Simultaneous Indoor and Outdoor 3D Localization with STAR-RIS-Assisted Millimeter Wave Systems
同时透射（折射）和反射的可重构智能表面（STAR-RISs）最近被确定用于提高频谱/能量效率并扩展通信范围。然而，其增强的室内和室外同时定位的潜力尚未被探索。在本文中，我们研究的基本限制，即，通过Fisher信息分析的CramérRao下界（CRLB），对STAR-RIS在毫米波频率下的三维（3D）定位性能进行了分析。研究了STAR-RIS系统中折射和反射的功率分裂效应以及两个移动台之间的功率分配问题。通过最大化对应于STAR-RIS反射和折射矩阵的两个子空间之间的主角，我们能够找到这些同时操作的最优解。我们验证了高精度的3D定位可以实现室内和室外MS时，系统参数得到很好的优化。
2022-07-19 eess.SP
Joint Beamforming Design for RIS-enabled Integrated Positioning and Communication in Millimeter Wave Systems
本文提出毫米波系统中RIS赋能的IPAC方案，推导了基于ToA的CRB和PEB定位指标，通过联合优化基站主动波束和RIS被动波束最小化发射功率，并采用两阶段算法求解，实现了可靠通信与高精度定位。
2023-10-25 eess.SP
Tensor-Based Channel Estimation and Reflection Design for RIS-Aided Millimeter-Wave MIMO Communication Systems
在这项工作中，我们认为在点对点的可重构智能表面（RIS）辅助毫米波（mmWave）MIMO通信系统的信道估计和反射设计问题。首先，我们表明，通过利用毫米波MIMO信道的低秩性质，接收到的训练信号可以被写为一个低秩的多路张量，允许一个规范的多元CP分解。利用这种结构，提出了一种基于张量的RIS信道估计方法（称为TenRICE），其中使用交替最小二乘法来估计张量因子矩阵。使用TenRICE，发射机到RIS和RIS到接收机的信道被有效地和单独地估计，直到一个微不足道的缩放因子。在此之后，我们制定的波束形成和RIS反射设计作为一个频谱效率最大化的问题。由于它的非凸性，我们提出了一个启发式的非迭代两步法，其中的RIS反射向量是在一个封闭的形式，使用Frobenius范数最大化（FroMax）策略。我们的数值结果表明，TenRICE具有优越的性能，与基准方法相比，接近Cramér-Rao下限，训练开销低。此外，我们表明，FroMax实现了可比的性能，以较低的复杂性基准方法。
2021-12-06 eess.SP
Blind Channel Estimation for RIS-Assisted Millimeter Wave Communication Systems
针对RIS辅助毫米波通信系统的盲信道估计挑战，本文首次提出基于压缩感知的分块传输方法，通过块间RIS重构与块内码字映射实现无导频的信道估计与信号恢复，仿真验证其高精度性能。
2025-08-25 eess.SP
Secrecy Rate Maximization for Reconfigurable Intelligent Surface Aided Millimeter Wave System with Low-resolution DAC
在这封信中，我们调查的保密率的可重构智能表面（RIS）辅助毫米波（mmWave）系统的硬件限制。与大多数现有作品中的RIS辅助系统相比，我们考虑了具有低分辨率数模转换器（LDAC）的RIS辅助毫米波系统的情况。我们制定了一个保密率最大化问题的硬件约束。然后通过优化RIS相移和发射波束形成来最大化保密率。由于问题的非凸性，制定的问题是棘手的。为了处理这个问题，提出了一种基于交替优化（AO）的算法。具体来说，我们首先使用连续凸近似（SCA）的方法来获得发射波束形成。然后采用逐单元分块坐标下降法（BCD）计算RIS相移。数值结果表明，RIS可以减少硬件损失，所提出的基于AO的算法具有低复杂度的性能优于基线。
2021-02-03 eess.SP
Stochastic Learning-Based Robust Beamforming Design for RIS-Aided Millimeter-Wave Systems in the Presence of Random Blockages
毫米波（mmWave）通信的根本挑战在于其对阻塞的存在的敏感性，阻塞影响通信链路的连通性并最终影响整个网络的可靠性。在本文中，我们分析了一个可重构智能表面（RIS）辅助毫米波通信系统，以提高网络的可靠性和连通性，在随机阻塞的存在。为了提高混合模拟-数字波束形成的鲁棒性在随机阻塞的存在下，我们制定了一个随机优化问题的基础上最小化的总和中断概率。为了解决所提出的优化问题，我们引入了一个低复杂度的算法的基础上的随机块梯度下降法，学习明智的堵塞模式，而不搜索所有的组合可能堵塞的链接。数值结果证实了所提出的算法在中断概率和有效数据速率方面的性能优势。
2021-01-02 eess.SP
Reconfigurable Intelligent Surface Deployment for Wideband Millimeter Wave Systems
本文针对宽带毫米波MIMO系统，提出一种基于用户速率下界的启发式RIS部署策略，通过优化RIS朝向最大化服务用户数，仿真验证其能有效提升总速率，且性能仅比穷举搜索低约7.6%。
2023-12-28 eess.SP
Millimeter-Wave Joint Radar and Communications With an RIS-Integrated Array
