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多重关系感知的红外与可见光图像融合网络

电子与信息学报 2024年第5期46卷 2217-2227页

作者：李晓玲陈后金李艳凤孙嘉王敏鋆陈卢一夫北京交通大学电子信息工程学院北京100044

为充分整合红外与可见光图像间的一致特征和互补特征,该文提出一种基于多重关系感知的红外与可见光图像融合方法。该方法首先利用双分支编码器提取源图像特征,然后将提取的源图像特征输入设计的基于多重关系感知的跨模态融合策略,最后... 详细信息

为充分整合红外与可见光图像间的一致特征和互补特征,该文提出一种基于多重关系感知的红外与可见光图像融合方法。该方法首先利用双分支编码器提取源图像特征,然后将提取的源图像特征输入设计的基于多重关系感知的跨模态融合策略,最后利用解码器重建融合特征生成最终的融合图像。该融合策略通过构建特征间关系感知和权重间关系感知,利用不同模态间的共享关系、差分关系和累积关系的相互作用,实现源图像一致特征和互补特征的充分整合,以得到融合特征。为约束网络训练以保留源图像的固有特征,设计了一种基于小波变换的损失函数,以辅助融合过程对源图像低频分量和高频分量的保留。实验结果表明,与目前基于深度学习的图像融合方法相比,该文方法能够充分整合源图像的一致特征和互补特征,能够有效保留可见光图像的背景信息和红外图像的热目标,整体融合效果优于对比方法。

关键词：图像融合红外图像可见光图像多重关系感知小波变换

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超声透金属通信的简化频域信道模型

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 52-57页

作者：许琳森杨维田洪现北京交通大学电子信息工程学院北京100044

针对已有的超声透金属通信信道模型较为复杂的问题,提出了一种简化的频域信道模型.利用超声在金属墙中传播的指数衰减特性和回波等时间间隔特性,推导出超声在金属墙中传播的频率响应,然后将频率响应与用高斯函数近似表示的压电换能器幅... 详细信息

针对已有的超声透金属通信信道模型较为复杂的问题,提出了一种简化的频域信道模型.利用超声在金属墙中传播的指数衰减特性和回波等时间间隔特性,推导出超声在金属墙中传播的频率响应,然后将频率响应与用高斯函数近似表示的压电换能器幅频特性相结合,最后通过缩放系数和平移系数对频率响应进行了修正,得到了超声透金属通信的简化频域信道模型.利用有限元仿真验证了超声在金属墙中传播的特性,并将所提简化模型与已有的模型进行了比较,结果表明:两种模型中金属墙、换能器及整体信道的幅频曲线都相接近,验证了所提简化模型的准确性.

关键词：超声波透金属通信频域信道模型压电换能器

多芯超模光纤放大器增益均衡设计(内封底文章)

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红外与激光工程 2024年第1期53卷 193-201页

作者：朱福喜裴丽王建帅徐文轩郑晶晶李晶宁提纲北京交通大学电子信息工程学院北京100044

多芯超模光纤(MCSMF)的芯间距较小,多个芯子共同形成芯区支持多个超模传输,与普通单芯少模光纤相比,其具有较大的有效模场面积和较小的模式串扰,备受关注。MCSMF用于长距离传输时,与其相匹配的新型增益均衡放大器是实现信号中继并保持... 详细信息

多芯超模光纤(MCSMF)的芯间距较小,多个芯子共同形成芯区支持多个超模传输,与普通单芯少模光纤相比,其具有较大的有效模场面积和较小的模式串扰,备受关注。MCSMF用于长距离传输时,与其相匹配的新型增益均衡放大器是实现信号中继并保持信号稳定传输的必要器件。文中提出了一种基于粒子群优化算法的19芯超模光纤增益均衡放大器,该光纤支持10个超模共同传输。通过粒子群算法分别优化各纤芯内掺铒浓度来降低不同超模的交叠积分因子,从而减小模式增益差(DMG)。结果表明,在包层泵浦条件下,最大DMG从1.33 dB (各纤芯均匀掺杂)降低至0.20 dB,在1 550 nm信号波长处10模式的平均增益为27.79 dB,且该放大器在整个C波段的增益平坦度低于1 dB。

关键词：光通信多芯超模光纤放大器粒子群优化算法增益均衡

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井下发射线圈倾斜状态的磁感应透地定位方法

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第9期52卷 45-54页

作者：王羿帆杨维田文龙北京交通大学电子信息工程学院

研究了井下发射线圈倾斜时的磁感应透地定位方法．首先对定位坐标系的建立方法和接收机的最优摆放位置进行分析以降低定位过程的复杂度．然后建立一种由一个地下发射线圈和三个地上三轴正交接收线圈组成的透地定位系统模型．井下发射线... 详细信息

