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第51卷,第3期
刊出日期:2023年03月
  • 6G:通信、感知与智能内生
  • 王德胜, 邓珂, 黄治华, 张浩, 林浩瀚 doi: 10.13245/j.hust.239505 P1-6 在线阅读 下载(1.83 MB)
    以边缘计算技术(MEC)的系统时延和能耗作为联合优化的核心指标,对多小区-多终端场景进行系统性混合整数非线性规划(MINLP)的数学建模,利用遗传算法中嵌套麻雀觅食算法的思路,建立从整体到局部的联合优化方法;通过分析通信资源与计算资源二者之间的置换机理,给出了高效的终端接入选择、任务卸载策略,以及发射功率、计算频率等优化方法.为未来新型业务在时效与能耗等优化方面起到积极的理论指导作用,也为未来6G通信、计算、存储、控制等4C一体化设计提供有益探索.
  • 葛晓虎, 喻可 doi: 10.13245/j.hust.238904 P7-16 在线阅读 下载(2.31 MB)
    针对超宽带智能反射面(IRS)无线通信系统中的时延扩展会造成符号间干扰(ISI)及影响系统性能的问题,研究了基于时间反演(TR)的超宽带IRS无线通信系统建模与优化.首先,基于Rake接收机建立了干扰分析模型,分析了Rake接收机的抽头参数对信干噪比(SINR)、误比特率(BER)的影响.仿真分析表明:与1 GHz带宽相比,2 GHz带宽下的ISI使得IRS无线通信系统SINR降低4.73 dB,BER性能损失789%.其次,将TR技术引入到超宽带IRS无线通信系统,在接入点(AP)使用TR技术进行预滤波,利用TR技术的时空聚焦特性抑制IRS通信系统ISI,并提出了一种基于TR技术的联合优化AP端TR预滤波器波形和IRS反射因子新算法.仿真结果表明:与随机相位算法相比,新算法将IRS无线通信系统和速率提升了165%.
  • 曹宗杰, 邓子鹏, 皮亦鸣 doi: 10.13245/j.hust.239495 P17-24 在线阅读 下载(897.37 KB)
    对面向6G应用的高分辨雷达人体精细动作感知技术进行了分析和展望.首先介绍了当下6G技术的现状与基于6G的沉浸化技术的应用潜力;通过6G技术的挑战和愿景,总结出6G技术在发展过程中的需求,对基于多种传感器系统的人体感知与人机交互系统的优缺点及发展前景进行了剖析;随后探讨了面向6G应用场景下的智能感知技术,最后对高分辨雷达人体精细动作感知技术面临的挑战和关键性技术进行了分析.
  • 李胜峰, 杨欣, 王伶 doi: 10.13245/j.hust.238849 P25-30 在线阅读 下载(2.22 MB)
    利用四阶加权分数傅里叶变换(4-WFRFT)和人工噪声(AN),提出了一种基于人工噪声和加权分数阶傅里叶变换的智能反射表面(IRS)辅助的多进多出(MIMO)无线通信系统.为了提高信道质量,在基站(BS)、合法接收者(LU)和窃听者(Eve)组成的通信系统中引入智能反射面;进一步,为了提高该系统的安全性能,引入人工噪声并使用加权阶傅里叶变换.以最大保密速率(SR)为目标,以发射功率限制和智能反射面相移单元模为约束,联合优化了基站的发射预编码(TPC)矩阵、AN的协方差矩阵和智能反射面相移.由于所提问题是一个非凸问题,因此利用块坐标下降(BCD)算法交替更新变量,同时保持安全速率不递减,最后通过仿真结果验证了该方法提高系统安全性的有效性.
  • 李永杰, 荣晗戈, 张秀山 doi: 10.13245/j.hust.230122 P31-37 在线阅读 下载(4.99 MB)
    鉴于自然环境下光照变化和视角变化会导致图像特征点不稳定,影响三维注册的效果,为此提出了一种基于特征点提取网络的三维注册算法.首先网络使用并行支路提取图像的特征点与描述子;接着通过二分图进行特征匹配;最后完成三维注册.在HPatches数据集上的实验结果表明:特征点在光照变化和视角变化下的可重复率分别达到了67.7%和55.9%,图像匹配的mAP达到了94.15%.在Oxford数据集上mAP达到了93.42%,视频上三维注册正确率达到了95.4%.
