Multichannel cooperative sensing for cognitive radio with users owning heterogeneous sensing ability

Multichannel cooperative sensing (MCS) is an effective method for dynamic spectrum access in cognitive radio networks. In contrast to most existing work on MCS that considered secondary users with homogeneous sensing ability, this paper studies the MCS problem for secondary users with heterogeneous sensing ability in terms of sensing accuracy. We further take into account different parameters of primary channels such as bandwidth, probability of being idle in each sensing period, and frequency selective fading at the sensing receiver. The MCS problem is formulated as a weapon target assignment problem, where more sensing resources are assigned to channels that are more valuable. This weapon target assignment problem is transformed to an integer generalized network flow problem with convex flow costs to obtain the lower bound solution, and then solved by the branch and bound algorithm with this bound to yield the exact scheme. To reduce computational complexity, a heuristic scheme is also proposed, which has approximate performance compared with the exact scheme. Finally, extensive simulation results for different scenarios illustrate the performance improvements of the proposed schemes over the existing scheme. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

湖泊水质卫星遥感方法及其应用

通过系统性的常规水质采样分析与水面光谱测量外场同步试验,建立了由FY-1C多通道扫描辐射计、Landsat卫星TM和Seastar卫星SeaWiFS等在轨卫星多通道遥感器以及一组设想的遥感通道遥感反演叶绿素a浓度和总悬浮物浓度的优化通道组合模型,提出了一种利用水面上标准反射板的反射光谱和遥感图像本身确定大气透过率和反射率从而实现大气校正的水质指标卫星遥感反演方法．所建立的模型和方法被用于遥感解译我国典型富营养化湖泊太湖和滇池从80至90年代的富营养化程度及其分布状况随年份的变化．本项研究为进一步开展湖泊水质业务化卫星监测打下了基础．     

光纤布喇格光栅应力双折射的研究

实验研究了侧向挤压作用下的光纤布喇格光栅(FBG)产生的应力双折射现象,提出了一种消除横向应力对温度交叉敏感的简单而又有效的方法,从理论和实验上进行了分析与验证.研究表明,对FBG施加侧向挤压产生的双折射导致普通光纤布喇格光栅存在两个满足布喇格条件的反射光谱,且双峰间距在100 ℃的温度范围内变化了0.055 nm,利用该双峰间距的变化可消除温度传感中横向应力对它的交叉敏感,实现对温敏系数的修正及温度的校正,实验中测得的原始温敏系数是0.013 8 nm/℃,对温敏系数修正了0.005 nm/℃,对变化的温度校正了4 ℃.     

利用静止气象卫星数据确定大气气溶胶光学厚度

我们开发了一个利用静止气象卫星（GMS）可见光通道观测资料实时反敢溶胶光厚度的应用软件,该软件包括利用可见光通道辐射亮度反演气溶胶光学厚度的辐射传输计算模块和Windows平台上实时显示气溶胶光学厚度的用户界面模块,将该软件应用于分析渤海湾地区气溶胶光学厚度的时空变化,取得了初步的结果。     

光纤布拉格光栅横向应变特性的研究

根据耦合模理论，对光纤布拉格光栅(FBG)的横向应变特性进行了深入研究，并采用数值分析方法对光纤布拉格光栅在平面应变和应力情况下进行了模拟分析：对于平面应变情况，一个谐振峰向波长增大的方向移动，而另一个谐振峰向波长减小的方向轻微移动；对于平面应力情况，两个谐振峰都向波长增大的方向移动。设计了相应的实验进行验证，实验结果与理论分析相符；该实验结果表明光纤布拉格光栅的横向应变情况介于平面应力和平面应变之间，而且更接近平面应力情况。根据理论分析，横向应变与纵向应变对波长漂移的贡献不一样，从而使三维应变测量成为可能。     

