摘要：第六代(6G)移动通信网络需要为大规模节点提供高可靠低时延通信(URLLC)服务。为此,该文针对多用户大规模多输入多输出(MIMO)技术辅助的URLLC下行通信场景,基于有限码长(FBL)域理论表征系统性能,以用户速率公平性为目标,提出一种高效的功率分配算法。具体而言,该文首先针对传统MIMO中基于全局奇异值分解(SVD)的线性预编码方案复杂度高、不能兼顾用户公平性等问题,设计基于局部SVD的预编码方案,以相对较低的复杂度实现对MIMO用户间干扰和用户内干扰的有效抑制。其次,该文以功率分配因子为优化变量、以最大化最小用户速率(MMR)为目标构建优化问题。为解决所构建的高维变量耦合非凸问题,该文通过引入辅助变量、分段McCormick包络将目标函数中香农容量相关项凸松弛处理,实现MMR问题重构。进而该文提出基于连续凸近似(SCA)的优化算法有效求解MMR问题。仿真结果验证了所提优化算法的收敛性与准确性,同时也表明所提优化方案相比于现有方案在系统MMR性能和鲁棒性上均具有优势。

摘要：高精度的地表目标三维观测结果需要卫星激光测高仪对其系统误差进行定期的在轨标定工作,这包含系统误差的估计和校正以及标定结果的精度检验,现有方式分别通过姿态机动法和足印探测法予以实现.然而,姿态机动方式不适用于我国的卫星平台,传统足印探测方式没有针对系统误差的估计模型,仅能用于标定结果的精度检验.本文推导了基于足印探测方式的激光指向角系统误差估计模型,使得足印探测法能完成包含在轨误差校正以及精度检验的工作闭环,同时对用于激光足印获取的地面能量探测器进行了改进设计.通过设计仿真实验对所推导的误差估计模型进行验证,并量化分析了探测器阵列激光入射角度、标定场地表粗糙度及探测器布设间距等因素对系统误差校正精度的影响.结果表明,若要实现1.8 m的水平定位精度(对应0.6 arcsec激光指向精度),探测器阵列间距达到20 m即可,探测器阵列面的入射角需高于3°,标定场地表粗糙度需小于10 cm.以上结论对我国未来发射GF-7号光学/激光立体测绘卫星具有重要参考价值.

摘要：光电倍增管(photomultiplier tubes,PMT)具有光子级别的灵敏度、低暗计数、低后脉冲概率,被广泛应用于可见光波段的光子计数雷达中.PMT没有光子探测死区时间,每响应一个光子就会输出一个电子流脉冲,这些电子流脉冲有可能堆成规模更大的脉冲,使用阈值鉴别法鉴别光子事件时,堆叠的脉冲会引入额外的脉冲行走误差.考虑到脉冲堆叠的影响,建立了新的PMT光子探测理论模型,并通过蒙特卡罗仿真,得到了基于PMT的光子计数测距法的行走误差、测距精度和回波激光脉宽,PMT输出电子流脉宽以及光子事件鉴别阈值之间的关系.搭建了基于PMT的激光雷达系统,通过与GM-APD的对比实验证明了脉冲堆叠对PMT光子计数法测距存在不可忽略的影响.考虑到脉冲堆叠的PMT光子探测模型能够指导基于PMT的光子计数雷达的设计,提高测距系统的测距精度和准度.

摘要：MERINO是沿120°E/60°W子午圈的全球联网观测项目,热层中性风是其中一个十分重要的观测参数.本文介绍了武汉大学扫描式F-P干涉仪(SFPI)及其在MERINO第一轮观测中的结果,并与同站点的流星雷达在98km高度上的测风数据进行了验证,分析表明两台设备的吻合性很好,SFPI风速测量的误差分别为8 m·s-1(557.7nm)和7.8m·s-1(630.0nm).本文对地基扫描式FPI的误差做了详细分析,结果表明在FPI仪器设计之初,就需要考虑标准具通光孔径D和成像物镜焦距f的合理组合,在目前CCD和标准具规格的限制下,增加f会提高测风精度,但会牺牲通光量,可通过设置CCD为Binning读出模式来提高灵敏度.在FPI进行风场观测时,要对设备工作的环境温度进行控制,特别是控制标准具的温度漂移.FPI的测风精度可以理论推导,但实际测风误差还与反演算法、元器件的加工和安装精度有关,国际通用的误差评价方法是用统计偏差来表示.

摘要：针对传统去雾算法出现色彩失真、去雾不完全、出现光晕等现象,本文提出了一种基于霾层学习的卷积神经网络的单幅图像去雾算法.首先,依据大气散射物理模型进行理论推导,本文设计了一种能够直接学习和估计有雾图像和霾层图像之间的映射关系的网络模型.采用有雾图像作为输入,并输出有雾图像与无雾图像之间的残差图像,随后直接从有雾图像中去除此霾层图像,即可恢复出无雾图像.残差学习的引入,使得网络来直接估计初始霾层,利用相对大的学习率,减少计算量,加快收敛过程.再利用引导滤波进行细化,使得恢复出的无雾图像更接近真实场景.本文对不同雾浓度的有雾图片的去雾效果进行测试,并与当前主流深度学习去雾算法及其他经典算法进行对比.实验结果显示,本文设计的卷积神经网络模型在图像去雾的应用,不论在主观效果还是客观指标上,都有优势.

