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一种基于稀疏重构的多视角MIMO雷达关联成像算法研究

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系统工程与电子技术 2024年第2期46卷 470-477页

作者：张弓田雨薇袁家雯张宇南京航空航天大学电子信息工程学院江苏南京210016 南京工程学院信息与通信学院江苏南京211167 南京信息工程大学电子与信息工程学院江苏南京210044

为改善复杂目标的成像表现、提升雷达图像的视觉效果,提出一种基于稀疏重构的多视角多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达关联成像方法,设计了多视角雷达散射面积(radar cross section,RCS)起伏的稀疏重构关联成像模... 详细信息

为改善复杂目标的成像表现、提升雷达图像的视觉效果,提出一种基于稀疏重构的多视角多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达关联成像方法,设计了多视角雷达散射面积(radar cross section,RCS)起伏的稀疏重构关联成像模型。所提算法能提高辐射场信号随机性,改善复杂目标雷达关联成像参考信号与回波之间相关性退化的情况,减小多视角RCS起伏对相关性的影响,提升多视角下的关联成像质量。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。

关键词：雷达成像多输入多输出雷达关联成像正则化全变差

融合多尺度特征卷积神经网络的多光谱图像压缩方法

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光学精密工程 2024年第4期32卷 622-634页

作者：张丽丽陈子坤潘天鹏屈乐乐沈阳航空航天大学电子信息工程学院辽宁沈阳110136

不同于普通图像压缩,多光谱图像压缩除了需要去除空间冗余同时还需要去除光谱间冗余,近年来研究表明端到端的卷积神经网络模型在图像压缩方面具有很好的性能,但对于多光谱图像压缩其编解码器并不能有效解决同时高效提取到多光谱图像空... 详细信息

不同于普通图像压缩,多光谱图像压缩除了需要去除空间冗余同时还需要去除光谱间冗余,近年来研究表明端到端的卷积神经网络模型在图像压缩方面具有很好的性能,但对于多光谱图像压缩其编解码器并不能有效解决同时高效提取到多光谱图像空间和光谱间特征的问题,同时也会忽略图像局部特征信息。针对以上问题,本文提出了一种融合多尺度特征卷积神经网络的多光谱图像压缩方法。所提出网络在压缩模型的编解码器中嵌入了可以提取出不同尺度下空间和光谱间特征信息的多尺度特征提取模块,以及可以用来捕捉局部空间信息和光谱信息的空间光谱间非对称卷积模块。实验表明,与传统算法如JPEG2000和3D-SPIHT以及深度学习方法相比,在Landsat-8的7波段和Sentinel-2的8波段数据集上所提出模型的峰值信噪比(PSNR)指标高于传统算法1-2dB。在平均光谱角度(MSA)指标的衡量下,所提出的模型在Landsat-8数据集上优于传统算法约8×10^(-3)rad,在Sentinel-2数据集上优于传统算法约2×10^(-3)rad。满足了多光谱图像压缩对空间和光谱间特征提取以及局部特征提取的要求。

关键词：空间光谱间特征非对称卷积卷积神经网络多光谱图像压缩

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概率计算及混合概率计算

电子学报 2024年第2期52卷 428-440页

作者：李洪革陈宇昊吴俊毅宋印杰朱新宇北京航空航天大学电子信息工程学院北京市100191

非位置概率数的计算机制已经成为边缘计算片上系统的新范式.本文介绍了概率计算(stochastic computing)的起源、发展和目前国内外的研究现状.针对传统概率计算存在诸如计算时延长、脉冲串信息携带效率低等问题,本文提出了二进制数-概率... 详细信息

非位置概率数的计算机制已经成为边缘计算片上系统的新范式.本文介绍了概率计算(stochastic computing)的起源、发展和目前国内外的研究现状.针对传统概率计算存在诸如计算时延长、脉冲串信息携带效率低等问题,本文提出了二进制数-概率脉冲串混合编码的混合概率数概念,并从数的表示机理上阐释了二进制数、概率数和混合概率数的数理关系,进而揭示了混合概率计算所具备的低时延、高算力和高能效比的计算特点.本文基于40 nm CMOS工艺设计混合概率深度神经网络,该神经网络芯片在内核面积仅0.73 mm×0.73 mm的条件下,设计4544个乘累加(MAC)单元.在时钟频率400 MHz条件下,总功率为102.3 mW,其中动态功耗仅97μW.通过ASIC芯片的实验测试表明,混合概率计算作为一种全新的颠覆性计算范式,与其他确定性、可扩展和全并行等概率计算方案相比,其能效比分别提高了50倍、2.5倍和3.26倍.

