协同多点传输中迫零预编码和天线选择技术

MIMO无线传输技术极大地提高了系统的容量,在实际通信系统中,整个网络是一个干扰受限的系统,小区间干扰对MIMO系统传输的影响是显著的,每个相邻小区的基站天线都可以看成一个干扰源．由于基站端数据处理能力的提升和回程容量的增加,多个小区协同多点传输技术引起了人们的广泛关注．目前的大部分工作都是集中于研究系统的容量（吞吐量）,而在实际系统中,每个用户的接收等效信噪比（即公平性）对系统的性能如误帧率等有重要的影响．对于每个用户为单天线的情形,研究了总功率受限和每天线功率受限下采用迫零预编码的系统容量和公平性．对两种功率约束条件下的公平性进行了分析,得到了公平性算法的闭式表达式．当每个用户为多天线的情形,为了降低计算的复杂度,引入了信道范数最大的接收天线选择算法,把每个用户为多天线的情形转化成等效的每个用户单天线情形,推导的每用户为单天线的公平性算法仍然适用．仿真结果显示,采用迫零预编码的多小区协作可以使系统性能显著提升．在相同的迫零预编码下,不同的功率分配策略对系统的容量和公平性有显著的影响．和用户为单天线相比,采用天线选择算法可以提升系统的容量和公平性．考虑了用户公平性时的吞吐量和最大系统吞吐量之间的折中关系,并给出了仿真结果．     

虚拟场景漫游中用户关注度的内隐测量方法

目前测量用户关注度的主要方法是使用眼动仪,但其可靠性差、复杂度高且价格昂贵,难以有效应用于3D漫游场景的处理.本文提出一种易于嵌入到虚拟场景中的用户关注度软件测量方法,将用户操作虚拟摄像机漫游场景看作关注度内隐表达过程,通过物体相对摄像机中心的距离、遮挡情况和投影面积,并结合观察时间,就可以进行有效测量.通过用户学习分析,表明我们的方法具有很好的测量准确性、可靠性,并方便使用.将其应用于游戏场景物体关注度的评估中,获得了很好的效果.     

时变有向网络下仿射多个体系统的状态一致性

本文探讨时变网络下多个体系统的状态一致性,研究了平稳离散时变有向网络下仿射多个体协同系统趋于状态一致的充分必要条件.由于线性多个体系统是仿射多个体系统的特例、非时变网络是平稳离散时变网络的特例、无向网络(对称网络)是有向网络的特例,因此本文的结论涵盖了此前有关一阶多个体协同系统状态一致性的主要理论结果.     

基于集中供暖系统数学模型的分户热计量方法

对目前常用的热计量方法存在的问题进行分析,提出了一种基于集中供暖系统数学模型的分户热计量方法.以传热学和流体力学的相关理论为基础,建立了集中供暖系统的流量、压力和热损失数学模型,推导出了用户流量、供水端温度计算公式.该方法只需安装少量传感器就可实现分户热计量,降低了系统成本和维护费用,有利于热计量的推广使用.     

随机发送参考的多天线系统物理层安全传输算法

文中提出基于随机发送参考的多天线系统传输算法,用于保障物理层信息安全传输.该算法将授权用户的信道分解为多个独立并行的信道,并在其中的一个信道中发送随机化的导频信息,同时对其他信道加密.由于窃听方信道与授权用户不同,很难通过自身的信道分解出独立的随机化导频信道,从而无法正常解调、还原信息.通过理论分析及算法仿真表明,随机发送参考算法可使窃听方的误码率稳定在较高水平,并且在同等发送功率的情况下性能优于现有加性人工方法.     

