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轻量级卷积神经网络在奶牛体况评分中的应用

华中农业大学学报 2024年第1期43卷 249-257页

作者：程灿冯涛黄小平郭阳阳梁栋史道玲安徽大学互联网学院合肥230039 安徽新华学院电子通信工程学院合肥230088

为对奶牛体况信息进行高效地实时监测以便满足商业化的需求,提出一种改进轻量级注意力机制网络模型(Shuffle-ECANet)。首先,针对8972幅含有奶牛尾部的图像样本,通过专家对奶牛体况进行人工评分,并构建数据集;然后以轻量级ShuffleNet-v2... 详细信息

为对奶牛体况信息进行高效地实时监测以便满足商业化的需求,提出一种改进轻量级注意力机制网络模型(Shuffle-ECANet)。首先,针对8972幅含有奶牛尾部的图像样本,通过专家对奶牛体况进行人工评分,并构建数据集;然后以轻量级ShuffleNet-v21×网络为基础,在特征提取过程中引入高效的通道注意力模块,强化网络对奶牛体况特征的提取能力。此外,采用H-Swish激活函数,避免神经元坏死现象;最后通过进一步精简网络结构得到Shuffle-ECANet网络模型。结果显示,Shuffle-ECANet模型针对各类别奶牛的识别准确率为97%以上,且在体况评分(body condition scoring,BCS)误差分别为0、≤0.25和≤0.5的体况评价结果中,Shuffle-ECANet模型均优于EfficientNet-v1、MobileNet-v3、ShuffleNet-v21×和ResNet34等模型,证明本研究方法的有效性。

关键词：体况评分 ShuffleNet-v2网络注意力机制智慧养殖轻量级激活函数

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规则截面无限长柱体的光散射研究

激光技术 2024年

作者：颜兵张华永陈平刘晨华太原科技大学应用科学研究所中北大学信息与通信工程学院安徽大学电子信息工程学院

为了研究任意规则截面的无限长柱体对入射光束的散射特性，提出了一种半解析方法。采用适当的圆柱矢量波函数来展开散射场和内场，通过电磁场边界条件和投影法确定展开系数。以基模高斯光束和径向环状光束照射横截面为圆形、椭圆形和矩... 详细信息

为了研究任意规则截面的无限长柱体对入射光束的散射特性，提出了一种半解析方法。采用适当的圆柱矢量波函数来展开散射场和内场，通过电磁场边界条件和投影法确定展开系数。以基模高斯光束和径向环状光束照射横截面为圆形、椭圆形和矩形的无限长柱体为例，对归一化的近场强度分布进行了数值仿真。结果表明，光束经过圆柱和椭圆柱传输后发生明显的干涉现象，而矩形柱对光束具有一定的汇聚作用。本文研究为求解任意规则横截面的无限长柱体对任意光束的散射提供了一个应用方便的半解析解。

关键词：散射干涉现象半解析方法规则截面无限长柱体圆柱矢量波函数归一化场强分布

基于电波混响室技术的天线效率测量实验教学设计

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实验室研究与探索 2024年第6期43卷 55-59页

作者：薛威陈晓明李迎松西北工业大学电子信息学院西安710129 西安交通大学信息与通信工程学院西安710049 安徽大学电子信息工程学院合肥230601

为使学生深入理解天线辐射特性和电磁波传播机制,设计以电波混响室技术的天线效率测量为实验教学项目。首先讲授混响室的工作原理,基于统计理论给出混响室无线信道传输函数。其次介绍混响室参考天线法原理,给出该方法测量不确定度的统... 详细信息

为使学生深入理解天线辐射特性和电磁波传播机制,设计以电波混响室技术的天线效率测量为实验教学项目。首先讲授混响室的工作原理,基于统计理论给出混响室无线信道传输函数。其次介绍混响室参考天线法原理,给出该方法测量不确定度的统计分析方法。对2种不同类型的天线开展效率测试,分析其测量不确定度。通过实验案例教学,不仅可使学生理解天线的工作特性和电磁波的传播方式,掌握工程天线效率测量的混响室方法,帮助学生了解统计电磁交叉学科的概念及应用,激发学生对电磁及统计领域相关课程的学习热情。

关键词：电波混响室天线测量天线效率测量不确定度统计电磁

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基于双支路拮抗网络的偏振方向图像融合方法

红外技术 2024年第3期46卷 288-294页

作者：凤瑞袁宏武周玉叶王峰安徽建筑大学电子与信息工程学院安徽合肥230601 安徽新华学院大数据与人工智能学院安徽合肥230088 偏振光成像技术安徽省重点实验室安徽合肥230031

为了提升偏振方向图像融合效果,构建了一种偏振方向图像的双支路拮抗融合网络(Doublebranch Antagonism Network,DANet),该网络主要包括特征提取、特征融合和特征转化3个模块。首先,特征提取模块由低频支路和高频支路组成,将0°、45°... 详细信息