研究了井下发射线圈倾斜时的磁感应透地定位方法．首先对定位坐标系的建立方法和接收机的最优摆放位置进行分析以降低定位过程的复杂度．然后建立一种由一个地下发射线圈和三个地上三轴正交接收线圈组成的透地定位系统模型．井下发射线圈产生倾斜时定位信号与收发机位置间的对应关系会被破坏，从而影响定位结果．利用坐标转换原理建立与倾斜后井下发射线圈位姿相对应的新坐标系，并在其中重构出定位信号与收发机位置间的对应关系．最后根据此关系计算出井下发射线圈的倾斜状态和其在地理坐标系中的实际位置．仿真结果表明：系统对倾斜角度的求解精度为1°，定位精度为1 m.

关键词：透地定位磁感应井下发射线圈倾斜信号方向坐标系

非正交多址接入的同步透射反射智能超表面信号增强算法

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北京邮电大学学报 2024年第1期47卷 7-12页

作者：侯天为李洁王俊宋政育孙昕北京交通大学电子信息工程学院北京100044

针对传统智能超表面无法透射信号的问题,利用同步透射反射智能超表面,提出了一种基于非正交多址接入的信号增强算法。同步透射反射智能超表面具有全向性的特点,可同时服务两侧的非正交多址接入用户。所提算法将同步透射反射智能超表面... 详细信息

针对传统智能超表面无法透射信号的问题,利用同步透射反射智能超表面,提出了一种基于非正交多址接入的信号增强算法。同步透射反射智能超表面具有全向性的特点,可同时服务两侧的非正交多址接入用户。所提算法将同步透射反射智能超表面的信号与通信信号相干叠加,利用黎曼共轭梯度算法求解优化问题,理论上可大幅增强用户的信号功率,降低中断概率,提高频谱效率性能。由仿真结果可知,与不使用同步透射反射智能超表面相比,随机相位的同步透射反射智能超表面可以提高约3.6 bit/(s·Hz)的系统频谱效率。利用黎曼共轭梯度算法优化后,可进一步提高约2.3 bit/(s·Hz)的系统频谱效率,该结果验证了所提算法的优越性。

关键词：同步透射反射智能超表面非正交多址接入信号增强算法中断概率通信速率

基于虚像相位阵列的光谱检测中角色散均匀性的研究

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 1827-1834页

作者：纪文杰谭中伟北京交通大学电子信息工程学院光波技术研究所北京100044

随着光谱学的不断发展,光谱检测作为一种快速无损的检测手段逐渐被应用于越来越多的领域中。而随着对信息精度要求的不断提高,如何得到高分辨率和低波长误差的光谱信息,是设计光谱检测系统时必须解决的问题。传统的色散元件如衍射光栅,... 详细信息

随着光谱学的不断发展,光谱检测作为一种快速无损的检测手段逐渐被应用于越来越多的领域中。而随着对信息精度要求的不断提高,如何得到高分辨率和低波长误差的光谱信息,是设计光谱检测系统时必须解决的问题。传统的色散元件如衍射光栅,虽然有较大的波长响应范围,但是通常只能提供nm量级的分辨率而无法满足当下的高光谱分辨率的要求。虚像相位阵列(VIPA)具有大角度色散特性,可以有效提高系统的光谱分辨率,因而近年来不断被用于精细光谱检测的研究。但其波长和色散角度对应关系存在非线性,而且同一波长易产生多个衍射级次的光斑,从而造成额外的光能损失。因此,本文主要基于VIPA的交叉色散光路就如何降低VIPA色散的非均匀性的问题进行了理论分析和实验验证。首先基于傍轴理论的色散定律展开理论分析探讨了入射光腰尺寸、入射角度等参数对于VIPA色散的非线性程度和衍射级次数量的影响。然后通过进行仿真记录了宽光谱光源在不同VIPA倾斜角度条件下各波长衍射级次的数量,以及各波长对应的光斑质心的坐标值。计算各情况下的质心坐标与拟合曲线之间的距离均差,比较了不同角度条件下线性度的好坏。最后根据理论分析和仿真实验的结果进行实验。实验中记录了VIPA的交叉色散光路在不同的VIPA倾斜条件下出现的衍射级次数量,并利用一个波长可变的激光器得到了不同波长的光源在VIPA倾斜2°的实验条件下各衍射级次光斑的质心坐标。同样通过计算不同衍射级次光斑的质心与拟合曲线之间的距离均差分析不同衍射级次的线性度好坏。实验证明通过控制入射光束参数,可以一定程度上降低VIPA色散的非均匀性。VIPA倾斜角度越大且越靠近探测器中央位置的衍射级次线性度越好。

