电磁频谱空间态势认知新范式:频谱语义和频谱行为 被引量：8

1

作者 周博 马欣怡 +1 位作者 况婷妍 李婕 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2022年第6期1198-1207,共10页

面对频谱资源日益紧缺、频谱安全日益严峻以及频谱对抗日益激烈的挑战,电磁频谱态势研究急需从感知向认知跃升。本文从多层频谱态势认知体系模型与机理、跨域多维电磁特征提取与融合、频谱语义态势高效补全与预测、频谱行为精准推理与... 面对频谱资源日益紧缺、频谱安全日益严峻以及频谱对抗日益激烈的挑战,电磁频谱态势研究急需从感知向认知跃升。本文从多层频谱态势认知体系模型与机理、跨域多维电磁特征提取与融合、频谱语义态势高效补全与预测、频谱行为精准推理与意图识别4个方面出发,综述了频谱态势认知理论与方法的研究现状。面对复杂多域多维电磁频谱环境与多样化任务的挑战,需要构建从“数据到语义”“语义到行为”“单域到跨域”“单层到多层”的频谱态势认知理论技术体系,该体系可为提升天地一体信息网络频谱利用效率、维护空中电波安全有序以及夺取电磁频谱制电磁权/电磁频谱战优势奠定频谱态势理论技术基础。 展开更多

关键词 频谱感知 电磁特征 频谱语义态势 频谱行为

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电磁频谱空间射频机器学习及其应用综述 被引量：5

2

作者 周福辉 张子彤 +3 位作者 丁锐 徐铭 袁璐 吴启晖 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2022年第6期1179-1197,共19页

针对电磁频谱空间中频谱资源日益稀缺的问题,新兴的射频机器学习旨在结合电磁频谱领域知识,设计专门的机器学习模型,具有快速、小样本甚至零样本、可解释性和高性能的优势。按照五层网络结构,从物理层、数据链路层、网络层、传输层和应... 针对电磁频谱空间中频谱资源日益稀缺的问题,新兴的射频机器学习旨在结合电磁频谱领域知识,设计专门的机器学习模型,具有快速、小样本甚至零样本、可解释性和高性能的优势。按照五层网络结构,从物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层出发,本文对已有的射频机器学习在无线通信中具体应用的最新成果进行归类分析。同时,在现有成果基础上,通过对数据驱动和知识驱动的相互作用关系,总结了4种射频机器学习框架(串行/并行/耦合/反馈双驱动框架)。最后,为了促进射频机器学习的研究和实际应用,本文讨论了关键挑战和开放性问题。 展开更多

关键词 射频机器学习 数据知识双驱动 电磁频谱管控 无线通信 电磁频谱空间

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面向低轨卫星的频谱认知智能管控 被引量：8

3

作者 李高 王威 吴启晖 《中兴通讯技术》 2021年第5期7-11,共5页

基于天地一体频谱资源共享面临的挑战,提出了面向低轨卫星的频谱认知智能管控体系架构。频谱感知得到三维多域频谱数据并形成频谱地理数据库;三维补全技术补全缺失的数据;频谱预测预判频谱占用情况,辅助频谱感知和决策;强化学习、博弈... 基于天地一体频谱资源共享面临的挑战,提出了面向低轨卫星的频谱认知智能管控体系架构。频谱感知得到三维多域频谱数据并形成频谱地理数据库;三维补全技术补全缺失的数据;频谱预测预判频谱占用情况,辅助频谱感知和决策;强化学习、博弈学习可以进行智能频谱决策。这样可以形成集感知、补全、预测和决策的频谱认知闭环系统,为后续低轨卫星频谱资源管控研究提供一些指导和建议。 展开更多

关键词 低轨卫星系统 频谱认知智能管控 频谱感知 频谱补全和预测 频谱智能决策

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电磁频谱多维态势压缩测绘技术研究进展 被引量：5

4

作者 沈锋 丁国如 +2 位作者 李婕 周博 吴启晖 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期25-42,共18页

