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粗糙路面检测链路模型研究

光子学报 2024年第7期53卷 204-216页

作者：杨祎张磊磊阮驰贺锋涛赵梓轩焦梁西安邮电大学电子工程学院西安710121 中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119

粗糙路面的反射特性影响路面检测系统的性能和路面气象检测的准确性,根据传统微面元模型,提出了一种多参量半球形等效仿真模型,建立了基于无线激光的粗糙路面链路传输模型。通过采用蒙特卡洛统计方法,分析了反射光在不同入射角和粗糙度... 详细信息

粗糙路面的反射特性影响路面检测系统的性能和路面气象检测的准确性,根据传统微面元模型,提出了一种多参量半球形等效仿真模型,建立了基于无线激光的粗糙路面链路传输模型。通过采用蒙特卡洛统计方法,分析了反射光在不同入射角和粗糙度情况下接收光功率的变化以及光子的分布规律。基于该模型,设计并实现了一套850 nm波长的非接触式激光路面状况检测系统,并利用该系统验证模型的准确性。仿真及实验结果均显示,随着入射光与路面法线方向夹角(入射角)的增大,接收到的光功率逐渐减小。当入射角小于15°时,粗糙度的增加与接收的光功率负相关;入射角大于15°时,随着粗糙度的增加,接收到的光功率逐渐增加,粗糙度越大,接收光功率与入射角的衰减关系越接近线性;当入射角达到60°时,接收到的光功率趋于常数。实验结果与模型仿真结果相吻合,从而验证了粗糙路面光反射等效半球形模型的有效性,且接收的回波信号信噪比不受路面粗糙度影响。

关键词：路面气象检测系统微面元模型半球形等效模型链路传输模型粗糙路面。

基于多重降质复合信道的UWOC系统误码率性能研究

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光子学报 2024年第3期53卷 195-206页

作者：张建磊张鹏伟朱云周田雨欣李婕妤杨祎贺锋涛西安邮电大学电子工程学院西安710072 中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119

针对海水信道吸收、散射、气泡和湍流效应等对水下无线光通信系统性能的影响,建立融合多重降质效应的水下无线光复合信道模型。基于Mie散射理论计算水下微气泡群的体散射函数、散射系数和散射相函数。湍流信道模型采用混合指数广义伽玛... 详细信息

针对海水信道吸收、散射、气泡和湍流效应等对水下无线光通信系统性能的影响,建立融合多重降质效应的水下无线光复合信道模型。基于Mie散射理论计算水下微气泡群的体散射函数、散射系数和散射相函数。湍流信道模型采用混合指数广义伽玛分布进行建模。随后,将复合信道对信号的衰减以及湍流噪声等效传递至光信号,推导出了复合信道在通断键控调制方式下误码率的封闭表达式。此外,研究了湍流强度、气泡数量、链路距离和海水水质等参数对误码率性能的影响。研究结果显示,随着链路距离的延伸,误码率线性增长,表现出退化趋势;港口海水因其较高浊度和丰富的悬浮颗粒,难以保证系统通信的可靠性。此外,气泡的存在和链路距离的扩展同样会显著加剧误码率的恶化。

关键词：水下无线光通信多重降质效应水下复合信道 Mie散射系统误码率

基于自适应随机共振的水下蓝绿光微弱信号检测

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光子学报 2024年第3期53卷 207-218页

作者：张建磊张娟朱云周姚欣钰吴倩倩杨祎贺锋涛西安邮电大学电子工程学院西安710121 中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119

海水的吸收和散射导致光信号严重衰减,使得水下无线光通信系统中低信噪比信号检测成为一大难题。基于此,提出一种自适应随机共振水下蓝绿光微弱信号检测方法。分析了水下弱光信号特点以及随机共振的产生条件,结合多策略融合的粒子群算... 详细信息

海水的吸收和散射导致光信号严重衰减,使得水下无线光通信系统中低信噪比信号检测成为一大难题。基于此,提出一种自适应随机共振水下蓝绿光微弱信号检测方法。分析了水下弱光信号特点以及随机共振的产生条件,结合多策略融合的粒子群算法与随机共振动态调整系统参数,使系统达到最优匹配状态,进而提升弱光信号的检测性能。搭建了水下无线光通信实验系统进行实验,结果表明,在接收信噪比为-1.7 dB时,使用该方法得到的误码率低至2×10-4,验证了该方法的可行性和有效性。

关键词：水下无线光通信低信噪比自适应随机共振多策略融合粒子群算法误码率

基于对称双环嵌套管的低损耗弱耦合六模空芯负曲率光纤

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物理学报 2024年第7期73卷 90-103页

作者：惠战强刘瑞华高黎明韩冬冬李田甜巩稼民西安邮电大学电子工程学院西安710121 西安市微波光子与光通信技术重点实验室西安710121

本文设计了一种具有对称双环嵌套管结构的新型低损耗少模空芯负曲率光纤,该光纤支持LP_(01),LP_(11),LP_(21),LP_(02),LP_(31a),LP_(31b)共6种纤芯模式.所设计的光纤以SiO(_2)作为基底材料,采用特殊的对称双环嵌套结构将包层区域进行划... 详细信息

