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新兴数字技术驱动的太空态势感知研究
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作者 高泽夫 杨文革 +2 位作者 焦义文 杨卓 李欣宇 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2024年第3期7-18,共12页
面对未来日益严峻复杂的空间环境和空间任务,现有的太空态势感知手段和能力无法满足需求。而以大数据、云计算、区块链、人工智能为代表的新兴技术在海量数据的高效处理、大规模目标识别、动态模式监测、数据和图像可视化等方面具有显... 面对未来日益严峻复杂的空间环境和空间任务,现有的太空态势感知手段和能力无法满足需求。而以大数据、云计算、区块链、人工智能为代表的新兴技术在海量数据的高效处理、大规模目标识别、动态模式监测、数据和图像可视化等方面具有显著优势,运用这些技术来改进和增强现有的太空态势感知手段成为可能。重点开展基于大数据、云计算、区块链和人工智能的太空态势感知关键技术研究,通过分析以上技术在太空态势感知上的切入点和应用前景,总结太空态势感知与以上技术相结合的体系架构、处理模式和智能算法,并给出未来展望。 展开更多
关键词 太空态势感知 太空资产 太空交通管理 卫星健康监测 大数据 云计算 区块链 人工智能
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一种基于深度学习的高轨卫星CEI信号频率估计算法
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作者 高泽夫 杨文革 +6 位作者 焦义文 毛飞龙 王育欣 李雪健 张书雅 李超 滕飞 《电讯技术》 北大核心 2023年第11期1687-1695,共9页
针对高轨卫星连线干涉测量(Connected Element Interferometry,CEI)信号的高精度频率估计这一难题,建立了CEI中的正弦信号频率估计模型。设计了基于深度学习框架的CEI信号频率估计算法,将算法划分为基于前馈深度神经网络的频率表征模块... 针对高轨卫星连线干涉测量(Connected Element Interferometry,CEI)信号的高精度频率估计这一难题,建立了CEI中的正弦信号频率估计模型。设计了基于深度学习框架的CEI信号频率估计算法,将算法划分为基于前馈深度神经网络的频率表征模块和基于卷积神经网络的频率计算及估计模块,在此基础上设计了各模块的具体结构和学习训练流程。对于算法的核心模块进行了仿真实验验证,并将所提算法与前人的相关算法进行了比较与分析,证明了该算法的有效性、稳定性和优越性。 展开更多
关键词 高轨卫星 连线干涉测量 正弦信号频率估计 深度学习
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基于GPU的数字下变频累积误差控制方法 被引量:2
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作者 李超 焦义文 +2 位作者 傅诗媛 高泽夫 毛飞龙 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第4期965-972,共8页
针对数字下变频系统中高速数据处理实时性需求,设计了基于中央处理器(central processing unit,CPU)+图形处理单元(graphic processing unit,GPU)的异构平台数字下变频处理算法,并完成了相应并行程序设计,进行了实际数据验证。鉴于GPU... 针对数字下变频系统中高速数据处理实时性需求,设计了基于中央处理器(central processing unit,CPU)+图形处理单元(graphic processing unit,GPU)的异构平台数字下变频处理算法,并完成了相应并行程序设计,进行了实际数据验证。鉴于GPU运算采用单精度浮点数格式进行数据处理,进行长时程数据处理过程中,会产生浮点数舍入误差累积,导致结果的不准确不可靠,设计了联合相位循环归零法和无误差变换补偿法,实现了浮点数舍入误差的控制与补偿。数据测试结果表明,所提方法可将相位误差控制在10-11rad以内,且不随时间累积,计算结果准确可靠。 展开更多
关键词 图形处理单元 舍入误差 累积误差 无误差变换
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基于GPU的并行相位解卷绕算法
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作者 毛飞龙 焦义文 +3 位作者 马宏 张宇翔 聂欣林 高泽夫 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2023年第5期119-131,共13页
针对大量数据串行相位解卷绕实时性较差的问题,设计了基于GPU的并行相位解卷绕算法。首先分析了典型的串行解卷绕算法在GPU平台实现的可行性,之后设计了适合于GPU加速的并行解卷绕算法。最后对基于GPU的并行相位解卷绕算法进行了仿真验... 针对大量数据串行相位解卷绕实时性较差的问题,设计了基于GPU的并行相位解卷绕算法。首先分析了典型的串行解卷绕算法在GPU平台实现的可行性,之后设计了适合于GPU加速的并行解卷绕算法。最后对基于GPU的并行相位解卷绕算法进行了仿真验证,多次测试结果表明:在保证解卷绕正确性的基础上,基于GPU的并行相位解卷绕算法相比传统CPU串行解卷绕算法约有3.5倍的加速比,基于GPU的并行相位解卷绕算法相比GPU串行解卷绕算法有63倍的加速比。 展开更多
关键词 相位解卷绕 GPU 并行算法 实时处理 加速比
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基于GPU的天线组阵信号时延补偿方法
