高铁5G移动通信系统Multi-TRP上行信道估计及性能研究

Multi-TRP是5G NR的R16增强高速移动场景下的关键技术,在高速铁路中,其信道估计和检测面临更大的挑战。本文对列车高速移动场景下应用Multi-TRP的上行信道估计及性能进行深入研究。考虑到终端到多个TRP的时延和多普勒频偏不同,提出信道估计的时延补偿和多普勒补偿方法。首先,对不同TRP的接收信号分别进行时延和多普勒频偏的补偿;其次,对解调后的信号进行时频域信道估计;最后,采用信道估计矩阵对解调后的信号进行符号检测,以恢复发射信号。同时,从时频域信道估计性能和系统性能2个方面对Multi-TRP系统的上行信道进行性能评估。仿真结果表明,本文所采用的方法显著地改善了信道估计的精度、系统误码性能和频谱效率。

航空锂电池焊缝的多通道多频涡流检测

为了实现航空锂电池极耳极板激光焊缝的高效准确检测,设计制作了带有层析成像功能的多通道多频涡流检测系统.采用该系统及5通道防干扰差分结构涡流传感器对极耳极板焊缝中的局部断焊、整体漏焊、焊缝变形内凹、微小缺陷等典型缺陷进行检测,并基于趋肤效应原理,采用层析成像技术对焊瘤缺陷进行扫查成像.结果表明,研发的带有层析成像功能的多通道多频涡流检测系统可有效检测出锂电池极耳极板焊缝中的多种典型缺陷,最小可检测1 mm的缺陷,层析成像技术可实现不同深度下缺陷的形貌观测.通过对大量检测结果的对比分析,总结了缺陷种类、位置及长度的判别方法,提出了一套缺陷判别流程与评定准则,为实现锂电池极耳极板焊缝检测的工程化奠定了良好的基础.

基于FPGA的多通道加速度计频率信号采集系统设计

文章设计了一种基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的多通道加速度计频率信号采集系统,以FPGA芯片Artix7 XC7A35T为核心,利用FPGA实现高精度、多通道频率测量功能,通过FT232H芯片将采集数据传输至计算机存储。测试结果表明:该系统可以实现多达12通道的频率测量,测量精度能够达至0.01μs,可以实现10~100 kHz范围内的频率测量,精度可达1×10^(-4) Hz,在整个频率范围内测量精度一致。通过与Keysight 53230A高精度测频仪器数据对比,结果证明系统能够达到等精度测量的目的。

粉沙质海岸航道运维期骤淤防治标准研究

黄骅港处于淤泥粉沙质海岸,港区航道的骤淤防治重现期为10年。黄骅港煤炭港区建成20余年来,其吞吐量逐年增加,作为煤炭枢纽港的重要性进一步凸显。煤炭港区航道进入运维期后,疏浚维护力量得到加强,航道淤积特点也发生一定变化,泥沙淤积资料进一步完善,航道骤淤防治标准具备进一步提升的条件,以加强航道抗风险能力。本文通过对泥沙淤积实测数据的分析,提出除防治航道一次大风骤淤外,需关注连续多频次低重现期大风骤淤,其造成的累加骤淤量不可忽视。根据环境条件变化及淤积特点,提出了黄骅港煤炭港区航道运维期骤淤防治标准,可作为航道备淤深度确定依据,以及其他粉沙质海岸航道运维期骤淤防治标准确定的参考。

基于多路信息聚合协同解码的单通道语音增强

为了改善基于卷积编解码架构的单通道语音增强网络对语音声学特征提取不充分、解码特征丢失严重的问题,提出一种基于多路信息聚合协同解码的单通道语音增强网络MIACD,通过双路编码器充分提取融入了语音自监督学习(SSL)表征的幅度谱和复数谱特征,由4层Conformer分别从时间和频率维度对提取特征建模,采用残差连接将双路编码器提取的语音幅度、复数特征引入三路信息聚合解码器,并利用所提通道-时频注意力(CTF-Attention)机制根据语音能量分布情况调节解码器中聚合信息,有效缓解解码时可用声学信息缺失严重的问题。在公开数据集Voice Bank DEMAND上的实验结果表明,与用于单通道语音增强的协作学习框架(GaGNet)相比,MIACD在客观评价指标宽带感知评估语音质量(WB-PESQ)上提升了5.1%,短时客观可懂度(STOI)达到96.7%,验证所提方法可充分利用语音信息重构信号,有效抑制噪声并提升语音可理解性。

