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河北省重点发展学科--信号与信息处理

一、学科概况

该学科是1983年原电子工程系成立以来,在应用电子技术、电子信息工程、通信工程等专业基础上,随着学校办学水平的不断提高发展起来的。目前法甲网投平台在该学科下设置电子信息工程、通信工程、光电信息科学与工程等3个本科专业,以及电子信息专业硕士授权点;在校本科生1000余人,研究生70余人。是学校重点发展和建设的教学单位。其中,电子信息工程专业是河北省电子信息教育创新高地和品牌特色专业、河北省专业综合改革试点、河北省一流本科专业。目前,该学科师资队伍共40余人,其中教授8人,副教授8人,博士13人,在读博士2人,93%以上教师具有硕士学位,有7名教师曾在国外高校做访问学者或进行学术交流;是中国自动化学会电气工程教育委员会理事单位,是河北省自动化学会、电工技术学会、电子学会、人工智能学会常务理事单位,并有7名教师在各类专业学术组织中担任常务理事、理事或委员职务。

二、研究方向

法甲网投平台在该学科下主要研究方向包括图像处理与多媒体技术、实时信号处理,并设置4个研究团队。

1.图像处理与多媒体技术

(1)光电智能感知与信息处理技术研究团队

本团队主要研究内容为光电信号的检测与处理,处于电子信息技术的前沿,是当前国内外学术界的研究热点。团队重视理论与实践的结合,研究内容汇集了几乎全部的信号与信息处理技术,最集中的体现了本学科的精髓,具有巨大的经济价值和社会价值。

今后本团队拟开展的研究工作主要有:

① 高精度的线结构光三维测量及重建技术:基于三角测量法研究线结构光三维测量及重建方法,研究高精度测量影响因素,新型的标定及光条中心提取技术。

② 双目立体视觉技术:研究强光干扰的室外环境下适应性好、低成本且可靠性高的双目立体视觉技术。

③ 图像目标分类与识别及目标自动跟踪技术:基于图像增强技术实现目标图像的去雾、微光图像的清晰化、红外图像的增强。结合可视化化技术及云计算技术实现对视频中目标的分类与识别及图像理解,将其应用于军事目标识别及自动跟踪。

④ 新一代人工智能技术,三维数据的神经网络设计及实现技术: 基于二维数据的人工智能技术研究三维数据的人工智能技术,包括VGG网络,Fast RCNN, YOLO V3-V5,Mask RCNN,DeepLab 等神经网络模型,实现对三维数据标注,分类及分割。研究新一代人工智能,基于神经网络,深度学习,强化学习,迁移学习,研究人工智能系统设计方法及应用。

⑤ 智慧化信息化技术,云计算技术,多媒体信号处理,大数据处理:如基于web 开发技术结合GIS地图开发智慧管控一体化平台。

⑥ 光纤、光栅精密测量技术:如研究基于光纤实现的非线性干涉仪在介质色散、温度、压力等参量方面的精密测量;基于光栅精密测量技术在二细分能力上的提升。

⑦ 光电检测、环境光学监测技术:研究光电检测系统实现各类量的精密测量,基于光散射、光谱和激光雷达等技术实现大气颗粒物及水土环境藻类、重金属等监测。

本团队先后完成交通运输部建设科技项目“区域公路网智能化巡查诊断分析一体化技术及装备研究”; 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目“3D的新一代路面损坏自动检测系统研究”; 公路国家养护中心研发项目“基于3D数据采集的道路综合检测技术研究”,“1mm裂缝3D快速检测技术研究”;博士基金项目“三维测量及智能识别技术研究”;发表相关论文 30 余篇,多篇被SCI、 EI收录。

(2)无线通信及关键技术研究团队

围绕无线通信更高的传输速率、安全性、智能性和灵活性、更好的传输质量和服务质量,无线通信及关键技术一直引领着通信工程的发展方向。本团队研究内容包括但不限于无线通信的传输技术、接入技术、组网技术、安全技术和智能技术等,同时研究与其他新技术相结合,如与认知无线电技术、人工智能技术和机器学习等技术的相互融合。

今后本团队拟开展的研究工作主要有:

①无线通信的接入技术:无线接入技术(也称空中接口)是无线通信的关键问题,通过无线介质将用户终端与网络节点连接起来,以实现用户与网络间的信息传递,包括移动通信设备的无线接入方式、移动通信设备无线接入过程的安全问题以及移动通信无线接入技术的优化策略等。

② 无线通信的编码技术:以信道编码为主,兼顾信源编码,如多载波调制、MIMO系统相关的差错控制编码、无线通信中物理层网络编码技术等。

③ 无线通信的融合技术:如无线通信与物联网技术的融合,无线通信技术与工业集散控制领域的融合,无线通信与分组交换等。

本团队先后完成省级项目“基于北斗系统和高分遥感数据的县域集成信息服务平台关键技术研究”、“认知物联网的频谱共享技术研究”、“无人机COFDM调制无线图像传输抗干扰能力研究”等项目;国家自然科学基金项目“组群通信安全技术研究”;博士基金项目“密集异构认知无线网络的频谱感知算法研究”、“无碰撞区跳频序列构造方法及跳频序列偶理论界研究”等。发表相关论文20余篇,多篇被SCI、EI收录。

