基于Faster R-CNN和IoU优化的实验室人数统计与管理系统

针对人员位置相对固定的场景中实时人数统计的管理需求,以普通高校实验室为例,设计并实现了一套基于更快速的区域卷积神经网络(Faster R-CNN)和交并比(IoU)优化的实验室人数统计与管理系统。首先,使用Faster R-CNN模型对实验室内人员头部进行检测;然后,根据模型检测的输出结果,利用IoU算法滤去重复检测的目标;最后,采用基于坐标定位的方法确定实验室内各个工作台是否有人,并将相对应的数据存入数据库。该系统主要功能有:①实验室实时视频监控及远程管理;②定时自动拍照检测采集数据,为实验室的量化管理提供数据支撑;③实验室人员变化数据查询与可视化展示。实验结果表明,所提基于Faster R-CNN和IoU优化的实验室人数统计与管理系统可用于办公场景中实时人数统计和远程管理。

基于LabVIEW和Matlab混合编程的在线信号与线性系统实验

针对信号与线性系统课程的实验教学的需要,结合Matlab的较强的数值分析及信号与系统处理功能和Lab VIEW软件开发平台的友好的用户界面及Web发布功能,建立了交互式虚拟信号与线性系统实验平台。本文主要介绍了Matlab与Lab VIEW各自的优点所在和混合编程技术平台的实现及在建立交互式虚拟信号与线性系统实验平台时的几个仿真实验实例;从理论上分析了几个仿真实验的实验原理并演示了交互实验的运行过程、说明了混合编程的代码实现、对比分析了实验结果及展示了Web发布过程。结果表明:利用该实验平台可较方便地增强"信号与线性系统"教学的交互性,提高教学质量。同时也演示了一种基于Lab VIEW和Matlab混合编程的实验平台搭建的方法。

基于LabVIEW和Matlab混合编程的在线通信原理实验平台

针对实验教学的需要,结合Matlab的通信信号处理功能和LabVIEW的Web发布功能,建立了交互式虚拟通信原理实验平台。介绍了Matlab与LabVIEW混合编程技术及仿真实例,演示了交互实验及Web发布过程。结果表明:采用该实验平台增强了"通信原理"教学的交互性,有助于教学质量的提高。

一种基于边缘计算的智能无线电监管架构

电磁空间是国家的主权空间,无线电频谱安全是国家网络空间安全的前提和基础。本文分析了无线电监测的现状及发展趋势,提出了一种基于边缘计算的智能无线电监管架构,并在此基础上介绍了边缘计算、云计算和数据可视化层的功能,最后以无线电定位、干扰分析和危害研判为例讨论了智能化处理过程。上述工作有助于促进现代无线电监管理论和技术的发展。

基于Web的无线电干扰检测仿真

利用LabVIEW和Matlab混合编程技术对无线电干扰检测进行了仿真,并实现了Web发布。用户通过访问实验室网站,注册后即可在线研究检测率与信噪比、算法、分集数和信道类型的关系。此举有利于普及无线电安全知识,促进无线电干扰检测技术的发展。

基于深度学习的无线通信信号检测与识别研究

现有的无线电监测系统中信号检测和信号识别是分开研究的,缺乏将二者结合起来实现智能监测的文献报道。基于此,实现了分别将卷积注意力模块(Convolution Block Attention Module,CBAM)与长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络和时间卷积网络(Temporal Convolutional Network,TCN)结合起来通过二分类进行信号检测,以及基于多分类进行信号识别的级联方法,分类模型为CBAMLSTM和CBAMTCN。对于RadioML2016.10a数据集,仿真结果表明,与能量检测(Energy Detection,ED)、深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)、卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)、LSTM和TCN比较,二分类模型在低信噪比下的检测性能有所改善;在高信噪比下多分类模型比基线模型的识别准确度提高5%~9%。表明分类算法在信号类型和噪声特性已知的前提下,可用于无线信号检测和识别。

基于LabVIEW和USRP的实时无线电频谱Web发布系统研究

利用USRP和LabVIEW对实时无线电信号进行处理,实现了基于网页的实时无线电频谱发布。

WiFi信号传播与无线AP定位研究

由于泛在、传输速率高和免费等特点,WiFi是最受欢迎的上网方式,无线AP也是目前世界上数量最多的在用无线电收发设备。因此,研究WiFi信号传播与无线AP定位是掌握无线电监测技术基础的理想实现平台。本文基于电磁场仿真软件WinProp和人工智能AI算法,结合一栋单层别墅的无线电传播特性研究了无线AP定位技术。仿真结果表明:采用卷积神经网络CNN、K邻近算法KNN和支持向量机SVM,监测接收点的数目为3时,识别无线AP所在房间的准确率分别为76.7%、76.3%和.70.0%;数目为5时,识别准确率分别为83.6%、91.4%和87.9%;数目为7时,准确率分别为92.6%、98.1%和96.8%。上述工作对理解非视通环境下的无线电监测定位原理有重要意义。