基于多尺度混合注意力卷积神经网络的关系抽取模型

针对基于卷积神经网络(CNN)的关系抽取获取句子语义信息时缺少不同尺度语义特征信息的获取以及对关键信息的关注的问题,提出基于多尺度混合注意力CNN的关系抽取模型。首先,将关系抽取建模为二维化表示的标签预测;其次,通过多尺度的特征信息提取与融合,获得更细粒度的多尺度空间信息;然后,通过注意力与卷积的结合自适应地细化特征图,使模型关注重要的上下文信息;最后,使用两个预测器共同预测实体对之间的关系标签。实验结果表明,多尺度混合卷积注意力模型能够获取多尺度语义特征信息,而通道注意力和空间注意力通过权重捕捉通道和空间的关键信息,以此来提升关系抽取的性能。所提模型在数据集SemEval(SemEval-2010 task 8)、TACRED(TAC Relation Extraction Dataset)、Re-TACRED(Revised-TACRED)和SciERC(Entities,Relations,and Coreference for Scientific knowledge graph construction)上的F1值分别达到90.32%、70.74%、85.71%和89.66%。

多采样率双通道有源噪声反馈控制系统的研究

传统有源噪声控制系统中的音频编解码器只能使用高速率的单一采样率,因此系统中的建模滤波器和自适应滤波器需要的长度较长,而且预留给每次迭代计算的时间很短,这导致了计算量大、难以实现实时在线计算的问题。针对以上困难,首先提出一种多采样率的方法,即采用抽取和插值的方法为有源噪声控制系统提供更低的采样率,从而在减少计算量的同时增加可用于迭代计算的时间,并基于最小均方算法对次级声通道进行建模,推演多采样率双通道反馈有源噪声控制系统模型;其次搭建基于座椅头靠和数字信号处理器的实验平台,对多采样率的双通道有源噪声反馈控制系统的有效性进行实验验证。验证结果表明,针对低频噪声,在相应的频段上本文降噪系统可以达到约15 dB的降噪量,降噪效果明显。

基于改进注意力模块的船舶涂装缺陷检测方法

针对人工检测船舶缺陷效率低、传统检测网络准确率差的问题,提出一种基于改进注意力模块(improved convolutional block attention module, ICBAM)的船舶涂装缺陷检测方法.首先,YOLOv4在路径聚合网络中将深度可分离卷积代替常规卷积形成IYOLOv4,减少模型计算量;其次,将ICBAM融入IYOLOv4的路径聚合网络Route层后形成ICBAM-IYOLOv4,ICBAM在通道上构建多频率通道改善全局平均池化,利用一维卷积代替全连接层聚合相邻通道间的信息,减少模型参数;然后,在空间上融合Inception v3思想和特征分层思想改善空洞卷积;最后,在船舶涂装缺陷样本数据增强的基础上,对ICBAM-IYOLOv4进行测试.实验结果表明:ICBAM-IYOLOv4相比其他算法,其损失值更低、收敛更快;平均精度均值(mean average precision, MAP)在训练集和测试集上分别提高了1.89%和1.91%.

