摘要：实验和理论研究表明单个磁子模式与谐振腔光子能够形成相干型与耗散型耦合,这两个耦合通道的干涉会产生零阻尼效应.本工作将零阻尼效应拓展到两个磁子模式,研究了微波谐振腔中磁双层的零阻尼效应.基于本征频率和微波透射谱,推导了两个磁子模式的零阻尼产生条件以及频率失谐的表达式,并与数值计算的微波透射谱进行比较,获得了零阻尼与系统参数之间的关系.此外,本文也分析了磁双层中界面交换耦合引起的磁子-磁子直接耦合带来的影响.由于零阻尼对应的微波透射谱的线宽非常窄,因而本工作对于设计基于磁子零阻尼效应的量子传感器件具有重要意义.

摘要：针对无人直升机在飞行过程中面临的状态受限和执行器饱和等多约束问题,本研究结合时变障碍Lyapunov函数技术和辅助系统方法提出了一种抗饱和安全飞行控制策略。首先,对状态约束进行分析并建立了包含输入饱和的无人直升机非线性系统模型;其次,针对输入饱和问题,采用饱和误差构造辅助系统,并将辅助系统的输出变量反馈到控制器中以提高系统的抗饱和能力,同时针对状态约束问题,引入时变障碍Lyapunov函数对其进行处理,保证飞行状态在预设的安全约束范围内变化;最后,在反步控制技术的框架下,设计了同时存在时变状态约束和输入饱和的无人直升机跟踪飞行控制方案,并结合Lyapunov稳定性理论证明了整个闭环系统误差的有界稳定性。通过仿真验证并与传统PID控制方法相对比,验证了本文所提出控制算法的有效性和优越性。研究结果表明:所提出的控制算法不仅能够确保无人直升机的飞行状态在合理且安全的范围内变化,而且提高了整个飞控系统的抗饱和能力。

摘要：本研究采用三维异构集成技术实现单行载流子光电二极管与微波集成电路芯片堆叠集成,研制出一款微波光子应用的高功率、宽带探测器芯片。通过优化单行载流子光电二极管的材料掺杂和外延工艺,显著提高了功率承受能力;采用集成背入射透镜和增设金属反射层的设计,有效提升了响应度;通过提取光电二极管的精确模型并采用阻抗补偿及宽带匹配电路设计技术,成功增强了宽带特性。将光电二极管芯片倒装集成在微波集成电路芯片上,大幅减小了芯片互连电路对高频性能的不利影响;采用高导热率底层芯片的设计,极大提升了探测器芯片的导热性能和高功率处理特性。研制的三维异构集成光电探测器1 dB带宽高达42 GHz,射频回波损耗优于11 dB,响应度优于0.85 A/W,暗电流低于50 nA,饱和输入光功率超过120 mW。三维异构集成微波光子探测器芯片实现了优异的带宽和响应度特性,该设计方法为微波光子应用提供了创新性的解决方案。

摘要：在复杂动态环境下,针对无人机执行协同数据采集任务时,出现的航迹规划问题求解不确定性高、多机协同难度大、机间碰撞严重等挑战,提出了一种面向多无人机辅助数据采集的强化学习协同航迹规划(reinforcement learning-based cooperative trajectory planning for UAV aided data collection,RL-DC)算法.该算法通过集中式训练分布式执行框架,实现多无人机安全高效协同数据采集和航迹优化.通过设计竞争候选节点队列机制,避免多架无人机同时服务一个节点导致的信号干扰和飞行安全问题,并通过奖励重塑优化规划轨迹,提高数据采集效率;同时采用网络结构优化和混合优先经验回放,提高无人机在复杂环境下的学习效率,提升决策能力.实验结果表明,所提出的RL-DC算法在各种任务环境中的成功率均能达到90%以上,节点服务率均大于98%,性能优于其他同类算法.

摘要：对当前无线定向自组网领域中的定向邻居发现算法的相关研究成果进行了系统性总结。首先,从定向自组网在无线通信中的重要性出发,介绍了相关背景知识和基本概念,指出其在无线通信领域的研究前景。然后,依据不同的技术标准,对定向邻居发现算法进行了多个维度的分类和比较,分别深入探讨了各种算法在不同应用场景下的适用性和局限性,具体分类包括基于扫描序列设计的确定性和随机性算法、同步和异步算法、纯定向和全向辅助发现算法、全盲和半盲算法,以及直接和间接邻居发现算法。接着,结合提出的分类方法以及算法的实际应用情况,详细阐述了部分重要定向邻居发现算法的设计原理及其收敛过程,包括确定及随机性邻居发现算法、异步邻居发现算法,以及利用机器学习技术的优化算法。最后,探讨了定向邻居发现算法的未来研究方向及应用趋势。