基于聚类的无线电频谱占用度测量方法

"物以类聚,人以群分"。对事物进行分类,是人类认识事物的出发点,也是认识世界的一种重要方法。基于聚类分析,本文提出了一种复杂电磁环境下无线电频谱占用度的测量方法,主要内容包括门限计算及子带划分、密集信号频带聚类、变底噪信号频带聚类、稀疏信号频带聚类等部分。实验结果表明,文中提出的方法不依赖于人的经验,为复杂环境下无线电频率占用度的测量提供了新思路和解决方案。

压缩传感技术在无线电监测中的应用探讨

无线电监测是指探测、搜索、截获无线电管理地域内的无线电信号,并对该无线电信号进行分析、识别、监视并获取其技术参数、工作特征和辐射位置等技术信息的活动。在日常的监测工作中将产生大量的监测数据,并且随着监测站数量的增加,这些数据的传输将占用大量的网络资源。由于无线电频谱数据本身具有稀疏性,因此可以通过压缩来减少传输的数据量。本文介绍了几种压缩传感算法及其Matlab工具箱实现方式,采用不同的算法对20~3000 MHz频段的无线电频谱数据进行压缩处理,并比较了算法的时间以及数据的恢复重构误差。结果表明在5%的重构误差下,采用压缩传感可减少2/3的数据流量,有利于降低网络传输成本,这在无线电监测中有潜在应用。

云南边境地区电磁环境测试实践及建议

边境地区电磁环境测试是无线电监测部门重要的工作,测试工作的依据是《边境(界)地区无线电电磁环境测试要求和测试方法》。然而,由于无线电技术的飞速发展,以及测试方法受到现有设备的制约,不同测试方案收到的测试效果会有所差异。本文基于多年的实际测试工作经验,对云南边境地区电磁环境测试工作进行了总结,并在此基础上提出了相关建议。

基于业务的无线电监测方法和技术

随着无线电技术应用向国民经济各行业和社会各领域的广泛渗透,无线电监测如何更好地服务于'总体国家安全观'已成为目前无线电管理工作的重点。众所周知,无线电业务共计42种,这些业务与国家政治安全、国土安全、军事安全、经济安全、文化安全、社会安全、科技安全、信息安全、生态安全、资源安全、核安全等密切相关。在过去无线电监测网络建设中,主要强调监测接收机的技术指标,并依据这些指标对监测站进行了分类。

轨道角动量复用技术

介绍了轨道角动量的基本概念、LG螺旋波束的产生及OAM复用原理,利用LabVIEW和Matlab混合编程技术实现了螺旋波束场分布的计算和Web发布。

VHF/UHF固定监测站覆盖范围计算和初步评估

VHF/UHF固定监测站是我国重要的无线电监测设施,"十三五"期间国家将因地制宜新建VHF/UHF固定监测站,扩大监测覆盖范围。本文根据电波传播模型和地形地貌特征,计算了固定监测站对几种典型无线电业务的监测覆盖范围,并以此为基础对我国VHF/UHF固定监测网的监测覆盖范围进行了评估,结果表明,由于无线电业务类型多,通信体制复杂,对不同无线电业务的监测覆盖范围差别非常大,通过建设固定站扩大监测覆盖范围任重道远。

单层石墨烯带传输模式及其对气体分子振动谱的传感特性研究

自2004年石墨烯被成功制备以来,相关研究引起了广泛关注,其中,传感应用是一个重要方向.目前,有关石墨烯传感特性的研究都集中在低频,即根据分子附着引起的电导率变化来实现检测.然而,由于大部分分子吸附都会使电导率发生变化,因此该方法难以区分不同分子的特征.论文基于Kubo公式,结合数值仿真方法研究了单层石墨烯带的传输模式,分析了有效模式指数与模式传输特性的关联,证实了波导模的局域性和宽带特性.同时,利用一阶波导模与气体作用引起的传输强度的变化反演分子振动谱.以SO2,CO和C7H8气体的传感为例,基于本征分析验证了方法的有效性.结果表明,传输模式与分子作用能够产生耦合共振增强,并且其变化趋势与气体分子振动谱一致;在传输方向上,分子与传输模式的作用范围越大,则模式传输强度的变化越大.该研究为实现气体分子指纹的识别和检测奠定了理论基础.