2.实时信号处理

(1)信号采集及信息处理技术研究团队

本团队主要研究内容为实时信号采集及处理技术,该领域位于信号与信息处理学科的前沿,是当前国内外学术研究的热门课题,现已广泛应用于智能化仪表、生物医学与工程、地球与物理信息、图像处理技术、语音处理、通信、自动控制系统等许多新技术领域。实时信号处理技术包括前端的信息采集、数字化,中间的硬件、算法的处理实现,以及后端的显示和控制等,体现了系统工程概念,突出的特色在于信息处理的实时性,最终形成一个优化的实时处理系统。

研究内容涵盖复杂系统工程装备、模块化数据采集和算法产品、微弱信号提取及智能传感器研制、惯性器件研究、微波天线和无线通信技术,集成采集、测量、控制、通信、工艺一体化工程应用研究,实现信号实时采集及信息处理技术研究和应用。

今后本团队拟开展的研究工作主要有:

① 可靠性智能检测技术研究及应用(特种装备及重大复杂系统工程):研究兼容性测试技术,利用模块化、标准化接口(软硬件接口及协议),适应航天部及军工“多型号、小批量”研究、测试和生产需求;实现设备智能化检测,利用动态自检、自校准系统,结合软硬件技术的精、准、稳源及计量技术,虚拟仪器采集技术,结合间歇性故障及综合诊断、预测与健康管理技术(PHM)提高设备状态监控,提高测试可靠性和可维护保障,降低测试故障影响生产的风险,提高实时信号处理的可靠性和精度,实现可靠的自动化测试、处理和通信。

② 嵌入式实时信号处理及信号精细产生技术研究及应用(采集、驱动和算法模块单元研发):基于FPGA、ARM、GPU、AI芯片等嵌入式硬件平台,实现信号实时采集处理和信号精细产生控制,并对信号进行时间域、频率域、空间域理论分析和研究,结合先进总线通信和柔性接口技术,对模式识别、机器学习、图像处理、神经网络等先进算法分析、仿真和应用,实现线性和非线性系统的信号实时采集及处理。

③ 微弱信号提取及噪声抑制技术研究及应用(智能传感器研发):依托微弱低频小信号提取及噪声抑制的最新技术和理论,深入研究和分析电容、温度、光电、电磁、超声波等传感器,以瞬变电磁接收技术研究为研究基础,拓展应用于航空物理勘探、医学成像系统、振动信号测量、无损检测等领域。引进半导体集成芯片制造工艺技术保障,逐步实现智能化传感器研发与制造,逐步产品化和工程化应用。

④ 惯性器件及姿态测控技术研究及应用(惯性器件性能评估及研制):针对航天、军工单位的新型捷联惯导、光纤惯导、加速度计、陀螺和MEMS等惯性器件研制及应用研究,实现新型惯性器件的原理、数学及仿真模型设计,并研制半实物仿真评估和验证算法模型,对惯性器件进行动态、静态特征和非线性因素等参数进行分析验证,最终实现工业化应用,拓展到视觉测量、姿态监测及控制无人机和传感器等领域中。

⑤ 微波天线及无线纳米通信技术研究及应用(信号实时通信网络技术):对电磁场与电磁波、微波系统工程、天线和微波器件设计及电磁兼容性设计等进行研究分析,并完成超宽带高隔离度交错层叠贴片结构双极化天线研制,实现现代高速移动无线通信系统的应用能力,解决信号实时通信所需的特种无线天线通信技术。同时对无线纳米通信网络的分子通信传输机制、网络信息理论、信号处理技术及图像处理技术等研究,并应用于生物医学、工业、军事和环境等实时通信领域。

本方向先后完成多项国家级、省级等纵向和横向科研项目,如“通用化工艺装备模拟采集及控制的研究”、“基于PCIe的惯导系统数据采集及反演技术的研究”、“无人机载自动数字补偿磁力仪研制与应用”、“电机长期通电自动监测系统”、“数据反演技术在捷联惯导系统中的应用研究”、“三分量电磁感应接收传感技术研究”、“低空慢速小型无人机探测定位设备关键技术研究”,其中1项获省级科技进步二等奖。发表相关论文60余篇,多篇被SCI、EI收录。

(2)智能检测与监控技术研究团队

本团队主要研究内容为信号的检测、监测与控制,在信号与信息处理学科中属于闭环研究方向,完成信号检测,实现信号监测功能,并在一定程度上实现控制效果。

今后本团队拟开展的研究工作主要有:

① 智能传感器与智能仪器设计:应用计算机网络技术与人工智能技术,进行集电子电路的嵌入式设计、多传感器融合设计、智能仪器仪表开发等。

② 信号监测及监测平台的设计:基于北斗卫星导航与定位技术,研究室内机房环境监测、大气污染环境监测、新能源汽车的参数监测、等,开发监测平台,完成系统的集成,为集中管理提供便捷。

③ 人工智能与智能控制设计:研究基于人工智能的生产辅助系统,通过机器视觉等手段采集生产现场的各类信息,完成智能控制。

本方向先后完成国家科技部项目“智能化焊接系统控制技术研究”,省科技厅项目“基于北斗定位的新能源汽车监测管理平台的研发与大数据应用研究”;“市厅级项目“基于北斗信息及移动互联的综合网络化监管平台的研究”、 “基于嵌入式Web服务器与AJAX技术的室内环境监测系统开发”;横向科研项目“基于北斗卫星的智能追踪与通信系统设计”“人工智能在生产线上应用的关键技术研究”、”分布式远程数据监测运行平台”、”机房多路环境参数监控系统”“ 工厂油液分离设备控制技术研发”,其中1项获省级科技进步三等奖;取得发明专利4项,发表相关论文40余篇,多篇被SCI、EI收录。