1 上海海洋大学 信息学院，上海 201306
2 自然资源部东海信息中心，上海 200136
3 上海电力大学，上海 201306
针对彩色遥感图像上飞机目标体积小、分布密集、背景复杂导致的检测精度低问题，提出了一种改进无锚点的彩色遥感图像任意方向飞机目标检测算法。采用BBAVectors为基准模型，以ResNet50为主干网进行特征提取，在特征金字塔网络FPN后增加一条自上而下的路径扩展网络PANet模块，缩短信息路径并用低层级准确位置信息增强特征金字塔。其次，引入注意力机制CBAM模块，通过抑制噪声和突出目标特征，实现复杂环境下的飞机目标检测精度的提升。在DOTA数据集上分别进行消融实验和对比实验，并使用DOTA_devkit对数据集分别进行0.5以及1倍比例的裁切，提高模型的检测精度。改进后的模型在彩色遥感图像测试数据集上的检测精度达到了90.35%。相较于原模型，检测精度提升了0.82%。实验结果表明，该方法在彩色遥感图像中的飞机检测任务中具有更好的检测效果。
飞机目标检测 任意方向 无锚点 路径扩展 注意力机制 aircraft target detection in any direction anchor free path augmentation attention mechanism
1 新疆大学 信息科学与工程学院, 乌鲁木齐 830046
2 中国移动通信有限公司研究院, 北京 100053
3 鲁东大学 信息与电气工程学院, 山东 烟台 264025
为改善可见光链路的保密传输表现, 在分析静态、动态光波束配置下的链路保密容量的基础上, 提出了基于动态垂直非朗伯光波束选择的可见光通信物理层安全表现增强方法, 即根据不同的发射器、保密用户及窃听者位置关系动态地选择垂直候选光波束。量化结果显示: 在典型室内环境下, 相比传统静态朗伯光波束配置, 基于动态垂直非朗伯光波束配置的平均保密容量增益高达3.03 b·s-1·Hz-1, 增益比例高达86%。
物理层安全 可见光通信链路 光波束选择 保密容量 非朗伯波束 physical layer security, visible light communicati
1 新疆大学 信息科学与工程学院, 乌鲁木齐 830046
2 中国移动通信有限公司研究院, 北京100053
3 清华大学 电子工程系, 北京 100084
4 鲁东大学 信息与电气工程学院, 山东 烟台 264025
现有的可见光及射频(RF)混合链路仍然局限于空间辐射特性单一的朗伯光波束配置, 面向商用发光二极管的非朗伯空间辐射特性, 提出一种基于典型LUXEON Rebel非朗伯光波束的可见光及RF混合链路软切换方案, 并进行了仿真分析。仿真结果表明: 设定RF接入点在近端(dr=10 m)和远端(dr=60 m)时, 所提出的异构非朗伯光波束配置混合链路吞吐量的最大值分别为370.72 Mb/s、275.68 Mb/s；发射功率为2~15 W时, 比传统朗伯光波束配置混合链路可引入高达约14 Mb/s的吞吐量增益。
可见光通信 混合链路 光波束特性 软切换 visible light communications, hybrid link, optical
1 新疆大学 信息科学与工程学院, 乌鲁木齐 830046
2 中国移动通信有限公司研究院, 北京100053
3 清华大学 电子工程系, 北京 100084
4 新疆交通职业技术学院, 乌鲁木齐 831401
5 鲁东大学 信息与电气工程学院, 山东 烟台 264025
为了提升了可见光通信(VLC)链路的可靠性, 针对传统VLC研究范式的局限性, 在典型室内应用场景将商用LUXEON Rebel非朗伯光波束引入到多输入多输出(MIMO)可见光发射器配置中, 对比分析了非朗伯MIMO VLC与朗伯MIMO VLC的误比特率(BER)性能表现。仿真结果表明: 较之于传统朗伯光波束的MIMO基准配置, 当房间中心接收位置BER≤10-6时, 所提出的非朗伯MIMO配置可以减少引入13.1% 的发射功率。
