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GNSS地震监测技术研究进展与展望
苏珂;焦国强;徐莹;杨宇泽;作为最常见的自然灾害之一,地震对人们的生活造成了严重威胁。高频全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)为地震监测提供了新思路,尤其在获取地震宽频位移方面具有显著优势,精度可达毫米至厘米级。分析了GNSS地震监测技术的研究进展,讨论了其在地震监测和预警中的应用前景,介绍了实时动态差分(Real-Time Kinematic, RTK)、精密单点定位(Precise Point Positioning, PPP)技术、历元间位置差法(Variometric)、时域点定位(Temporal Point Positioning, TPP)法和动态PPP(Dynamic PPP,DPPP)等方法,探讨了GNSS与传感器融合技术以及误差分离方法,分析了GNSS在地震同震位移监测、地震震级估计、地震烈度、地表位移变化和断层分布反演等领域的应用。随着北斗卫星导航系统以及GNSS技术的发展,GNSS地震监测技术未来向新方法技术、多源传感器组合和智能化数据处理方向发展。
大区域环境下高仰角卫星信号传播的快速计算方法研究
叶志红;陈永权;抛物方程(Parabolic Equation, PE)算法在模拟大区域电波传播问题上具有明显优势,但大多是处理近地电波传播情况,不适用于高仰角星地链路路径损耗估算。为此,研究适配高仰角卫星信号传播仿真的双向PE(Two-Way PE,2WPE)算法,旨在结合复杂地形影响,实现大区域卫星信号电磁态势的高精度计算。依据卫星与地面站的相对位置,计算卫星信号到达近地面的入射角度,并利用自由空间路径损耗模型估算卫星近地面场强,进一步融合数字高程地图及地表影像分类算法,构建复杂地形环境电波传播模型。通过研究2WPE算法,准确计算卫星信号前向传播场以及经复杂地形反射的后向传播场,针对卫星高速移动特性,根据卫星信号入射角自适应划分计算平面及步进网格,实现固定区域卫星信号电磁态势的动态生成。为验证所提算法的正确性,将多角度多频段卫星信号传播的2WPE模拟结果与理论解进行对比,最大峰值误差少于1%,典型墙体电波传播场景的2WPE模拟结果与矩量法计算结果相比,均方根误差仅为7%。在此基础上,以真实地形构建星地链路电波传播场景,模拟得到了卫星信号电磁态势的动态分布,为卫星地面站选址与通信评估提供可靠支撑。
基于D3QN的低轨卫星跳波束资源管理方法
刘文骏;周家恩;王丁;赵亚飞;曹傧;彭木根;跳波束(Beam Hopping, BH)技术通过动态管理波束资源满足低轨(Low Earth Orbit, LEO)卫星覆盖区域内各用户的信息传输需求。然而,由于地面业务分布不均且LEO卫星高速运动,给波束资源管理的开销和复杂度带来较大挑战。所提算法面向LEO高动态环境下的BH资源管理问题,基于双重决斗深度Q网络(Dueling Double Deep Q-Network, D3QN)智能体获取用户分配策略,进而基于信道质量对已选用户进行功率分配,实现吞吐量与时延性能的高效动态优化。仿真结果表明,在多个场景下,所提算法对比蚁群优化(Ant Colony Optimization, ACO)、遗传算法(Genetic Algorithm, GA)、贪婪算法、随机算法具备显著的性能优势,吞吐量衡量指标至少提升了1.61%,时延与不稳定性衡量指标至少下降了3.00%。
RSMA隐蔽通信系统中最优的功率分配方法
李晓静;田心记;和速率和最大化能量效率(Energy Efficiency, EE)是通信系统的2个重要指标,为此,提出了速率分割多址接入(Rate-Splitting Multiple Access, RSMA)隐蔽通信系统最大化和速率以及最大化EE的资源分配方法。对于最大化和速率的资源分配方法,构建RSMA隐蔽通信系统中最大化和速率的优化问题,从该优化问题中分离出子优化问题,并根据KKT (Karush-Kuhn-Tucker)定理求解子优化问题,提出了一种基于该优化问题的和迭代的次优解。对于最大化EE的资源分配方法,以用户的速率需求和窃听者的检测概率作为约束条件,以功率分配和RSMA公有消息的速率分配为优化变量,构建RSMA隐蔽通信系统中最大化EE的优化问题,采用Dinkelbach算法通过迭代的方法求解优化问题。仿真结果表明,随着总功率的增大,EE先增大然后趋于一个特定的常数值。
YOLOX同步特征融合网络及其遥感目标检测
范清华;张著洪;鉴于光学遥感影像下目标检测易出现定位差、检测准确率低等问题,提出基于YOLOX的轻量级改进型目标检测模型与算法。在结构网络设计中,基于细节偏向特征金字塔网络,提出能充分利用浅层细节信息、关注重要通道特征且能高效传递浅层网络的定位信息和边缘特征的同步特征融合网络;在检测头部分,通过结合高分辨率检测头对小目标检测的优势以及检测头对增强边界框回归任务的需要,将检测头改进为回归增强和特征增强检测头,解决因小目标语义信息缺失导致漏检的问题,提高边界框回归的推理能力。通过建立改进型SIoU损失函数关注边界框间距离和形状差异,提高目标定位精度。基于遥感数据集DIOR和RSOD的比较性实验结果表明,所提模型不仅在参数量相对较少的情形下回归损失较小,而且对不同尺寸下目标的检测精度高。
“雪亮工程”赋能公安低空安防研究