在日益复杂的电磁频谱环境中,精准获取完备的频谱态势信息是做出准确频谱决策的重要前提。首先,介绍了频谱测绘并对比了其与频谱感知的主要区别。接着,综述了现有频谱态势生成方法的研究现状。然后,提出了异构性、大尺度缺失、动态性、... 在日益复杂的电磁频谱环境中,精准获取完备的频谱态势信息是做出准确频谱决策的重要前提。首先,介绍了频谱测绘并对比了其与频谱感知的主要区别。接着,综述了现有频谱态势生成方法的研究现状。然后,提出了异构性、大尺度缺失、动态性、环境复杂性等挑战下的多维频谱态势压缩测绘技术研究工作,有效弥补了传统频谱态势生成方法忽略频谱态势感知过程而导致的频谱测绘框架不完整性,该研究可进一步为提升频谱利用效率、增强频谱安全维护以及强化军事电磁对抗的决策提供更精准的指导。最后,对未来频谱压缩测绘的发展趋势进行了展望。 展开更多

关键词 电磁频谱 认知无线电 频谱感知 频谱测绘

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一种模型和数据混合驱动的电磁频谱态势测绘方法 被引量：4

5

作者 李泓余 沈锋 +3 位作者 韩路 朱秋明 丁国如 杜孝夫 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2022年第2期321-335,共15页

频谱数据通常以多维度为特征,例如频率、时间、空间与信号强度等,这为采集以及可视化数据带来挑战。本文通过引入电磁频谱态势来表征信号功率谱密度在电磁空间的分布情况来实现目标区域内的频谱态势感知。目前频谱数据的获取方式通常为... 频谱数据通常以多维度为特征,例如频率、时间、空间与信号强度等,这为采集以及可视化数据带来挑战。本文通过引入电磁频谱态势来表征信号功率谱密度在电磁空间的分布情况来实现目标区域内的频谱态势感知。目前频谱数据的获取方式通常为在目标区域内布置大量离散分布传感器,这导致采样效率低下,采样成本上升,在资源受限的情况下,上述采样方式并不可取。因此,本文从提高采样效率与降低采样成本出发,提出利用无人机采样实现目标区域内的信号功率数据获取,得到缺损二维、三维频谱态势,进一步提出一种模型和数据混合驱动的电磁频谱态势测绘方法,从而实现目标区域内部完整频谱态势的恢复。仿真结果表明,所提方法可以有效地完成目标区域内电磁频谱态势测绘,其补全精度与测绘效果均好于传统插值算法与张量补全算法。 展开更多

关键词 频谱态势补全 无人机频谱采样 基于自回归的预填充模型

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面向频谱环境地图重构的传感器布局优化 被引量：1

6

作者 高钱豪 赵翼 +4 位作者 朱秋明 郭兰图 林志鹏 林云 王洁 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期1043-1050,共8页

复杂电磁环境下分布式传感器的数目和数据采集的时间非常有限,严重影响了电磁频谱环境地图的重构精度。本文提出了一种面向频谱地图重构的传感器布局和优化方法,该方法基于压缩感知理论,根据感知矩阵相关性越小重构精度越高的原则,通过... 复杂电磁环境下分布式传感器的数目和数据采集的时间非常有限,严重影响了电磁频谱环境地图的重构精度。本文提出了一种面向频谱地图重构的传感器布局和优化方法,该方法基于压缩感知理论,根据感知矩阵相关性越小重构精度越高的原则,通过梯度下降法进行优化,获得最佳测量矩阵的表达式。此外,设计了一种基于贪婪匹配的位置优化算法进行传感器位置选择,以解决最佳测量矩阵无法直接映射到传感器位置的问题。针对校园场景的频谱环境地图数据进行了仿真验证和性能评估,结果表明,在5%~60%稀疏采样条件下,本文所提传感器布局方案的重构性能优于其他布局方案,重构精度提升了20%~50%,可以用于辅助真实环境下频谱数据的高效采集和频谱地图的精确构建。 展开更多

