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星载光子计数激光测距雷达的实时去噪方法

红外与毫米波学报 2024年第2期43卷 242-253页

作者：谭崇涛于文博向雨琰李少辉余婧王倩莹李松武汉大学电子信息学院湖北武汉430072 中国空间技术研究院北京100098 武汉量子技术研究院湖北武汉430010

星载光子计数体制激光测距雷达系统具有高重频、高精度等显著优势,但也面临原始数据量大且噪声数据占比过高的问题。为适应星上数据通道的传输能力,需压缩原始数据量并保障信号光子的查全率,因此必须发展以硬件为主体的实时去噪算法。... 详细信息

星载光子计数体制激光测距雷达系统具有高重频、高精度等显著优势,但也面临原始数据量大且噪声数据占比过高的问题。为适应星上数据通道的传输能力,需压缩原始数据量并保障信号光子的查全率,因此必须发展以硬件为主体的实时去噪算法。本文提出一种粗精结合的快速去噪算法,首先基于激光器发射脉宽、系统噪声率、目标特性以及接收光子事件的局部密度信息进行粗去噪,剔除部分噪声光子;再利用直方图统计,对保留的光子事件进行精去噪,确定信号光子区间及最终的信号光子及其时间信息。通过蒙特卡洛仿真和ICESat-2实测数据对算法进行验证,测试结果表明,本算法查全率大于94%、查准率大于93%、调和平均值大于94%,运行效率提高了10%。算法可以实现光子事件的快速实时去噪,为星上硬件实时去噪处理提供了理论基础。

关键词：光子计数激光测距粗精去噪数据密度直方图统计

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星载单光子激光雷达海洋噪声模型

红外与毫米波学报 2024年第3期43卷 391-396页

作者：杨坚马跃于文博李少辉余婧王倩莹李松武汉大学电子信息学院湖北武汉430072 中国空间技术研究院北京100098 武汉量子技术研究院湖北武汉430206

星载单光子激光雷达以超高灵敏度和超高重频的优势,在海洋探测领域展现了广泛的应用前景。雷达系统中的单光子探测器件具有极高的灵敏度,可以探测光子量级的回波信号,同时也极易受太阳背景光噪声影响。由于背景噪声直接影响激光雷达的... 详细信息

星载单光子激光雷达以超高灵敏度和超高重频的优势,在海洋探测领域展现了广泛的应用前景。雷达系统中的单光子探测器件具有极高的灵敏度,可以探测光子量级的回波信号,同时也极易受太阳背景光噪声影响。由于背景噪声直接影响激光雷达的工作性能,还会对星上原始的数据量产生影响,在卫星系统设计阶段,对噪声强度的准确估计至关重要。本文综合考虑大气后向散射、水面反射及水体后向散射的贡献,建立了一个星载单光子激光雷达海洋噪声的估计模型。以全球首个对地观测星载激光雷达ATLAS为例,在输入系统参数和环境参数后,模型估计的噪声与ATLAS实测噪声误差在15%以内,证实了该噪声模型的正确性。

关键词：光子计数激光雷达海洋探测噪声模型

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农业知识驱动服务技术革新综述与前沿

农业工程学报 2024年第7期40卷 1-16页

作者：王元胜吴华瑞赵春江国家农业信息化工程技术研究中心北京100097 北京市农林科学院信息技术研究中心北京100097

农业知识驱动服务技术是指运用先进信息技术,科学、高效调配农业领域专业知识服务资源,为农业行业提供智能化知识服务的技术,在解决农业技术服务供需严重失衡等难点问题方面具有重要意义,日益成为支撑农业转型升级和高质量发展的重要引... 详细信息

农业知识驱动服务技术是指运用先进信息技术,科学、高效调配农业领域专业知识服务资源,为农业行业提供智能化知识服务的技术,在解决农业技术服务供需严重失衡等难点问题方面具有重要意义,日益成为支撑农业转型升级和高质量发展的重要引擎,代表着核心研究方向,伴随着技术发展全过程。目前农业行业迫切需要解决的是知识供给严重不足、服务效率不高的问题。农业知识驱动服务技术经历较长时间发展,在知识高效匹配和精准供给方面取得了较大进步,特别是2022年11月以来ChatGPT这类技术的出现,充分展现了超大规模预训练模型在知识智能服务方面的巨大潜力,这也是农业知识驱动服务可以取得突破的关键所在,可以在这方面发挥重要作用。该文在分析农业知识驱动服务相关技术现状的基础上,展望了农业领域可行的知识驱动服务技术路径,预测农业领域知识服务大模型研发构建会呈现参数由少到多、算力由弱趋强、强化训练逐渐加深的特点得到快速发展应用,未来将在专业技术指导、农业“装备-信息-农艺”融合、农业信息系统平台服务总线等方面系统升级现有农业知识服务范式,多模态服务将得到系统融合加深,人机交互模式将向“人性化”方向进一步黏合增强,从而为农业智能化转型升级提供全新的技术支撑,引领农业知识服务从数据检索、语义匹配迈向生成式知识驱动模式转变。