  • 吴皓威, 刘燕, 王柳彬, 欧静兰 doi: 10.13245/j.hust.238353 P38-46 在线阅读 下载(2.12 MB)
    针对协作通信网络无线信道高度开放的信息安全问题,提出一种基于智能反射面(IRS)辅助通信与用户协作干扰的下行链路物理层安全传输方案,并给出了一种基于交替迭代的保密容量最大化算法.该方案中智能反射面通过调整反射相位辅助合法用户进行通信,并且全双工用户在接收有用信号的同时发射人工噪声,从而增强系统信息安全传输.为了求解系统保密容量的非凸优化问题,利用交替迭代算法将其分解为3个子问题,分别对基站波束成形矢量、系统功率分配系数及IRS相移矩阵进行优化.在求解的过程中推导了波束成形矢量和功率分配系数的闭式解,并分别利用连续凸近似和黎曼流形优化两种算法得到了IRS的最佳相移矩阵.分析与仿真结果表明:所提出的方案能够快速收敛,且基于黎曼流形的优化算法具有更低的复杂度.与随机相位或固定功率系数的方案相比,该方案能够显著提高系统安全性能.
  • 张晓华, 袁肖赟, 杨红英, 杨延栋, 赛峰 doi: 10.13245/j.hust.230330 P47-51 在线阅读 下载(1.69 MB)
    提出了一种基于图神经网络(GNN)的电网故障检测方法,辅助解决网络运维领域的故障问题.通过构建电网特征抽取模型以及知识图谱,将所提出图神经网络应用于电网的故障节点定位;通过引入时间维度信息,将前后时刻的节点状态辅助当前时刻的故障检测;将图神经网络层的各个节点输出特征进行相关性分析,验证图神经网路对节点特征抽取的有效性.结果表明:所提出的图神经网络能够有效地定位电网故障节点,在仿真故障场景上获得了99.53%的定位准确率,图神经网路对节点的特征建模可以定性观测节点故障扰动传播情况,对故障节点分析起到了重要辅助作用.
  • 陈海燕, 甄霞军, 赵涛涛 doi: 10.13245/j.hust.238491 P60-66 在线阅读 下载(2.15 MB)
    针对图像中小目标的特征难以有效提取,从而对小目标的检测不利的问题,提出了一种通道-空间注意力机制特征融合的小目标检测模型.该模型以Faster R-CNN作为基础检测模型,首先设计了一种基于通道-空间注意力机制的特征融合方法,用于降低特征融合过程中引起的混叠效应;然后设计了一种跳跃残差连接模块用于降低特征融合过程中高层特征信息的丢失;最后基于ResNet101深层特征提取能力强的特点,使用其提取特征,将提取的特征采用通道-空间注意力机制特征融合方法融合生成特征金字塔网络,并将生成的特征金字塔网络作为Faster R-CNN的主干网络.在NWPU VHR-10数据集上对小目标检测的实验结果表明:本文模型的平均检测精度为82.5%,高于DSSD(55.4%)、FSSD(77.3%)、TDFSSD(76.8%)、Faster R-CNN(44.2%)和FPN(68.9%)的平均检测精度.
  • 精密重力测量方法与技术
  • 刘伟, 常晓涛, 朱广彬, 瞿庆亮 doi: 10.13245/j.hust.230301 P67-71 在线阅读 下载(1.35 MB)
    利用理论计算和数据模拟分析两种方法,深入研究了Bender-type卫星的混频特性.首先,根据卫星重力测量过程对高频信号的两步混频机制,计算了Bender-type每对卫星的混频频率;其次,根据数据驱动-频谱分析法,以8个主要海潮分量M2,N2,S2,K2,O1,P1,Q1,K1单独作为输入信号,模拟了GRACE-type和Bender-type卫星任务,并对反演重力场时间序列进行频谱分析,确定各海潮分量在不同任务模式下的频率谱密度.研究发现:Bender-type卫星星座两对卫星的海潮混频并不存在耦合性,通过逐对分析每一对卫星单独观测引起的混频频率即可得到Bender-type卫星星座海潮混频频率.
  • 王康, 李耀宗, 肖云, 周浩, 周泽兵, 罗志才 doi: 10.13245/j.hust.230302 P72-77 在线阅读 下载(2.09 MB)
    星载加速度计是低低卫星跟踪卫星技术探测地球重力场的核心载荷,由于加速度计载荷设计复杂且精细度要求高,GRACE和GRACE Follow-On等低低卫星跟踪卫星均存在仅有单加速度计工作的情况,为保障重力卫星任务顺利实施,须要在单加速度计观测条件下完成数据移植工作,现阶段尚无关于加速度计移植算法误差来源的研究.这里详细分析了移植算法的噪声来源,并评估了移植误差对重力场建模精度的影响.结果表明:移植误差主要来源于双星重复飞行的位置差异、姿态差异、时间延迟和卫星自身参数误差;当移植误差小于1×10-9 m/s2时,地球重力场的反演精度与双加速度计同时工作时的反演精度差异较小,对应需求为双星重复飞行的位置差异小于1 000 m、姿态差异小于1°.
