調(diào)制信號的實時識別與控制

Category: STEM國際競賽 Date: 2020年3月26日下午6:54

在無線傳輸中，信號是以電磁波的形式通過天線輻射到空間的。為了獲得較高的輻射效率，天線的尺寸一般應(yīng)大于發(fā)射信號波長的四分之一。而基帶信號包含的較低頻率分量的波長較長，致使天線過長而難以實現(xiàn)。通過調(diào)制，把基帶信號的頻譜搬至較高的載波頻率上，可以大大減少輻射天線的尺寸。另外，調(diào)制可以把多個基帶信號分別搬移到不同的載頻處，以實現(xiàn)信道的多路復(fù)用，提高信道利用率。最后，調(diào)制可以擴展信號帶寬，提高系統(tǒng)抗干擾、抗衰落能力，提高傳輸?shù)男旁氡?。信噪比的提高是以犧牲傳輸?shù)膸挒榇鷥r的。因此，在通信系統(tǒng)中，選擇合適的調(diào)制方式是關(guān)鍵。今天小編要為大家介紹的內(nèi)容就是約翰霍普金斯科研課題：調(diào)制信號的實時識別與控制。

課題簡介

振幅調(diào)制（Amplitude modulation）和頻率調(diào)制（Frequency modulation）在無線通訊，（例如：收音機）中有著重要應(yīng)用，然而傳統(tǒng)的調(diào)試識別以及解調(diào)方法主要基于帶通濾波，其側(cè)重于獲得承載信號，而其中大量的調(diào)制信息卻損失了。近年來，加權(quán)最小二乘法在水動力特性識別中獲得了成功應(yīng)用，其對于調(diào)制信號識別的適用性也獲得了初步的驗證。

本課題將設(shè)計一信息-物理系統(tǒng)（Cyber-Physical system），假想調(diào)制信號滿足一時變的質(zhì)量-彈簧-阻尼器系統(tǒng)，應(yīng)用加權(quán)最小二乘法，實時識別該系統(tǒng)中的時變參數(shù)（時變質(zhì)量，時變阻尼），從而獲得調(diào)制信號的振幅調(diào)制和頻率調(diào)制信息。進一步，通過實時控制該系統(tǒng)的虛擬參數(shù)，從而實現(xiàn)對調(diào)制信號的實時控制。

科研方法

AI+X數(shù)據(jù)驅(qū)動型科研

AI＋X數(shù)據(jù)驅(qū)動型科研是指使用人工智能（AI）算法，收集、處理、分析具體學(xué)科（X）的海量數(shù)據(jù)，并基于此進行預(yù)測，從而獲得科學(xué)發(fā)現(xiàn)的研究方法。與傳統(tǒng)的、基于實驗或邏輯推理的研究方式相比，AI＋X數(shù)據(jù)驅(qū)動型科研可以借助AI算法強大的運算能力，高效地進行大數(shù)據(jù)分析，具有投入產(chǎn)出比高、適用范圍廣的優(yōu)點。

AI＋X數(shù)據(jù)驅(qū)動型科研已被廣泛地應(yīng)用于各個領(lǐng)域，利用AI算法研究基因數(shù)據(jù)，從而進行早期的癌癥篩查便是其中一例。基因組與癌癥病患的數(shù)據(jù)千千萬萬，使用傳統(tǒng)的科研方式對其進行分析，工程量大、過程繁瑣，在客觀上難以實現(xiàn)。但借助AI算法這一便捷的工具，生命科學(xué)家便能夠以海量的患者的遺傳信息為基礎(chǔ)，建立數(shù)據(jù)庫，與過往的研究成果進行對照，快速、準(zhǔn)確地在兩者中發(fā)現(xiàn)規(guī)律、建立聯(lián)系，從而使癌癥診斷的“標(biāo)準(zhǔn)化”成為可能。