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激光与光电子学进展 2022年第3期59卷 263-270页

作者：季晓伟崔建民冯立辉郭芃姜颖季伟北京理工大学光电学院信息光子技术工信部重点实验室北京100081 山东大学信息科学与工程学院山东济南250100

环形谐振腔可用于高精度高灵敏度传感,将环形谐振腔与悬臂梁式压力传感器相结合,推导了该压力传感器的灵敏度的表达式,灵敏度会随着所施加压强的不同而变化,当施加的压强为1 kPa时,灵敏度为71.73 pm/kPa。采用低损耗的绝缘体上铌酸锂(LN... 详细信息

环形谐振腔可用于高精度高灵敏度传感,将环形谐振腔与悬臂梁式压力传感器相结合,推导了该压力传感器的灵敏度的表达式,灵敏度会随着所施加压强的不同而变化,当施加的压强为1 kPa时,灵敏度为71.73 pm/kPa。采用低损耗的绝缘体上铌酸锂(LNOI)来设计环形谐振腔,极大地提高了压力传感器的Q值,可提高测得压力的精度。深入分析了临界耦合与非临界耦合、波导损耗、环形波导周长对Q值的影响,并借助Matlab对其进行了分析。结果表明:对Q值影响最大的是波导损耗;环形波导周长增加不会直接增大Q值,但会降低损耗,从而间接增大Q值。计算结果表明,当环形波导半径为80μm,损耗为0.6322 m^(-1)时,Q值高达5.7×10^(6)。

关键词：环形谐振腔绝缘体上铌酸锂压力传感器灵敏度 Q值

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基于高斯泼溅的轻量级重建场景分割方法

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计算机学报 2025年第05期 1232-1243页

作者：王锋银莹王佳炎唐勇李胜赵静燕山大学信息科学与工程学院河北省计算机虚拟技术与系统集成重点实验室北京大学计算机学院北京大学北京市虚拟仿真与可视化工程中心

在三维重建领域,最新提出的三维高斯溅射方法相比于神经辐射场方法在训练时间和重建质量上均得到显著提升,但是由于重建场景的复杂性和不同物体之间产生的遮挡,导致重建场景的分割十分具有挑战性。本文提出了一种轻量级的3D高斯重建场... 详细信息

在三维重建领域,最新提出的三维高斯溅射方法相比于神经辐射场方法在训练时间和重建质量上均得到显著提升,但是由于重建场景的复杂性和不同物体之间产生的遮挡,导致重建场景的分割十分具有挑战性。本文提出了一种轻量级的3D高斯重建场景分割方法,能够在复杂的重建场景中分割出指定物体。具体来说,首先利用高斯泼溅的可微分特性,在重建过程中为每个高斯核训练一个类别特征用于类别预测。同时,设计并训练一个多层感知器作为解码器,输入类别特征预测出高斯核的类别信息,从而实现对目标对象的高效分割。接着,在渲染图像的同时,将类别特征映射到每个像素上,并使用图像分割模型获得目标物体对应区域的类别特征,再将其输入解码器以获得所选物体的类别,从而实现在重建场景中分割目标物体。最终,为了减少分割过程中产生的噪声并优化分割结果,在分割结果中进一步使用KNN算法对分割结果进行去噪处理。最终实现从任意视角分割重建场景中的目标对象。实验结果表明,本文方法能够有效应用于多种复杂场景,可轻松地与现有的图像分割模型集成,实现毫秒级内对重建场景的分割,在节省大量内存的同时不影响分割质量。相关代码将发布在https://***/wangfeng70117/Gaussian-Extracting.