嫦娥四号中继星伞状可展开天线关键技术研究

嫦娥四号中继星伞状可展开天线采用发射时收拢、入轨后展开的可展开结构方案,有效地解决了中继星应用中的多项技术难题.天线在轨成功展开、在轨性能稳定和承受极低温环境性能不发生破坏是保证中继通信任务成功的前提,对应了天线展开技术、在轨性能稳定性控制技术和极低温环境适应技术等三项关键技术.本文首先对天线展开技术开展研究,设计采用了缓释弹簧分布式驱动展开技术,对展开技术方案进行了介绍,开展高低温环境下天线展开可靠性验证,为天线在轨展开环境选择提供了指导;其次,开展在轨性能稳定性控制技术研究,从材料选择、结构设计和提高反射面平衡态稳定性等方面采用控制措施,进行天线在轨热分析和热变形测试及预示,结果表明在天线最大在轨热变形情况下,天线型面精度仍满足指标要求,确保了天线在轨性能满足任务要求,并验证了天线在轨热变形控制措施的有效性;第三,针对天线在轨经历极低温环境,设计了部件级试验验证结合整机仿真分析的试验验证方法,很好地解决了极低温环境的验证问题,天线经历极低温存储后,结构无损坏,性能无下降,满足天线在轨环境适应性的要求,有效地支撑了嫦娥四号中继星中继通信任务的顺利执行.     

多输入多输出系统中基于长方阻塞矩阵的酉多级Wiener降秩联合检测算法

针对传统均衡算法复杂度高、收敛速度慢的问题,提出了一种基于长方阻塞矩阵的多级Wiener降秩联合检测算法,其中的多级Wiener滤波器通过相关相减结构来实现,即酉多级Wiener滤波器.该算法选取酉多级Wiener滤波器阻塞矩阵中的一个长方子阵作为阻塞矩阵,使得酉多级Wiener滤波器前向递推分解中接收信号向量的维数逐级降低,从而在降低了均衡的迭代复杂度的同时,加快了算法的收敛速度.理论分析和仿真结果表明,基于长方阻塞矩阵的酉多级Wiener联合检测算法具有复杂度低、收敛速度快的优点.在具有4根发射天线、8根接收天线,并且采用BPSK调制的V-BLAST(vertical Bell labs layered space-time)系统中,采用本算法仅用基于酉多级Wiener滤波的均衡算法一半的计算复杂度在高信噪比处即可达到与其相同的误码性能.     

结合交替分离(AS)和交替投影(AP)算法的ASAP算法

分析了交替分离(AS)算法与交替投影(AP)算法的一些性质. 根据这些分析结果, 提出了将交替分离与交替投影算法有机结合形成所谓ASAP算法, 以克服交替分离算法收敛速度较慢而交替投影算法又易于陷入最大似然代价函数的局部极值的缺陷. 分析了这种结合的逻辑合理性. 计算机仿真也验证了ASAP算法能够以较少的迭代次数得到信号参数较理想的估计.     

日照温度对大型射电望远镜轴角测量误差的影响及修正方法

指向精度是大型射电望远镜的关键指标之一,长时间观测表明日照引起的温度梯度会严重影响大型射电望远镜轴角的测量误差,导致指向精度恶化.以国家天文台密云站50 m射电望远镜为主要研究对象,通过有限元分析计算了天线座架不同部位热变形引起的轴角测量误差,对误差产生的主要原因进行了研究.进行了天线座架温度和轴角误差测量实验,表明轴角测量误差与日照温度梯度存在非常强的相关性,相关系数达到76%～99%,验证了仿真计算结果的正确性.根据仿真计算、验证实验的分析结果,提出了基于天线结构温度梯度测量的轴角测量误差修正方法.本文为大型射电望远镜的结构设计、降低结构温差措施和指向误差的精确修正等提供了理论和实验依据.     

193nm投影光刻物镜光机系统关键技术研究进展

结合双/多曝光的193nm投影光刻是未来5~10年大规模集成电路工业化生产的主要方法.投影物镜作为光刻机的核心分系统,其光机系统关键技术的研究进展直接影响物镜整体性能的提升.本文分析了当前集成电路装备制造业对193nm投影物镜的需求,阐述了曝光系统设计、光学元件被动支撑、位姿调节、主动变形、元件更换和系统数值孔径调节等物镜光机系统关键技术研究现状,提炼了阻碍物镜未来发展的关键科学技术问题.目前,193nm光刻物镜尚需进一步阐明高阶热像差的产生机理和校正策略,解决多自由度位姿标定问题,形成完备的物镜研制方法,指导高成像质量物镜的制造.     