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作者 毛飞龙 焦义文 +4 位作者 马宏 韩久江 高泽夫 李超 李冬 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第8期2383-2394,共12页
针对天线组阵合成系统对于宽带、高速、并行信号的实时合成需求,设计了基于图形处理器(graphic processing unit,GPU)的天线组阵信号时延补偿方法。首先,分析了典型的整数时延补偿方法在GPU平台上实现的可行性,设计了基于数据块重叠保... 针对天线组阵合成系统对于宽带、高速、并行信号的实时合成需求,设计了基于图形处理器(graphic processing unit,GPU)的天线组阵信号时延补偿方法。首先,分析了典型的整数时延补偿方法在GPU平台上实现的可行性,设计了基于数据块重叠保留的整数时延补偿方法。然后,对比了典型的小数时延补偿方法的优劣,设计了适合于GPU并行加速的频域小数时延补偿方法。最后,对基于GPU的天线组阵信号时延补偿方法进行了实验验证。多次实验测试结果表明,在确保时延补偿正确性的基础上,基于GPU的时延补偿方法相比传统串行CPU时延补偿方法加速比提升了约18倍,采用基于GPU的时延补偿方法可实现对多天线信号的实时合成。 展开更多
关键词 时延补偿 天线组阵 图形处理器 并行计算
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基于GPU的宽带信号时延差与相位差估计方法
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作者 毛飞龙 焦义文 +3 位作者 马宏 李超 高泽夫 王育欣 《电讯技术》 北大核心 2023年第11期1779-1789,共11页
针对多天线信号合成系统对于宽带、高速、并行信号的实时合成需求,设计了基于图形处理单元(Graphics Processing Unit,GPU)的宽带信号时延差与相位差估计方法,对估计方法中的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)、共轭相乘、累... 针对多天线信号合成系统对于宽带、高速、并行信号的实时合成需求,设计了基于图形处理单元(Graphics Processing Unit,GPU)的宽带信号时延差与相位差估计方法,对估计方法中的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)、共轭相乘、累加平均等模块进行了相应的线程并行程序设计。为充分发挥GPU的并行运算能力,利用异步流并发的方式对估计方法进一步优化,从结构层面有效提高了数据的并行处理效率。对基于GPU的宽带信号时延差与相位差估计方法进行了实验验证,多次实验测试结果表明,数据量为512000时,在保证估计正确性的基础上,该方法相比传统串行CPU估计方法约有125倍的加速比,采用该方法可实现对多天线信号参数的实时估计。 展开更多
关键词 多天线信号合成 宽带信号 时延估计 相位估计
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基于子空间的宽带信号时延差与相位差估计方法
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作者 毛飞龙 焦义文 +2 位作者 马宏 高泽夫 李超 《无线电工程》 北大核心 2023年第4期797-806,共10页
针对现有的Simple、Sumple等互相关类算法无法分辨多个信源的问题,结合子空间算法中的超分辨估计——Music算法,提出了基于子空间的子带相位差估计算法——Music-Simple。对Music-Simple算法的合成性能进行了仿真分析并与传统的Music算... 针对现有的Simple、Sumple等互相关类算法无法分辨多个信源的问题,结合子空间算法中的超分辨估计——Music算法,提出了基于子空间的子带相位差估计算法——Music-Simple。对Music-Simple算法的合成性能进行了仿真分析并与传统的Music算法进行对比,验证了Music-Simple算法的正确性。结果表明,Music-Simple具有分辨多个信源的能力,可以同时估计出多个信源在多个接收天线处的相位差,显著提升了对包含多个信源信号的合成性能。 展开更多
关键词 多天线信号合成 子空间 时延估计 相位估计
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旋转基线相位干涉仪测向精度提高方法 被引量:2
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作者 李冬 焦义文 高泽夫 《电讯技术》 北大核心 2022年第7期936-940,共5页
旋转基线相位干涉仪测向法利用阵元间相位差最大值与最小值进行来波角度估计,存在噪声干扰时会产生较大测向误差。针对这一问题,采用三参数最小二乘法对解模糊后的相位差曲线进行幅度、初相和偏移量的估计,进而对相位差曲线进行拟合处... 旋转基线相位干涉仪测向法利用阵元间相位差最大值与最小值进行来波角度估计,存在噪声干扰时会产生较大测向误差。针对这一问题,采用三参数最小二乘法对解模糊后的相位差曲线进行幅度、初相和偏移量的估计,进而对相位差曲线进行拟合处理。该方法提高了旋转基线相位干涉仪测向的精度,仿真结果证明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 旋转基线 相位干涉仪 测向精度 解模糊 最小二乘估计 曲线拟合
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天线组阵窄带低信噪比信号合成方法 被引量:2