可见光通信 多输入多输出 非朗伯光波束 误比特率 visible optical communications, multiple input mul
1 新疆大学 信息科学与工程学院, 乌鲁木齐 830046
2 中国移动通信有限公司研究院, 北京100053
3 清华大学 电子工程系, 北京 100084
4 鲁东大学 信息与电气工程学院, 山东 烟台 264025
现有的绝大部分应用于各类工业环境无线解决方案是基于传统射频的技术范式, 存在电磁干扰、工业数据泄露等潜在风险, 众多研究机构正积极地将多样的无线光技术引入到工业智能场景。为了清晰阐述无线光技术在工业场景应用的研究进展, 分别从工业无线光多载波传输、多输入多输出(MIMO)传输、定位和原型通信系统实验这些方面进行了梳理, 初步给出了工业无线光技术进一步发展所要应对的主要技术挑战和潜在解决方案。
工业无线光通信 工业无线光定位 工业无线链路 industrial wireless optical communication, industr
1 新疆大学 信息科学与工程学院 信号检测与处理新疆维吾尔自治区重点实验室,乌鲁木齐 830046
2 中国移动通信有限公司研究院,北京 100053
3 鲁东大学 信息与电气工程学院工程 通信工程系,山东 烟台 264025
受限于传统可见光通信(VLC)的研究范式,研究人员在分析可见光无线覆盖时,通常假设光源遵从朗伯空间辐射特性。客观上,上述假设忽视了由不同类型光波束构成的潜在异构光波束,对基于异构光波束的VLC覆盖特性也缺少必要的探索。针对上述问题,综合考虑商用发光二极管(LED)光源的差异化非朗伯光波束特性,文章给出了多种潜在的异构光波束配置方案。同时,在典型室内场景,对传统同构朗伯光波束和文章所提异构光波束的覆盖特性进行了比较分析。量化结果显示,较之于传统朗伯光波束的发射器配置,文章所提异构光波束的配置方案能够引入高达1.97 dB的最小信噪比(SNR)增益,同时将SNR波动幅度从传统设计下的22.75 dB降低至异构设计下的15.33 dB。此外,SNR低于30 dB相对弱覆盖位置占比从初始配置下约13.20 %降低至非异构设计下约7.23 %。因此,异构光波束对室内空间覆盖的潜在影响获得了初步的证实。
可见光通信 非朗伯光波束 异构光波束 覆盖特性 VLC non-Lambertian optical beams heterogeneous optical beams coverage characteristics
山东省农业科学院农业信息与经济研究所, 山东 济南 250100
为应用遥感技术进行小麦条锈病的实时监测以及大范围作物病害识别, 明确条锈病胁迫下小麦光谱反射率和净光合速率与病情指数的关系, 利用光谱植被指数预测小麦光合速率的变化, 在2018年—2019年度冬小麦生长季节, 以易感条锈病的济麦15号小麦品种为对照, 以生产上播种面积较大的济麦22和鲁原502为供试品种, 基于大田小区条锈病接种试验, 从抽穗期到乳熟期, 每隔7~10 d进行小麦旗叶光合速率、 光谱反射率测定及病情指数调查。 研究发现, 随感病程度加重, 小麦旗叶光合速率呈显著下降趋势, 扬花期济麦22光合速率高于鲁原502。 灌浆期可见光波段, 病斑部位的光谱反射率始终高于正常部位, 这是由于病斑部位叶片单位面积上叶绿素含量较低, 对光吸收的少; 而在反射平台区域, 病斑部位的光谱反射率较正常叶低得多。 利用与病害胁迫、 生长状况以及产量相关较大的光化学反射指数(photochemical reflectance index, PRI)、 植被衰减指数(plant senescence reflectance index, PSRI)和比值植被指数(ratio vegetation index, RVI)来反映病情指数变化, 结果显示, 病斑部位的光化学反射指数和植被衰减指数大于正常部位, 且植被衰减指数变化率较大, 而比值植被指数变化率小于正常部位。 小麦不同生育期, 光合速率与光谱反射率的相关性不同, 模拟光合速率的植被指数也不同。 灌浆期, 鲁原502的光合速率与光谱反射率始终呈正相关关系; 在可见光范围内, 对照光合速率与光谱反射率呈正相关, 济麦22呈负相关; 在反射率平台位置, 对照光合速率与光谱反射率呈负相关, 济麦22呈正相关。 在小麦灌浆期, 可以利用植被衰减指数进行病害程度识别及光合速率估测。 该研究为利用遥感手段大面积监测小麦长势及病害发生情况提供了理论依据, 也为探讨利用光谱指标无损监测的方法预测小麦条锈病发生及危害程度奠定了基础。
