基于微波光子的带内全双工自干扰消除系统

为了突破传统射频自干扰消除技术受频率、带宽、抗电磁干扰等电子瓶颈的限制,满足未来无线通信及雷达系统的发展需求,设计一种基于偏振复用马曾调制器(PDM-MZM)的微波光子自干扰消除方案,通过引入一个与自干扰信号同频、等幅、反相的参考信号在光域与自干扰信号直接抵消.除了具有自干扰消除和下变频功能外,该方案还可用于矢量信号的IQ解调,在IQ解调时灵活调整两路中的偏振控制器,可使IQ两路信号幅度严格相等,相位严格正交,进而消除IQ幅度不均衡对全双工系统接收端的影响.理论分析和仿真测试结果表明,自干扰信号的消除深度可达到72 dB以上,系统的三阶无杂散动态范围可达到95.2 dB·Hz^(2/3),增益为-16.2 dB.该方案具有大带宽、可调谐、抗电磁干扰能力强、体积小、损耗低等优势,在无线通信、雷达系统中具有较大的应用潜力.

时滞SMIB混沌系统的同步及其在通信干扰对消中的应用

在实施通信干扰时,为了消除干扰信号对己方通信的影响,研究了干扰信号对消问题。考虑到混沌的类随机性使得混沌信号可以代替高斯噪声作为通信干扰源达到较好的干扰效果,以时滞SMIB混沌系统为干扰源,证明了存在外干扰时,参数失配的两个时滞SMIB混沌系统在线性状态误差反馈控制下达到有误差界的同步的判据,给出了误差界的估计,并进行了仿真验证。结果表明:利用该研究结论,可以在通信接收端对混沌干扰信号进行对消,基本消除混沌干扰对自身的影响。

结合EEMD的噪声对消方法在遥测振动信号降噪中的应用

针对传统降噪方法难以兼顾飞行器遥测振动信号中细节信息损失和降噪性能之间的矛盾,提出一种集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)和噪声对消相结合的降噪方法。信号经EEMD处理得到本征模态函数(intrinsic mode function,IMF),将第1阶IMF分量和其余IMF分量的累加和分别作为参考噪声和待降噪信号;利用核方法将信号映射到高维特征空间,利用映射到高维空间中的参考噪声和待降噪信号进行噪声对消。计算机仿真结果表明:该方法在避免信号细节信息损失的前提下具有良好的降噪性能,某次飞行器试验中实测数据处理结果证明方法有效和实用。

CIPs@Mn_(0.8)Zn_(0.2)Fe_(2)O_(4)-CNTs复合材料低频吸波性能研究

随着5G无线通信与低频雷达侦察技术的飞速发展,低频电磁波辐射已成为当代的严重问题。目前,中高频段吸波材料的研究已趋于成熟,而设计低频段吸波材料仍面临巨大的挑战,亟待研究者们解决。基于四分之一波长相消机制,本研究设计了0.5~3 GHz低频段复合吸波材料。采用简单的一步水热法,诱导铁氧体在羰基铁粉与碳纳米管表面生长,制备出CIPs@Mn_(0.8)Zn_(0.2)Fe_(2)O_(4)-CNTs三元复合材料,对比研究了碳纳米管含量对材料吸收峰频率的影响。实验结果表明,引入碳纳米管,一方面为材料带来了界面极化、偶极极化等额外的损耗机制,增加了材料的衰减系数;另一方面基于四分之一波长相消机制,高介电与高磁导率的耦合,使材料在低频段获得良好的阻抗匹配。最终,在4 mm厚度下,样品分别在2.11与1.75 GHz处,获得了–40.8与–32.1 dB的反射损耗,–10 dB带宽分别为1.70~2.70 GHz和1.40~2.20 GHz。该复合材料制备工艺简单,低频吸收性能良好,具有很大的应用潜力,为开发更有效的低频吸波材料提供了新的思路和方法。