摘要：对生物过程中营养物质的消耗进行监测,有利于控制微生物的生长环境,使其始终处于最佳生长条件,从而使目标产物的产量最大化。针对酵母培养液中甘油、甲醇和葡萄糖含量的监测需求,研制了一种基于阿达玛变换(hadamard transform,HT)技术的近红外光谱仪。该光谱仪使用自主改进设计的近红外原位探头进行光谱信号的收集,采用数字微镜(digital micro-mirror devices,DMD)进行阿达玛模板的编码调制,配合自主开发的光谱采集软件和光谱分析处理软件,实现了培养液中营养物含量的实时监测。给出了光谱仪的光路设计、近红外原位探头改进设计、硬件电路和软件模块的设计。通过实验测得该光谱仪的杂散光为0.875%,波动率为±4.28%。利用该光谱仪对一系列标准浓度的甘油水溶液进行光谱采集和数学建模,实验结果表明该仪器测量准确,能够满足生物过程监测的要求。

摘要：针对墙体中水管、电线、金属物体的探测问题,设计了3种无源传感器,并设计了相关数据处理方法以确定被测物体的中心位置。利用PCB覆铜,制作了用于探测水管的电容极板以及用于探测电线的金属天线。建立了水管检测模型,得到输出信号随被测物体位置的变化规律。基于差分探头模型,提出了一种利用PCB线圈作为敏感单元的金属探测方法,通过数值计算,保证了差分线圈的平衡。最后,针对上述传感单元,设计了被测物体的中心检测算法。测试数据表明,各传感单元均具有较大的探测深度,中心检测误差均在合理范围之内。

摘要：介绍了武汉大学电离层实验室研制的电离层斜向返回探测仪(WIOBSS)智能显控系统的设计,给出整个设计的流程图和相关的软硬件结构以及该系统的基本和扩展功能.其中显控系统是以地图为背景,采用地图上画图的方法,清晰显示雷达回波覆盖区域,对照地图,可以直观获取雷达威力范围.显控程序同时对获取的数据进行处理,从绘制的电离图中提取群时延距离、回波幅度、目标位置和运动速度以及目标的其他特征参数,以直观、有效、准确的方式呈现给雷达的操控者.此显控系统简单易懂,操作方便,具有非常友好的人机交互系统.

摘要：本文提出了一种新的基于生成对抗网络的雾霾场景图像转换算法.生成对抗网络GAN作为无监督学习的方法,无法实现图像像素与像素之间映射,即生成图像不可控.因此,基于模型的加雾算法存在参数不确定性和应用场景局限性,本文提出了一种新方法的新应用,利用生成对抗网络实现图像转换.该方法基于生成对抗网络GAN模型,改进了GAN的生成器和判别器,进行有监督学习,以训练雾霾图像生成像素与像素之间的映射关系,实现无雾图像与有雾图像之间的转换.以图像加雾为例,本文分别设计了生成网络和判决网络,生成网络用于合成有雾图像,判决网络用于辨别合成的雾霾图像的真伪.考虑到雾霾场景图像转换的对应效果,设计了一种快捷链接沙漏形生成器网络结构,采用无雾图像作为生成网络输入,并输出合成后的有雾霾图像;具体来看,将生成网络分成编码和解码两部分,并通过相加对应间隔的卷积层来保留图像的底层纹理信息.为了更好地检验合成雾霾图像的真实程度,设计了漏斗形全域卷积判决器网络,将合成图像和目标图像分别通过判决器辨别真伪,采用全域卷积,利用神经网络进行多层下采样,最终实现分类判决,辨别图像风格.此外,本文提出了一种新的网络损失函数,通过计算GAN损失和绝对值损失之和,以训练得到更为优秀的图像转换结果.GAN损失函数的作用是使生成对抗网络GAN模型训练更加准确,而雾霾图像合成算法实际上是一个回归问题而非分类问题,生成器的作用不仅是训练判决器更加灵敏,更重要的是要生成与目标图像相似的图像.因此利用优化回归问题的绝对值损失函数,作用是为了准确学习像素间的映射关系,避免出现偏差和失真.最后本文对多类不同图像进行图像的雾霾场景转换并进行评估,分别测试该算法的图像加雾和去雾效果,并与其他算法进行对比测试.对于加雾效果,在合成场景、虚拟场景下,与软件合成效果进行对比,本文算法效果明显比软件合成效果好,不会出现色彩失真;在真实场景下,本文算法与真实拍摄的雾霾天气进行对比,结果十分相近;并且与其他GAN图像转换算法进行对比,本文算法具有明显的优势.同样本文算法在去雾效果上优势也十分明显.结果表明,本文所提基于生成对抗网络的雾霾场景图像转换算法,在主观效果和客观指标上均具有明显优势.

摘要：正交频分复用(OFDM)波形设计是实现雷达通信一体化的物理层关键技术之一。OFDM波形通常存在峰均功率比(PAPR)高,以及波形自相关旁瓣电平高的问题。该文针对现有联合降低PAPR和自相关旁瓣方法存在的通信速率下降问题,提出了一种基于数据失真的一体化波形设计方法。该文还将通信数据的误差矢量幅度作为优化目标之一,降低了数据失真引起的通信误码率。首先,构建了PAPR约束下最小化积分旁瓣比和误差矢量幅度的优化模型。其次,根据调制星座图特点,通过外围星座调制的数据失真和所有调制数据失真,将多目标高维非凸优化问题转化为两个单目标优化子问题,分别采取凸松弛操作和交替方向乘子法(ADMM)求解简化后的子问题,得到低积分旁瓣比波形和PAPR约束下的低误差矢量幅度波形。仿真结果表明该方法设计的一体化波形可满足PAPR要求,同时具有良好的感知和通信性能。