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双波段四通道光子晶体分束器设计

光电子·激光 2025年

作者：冯俊杰周涛沈正阳华昌洲宁波大学信息科学与工程学院

随着集成光路器件研究的发展，多功能光子晶体器件的需求越来越多，目前报道的光子晶体器件大多为单一波段单一功能，本文从多波段多功能集成化的角度，为解决光分束器多波段多功能集成化的问题，本文提出了一种基于多波段多功能一体化... 详细信息

随着集成光路器件研究的发展，多功能光子晶体器件的需求越来越多，目前报道的光子晶体器件大多为单一波段单一功能，本文从多波段多功能集成化的角度，为解决光分束器多波段多功能集成化的问题，本文提出了一种基于多波段多功能一体化融合设计方法的二维三角晶格光子晶体类X形双波段四通道分束器，包括输入通道、双频耦和腔和输出通道三个部分，该器件能够在双波段四通道实现分束。通过时域有限差分法分析光波在该结构的传输特性，结果表明该结构在两个不同波段同时实现了分束。第一个波段中，对于波长为1.437μm的入射光波，通过右侧双通道对称分束输出，总透射率为96.32%。第二个波段中，对于波长为1.642μm的入射光波，通过左侧双通道对称分束输出，总透射率为82.36%。此外，该结构在两个波段中还能实现良好的滤波特性，滤波效率分别为99.5%和88.2%。

关键词：光子晶体双波段多功能分束器时域有限差分法

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基于改进YOLOv8的排水管网缺陷检测

电子测量技术 2025年

作者：周梦颖张学武曾鹏源江雅馨河海大学信息科学与工程学院

针对城市排水管道缺陷易受背景干扰、特征尺度多变以及现有检测模型存在检测准确率低、误检率高等问题，本文提出了一种基于改进YOLOv8的缺陷检测算法。首先，设计DSK模块并嵌入主干网络的C2f模块中以扩大感受野，提高模型对多尺度缺陷... 详细信息

针对城市排水管道缺陷易受背景干扰、特征尺度多变以及现有检测模型存在检测准确率低、误检率高等问题，本文提出了一种基于改进YOLOv8的缺陷检测算法。首先，设计DSK模块并嵌入主干网络的C2f模块中以扩大感受野，提高模型对多尺度缺陷特征的提取能力；其次，引入Slim-neck网络结构对颈部网络进行改进，对缺陷特征信息进行有效利用和融合，并有助于实现模型的轻量化；最后，采用FocalEIOU损失函数以更好地提高对较小缺陷目标的检测性能和模型的收敛速度。在管道缺陷数据集上的实验结果表明，本文改进的算法在70.4 帧/s的检测速率下，mAP达到了67.5%，相比于原始YOLOv8算法，mAP值和检测速率分别提升了3.8%和1.7 帧/s，表现出了良好的检测性能。针对实际应用目的，本文基于改进算法开发了一款能够实时检测管道缺陷的系统软件，通过实际项目检测，验证了本文改进的算法能够满足城市排水管道缺陷检测任务中高精度、实时检测的需求。

关键词：城市排水管网缺陷检测 YOLOv8 目标检测特征融合

宽带Farrow架构分数时延滤波器优化设计及实现

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电子测量技术 2025年

作者：叶霞美李鹏冯姣张治中郭晓旭南京信息工程大学电子与信息工程学院

可变分数时延滤波器因其能够实现任意分数时延变换而广泛应用于时延补偿技术领域。然而，由于其滤波系数求解复杂度高，适应性差，在工程中应用严重受限。针对这一挑战，本文提出了一种低计算复杂度条件下，通过调节滤波器参数灵活改变... 详细信息

可变分数时延滤波器因其能够实现任意分数时延变换而广泛应用于时延补偿技术领域。然而，由于其滤波系数求解复杂度高，适应性差，在工程中应用严重受限。针对这一挑战，本文提出了一种低计算复杂度条件下，通过调节滤波器参数灵活改变分数时延滤波器性能的方法，并完成了FPGA仿真验证。该方法通过调整窗函数的宽度因子来精确控制窗形状，进而优化不同阶数下滤波器的时频特性，提供了比传统方法更精确的频率选择能力。此外，本文采用正交三角分解最小二乘矩阵方法求解滤波器系数，所设计的滤波器在保证群延时精度的条件下，仅需要一次矩阵求逆，有效避免了偏导数和二重积分等复杂数学运算。仿真结果表明，本文提出的方法在保持同等延迟精度条件下，与现有方法相比，计算复杂度降低了一个数量级，最大幅度误差达到-104dB，最大群延时误差达到2.34×10-4。FPGA验证结果表明，该设计方法硬件计算资源消耗低，极大提高了Farrow滤波器的设计效率。