关键词：农业技术服务知识驱动 ChatGPT 超大规模预训练模型新范式

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中国海相页岩气测井评价技术进展与发展方向

石油学报 2024年第1期45卷 241-260页

作者：谭茂金武宏亮王思宇杜广慧白洋王谦中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083 中国石油勘探开发研究院测井技术研究所北京100083

海相页岩是中国海相页岩气藏的主要资源阵地,但海相页岩气成藏机理复杂、物性差、流体赋存形式多样。海相页岩气储层品质评价是页岩气勘探开发中甜点优选的重要评价内容,地球物理测井则是其储层品质评价的重要手段。通过分析海相页岩气... 详细信息

海相页岩是中国海相页岩气藏的主要资源阵地,但海相页岩气成藏机理复杂、物性差、流体赋存形式多样。海相页岩气储层品质评价是页岩气勘探开发中甜点优选的重要评价内容,地球物理测井则是其储层品质评价的重要手段。通过分析海相页岩气地质特征及目前勘探开发面临的难题,介绍了孔隙尺度—岩心尺度—测井尺度的多尺度岩石物理分析技术,围绕含气页岩的有机质、储集性、含气性等地质品质关键参数以及脆性指数、应力、断裂韧性等工程品质关键参数,梳理了这些关键参数的预测技术,建立了页岩气储层品质分级及甜点优选的测井综合评价体系,并应用实例说明了该技术的应用效果和适用性。最后,通过分析页岩气测井评价技术目前存在的问题,提出了新的思路和未来的发展趋势。

关键词：深层页岩气多尺度岩石物理测井解释储层品质甜点分级

微腔集成相干光源研究进展、通信应用及其未来展望

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电子科技大学学报 2024年第5期53卷 706-719页

作者：刘可为吴冰冰李芳中国信息通信研究院技术与标准研究所北京100191

凭借小体积、低功耗、可重构、低成本等优势,片上集成相干光源成为光计算、自动驾驶、高速光互联、5G/6G通信等领域极具潜力的光源方案。微腔集成相干光源结合片上集成和腔增强效应,显著增加了腔内光场功率,降低了泵浦阈值。该文介绍克... 详细信息

凭借小体积、低功耗、可重构、低成本等优势,片上集成相干光源成为光计算、自动驾驶、高速光互联、5G/6G通信等领域极具潜力的光源方案。微腔集成相干光源结合片上集成和腔增强效应,显著增加了腔内光场功率,降低了泵浦阈值。该文介绍克尔光频梳、微腔受激拉曼激光、二阶非线性光梳和微腔增强电光梳四大类微腔集成相干光源的原理和研究进展,针对谱宽、噪声、效率、功率四大关键性能指标逐一进行分析,介绍基于微腔集成相干光源在通信应用中的研究进展,并对其未来发展趋势进行展望。

关键词：集成相干光源克尔光频梳受激拉曼激光二阶非线性光梳微腔增强电光梳

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地月空间天基时空基准的构建与传递

中国空间科学技术（中英文） 2024年第3期44卷 51-59页

作者：周会超郑晋军王海红毕少筠中国空间技术研究院北京100094

地月空间正在逐渐成为人类太空探索活动的热点区域。高精度时间、空间基准的构建和传递是确保地月空间任务规划与实施的重要基础,既是地球时空基准的体系化拓展,也是提升地月空间时空信息保障水平的重要手段。随着GNSS系统的发展和稳定... 详细信息

地月空间正在逐渐成为人类太空探索活动的热点区域。高精度时间、空间基准的构建和传递是确保地月空间任务规划与实施的重要基础,既是地球时空基准的体系化拓展,也是提升地月空间时空信息保障水平的重要手段。随着GNSS系统的发展和稳定服务,地球区域时空基准设施相对完备。月球区域的导航系统与地球类似,国内外也提出了多种方案,但地月空间还包括地球、月球区域以外的区域,其时空基准实施的构建需要充分考虑空域大、动力学特殊等因素,在高效益实现时空信息服务的同时,将地球和月球的时空基准进行有机衔接。立足当前发展需求,开展了地月空间时空基准架构的设计,并针对地球、月球区域之外地月区域特点,研究并提出基于地月平动点的天基时空基准构建、溯源和传递方案,可支持实现地月空间时空基准信息服务,为地月空间时空基准的一体化构建与发展提供参考。

关键词：地月空间平动点天基时空基准导航

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分布式训练系统及其优化算法综述

计算机学报 2024年第1期47卷 1-28页

作者：王恩东闫瑞栋郭振华赵雅倩山东海量信息技术研究院济南250101 浪潮(北京)电子信息产业有限公司北京100875 浪潮电子信息产业股份有限公司济南250101

人工智能利用各种优化技术从海量训练样本中学习关键特征或知识以提高解的质量,这对训练方法提出了更高要求.然而,传统单机训练无法满足存储与计算性能等方面的需求.因此,利用多个计算节点协同的分布式训练系统成为热点研究方向之一.本... 详细信息

人工智能利用各种优化技术从海量训练样本中学习关键特征或知识以提高解的质量,这对训练方法提出了更高要求.然而,传统单机训练无法满足存储与计算性能等方面的需求.因此,利用多个计算节点协同的分布式训练系统成为热点研究方向之一.本文首先阐述了单机训练面临的主要挑战.其次,分析了分布式训练系统亟需解决的三个关键问题.基于上述问题归纳了分布式训练系统的通用框架与四个核心组件.围绕各个组件涉及的技术,梳理了代表性研究成果.在此基础之上,总结了基于并行随机梯度下降算法的中心化与去中心化架构研究分支,并对各研究分支优化算法与应用进行综述.最后,提出了未来可能的研究方向.