关键词：虚像相位阵列光谱检测线性度衍射级次

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深度神经网络模型任务切分及并行优化方法

北京航空航天大学学报 2024年第9期50卷 2739-2752页

作者：巨涛刘帅王志强李林娟兰州交通大学电子与信息工程学院兰州730070

为解决传统手工切分神经网络模型计算任务并行化方法面临的并行化难度大、训练耗时长、设备利用率低等问题,提出了一种基于深度神经网络(DNN)模型特性感知的任务切分及并行优化方法。结合硬件计算环境,对模型计算特性进行动态分析,获取... 详细信息

为解决传统手工切分神经网络模型计算任务并行化方法面临的并行化难度大、训练耗时长、设备利用率低等问题,提出了一种基于深度神经网络(DNN)模型特性感知的任务切分及并行优化方法。结合硬件计算环境,对模型计算特性进行动态分析,获取模型内部相关性和各类参数属性,构建原始计算任务有向无环图(DAG);利用增强反链,构建DAG节点间可分区聚类的拓扑关系,将原始DAG转换为易于切分的反链DAG;通过拓扑排序生成反链DAG状态序列,并使用动态规划将状态序列切分为不同执行阶段,分析最佳分割点进行模型切分,实现模型分区与各GPU间动态匹配;对批量进行微处理,通过引入流水线并行实现多迭代密集训练,提高GPU利用率,减少训练耗时。实验结果表明:与已有模型切分方法相比,在CIFAR-10数据集上,所提模型切分及并行优化方法可实现各GPU间训练任务负载均衡,在保证模型训练精度的同时,4 GPU加速比达到3.4,8 GPU加速比为3.76。

关键词：深度神经网络模型并行模型切分流水线并行反链并行优化

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多源知识融合的方面级情感分析模型

北京航空航天大学学报 2024年第9期50卷 2688-2695页

作者：韩虎郝俊张千锟赵启涛兰州交通大学电子与信息工程学院兰州730070

方面级情感分析(ABSA)是一项细粒度情感分析任务,其目的是针对评论语句中出现的特定方面给出对应的情感极性。现有的基于深度学习的ABSA方法大多侧重于评论语句语义和句法的挖掘,往往忽略了评论语句可能涉及的概念知识和情感程度信息。... 详细信息

方面级情感分析(ABSA)是一项细粒度情感分析任务,其目的是针对评论语句中出现的特定方面给出对应的情感极性。现有的基于深度学习的ABSA方法大多侧重于评论语句语义和句法的挖掘,往往忽略了评论语句可能涉及的概念知识和情感程度信息。针对此问题,提出一种融合多源知识的神经网络模型,通过句法依赖揭示句子的结构框架、词共现捕捉单词之间的语义联系、情感网络和概念图谱的嵌入为模型提供情感和背景知识,共同实现评论语句上下文与评价方面的增强表示,并通过双交互注意力模式实现评论语句上下文与评价方面的协调优化。通过在4个公开数据集上的实验验证,该模型在ABSA任务中,准确率分别达到了75.00%、77.90%、81.55%、90.10%,与基准模型相比均有所提高。研究成果不仅验证了多源知识融合在ABSA任务中的有效性,也为未来的研究提供了新的思路和方法。

关键词：方面级情感分析图卷积网络多源融合知识图谱交互注意力机制

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基于粒子滤波的5G-R时间同步补偿方法

铁道学报 2024年第9期46卷 85-93页

作者：陈永陶瑄张娜兰州交通大学电子与信息工程学院

5G-R作为下一代高速铁路时间同步无线通信系统，保持时间同步对高速铁路行车安全至关重要。针对现有时间同步方法未考虑5G-R快速时变信道的影响，导致主从时钟偏移估计不准确的问题，提出一种基于粒子滤波的5G-R时间同步补偿方法。构建5... 详细信息

5G-R作为下一代高速铁路时间同步无线通信系统，保持时间同步对高速铁路行车安全至关重要。针对现有时间同步方法未考虑5G-R快速时变信道的影响，导致主从时钟偏移估计不准确的问题，提出一种基于粒子滤波的5G-R时间同步补偿方法。构建5G-R主从时钟的相位及频率偏移的状态转移方程；采用粒子滤波算法得到时钟偏移最优估计值；完成对5G-R时间同步误差的补偿；通过试验仿真，实现多普勒频移对5G-R时间同步的影响分析，得到对高速铁路不同典型场景下时间同步性能的定量分析。结果表明：提出的方法能够有效降低5G-R无线信道时钟偏差，较其他方法具有更好的稳定性和同步性能。

关键词：时间同步 5G-R 快速时变粒子滤波时间补偿