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面向卫星遥感图像场景重建的神经辐射场方法综述

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 1582-1590页

作者：周鑫王洋孙显林道玉刘俊义付琨中国科学院空天信息创新研究院北京100190 中国科学院网络信息体系技术重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100190

随着高分辨率卫星遥感图像成为认知地理空间不可或缺的重要手段,卫星遥感图像在城市建图、生态监测和导航等领域发挥着日益重要的作用,利用卫星遥感图像进行地球表面大规模3维重建成为了计算机视觉和摄影测量领域的研究热点。神经辐射场... 详细信息

随着高分辨率卫星遥感图像成为认知地理空间不可或缺的重要手段,卫星遥感图像在城市建图、生态监测和导航等领域发挥着日益重要的作用,利用卫星遥感图像进行地球表面大规模3维重建成为了计算机视觉和摄影测量领域的研究热点。神经辐射场(NeRF)利用可微渲染学习场景的隐式表示,在复杂场景新视图合成任务中实现了逼真的视觉效果,并在3维场景重建和渲染领域获得了极大的关注。近期的研究主要集中在利用神经辐射场技术,从卫星遥感图像中提取场景表示及其重建。面向卫星遥感图像的神经辐射场方法主要集中在光线空间优化、场景表示优化以及模型高效训练3方面。该文全面归纳了神经辐射场技术在卫星遥感应用中的最新进展。首先介绍神经辐射场技术的基本概念及相关数据集。然后提出一个面向卫星遥感图像的神经辐射场方法分类框架,用于系统性地回顾和整理该技术在卫星遥感领域的研究进展。接着详述了神经辐射场技术在实际卫星遥感场景应用中的相关成果。最后,基于当前研究所面临的问题和挑战进行分析和讨论,同时对未来的发展趋势和研究方向进行了展望。

关键词：神经辐射场卫星遥感图像神经渲染隐式表示

用于迷你无人飞行器探测的硅基MEMS轮形振膜光纤声传感器研制

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光学学报 2024年第7期44卷 216-226页

作者：纪康宁胡昕宇熊林森汪海波祁志美中国科学院空天信息创新研究院传感技术国家重点实验室北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049 中国科学院大学材料科学与光电技术学院北京100049

针对迷你无人飞行器(mini-UAV)探测难度大的问题,仿真设计并制作了谐振频率接近mini-UAV噪声特征频率的硅基微机电系统(MEMS)轮形振膜,结合精密机械加工制作了光纤法布里-珀罗干涉式声传感器。测试结果表明,该光纤声传感器的谐振频率为7... 详细信息

针对迷你无人飞行器(mini-UAV)探测难度大的问题,仿真设计并制作了谐振频率接近mini-UAV噪声特征频率的硅基微机电系统(MEMS)轮形振膜,结合精密机械加工制作了光纤法布里-珀罗干涉式声传感器。测试结果表明,该光纤声传感器的谐振频率为7.279 kHz,与仿真结果基本一致,其在频率为7 kHz声波正入射的条件下的灵敏度为1.8 V/Pa,信噪比为71 dB,最小可探测声压为99μPa/Hz0.5。值得强调的是,该声传感器对声波的响应呈现“8”字形的方向依赖性,表明其具有识别声源方向的能力。进一步在户外测试了该光纤声传感器对mini-UAV的探测能力,结果表明,声传感器能够在65 m的范围内探测到mini-UAV噪声,其探测距离是商用驻极体声传感器的3倍左右。所研制的硅基MEMS轮形振膜光纤声传感器为解决实践中mini-UAV探测难的问题提供了一种简单有效的工具。