遥感图像星上背景扣除和灰度拉伸方案与实验

在遥感相机的实际应用中,卫星下传的图像灰度分布往往不佳,针对该问题展开了相关研究。分析了影响卫星下传图像灰度分布的因素,并以遥感相机成像电子学系统的系统参数为基础,给出了3种可行的星上图像背景扣除和灰度拉伸方案;推导了3种方案下获取图像的灰阶丰富程度公式,并确定了最优方案,即采用模拟和数字混合拉伸的办法,对初始量化位数的图像数据进行处理,然后舍掉后若干位,以数传规定位数下传。在实验室条件下,以实际的遥感相机成像系统为依托进行了实验。实验结果表明:文中提出的3种方案均能够实现遥感相机图像的星上背景扣除和灰度拉伸功能;但方案(三)得到的灰阶数量最多,成像效果最好,适合且能够应用于航天遥感相机当中。     

Cognitive radio CDMA networking with spectrum sensing

In this paper, the performance of cognitive radio (CR) code division multiple access (CDMA) systems is analyzed. More precisely, CR users belong to a cognitive radio network (CRN), which coexists with a primary radio network (PRN). Both CRN and PRN are CDMA‐based, with colocated base stations. Soft hand off and power control are considered in both the CRN and the PRN. Upon the development of an accurate simulator for a representative three‐cell cellular scenario, we evaluate the performance of the proposed CR system in terms of outage probability, blocking probability and average data rate of secondary users. Three different spectrum sensing techniques are. Two new schemes, based on interference limit, are proposed and compared with an existing adaptive spectrum sensing scheme. Spectrum activity measurements and spectrum sharing decisions have been considered for evaluating the performance of the three schemes. The paper proposes a new CR‐CDMA networking model and a simulation testbed for evaluating performances of secondary users and primary users in terms of outage, blocking, BER and average data rate in the presence of soft hand‐off and power control. For comparison purposes, the analysis in the absence of spectrum sensing is also investigated.Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于傅里叶变换的遥感图像配准算法

提出了一种基于傅里叶的遥感图像自动配准方法,图像间的变化包括平移、旋转及比例变化。该方法是傅里叶相位相关技术的扩展,其主要优点是在不需要寻找控制点和传感器参数的情况下进行图像自动配准。通过对数一极坐标变换、利用傅里叶变换的比例特性和旋转特性搜索图像间的比例和旋转变化,利用傅里叶的相位相关技术(能量谱)确定图像间的平移关系,实验结果表明了此方法的可行性和有效性。     

一种基于数据融合的合作频谱感知技术

认知无线电是为了提高频谱利用率而提出的一种智能频谱共享技术,快速可靠的检测到主用户和频谱空穴是认知无线电实现的关键和前提.由于阴影和多径衰落的影响,单认知用户检测可靠性低.基于数据融合的合作感知可以大大提高对主用户的检测概率.文中提出基于数据融合的等权重增益结合准则.仿真结果表明:当融合中心采用等权重增益结合准则时的检测性能要优于采用硬判决融合准则时的检测性能.     

基于双稀疏域联合求解的高精度光谱恢复算法

基于压缩感知的光谱成像系统需要合适的算法解码采样数据才能得到最终的光谱成像数据,传统单稀疏域变换算法会带来光谱细节损失等问题。针对该问题,本文提出了利用双稀疏域联合求解的方法（JDSD）,将信号分解为低频部分和高频部分,并针对不同频率信号特点分别进行稀疏恢复,进而解码求解以实现高精度恢复信号。在数据验证中,首先利用OMP算法在频域内对光谱信息轮廓进行恢复,利用IRLS算法在空间域内对光谱细节进行补偿,分析了不同稀疏变换对于参数设置的影响,测试了不同算法组合的JDSD对于测试数据的恢复结果。对于500种光谱数据仿真测试表明,双稀疏域联合求解可将光谱恢复保真度大大提升,20%采样率情况下,SAM和GSAM指标由传统方法的0.625和0.515分别提升为0.817和0.659,80%采样率情况下,SAM和GSAM指标由传统方法的0.863和0.808分别提升为0.940和0.897。JDSD算法可以使得光谱吸收峰等细节特征得到高精度保持,对于基于光谱的特征分析、物质识别等应用具有十分重要的意义。