本文设计了一种具有对称双环嵌套管结构的新型低损耗少模空芯负曲率光纤,该光纤支持LP_(01),LP_(11),LP_(21),LP_(02),LP_(31a),LP_(31b)共6种纤芯模式.所设计的光纤以SiO(_2)作为基底材料,采用特殊的对称双环嵌套结构将包层区域进行划分,能够有效地减小纤芯模式与包层模式的耦合.使用有限元法对该少模空芯负曲率光纤的结构参数进行优化,并分析了纤芯各个模式的限制损耗和弯曲损耗.仿真结果表明,所提出的少模空芯负曲率光纤能够同时支持弱耦合的6种纤芯模式独立传输(相邻模式间的有效折射率差均大于10~(–4),有效地避免了纤芯内模式间的耦合).在400 nm带宽(1.23—1.63μm,覆盖O,E,S,C,L波段)范围内,纤芯中的6个模式均保持低损耗稳定传输.各模式限制损耗在1.4μm处达到最低,其中基模LP_(01)模式的限制损耗最低,为4.3×10^(–7)d B/m.此外,当弯曲半径为7 cm时,各模式在一定工作波长范围内均保持低弯曲损耗传输.公差分析表明,当结构参数偏移±1%时,该少模空芯负曲率光纤仍然可以保持低损耗弱耦合的传输特性.

关键词：空芯负曲率光纤少模光纤限制损耗弯曲损耗

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基于最优隐形传态保真度的量子卫星切换方案

光电子·激光 2024年

作者：党彩虹聂敏西安邮电大学通信与信息工程学院

为降低X射线耀斑对星地量子通信链路的影响，本文提出了一种基于最优隐形传态保真度的量子卫星切换方案。文章依据幅值阻尼噪声保真度、相位阻尼噪声保真度、比特翻转噪声保真度以及退极化噪声保真度等四个变量，分别研究他们与X射线辐... 详细信息

为降低X射线耀斑对星地量子通信链路的影响，本文提出了一种基于最优隐形传态保真度的量子卫星切换方案。文章依据幅值阻尼噪声保真度、相位阻尼噪声保真度、比特翻转噪声保真度以及退极化噪声保真度等四个变量，分别研究他们与X射线辐射通量之间的变化关系，选取合适融合因子，将四种保真度融合为一个变量，即实际信道保真度。将60 dB链路衰减对应的实际信道保真度作为量子卫星切换的最小阈值，卫星切换过程中，始终保证至少有一颗量子卫星为用户提供服务，一旦量子卫星中出现不满足条件阈值的卫星，就在候选量子卫星中选取实际保真度最大的作为另一颗量子卫星的替补卫星。研究表明，与未考虑将实际信道保真度作为量子卫星切换条件相比，该切换算法可在一定程度上提高量子卫星切换成功率，降低掉话率，提高了星地量子通信链路在X射线耀斑干扰下的有效性。

关键词：量子卫星切换 X射线耀斑融合因子实际保真度切换算法

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保留模体信息的属性二分图神经网络表示学习

计算机工程与应用 2024年第10期60卷 148-155页

作者：吕少卿王驰驰李婷婷包志强西安邮电大学通信与信息工程学院西安710121 西安邮电大学陕西省信息通信网络及安全重点实验室西安710121

目前网络表示学习方法大多针对通过网络,忽略了属性二分网络的特殊性以及网络的模体信息等。为了解决以上问题,提出一种保留模体信息的属性二分图神经网络表示学习方法MABG。该方法首先通过网络中两节点共同参与形成的蝶形模体数量来调... 详细信息

目前网络表示学习方法大多针对通过网络,忽略了属性二分网络的特殊性以及网络的模体信息等。为了解决以上问题,提出一种保留模体信息的属性二分图神经网络表示学习方法MABG。该方法首先通过网络中两节点共同参与形成的蝶形模体数量来调整边的权重,从而构建模体权重矩阵,获得包含模体信息的属性二分网络邻接矩阵。接着采取不同的策略捕捉网络中的显式和属性隐式消息,对于不同类型节点集合间的显式关系采用消息传递机制,对于同类型节点中的隐式关系采用消息对齐机制,同时使用对抗模型最小化输入特征和显式关系表示之间的差异,之后通过级联框架来捕捉高阶信息并得到最终的节点表示。将该模型在四个真实公开的数据集上执行推荐任务并与其他方法进行对比,验证了该模型的有效性。

关键词：属性二分网络网络表示学习网络模体图神经网络

间歇采样转发干扰下基于稀疏LVD的高速目标检测

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信号处理 2024年第5期40卷 982-992页

作者：冯维婷梁青西安邮电大学电子工程学院陕西西安710121

间歇采样转发干扰作为雷达工作环境中一种广泛应用的干扰,通过对雷达发射信号进行多次采样和转发,在接收端可形成假目标使得雷达系统难以检测到真实目标。本文分析了高速运动目标的雷达回波特点,鉴于目标信号具有线性调频信号形式,采用... 详细信息