关键词：概率数概率计算混合概率数混合概率计算深度神经网络能效算力

高均匀性1×128 SiC紫外雪崩光电二极管探测阵列

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电子元件与材料 2024年第7期43卷 804-808页

作者：李红旭苏琳琳杨成东无锡学院电子信息工程学院江苏无锡214105

主要研究了SiC雪崩光电二极管(APD)阵列对微弱紫外光的探测均匀性问题,设计并制备了1×128 SiC APD探测阵列,通过表征各像素点的电流-电压曲线,提取出APD阵列的击穿电压波动在±0.1 V;通过被动淬灭电路表征各像素点的微弱紫外光探测能力... 详细信息

主要研究了SiC雪崩光电二极管(APD)阵列对微弱紫外光的探测均匀性问题,设计并制备了1×128 SiC APD探测阵列,通过表征各像素点的电流-电压曲线,提取出APD阵列的击穿电压波动在±0.1 V;通过被动淬灭电路表征各像素点的微弱紫外光探测能力,提取出APD阵列的暗计数率波动在±0.5 Hz/μm^(2),单光子探测效率波动在±0.4%,良率达到91%,结果表明本工作设计的SiC APD探测阵列能够为微弱紫外光成像技术提供可行的技术方案。

关键词：雪崩光电二极管 SiC 探测阵列高均匀性良率

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双节点-双边图神经网络的茶叶病害分类方法

农业机械学报 2024年

作者：张艳车迅汪芃汪玉凤胡根生安徽大学电子信息工程学院

传统茶叶病害分类主要依赖人工方法，此类方法费工费时，同时茶叶病害样本较少使得现有的机器学习方法的模型训练不充分，病害分类准确率不够高。针对茶炭疽病、茶黑煤病、茶饼病和茶白星病4类病害，提出一种基于双节点-双边图神经网络... 详细信息

传统茶叶病害分类主要依赖人工方法，此类方法费工费时，同时茶叶病害样本较少使得现有的机器学习方法的模型训练不充分，病害分类准确率不够高。针对茶炭疽病、茶黑煤病、茶饼病和茶白星病4类病害，提出一种基于双节点-双边图神经网络的茶叶病害分类方法。首先通过两分支卷积神经网络提取RGB茶叶病害特征和灰度茶叶病害特征，两分支均采用ResNet12作为骨干网络，参数独立不共享，两类特征作为图神经网络的两个子节点，以获得不同域样本所包含的病害信息；其次构建相对度量边和相似性边两类边，从而强化节点对相邻节点所含病害特征的聚合能力。最后，经过双节点特征和双边特征更新模块，实现双节点和双边交替更新，提高边特征对节点距离度量的准确性，从而实现训练样本较少条件下对茶叶病害的准确分类。本文方法和小样本学习方法进行了对比实验，结果表明，本文方法获得更高的准确率，在miniImageNet和PlantVillage数据集上5way-1shot的准确率分别达到69.30%和88.42%，5way-5shot准确率分别为82.48%和93.04%。同时在茶叶数据集TeaD-5上5way-1shot和5way-5shot准确率分别达到84.74%和86.34%。

关键词：茶叶病害分类图神经网络双节点相对度量边相似性边

改进YOLOv7的城市小型无人机目标检测方法

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计算机工程与应用 2024年第10期60卷 237-245页

作者：崔勇强李嘉轩侯林果梅涛白迪陈少平中南民族大学电子信息工程学院武汉430074

针对“低小动”无人机的反制技术已成为低空空域安全防御的重要手段,然而实时检测与准确识别是实施有效反制的前提条件与关键基础。针对城市低空环境下,目标检测算法对不同背景下小尺度无人机目标检测精度低,容易出现漏检误检且易受外... 详细信息

针对“低小动”无人机的反制技术已成为低空空域安全防御的重要手段,然而实时检测与准确识别是实施有效反制的前提条件与关键基础。针对城市低空环境下,目标检测算法对不同背景下小尺度无人机目标检测精度低,容易出现漏检误检且易受外界因素干扰等问题,提出了一种基于改进YOLOv7的“低小动”无人机目标检测方法。首先采集大量不同环境、不同背景下的无人机样本构建数据集,并采用ViBe(visual background extractor)算法进行预处理;其次引入坐标注意力机制与SPDConv(space-to-depth convolution)模块改进和优化YOLOv7的网络结构;最后提出融合ViBe和改进YOLOv7的二级检测架构,将改进后的YOLOv7作为网络模型检测经ViBe处理后的图像。依据原图与处理图像的位置大小关系,将检测出的目标坐标映射回归至原图片,从而完成目标检测提取。实验结果表明,所提目标检测方法检测精度达96.5%,较原YOLOv7方法提高了15.8个百分点,显著提升了“低小动”目标的检测精度,能够满足低空无人机的实时精准检测的需求。

