深度学习赋能波束管理:现状、挑战与机遇

随着载波频率的不断提高和大规模天线阵列的广泛部署,基于模拟移相器的波束赋形成为下一代无线通信的标志性技术之一。此时,波束管理被用于获取和维护基站和用户端具有最大接收功率的最优波束对,以保障可靠的无线通信服务。传统波束管理方法往往依赖于海量搜索。同时,传统数学模型无法全面的、准确刻画非线性的波束的内在关联和高维无线环境特征,因而难以取得令人满意的波束增益性能。近年来,得益于深度学习强大的自适应拟合能力,深度学习赋能波束管理得到了国内外广泛关注。本文总结了深度学习赋能波束管理的研究进展,并展望了未来的研究方向。首先,阐述了深度学习应用于波束管理的典型场景和潜在优势;随后,从空/时/频域切入,讨论当前深度学习赋能波束管理的主要研究路线和代表性工作;最后,面向更大规模的无线网络、更多元的波束管理功能和更鲁棒的深度学习模型,阐述未来的研究挑战与机遇。

基于频域波束降维的车载雷达多参数联合超分辨方法

针对车载雷达多参数联合超分辨计算复杂度高、无法快速实现参数估计的问题,提出了基于频域波束降维的多参数联合超分辨算法。所提算法通过快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)将空时多参数域联合数据变换到频域,处理感兴趣区域的多维频域数据,完成空时波束空间降维和基于频域数据的多参数联合超分辨,实现目标信息的快速联合估计。推导了频域子空间正交性及频域波束降维超分辨算法理论。仿真研究了算法的分辨率和估计性能与信噪比的关系。仿真结果表明,所提算法的精度和分辨率远超传统FFT算法,相对于传统多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法,所提算法计算量大幅降低。

黏弹介质时空域高斯波包偏移

基于Katchalov提出的矢量时空域高斯束表达式,构建弹性波介质中的矢量时空域格林函数;使用Kirchhoff-Helmholtz积分解得到检波点矢量波场,并利用散度、旋度算子在矢量波场中分离出纯纵波和纯横波分量;基于衰减补偿原理,对波场进行衰减补偿,最后使用震源归一化成像条件得到PP、PS成像结果。数值实验证明了所提方法的正确性和适应性。结果表明,所提方法相比于传统的高斯束方法,成像精度近似,计算效率方面有较大优势。

混凝土芯水泥土复合桩竖向承载特性分析方法

基于Euler梁理论和状态空间法,建立了综合考虑非线性芯桩-水泥土-桩周土界面作用的双层叠合直梁分析模型及其状态方程,推导了成层土中不同组合形式的复合桩截面内力与变形的统一解析解,有效地考虑了复合桩分析中土与结构相互作用、结构局部参数发生变化等难点。通过与已有文献中现场试验和数值计算结果对比,验证了该方法的有效性,并讨论了桩径比、芯长比和水泥土弹性模量对桩承载特性的影响。研究结果表明:(1)桩径比增大,可提供的桩侧摩阻力和桩端阻力增大,复合桩竖向承载力基本呈线性增长;(2)芯长比增大,复合桩竖向承载力的增长幅度逐渐增大;(3)水泥土弹性模量对于桩竖向承载力影响较小。

爆炸载荷作用下钢筋混凝土预应力T梁桥毁伤模式研究

目的研究不同打击模式下钢筋混凝土预应力T梁桥的毁伤效应,为钢筋混凝土预应力T梁桥的毁伤评估及打击决策提供参考。方法通过数值仿真研究某弹药装药空中爆炸、接触爆炸和内爆炸3种打击模式下,钢筋混凝土预应力T梁桥的毁伤效应。结果不同打击模式下钢筋混凝土预应力T梁桥的毁伤模式差异较大:空中爆炸和接触爆炸桥梁主要发生桥面破孔及塑性变形;内爆炸桥梁除桥面发生层裂破碎外,T梁腹板及横隔梁也发生外凸变形、混凝土崩塌破坏等。结论半密闭空间内爆炸T梁桥的毁伤效果要优于桥面接触爆炸和空中爆炸。

