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外界干扰下车对车2×2 MIMO-VLC系统研究

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电子学报 2024年第4期52卷 1269-1281页

作者：尹荣荣沈兴悦桑军秦豪翟萌发贾宽宽燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

为了研究干扰车辆和穿越道路行人对车对车可见光通信系统的影响,本文提出了带有外界干扰的车对车2×2 MIMO可见光通信模型.该模型以基于市场加权灯束模型的汽车前照灯作为2个发射器,以光电探测器作为2个接收器,考虑了间隔车道车辆和过... 详细信息

为了研究干扰车辆和穿越道路行人对车对车可见光通信系统的影响,本文提出了带有外界干扰的车对车2×2 MIMO可见光通信模型.该模型以基于市场加权灯束模型的汽车前照灯作为2个发射器,以光电探测器作为2个接收器,考虑了间隔车道车辆和过道行人对系统性能的影响.研究结果表明:当误码率小于为10^(−4)时,同道、邻道和间隔车道车辆的纵向通信距离分别为:28 m、5~18 m、0 m;间隔车道的两车不能直接通信,但其前照灯发射光线会进入信号接收车辆从而对正常通信两车产生影响;行人穿越道路会使正常通信两车的误码率产生较大波动且存在积极影响,正常通信两车横向距离越大积极影响占比越高;本文提出的模型考虑了行人和车辆的干扰,为改善可见光通信在复杂交通网的应用效果提供了理论依据.

关键词：外界干扰车对车可见光通信误码率

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数据丢包对WSNs级联失效机理研究

控制理论与应用 2024年

作者：尹荣荣朱华华刘思佳崔晓寒燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室

传统无线传感器网络级联失效研究中未考虑丢包节点的全面影响，仿真模型也难以满足实验抗毁性测试要求。针对该问题，本文以节点的真实收包量为负载构建了网络级联失效模型，提出基于节点重要程度的抗毁性度量方法，并采用了Zigbee技术... 详细信息

传统无线传感器网络级联失效研究中未考虑丢包节点的全面影响，仿真模型也难以满足实验抗毁性测试要求。针对该问题，本文以节点的真实收包量为负载构建了网络级联失效模型，提出基于节点重要程度的抗毁性度量方法，并采用了Zigbee技术搭建实测网络，对丢包节点存在下的级联失效现象和不同负载分配方式对级联的影响进行了实验分析。同时，对丢包节点对不同抗级联策略的影响进行了实验对比。实验结果表明，一定条件下节点的丢包行为对网络的级联失效有很大的缓解作用，不同的负载分配方式呈现出不同的级联失效特点。另外，在多数低速率无线传感器网络中，级联时保留丢包节点可提升网络的级联失效抗毁性。

关键词：无线传感器网络级联失效 Zigbee 丢包节点

大气湍流对空间相干光通信的相干探测性能影响

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物理学报 2024年第10期73卷 203-211页

作者：刘宇韬徐苗付兴虎付广伟燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室秦皇岛066004 自然资源部海洋观测技术重点实验室天津300112

空间相干光通信被认为是突破现有高速空间通信瓶颈的重要手段,但其应用受到大气湍流的极大限制.为此,本文首先基于Huygens-Fresnel原理和低频补偿功率谱反演法,研究了高斯光束经大气湍流传输后振幅和相位的随机分布特性;然后,利用相干... 详细信息

空间相干光通信被认为是突破现有高速空间通信瓶颈的重要手段,但其应用受到大气湍流的极大限制.为此,本文首先基于Huygens-Fresnel原理和低频补偿功率谱反演法,研究了高斯光束经大气湍流传输后振幅和相位的随机分布特性;然后,利用相干混频效率及通信误码率模型,获得大气湍流对空间相干光通信系统性能的影响规律;最后,搭建激光外差探测实验系统,定量研究了大气湍流对空间相干光通信相干探测性能的影响.结果表明:弱湍流条件下,空间相干光通信性能几乎不受大气湍流的影响;中等强度湍流影响下,相干混频效率会随着湍流强度的增大而迅速下降,但通过提高单比特光子数可以有效抑制湍流对通信性能的负面影响;强湍流会显著破坏光束相干性,使得相干混频效率趋近于零,即使提高单比特光子数也无法有效改善通信性能.大气湍流是空间相干光通信发展的重要限制因素,该研究可为空间相干光通信系统性能评估提供有益参考.