为了提升偏振方向图像融合效果,构建了一种偏振方向图像的双支路拮抗融合网络(Doublebranch Antagonism Network,DANet),该网络主要包括特征提取、特征融合和特征转化3个模块。首先,特征提取模块由低频支路和高频支路组成,将0°、45°、90°和135°偏振方向图像连接输入到低频支路,提取图像能量特征,将2组拮抗图像差分输入到高频支路,提取图像细节特征;其次,将得到的能量特征和细节特征进行特征融合;最后,将融合后的特征转化整合为融合图像。实验表明,通过此网络得到的融合图像,其视觉效果和评价指标均有较为显著的提升,与合成强度图像I、偏振拮抗图像S_(d)、S_(dd)、S_(h)、S_(v)相比,在平均梯度、信息熵、空间频率和图像灰度均值上,分别至少提升了22.16%、9.23%、23.44%和38.71%。

关键词：图像融合深度学习偏振图像

基于中值滤波和偏振调制的雾天偏振图像快速增强方法研究

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光学技术 2024年第1期50卷 106-111页

作者：周玉叶袁宏武凤瑞王峰徐国明安徽建筑大学电子与信息工程学院安徽合肥230601 安徽新华学院大数据与人工智能学院安徽合肥230088 偏振光成像探测技术安徽省重点实验室安徽合肥230031 安徽大学互联网学院安徽合肥230039

针对现有偏振去雾算法难以兼顾去雾效果和实时性问题,提出了一种基于中值滤波和偏振调制的雾天偏振图像快速增强方法。利用中值滤波估算大气光;采取半反法估计无穷远处大气光强,并基于大气散射模型对图像进行恢复;使用场景偏振度对恢复... 详细信息

针对现有偏振去雾算法难以兼顾去雾效果和实时性问题,提出了一种基于中值滤波和偏振调制的雾天偏振图像快速增强方法。利用中值滤波估算大气光;采取半反法估计无穷远处大气光强,并基于大气散射模型对图像进行恢复;使用场景偏振度对恢复的图像进行偏振调制增强。相比较其他方法,文章通过降采样方法减少图像尺寸,选取小尺度的滤波窗口,在保持足够的大气光估算精度的同时,显著降低了处理时间,并采用偏振调制和直方图均衡化方法提高目标与背景的对比度,较好地解决了去雾效果和算法实时性问题。实验结果表明,经过该方法增强的图像,在信息熵、去雾前后梯度比、目标与背景对比度等三个指标上都有较大提升,达到了良好的去雾效果;对于分辨率为1393×986的图像,处理时间仅为16ms,完全满足实时性要求。

关键词：偏振去雾大气散射模型中值滤波偏振调制实时处理

具有可重构特征的轨道角动量天线技术研究进展

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电子与信息学报 2024年第4期46卷 1173-1185页

作者：吴杰胡俊张忠祥沙威黄志祥吴先良合肥师范学院电子信息系统仿真设计安徽省重点实验室合肥230601 东南大学毫米波全国重点实验室南京210096 合肥工业大学微电子学院合肥230601 浙江大学信息与电子工程学院杭州310027 安徽大学信息材料与智能感知安徽省实验室合肥230039

轨道角动量(OAM)因其模式具有理论上无穷且正交互不干扰的特点,在扩展信道容量方面展现出良好的优势,为解决日趋紧张的频谱资源提供了一种新型设计自由度。面对复杂多样的无线通信场景,设计具有可重构特征的OAM天线,是实现多模态复用、... 详细信息

轨道角动量(OAM)因其模式具有理论上无穷且正交互不干扰的特点,在扩展信道容量方面展现出良好的优势,为解决日趋紧张的频谱资源提供了一种新型设计自由度。面对复杂多样的无线通信场景,设计具有可重构特征的OAM天线,是实现多模态复用、智能信息感知和人工智能天线的物理层基础。该文首先结合可重构天线实现机理,给出了OAM可重构天线设计的方法及具备的特点;然后,系统性综述了具有可重构特征的OAM天线的研究进展;最后,对未来设计具有可重构特征的OAM天线研究进行了展望。

关键词：涡旋电磁波轨道角动量天线可重构复用

针对一次对流云降水反演大气垂直运动速度及雨滴谱

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热带气象学报 2024年第1期40卷 127-135页

作者：徐睿吴晓燕鲁江伟汪旭东王涛中山大学电子与通信工程学院广东深圳518107 四创电子股份有限公司安徽合肥230088 太原卫星发射中心机动雷达测量部山西太原030045

反演大气垂直速度和雨滴谱分布是研究云降水机制和云微物理信息的重要内容,对人工预报天气、干预天气都有重要意义。针对2021年8月29日安徽省内毫米波雷达探测到的一次对流云降水过程,处理毫米波雷达的功率谱数据并进行大气垂直速度和... 详细信息