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。

基于固有频率的错断式坠落危岩体稳定系数计算模型

错断式坠落危岩体的安全稳定程度受后缘裂缝深度控制,基于静力学的稳定系数计算可得到后缘裂隙深度临界值,但静力学计算方法无法得到裂隙深度的实时变化。基于修正Timoshenko梁建立岩梁动力学方程,结合动力基础半空间理论对岩梁的约束刚度及边界条件做深入分析,得到不同裂缝深度条件下危岩体固有频率理论解析。基于数值计算验证固有频率算法的正确性,并得出结论:随裂隙深度增大,固有频率不断降低,固有频率对危岩体后缘裂隙深度变化较为敏感,根据危岩体的固有频率值可反算危岩体后缘裂隙深度。基于固有频率与危岩体后缘裂隙深度之间的关系建立错断式坠落危岩体稳定系数计算模型,并采用室内试验进行验证,得出结论:危岩体固有频率与其后缘裂隙深度近似为负线性相关。基于固有频率的错断式坠落危岩体稳定系数计算模型可为危岩体自动化监测提供有益借鉴。

移动强干扰条件下大孔径阵列稀疏空间谱估计

无源声呐阵列的目标方位估计性能受到强干扰的显著影响,在干扰源快速移动时大孔径阵列还可能存在快拍不足的问题,为此提出一种结合波束域预处理以实现干扰抑制和数据降维的稀疏空间谱估计方法。首先在预处理阶段对干扰方向形成自适应零点,并通过协方差矩阵锥化展宽零点,然后对预处理后的波束域数据应用稀疏贝叶斯学习进行空间谱估计。与现有方法相比,波束域预处理可以有效减少阻带范围内干扰声源的影响,提高通带范围内空间谱估计的精度和计算效率,零点展宽可以进一步加强稳健性,避免出现快拍不足问题。仿真分析和海试结果表明,所提方法在移动强干扰条件下仍能准确估计目标声源的多途到达角,且计算时间远低于阵元域稀疏方法。

海上无线SDMA接入的波束指向切换技术研究

针对海上用户稀疏且呈现独立动态小型局域网分布特点的通信场景,提出了一种基于相控阵天线的海上无线通信系统,其反向链路基于中心站相控阵天线单个点波束动态波束指向切换实现小站在特定空间方向的波束覆盖,从而实现SDMA接入,具有覆盖范围广、组网灵活等特点,适合于海上动态稀疏的通信场景。主要研究了实现SDMA接入的波束指向切换技术,提出了基于位置信息和时隙分配的波束指向切换方法,该方法根据中心站和小站的实时位置信息解算出波束指向信息并在每个时隙的起始时刻调整波束指向。基于系统级现场可编程门阵列芯片实现了该方法,并通过测试证明了基于位置信息可实现点波束指向对准,且所提方法可在1μs内完成波束指向切换并实现多路高速业务同时回传。

基于波束空间交替投影极大似然的拖曳式诱饵分辨判别方法

机载平台在遭遇威胁时,通过释放拖曳式诱饵假目标干扰进行自卫.载机和拖曳式诱饵在雷达波束宽度内,且径向距离小于距离分辨率时,雷达无法通过常规方法对载机目标和拖曳式诱饵进行分辨测量.针对数字相控阵雷达同拖曳式诱饵对抗的问题,提出一种基于波束空间交替投影极大似然(BSAP-ML)方法.首先通过阵元空间到波束空间处理,减少数字相控阵维度;然后通过交替投影方法对目标和拖曳式诱饵的角度进行迭代测量;最后通过基于角度向量的判别方法对载机目标和诱饵进行判断识别.仿真结果表明,该方法可用于数字相控阵雷达,对载机和拖曳式诱饵进行有效的超分辨角度测量和判别.