基于样条插值的非线性自干扰对消技术

针对雷达干扰机收发天线之间存在的非线性自干扰耦合问题,研究一种基于样条插值的非线性自干扰对消方法。该方法将样条插值和自适应滤波相结合,分别建立样条哈默斯坦模型和样条维纳模型,通过引入鲁棒性较强的反正切(arctangent,ARC)函数作为代价函数,得到两种模型下样条控制点和滤波器系数的自适应学习规则,并分析样条控制点数量对自干扰对消性能的影响。仿真实验表明,对于带宽为60 MHz的信号,所提基于ARC参数学习方法与传统最小均方参数学习方法相比,对消比获得4 dB左右的提升,收敛速度提高1倍。另外,针对信道突变的场景,所提方法跟踪性能好且稳态误差低。当背景噪声中存在非高斯脉冲干扰时,所提方法能够有效应对脉冲噪声环境下的干扰。

基于充电站谐波特性的频率自适应有源电力滤波控制策略

随着分布式新能源在充电站的接入,源荷的随机特性使电网基频发生波动,进一步加剧站内谐波电流越限风险。对此,提出了一种频率自适应的有源电力滤波谐波检测与跟踪策略。首先,设计了一种改进式广义积分器与延时相消相结合的混合滤波器结构,提高原有广义积分器的滤波性能和动态响应能力,并可消除直流偏置及不平衡分量的影响。其次,通过引入前馈补偿的改进锁相环消除频率波动引起的误差,实现频率自适应谐波检测。最后,基于频率波动导致的谐波跟踪误差,采用结合无限脉冲响应滤波器的快速重复控制,可依据检测频率实现动态调整。仿真和实验结果表明,所提出的控制策略在充电负荷侧可稳定地检测电网频率。且在频率波动的工况下具有较优的谐波补偿能力,在32 ms实现对谐波电流的补偿,治理后电流谐波畸变率下降到5%以下,对不同工况下的充电站具有通用性。

基于贝叶斯模型的共享单车可用性分析

共享单车的运营管理对于减少碳排放、实现城市交通的可持续发展具有重要意义。在共享单车系统中,每天都有一小部分的单车无法使用。目前共享单车维护管理的可用性信息收集复杂。尽管GPS、物联网、云计算等现代技术为共享单车系统提供了丰富的信息环境,但共享单车自身的故障和维护信息仍然缺乏,没有可靠的在线信息表明共享单车的可用性。本文在对用户出行数据进行分析时,发现存在短时间内用户频繁退租共享单车的现象,这种现象可能隐含着共享单车可用性的信息。因此,本文提出了一个贝叶斯模型,根据用户出行的租赁交易数据,提取退租数据,引入站点属性和用户退租共享单车的时间信息,构建带有协变量的贝叶斯扩展模型。利用在线交易数据估计站点中共享单车的不可用概率以及不可用自行车的数量。本文基于呼和浩特市共享单车系统数据库的真实数据验证该方法的有效性。

一种100 MHz~4 GHz宽带抗干扰射频接收机的设计

为满足导航、通信、相控阵雷达以及电子对抗等领域对高性能接收终端的需求,提高系统的抗干扰、通用化和小型化性能,设计了一款工作频率在100 MHz~4 GHz的宽带抗干扰接收机芯片。接收机结构采用直接下变频形式,包括单转差巴伦、无源混频器和移相器等,能够有效抑制频带内的干扰信号,在强干扰信号下整个接收机通道不阻塞,能检测出极小的有用信号,同时保证与没有干扰状态相比性能不恶化。针对零中频(zero-Intermediate Frequency,zero-IF)接收机容易产生本振泄露、自混频等现象,设计了直流失调校准、本振相位调整等功能,可实现直流偏置点5 mV的补偿。射频输入100 MHz~4 GHz变化时,混频器转换增益≥31.2 dB。

