特传输理论与调制技术相结合,可有效提高系统的频谱效率。本文将超奈奎斯特理论引入大气激光通信系统,构建了一种适合于log-normal湍流信道的超奈奎斯特光传输系统,推导了QPSK调制方式下超奈奎斯特大气光传输系统平均误码率的表达式,利用蒙特卡洛仿真进一步分析了该系统的误码性能及频谱效率。结果表明:采用超奈奎斯特技术方案可以较大幅度提升大气光传输系统的频谱效率,当SNR为18 dB,S.I.为0.4时其频谱效率可以达到1.7 Baud/Hz,而未采用超奈奎斯特技术时只有1.56 Baud/Hz。另一方面,大气湍流对超奈奎斯特系统误码性能的影响较明显,当S.I.为0.4,BER为3.8×10^-3时,信噪比恶化了约1 dB。相对于频谱效率的提升,误码性能的恶化是能够接受的。因此,可以将FTN技术引入大气光传输系统来提高系统的频谱效率。

沙尘气象条件下基于隐训练序列的大气光通信信道估计

当大气光通信在沙尘气象条件下工作时,基于隐训练序列估计方法的固有优势将受到叠加数据信息、功率分配和直流偏置的制约。针对该信道环境的特点,文中提出了一种有效改善隐训练序列估计性能的方案。该方案中,采用数据依赖法来减轻叠加数据信息对估计性能的干扰,采用相关匹配法来消除直流偏置,并采用均衡后信噪比最大准则推导了最优功率分配因子。通过均方误差、功率分配因子、误码率和算法复杂度对算法性能进行了评估。结果表明:该方案以算法复杂度小幅增加为代价,较传统估计方法的性能有了显著提升。