关键词：可变分数时延高斯窗函数 Farrow架构 FPGA

基于李群不确定映射的冗余IMU鲁棒CI融合姿态估计

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控制与决策 2025年第1期40卷 345-352页

作者：仇翔石水萌胡中尧陈博浙江工业大学信息工程学院

针对冗余惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)姿态估计问题,通过采用不变扩展卡尔曼滤波器结构,将被估计系统动态特性建模为矩阵李群和偏差向量的混合模型,从而设计基于协方差在线校正的局部IMU姿态估计器.在此基础上,采用对... 详细信息

针对冗余惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)姿态估计问题,通过采用不变扩展卡尔曼滤波器结构,将被估计系统动态特性建模为矩阵李群和偏差向量的混合模型,从而设计基于协方差在线校正的局部IMU姿态估计器.在此基础上,采用对数映射将李群不确定性映射到向量空间,进而构造依赖于局部姿态估计器参数的分布式融合问题,从而设计基于李群的鲁棒协方差交叉融合准则.特别地,为解决局部估计器之间互协方差未知的问题,通过引入先验容差来约束未知互协方差,从而提供低保守性的协方差上界以提高融合估计性能,形成一种具有双层结构的冗余IMU姿态估计方法.最后在下肢外骨骼康复机器人平台上验证所提出算法的有效性.

关键词：姿态估计冗余IMU 不变卡尔曼滤波矩阵李群协方差交叉

基于逐次变分模态分解和小波阈值的车载雷达抗干扰方法

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雷达科学与技术 2025年

作者：李家强刘浩波汪星宇姚昌华陈金立南京信息工程大学电子与信息工程学院

车载毫米波雷达间交叉干扰直接影响雷达的目标探测精度和驾驶安全，针对此问题本文提出一种基于逐次变分模态分解(Successive Variational Mode Decomposition，SVMD)结合小波阈值的干扰抑制方法。首先通过PID搜索算法(PID Search Algor... 详细信息

车载毫米波雷达间交叉干扰直接影响雷达的目标探测精度和驾驶安全，针对此问题本文提出一种基于逐次变分模态分解(Successive Variational Mode Decomposition，SVMD)结合小波阈值的干扰抑制方法。首先通过PID搜索算法(PID Search Algorithm，PSA) 对SVMD的最大正则化参数进行优化选择，然后利用SVMD将受扰雷达信号分解为一组本征模态函数(Intrinsic Mode Function， IMF)。接着对每个IMF依次进行小波阈值化处理以滤除各模态中的干扰，最后将各模态叠加完成信号重构，获得干扰抑制后的毫米波雷达信号。本文在PSA中加入陷进避免算子以增加探索范围和避免局部最优，在小波阈值处理中改进了硬阈值函数以解决函数连续性差的问题。多目标场景下的仿真实验和实测实验结果表明，该方法干扰抑制效果显著，能够提高雷达的检测性能。

关键词：毫米波雷达逐次变分模态分解 PID搜索算法小波阈值

全球变暖已经导致降水变率和灾害风险加剧了吗?

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中国科学:地球科学 2025年

作者：王会军南京信息工程大学

在气候增暖背景下,全球水循环正在发生显著变化,伴随着大部分地区平均降水和极端降水增加(Trenberth, 1999; Chen和Sun, 2017; Douville等, 2021; Yin等,2024).与此同时,近年来降水还表现出更为复杂多变的特征.例如, 2023年北美加州和...

在气候增暖背景下,全球水循环正在发生显著变化,伴随着大部分地区平均降水和极端降水增加(Trenberth, 1999; Chen和Sun, 2017; Douville等, 2021; Yin等,2024).与此同时,近年来降水还表现出更为复杂多变的特征.例如, 2023年北美加州和非洲东部均经历了多年际时间尺度的旱涝急转, 2024年我国河南经历了季节内尺度的旱涝急转.这类频繁且剧烈的旱涝转换,其实是降水变率增强的体现.