关键词：传感器光纤声传感器 MEMS轮形振膜迷你无人飞行器探测

30 Tbit/s DP-16QAM传输系统中基于机器学习的非线性均衡方法

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光通信研究 2024年第4期 7-12页

作者：范润哲杨超罗鸣武汉邮电科学研究院武汉430074 中国信息通信科技集团有限公司光通信技术和网络全国重点实验室武汉430074

【目的】采用机器学习的方法对30 Tbit/s(60×500 Gbit/s)奈奎斯特双偏振—16进制正交幅度调制(DP-16QAM)在G.654E光纤中传输6300 km传输系统的传输结果进行非线性均衡,降低传输误码率(BER)。【方法】借鉴卷积神经网络的“感受野”机制... 详细信息

【目的】采用机器学习的方法对30 Tbit/s(60×500 Gbit/s)奈奎斯特双偏振—16进制正交幅度调制(DP-16QAM)在G.654E光纤中传输6300 km传输系统的传输结果进行非线性均衡,降低传输误码率(BER)。【方法】借鉴卷积神经网络的“感受野”机制,设计“卷积核”大小,根据划分采样数据构造数据集。选取并调试合适的参数构造人工神经网络。采集在C波段的不同波长、不同光信噪比和不同入纤功率发送和接收一一对应的数据,参照经典全连接神经网络结构,根据数据集数据结构来构建神经网络,并对实部和虚部分别进行网络拟合,训练完成后将测试数据集送入网络,在这3个方面分别进行计算并与传统方法进行比对。【结果】文章采用两种神经网络拟合了C波段频率在191.5625~195.9875 THz 60个不同波长传输条件下的传输BER,在与最大似然序列估计(MLSE)算法的对比中,网络1和网络2 BER分别平均降低了23%和41%。在数据中选择了频率为193.8125 THz的光进行入纤功率范围为14~19 dBm的计算,网络1和网络2 BER分别平均降低了32%和52%。在不同光信噪比下,网络1和网络2 BER分别平均降低了30%和57%。【结论】引入的两种神经网络在相干传输系统的非线性均衡中都有不俗的表现。同时,网络层数和节点数会共同影响拟合结果,一般说来,增加层数和节点数可以获取更好的拟合效果,但与之对应的便是模型参数的增多、占用空间的增大和训练时间的增长,所以在应用中应考虑实际情况,在拟合效果和模型属性中进行取舍。

关键词：非线性均衡机器学习神经网络大容量传输人工智能高速光通信

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面向LQG控制的IEEE 802.11ax网络资源调度方法

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通信学报 2024年第3期45卷 81-91页

作者：郑萌张雷梁炜中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院网络化控制系统重点实验室辽宁沈阳110016 中国科学院机器人与智能制造创新研究院辽宁沈阳110169 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049

由于低成本、易维护和频带免授权等优点,IEEE 802.11ax网络被广泛用于工业控制应用。针对基于IEEE802.11ax的无线网络化控制系统,提出一种控制感知的资源调度方法以支持对多个控制系统的无线高速控制。首先,考虑IEEE802.11ax网络的传感... 详细信息

由于低成本、易维护和频带免授权等优点,IEEE 802.11ax网络被广泛用于工业控制应用。针对基于IEEE802.11ax的无线网络化控制系统,提出一种控制感知的资源调度方法以支持对多个控制系统的无线高速控制。首先,考虑IEEE802.11ax网络的传感数据丢包问题,给出控制系统的最优估计器和线性二次高斯(LQG)控制。然后,分析LQG指标与IEEE 802.11ax传输可靠性的依赖关系,给出期望LQG指标最小化的资源调度问题模型,进而提出一种面向LQG控制的资源调度(LCARS)方法。最后,通过大量仿真验证LCARS的有效性。LCARS可用于自动导引车集群导航、机器人远程控制等智能工厂应用。

关键词：网络化控制系统无线网络线性二次高斯控制资源调度可靠性

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基于超材料的电磁神经网络研究进展

电子与信息学报 2024年第5期46卷 1529-1545页

作者：马骞冯紫瑞高欣欣顾泽游检卫崔铁军东南大学毫米波国家重点实验室南京210096 东南大学电磁空间研究院南京210096 香港城市大学太赫兹毫米波国家重点实验室中国香港999077

