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城市低空小型无人机目标实时高精度检测算法

计算机工程与应用 2024年第16期60卷 198-205页

作者：崔勇强黄谦高雪梅涛白迪王晓磊中南民族大学电子信息工程学院武汉430074 中南民族大学智能无线通信湖北省重点实验室武汉430074

面向城市低空小型无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)乱飞引发的公共安全隐患,针对目前存在的动小目标检测精度低、实时性差等问题,提出了一种基于改进YOLOv7的目标检测模型。该模型在主干网络中引入RepVGG轻量化网络,降低计算复杂度... 详细信息

面向城市低空小型无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)乱飞引发的公共安全隐患,针对目前存在的动小目标检测精度低、实时性差等问题,提出了一种基于改进YOLOv7的目标检测模型。该模型在主干网络中引入RepVGG轻量化网络,降低计算复杂度以满足实时性要求;提出C3m模块以解决无人机小目标在图像中占比小、特征信息有限等问题,从而改善检测精度;在此基础上,将CBAM卷积注意力机制插入到主干网络和特征融合网络之间,提高网络对多尺度无人机目标的敏感度,降低噪声影响。在自构建的城市低空无人机数据集上进行消融实验,结果表明改进后的YOLOv7模型与原始YOLOv7模型相比,参数量减少了6×10^(6),浮点运算量降低了77.9%,检测精度mAP@0.5提高至95.1%,检测速度FPS提高了43.7%,实现了对复杂场景下小型无人机目标的实时高精度检测。

关键词： YOLOv7 无人机检测轻量化网络注意力机制

面对分布式多域电磁态势感知的射频传感器设计

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科学技术与工程 2024年第11期24卷 4567-4573页

作者：雷瑶瑶白迪杨春勇周威任崔勇强中南民族大学电子信息工程学院武汉430074 中南民族大学智能无线通信湖北省重点实验室武汉430074

射频传感器是电磁态势感知的一种重要手段,通过对射频信号进行探测和分析,为电磁态势感知提供必要的数据支撑。针对现有射频传感器存在的获取信息不全面、集成度差等问题,提出基于分布式架构,以时、频、空、能等多域为切入点,设计一款... 详细信息

射频传感器是电磁态势感知的一种重要手段,通过对射频信号进行探测和分析,为电磁态势感知提供必要的数据支撑。针对现有射频传感器存在的获取信息不全面、集成度差等问题,提出基于分布式架构,以时、频、空、能等多域为切入点,设计一款分布式的多域电磁态势感知射频传感器,对射频信号进行多域协同侦测,为分析和评估战场电磁态势提供重要参考。首先基于Zynq多进程(Zynq multi-processor,ZynqMP)处理器和ADRV9009射频收发芯片,设计了传感器的硬件方案,并完成了系统实物制作与测试,然后在软件算法方面,从时、频、空、能四个方面入手,分别就各域的关键特征指标,设计了相应的提取算法,最后设计了相应的功能和性能对比测试内外场实验。实测结果表明,传感器在时域所获得波形的震荡次数的误差小于1.92%,频域中对信号带宽和中心频率的测量误差分别小于3.2%和0.04%,能域中对能量的计算存在小于5.6%的误差,空域中来波方向角的测量误差小于2.7%,达到了预期设计要求。

关键词：态势感知频谱感知射频传感器信号分析与处理

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基于开关电容矩阵的高能效神经网络加速器

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第9期 23-28+54页

作者：李大为苗榕韩晓燕博南中南民族大学智能无线通信湖北省重点实验室重庆大学微电子与通信工程学院北京大学人工智能研究院

为了适应嵌入式机器学习等低功耗应用场景，提出了一种高能效的模拟域开关电容矩阵-矢量乘法器（SCMM）.SCMM电路利用电荷重分配原理实现卷积，权重数据存储在电容中．在SCMM中，5 bit输入数模转换器（Input DAC）在输入数据的控制下产... 详细信息

为了适应嵌入式机器学习等低功耗应用场景，提出了一种高能效的模拟域开关电容矩阵-矢量乘法器（SCMM）.SCMM电路利用电荷重分配原理实现卷积，权重数据存储在电容中．在SCMM中，5 bit输入数模转换器（Input DAC）在输入数据的控制下产生成比例的电压作为乘累加（MAC）电路的输入电压，3 bit MAC电路使用开关和100 fF单位电容完成模拟域乘累加运算．仿真结果表明：该SCMM电路不仅可实现乘累加运算，在1 GHz主频和1 V供电电压下MAC电路功耗仅为0.725 mW，能效达到4.69×1011s-1·W-1，同时实现过程可缓解对模数转换器（ADC）速率的需求，减小硬件开销．