关键词：

互耦及脉冲噪声下基于稀疏重构的鲁棒DOA估计算法

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系统工程与电子技术 2025年

作者：何从刘帅闫锋刚金铭哈尔滨工业大学信息科学与工程学院

针对互耦效应和脉冲噪声并存环境下的波达方向（direction of arrival，DOA）估计问题，本文提出一种结合M估计与稀疏重构的算法。首先，为了消除互耦效应的影响，依据互耦矩阵的托普利兹结构进行恒等变形，得到了不含未知互耦系数的字... 详细信息

针对互耦效应和脉冲噪声并存环境下的波达方向（direction of arrival，DOA）估计问题，本文提出一种结合M估计与稀疏重构的算法。首先，为了消除互耦效应的影响，依据互耦矩阵的托普利兹结构进行恒等变形，得到了不含未知互耦系数的字典；随后，为了使算法能适应高斯噪声和不同强度的脉冲噪声，将位置得分函数表示为高斯位置得分函数和一系列非线性函数的线性组合，利用噪声样本估计线性组合系数从而建立损失函数；最后，采用迭代硬阈值算法进行稀疏重构，并通过改进信号更新策略提高了正确收敛的概率。仿真结果表明，所提算法能有效抑制互耦效应和脉冲（高斯）噪声的干扰，同时相较已有算法在低信噪比、强脉冲特性下的性能有显著提升。

关键词：波达方向估计互耦脉冲噪声稀疏重构 M估计迭代硬阈值

基于CRITIC-CPM模型的海洋经济脆弱性评价研究

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海洋湖沼通报(中英文) 2025年

作者：韩勇范媛媛吕鸣中国海洋大学信息科学与工程学部

为更加精确地识别沿海地区海洋经济脆弱性特征，引入无需代入指标权重计算的突变级数法(Catastrophe Progression Model， CPM)，并采用CRITIC(Criteria Importance Through Intercriteria Correlation， CRITIC)法对指标重要性排序问题进行改进，创新性提出CRITIC-CPM模型。基于海洋经济脆弱性内涵，从系统构成角度考虑，提出海洋“经济-资源-环境-社会”研究框架，选取36项评价指标，采用构建的CRITIC-CPM模型进行中国沿海地区海洋经济脆弱性评价。利用GIS技术进行脆弱性分析和制图，从省域、区域空间尺度上探讨了2006—2018年长时序下我国沿海地区海洋经济脆弱性的时空分布特征及突变现象，利用障碍度模型测算主要影响因素，结果表明：①我国沿海地区海洋经济脆弱性整体处于中度脆弱水平。②时间上呈现出整体下降、局部突变、阶段性明显的演变特征，天津、河北和江苏脆弱性渐高，浙江、福建、广东和海南脆弱性渐低，辽宁、上海、山东、广西处于波动变化。③空间上呈现出南高北低的分布格局，三个海洋经济圈从南到北脆弱性依次降低。④沿海地区主要障碍因子各有不同，但人均海洋保护区面积、人均海水产品供应量、发明专利总数是出现频率最高的三个障碍因子，对各地区未来发展方向提出了针对性建议。

关键词：海洋经济脆弱性 CRITIC-CPM模型时空动态格局障碍因素

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多尺度密集交互注意力残差真实图像去噪网络

图学学报 2025年

作者：郭业才胡晓伟 AMITAVE Saha 毛湘南南京信息工程大学电子与信息工程学院无锡学院电子信息工程学院

针对图像去噪特征提取不全面以及特征利用率低，导致生成图像不够清晰的问题，提出一种多尺度密集交互注意力残差去噪网络(MDIARN)。首先，通过多尺度非对称特征提取模块(MAFM)初步提取浅层信息特征，以确保图像特征的多样性；然后，多... 详细信息

针对图像去噪特征提取不全面以及特征利用率低，导致生成图像不够清晰的问题，提出一种多尺度密集交互注意力残差去噪网络(MDIARN)。首先，通过多尺度非对称特征提取模块(MAFM)初步提取浅层信息特征，以确保图像特征的多样性；然后，多尺度级联模块(MSCM)利用多维密集交互残差单元(MDIU)对图像特征进行多维映射，并逐步级联以增强模型之间的信息传递和交互性，充分拟合训练数据；引入双路全局注意力模块(DGAM)对多级特征进行全局联合学习，获取更具有判别性的特征信息；跳跃连接促进结构之间的参数共享，使不同维度的特征充分融合，保证信息的完整性。最后，采用残差学习构建出清晰的去噪图像。结果表明，该算法在真实噪声数据集(DND和SIDD)上峰值信噪比分别为39.80 dB和39.62 dB，结构相似性分别为0.954和0.958，均优于主流去噪算法。此外，所提算法在低光度场景下应用也能保留更多细节，从而显著提升图像质量。

关键词：图像去噪多尺度特征提取多维密集交互卷积神经网络注意力