摘要:低空经济作为国家战略性新兴产业,正加速推动先进空中交通系统(Advanced Air Mobility,AAM)从传统地面交通向全域化、高密度低空运行模式转型。然而,复杂城市场景中的通信干扰、感知精度不足、飞行安全隐患及能耗约束等因素,严重制约了AAM系统的实际应用效能。本文针对AAM场景下无人机编队协同感知与控制的关键挑战,提出一种融合感知优化与能耗控制的协同编队方法。首先,创新性地构建了以编队飞行能耗最小化为目标函数、以面向协同感知的克拉美罗下界(CRLB)和通信信噪比为约束条件的联合优化模型;基于Lyapunov稳定性理论设计梯度控制算法,求解满足感知精度要求的最优编队方位构型。其次,提出一种改进型势场控制方法,通过优化斥力生效范围、引入相对速度动态调节机制、设计补偿力突破局部极小值陷阱,并融合空气阻力物理模型,显著提升了编队在复杂环境中的避障能力与飞行稳定性。仿真实验表明,所提方法能在满足协同感知精度阈值的前提下,实现无人机编队能耗的显著优化,同时确保复杂干扰环境下的协同感知能力,保障安全飞行。
摘要:近年来,深度学习技术被广泛地应用于基于信道状态信息(Channel State Information,CSI)的指纹定位领域,并展现出高可靠的定位精度。然而,基于深度学习的指纹定位方法大多依赖于多层次的网络模型结构来提取具有判别性的位置特征,此过程伴随着大量的模型参数和密集的计算操作,对设备的硬件资源占用较高。特别是对于资源有限的智能手机而言,这会为其带来不容忽视的负担。为此,本文提出一种新颖的智能手机CSI轻量级指纹定位模型,(1)通过设计简洁高效的特征提取模块,仅用少量参数的线性层与卷积层结合特征融合机制,兼顾模型轻量化与特征提取能力;(2)引入数据增强模块,通过生成非参考点CSI数据,扩充训练样本空间,显著提升模型对未经训练位置的鉴别能力。本文在两种典型的室内场景下开展实验,与最优的基准模型相比,本文提出的定位模型在两种场景下的平均RMSE降低了12.5%,并且单次定位的推理时间仅为0.08秒。实验结果表明,本文提出的定位模型不仅能够有效提高定位精度,还明显缩短了定位所需时间。
摘要:无源物联网(AIoT,ambient internet of things)、低功耗广域覆盖(LPWA,low power wide area)、低功耗唤醒信号和接收机(LP-WUS/WUR,low power wake up signal and radio)等技术,是低功耗系统设计的关键使能技术。面向第六代移动通信(6G,6th generation mobile networks)低功耗系统,需要设计一种低功耗、广覆盖的波形技术。幅度键控(ASK,amplitude shift keying)、相位键控(PSK,phase shift keying)等波形虽然实现简单,但因其抗干扰能力差而无法满足6G广覆盖需求;正交频分复用(OFDM,orthogonal frequency division multiplexing)的波形技术存在实现复杂且功耗较高的缺点。基于此,主要论述基于啁啾(Chirp)波形的6G低功耗系统统一波形设计,包括原理介绍、性能分析、硬件架构、6G标准化分析等;最后,讨论基于Chirp波形的未来研究方向和技术挑战。
摘要:为解决电容式浓度预测在样本稀疏与噪声干扰下精度下降的问题,本研究提出一种基于数据增强的图卷积神经网络(GCN, Graph Convolutional Network)的浓度预测方法。对射频识别(RFID, Radio Frequency Identification)无线传感系统采集的实验数据,先采用插值提高数据密度,再通过卡尔曼滤波从观测序列中提取隐变量并与原特征拼接以扩充维度;然后构建含深度残差连接的GCN,学习电容与浓度之间的非线性映射,并采用不同图卷积方法进行性能评估。实验结果表明,该方法浓度预测的平均相对误差(MRE, Mean Relative Error)为2.35%,明显低于线性递减权重的粒子群优化等现有方法。此外,在不同的图卷积方法下,其预测性能仍保持稳定。由此可见,本研究提出的基于数据增强的图卷积神经网络架构,能有效解决数据稀疏、含噪情况下盐溶液浓度检测的准确性与鲁棒性问题,具有向多盐体系与复杂工况推广应用的潜力。