分布式MIMO-OFDM系统训练序列设计及时频同步方案

在分布式MIMO-OFDM系统中,不同收发天线对之间信号的时间延迟和频率偏移均不相同,因而同时估计各个收发天线对之间的定时和频率偏移是分布式MIMO-OFDM系统同步最具挑战性的部分之一.本文通过在时域对各发射天线的本原训练序列用具有良好互相关的伪随机序列加权,提出了一种适用于分布式MIMO-OFDM系统时频同步的新的训练序列及相应的时频同步方案.它首先利用伪随机加权序列的良好自相关和互相关性特性以及本原训练序列的分段共轭对称性估计各收发天线对之间的定时偏移,然后利用本原训练序列中的重复短序列进行迭代频率偏移估计.理论分析与仿真结果表明,相比传统方案,该方案不仅能够更好地估计出所有收发天线对之间的定时偏移,而且还能够同时估计出所有收发天线对之间的频率偏移.     

嫦娥三号月球车机械臂探测点定位方法

结合中国嫦娥三号月球车探测的科学应用目标,提出了一种基于投影变换的机械臂探测点定位方法.该方法在总结鱼眼镜头成像模型基础上,建立球面投影与透视投影间的转换关系,求得球面投影中像主点坐标和球半径,利用相关参数将球面投影图像转化为透视投影图像;结合月球车上鱼眼相机的安装位置相对固定,将转换后的透视投影图像重采样生成核线影像.利用相关系数和最小二乘匹配,在鱼眼相机核线影像上实现特征点的亚像素级匹配.通过前方交会计算探测点的三维坐标,并结合探测点邻域点坐标拟合最佳空间平面,获取平面的法向量,即机械臂探测点的定位.采用该方法对仿真图像进行了定位计算,并将计算值与仿真真值进行比较,总误差约为2 mm.实验结果表明,该方法完全能够满足嫦娥三号月球车机械臂探测的定位精度.     

星载合成孔径雷达TOPS模式研究

TOPS(循序扫描地形观测)模式作为一种新的星载合成孔径雷达(SAR)工作模式,通过天线波束指向的改变避免了扫描工作模式SAR图像的扇贝效应.本文给出了一种广义的SAR成像模型,适用于TOPS模式和其他工作模式,以模式因子描述天线的转角率、多普勒中心率、照射时间范围和方位分辨率.分析了TOPS模式带宽扩展和间隔缩放的信号特点及其处理方法,提出了一种以Chirp-z变换算法为基础,引入去转动函数解决输出长度问题的TOPS成像处理流程,最后通过点目标仿真验证了算法的有效性.     

用于多天线通信系统的自适应波束形成与空时块码相结合方案

针对多天线通信系统,提出了一种将自适应波束形成(ABF)与空时块码(STBC)相结合的下行链路发射方案.首先基于STBC所产生的等效加权加性Gauss白噪声(AWGN)信道模型,求得接收平均信噪比(SNR)最大化条件下的发射端自适应波束形成权矢量.接着以常用的3大类调制方式下的误符号率(SER)上界为准则,设计出各个波束间的最优功率分配算法.该发射方案实际上是对应于信道自相关矩阵的特征波束形成,同时结合空时编码以获得分集增益,从而提高无线通信下行链路的性能.此外,基于矩生成函数(MGF)和Gauss-Chebyshev积分,还提出了一种简单而精确的数值计算方法,用来分析采用新方案的通信系统在常用调制方式下的性能.最后计算机仿真结果验证了新方案的性能优于常用的空时块码和现有相关文献上介绍的方法.     

分布式天线UHF RFID系统读取率的评估方法

为了对超高频射频识别系统的读取率进行评估,提出了基于分布式天线结构的评估方法。分布式天线结构是指通过射频开关选择器件将四个天线连接到一个阅读控制器上,考虑到电磁场极化现象,增强覆盖效果,减少阅读盲区,天线分布在识别区域的水平和垂直两个相对的方向上。为了实现对系统读取率的评估,根据四个天线实际的识别情况,定义了系统读取率的评估参数,即可靠识别率。仿真实验结果表明：基于分布式天线结构的这种评估方法可以有效的对UHFRFID系统的读取率进行评估。     