大极距多通道扩频激电法在矿产勘查中的应用研究

湖南锡田矿区成矿背景良好,具有丰富的多金属矿产资源,开展矿产勘查对锡田矿产资源的开发利用具有重要意义。本文在矿区内开展了大极距多通道扩频激电测量,设计了能增大勘探深度和提高野外数据采集效率的大极距多通道观测排列,部署了2条平行的大极距多通道扩频激电法剖面,测线总长度2400m,获得了地下1200 m深处左右的电阻率剖面和幅频率剖面,结合地质资料推断了3个矿脉。大极距多通道扩频激电法在湖南锡田的多金属矿产勘查中应用效果良好,能反映出钨锡多金属矿体导致的激电异常,为区内深部多金属矿产资源的开发提供了参考和基础,亦为同类矿产勘查工作提供了借鉴。

基于多尺度频率通道注意力融合的声纹库构建方法

为解决声纹识别准确性易受外部因素影响的问题,提出一种基于多尺度频率通道注意力融合时延神经网络(MFCA-TDNN)模型的声纹识别算法。MFCA-TDNN在ECAPA-TDNN(Emphasized Channel Attention Propagation Aggregation Time Delay Neural Network)的基础上作了3点改进,包括:加入了多尺度频率通道注意力前端以从话语中获得高分辨率的特征表示、添加了多尺度通道注意力模块结合局部和全局的特征以融合多尺度信息、嵌入了特征注意力融合模块为多尺度的融合特征加权。这些改进使模型更好地利用多尺度的时频信息,提高识别能力。实验结果表明,与ECAPA-TDNN模型相比,MFCA-TDNN模型等错误率(EER)和最小检测代价函数(minDCF)分别下降5.9%和7.9%;最低的EER可达到3.83%,最低的minDCF可达到0.2202。

一种多尺度特征融合TDNN的声纹识别方法

为了有效提高声纹识别的性能,改进了一种时延神经网络(Time Delay Neural Network,TDNN)架构,通过引入多尺度频率通道注意力(Multi-scale Frequency-channel Attention,MFA)以及多尺度通道注意力模块(Multi-scale Channel Attention Module,MS-CAM),从而增强模型对不同尺度特征的学习能力。MFA模块通过引入频率通道关注机制,有针对性地强化关键信息;MS-CAM模块进一步加强了对多尺度信息的融合,能更好地获得局部与全局的特征。结果表明,所使用的模型在声纹识别测试数据集VOXCELEB1的等错误率和最小检测代价函数2项指标分别为0.96和0.064,与基线系统相比下降幅度分别为8.6%和19%。

多通道光栅传感解调系统的信号同步分析

多通道光栅传感解调系统的解调精度和信号同步程度存在直接关联,为保证解调效果,研究多通道光栅传感解调系统的信号同步方法。基于多通道光栅传感解调系统的应用原理,确定解调过程中相邻光栅传输时延,导致反射光信号发生重叠,无法保证多通道信号同步;充分分析解调系统信号时延情况后,采用卡尔曼滤波方法,依据频率偏差补偿完成相位偏差补偿,实现多通道同步时间补偿,以此完成多通道光栅传感解调系统的信号同步。测试结果显示:采用研究方法进行多通道光栅传感解调系统信号同步后,时间同步偏差结果均低于0.15 ms;并且信号同步后解调系统的解调误码率均低于0.55%;解调后最大漂移结果为0.007 8 nm;可有效避免反射光信号发生重叠。

基于LOFAR的超宽带数字阵列处理技术研究

低频射电阵列(Low-Frequency Array,LOFAR)是一个高分辨的低频射电望远镜阵列,采用了多种先进的技术,如宽带天线、多波束窄带检测、序贯检测思想等。近年来,由于其在高分辨天体图像观测上具有明显的优势,受到了广泛关注。在此背景下,重点分析了基于LOFAR的超宽带数字阵列处理技术。

多通道全频点并行接收技术研究

多通道并行接收适用于对大带宽信号的采集处理,针对大带宽高速跳频通信系统射频频率切换时间短、大射频带宽采集成本高等问题,提出了一种多通道全频点并行接收系统设计思路,提出了一种基于两级变频的多通道信号下变频处理方案。所提系统对频率切换响应时间要求小,工程实现难度低。