关键词：三维分割神经辐射场三维重建高斯泼溅分割模型

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基于电热型扫描微镜的微型双光子显微镜探头设计

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中国生物医学工程学报 2022年第3期41卷 375-379页

作者：余小敏张林嘉罗文松谢会开成都信息工程大学电子工程学院物理场生物效应及仪器四川省高校重点实验室成都610225 北京理工大学信息与电子学院北京100081

双光子荧光显微镜的微型化对在体脑部神经活动研究和体内组织病理状态检测具有非常重要意义。本文设计了一种基于电热型扫描微镜的微型化双光子荧光显微镜探头,其微镜设计采用反向串联双S型双层材料结构,通过对微镜四个侧面执行器分别... 详细信息

双光子荧光显微镜的微型化对在体脑部神经活动研究和体内组织病理状态检测具有非常重要意义。本文设计了一种基于电热型扫描微镜的微型化双光子荧光显微镜探头,其微镜设计采用反向串联双S型双层材料结构,通过对微镜四个侧面执行器分别施加周期信号,实现了±3.5°的扫描范围;其光学设计是通过单模光纤导入800 nm飞秒激光,激光经微镜扫描,由光学系统聚焦作用于生物样品,激发样品产生荧光,荧光信号通过采集光路汇集并耦合到多模光纤输出,最后通过显微镜的图像采集系统成像。探头尺寸为26 mm(L)×12 mm(W)×8 mm(H),重量为5.6 g。利用该显微镜探头,对含有不同尺寸凹槽的微结构进行了成像测试,其结果表明,其扫描成像的范围可以实现150μm×150μm,横向分辨率可达到5μm;利用该探头对荧光染色小鼠肾脏冷冻切片进行的成像测试,成功得到了双光子二维荧光图像。基于本装置以及进一步的改进,将有助于构建便携式双光子荧光显微镜,置于活体动物头部,在体进行脑部神经活动研究。

关键词：探头双光子显微镜电热型执行器微镜

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强噪声条件下基于EMD-AE优选特征的离心泵多故障诊断方法

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振动与冲击 2024年第23期43卷 66-74页

作者：向明胜冯坤贾韶辉赵衍北京化工大学机电工程学院北京100029 北京化工大学高端压缩机及系统技术全国重点实验室北京100029 国家石油天然气管网集团有限公司科学技术研究总院分公司天津300457 北京化工大学信息科学与技术学院北京100029

工业离心泵故障诊断中常常受到噪声的干扰,针对这一问题,提出一种强噪声条件下基于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)和自编码器的优选特征方法。首先利用补偿距离评估技术确定出有效的时频特征,然后通过EMD处理,得到包... 详细信息

工业离心泵故障诊断中常常受到噪声的干扰,针对这一问题,提出一种强噪声条件下基于经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)和自编码器的优选特征方法。首先利用补偿距离评估技术确定出有效的时频特征,然后通过EMD处理,得到包含不同尺度和频率特性的模态分量。通过能量比变异系数确定出有效的分析分量,通过提取出所选分量的有效特征,拼接构造高维的深度特征。最后通过自编码器对深度特征做降维处理,进一步优选特征,得到最终的故障敏感特征,完成特征提取。选用支持向量机作为故障诊断模型,通过工业离心泵多故障数据进行对比试验。结果表明所提方法在信噪比为-5 dB、-7 dB和-10 dB强噪声干扰条件下,准确率较传统时频特征分别提高了6.13%、7.46%、12.00%。该方法有较强的抗噪声的能力,在噪声干扰下能有效提取表征设备状态的敏感特征。

关键词：强噪声离心泵经验模态分解(EMD) 优选特征敏感特征

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基于深度强化学习的无人机辅助物联网多目标优化

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国外电子测量技术 2024年第5期43卷 26-35页

作者：徐钰龙李君李正权胡静张圣王子威南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 无锡学院无锡214105 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室北京100876

无人机辅助无线供电物联网是一种创新的网络架构,利用无人机作为能量传输中介,能够解决物联网设备电力供应的限制和局限性。针对无人机辅助无线供电物联网网络中多目标控制策略学习的问题,提出了一种基于深度强化学习的多目标双延迟深... 详细信息