GNSS干扰和欺骗检测研究现状与展望

全球卫星导航系统(GNSS)提供精确的定位、导航和授时功能,在军事和国民经济各行各业发挥着关键作用,其安全问题成为目前人们关注的焦点。GNSS信号强度较弱且民用GNSS具有开放结构,因此容易受到干扰或欺骗。GNSS干扰和欺骗轻则影响GNSS定位精度或提供错误的路线,降低服务质量;重则导致GNSS中断,提供虚假时间和位置信息,造成经济损失和军事行动失败等严重后果。虽然GNSS系统安全问题研究成果丰富,但相关研究论文分散在不同领域的刊物上,缺乏从无线电监管的角度论述GNSS干扰和欺骗检测、实验系统和数据集方面的综述性论文。基于此,该文从原理、检测方法、实验系统和开源数据集方面调研了大量代表性文献,按照“原理-检测-实验系统-数据集”较为系统地阐述了GNSS干扰和欺骗检测的研究现状。首先,介绍了GNSS干扰的原理和分类,讨论了基于统计的干扰检测方法、基于时频分析的干扰检测方法和基于机器学习的干扰检测方法;其次,介绍了欺骗的原理和分类,并从是否需要附加硬件和卫星信号从生成到最终实现定位过程两个方面介绍了欺骗检测方法;然后,介绍了国内外研究GNSS干扰和欺骗的实验系统和开源数据集;最后,对研究现状和未来的发展趋势进行总结和展望,旨在促进GNSS干扰和欺骗检测理论和技术的发展及其在无线电监测领域的推广应用。

X波段宽频带多模轨道角动量天线仿真与设计

轨道角动量作为一种新的、安全和高效利用频谱的传输复用方式引起了科学界的关注。基于均匀圆阵列,设计了一种工作在X波段的宽带多模轨道角动量天线。该天线由旋转排列的三角形均匀圆阵列组成,其特点是正负模式数的产生除了与馈电方式有关外,还与均匀圆阵中阵元的旋转方式相关。仿真结果表明,在X频段该天线-10 d B带宽范围为9. 33~10. 37 GHz,带宽达到1. 04 GHz,总的效率为52%;在相同阵元数量的情况下,该天线产生的模式数多于矩形贴片天线。该天线具有馈电网络简单、带宽宽和模式数大等优点。

基于知识图谱的Wi-Fi室内定位技术研究

在常见的Wi-Fi室内定位方法中,大部分研究聚焦于定位算法的精度,但是对于已有室内数据如何进行高效组织和处理,以实现室内位置服务的应用系统研究并不多。针对此类问题,将知识图谱与传统室内定位技术结合,并利用多种软件开发技术完整开发出实用的定位系统。融合了物理空间和信息空间,信息空间包含室内信息获取、云端服务、信息存储及计算部分,物理空间表达了室内空间结构及其数据关系。最后,通过WEBGL(web graphics library)技术进行直观的定位展示,以实现室内信号数据和定位结果的可视化。系统拥有完备的数据存储和使用机制,对室内物联网设备的已有数据信息整合后便可以为用户提供房间级位置服务,并且系统的分步定位功能有助于减少系统运算耗时。

一种多天线智能谱感知方法研究

频谱感知和多天线分集合并技术是目前无线通信研究的热点.为了在复杂的信道衰落环境下实施有效的检测,融合多种检测方法是目前频谱感知技术的发展趋势.提出了一种基于匹配滤波器检测、能量检测和循环平稳检测的多天线合并智能频谱感知算法.通过建立高斯信道下二元假设检验模型,得出了总检测概率的封闭表达式.各种条件下的检测概率和检测时间的接收机工作特性(Receiver Operating Characteristic,ROC)实验结果表明所提算法优于单天线的性能,有效地利用了分集技术并减小了信号瞬时波动,保证在衰落信道条件下也能得到较高的检测概率.这对发展新型频谱感知技术,促进认知无线电技术应用具有重要意义.

基于最优延时和多天线的并行检测算法

循环平稳特征检测是一种在低信噪比时也能准确发现信号的盲检测技术,但其算法计算周期较长.针对此问题提出了一种改进的并行渐进最优卡方检测算法,通过识别循环谱特性和遍历循环自相关确定最优的循环频率和延时,用循环自相关以及渐进协方差矩阵构建检验统计量,并对二维向量和谱分量实部和虚部进行合并及迭代过程并行处理,仿真得到了检测概率和检测时间.同时,根据最大似然比统计量的有偏估计和渐进分布特性导出了检测概率的表达式,结果表明:最优延时的理论与仿真吻合得很好,多天线技术充分利用了空间分集,在干扰较强时仍然具有较高的检测概率,且并行处理过程能有效减少检测时间.