摘要：图像压缩感知是一种能够在低采样率下实现高效信号采样与重构的技术,但在实现高质量图像重构时,面临局部与全局特征难以有效融合的问题。为此,提出一种结合Transformer与卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)优点的图像压缩感知重构框架(transformer-CNN mixture transformer,TCMformer)。该框架充分利用CNN的局部建模能力和Transformer的全局特征捕捉能力;设计了一种特征融合模块(TCM Block),有效桥接局部与全局特征,从而提升特征表示效率;同时,为降低模型复杂度并控制计算成本,框架采用基于窗口的Transformer结构,通过分块实现高效的全局建模。此外,引入渐进式重建策略,利用多尺度特征图逐步优化重建质量。实验结果表明,TCMformer在峰值信噪比、结构相似性和视觉效果上相较于主流的压缩感知重构算法表现更优,为实现高质量的图像重建提供了一种有效的解决方案。

摘要：宽带波束形成是麦克风阵列的一项关键技术,在音频信号处理中应用广泛。传统的波束形成器为滤波求和结构,其性能受限于阵列规模与所接滤波器的抽头长度。然而较多的阵元数与较长的抽头长度会导致波束形成器设计优化问题的复杂度增加,使得优化求解变得较为困难和耗时。鉴于此,文章根据阵列对称性,分析出波束形成器权系数对称性规律,进而利用该规律导出了波束形成器设计优化问题的降维形式。所提出的宽带波束形成器降维设计方法,相比原始设计方法具有更低的复杂度。仿真结果表明,在相同计算复杂度的前提下,所提降维设计方法能够获得更好的波束形成性能。

摘要：雷达导引头仿真系统在导引头精确打击目标的过程中起着重要的作用。随着仿真系统的复杂度不断提升以及数据处理需求的日益增长,传统的串行计算仿真技术已难以满足雷达导引头数字仿真系统对实时性的严格要求。针对现有雷达导引头仿真过程中耗时过长的问题,本文提出了一种全流程的数字化实时仿真方法。首先,将传统全流程仿真架构的核心部分——接收控制系统指令、接收回波仿真数据、SAR(Synthetic aperture Radar,合成孔径雷达)成像处理、成像结果上传与界面动态更新进行流水并行化。其次,利用OpenMP(开放式多处理)多核并行模型,对SAR成像算法主要步骤进行多核CPU(Central Processing Unit,中央处理器)并行处理。然后,引入高性能数学计算库FFTW3(西方最快傅里叶变换第3版)快速实现成像算法的傅里叶变换,加快SAR成像算法处理速度。最后仿真结果表明:该全流程的设计方法相较于传统的串行仿真,加速比达到100倍左右,同时加速前后的SAR图像相似度接近于1。在处理精度和效果一致的前提下,该方法能够完成雷达导引头系统的全流程实时仿真,具有较好的工程应用前景。

摘要：针对现有圆阵多项式结构宽带波束形成器频域设计方法在短抽头长度条件下性能严重下降的问题,提出了一种时域降维优化设计方法。首先,利用圆阵的对称性特点,理论分析了多项式结构宽带波束形成器权系数存在的对称性,继而导出圆阵多项式结构宽带波束形成器时域设计的降维形式,剔除了优化问题中近一半的冗余波束形成器权系数,有效降低了时域优化问题的维度。然后,结合交替方向乘子法进一步导出了圆阵多项式结构宽带波束形成器的时域降维优化方法。仿真结果表明,所提时域降维设计方法在短抽头条件下显著优于现有的频域设计方法,且在提升时域优化效率方面也具有明显优势。

摘要：随着商业计算和金融分析等高精度计算应用领域的高速发展,提供硬件支持十进制算术运算变得越来越重要,新的IEEE 754-2008浮点运算标准也添加了十进制算术运算规范。该文采用目前最佳的条件推测性算法设计十进制加法电路,给出了基于并行前缀/进位选择结构的条件推测性十进制加法器的设计过程,并通过并行前缀单元对十进制进位选择加法器进行优化设计。采用Verilog HDL对32 bit,64 bit和128 bit十进制加法器进行描述并在Model Sim平台上进行了仿真验证,在Nangate Open Cell 45nm标准工艺库下,通过Synopsys公司综合工具Design Compiler进行了综合。与现有的条件推测性十进制加法器相比较,综合结果显示该文所提出的十进制加法器可以提升12.3%的速度性能。