无人机辅助无线供电物联网是一种创新的网络架构,利用无人机作为能量传输中介,能够解决物联网设备电力供应的限制和局限性。针对无人机辅助无线供电物联网网络中多目标控制策略学习的问题,提出了一种基于深度强化学习的多目标双延迟深度确定性策略梯度(MOTD3)算法,旨在满足偏航角、飞行速度以及发射功率约束条件下,实现总数据速率、总收获能量最大化以及能耗和悬停时间最小化的多目标联合优化,同时因需求动态变化无人机进行在线路径规划。仿真结果表明,该算法在保证良好的收敛情况和稳定性前提下,较其他算法在总数据速率、总收获能量、能耗与悬停时间方面分别提高14.7%、10.6%、6.1%和10.3%,且具有较强泛化能力,可适用于实际中不同通信场景。

关键词：物联网无人机深度强化学习多目标优化路径规划

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基于观测与模拟的北京光解速率长期变化特征研究

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高原气象 2025年

作者：李春燕赵舒曼武淑敏刘昆胡波成都信息工程大学电子工程学院中国科学院大气物理研究所大气环境与极端气象全国重点实验室德州学院化学化工学院东北农业大学资源与环境学院

为探究北京地区大气光化学基础参数的演变规律及气溶胶的影响机制，本研究基于2018年9月至2019年8月期间北京地区近地面观测的二氧化氮光解速率J（NO2）和紫外辐射数据，结合辐射传输模型TUV模拟与气溶胶光学参数分析，分析了J（NO2）... 详细信息

为探究北京地区大气光化学基础参数的演变规律及气溶胶的影响机制，本研究基于2018年9月至2019年8月期间北京地区近地面观测的二氧化氮光解速率J（NO2）和紫外辐射数据，结合辐射传输模型TUV模拟与气溶胶光学参数分析，分析了J（NO2）的时空变化特征，并探讨了气溶胶对J（NO2）的影响。此外，本研究还重构了2013-2023年的长期光解速率数据集，进一步揭示了长期变化趋势与气溶胶特征的相关性。研究结果表明，J（NO2）日变化呈现典型的单峰型分布，峰值通常出现在正午时段[12:00（地方时，下同）-13:00]，受太阳天顶角变化的直接影响。夏季J（NO2）的极值为冬季的1.9倍，分别为5.65×10-3s-1和2.95×10-3s-1，表明夏季由于太阳辐射强度更高，光解速率显著增加。季节变化特征表现为夏季(3.77×10-3s-1)>春季(3.51×10-3s-1)>秋季(2.97×10-3s-1)>冬季(2.25×10-3s-1)，主要受到太阳辐射强度季节性变化及夏季多雨天气影响的双重作用。此外，利用紫外辐射晴空指数(KUV)与太阳天顶角余弦值构建的J（NO2）估算模型，计算值与观测值之间的线性拟合相关系数达0.99，且平均相对误差为8.8%，均方根误差为0.00036。结果验证了该模型在复杂大气条件下的较高适用性，提供了有效的预测手段。通过该模型重构的长期数据集表明，北京地区J（NO2）2013-2023年总体呈显著上升趋势，年均增幅达2.73%。2023年均值为4.20×10-3s-1，比2013年(3.20×10-3s-1)增长了31.3%。这一上升趋势与同期PM2.5浓度和气溶胶光学厚度的持续下降密切相关，PM2.5浓度年均降幅为5.51%,AOD年均降幅为5.74%。这些变化表明，随着大气清洁化措施的推进，颗粒物的减少降低了对紫外辐射的衰减作用，间接促进了光解速率的提升。研究发现，在污染条件下，J（NO2）显著降低。当PM2.5浓度高于75μg·m-3时，J（NO2）极值比无污染条件下降了22.8%。这一发现表明，PM2.5的浓度变化是影响光解速率的一个重要因素。通过对气溶胶光学特性的分析发现，J（NO2）与AOD及波长指数（AE）呈负相关，而与单次散射反照率（SSA）呈正相关。敏感性试验表明，当AOD从0.5增加到2.5时，J（NO2）日极值降低了45.6%。尤其是在AOD为2.5时，正午时段的衰减率达49.8%。相反，当SSA从0.2增至1.0时，气溶胶的散射能力增强，使得J（NO2）日极值增加了43%。当AE从0.5增加至2.0时，J（NO2）极值仅降低3.0%，相较AOD和SSA,AE的变化对J（NO2）的影响较小。气溶胶对光化学过程的影响排序为：AOD>SSA>PM2.5>AE，其中AOD对J（NO2）变化的影响最为显著，揭示了气溶胶的消光作用对光化学过程的抑制作用占据主导地位。此外，本研究还通过对TUV模型的验证，确认了其在模拟J（NO2）时空变化中的可靠性，模拟值与观测值的相关性达0.93。该验证结果为量化气溶胶-辐射-光化学耦合机制提供了重要的方法支撑。