多用户全双工协作PNOMA系统非正交率控制及功率分配优化算法

传统NOMA系统远近用户设备(User Equipment,UE)之间在时频资源上信号完全重叠,以期获得最高的频率利用率,但其中UE之间的干扰也成为核心问题之一.部分NOMA(Partial NOMA,PNOMA)系统由于仅在部分频段实现NOMA共存,因此可以优化协调UE之间的干扰.相较于传统NOMA系统,PNOMA系统能够极大地降低非理想连续干扰相消(imperfect Successive Interference Cancellation,ipSIC)对于系统和速率的消极影响.基于全双工协作NOMA(Full Duplex Cooperative NOMA,FD-CNOMA)系统和PNOMA系统,本文提出了一种全双工协作部分NOMA(FDCPNOMA)方案以优化UE之间干扰,提高系统可达速率.考虑由一个基站和若干个远近UE构成的FD-CPNOMA系统,针对实际中存在非理想连续干扰消除问题,本文给出了UE配对、非正交率控制及功率分配的优化算法,并推导了此模型下UE中断概率闭式解.仿真结果表明,本文提出的UE配对方案性能优于其他三种配对方案,所提出的PNOMA系统最大可达速率均优于相应的传统NOMA系统,提出的FD-CPNOMA系统在低信噪比下的最大可达速率比半双工协作部分NOMA(HD-CPNOMA)系统和PNOMA系统分别高出95.42%、44.06%,并且在高信噪比下可以较好地实现UE间公平性和平均可达速率的折衷.

基于总线同步的多驱动系统漏电流分析与抑制

多驱动系统中漏电流的大量存在是影响数控加工装备长期稳定运行的重要因素,提出了一种邻消抑制措施,能够有效减少多驱动系统中漏电流,避免漏电保护装置频繁触发。该措施采用PWM调制策略,将空间位置相邻的两个驱动单元的共模电压矢量方向反向,以抵消它们之间的高频共模电压分量,从而有效地抑制了多驱动系统的漏电流。主要创新之处采用了一种软件控制的方式实现了对多驱动系统漏电流的抑制,该措施不但可以有效地抑制漏电流,而且实现成本低。实际测试平台的结果表明,邻消抑制措施在多驱动系统中能够有效降低70%~80%的漏电流,保证了多驱动系统的稳定运行。

途中负担:理解农村生育率下降的一个视角

持续的撤点并校让越来越多的农村低龄学童只能到城镇读书,这打破了过去“村校一体”的教育空间结构,不仅造成了农村儿童上下学空间距离的增加,更重要的是让上下学途中的物理空间转移到了村庄熟人社会的监管之外,导致了“空间脱管”。为此,过去由村庄社会承担的部分儿童照护成本现在只能由家庭全部承担。而无论农民家庭采用何种应对方式,都会增加新的经济成本、时间成本和心理成本等,这就构成了农民家庭的“途中负担”。“途中负担”是农民家庭教育负担的一种表现,它的出现迫使农民家庭从家庭理性角度出发而主动选择降低生育率。这就构成了“撤点并校—进城读书—负担增加(途中负担)—生育降低”的内在机理。面对“途中负担”不断扩大的趋势,可以通过发展乡镇学校和城镇公益照料、推广学校寄宿等方式来适当降低“途中负担”,提高农民家庭的生育能力。

面向车次取消的票额分配与停站方案组合优化研究

当列车因严重干扰而取消时,大量旅客将在车站滞留,同时铁路公司收益也会受到一定影响,合理的票额分配是解决此类问题的有效方法。在差异化设置换乘旅客优先权基础上,构建了以铁路公司收益最大化和偏离原时刻表最小化为目标的票额分配和停站方案组合优化模型,并通过增加不等式组约束条件将其线性化;利用求解器GUROBI对上述模型进行求解并分析算例。研究结果表明:当列车因干扰而取消时,与不采用任何措施相比,灵活停站策略能有效地减少滞留旅客数量19.7%以上;铁路公司收益增加21.8%以上。