随着人工智能技术的广泛应用,面向智能计算的算力需求呈井喷式增长。目前芯片的快速发展已经逼近其工艺制程的瓶颈,同时功耗也不断增加,因此高速、高能效的智能计算硬件研究是一个重要方向。以光子电路神经网络和全光衍射神经网络为代... 详细信息

随着人工智能技术的广泛应用,面向智能计算的算力需求呈井喷式增长。目前芯片的快速发展已经逼近其工艺制程的瓶颈,同时功耗也不断增加,因此高速、高能效的智能计算硬件研究是一个重要方向。以光子电路神经网络和全光衍射神经网络为代表的计算架构因其计算快、功耗低等优势而受到广泛关注。该文回顾了光神经网络的代表性工作,通过3维衍射神经网络和光神经网络芯片化发展两条主线进行介绍,同时,针对光学衍射神经网络和光子神经网络芯片面临的瓶颈和挑战,如网络规模和集成度等,分析比较它们的特点、性能和各自的优劣势。其次,考虑到通用化的发展需求,该文进一步讨论神经形态计算硬件的可编程设计,并在各个部分中介绍了一些可编程神经网络的代表性工作。除了光波段的智能神经网络,本文还讨论了微波衍射神经网络的发展和应用,展示了其可编程能力。最后介绍智能神经形态计算的未来方向和发展趋势,及其在无线通信、信息处理和传感方面的潜在应用。

关键词：超材料全光衍射神经网络电磁神经网络智能计算

面向6G的高速太赫兹无线通信系统与关键技术验证

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无线电通信技术 2024年第1期50卷 34-40页

作者：董博宇冯叶青李国强贾俊连张俊文付杰尉迟楠朱伏生复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室上海200433 广东省新一代通信与网络创新研究院广东广州510663

太赫兹通信以其可提供更高速、更大容量和更安全的数据传输的独特优势,在未来6G中成为重要的关键技术之一。基于固态电子的太赫兹通信系统存在带宽受限、频谱响应不平坦等问题,需要先进的信号形式结合灵活高效的处理方法来提升系统性能... 详细信息

太赫兹通信以其可提供更高速、更大容量和更安全的数据传输的独特优势,在未来6G中成为重要的关键技术之一。基于固态电子的太赫兹通信系统存在带宽受限、频谱响应不平坦等问题,需要先进的信号形式结合灵活高效的处理方法来提升系统性能。搭建了基于固态电子的G波段太赫兹无线通信系统,通过采用比特-功率加载的离散多音(Bit and Power Loading-Discrete Multitone, BPL-DM)调制技术,实现了对系统频谱资源的有效利用;通过对通信速率的灵活调整、自适应削波和基于三阶多项式的后均衡技术,解决了峰值功率约束带来的挑战,提升了整体传输性能,实现了在195 GHz中心频率下,单通道130 Gbit/s的通信线路速率。基于以上技术,为进一步提升系统容量,搭建了4×4的多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)太赫兹通信系统,总线路速率超过399 Gbit/s。

关键词：太赫兹无线通信多输入多输出离散多音调制比特-功率加载自适应削波

“下一代超100G光接入网关键技术”专题前言

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光通信研究 2024年第1期 5-6页

作者：义理林付松年张俊文张德智贺志学上海交通大学上海交通大学电子信息与电气工程学院上海交通大学电子工程系上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室广东工业大学复旦大学复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室中国电信集团中国电信研究院网络技术研究所接入网络研究中心 FSAN国际标准组织鹏城实验室光通信系统研究所

宽带光接入网作为“十四五”信息化建设的“新基建”之一,是夯实经济社会高质量发展的“基石”。随着下一代互联网、云计算、物联网、B5G/6G、4K/8K高清视频等新兴业务的蓬勃发展,光纤接入网作为人、物和云互联互通的“最后一公里”,正...