关键词：模拟计算卷积神经网络开关电容乘累加能效

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基于异构图网络的文物安防动态风险评估

中南民族大学学报(自然科学版) 2024年

作者：石鸿凌彭芯茹江小平丁昊李成华中南民族大学电子信息工程学院中南民族大学智能无线通信湖北省重点实验室

依赖于专家知识的传统风险评估方法通常为静态评估，无法满足不可移动文物多变风险的识别与评估需求.提出了一种基于语义路径编码异构图网络的文物安防动态风险评估方法，通过构建文物安防知识图谱，规范化存储风险相关的影响因素，然... 详细信息

依赖于专家知识的传统风险评估方法通常为静态评估，无法满足不可移动文物多变风险的识别与评估需求.提出了一种基于语义路径编码异构图网络的文物安防动态风险评估方法，通过构建文物安防知识图谱，规范化存储风险相关的影响因素，然后采用语义路径编码对安防知识图谱中的实体特征进行聚合，帮助网络提取更准确的实体知识表示，提高了风险等级分类的准确率.方法在多个国家重点文物保护单位上进行测试，风险等级分类的准确率为94.74%，和专家评估的结果基本吻合，对文物的风险管控和安防管理具有一定的指导和参考价值.

关键词：异构图网络知识图谱风险评估文物安全防范

移动场景下基于深度学习的图像辅助毫米波波束预测方案

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中南民族大学学报（自然科学版） 2024年第2期43卷 232-237页

作者：李中捷韦金迎熊吉源高伟中南民族大学电子信息工程学院武汉430074 中南民族大学智能无线通信湖北重点实验室武汉430074

针对移动环境下毫米波大规模MIMO通信系统下行链路的快速波束预测问题,提出了一种基于深度学习的图像辅助波束预测方案.该方案将基站采集的RGB图像上传至MEC服务器,通过Faster RCNN目标检测模型与DNN神经网络结合,预测通信环境中用户图... 详细信息

针对移动环境下毫米波大规模MIMO通信系统下行链路的快速波束预测问题,提出了一种基于深度学习的图像辅助波束预测方案.该方案将基站采集的RGB图像上传至MEC服务器,通过Faster RCNN目标检测模型与DNN神经网络结合,预测通信环境中用户图像与毫米波下行链路波束向量的高维非线性关系.仿真结果表明:该方案预测下行链路波束向量的可达速率接近理论最优,在模型复杂度和高天线数低信噪比情况下的性能等方面均优于基线算法.

关键词：毫米波大规模MIMO 波束预测深度学习目标检测

基于FL-MADQN算法的NR-V2X车载通信频谱资源分配

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中南民族大学学报（自然科学版） 2024年第3期43卷 401-407页

作者：李中捷邱凡姜家祥李江虹贾玉婷中南民族大学电子信息工程学院武汉430074 中南民族大学智能无线通信湖北重点实验室武汉430074

针对5G新空口-车联网(New Radio-Vehicle to Everything,NR-V2X)场景下车对基础设施(Vehicle to Infrastructure,V2I)和车对车(Vehicle to Vehicle,V2V)共享上行通信链路的频谱资源分配问题,提出了一种联邦-多智能体深度Q网络(Federated Learning-Multi-Agent Deep Q Network,FL-MADQN)算法.该分布式算法中,每个车辆用户作为一个智能体,根据获取的本地信道状态信息,以网络信道容量最佳为目标函数,采用DQN算法训练学习本地网络模型.采用联邦学习加快以及稳定各智能体网络模型训练的收敛速度,即将各智能体的本地模型上传至基站进行聚合形成全局模型,再将全局模型下发至各智能体更新本地模型.仿真结果表明:与传统分布式多智能体DQN算法相比,所提出的方案具有更快的模型收敛速度,并且当车辆用户数增大时仍然保证V2V链路的通信效率以及V2I链路的信道容量.

