Asynchronous rotation scan for synthetic aperture interferometric radiometer

Synthetic aperture interferometric technique has wide applications in optics, radio astronomy and microwave remote sensing areas. With the increasing demands of high resolution imaging observation, a new time-sharing sampling scheme of asynchronous rotation scan is proposed to meet the technical challenge of achieving a large equivalent aperture and overcome the operating barriers of space borne application. This configuration is basically composed by two asynchronously and concentrically rotating antenna groups, whose revolving radii and speeds are different. The synthetic aperture system with asynchronous rotation scanning scheme can effectively solve the trade-off problem of system complexity, and greatly simplify the system hardware at the cost of sacrificing a certain time resolution. The basic rules and design methods of asynchronous rotation scan are investigated The Gridding method is introduced to inverse the spiral sampling data for image reconstruction. The potential applications of geostationary orbit (GEO) earth observation and solar polar orbit (SPO) plasma cloud observation are explored with numerical simulations to validate the significance and feasibility of this new imaging configuration. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 40574070, 40671121, 40701100 and 40801136) and the National High-Tech Research Program of China (“863” Program) (Grant No. 2006AA12Z141)     

基于Intel Xeon Phi的激光等离子体粒子模拟研究

激光等离子体粒子模拟广泛用于探索极端物质状态下的科学问题。将一种基于粒子云网格方法的三维等离子体粒子模拟程序LARED P移植到Intel Xeon Phi协处理器上。在移植的过程中,综合运用了Native和Offload两种编程模式：首先运用Native模式对LARED P程序中热点计算任务进行优化研究,通过采用SIMD扩展指令使该计算任务获得了4.61倍的加速;然后运用Offload模式将程序移植到CPU-Intel Xeon Phi异构系统上,并通过使用异步数据传输和双缓冲技术分别提升了程序性能9.8%和21.8%。     

Variable partial-update NLMS algorithms with data-selective updating

We note that some existing algorithms are based on the normalized least-mean square （NLMS） algorithm and aim to reduce the computational complexity of NLMS all inherited from the solution of the same optimization problem, but with different constraints. A new constraint is analyzed to substitute an extra searching technique in the set-membership partial-update NLMS algorithm （SM-PU-NLMS） which aims to get a variable number of updating coefficients for a further reduction of computational complexity. We get a closed form expression of the new constraint without extra searching technique to generate a novel set-membership variable-partial-update NLMS （SM-VPU-NLMS） algorithm. Note that tile SM-VPU-NLMS algorithm obtains a faster convergence and a smaller mean-squared error （MSE） than the existing SM-PU-NLMS. It is pointed out that the closed form expression can also be applied to the conventional variable-step-size partial-update NLMS （VSS-PU-NLMS） algorithm. The novel variable-step-size variable-partial-update NLMS （VSS-VPU-NLMS） algorithm is also verified to get a further computational complexity reduction. Simulation results verify that our analysis is reasonable and effective.     

多视图动量对比学习算法

比较同一图像不同增强的相似性是对比学习取得显著成果的关键。传统对比学习方法使用了图像的两个不同视图,为了学习到图像更多的信息以提高分类准确率,在MoCo(momentum contrast for unsupervised visual representation learning)的基础上,提出了一种多视图动量对比学习算法。每次迭代中,对于图像的多个数据增强分别使用一个查询编码器和多个动量编码器进行特征提取,使得本次迭代可以使用更多的数据增强和负样本。使用优化的噪声对比估计(InfoNCE)来计算损失,使得查询编码器能得到更有益于下游任务的特征表示。对查询编码器使用梯度回传更新网络,对各动量编码器使用改进的动量更新公式以提高模型的泛化能力。实验结果表明,使用多视图动量对比学习可以有效提高模型的分类准确率。     

4G通信技术的FPGA远程更新系统设计

为了解决在恶劣环境、偏远地区等特殊场合的FPGA远程更新问题,提出了一种基于4G无线通信技术的FPGA远程更新系统设计方法。应用4G无线通信模块实现了更新控制器的通信组网,远程控制器通过4G网络与更新控制器建立通信连接,下发控制命令实现FPGA的远程更新。通过实际测试验证了新方法的可行性、正确性,有效弥补了传统更新方法布线复杂、效率低、距离短等不足,提高了设备维护效率、降低了维护成本,对工程应用具有重大意义。     