基于高阶多道同步挤压广义S变换的多属性融合储层预测技术研究及应用

时频域地震精细解释建立在高分辨率时频分析算法的基础上。为适应高精度勘探开发的要求,在多道同步挤压广义S变换(MSGST)的基础上,提出了高阶多道同步挤压广义S变换(HMSGST),进一步聚焦时频分辨率,提高储层预测的精准性。通过理论信号、理论加噪信号对比6种时频算法的计算结果,验证了HMSGST具有高时频分辨率,对复杂信号具有更好的刻画能力。以某三维工区海相砂岩为例,基于HMSGST在时频域沿主要油气储层(T2层)提取时间切片,开展频率衰减梯度、分频相干等属性分析以增强对短轴河道、次级断裂等目标的识别能力和烃类检测能力,进一步结合曲率属性开展RGB多属性融合精细雕刻。对于不同工区、不同地质条件的地震数据,需要进行HMSGST的参数分析,适合的参数是达到更为准确的计算结果的前提。

多道瞬态瑞雷面波法在城市工程地下障碍物探测中的应用

在城市工程施工中常常由于遇到地下障碍物而产生不良后果,因此在工程设计与施工前会对施工场地地下障碍物进行探测。与常规的地震反射波法或折射波法相比,多道瞬态瑞雷面波法因瑞雷波在垂向激震产生的波组中能量最强而易于识别、对场地的要求不高、有一定的穿透能力且浅层分辨率高等优势,在解决浅层工程地质问题方面具有重要的作用。本文结合工程实例,阐述了多道瞬态瑞雷面波法的探测原理以及在城市工程地下障碍物探测中的应用。结果表明瑞雷面波法可以对工程场地地下存在的含混凝土块、抛石等不良地质体的杂填土层的分布和埋深进行了准确探测,在城市工程地下障碍物探测中有良好的效果及前景。

多用户大规模MIMO-OTFS信道参数估计方法

高速移动环境会导致信道的双弥散效应,给无线通信系统带来巨大挑战。正交时频空间(orthogonal time frequency space,OTFS)调制通过将时-频域的双弥散信道转换为时延-多普勒域的平坦衰落信道,能够有效缓解双弥散信道带来的频率和时间选择性衰落的影响。针对多用户大规模多输入多输出(multiinput multi-output,MIMO)OTFS系统中的信道参数估计问题,通过对多天线信道结构特征进行深入分析,将用户与基站间的信道建模为稀疏结构模型。将大规模MIMO信道划分为多个群组,设计了适用于多用户大规模MIMO-OTFS系统的导频图案,提出了基于群组块共稀疏阈值结构化贝叶斯学习信道估计算法。利用估计得到的信道状态信息设计了分数多普勒频移、到达角度等信道参数估计方法,从而进一步感知用户状态。仿真结果表明,提出的信道参数估计算法具有更高的估计精度和系统频谱效率。

L波段集成自检源小型化多通道前端

L波段射频系统的前端模块,在完成放大滤波功能的基础上,还需要具有产生自检信号的功能,以及与上位机进行通信的能力。为了适应现代社会对设备功能完备、体积小、质量轻的要求,通过选用小型集成化跳频源,将数字控制、接口电路与微波控制电路相集成,将自检功分电路与微波控制电路集成,研制出一款集成自检源的多通道射频前端。在保证原有射频前端放大滤波功能、产生自检信号功能、与上位机进行通信功能的基础上,大幅度地减小了射频前端的体积与质量。通过实物制作与测试,验证了上述设计方法在保证多通道射频前端功能完整性的情况下可以大幅度减小整体模块的体积、减轻模块的质量。

从多相滤波视角阐释滑窗DFT多路输出的特性

滑窗离散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform, DFT)是目前工程上最常用的信号时频分析工具,但目前对滑窗重叠度以及滑窗DFT的物理意义的阐释并不透彻。针对这一问题,在简要回顾了两种形式的滑窗DFT和两种形式的多相滤波实现流程的基础上,从多相滤波视角对滑窗DFT多路输出的特性进行了全新的阐释,指出了窗口不交叠的滑窗DFT与简化形式的多相滤波之间的等价关系,以及窗口部分重叠的滑窗DFT与常规形式的多相滤波之间的关联关系,并通过仿真验证了上述分析的正确性与有效性。从而为基于滑窗DFT的多信道并行滤波处理、信号时频分析、子信道信号提取与分离等工程应用提供了理论指导与应用参考。