关键词： NO 光解速率长期趋势 TUV 气溶胶

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加权能耗最小化的无人机辅助移动边缘计算资源分配策略

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电子与信息学报 2022年第11期44卷 3858-3865页

作者：李安戴龙斌余礼苏王振南昌大学信息工程学院南昌330031 中国科学院计算技术研究所计算机体系结构国家重点实验室北京100190 北京邮电大学人工智能学院北京100876

针对无人机(UAV)辅助的移动边缘计算(MEC)系统,考虑到无人机能耗与地面设备能耗不在一个数量级,该文提出通过给地面设备能耗增加一个权重因子以平衡无人机能耗与地面设备能耗。同时在满足地面设备的任务需求下,通过联合优化无人机轨迹... 详细信息

针对无人机(UAV)辅助的移动边缘计算(MEC)系统,考虑到无人机能耗与地面设备能耗不在一个数量级,该文提出通过给地面设备能耗增加一个权重因子以平衡无人机能耗与地面设备能耗。同时在满足地面设备的任务需求下,通过联合优化无人机轨迹、系统资源分配以最小化无人机和地面设备的加权能耗。该问题高度非凸,为此提出一个基于交替优化算法的两阶段资源分配策略解决该非凸问题。第1阶段在给定地面设备的卸载功率下,利用连续凸逼近(SCA)方法求解无人机轨迹规划、CPU频率资源分配及卸载时间分配;第2阶段求解地面设备的卸载功率分配。通过两阶段的交替和迭代优化找到原问题的次优解。仿真结果验证了所提算法在降低系统能耗方面的有效性。

关键词：无人机移动边缘计算连续凸逼近资源分配交替优化

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基于脉冲序列标识的深度脉冲神经网络时空反向传播算法

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电子与信息学报 2024年第6期46卷 2596-2604页

作者：王子华叶莹刘洪运许燕樊瑜波王卫东北京航空航天大学生物与医学工程学院北京100191 中国人民解放军总医院医学创新研究部生物工程研究中心北京100853 工业和信息化部生物医学工程与转化医学重点实验室北京100853 华北计算技术研究所北京100083

尖峰放电的脉冲神经网络(SNN)具有接近大脑皮层的信号处理模式,被认为是实现大脑启发计算的重要途径。但是,目前对于深度脉冲神经网络的学习仍缺乏有效的监督学习算法。受尖峰放电速率标识的时空反向传播算法的启发,该文提出一种面向深... 详细信息

尖峰放电的脉冲神经网络(SNN)具有接近大脑皮层的信号处理模式,被认为是实现大脑启发计算的重要途径。但是,目前对于深度脉冲神经网络的学习仍缺乏有效的监督学习算法。受尖峰放电速率标识的时空反向传播算法的启发,该文提出一种面向深度脉冲神经网络训练的基于时间脉冲序列标识的监督学习算法,通过定义突触后电位和膜电位反传迭代因子分别分析脉冲神经元的空间和时间依赖关系,使用替代梯度的方法解决反传过程中不连续可微的问题。不同于现有基于尖峰放电速率标识的学习算法,该算法能够充分反映脉冲神经网络输出的时间脉冲序列的动态特性。因此,所提算法非常适合应用于需要较长时间序列标识的计算任务,例如行为的时间脉冲序列控制。该文在静态图像数据集CIFAR10和神经形态数据集NMNIST上验证了所提算法的有效性,在所有这些数据集上都显示出良好的性能,这有助于进一步研究基于时间脉冲序列应用的大脑启发计算。