  • 梁磊, 于锦海, 钟敏, 王长青 doi: 10.13245/j.hust.230303 P78-84 在线阅读 下载(1.14 MB)
    以线性化斯托克斯边值问题为例,研究了数据观测精度对构建超高阶地球重力场模型阶数的影响.首先推导了线性化斯托克斯边值问题,并分别按照边界面的球近似和椭球近似给出了相应的球谐级数解;然后通过模拟计算,依次分析线性化的边值问题及不同数据观测精度对构建超高阶重力场模型的影响.从模拟计算可见:在 2 159阶次内线性化的边值问题满足超高阶重力场模型构建要求,并且经过椭球改正后在中低阶部分相较于球近似而言位系数精度至少可以提高一个量级.对模拟的重力异常分别添加1和3 mGal的随机误差,经过斯托克斯球边值问题恢复重力场模型的最大阶数分别为1 600和1 400阶左右,经过斯托克斯椭球边值问题恢复重力场模型的最大阶数分别为2 000和1 450左右.在中低阶部分椭球边值问题恢复重力场位系数的精度要优于球边值问题,但在中高阶部分恢复重力场位系数的精度要低于球边值问题,即椭球边值问题比球边值问题的抗误差干扰能力更弱,这主要由于椭球边值问题球谐系数解中存在nε 2项.
  • 郭金运, 朱风顺, 刘新, 常晓涛 doi: 10.13245/j.hust.230304 P85-91 在线阅读 下载(1.36 MB)
    针对GRACE卫星仅能探测到大空间尺度的重力变化,提出利用卫星测高数据反演高空间分辨率的海洋时变重力.首先将CryoSat-2卫星测高数据按月分组,基于每组海面高数据计算沿轨剩余大地水准面梯度和格网剩余垂线偏差,然后利用逆Vening-Meinesz公式反演月重力异常,最后基于全部月重力异常数据计算格网大小为3′的CryoSat-2时变重力.以孟加拉湾及其周边海域为例,在2011年2月—2020年4月间,CryoSat-2时变重力的周年振幅和周年相位分别为(0.10±0.03) μGal和98.84°±0.43°,同期GRACE数据的周年振幅和周年相位分别为(0.66±0.05) μGal和93.52°±0.08°,两者的周年信号基本一致;CryoSat-2和GRACE时变重力的线性趋势分别为(0.02±0.01)和(0.09±0.01) μGal/a,均表现为增长.结果表明:3′×3′格网的CryoSat-2时变重力能够反映出研究海域重力变化的季节性信号和长期趋势,验证了利用卫星测高数据反演高空间分辨率海洋时变重力的可行性.
  • 王林海, 陈石 doi: 10.13245/j.hust.230305 P92-99 在线阅读 下载(4.77 MB)
    采用Bootstrap和Jackknife两种统计学方法,用于评估贝叶斯重力平差算法的参数估计稳定性问题.以四川和云南实际重力测网的观测系统为例,模拟观测数据和误差分布,给出了贝叶斯重力平差方法用于实际重力平差的稳定性评估方案.研究结果表明:贝叶斯平差方法在观测样本足够的情况下,可以较好地估计相对重力仪的非线性漂移和格值系数;部分段差样本丢失时仍可以稳定地估计模型参数.通过使用统计学方法和检验流程,并结合特定的重力观测系统进行测试,所得结论有助于优化陆地重力观测系统设计,评估贝叶斯重力平差结果的可靠性.
  • 尚佩斯, 苏晓莉, 罗志才 doi: 10.13245/j.hust.230306 P100-107 在线阅读 下载(2.61 MB)
    基于GRACE/GRACE-FO数据,分析了自2002年4月以来格陵兰冰盖的质量变化情况.结果表明:格陵兰冰盖质量经历了亏损较缓(2002-04—2009-12期间约-196±3 Gt/a)到快速亏损(2010-01—2012-12期间约-422±7 Gt/a)、亏损变缓(2013-01—2017-06期间约-170±15 Gt/a)以及再次快速亏损(2018-05—2021-09期间约-297±4 Gt/a)的变化过程.且相比时段2018-09—2020-08(质量亏损速率约-405±8 Gt/a),格陵兰冰盖在2019-09—2021-08的质量亏损速率明显减缓,约-139±7 Gt/a.格陵兰冰盖夏季质量亏损对其年总质量变化起着决定性作用,但2020年其在春、秋和冬季里质量累积量为近年来最大值,这减少了该年质量亏损总量.研究还表明:降水和融水径流是影响格陵兰冰盖质量变化的主导因素.
