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信号與信息處理學科簡介
發布日期:2017-04-03 作者:

信号與信息處理是學校“十三五”期間批準建設的重點建設學科。信号與信息處理是當前信息技術的核心學科,為通信、計算機應用、以及各類信息處理技術提供基礎理論、基本方法、實用算法和實現方案。學科建設服務于電子信息工程專業建設。該學科現有成員15人,其中博士/博士生5人、碩士8人,教授2人、副教授4人。

根據學院的實際狀況,确定主要研究方向為信号信息處理、數字圖像處理技術及應用、現代通信技術研究及應用三個方向。

1.信号檢測與信息處理

該方向主要定位在檢測和測試設備的電子及信息處理研究方向,主要以現代電子電路設計的理論與技術、現代信号處理的理論與技術為基礎,以石油能源裝備和設備的信息檢測及處理為中心,研究各種信号的相關電子檢測設備及智能化控制;研究設備故障預警信号及故障信号的檢測、特征提取、分類與識别,注重用現代信号處理方法與技術提高對微弱信号的處理能力;本研究方向還兼顧研究其它領域的信息處理理論與技術,如儀器儀表、消費電子、汽車電子産品的頻譜分析、信号勘探、模拟試驗等。

該方向的研究在設備故障檢測診斷、能源裝備設備智能化控制、生物醫學工程、汽車智能電子系統設備等諸多領域有着廣泛的應用前景。

當前,主要是圍繞鑽井設備特殊傳感器的标定開展了相關工作,也在積極探索鑽井特殊信号的提取。

2.數字圖像處理

數字圖像處理是通過計算機對圖像信息進行去噪聲、增強、複原、分割、提取特征等處理的方法和技術。本學科方向以高光譜遙感圖像處理技術及應用為核心方向,以空間科學、信息科學、地球科學、電子科學、計算機科學等為基礎,開展理論研究和應用研究。具體包括以下四方面的工作:(1)高光譜遙感圖像目标檢測方面的研究。提出自适應空域光譜支持模型,建立聯合核稀疏目标檢測算法;通過引入可變稀疏字典解決了稀疏表示無法應用到異常檢測中的難題;構建稀疏系數求解的遞歸更新算子以提高目标檢測算法的處理效率;通過并行優化思想以獲得檢測算法的GPU實現。(2)高光譜圖像壓縮技術研究。高光譜圖像壓縮是高光譜圖像有效應用的關鍵技術之一,随着成像光譜儀技術的不斷發展,對高光譜圖像的壓縮技術提出了越來越高的需求。項目借鑒壓縮感知理論框架,針對高光譜圖像的特點,研究高壓縮比、高保真度和快速的高光譜圖像壓縮關鍵技術。(3)高光譜遙感圖像解混技術研究。高光譜圖像中混合像元現象較為嚴重,混合像元分解技術是高光譜遙感信息獲取的關鍵。因此,在像元混合機理研究基礎上,從智能處理技術入手,拟将人工智能領域的智能算法探索性地引入到混合像元分解方法研究中,發揮智能算法在全局最優搜索、并行快速計算、端元數自動确認和數據自适應處理等方面的優勢,重點研究與解決智能算法如何應用到混合像元分解的關鍵理論問題,尋找光譜混合模型與蟻群智能優化模型的契合點,建立智能算法用于高光譜圖像混合像元分解的技術流程和解決方案。(4)高光譜遙感圖像在油氣勘探的應用。利用星載高光譜Hyperion數據,結合地質、化探、地球物理等資料信息,研究高光譜異常信息的提取方法和技術,建立地下油氣藏分布與地表油氣化探異常、星載高光譜遙感異常之間的關系,探讨高光譜遙感油氣資源探測技術方法和流程。

本研究方向也同時将數字圖像研究的理論與技術應用于能源裝備、先進制造業等領域的産品質量檢測、加工過程控制、故障的預警預報、工況監控等。除了上述主要領域外,還開展了基于場景的語音/圖像信号處理,及圖像識别等多方面的研究工作。

3.現代通信技術研究及應用

主要研究對象是以信息獲取、信息傳輸與交換、信息網絡、信息處理及信息控制等為主體的各類通信與信息系統,包括電信、廣播、電視、雷達、聲納、導航、遙控與遙測、遙感、電子對抗、測量、控制等領域,以及軍事和國民經濟各部門的各種信息系統。

本學科方向依托教育部-中興通訊ICT産教融合創新基地,開展通信與信息系統、通信網絡安全技術、IT服務及應用研究。具體包括以下三方面的工作:(1)4G移動通信多址技術的研究。超寬帶多址通信技術是當前國際通信學術界的研究熱點之一,具有極其廣泛的應用前景。本項目利用現代譜分析和小波分析技術提取超寬帶通信傳輸信号的頻域特征,分析多址通信系統的空間容量,尋找最佳信号設計方案,研究系統快速捕獲與同步方法,尋找最佳同步方案。(2)無線通信系統中分布式信号設計與檢測技術研究。研究無線通信中發射天線分布、或發射天線和接收天線均分布的多入多出(MIMO)天線系統優化的發射信号設計思想,以及所設計的發射信号通過多徑衰落信道後優化的信号檢測方案。探索分布式MIMO系統中的波形傳輸無失真條件,尋找分布式MIMO系統可能的相幹檢測、盲檢測、差分檢測算法,探索不同檢測算法下的理論誤碼率性能,分析不同檢測算法下分布式MIMO的信道容量界。(3)通信網絡安全關鍵技術的研究。将研究無線網絡中中繼協同通信在有竊聽者存在的情況下的安全通信性能。在有多個節點構成的無線網絡中,通常存在着節點間協同與反饋信息。我們将分析并建立中繼-竊聽者系統在發射端有接收機輸出反饋的情況下的安全通信容量及可達安全通信速率。對于協同安全通信,我們将分别研究可信賴中繼與不可信賴中繼。針對衰落信道,我們将研究發射端與中繼均具有信道信息的情形,給出其安全通信容量的描述并設計最優功率分配方案。

信号與信息處理學科三個主要研究方向相互交叉,相互融合。未來幾年,要确保縱向新立項目逐年有新的突破,橫向課題和服務在研項目不間斷,凝練學科方向,為工程碩士點建設奠定基礎。

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