大跨度缓粘结预应力混凝土结构空间优化设计与施工技术

新时代下高铁客站建设以人为本,处处彰显温馨舒适。对中小型铁路站房1层候车厅空间进行优化,针对大跨度缓粘结预应力混凝土框架梁截面开孔及吊顶管线综合排布等难题,采用有限元分析试验验证,自主研制“一种扩大中小型高铁客站吊顶空间施工方法”,通过预应力梁截面优化、BIM技术综合排布管线及抗震支吊架的应用,优化空间,并将地域文化元素与装饰装修设计深度融合,结合有吊顶与无吊顶形式,在保证工程施工质量及安全前提下,大大改善旅客候车空间,提升旅客舒适度。

大悬臂预应力盖梁空间托架体系设计与施工研究

本文以G316长乐漳港至营前段A2合同段大悬臂预应力盖梁施工为工程背景,结合桥梁所处的施工环境及地质条件,对比分析了盘扣式支架、钢管组合支架及空间托架法支架的优缺点,设计了由牛腿、斜撑、主支撑梁、横向分配梁等组成的空间托架体系。采用有限元软件对所设计支架在不同工况下的应力、变形及稳定性等性能进行了详细的检算。结果表明,大悬臂预应力盖梁采用空间托架法具备安全可靠性。

双层大跨重型钢梁受限空间内逆序施工技术

基于丽水国际会展中心项目政务方厅钢结构施工策划实践,介绍双层交错式大跨重型钢梁在受限空间内采用逆序施工技术的具体应用情况。采用先上后下的逆序吊装施工顺序,并结合原有结构支撑反顶、楼板钢筋加密、双机抬吊等施工工艺措施,使得在多种受限工况下的双层交错式重型钢梁仍可以经地面拼装后进行整体吊装,避免因大型机械上楼板造成的楼板开裂以及重型钢梁高空对接导致的精度不足、焊接质量不合格等一系列严重质量问题,最终达到减少安装措施费用、保护成品结构、缩短工期的施工目标,实现工程施工效益最大化。

碳类粒子对固体推进剂束流发散角度影响的实验研究

以石墨烯和碳粉两种碳类粒子作为掺杂剂定向改性固体推进剂,借助高速摄影技术和自搭建的束流发散角度测量系统,对比并分析不同掺杂比例和工作条件对改性推进剂束流发散角度的影响,确定了掺杂粒子的最优掺杂比例和工作条件。结果表明,石墨烯和碳粉的最优掺杂比例均为7%,且石墨烯的束流发散角度更小,生成稳定等离子体流的响应时间更短。同时,石墨烯更适配于小激光能量供给下的工作条件,而碳粉更适配于大激光能量供给下的工作条件。

一种多层组合梁自由振动分析的混合有限元法

基于截面等效,提出了多层组合梁的二维分析模型。使用混合能变分原理,以包含频率函数的节点位移及其能量对偶的应力分量为单元节点未知量,引入混合元对梁长方向进行离散,建立动力学状态空间控制方程;接着引入微分求积法(Differential Quadrature Method,DQM)对控制方程进行梁高度方向的离散,求得组合梁在不同轴力与边界条件下的动力学方程。以混凝土-木材组合梁、波形钢腹板梁和钢-混组合梁为例进行验证。该方法基于二维理论,可为梁理论提供假设依据和误差分析的基准。

钢管混凝土叠合柱-RC梁空间节点耐火性能分析

目的 研究钢管混凝土叠合柱-RC梁空间节点耐火性能,为实际工程提供参考。方法 通过ABAQUS有限元分析软件建立ISO-834标准火灾下钢管混凝土叠合柱-RC梁空间节点的温度场模型和力学模型;在试验与有限元模拟相吻合的基础上,分析此类构件空间节点的温度场分布、破坏模态、变形和内力分布等工作机理。结果 由于梁板的保护作用,节点区温度远低于非节点区;当梁、柱火灾荷载比相同,梁由2根增加至3根、4根时,空间节点耐火极限分别降低了41.58%和43.75%;高温和轴向荷载的共同作用下,内部钢管混凝土承担内力从常温的43.27%增加至180 min的52.9%。结论 钢管混凝土叠合柱-RC梁空间节点具有较好的耐火性能,能够满足实际工程中对耐火性能的要求。