月地高速再入耐烧蚀天线设计与验证

月地高速再入返回飞行器是我国首次深空再入返回的航天器,飞行器以第二宇宙速度再入地球大气层,与近地轨道再入返回的返回式卫星及飞船相比,再入热环境条件更为严酷,具有热流密度峰值高、比热焓高、总加热量大、加热时间长的特点,对于再入飞行器天线设计要求更为苛刻.本文对月地高速再入返回轻小型宽频耐烧蚀天线设计方法以及试验验证情况进行了阐述,给出了试验验证结果,飞行验证结果表明,耐烧蚀天线的防隔热、电、机一体化协同设计与验证技术得到了充分验证,各项性能满足总体指标要求.     

间歇采样转发干扰的数学原理

相干干扰是现代雷达电子战领域的重要发展趋势之一, 宽带射频信号的高速采样和收发天线高度隔离是实现相干干扰的关键技术, 但在工程实现上存在着很大的技术挑战. 针对这种情况, 提出了基于间歇采样处理的新型干扰方法, 其核心思想是立足于干扰机天线收发分时体制, 对雷达信号进行低速率的间歇采样处理, 然后巧妙地利用脉压雷达的匹配滤波特性, 就可以产生逼真的相干假目标串的干扰效果. 着重针对线性调频体制脉压雷达阐述了间歇采样转发干扰的数学原理, 描述了干扰效果, 给出了关键干扰参数和指标的数学表达式, 其结果对于其他类型相干雷达的干扰设计均有指导意义.     

Science China Technological Sciences 2023年66卷第2期中文摘要

<正>新型可持续耐久型梁柱节点在低周往复和冲击荷载作用下力学性能研究郝洪, Tuan T. Ngo, Thong M. Pham, Huawei Li本文对一种新型的装配式梁柱节点在地震和冲击荷载作用下的力学性能进行研究,该梁柱节点采用耐腐蚀纤维增强聚合物(FRP)螺栓和加强筋、纤维增强混凝土(FRC)和地聚物混凝土(GPC)等新型建筑材料加工组成,从而实现可持续性和耐用性的目的.为分析该梁柱节点的韧性、耐用性、可持续性和抗多灾害的能力,通过低周往复加载和摆锤冲击加载方式开展试验研究.试验结果表明：该文提出的新型装配式梁柱节点在低周往复和冲击荷载下具有与传统现浇混凝土节点相当甚至更优的力学性能.另外该文还采用有限元分析软件ABAQUS开展数值分析,优化并确定装配式节点的混凝土端板(CEP)的合理厚度,分析和量化了节点的应力分布、能量吸收性能和应力状态等力学性能.此外,讨论了不同荷载工况下,不同参数对节点力学性能的影响.     

基于特征点的空间目标三维位姿单目视觉确定算法

针对基于特征点的空间目标包括相对位置和相对姿态等的三维位姿单目视觉确定问题,提出了一种基于逆投影思想的迭代方法.给出了一种包含景深估计和绝对方位解算两阶段的迭代算法,在景深估计阶段首先计算由转移矩阵表示的最优平移矢量,然后重构各特征点,并利用其在逆投影线上投影更新各特征点的景深;在绝对方位解算阶段采用Umeyama绝对方位解析算法计算相对姿态矩阵,上述两阶段迭代进行直至结果收敛.利用全局性收敛性定理证明了文中算法的全局收敛性.最后,以航天器交会对接最终逼近段的视觉测量为背景对该算法进行了数学和物理仿真,进一步验证了算法的有效性和收敛性.     

基于光载无线的大型构件形变监测技术

提出了一种利用光载无线技术针对大型构件的形变进行监测的新方法,对系统的工作原理进行了阐述及分析.与传统的反射测距及转发测距方案不同,新方法将远程天线单元作为信标安装在被测大型构件上,通过先纤将射频信号送到远程天线单元,实现收发共本振,消除频率漂移带来的相位误差.根据相位测距原理,通过监测收发中频信号相位差的变化信息获得大型构件的形变量.对系统的误差进行仿真分析并对鉴相器进行测试.结果表明:系统能精确的对信标所在位置发生的形变进行监测.通过合理设计,其精度可达毫米级.