基于波束对消的车辆运动地物杂波抑制方法

针对在快速运动车辆载体上雷达目标检测中强地物杂波的抑制问题,借鉴机载雷达空时处理原理,分析了车辆运动地物杂波分布特性,探讨了运动车辆雷达差波束地物杂波对消和波束地物杂波的适用性。实测数据表明该方法可有效抑制主副瓣地物杂波,提高车辆运动中对慢速飞行目标的检测能力。

基于电磁干扰对消EMI有源滤波模块设计

针对火控设备因开关电源电磁干扰所引起的辐射超标问题,基于差模与共模结合的混合抑制原理,运用电磁干扰对消技术,制作一款小型化的有源滤波模块。该模块尺寸为25.4 mm×25.4 mm×6.0 mm,满足低剖面及便于电路板集成的需求。经实测,其能够抑制10 kHz~10 MHz频段内电源干扰,满足GJB 151B相关电磁兼容要求。通过实测比较发现,与无源滤波相比,其具有体积小、成本低、滤波性能稳定等优点。

一种基于SIC-CDM的低复杂度混合波束赋形方案

为了平衡毫米波大规模多输入多输出系统的性能和硬件开销,降低系统功耗,以频谱效率为优化目标,在部分连接结构下提出了一种收发端联合设计的低复杂度混合波束赋形方案。首先,基于连续干扰消除将原始优化问题转化为多个子阵的速率优化问题;然后,利用坐标下降法完成模拟波束赋形矩阵设计;最后,引入等效信道矩阵大幅降低矩阵维度,再对其进行奇异值分解获得数字波束赋形矩阵。仿真结果表明,与其他算法相比,所提算法在系统功耗降低的同时保持了较优的性能,且性能逼近部分连接结构的最优方案。

非理想干扰消除全双工协作NOMA系统性能分析及功率分配

随着非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术的不断发展,协作NOMA(Cooperative Non-Orthogonal Multiple Access,CNOMA)也受到广泛关注.该文研究了由一个基站(Base Station,BS)、一个远端用户和一个近端用户组成的全双工(Full-Duplex,FD)协作NOMA(FD-CNOMA)系统,其中近端用户作为一个FD解码转发中继以传输远端用户的信号.考虑实际情况中存在基站与远端用户有无直接链路两种情况,以及非理想连续干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)对系统带来的残留干扰问题,该文提出并解决了在该模型下用户的功率分配问题.最后,该文基于此模型给出了中继用户和远端用户的中断概率闭式表达式和遍历速率的近似闭式表达式.理论分析与仿真结果表明,即便存在非理想SIC和自干扰,相对于半双工(Half-Duplex,HD)协作NOMA(HDCNOMA)和NOMA系统而言,FD-CNOMA系统表现出更好的系统性能.同时,非理想SIC和中继用户自干扰都会对用户性能产生负面影响,且非理想SIC在遍历速率上对HD机制的影响较FD机制更为严重.最后,文中提出的功率分配方法较随机功率分配和固定功率分配分别获得了13%和10%的速率提升.

基于两步单源点筛选的改进退化解混和估计算法

退化解混和估计(Degenerate unmixing estimation technique,DUET)算法是一种典型的欠定盲源分离算法,其采用的二进制时频掩蔽会保留部分干扰信号。提出了基于两步单源点筛选的改进DUET算法,首先使用余弦角算法进行单源点筛选,再采用计算相似度的方法进行第二步单源点筛选。通过两步单源点筛选获得更精确的目标信号和干扰信号后,设计用于抵消干扰信号的滤波器取代DUET中的二进制时频掩蔽,达到抑制干扰信号和提取目标信号的目的。仿真实验结果表明,该方法在正定盲源分离和欠定盲源分离两种情况下都有较优的盲源分离性能。