关键词：脉冲神经网络监督学习误差反向传播时间脉冲序列标识替代梯度

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一种调频连续波体制微型多基SAR相位同步方法

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雷达学报 2024年 1-11页

作者：周涛金国栋陆萍萍朱岱寅南京航空航天大学电子信息工程学院雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室南京211106 南京航空航天大学深圳研究院深圳518000 中国科学院空天信息创新研究院北京100190 微波成像全国重点实验室北京100190

相比于微型单基SAR系统，微型多基SAR系统采用收发分置的灵活构型，具备多角度成像等优势。然而，由于微型多基SAR系统需要采用相互独立的振荡源，相位同步是实现微型多基SAR高精度成像的必要条件。当前双基SAR相位同步方案的研究已相... 详细信息

相比于微型单基SAR系统，微型多基SAR系统采用收发分置的灵活构型，具备多角度成像等优势。然而，由于微型多基SAR系统需要采用相互独立的振荡源，相位同步是实现微型多基SAR高精度成像的必要条件。当前双基SAR相位同步方案的研究已相对成熟，但这些方案主要基于脉冲体制SAR系统，针对调频连续波(FMCW)体制微型多基SAR系统的相位同步研究仍较为匮乏。与脉冲体制SAR系统相比，FMCW SAR系统的信号连续发射，脉冲间不存在时间间隙，因此部分脉冲体制SAR的相位同步方案无法直接应用于FMCW SAR系统。为此，该文提出了一种适用于FMCW微型多基SAR相位同步方法，旨在有效解决FMCW SAR系统所面临的相位同步难题。该方法采用广义短时正交波形作为不同雷达平台的相位同步信号，通过脉冲压缩技术提取出雷达平台间的相位误差，进而实现相位同步。与传统线性调频波形相比，广义短时正交(STSO)波形在经过相同的脉冲压缩函数处理后，干扰信号的能量会集中于远离匹配信号峰值的位置，从而提高了相位同步的精度。此外，所提方法还适应了FMCW微型多基SAR系统dechirp接收的特点，并通过地面和数值仿真实验验证，所提方法具有较高的同步精度。

关键词：调频连续波体制微型多基SAR 相位同步短时正交信号去斜处理相位误差补偿

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遥感跨模态智能解译:模型、数据与应用

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中国科学：信息科学 2023年第8期53卷 1529-1559页

作者：付琨王佩瑾冯瑛超李俊希何琪彬肖思宁刁文辉孙显中国科学院空天信息创新研究院北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100190 中国科学院网络信息体系技术科技创新重点实验室北京100190

以深度学习为代表的人工智能技术已被广泛应用于遥感图像解译中.相比自然场景图像,遥感图像具有载荷类型多、成像机理差异大等特点,使得现有面向单传感器、纯数据驱动的智能解译方法应用到不同模态数据时,性能上限难以突破.尤其在面向... 详细信息

以深度学习为代表的人工智能技术已被广泛应用于遥感图像解译中.相比自然场景图像,遥感图像具有载荷类型多、成像机理差异大等特点,使得现有面向单传感器、纯数据驱动的智能解译方法应用到不同模态数据时,性能上限难以突破.尤其在面向多传感获取的、大范围的、目标种类较多的复杂应用场景时,实际性能受限更为严重.本文主要对遥感智能解译结合多模态数据和多任务学习的研究工作进行综述,重点从基本概念、研究方法和应用场景3个方面进行展开.并且介绍了基于分域提取和跨域融合理念设计的模型架构,通过从海量多模态数据中提取通用特征,实现单个基础模型完成多类下游任务的泛化解译,在不同模态解译任务中表现优异,并实际应用推广.最后,对遥感多模态多任务学习未来技术发展方向进行展望.

关键词：深度学习多模态多任务学习基础模型自监督训练

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