间歇采样转发干扰作为雷达工作环境中一种广泛应用的干扰,通过对雷达发射信号进行多次采样和转发,在接收端可形成假目标使得雷达系统难以检测到真实目标。本文分析了高速运动目标的雷达回波特点,鉴于目标信号具有线性调频信号形式,采用吕氏分布(Lv’s Distribution,LVD)方法进行目标检测,然而在间歇采样转发干扰下该方法失效,无法检测到真实目标。针对高速运动目标在间歇采样转发干扰下的检测和参数估计问题,提出了稀疏LVD的高速目标检测方法。分析了间歇采样转发干扰的时域特征,考虑到间歇采样转发干扰具有时域采样不连续的特点,利用能量函数设置门限提取雷达回波中未受干扰影响的部分目标信号,对部分目标回波信号计算对称参数瞬时自相关函数并矢量化表示。然后利用线性调频Z变换矩阵和快速傅里叶变换矩阵构造出稀疏LVD表示模型,将高速目标检测问题转换为中心频率-调频斜率域上的稀疏求解问题。最后利用正交匹配追踪算法获得稀疏解,实现高速运动目标检测和参数估计。仿真实验结果表明,所建立的稀疏LVD表示模型正确有效,在间歇采样直接转发干扰和间歇采样重复转发干扰两种情况下稀疏LVD方法均可准确检测目标,具有良好的目标检测和参数估计性能。

关键词：高速目标检测参数估计稀疏吕氏分布间歇采样转发干扰

融合超分辨率和特征增强的遥感图像小目标轻量化检测模型

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计算机工程 2024年

作者：杨雨迪葛海波辛世澳薛紫涵袁昊西安邮电大学电子工程学院

为了应对遥感图像目标检测中小目标像素低、背景复杂以及硬件资源有限等问题，提出了一种融合超分辨率和特征增强的小目标检测算法。采用GhostNet网络中的Ghost卷积层替换YOLOv8网络中的传统卷积层(Conv)，在不影响检测精度的情况下降... 详细信息

为了应对遥感图像目标检测中小目标像素低、背景复杂以及硬件资源有限等问题，提出了一种融合超分辨率和特征增强的小目标检测算法。采用GhostNet网络中的Ghost卷积层替换YOLOv8网络中的传统卷积层(Conv)，在不影响检测精度的情况下降低网络模型的参数量和计算量；在主干网络中构建超分辨率辅助增强模块(Super Resolution Assisted Enhancement，SRAE)提升图像的分辨率和特征提取的能力；提出三层特征融合(Three-layer Feature Fusion，TFF)模块，获取主干网络较低层的空间特征，改善SPPF层特征空间提取不足的问题，提高小目标空间定位的能力；设计了自注意力信息转移(Self-attention Transfer，SAT)模块，在保证模型轻量化的同时增强小目标的语义信息和全局信息。改进后的算法在DIOR数据集上实现了90.5%的mAP50，15.1M的Params，30.3G的FLOPs，显著增强了小目标检测的性能。DOTA、NWPU和DIOR数据集上的实验结果表明，与其他算法相比所提出的模型在实现轻量化的同时提升了检测精度。

关键词：目标检测超分辨率遥感图像 YOLOv8

机器学习驱动的W波段多层LCP基板过孔互联结构设计

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微波学报 2024年

作者：刘维红赵彦博杨孜西安邮电大学电子工程学院

毫米波电路系统以其大带宽、高速率、低时延的特点，成为当前无线通信领域研究的热点。在毫米波多层电路系统中，过孔互联结构作为元器件与传输线连接的关键单元，其性能的好坏直接决定了整个通信系统的优劣。本文基于反向传播神经网络... 详细信息

毫米波电路系统以其大带宽、高速率、低时延的特点，成为当前无线通信领域研究的热点。在毫米波多层电路系统中，过孔互联结构作为元器件与传输线连接的关键单元，其性能的好坏直接决定了整个通信系统的优劣。本文基于反向传播神经网络（BPNN）和遗传算法（GA）协同设计思路，提出了一种W波段过孔互联结构的设计方法。该方法将140组不同的过孔互联结构尺寸的HFSS仿真数据作为训练样本进行机器学习，得到了准确率可达99%以上的BPNN。同时，将训练好的BPNN嵌套在GA算法中，以样本的低反射系数为驱动，得到了过孔互联结构的最优结构尺寸。基于四层高分子液晶聚合物（LCP）工艺，设计并制作了过孔互联结构原型。测试结果表明，所设计的过孔互联结构在75～100 GHz的宽频带范围内，S11小于-15 dB。

关键词：反向传播神经网络遗传算法过孔互联结构多层LCP