关键词 频谱环境地图(REM) 空间采样 传感器布局 压缩感知 空间重构

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基于自由空间光的无人机通信网络关键技术与发展趋势 被引量：6

7

作者 冯斯梦 赵一迪 +1 位作者 董超 吴启晖 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2311-2322,共12页

在当前电磁频谱拥堵和无线电干扰严重的情况下,基于自由空间光(FSO)的无人机(UAV)通信网络作为推进空天地一体化进程的重要一环,得到了学术界和工业界的广泛关注。与传统射频通信相比,FSO通信具有高数据传输速率、低时延和高安全性等优... 在当前电磁频谱拥堵和无线电干扰严重的情况下,基于自由空间光(FSO)的无人机(UAV)通信网络作为推进空天地一体化进程的重要一环,得到了学术界和工业界的广泛关注。与传统射频通信相比,FSO通信具有高数据传输速率、低时延和高安全性等优势。然而,FSO链路易受大气信道条件影响,同时UAV高移动性、网络高动态性以及机载资源的有限性给FSO的稳定连接与可靠通信带来了巨大挑战。因此,该文在介绍了FSO传输特性的基础上,着重分析了提升基于FSO的UAV通信网络稳定性与通信质量的关键技术,在此基础上,归纳出高可靠、强智能、长续航的发展趋势,以期为基于FSO的UAV通信网络发展提供参考与借鉴。 展开更多

关键词 空天地一体化 无人机通信网络 自由空间光通信

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基于联盟链的无线接入系统中凸优化资源分配算法 被引量：3

8

作者 董志鹏 孟庆民 +2 位作者 郭海燕 田峰 邹玉龙 《南京邮电大学学报（自然科学版）》 北大核心 2021年第3期39-45,共7页

由于在数据共享和信任上的特点,区块链及其联盟链可能被集成到新一代的无线接入系统。针对大规模物联网应用场景所需要的安全接入机制,提出一种分布式的安全资源分配方案。该方案是一种凸优化证明共识机制,并且便于解决优先级问题。仿... 由于在数据共享和信任上的特点,区块链及其联盟链可能被集成到新一代的无线接入系统。针对大规模物联网应用场景所需要的安全接入机制,提出一种分布式的安全资源分配方案。该方案是一种凸优化证明共识机制,并且便于解决优先级问题。仿真结果表明,所提算法能够在大设备数目下提高无线接入网的安全性能和实现差异化的无线资源共享。 展开更多

关键词 区块链 无线接入网 共识机制 凸优化

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区块链赋能的6G频谱共享技术 被引量：2

9

作者 李祖广 陈科 +1 位作者 王威 吴启晖 《中兴通讯技术》 2022年第5期63-68,共6页

6G无线网络将呈现资源协同化趋势,全频谱统一接入无蜂窝技术已成为6G的关键技术之一。然而密集部署的无蜂窝基站在频谱共享时将产生严重的干扰。针对这一问题,提出了一种基于联盟链的多基站协同功率控制方法。各基站共同组成一个联盟链... 6G无线网络将呈现资源协同化趋势,全频谱统一接入无蜂窝技术已成为6G的关键技术之一。然而密集部署的无蜂窝基站在频谱共享时将产生严重的干扰。针对这一问题,提出了一种基于联盟链的多基站协同功率控制方法。各基站共同组成一个联盟链网络,并基于区块链共识机制实现基站间功率协调控制,以降低因频谱共用而产生的干扰。以最大化系统的总吞吐量为目标,优化各基站的发射功率,并提出了一种等效转换方法以求解该非凸问题。仿真结果表明,所提算法相较于最大功率分配和正交频分复用策略能显著减少基站的发射功率开销,提升系统吞吐量。 展开更多

关键词 6G 频谱共享 协同功率控制 联盟链

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无人机毫米波信道建模进展和挑战 被引量：18

10

作者 朱秋明 华博宇 +3 位作者 毛开 仲伟志 陈小敏 周彤彤 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2020年第6期1049-1059,共11页