关键词：车联网资源分配深度Q网络联邦学习

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磁控溅射法制备掺镁氧化锌薄膜的微观结构及其物理性质

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中南民族大学学报（自然科学版） 2024年第5期43卷 709-717页

作者：顾锦华万鑫冯朝德龙浩钟志有中南民族大学实验教学与工程训练中心武汉430074 中南民族大学电子信息工程学院武汉430074 中南民族大学智能无线通信湖北省重点实验室武汉430074

采用磁控溅射工艺制备了纯氧化锌(ZnO)和不同掺杂量的掺镁氧化锌(MgZnO)薄膜,研究了薄膜样品电学、光学、气敏性能和微观结构与掺杂量之间的依赖关系,以及温度和气体浓度对薄膜气敏性能的影响,并对掺杂量为10%(质量分数)的薄膜样品的室... 详细信息

采用磁控溅射工艺制备了纯氧化锌(ZnO)和不同掺杂量的掺镁氧化锌(MgZnO)薄膜,研究了薄膜样品电学、光学、气敏性能和微观结构与掺杂量之间的依赖关系,以及温度和气体浓度对薄膜气敏性能的影响,并对掺杂量为10%(质量分数)的薄膜样品的室温气敏特性进行细致分析.结果显示:所有制备的薄膜样品均为c轴择优取向生长的六角纤锌矿晶体结构,掺杂量为10%的薄膜样品具有最好的晶体质量、微观结构、光学性能,气体响应性优于其他薄膜,对氨的响应性优于其他目标气体.在室温条件下,掺杂量为10%的薄膜样品对50cm^(3)·m^(-3)氨的响应为44.62%,180天后其响应仅轻微下降为42.02%.

关键词：磁控溅射掺杂氧化锌微观结构气敏性能

石墨烯混合等离子体波导光子轨道角动量产生及转换器设计

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中南民族大学学报（自然科学版） 2024年第3期43卷 378-383页

作者：肖之伟陈竞翔江莹曹振洲杨春勇中南民族大学电子信息工程学院武汉430074 中南民族大学智能物联技术湖北省工程研究中心武汉430074 中南民族大学智能无线通信湖北省重点实验室武汉430074

为满足现代社会对通信容量日益增长的需求,设计了一种基于石墨烯混合等离子体波导的可重构光子轨道角动量产生及转换器,利用时域有限差分法对器件的性能进行了仿真分析.仿真结果表明:石墨烯费米能级为0 eV时,该装置实现了拓扑荷由+1向−... 详细信息

为满足现代社会对通信容量日益增长的需求,设计了一种基于石墨烯混合等离子体波导的可重构光子轨道角动量产生及转换器,利用时域有限差分法对器件的性能进行了仿真分析.仿真结果表明:石墨烯费米能级为0 eV时,该装置实现了拓扑荷由+1向−1或者−1向+1的光子轨道角动量的转换,转换效率达到93.6%;石墨烯费米能级为0.9 eV时,该装置可以将线偏振光转换为携带轨道角动量的涡旋光,此时该器件还可以用于识别拓扑荷为±1的涡旋光.

关键词：光子轨道角动量石墨烯混合等离子体波导双折射效应模式耦合

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结合多尺度多注意力的遥感图像超分辨率重构

中南民族大学学报（自然科学版） 2024年第5期43卷 692-700页

作者：熊承义郑瑞华高志荣何缘完颜静萱中南民族大学电子信息工程学院武汉430074 中南民族大学智能无线通信湖北省重点实验室武汉430074 中南民族大学计算机科学学院武汉430074

视觉Transformer在改进图像超分辨率性能方面展现了良好的潜能.然而,遥感图像中不同目标表现的尺度多样性限制了其超分辨率的图像质量.为此,研究了一种结合多尺度多注意力的Transformer遥感图像超分辨率网络,旨在增强其特征学习能力,从... 详细信息

视觉Transformer在改进图像超分辨率性能方面展现了良好的潜能.然而,遥感图像中不同目标表现的尺度多样性限制了其超分辨率的图像质量.为此,研究了一种结合多尺度多注意力的Transformer遥感图像超分辨率网络,旨在增强其特征学习能力,从而有效提升遥感图像的超分辨率性能.具体来说,输入特征首先通过多级下采样,得到多个尺度的特征;然后,逐级将低维特征通过一种交替密集注意力与稀疏注意力的Transformer网络进行变换,并将输出结果升维后与高维特征融合.密集注意力与稀疏注意力的结合可同时兼顾对局部相关性和全局相关性的有效提取,而多通路多尺度变换能够增强对图像小目标的建模能力.基于两个开源的遥感数据集的大量实验结果,验证了该方法的有效性.

关键词：视觉Transformer 遥感图像超分辨率多尺度密集注意力稀疏注意力