关键词：空间相干光通信大气湍流混频效率误码率

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基于无人机航拍视频车辆多目标跟踪算法研究

计量学报 2024年

作者：朱奇光商健刘博岑强陈卫东燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室

为了提高无人机视觉平台下的车辆多目标跟踪精度，本文提出了一种改进YOLOv7网络与优化ByteTrack算法相结合的无人机视觉车辆多目标跟踪算法。首先，针对小目标特征不明显的情况，增强了YOLOv7网络浅层语义信息的特征提取能力，同时采用... 详细信息

为了提高无人机视觉平台下的车辆多目标跟踪精度，本文提出了一种改进YOLOv7网络与优化ByteTrack算法相结合的无人机视觉车辆多目标跟踪算法。首先，针对小目标特征不明显的情况，增强了YOLOv7网络浅层语义信息的特征提取能力，同时采用SIoU-Loss对坐标损失函数进行优化，加快锚框收敛速度；其次，根据车辆运动特点，在ByteTrack算法的基础上，将卡尔曼滤波算法的状态向量融入加速度信息；最后，在VisDrone2021数据集上验证了算法的有效性，改进YOLOv7网络的平均检测精度比原网络提高3.2%，跟踪算法准确度比基准算法提高1.2%，高阶跟踪精度提高2.9%。

关键词：计算机视觉图像处理无人机多目标跟踪车辆检测

基于混合简化粒子群算法的贝叶斯网络结构学习研究

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计量学报 2024年第2期45卷 269-278页

作者：刘浩然李晟崔少鹏王念太蔡炎滨时倩蕊张力悦燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004 河北省特种光纤与光纤传感重点实验室河北秦皇岛066004

为改善当前贝叶斯网络结构学习算法易陷入局部最优、过早收敛和寻优效率低的问题,进行了混合简化粒子群算法优化贝叶斯网络结构学习的研究。该算法利用最大支撑树约束搜索空间,并提出V-结构与条件相对平均熵相结合的初始定向策略,然后... 详细信息

为改善当前贝叶斯网络结构学习算法易陷入局部最优、过早收敛和寻优效率低的问题,进行了混合简化粒子群算法优化贝叶斯网络结构学习的研究。该算法利用最大支撑树约束搜索空间,并提出V-结构与条件相对平均熵相结合的初始定向策略,然后利用爬山策略建立初始粒子群,再利用改进的粒子群优化算法和遗传算法对初始种群迭代优化,在迭代过程中提出条件交叉和变异策略避免粒子的随机发散更新,并结合副粒子增缓策略更新未优化粒子,避免算法陷入局部最优。该算法与其他算法在4种标准网络下进行了仿真实验。实验结果表明,所提算法在ASIA、CAR、CHILD、ALARM网络中相比于MMHC、GS、BNC-PSO、PC-PSO算法BIC评分分别平均高5.775%、5.8%、0.475%、2.75%;汉明距离HD更低,正确率ACC更高。

关键词：智能算法贝叶斯网络粒子群优化遗传算法自定义交叉和变异概率副粒子增缓策略

基于无阈值递归图的改进2D-BLS褐潮藻浓度预测

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光学学报 2024年

作者：朱奇光李享刘俊飞董志阳陈颖燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感器重点实验室燕山大学电气工程学院测试计量技术与仪器河北省重点实验室

为了克服荧光法褐潮藻浓度预测中三维荧光光谱法采集数据速度相对较慢而LED诱导荧光光谱法所获得的一维光谱数据光谱特征较少等不足，本文采用LED诱导荧光光谱法实现一维光谱数据快速获取，并对其进行深入挖掘和数据升维。针对传统递归... 详细信息

为了克服荧光法褐潮藻浓度预测中三维荧光光谱法采集数据速度相对较慢而LED诱导荧光光谱法所获得的一维光谱数据光谱特征较少等不足，本文采用LED诱导荧光光谱法实现一维光谱数据快速获取，并对其进行深入挖掘和数据升维。针对传统递归图算法易受人为因素影响的缺点，提出无阈值递归图，采用Jaccard相似系数来选取无阈值递归图相空间重构参数，从而实现光谱数据升维；采用弹性网络回归算法的方式来代替原来的输入权重正则化方式，从而达到稀疏性和稳定性的双重要求；引入左右投影矩阵建立二维宽度学习系统。通过对改进的预测模型的性能分析，可以发现，所提出的预测模型R2、RMSE和MAE在训练集和测试集上的平均值为0.9994、0.00594、0.00355，在所有模型中性能最好且在训练集和测试集的时间指标上也都取得了最好的效果，可以准确、快速实现褐潮藻浓度预测。