  • 郭向 doi: 10.13245/j.hust.230307 P108-113 在线阅读 下载(1.13 MB)
    分析了全球定位系统(GPS)载波相位模糊度固定对接收机钟差解算的影响,并利用GRACE-FO实测数据基于不固定模糊度、固定单差模糊度和固定双差模糊度三种方法解算了三组钟差,最后通过与官方产品比较和重叠弧段比较两种方法进行了质量评估.结果显示:固定单差模糊度和固定双差模糊度所解算的相对钟差与官方产品差异的标准差(17.2和13.2 ps)比不固定模糊度(32.8 ps)分别减小了48%和60%;重叠弧段差异标准差(2.3和0.7 ps)比不固定模糊度(11.4 ps)分别减小了80%和94%,比官方产品(3.6 ps)分别减小了36%和81%.以上结果表明固定GPS相位模糊度可显著改善相对钟差精度.
  • 高乐, 张健, 殷笑寒, 伍文杰 doi: 10.13245/j.hust.230308 P114-119 在线阅读 下载(3 MB)
    从理论上分析了温度、倾斜、气压效应对微机电系统(MEMS)重力仪的影响机制,以5 μGal的零偏稳定性为目标量化环境扰动控制需求,并分别提出三层主动温度控制、机械调平和数据补偿及真空腔封装方案抑制温度、倾斜及气压效应影响.实验结果表明:24 h内重力敏感单元温度波动小于1.6 mK,测温电路漂移0.08 mK,两轴倾斜角度均小于±0.07 mrad,气压波动变化小于0.3 mPa.MEMS重力仪敏感探头集成环境抑制系统后静态本底噪声在1 Hz处为1 μGal∙Hz-1/2,是国际精度最高的MEMS相对重力仪之一.
  • 张风雷, 柳奎, 陆泽晃, 张洁 doi: 10.13245/j.hust.230309 P120-131 在线阅读 下载(2.18 MB)
    以大型测地型激光陀螺仪为研究对象,对近几年的相关研究进展进行了总结.首先阐述大型激光陀螺仪原理及其在测地学、旋转地震学、基础物理等领域的相关应用;然后根据运转机制的不同,介绍主动和被动激光陀螺仪的工作原理,并分析国内外大型主、被动激光陀螺仪的研究现状;最后从高Q值环形腔、超稳参考光源、陀螺仪闭环锁定、环形腔腔长稳定控制等方面详细介绍面向精密重力测量国家重大科技基础设施(PGMF)建设的大型被动激光陀螺仪的研究进展,同时指出该系统目前的受限因素及未来大型激光陀螺仪的研究方向.
  • 覃方君, 李冬毅, 李安, 黄春福 doi: 10.13245/j.hust.230310 P132-140 在线阅读 下载(2.72 MB)
    原子重力仪测量死区为两次重力信息采集之间的时间间隔,有效地克服测量死区,对增强原子重力仪的应用性能具有重要意义.在分析测量死区的成因以及对重力测量的影响的基础上,围绕克服测量死区的4种主要的方法进行研究分析,讨论了每种方法的特点和不足,结合本团队的最新研究成果对当前克服测量死区的方法进行了总结.4种方法中,混合加速度计方法虽未能彻底清除测量死区的影响,但对于原子重力仪动态测量意义重大.利用经典加速度计的测量值来克服测量死区将成为原子重力仪动态测量中最为实用的方法,既避免了对原子重力仪测量原理、测量时序、机械结构的复杂改进过程,与其他技术相比,又能够更充分利用原子重力仪的高精度特性,且可以很好地消除测量死区带来的恶劣影响,目前在国内外已经顺利开展了动态测量试验.可在混合加速度计方法的基础上进一步消除重力测量死区,提升原子重力仪动态测量性能.
  • 刘书豪, 杨帆, 吴毅, 唐璐 doi: 10.13245/j.hust.230311 P141-148 在线阅读 下载(1.96 MB)
    以全球海洋质量变化为案例,使用重力恢复与气候实验卫星(GRACE)及其后继卫星(GRACE-FO)重力场和相关数据,通过不同的后处理方法和模型修正的组合,计算了全球海洋质量变化.所使用的组合共计1 296个,通过对这些组合的统计研究,计算了GRACE后处理的不确定度.结果表明:GRACE后处理不确定度在全球海洋上的数值结果约为0.64 mm/a,并且存在一定的年周期性,这种量级的系统的误差值得引起GRACE科学应用的关注.根据这些结果评估了GRACE在研究全球海洋质量变化的可靠性,并给出相应的后处理方法建议.
6 2024
主 管:教育部
主 办:华中科技大学
主 编:李元元
刊 号:ISSN 1671-4512
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