无人机毫米波通信技术结合无人机和毫米波的优势,提供高速数据传输和广域网络覆盖能力,在军用通信系统中拥有广阔的应用前景。精确的信道模型是无人机毫米波系统设计和性能评估的重要理论基础。不同于传统移动通信场景,无人机通信信道... 无人机毫米波通信技术结合无人机和毫米波的优势,提供高速数据传输和广域网络覆盖能力,在军用通信系统中拥有广阔的应用前景。精确的信道模型是无人机毫米波系统设计和性能评估的重要理论基础。不同于传统移动通信场景,无人机通信信道具有明显的三维传播特征,构建模型需要考虑包括三维散射空间、三维飞行轨迹及姿态、三维阵列天线和三维窄波束等多种因素。本文首先总结了无人机毫米波信道建模的新需求和挑战,并详细阐述了无线信道建模方法以及现有信道模型的研究进展,最后给出了信道建模的发展方向及关键技术,旨在为无人机毫米波信道模型的科学构建和标准化等研究提供参考。 展开更多

关键词 信道模型 无人机 毫米波 三维传播

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无人机空中基站对地信道建模及功率覆盖预测 被引量：4

11

作者 杨婧文 陈小敏 +3 位作者 仲伟志 朱秋明 陈兵 姚梦恬 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2019年第6期1125-1132,共8页

传统统计建模方法难以对特定场景下的无人机信道做出精确预测。针对城市场景下的无人机信道,结合确定性信道建模法,基于射线跟踪原理构建了一种无人机基站?地信道模型,该模型考虑了散射次数对接收功率的影响,将到达地面接收机的射线分... 传统统计建模方法难以对特定场景下的无人机信道做出精确预测。针对城市场景下的无人机信道,结合确定性信道建模法,基于射线跟踪原理构建了一种无人机基站?地信道模型,该模型考虑了散射次数对接收功率的影响,将到达地面接收机的射线分为视距路径、一次散射路径和二次散射路径;给出了基于射线跟踪原理的传播损耗和3种路径相应的功率计算方法,该方法沿路径计算场强。在利用数字地图预处理技术对城市建筑物进行简化后,对该场景下无人机信道的传播路径、损耗、功率延迟分布以及功率覆盖情况进行了仿真验证。数值仿真结果表明,本模型能够准确复现城市传播环境及传播状况,覆盖预测结果可用于优化无人机部署。 展开更多

关键词 无人机 空中基站 信道建模 射线跟踪 功率覆盖

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基于几何随机的无人机空地信道模型 被引量：5

12

作者 王亚文 朱秋明 +2 位作者 陈小敏 仲伟志 成能 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2020年第1期118-127,共10页

针对传统无人机空地信道模型不支持三维飞行轨迹和三维天线的问题,通过引入空间旋转矩阵和轨迹参数,提出了一种基于几何随机的无人机空地三维信道改进模型。该模型结合无人机对地通信场景的特殊性,利用时变布尔变量描述视距路径、地面... 针对传统无人机空地信道模型不支持三维飞行轨迹和三维天线的问题,通过引入空间旋转矩阵和轨迹参数,提出了一种基于几何随机的无人机空地三维信道改进模型。该模型结合无人机对地通信场景的特殊性,利用时变布尔变量描述视距路径、地面反射径和散射路径的动态生灭过程。同时,文中还给出了二维角度、时延和功率等模型参数的时间演进算法,用于复现无人机对地信道的时变统计特性。数值仿真结果表明,改进模型输出的空时相关特性和多普勒功率谱均与理论值吻合,并且自相关特性与实际测量结果基本一致,该模型可应用于辅助无人机空地无线通信设备的方案优化、算法验证和性能评估等领域。 展开更多

关键词 无人机 信道建模 几何随机信道模型 三维任意轨迹

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基于键合金丝补偿的太赫兹瓦级功率合成技术研究 被引量：2