关键词：褐潮藻浓度预测 LED诱导荧光光谱法二维宽度学习系统无阈值递归图弹性网络回归左右投影矩阵

基于BP神经网络的长距离分布式光纤传感高空间分辨率定位算法

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现代电子技术 2024年第1期47卷 36-43页

作者：金琢然燕山大学信息科学与工程学院(软件学院) 河北秦皇岛066099

为解决基于数字编码移相-积分测距系统中,因发送序列与本地序列之间的真实相位差非1 bit码长的整数倍而影响测量结果准确性这一问题,文中提出一种基于BP神经网络长距离分布式光纤传感高空间分辨率定位算法。该算法根据BP神经网络判断1 ... 详细信息

为解决基于数字编码移相-积分测距系统中,因发送序列与本地序列之间的真实相位差非1 bit码长的整数倍而影响测量结果准确性这一问题,文中提出一种基于BP神经网络长距离分布式光纤传感高空间分辨率定位算法。该算法根据BP神经网络判断1 bit内细分程度并与传统算法相结合实现动态测距。实验结果表明,基于BP神经网络长距离分布式光纤传感高空间分辨率定位算法的长距离定位精度平均相对误差从0.23降低到0.035,弥补了空间分辨率与准确率受数字码本身局限性的问题,为大规模基础设施的长距离、高精度实时监测提供了可能。

关键词：分布式光纤传感移相-积分测距光时域反射 BP神经网络空间分辨率定位测距算法

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基于数字孪生的矿山散料堆场堆取料机智能监测系统

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金属矿山 2024年第1期 132-138页

作者：刘燕燕赵峰付博宣杨晓明齐跃峰燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066000 河北省特种光纤和光纤传感器重点实验室河北秦皇岛066000

在许多涉及散料装卸作业的大型储料场中,斗轮堆取料机被视为当前最为理想的大型可连续作业机械,为了延长其使用寿命,降低维修成本并解决人工巡检不便的问题,提出了一种基于五维数字孪生的智能健康监测系统。通过机身外部布设光纤光栅传... 详细信息

在许多涉及散料装卸作业的大型储料场中,斗轮堆取料机被视为当前最为理想的大型可连续作业机械,为了延长其使用寿命,降低维修成本并解决人工巡检不便的问题,提出了一种基于五维数字孪生的智能健康监测系统。通过机身外部布设光纤光栅传感器以及内置电机实时运转数据获取堆取料机的当前工作状态,并将数据传入内部信息交互通信网络进行数据的分离存储与融合处理,在消除双光栅由于机械疲劳所带来的温度补偿误差后,构建了多数据融合的、立体化的堆取料机数字健康模型,实现了堆取料机健康状态的智能化预测与立体化监测。通过在秦皇岛港散料矿物储料场的QL6000.55型斗轮堆取料机进行全系统的安装运行,极大促进了料场数字化进程,改变了管理模式,提高了生产效率,直接增加了经济效益。研究表明:该系统能够可靠地提供斗轮取料机的实时工作状态,对基本的故障类型有着一定的预警效果,降低了堆取料机维护的人力与物力投入,为矿区大型机械健康监测提供了有益参考。

关键词：数字孪生堆取料机矿山散料堆场智能制造故障监测

基于偏振成像和YOLOv8的雾天道路目标检测

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计量学报 2024年

作者：谈爱玲李晓航赵勇高美静苏海杰刘闯郭天安燕山大学电气工程学院河北省测试计量技术及仪器重点实验室燕山大学信息科学与工程学院河北省特种光纤与光纤传感重点实验室北京理工大学集成电路与电子学院

在雾天天气下对汽车和行人目标进行检测对自动驾驶领域是有意义的。首先通过偏振成像装置采集了0°、45°、90°和135°角度的偏振图像，并通过三种不同的融合方式构建了I04590、stokes和pauli图像数据集。提出一种改进YOLOv8的目标检... 详细信息

在雾天天气下对汽车和行人目标进行检测对自动驾驶领域是有意义的。首先通过偏振成像装置采集了0°、45°、90°和135°角度的偏振图像，并通过三种不同的融合方式构建了I04590、stokes和pauli图像数据集。提出一种改进YOLOv8的目标检测算法以提高雾天偏振图像中汽车和行人两类目标的检测准确率。提出了一种基于混合池化的MixSPPF结构，改善了原有SPPF结构对全局信息的提取能力；然后基于不同大小的卷积设计了Multi-scale Module模块并结合Coordinate Attention注意力机制增强了对空间信息和通道信息的提取。实验结果表明，提出的改进YOLOv8算法获得的m AP@0.5和m AP@0.5:0.95的值分别达到了83.4%和39.3%，比初始YOLOv8算法分别提升了1.6%和0.9%。

关键词：计量学偏振图像融合目标检测 YOLOv8 MixSPPF Multi-scale Module