结合电子束辐照与压电压力波法空间电荷分布实时测量的空间电荷包迁移行为的研究

空间电荷包现象是一种特殊的空间电荷现象,具体表现为空间电荷以包的形态沿着极化电场的方向进行迁移.目前针对空间电荷包现象的研究还存在一些不足,研究的对象通常集中在聚乙烯及其交联产物中的正极性空间电荷包.本文提出了一套用于负极性空间电荷包特性研究的一体化实验系统,可进行电子束辐照与压电压力波法空间电荷分布实时测量相结合的实验研究,并简要介绍了该系统的结构与功能.该系统适用于不同厚度范围的各类绝缘电介质样品在不同电场下的实验研究.本文使用该实验系统初步研究了在不同外加电场(15,20,2.5,30 kV/mm)下聚丙烯与聚甲基丙烯酸甲酯样品内负极性空间电荷包的迁移行为,并从实验结果中提取了负极性载流子;(电子)的迁移特性.聚丙烯与聚甲基丙烯酸甲酯样品中电子的迁移速率均存在随着电场的增加而减小的负微分迁移率现象,聚丙烯中该现象出现的阈值电场约为26.0 kV/mm,聚甲基丙烯酸甲酯中该现象出现的阈值电场约为19.5 kV/mm,消失的截止电场约为27.5 kV/mm.

基于双面平行带线的全空间扫描漏波天线

为了实现从后向端射到前向端射的连续波束扫描天线,该文基于双面平行带线结构提出了一种具有全空间扫描能力的漏波天线。天线单元由双面平行带线传输线和一对反向加载的开路枝节组成,两个开路枝节分别位于传输线的上导带和下导带。加载的反向开路枝节等效为一个偶极子,使得天线单元具有全向辐射性能,作为整个全空间扫描漏波天线的基础单元。为了抑制周期漏波天线中的开阻带问题,又在天线基础单元上加载了一对平衡槽以实现频率平衡条件,还加载了一对匹配槽以匹配周期结构的阻抗。最后实现了一款天线原型,经仿真与实验验证,该天线能够在7.6 GHz到14.0 GHz的频率范围内,实现从后向端射,经侧向辐射,然后到前向端射的全空间扫描能力。

独柱墩桥梁横向抗倾覆性影响因素研究

基于8.5m、9.5m、10.5m三种箱梁宽度,采用有限元软件,以梁端支座间距与梁宽之比作为自变量,研究其对独柱墩桥梁横向抗倾覆性的影响。通过纵向研究以及横向对比分析发现,当梁宽确定时,随着梁端支座间距与梁宽之比的增大,最小支座反力呈曲线增大,横向抗倾覆稳定系数呈线性增大;梁端支座间距与梁宽之比大于0.6时,横向抗倾覆性基本满足;梁端支座间距与梁宽之比确定时,随着梁宽的增加,最小支座反力随之增大。实际工程中,可适当增大梁端支座间距与梁宽之比来提高梁体的抗倾覆性能。

星机双基SAR波束空间同步误差及性能分析

星机双基合成孔径雷达(SA-BiSAR)系统利用卫星作为发射站,飞机作为接收站,利用收发分置的特点可以有效提高系统抗干扰能力。为满足成像需求,收发基站的雷达波束指向需满足严格的空间同步要求,必须在成像之前进行波束空间同步检测。针对波束同步检测这一问题,文中建立了星机双基SAR波束同步的数学模型,引入收发波束重叠比反映收发波束的相对关系,通过系统接收信噪比定量分析了无误差情况、飞机存在定位误差和指向误差情况下的系统性能。在飞机斜距为85.6 km的仿真条件下,仿真结果表明,文中建立的数学模型以及信噪比分析方法可有效反映收发波束相对关系及同步性能;当同时存在-5 km定位误差以及0.2°指向误差时,系统性能与无误差时相比整体下降了1 dB以上,中心区域范围较原来大幅缩小,波束中心区域边界点与无误差时位置差达8 km以上。