小麦 条锈病 光合速率 成像高光谱 估测模型 Wheat Stripe rust Photosynthetic rate Imaging hyperspectral Estimating model
1 新疆大学 信息科学与工程学院, 乌鲁木齐 830046
2 新疆大学 信号检测与处理新疆维吾尔自治区重点实验室, 乌鲁木齐 830046
3 中国移动通信有限公司研究院, 北京100053
4 鲁东大学 信息与电气工程学院, 山东 烟台 264025
受限于传统朗伯光波束较强的空间指向性, 基于同构朗伯光波束的可见光通信发射器设计难以提供令人满意的空间覆盖。综合考虑商用发光二极管(LED)光源多样的非朗伯光波束特性, 提出一种基于非朗伯光波束的发射分集技术方案。该方案能够充分利用非朗伯光波束各自的空间辐射特性, 将更多发射光功率针对性地投射到远离光发射器的覆盖边缘区域, 在保持整体发射光功率恒定且分集角为60°时, 所提出的非朗伯性分集方案能够引入3.4 dB的最小信噪比增益, 同时将信噪比波动幅度从传统设计下的19.4 dB降低至非朗伯设计下的13.5 dB。
可见光通信 非朗伯光波束 发射分集 visible light communications, non-Lambertian optic
1 新疆大学信息科学与工程学院信号检测与处理新疆维吾尔自治区重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830046
2 中国移动通信有限公司研究院，北京 100053
3 清华大学电子工程系北京信息科学与技术国家研究中心，北京 100084
4 鲁东大学信息与电气工程学院通信工程系，山东 烟台 264025
目前，绝大部分应用于各类医疗场景的无线解决方案是基于传统射频的技术范式，因而必须要面对电磁干扰及医疗数据泄露等诸多潜在风险。另一方面，无线光技术具有频谱资源丰富、保密性强、抗电磁干扰、免频谱授权等诸多天然优势。因此，为充分发挥上述技术潜能，学术界和产业界正积极地从多个维度将多样的无线光技术引入到电磁敏感医疗场景。为清晰地阐述无线光技术在医疗场景应用的研究进展，分别从医疗无线光有源链路、医疗无线光无源链路、医疗无线光中继链路、医疗无线光原型实验等方面进行了梳理。此外，初步提出了医疗无线光技术进一步发展所要应对的主要技术挑战，给出了潜在解决方案。
光纤光学 无线光通信 智慧医疗 无线光技术 医疗监测系统 激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0700002
1 长春大学理学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学材料科学与工程学院，吉林 长春 130013
高非线性光子晶体光纤具有小纤芯、大折射率对比度的特点，采用Bi-Ge-Ga多组分激光玻璃材料作为纤芯材料设计了特殊结构的高非线性光子晶体光纤。运用全矢量有限元法结合完美边界条件，得出该光子晶体光纤在波长为1.55 μm、1.80 μm处的双折射系数分别为2.89×10-2与3.28×10-2。色散曲线表明，结构参数M=d/Λ分别为0.5和0.6的光子晶体光纤，当内包层椭圆空气孔椭圆率为0.6时有两个零色散点，呈现了负色散特性。在1.55 μm处，X偏振的限制损耗在3.8784×10-5~4.5739×10-5 dB?km-1之间，Y偏振的限制损耗在3.5203×10-5~4.2147×10-5 dB?km-1之间，为光通信、微结构光纤传感器等非线性光纤研究领域的研究提供了参考借鉴。
光纤光学 光子晶体光纤 高非线性 色散 双折射 激光与光电子学进展
2022, 59(3): 0306003