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作者 毛飞龙 焦义文 +4 位作者 马宏 李冬 高泽夫 李超 孙宽飞 《无线电工程》 北大核心 2022年第9期1642-1648,共7页
针对天线组阵窄带信号合成方法中低信噪比条件下合成性能较差的问题,在传统天线组阵全频谱合成方法的基础上,加入正交下变频、低通滤波和抽取模块,采用频域互相关对合成方法进行优化。对采用传统方法与改进后方法的合成损失进行了仿真分... 针对天线组阵窄带信号合成方法中低信噪比条件下合成性能较差的问题,在传统天线组阵全频谱合成方法的基础上,加入正交下变频、低通滤波和抽取模块,采用频域互相关对合成方法进行优化。对采用传统方法与改进后方法的合成损失进行了仿真分析,使用旋转基线相位干涉仪进行了实测点频信号合成,验证了方法的正确性。验证结果表明,改进后的合成方法降低了低信噪比条件下(SNR∈[-20,-15]dB)天线组阵窄带信号的合成损失,提高了合成性能。 展开更多
关键词 天线组阵 低信噪比 窄带信号 频域合成 正交下变频 合成损失
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基于GPU的相位干涉仪FX鉴相算法 被引量:1
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作者 李冬 焦义文 +3 位作者 高泽夫 杨文革 毛飞龙 滕飞 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第11期3320-3329,共10页
针对相位干涉仪测向系统对于大量高速实时信号的处理需求,设计了基于图形处理单元(graphic processing unit, GPU)的频域互相关(简称为FX)鉴相算法,完成了相应的并行程序设计,进行了实时数据的测试验证。为充分发挥GPU强大的浮点运算能... 针对相位干涉仪测向系统对于大量高速实时信号的处理需求,设计了基于图形处理单元(graphic processing unit, GPU)的频域互相关(简称为FX)鉴相算法,完成了相应的并行程序设计,进行了实时数据的测试验证。为充分发挥GPU强大的浮点运算能力和并行数据处理能力,将涉及大量并行高速数据计算的核心鉴相算法加载在GPU中,实现了高速并行数据的相关处理和相位提取;利用中央处理器(central processing unit, CPU)完成了数据调度、分发和简单的数据处理功能。实验测试结果表明,在较好地保证鉴相精度的条件下,本文设计的基于GPU的鉴相算法,其数据处理速度是基于CPU平台的140倍左右,鉴相速度明显提升,较为圆满地实现了实时性、可靠性和准确性的设计初衷。 展开更多
关键词 图形处理单元 相位干涉仪 鉴相算法 并行计算
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基于GPU的PCM/FM信号非相干鉴频解调算法 被引量:1
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作者 孙宽飞 杨文革 +2 位作者 焦义文 滕飞 高泽夫 《兵工自动化》 2022年第8期58-66,共9页
面向未来任务日益多样化,试验环境日趋复杂化,传统基于FPGA的脉冲编码调制/调频(pulsecode modulation/frequencymodulation,PCM/FM)遥测系统存在软硬件紧耦合、研发周期长、升级维护困难等缺点,无法满足未来遥测系统大规模部署对弹性... 面向未来任务日益多样化,试验环境日趋复杂化,传统基于FPGA的脉冲编码调制/调频(pulsecode modulation/frequencymodulation,PCM/FM)遥测系统存在软硬件紧耦合、研发周期长、升级维护困难等缺点,无法满足未来遥测系统大规模部署对弹性、灵活和敏捷的需求。针对以上问题,设计基于GPU的PCM/FM信号非相干鉴频解调实现方法。根据算法原理和GPU并行方法设计出基于GPU的并行解调实现方法,分别从并行数字下变频、并行FIR滤波和并行差分鉴频3部分分析具体模块的并行化实现方法。实验结果表明:在码速率为10Mbps、每处理1 s数据的条件下,基于GPU的非相干鉴频过程消耗的时间约为426.867 ms,满足解调的实时性要求;解调增益稍优于传统基于FPGA的PCM/FM遥测基带,有约0.1 dB的解调增益。 展开更多
关键词 调频遥测 GPU PCM/FM解调 并行计算
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一种基于GPU的PCM/FM信号多符号检测算法
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作者 孙宽飞 杨文革 +2 位作者 滕飞 焦义文 高泽夫 《无线电工程》 北大核心 2022年第4期578-589,共12页
PCM/FM信号的非相干鉴频解调存在门限效应,将多符号检测技术引入PCM/FM信号的解调中,可以提高约3 dB的解调增益。多符号检测多采用FPGA实现系统功能,存在硬件设计周期较长、硬件平台通用性低和升级难度大等问题,距离软件无线电设计理念... PCM/FM信号的非相干鉴频解调存在门限效应,将多符号检测技术引入PCM/FM信号的解调中,可以提高约3 dB的解调增益。多符号检测多采用FPGA实现系统功能,存在硬件设计周期较长、硬件平台通用性低和升级难度大等问题,距离软件无线电设计理念有较大的差距。针对传统硬件实现的问题,设计了基于GPU的多符号检测实现方法,根据算法原理和GPU并行方法设计出基于GPU的并行滑动相关实现方法;据此设计了基于GPU的多符号检测算法的并行化方法;设计了基于GPU的Gardner位同步算法。实验结果显示,基于GPU的多符号检测算法满足实时性的要求,解调增益稍优于FPGA系统。 展开更多
关键词 调频遥测 多符号检测 GPU PCM/FM解调 并行计算
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