横向松质骨拉力螺钉在中青年PauwelsⅢ型股骨颈骨折内固定中的应用效果分析

目的分析横向松质骨拉力螺钉在中青年PauwelsⅢ型股骨颈骨折内固定中的应用效果。方法选取2018年2月至2022年2月焦作市第二人民医院收治的72例中青年PauwelsⅢ型股骨颈骨折患者作为研究对象,按照不同手术方式将其分为拉力螺钉组(35例)和空心螺钉组(37例),拉力螺钉组患者行闭合复位横向松质骨拉力螺钉内固定治疗,空心螺钉组患者行闭合复位普通空心螺钉内固定治疗,对比观察两组患者围手术期相关指标、骨折愈合时间、疼痛程度、髋关节功能及不良事件发生情况。结果拉力螺钉组患者手术时间、术中出血量、住院时间与空心螺钉组无明显差异(t=0.954、0.471、0.836,P=0.343、0.639、0.406),而术后开始负重时间明显长于空心螺钉组(t=3.568,P<0.001)、骨折愈合时间明显短于空心螺钉组(t=4.804,P<0.001)。术后3、6个月,拉力螺钉组患者视觉模拟评分法(VAS)评分均明显低于空心螺钉组(t=3.052、5.832,P=0.003、P<0.001)、Harris评分均明显高于空心螺钉组(t=5.280、5.185,P均<0.001)。拉力螺钉组患者术后不良事件发生率为2.86%,与空心螺钉组患者的术后不良事件发生率10.81%无明显差异(χ^(2)=1.761,P=0.185)。结论与普通空心螺钉内固定相比,横向松质骨拉力螺钉内固定更能明显缩短中青年PauwelsⅢ型股骨颈骨折患者骨折愈合时间,缓解患者疼痛程度,改善患者髋关节功能。

音频注入法及其在家用电器中的应用

噪声污染是当今社会亟需解决的重要问题之一,过量的噪声会对人的听觉和非听觉健康造成不同程度的伤害,传统的噪声控制方法主要以降低声能量为目标。然而,从听觉感知的角度看,降噪的根本目的是降低以烦恼为主的负面效应,为此人们提出了另一种减轻噪声烦恼度的方法,即音频注入法(Audio Injection Method,AIM)。相较于传统的噪声控制方法,AIM具有实施简便、成本低廉等显著优点,在各个领域,尤其是家电领域有广泛的应用前景。综述了国内外针对AIM的研究进展,首先介绍产品声品质评价的综合性参数和属性参数,之后介绍AIM中相消效应的形成与评价,主要包括音频注入法的原理及相关术语、调控声的确定方法、实验方法等,最后给出了AIM在户外及家电产品声品质提升中的实际案例。

融合动态场景感知和注意力机制的声学回声消除算法

在实时语音频通话系统中,如何去除声学回声得到清晰语音是目前最受关注的难题之一。声学回声消除(Acoustic echo cancellation,AEC)技术旨在消除语音频通话系统中的声学回声,提高通话过程中的语音质量,给予用户良好的通话体验,但是传统回声消除系统存在去回声效果不明显、存在非线性回声残留以及无法实时处理回声等问题。因此,为解决上述存在问题,提出了一种动态场景感知模块(Dynamic scene perception module,DSPM)和全局注意力机制(Global attention mechanism,GAM)相结合的声学回声消除算法。该算法以卷积循环网络(Convolutional recurrent network,CRN)作为基线模型,提取语音信号的序列特征;首先,在其编码器中引入DSPM模块替换原因果卷积,根据场景动态分配卷积内核数量,加强模型的自适应性;其次,在编码器最后两层中分别引入GAM模块,放大空间通道间关系以及统筹全局交互,提升对语音信号特征的提取能力以及消除回声的性能;最后,通过将MSE损失函数和HuberLoss损失函数线性相加生成一种新的损失函数——MSE-HuberLoss,进一步提高模型的鲁棒性。实验结果表明,提出的GAM-DSPM-CRN模型的回声消除性能优秀,且获得较基线模型更加清晰的重构语音信号;在双端通话环境下,提出的GAM-DSPM-CRN模型声学回声消除算法较其他对比算法性能有较大提升;在Microsoft AEC Challenges数据集上,MOS、ERLE和STOI的得分分别达到了4.09、57.43和0.78。