反演大气垂直速度和雨滴谱分布是研究云降水机制和云微物理信息的重要内容,对人工预报天气、干预天气都有重要意义。针对2021年8月29日安徽省内毫米波雷达探测到的一次对流云降水过程,处理毫米波雷达的功率谱数据并进行大气垂直速度和雨滴谱反演。在小粒子示踪法的基础上引入改进小粒子示踪法:选取有效云信号段中最小功率对应的谱点作为反演大气垂直速度的示踪物。首先,根据改进前后的小粒子示踪法分别从功率谱数据中反演大气垂直速度,并跟基数据反演大气速度的结果展开对比分析。进一步得到粒子在静止空气中的下落速度,根据现有粒子下落速度-粒子直径之间的经验公式计算反演粒子直径。研究表明:(1)采用改进后的小粒子示踪法反演大气垂直速度得到的结果比小粒子示踪法得到的结果更精确,在云层内部两者误差较大;(2)进一步得到粒子下落速度,结合探测时段的天气状况,得到的粒子速度与大气速度可很好地契合,跟对流云天气情况信息大致吻合;(3)粒子浓度是反演雨滴谱分布时需要注意的主要参数,云在快速发展过程中,内部粒子持续朝外部扩张,云内部的粒子浓度较小,云边界的粒子浓度反而较大。

关键词：毫米波雷达功率谱数据小粒子示踪法大气垂直运动速度雨滴谱分布

非完美信道状态信息下分布式智能反射面辅助安全通信研究

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电子与信息学报 2024年第7期46卷 2860-2868页

作者：冯友宏张彦峨张玉峰董国青张然王晔徐龙珠安徽师范大学物理与电子信息学院芜湖241000 东南大学移动通信国家重点实验室南京210096 安徽智能机器人信息融合与控制工程实验室芜湖241000 东南大学毫米波全国重点实验室南京210096 池州学院机电工程学院池州247100

针对非完美信道状态信息(CSI)下分布式智能反射面(RIS)安全通信问题,该文构建基于基站波束成形、人工噪声(AN)和RISs相移的联合优化问题,并提出相对应优化方法和1维线性搜索的有效算法来求解所构建的非凸优化方程。仿真结果表明:相对于... 详细信息

针对非完美信道状态信息(CSI)下分布式智能反射面(RIS)安全通信问题,该文构建基于基站波束成形、人工噪声(AN)和RISs相移的联合优化问题,并提出相对应优化方法和1维线性搜索的有效算法来求解所构建的非凸优化方程。仿真结果表明:相对于随机相位、无AN辅助的安全传输策略,所提方法在非完美CSI场景可取得更高的安全传输速率;在总反射单元数目固定情况下,分布单元数目越多,所提算法优越性越明显;进一步,所提算法具有更强的鲁棒性,即本策略能更好地适应信道不确定性。

关键词：智能反射面物理层安全分布式鲁棒性非凸优化

基于等效电路的反射型双波段线-圆极化转换器快速设计方法

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电波科学学报 2024年第2期39卷 262-270页

作者：吴数鑫张清河沈钊阳杨利霞三峡大学水电工程智能视觉监测湖北省重点实验室宜昌443002 三峡大学计算机与信息学院宜昌443002 安徽大学电子信息工程学院合肥230039

针对卫星通信高频段、高效率以及极化方式的应用需求,本文设计了一种反射型双波段线-圆极化转换器,基于传输线理论建立等效电路模型,并引入调节因子对极化转换器的几何参数进行数值修正,使模型具有较高的准确性。在此基础上采用粒子群优... 详细信息

针对卫星通信高频段、高效率以及极化方式的应用需求,本文设计了一种反射型双波段线-圆极化转换器,基于传输线理论建立等效电路模型,并引入调节因子对极化转换器的几何参数进行数值修正,使模型具有较高的准确性。在此基础上采用粒子群优化(particle swarm optimizer,PSO)方法,设计了一种可以在K/Ka波段卫星通信中实现双频段、双极化转换功能的反射型极化转换器。经过数值与仿真分析得出,该极化转换器可以在发送信道(19.2~21.2 GHz)实现左旋圆极化(left-hand circularly polarization,LHCP),在接收信道(29.2~30.8GHz)实现右旋圆极化(right-hand circularly polarization,RHCP),并且可以在最大入射角范围∆θ=45°(θ_(min)=0°,θ_(max)=45°)内使轴比(axial ratio,AR)低于3 dB。与CST全波电磁仿真技术及高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)模型相比,该文提出的等效电路模型大大降低了时间成本,显著提高了极化转换器的设计效率。

关键词：超表面等效电路极化转换双极化机器学习

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