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信号与信息处理学科简介
2017-04-03 08:10   审核人:

信号与信息处理是学校“十三五”期间批准建设的重点建设学科。信号与信息处理是当前信息技术的核心学科,为通信、计算机应用、以及各类信息处理技术提供基础理论、基本方法、实用算法和实现方案。学科建设服务于电子信息工程专业建设。该学科现有成员15人,其中博士/博士生5人、硕士8人,教授2人、副教授4人。

根据学院的实际状况,确定主要研究方向为信号信息处理、数字图像处理技术及应用、现代通信技术研究及应用三个方向。

1.信号检测与信息处理

该方向主要定位在检测和测试设备的电子及信息处理研究方向,主要以现代电子电路设计的理论与技术、现代信号处理的理论与技术为基础,以石油能源装备和设备的信息检测及处理为中心,研究各种信号的相关电子检测设备及智能化控制;研究设备故障预警信号及故障信号的检测、特征提取、分类与识别,注重用现代信号处理方法与技术提高对微弱信号的处理能力;本研究方向还兼顾研究其它领域的信息处理理论与技术,如仪器仪表、消费电子、汽车电子产品的频谱分析、信号勘探、模拟试验等。

该方向的研究在设备故障检测诊断、能源装备设备智能化控制、生物医学工程、汽车智能电子系统设备等诸多领域有着广泛的应用前景。

当前,主要是围绕钻井设备特殊传感器的标定开展了相关工作,也在积极探索钻井特殊信号的提取。

2.数字图像处理

数字图像处理是通过计算机对图像信息进行去噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。本学科方向以高光谱遥感图像处理技术及应用为核心方向,以空间科学、信息科学、地球科学、电子科学、计算机科学等为基础,开展理论研究和应用研究。具体包括以下四方面的工作:(1)高光谱遥感图像目标检测方面的研究。提出自适应空域光谱支持模型,建立联合核稀疏目标检测算法;通过引入可变稀疏字典解决了稀疏表示无法应用到异常检测中的难题;构建稀疏系数求解的递归更新算子以提高目标检测算法的处理效率;通过并行优化思想以获得检测算法的GPU实现。(2)高光谱图像压缩技术研究。高光谱图像压缩是高光谱图像有效应用的关键技术之一,随着成像光谱仪技术的不断发展,对高光谱图像的压缩技术提出了越来越高的需求。项目借鉴压缩感知理论框架,针对高光谱图像的特点,研究高压缩比、高保真度和快速的高光谱图像压缩关键技术。(3)高光谱遥感图像解混技术研究。高光谱图像中混合像元现象较为严重,混合像元分解技术是高光谱遥感信息获取的关键。因此,在像元混合机理研究基础上,从智能处理技术入手,拟将人工智能领域的智能算法探索性地引入到混合像元分解方法研究中,发挥智能算法在全局最优搜索、并行快速计算、端元数自动确认和数据自适应处理等方面的优势,重点研究与解决智能算法如何应用到混合像元分解的关键理论问题,寻找光谱混合模型与蚁群智能优化模型的契合点,建立智能算法用于高光谱图像混合像元分解的技术流程和解决方案。(4)高光谱遥感图像在油气勘探的应用。利用星载高光谱Hyperion数据,结合地质、化探、地球物理等资料信息,研究高光谱异常信息的提取方法和技术,建立地下油气藏分布与地表油气化探异常、星载高光谱遥感异常之间的关系,探讨高光谱遥感油气资源探测技术方法和流程。

本研究方向也同时将数字图像研究的理论与技术应用于能源装备、先进制造业等领域的产品质量检测、加工过程控制、故障的预警预报、工况监控等。除了上述主要领域外,还开展了基于场景的语音/图像信号处理,及图像识别等多方面的研究工作。

3.现代通信技术研究及应用

主要研究对象是以信息获取、信息传输与交换、信息网络、信息处理及信息控制等为主体的各类通信与信息系统,包括电信、广播、电视、雷达、声纳、导航、遥控与遥测、遥感、电子对抗、测量、控制等领域,以及军事和国民经济各部门的各种信息系统。

本学科方向依托教育部-中兴通讯ICT产教融合创新基地,开展通信与信息系统、通信网络安全技术、IT服务及应用研究。具体包括以下三方面的工作:(1)4G移动通信多址技术的研究。超宽带多址通信技术是当前国际通信学术界的研究热点之一,具有极其广泛的应用前景。本项目利用现代谱分析和小波分析技术提取超宽带通信传输信号的频域特征,分析多址通信系统的空间容量,寻找最佳信号设计方案,研究系统快速捕获与同步方法,寻找最佳同步方案。(2)无线通信系统中分布式信号设计与检测技术研究。研究无线通信中发射天线分布、或发射天线和接收天线均分布的多入多出(MIMO)天线系统优化的发射信号设计思想,以及所设计的发射信号通过多径衰落信道后优化的信号检测方案。探索分布式MIMO系统中的波形传输无失真条件,寻找分布式MIMO系统可能的相干检测、盲检测、差分检测算法,探索不同检测算法下的理论误码率性能,分析不同检测算法下分布式MIMO的信道容量界。(3)通信网络安全关键技术的研究。将研究无线网络中中继协同通信在有窃听者存在的情况下的安全通信性能。在有多个节点构成的无线网络中,通常存在着节点间协同与反馈信息。我们将分析并建立中继-窃听者系统在发射端有接收机输出反馈的情况下的安全通信容量及可达安全通信速率。对于协同安全通信,我们将分别研究可信赖中继与不可信赖中继。针对衰落信道,我们将研究发射端与中继均具有信道信息的情形,给出其安全通信容量的描述并设计最优功率分配方案。

信号与信息处理学科三个主要研究方向相互交叉,相互融合。未来几年,要确保纵向新立项目逐年有新的突破,横向课题和服务在研项目不间断,凝练学科方向,为工程硕士点建设奠定基础。

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