张勇;左京婧;孙永生;低空经济产业正式由发展加速步入统筹发展与安全的新阶段,低空安全已从低空经济的配套要素转变为前置条件。雷达、无线电等探测手段存在广域部署成本高、虚警率高、难以固化证据等不足,光电探测技术可以充分复用已有的“雪亮工程”基础设施。为构建“低空雪亮”工程,亟需分析公安低空安全防范的现状与挑战,总结无人机防控体系中视频监控技术发展情况,讨论视频监控技术应用于公安低空安全防范的适配性,分析“低空雪亮”工程的应用和发展前景,推进低空安全治理体系和治理能力现代化。
基于分簇的OLSR路由协议在Ad Hoc中的性能优化
范鉴维;胡波;李思照;自组织网络(Ad Hoc)的动态性与无中心化特性导致了传统路由协议在大规模网络场景下面临路由开销大、可扩展性差等问题。针对以上问题,提出一种基于分簇的优化链路状态路由(Clustering Optimized Link State Routing, C-OLSR)协议,通过引入分簇网络架构,设计动态簇头(Cluster Head, CH)与网关节点的联合选举机制,将网络划分为逻辑簇,优化路由信息传播效率。CH负责簇内拓扑管理,减少冗余控制消息泛洪;网关节点保障跨簇通信的连通性,降低路由开销并提升网络稳定性。基于网络仿真软件NS3的仿真实验表明,相较于传统OLSR、AODV(Ad Hoc On-demand Distance Vector)及DSDV(Destination-Sequenced Distance Vector)协议,C-OLSR在平均端到端时延(Average End-to-End Delay, AEED)、吞吐量、包投递率(Packet Delivery Ratio, PDR)和路由开销等性能指标上均得到提升。
基于动态低秩张量分解PLS的信道估计算法研究
袁伟康;李大鹏;随着5G/6G向高速移动场景深化部署,高多普勒频移和导频稀疏化导致信道估计误差剧增,传统方法如最小二乘(Least Square, LS)、线性最小均方误差(Linear Minimum Mean Square Error, LMMSE)等依赖静态统计特性难以适应时变特性,性能显著受限。为此,提出一种动态低秩张量分解联合偏LS(Dynamic Low-rank Tensor Decomposition combined with Partial LS,DLRTD-PLS)算法,通过递归更新的张量分解跟踪信道时变特性,结合频域平滑和多径稀疏双正则化约束抑制噪声干扰,并利用PLS优化潜变量投影以提升估计的鲁棒性。理论上,算法取得了更低的计算复杂度,避免了传统方法的求逆运算。仿真证明,在信噪比(Signal to Noise Ratio, SNR)为5 dB,多普勒频移1 kHz场景下,所提算法均方误差(Mean Square Error, MSE)较LS降低了75%,内存占用仅为Kalman滤波的0.65%,且在低导频密度的情况下相较于基追踪(Basis Pursuit, BP)算法可以取得更低的误差。该算法为空天地一体化网络中高动态信道实时估计提供了新思路,可以进一步应用于边缘轻量化部署场景,具有较高的工程应用价值。
面向5G-A低慢小目标检测的曲线拟合拆峰技术
傅嘉佳;王杰;施赛楠;无人机作为低空经济支柱产业,具有目标小、飞行高度低、速度慢、易被复杂城市环境遮挡等探测难点。为了有效检测低慢小(Low, Slow, and Small, LSS)无人机目标,分析了5G-A低空场景的雷达回波特点,提出了一种基于曲线拟合拆峰的检测技术。在待检测距离单元提取多普勒频谱,通过平滑导数寻峰法获取频谱曲线的峰数目及其峰位;利用单元平均恒定虚警率(Cell-Averaging Constant False Alarm Rate, CA-CFAR)门限排除噪声峰位,保留有效峰位;拟合得出有效峰的峰位、峰高和峰宽等;通过判断是否存在非零频有效峰来检测目标的存在与否,并依此获取目标距离和速度。外场试验结果表明,相比于传统CA-CFAR以及动目标显示(Moving Target Indicator, MTI)后的CA-CAFR,所提算法具有更好的检测性能。
一种混合天线模式的无人机自组网动态调度TDMA协议
陈虹林;任智;张士毫;邹青;针对混合天线模式的无人机(Unmanned Aerial Verial, UAV)自组网接入协议存在时钟内同步困难以及时隙利用率低的问题,提出一种基于扇区的混合天线模式时分多址接入协同优化协议(Sector-based Collaborative Optimized Protocol for Hybrid Antenna Mode Time Division Multiple Access, SCOP-HTDMA)。该协议采用集中式网络架构,包含一个中心UAV节点和若干子节点,所有节点均配备相同的全向/定向双模智能天线。通过引入地磁场辅助扇区确认机制,有效支持混合天线模式下的时钟内同步,优化现有的时帧结构并设计全向-定向协同多播机制以提升时隙利用率。仿真结果表明,在不同业务负载和节点规模下,该协议在平均时延与丢包率方面均优于基于位置预测的定向媒体接入控制协议(Position-Prediction-based Directional Media Access Control Protocol, PPMAC)和固定帧长的集中式UAV媒体接入控制协议(Centralized UAV Media Access Control Protocol, CU-MAC)。