关键词：分布式训练系统 (去)中心化架构中心化架构算法 (异)同步算法并行随机梯度下降收敛速率

基于太赫兹时域光谱系统的双折射率晶体非接触式表征方法

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光谱学与光谱分析 2024年第8期44卷 2334-2339页

作者：袁媛张天尧张朝晖赵小燕李星玥李博扬吴先毫徐渤闫建峰孙溥曹灿北京科技大学自动化学院北京市工业波谱成像工程技术研究中心北京100083 中国舰船研究院新技术研究部北京100192 中国科学院空天信息创新研究院激光工程技术研究部北京100094

晶体的各向异性探测技术正逐渐向非接触和非破坏性方法发展。太赫兹辐射由于其对许多介电材料的大穿透深度和非电离特性,在各向异性材料的双折射研究中具有广阔的前景。石英、蓝宝石、液晶以及含有亚波长结构的超材料等都表现出太赫兹... 详细信息

晶体的各向异性探测技术正逐渐向非接触和非破坏性方法发展。太赫兹辐射由于其对许多介电材料的大穿透深度和非电离特性,在各向异性材料的双折射研究中具有广阔的前景。石英、蓝宝石、液晶以及含有亚波长结构的超材料等都表现出太赫兹双折射,作为偏振功能器件中的常用材料,其参数测量对于太赫兹器件研发具有重要意义。材料双折射率的提取往往依赖光轴方向和晶体厚度等先验参数。材料的光轴方向表征其各向异性的优先方向,对于已知光轴取向的晶体,可以根据经验选择合适的琼斯向量,而在实际应用中,只要选择探测太赫兹波的线偏振方向、光轴、探测轴。可以很容易地测量出寻常光和非常光,并直接从时域信号中计算出各自的折射率。对于光轴方向未知的材料,需要旋转样品以不同的方位角进行测量。双折射率的提取依赖于材料厚度的确定,通过游标卡尺或千分尺所得测量值与真实值存在较大差异,容易在样品表面造成划痕。无论是旋转样品还是厚度测量,人为操作都会为双折射率表征引入不确定性。基于透射式太赫兹时域光谱系统(THz-TDS)开发了一种双折射晶体光轴方向和晶片厚度的非接触式测量方法,不依赖于晶体先验参数,即可获取晶体完整的折射率。通过控制样品旋转配合光学延迟线动作实现光轴自动定位,利用传递函数迭代逼近算法提取晶体厚度和完整的折射率。为验证该方法,选择了在太赫兹波段具有双折射特性的(10-10)取向蓝宝石晶体进行测量,准确地提取了晶体在0.3~1.5 THz频率范围的平均寻常光折射率3.39±0.02,非常光折射率3.08±0.02,双折射率-0.31±0.02,并绘制了吸收谱。结果证明,所建立的测量方法避免了人工操作引起的样品损坏和定位误差,提高了双折射晶体太赫兹频段材料参数的测量速度、稳定性和精确度,对偏振敏感太赫兹测量技术及其应用具有重要意义。

关键词：太赫兹时域光谱双折射各向异性偏振蓝宝石

全双工辅助的无人机上行通信抗窃听物理层安全技术研究

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现代电子技术 2024年第9期47卷 21-28页

作者：曹建勋王谋业杨胜辉黄耀森吴思凡中电科海洋信息技术研究院有限公司北京100041

针对无人机上行通信链路的窃听攻击,提出一种全双工协同干扰的安全传输策略。方案利用收发双方在数据传输不同阶段的信息差异以及掌握的先验信息特征,向待传输信号注入人工噪声信号,从而使窃听链路形成干扰受限系统。在发射功率、无人... 详细信息

针对无人机上行通信链路的窃听攻击,提出一种全双工协同干扰的安全传输策略。方案利用收发双方在数据传输不同阶段的信息差异以及掌握的先验信息特征,向待传输信号注入人工噪声信号,从而使窃听链路形成干扰受限系统。在发射功率、无人机的机动性等约束条件下,建立最大化系统保密速率的联合优化问题,基于交替优化方法和连续凸近似技术将非凸问题转化为两个子问题,并设计了一种迭代优化算法进行求解。仿真结果表明,所提安全传输方案与其他参照方案相比,能够显著提高全双工无人机中继通信系统的保密速率,表现出更好的性能。

关键词：无人机通信物理层安全全双工人工噪声通信抗窃听连续凸近似

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