宽带光接入网作为“十四五”信息化建设的“新基建”之一,是夯实经济社会高质量发展的“基石”。随着下一代互联网、云计算、物联网、B5G/6G、4K/8K高清视频等新兴业务的蓬勃发展,光纤接入网作为人、物和云互联互通的“最后一公里”,正在演绎一场更高速率、更大容量、更灵活和更广覆盖范围的深刻变革。层出不穷的新兴业务,使得光纤接入网的带宽需求呈现巨大的增长,业务形态更加灵活,这对光接入网通信系统的础——物理层的传输性能提出了更高的要求。单通道50 Gbit/s无源光网络(PON)标准化研究工作已基本完成,光接入系统向着更大容量、更高速率的方向发展,低成本、广覆盖、高灵活度的单通道超100G接入技术将成为下一代光接入网的研究目标,需要进一步探索新型调制与解调、机器学习先进算法、相干探测与新型多址复用等技术在光接入网的应用。

关键词：

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保障监测时延的无线传感器网络感知调度算法

电子与信息学报 2010年第7期32卷 1591-1596页

作者：姚道远张宝贤刘海涛中国科学院上海微系统与信息技术研究所无线传感网与通信重点实验室上海200050 中科院研究生院计算与通信工程学院北京100049

针对重点区域事件监测应用中,无线传感器网络需要满足不同监测时延要求,该文首先分析了点目标监测应用的时延下界,设计了多项式的最优自适应占空比分布式感知调度算法。在此基础上,设计了一个面向局部重点区域的事件监测分布式感知调度... 详细信息

针对重点区域事件监测应用中,无线传感器网络需要满足不同监测时延要求,该文首先分析了点目标监测应用的时延下界,设计了多项式的最优自适应占空比分布式感知调度算法。在此基础上,设计了一个面向局部重点区域的事件监测分布式感知调度算法(LDSS)。LDSS具有较低的计算复杂度和通信复杂度。仿真结果显示,与现有的随机调度算法相比,LDSS能获得监测时延更接近于理论时延下界的性能。

关键词：无线传感器网络事件监测感知调度监测时延分布式算法

基于连续化制备的核壳结构压感纤维阵列式精准轮廓识别垫

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中国科学：技术科学 2024年第4期54卷 665-677页

作者：欧阳静宇欧阳举胡佳雨刘晓娟李攀杨麦萍王佳希侯冲张其冲陶光明华中科技大学武汉光电国家研究中心武汉430074 华中科技大学材料科学与工程学院材料加工与模具技术国家重点实验室武汉430074 华中科技大学计算机科学与技术学院武汉430074 华中科技大学光学与电子信息学院武汉430074 中国科学院多功能材料与轻巧系统重点实验室中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所苏州215123

记录和理解外界压力刺激对于人与周围环境交互的研究和智能机器人的开发具有重要意义.现有的压力传感设备多为刚性结构难以自然贴附于物体表面,且低密度传感单元使得物体压力特征信息的获取受到限制,一种可适形、全覆盖、高密度的压力... 详细信息

记录和理解外界压力刺激对于人与周围环境交互的研究和智能机器人的开发具有重要意义.现有的压力传感设备多为刚性结构难以自然贴附于物体表面,且低密度传感单元使得物体压力特征信息的获取受到限制,一种可适形、全覆盖、高密度的压力传感与分析系统亟待研究.本文采用湿法纺丝工艺连续化制备了芯层为混纺导电芯材,包层为碳纳米管掺杂的聚氨酯的核壳结构压感纤维,通过缝纫、刺绣方式在织物表面构筑经纬结构的交叉点压力传感阵列.结合阵列数据采集实时捕获压力图谱帧,基于深度学习卷积神经网络驱动的算法模型,实现了物体轮廓识别垫对环境物体的轮廓精准分类识别.该识别系统准确率高达99.4%,证明了其在提取物体的压力信息和揭示物体的形态特征的应用潜能.

关键词：压感纤维传感织物阵列数据采集深度学习卷积神经网络