13

作者 朱翔 张俊杰 +3 位作者 成海峰 郭健 施永荣 王维波 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CSCD 北大核心 2023年第6期748-755,共8页

针对太赫兹波段固态大功率应用需求,基于氮化镓功率放大器单片集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit,MMIC),采用功率合成技术实现了太赫兹波段瓦级功率输出。通过太赫兹波段微带/波导转换结构和键合金丝补偿技术,结合E面T... 针对太赫兹波段固态大功率应用需求,基于氮化镓功率放大器单片集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit,MMIC),采用功率合成技术实现了太赫兹波段瓦级功率输出。通过太赫兹波段微带/波导转换结构和键合金丝补偿技术,结合E面T型结二路合成功率分配/合成器,将两片MMIC封装成最大输出功率为160 mW的功率单元模块。在此基础上,采用八路E面合成器设计了频率覆盖180~238 GHz的十六路功率合成放大器。在漏极电压为+10 V时,带内输出功率大于300 mW,189 GHz输出功率达到了1.03 W。 展开更多

关键词 太赫兹 金丝补偿 氮化镓 功率分配/合成器

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无人机自组网路由协议研究综述 被引量：16

14

作者 张珉 董超 +3 位作者 杨朋 冯斯梦 吴启晖 QUEK Q S T 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2022年第5期952-970,共19页

随着无人机软硬件技术的发展,多无人机集群自组织形成的无人机自组网(Flying Ad-Hoc networks,FANETs)受到了越来越多的来自学术界和工业界的关注,其灵活的部署和快速的反应能力使其能高效地完成多种多样的任务。而无人机自组网路由协... 随着无人机软硬件技术的发展,多无人机集群自组织形成的无人机自组网(Flying Ad-Hoc networks,FANETs)受到了越来越多的来自学术界和工业界的关注,其灵活的部署和快速的反应能力使其能高效地完成多种多样的任务。而无人机自组网路由协议是提高服务质量(Quality of service,QoS)最重要的方法之一,但无人机自组网的移动性和动态性给路由协议的设计带来了严峻的挑战。传统的移动路由协议不能很好地满足无人机自组网的路由需求,因此研究者们从基于拓扑、地理和分层的角度提出了各式各样的无人机自组网路由协议,旨在克服移动性和提高网络的服务质量,并指出未来无人机自组网的路由协议可以考虑机会路由、软件定义网络(Software defined network,SDN)决策和预测驱动决策等综合提高QoS。本文主要针对无人机自组网网络特征,从不同的路由方法出发,SDN对路由协议进行总结和归纳,并对未来的研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 无人机 自组网 路由 协议

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基于QuaDRiGa的无人机非平稳信道模型 被引量：1

15

作者 倪浩然 华博宇 +3 位作者 王满喜 朱秋明 周彤彤 鲍军委 《数据采集与处理》 CSCD 北大核心 2023年第2期304-313,共10页

为了解决无人机信道模型非平稳参数空时不连续的问题,提出了一种支持三维运动及姿态旋转的无人机非平稳几何随机模型,用于描述和模拟无人机对地多输入多输出通信信道的真实特性。该模型借鉴QuaDRiGa中的“准确定性”思想,基于收发端拓... 为了解决无人机信道模型非平稳参数空时不连续的问题,提出了一种支持三维运动及姿态旋转的无人机非平稳几何随机模型,用于描述和模拟无人机对地多输入多输出通信信道的真实特性。该模型借鉴QuaDRiGa中的“准确定性”思想,基于收发端拓扑关系更新时变信道参数,考虑路径生灭概率改进信道功率计算方法,引入姿态相位矩阵描述无人机姿态旋转,以实现无人机非平稳信道参数的平滑演进。数值仿真结果表明,本文提出模型能够保证功率和角度等参数的平滑演进,输出信道的自相关函数具有非平稳性且受无人机姿态影响显著,可用于无人机通信系统设计和算法优化等领域。 展开更多

关键词 无人机 信道模型 非平稳信道 平滑演进 姿态相位矩阵

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