基于光注入半导体激光器的雷达通信一体化研究

雷达通信一体化是近年来研究的热点之一,它能够在单一系统中同时实现目标探测和数据传输两种功能.本文提出了一种结构简单紧凑的基于光注入半导体激光器的雷达通信一体化方案.利用注入相位调制光信号的N阶调制光边带锁定从激光器,以提高主从激光器之间的相干性;通过改变从激光器单周期振荡频率和注入光信号,可以实现工作频段和倍频因子均可调谐的幅度键控线性调频(Amplitude Shift-Keying Linearly Frequency-Modulated,ASK-LFM)信号的生成,并通过实验和仿真验证了基于该信号的一体化系统的雷达与通信功能.实验结果表明,对于带宽为1 GHz的ASK-LFM信号,目标距离测量误差优于3.2 cm,3个探测目标成像结果可分辨且能够同时实现通信数据的正确传输.

集成全尺度融合和循环注意力的医学图像分割网络

深度学习中的编解码网络在图像特征提取和分层特征融合方面具有卓越的性能,常被用于医学图像分割。但是,目前主流的编解码网络分割方法仍面临编码和解码阶段单一网络挖掘的图像特征信息不足,以及仅使用简单的跳跃连接而无法充分利用全尺度特征包含的粗粒度信息和细粒度信息等问题。为了解决上述问题,提出了一种集成全尺度融合和循环注意力的医学图像分割网络。首先,在U-Net编码器中加入了结合多层感知机(MLP)的卷积MLP模块来提取图像的全局特征信息,用于扩大编码器的特征感受野。其次,通过全尺度特征融合模块使得各尺度跳跃连接特征进行粗粒度信息和细粒度信息的有效融合,减小各尺度跳跃连接特征间的语义差异,突出图像的关键特征信息。最后,解码器通过提出的结合循环神经网络(RNN)和注意力机制的循环注意力解码模块(RADU)来逐级精细化图像特征信息,加强特征提取的同时避免信息冗余,并得到高精度分割结果。在4个数据集上将所提方法与主流较优的方法进行比较,所提方法在像素精度和骰子相似系数两个指标上的图像分割精度均有提高。因此,所提出的用于医学图像分割的编解码网络利用全尺度特征融合模块和循环注意力解码模块,能够获得较优异的高精度分割结果,并且模型具有良好的噪声鲁棒性和抗干扰能力。

微波光子四倍频复合雷达信号生成及目标多维度探测

在雷达系统中,为了实现对目标的高精度、多维度测量,产生雷达信号是一个基本而又重要的环节.本文提出了一种微波光子四倍频复合雷达信号产生方法,该复合雷达信号包括单啁啾线性调频信号和单音微波信号.利用单音微波信号和单啁啾线性调频信号实现目标径向速度的测量,使用单啁啾线性调频信号实现目标距离测量和高分辨率微波成像.在发射端,使用微波光子四倍频技术生成了瞬时带宽为2 GHz的正啁啾线性调频信号和频率为13.2 GHz的单音微波信号.在接收端,目标回波信号经去斜后用来实现距离和径向速度测量以及高分辨率逆合成孔径成像.实验结果表明,测量得到的目标的距离和径向速度绝对误差分别不超过4.2 cm和1.7 cm/s,多个探测目标成像结果清晰可辨.

深度学习在儿童心脏超声标准切面自动智能识别中的应用

目的 探讨深度学习在儿童心脏超声标准切面自动识别中的可行性和准确性。方法 在上海交通大学医学院附属上海儿童医学中心心脏超声诊断中心影像归档和通信系统数据库中,选取2022年9-10月行心脏超声检查儿童的4 035张心脏超声图像,按照6∶2∶2的比例将图像随机分为训练集(2 421张)、验证集(807张)、测试集(807张)。通过改进密集连接网络(DenseNet)开发了一个轻量、高效的深度学习模型,实现对15个儿童心脏超声标准切面的自动识别,并与DenseNet121、InceptionV3、MobileNetV3 3种常用的深度学习模型进行比较。以人工手动标注结果为金标准,采用准确度、精确率、特异度、召回率和F1指数评价深度学习模型的识别性能。使用参数量、模型大小和浮点运算数3个指标评估模型的识别效率。采用混淆矩阵展示模型的识别结果,并通过热力图反映模型对图像特征的关注度。结果 DenseNet121、InceptionV3、MobileNetV3模型和所提出的深度学习模型识别15个儿童心脏超声标准切面和非标准切面的平均F1指数分别为94.59%、95.13%、92.41%、94.73%,参数量分别为7.0×10~6、24.4×10~6、4.2×10~6、1.8×10~6,模型大小分别为13.941、48.777、8.445、3.588 MB,浮点运算数分别为11.16×10~9、12.89×10~9、0.86×10~9、3.05×10~9。从混淆矩阵和热力图可以看出,所提出的模型对15个儿童心脏超声标准切面和非标准切面的识别率高于DenseNet121、InceptionV3、MobileNetV3模型,且能够关注到超声切面中的关键特征区域。结论 所提出的深度学习模型可准确地识别儿童心脏超声标准切面,且模型的参数量较少,运行效率较高。