关键词： ViBe算法反无人机 YOLOv7 坐标注意力机制小目标检测 SPDConv

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Cs_(2)AgBi_(0.75)Sb_(0.25)Br_(6)钙钛矿太阳能电池的优化设计

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物理学报 2024年第2期73卷 317-326页

作者：王月荣田汉民张登琪刘维龙马旭蕾河北工业大学电子信息工程学院天津300401 天津电子材料与器件实验室天津300401

双钙钛矿太阳能电池以其低成本、高性能、环境友好、稳定性强而备受关注.本研究使用Silvaco TCAD分析了Cs_(2)AgBi_(0.75)Sb_(0.25)Br_(6)太阳能电池的钙钛矿层厚度、能带偏移、金属电极功函数、传输层厚度及掺杂浓度与器件效率的关系,... 详细信息

双钙钛矿太阳能电池以其低成本、高性能、环境友好、稳定性强而备受关注.本研究使用Silvaco TCAD分析了Cs_(2)AgBi_(0.75)Sb_(0.25)Br_(6)太阳能电池的钙钛矿层厚度、能带偏移、金属电极功函数、传输层厚度及掺杂浓度与器件效率的关系,以提升器件性能.基于空穴传输层为Spiro-OMeTAD,电子传输层为ZnO的器件进行初始研究,其显示出12.66%的光电转换效率.结果表明,当钙钛矿层厚度大于500 nm时,效率趋于饱和.最佳导带偏移量为0—+0.5 eV,最佳价带偏移量为-0.1—+0.2 eV.在改变器件的电子传输层为ZnOS,空穴传输层分别为MoO_(3),Cu_(2)O和CuSCN的情况下,优化其厚度和掺杂浓度,最终空穴传输层为Cu_(2)O的双钙钛矿太阳能电池理论光电转换效率达22.85%,比目前报道的理论效率值相对提升了25.6%.此外,当金属电极功函数小于-4.9 eV时易实现最佳效率.本工作为开发高性能无铅钙钛矿太阳能电池提供了理论指导.

关键词：双钙钛矿太阳能电池光电转换效率能带偏移电极功函数

有人机/无人机智能协同目标搜索和轨迹规划算法

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通信学报 2024年第1期45卷 31-40页

作者：卢卓吴启晖周福辉南京航空航天大学电子信息工程学院江苏南京210016

基于有人机/无人机智能协同平台,针对多个位置未知的干扰信号源搜索及轨迹规划进行了研究。考虑到搜索过程的实时性和动态性,提出了一种基于多智能体深度强化学习的有人机/无人机智能协同目标搜索和轨迹规划(MUICTSTP)算法。各无人机通... 详细信息

基于有人机/无人机智能协同平台,针对多个位置未知的干扰信号源搜索及轨迹规划进行了研究。考虑到搜索过程的实时性和动态性,提出了一种基于多智能体深度强化学习的有人机/无人机智能协同目标搜索和轨迹规划(MUICTSTP)算法。各无人机通过感知接收干扰信号强度在线决策轨迹规划,同时将感知信息和决策动作传给有人机来获得全局评估。仿真结果表明,该算法相比其他算法在长期接收干扰信号强度、碰撞等方面表现出更好性能,且获得更优的学习策略。

关键词：有人机/无人机智能协同多智能体深度强化学习轨迹规划接收干扰信号强度

基于自适应容错的四旋翼无人机位姿跟踪与抗扰控制设计

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控制工程 2024年

作者：古训王鹏博贵阳学院电子信息工程学院

由于四旋翼无人机的长时间高空飞行，易出现执行器故障问题，进而导致控制失效，存在炸机的风险。因此，充分考虑上述问题，提出了一种自适应容错位姿跟踪控制策略。具体来讲，在位置环中，设计了带有加速度前馈的PD控制器，实现了无人... 详细信息

由于四旋翼无人机的长时间高空飞行，易出现执行器故障问题，进而导致控制失效，存在炸机的风险。因此，充分考虑上述问题，提出了一种自适应容错位姿跟踪控制策略。具体来讲，在位置环中，设计了带有加速度前馈的PD控制器，实现了无人机位置的高精度跟踪。在姿态环中，引入自适应控制策略在线实时估计故障等级，并综合考虑外部未知扰动，对执行器故障及外部干扰进行补偿。随后，利用Lyapunov稳定性分析方法证明了系统的闭环稳定性。基于Matlab/Simulink的实时仿真结果表明，相较于经典的串级PID控制方法与基于滑模的控制方法，所提出的自适应容错控制策略在位姿跟踪效果上跟踪精度较高，位置跟踪精度提高约70%以上。因此，所设计的控制策略具有较好的鲁棒性和跟踪性能。

关键词：四旋翼无人机自适应控制外部未知扰动位姿跟踪控制故障容错控制