基于特征融合与双模板嵌套更新的孪生网络跟踪算法

为提高全卷积孪生网络SiamFC在复杂场景下的识别和定位能力,提出一种基于多响应图融合与双模板嵌套更新的实时目标跟踪算法。使用深度ResNet-22替换AlexNet作为骨干网络以提升网络特征提取性能,建立强识别能力的骨干语义分支。在ResNet-22的浅层使用高分辨率特征,构造强定位能力的浅层位置分支,计算并融合两个分支响应。通过高置信度的双模板嵌套更新机制对两个分支的模板进行更新,以适应目标的外观和位置变化。在OTB2015和VOT2016数据集上的实验结果表明,与基于SiamFC、SiamDW等的目标跟踪算法相比,该算法在目标快速移动、遮挡等复杂场景下跟踪效果更稳定,并且运行速度达到34 frame/s,满足实时性要求。     

USV&AUV水下目标协同搜索与打击航迹规划

异构载运工具合作执行复杂任务是提高任务完成效率的有效手段,已被广泛应用于军事与民用任务.关注对水下目标的搜索与打击任务,此项任务由水面航行器(unmanned surface vehicle, USV)与水下航行器(autonomous underwater vehicle, AUV)合作完成.首先描述USV&AUV系统的框架以及USV与AUV在系统中发挥的作用.在协同航迹规划模型中,整个任务被划分为目标搜索和目标打击两个阶段,两个阶段的目标分别是使得搜索空间最大和AUV与目标的末端位置误差最小.模型中的约束包括USV和AUV的机动能力、目标探测能力、通讯范围等.在协同策略的设计中,针对该任务两个阶段的特点,分别基于随机模拟实验和异步规划策略设计协同航迹规划算法,以集中式和分布式模式分别生成两阶段的航迹.仿真结果表明, USV&AUV系统能够在不同的条件下完成对水下目标的搜索与打击任务.在目标打击阶段,与集中式规划结构相比,分布式规划结构能够应对各种复杂的场景并成功完成任务.     

基于双模态输入的孪生网络目标跟踪算法

主流的目标跟踪算法只使用可见光(RGB)图像进行跟踪任务,当跟踪场景的光照条件较差时,表征颜色和纹理特征的可见光图像会严重限制跟踪器的跟踪性能.针对单一模态目标信息存在缺失的问题,在Siam-FC网络模型以及红外—可见光图像融合思想的基础上提出了双模态权值自更新孪生网络目标跟踪方法.根据红外图像可以采集运动目标热信息的特点,有效利用了红外和可见光图像在目标跟踪领域的互补优势;使用较浅的特征提取网络AlexNet即可提取到运动目标具有鲁棒性的特征,在保证跟踪精度的同时提高了跟踪模型的跟踪速度.在公开数据集OTB2015和红外—可见光数据集RGB-T210进行实验,结果表明提出的目标跟踪算法在各种跟踪场景下都取得了较好的跟踪效果.     

基于可拆分倒排索引的可搜索加密方案

为快速检索云环境下的加密数据,提出了一种高效的适用于批量数据处理场合的可搜索加密方案。首先,由客户端创建两个倒排索引,分别是存储了文件-关键词映射的文件索引和用于存储关键词-文件映射的空的搜索索引;然后,将这两个索引提交给云服务器。搜索索引是在用户检索过程中由云端根据搜索凭证和文件索引逐渐更新建立的,记录了已被检索关键词的检索结果,该方法将搜索索引的构建时间有效分摊了到了每次检索过程中并节省了存储空间。索引采用基于key-value结构的集合存储方式,支持索引的同时合并和拆分,即在添加和删除文件时,由客户端根据要添加或删除的文件集生成对应的文件索引和搜索索引,然后服务器对索引进行合并和拆分,从而实现文件的快速批量添加和删除。测试结果表明,所提方案极大提高了文件更新的效率,适用于批量数据处理。通过泄露函数证明了该方案能满足自适应动态选择关键词攻击下的不可区分性安全标准。     

形式背景中概念及约简的动态更新方法

概念格作为一种知识结构被广泛应用于现实生活中的许多方面,当数据为动态时,形式概念的更新是不可避免的,概念的更新既是知识的补充也是信息的融合。文中主要研究了在形式背景中添加单个属性或多个属性时概念的更新方法,讨论了属性约简和图的极小顶点覆盖在增添属性之后的变化情况;探讨了将动态添加属性放入决策形式背景中时,非冗余规则的提取和优化问题;在保持规则前件不变的条件下,研究了动态增加决策属性时,非冗余规则是如何变化的。