儿童先天性右心房畸形的超声心动图诊断价值及漏误诊分析

目的 探讨彩色多普勒超声心动图对儿童先天性右心房畸形(congenital malformations of the right atrium, CMRA)的诊断价值,分析漏诊与误诊原因,提高超声心动图对儿童CMRA的首次检出率。方法 选取并分析22例经手术与MRI及CT诊断为CMRA的患儿资料,其中11例行胸外科手术治疗。结果 本组原发性右心房扩张15例、右心房憩室3例、原发性右心耳扩张3例、冠状静脉窦憩室1例。单纯性CMRA患儿10例,合并畸形12例,包括卵圆孔未闭5例、房间隔缺损4例、三尖瓣轻-中度反流3例、三尖瓣发育不良1例、三尖瓣重度反流1例;7例合并阵发性室上性心动过速等严重的心律失常。22例超声诊断正确18例(81.8%);漏诊与误诊4例(18.2%),其中误诊3例,漏诊1例;1例右心房憩室误诊为原发性右心房扩张,1例原发性右心房扩张误诊为原发性右心耳扩张,1例冠状静脉窦憩室误诊为冠状静脉窦狭窄,1例原发性右心房扩张漏诊。结论 彩色多普勒超声心动图可以比较准确地诊断儿童CMRA,但容易漏、误诊。

碳点MnO_(2)修饰碳布复合电极的电容性能

通过一种自下而上的高温裂解方法制成一种碳点(CD),并在此基础上以碳布(CC)为衬底合成了碳点修饰的二氧化锰(CD/MnO_(2))复合电极。对合成的CD/MnO_(2)/CC进行表征分析,发现生成的CD/MnO_(2)较均匀地生长在碳纤维上,高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)下CD/MnO_(2)呈分层纳米片状。对CD/MnO_(2)/CC进行电化学测试,发现该复合电极在Na2SO4水溶液中展现出了极高的面积比容量(1 mV/s扫描速率下达1400 mF/cm^(2))和超长的循环寿命(4000次循环后电容保持率达87.2%)。最后将复合电极、聚乙烯醇(PVA)和Na2SO4导电凝胶组装成柔性对称超级电容器。结果表明超级电容器扩展了电位窗口,达到了-1~1 V,在30 mV/s的扫描速率下,面积比容量为401 mF/cm^(2)。在180°和90°的弯折下,面积比容量变化不大,展现了良好的弯曲耐受度。

带内全双工系统的线性化光子辅助自干扰消除

针对带内全双工系统中的自干扰问题与有用信号的非线性失真问题,提出一种基于双偏振双驱动马赫曾德尔调制器的自干扰消除及线性度提升方案。包含有用信号和自干扰的接收信号注入该调制器的两个子双驱动马赫曾德尔调制器上臂的射频端口,构建的参考信号注入两个子调制器下臂的射频端口。两个子调制器被分别偏置在最大传输点和正交传输点,分别探测其输出光信号,得到两路电信号。当注入的参考信号和自干扰完全相同时,两路输出电信号中的自干扰可被完全消除。将这两路电信号采样后进行数字域联合处理,即可恢复出不含自干扰和非线性失真的有用信号。此外,提出了一种优化算法用于减少两路电信号功率不匹配导致的失真。通过仿真与实验验证该方案的可行性。实验结果表明,当有用信号为频率为10 MHz和12 MHz、功率为4 dBm的双音信号,自干扰为中心频率为11 MHz、符号率为4 Mbaud的正交相移键控信号时,该结构可以实现约25.6 dB的自干扰消除深度和17.3 dB的三阶交调抑制深度。