本文研究配备RIS集成阵列的毫米波双基地联合雷达与通信网络，通过联合优化功率分配和RIS相移矩阵最小化目标位置误差界，同时保障用户频谱效率，证明少量接收天线即可实现高精度定位。
2025-04-13 eess.SP
RIS-Assisted Coverage Enhancement in Millimeter-Wave Cellular Networks
毫米波（mmWave）带宽的使用是在第五代（5G）蜂窝系统中实现高数据速率的一个关键使能器。然而，毫米波信号由于高方向性和对阻塞的敏感性而遭受显著的路径损耗，限制了其在小规模部署中的采用。为了增强5G及以后的毫米波通信的覆盖范围，有希望部署大量的可重构智能表面（RIS），这些表面将毫米波信号被动地反射到所需的方向。基于这一动机，本文利用随机几何方法研究了RIS辅助的大规模毫米波蜂窝网络的覆盖问题，推导出RIS的峰值反射功率表达式和下行链路信号干扰比（SIR）覆盖表达式的封闭形式。这些分析结果阐明了部署RISs在毫米波SIR覆盖增强中的有效性，同时揭示了有源基站（BS）和无源RISs之间的密度比的主要作用。此外，结果表明，部署无源反射器是一样有效的基站配备更多的有源天线在毫米波覆盖增强。仿真结果证实了封闭形式的表达式的紧密性，证实了我们的主要研究结果的基础上派生的表达式。
2021-01-04 eess.SP
Blockage-Aware Robust Beamforming in RIS-Aided Mobile Millimeter Wave MIMO Systems
本文针对移动毫米波MIMO系统的路径阻塞问题，提出基于Neyman-Pearson准则的阻塞感知算法，并设计了可变波束宽度的鲁棒RIS波束成形器与加速投影梯度下降算法，有效实现了中断概率最小化与可达速率最大化。
2024-03-02 eess.SP
Channel Estimation for RIS-Aided Multiuser Millimeter-Wave Systems
由于RIS的无源特性和大量的反射元件会导致高的信道估计开销，所以在RIS辅助的大规模多用户多输入单输出（MU-MISO）无线通信系统中，信道估计是一个具有挑战性的问题。为了解决这个问题，我们提出了一种新的级联信道估计策略，利用毫米波大规模MISO系统中多用户级联信道的稀疏性和相关性，具有低导频开销。基于BS、RIS和用户的物理位置在几个甚至几十个连续的信道相干块中可能不变的事实，我们首先估计包括第一个相干块中的所有角度和增益信息的完整的信道状态信息（CSI），然后仅重新估计剩余相干块中的信道增益，并且具有少得多的导频开销。在第一个相干块中，我们提出了一种两阶段的信道估计方法，在第一阶段中，基于级联路径之间的线性相关性来估计一个典型用户的级联信道，而在第二阶段中，利用在第一阶段中获得的公共基站（BS）-RIS信道的部分CSI来估计其他用户的级联信道。第一相干块中的总的理论最小导频开销是$8J-2+(K-1)\left\lceil (8J-2)/L\right\rceil $，其中$K$、$L$和$J$分别表示用户、BS-RIS信道中的路径和RIS用户信道中的路径的数量。在每个剩余的相干块中，最小导频开销是$JK$。此外，在RIS的训练相移矩阵进行了优化，以提高估计性能。
2021-07-09 eess.SP
Uplink Achievable Rate Maximization for Reconfigurable Intelligent Surface Aided Millimeter Wave Systems with Resolution-Adaptive ADCs
在这封信中，我们调查的上行链路的可重构智能表面（RIS）辅助毫米波（mmWave）多用户系统。然而，在所考虑的系统中，当采用与功率要求高的模数转换器（ADC）耦合的大规模天线阵列时，出现硬件成本和功耗的问题。考虑到实际的硬件复杂性，我们认为接入点（AP）配备了分辨率自适应模数转换器（RADC）。我们通过联合优化ADC量化位、RIS相移和波束选择矩阵，在硬件约束下最大化可实现的速率。由于可行集和目标函数的非凸性，该问题是非凸的，难以解决。为了有效地解决这个问题，提出了一种基于块协调下降（BCD）的算法。仿真结果表明，一个RIS可以减轻由于使用RADC的硬件损失，并提出了BCD为基础的算法优于国家的最先进的算法。
2020-11-27 eess.SP
Compressed CPD-Based Channel Estimation and Joint Beamforming for RIS-Assisted Millimeter Wave Communications
研究了可重构智能表面（RIS）辅助毫米波（mmWave）多输入多输出（MIMO）正交频分复用（OFDM）系统的信道估计和主被动联合波束形成问题。我们表明，一个精心设计的基于帧的训练协议，接收到的导频信号可以组织成一个低秩的三阶张量，承认一个典型的polyadic分解（CPD）。基于这一观察，我们提出了两种基于CPD的方法来估计与不同子载波相关联的级联信道。所提出的方法利用CPD公式的固有低秩，这是毫米波信道的稀疏散射特性的结果，因此有可能实现显着的训练开销减少。具体来说，我们的分析表明，所提出的方法具有样本的复杂性，规模与级联通道的稀疏性的平方。利用有效信道的类奇异值分解结构，提出了一种基于级联信道估计的主被动联合波束形成方法。仿真结果表明，本文提出的基于CPD的信道估计方法的均方误差接近Cramer-Rao界，明显优于基于压缩感知的方法.此外，所提出的联合波束形成方法可以有效地利用估计的信道参数，以实现优异的波束形成性能。
2022-10-04 eess.SP
Millimeter-Wave Position Sensing Using Reconfigurable Intelligent Surfaces: Positioning Error Bound and Phase Shift Configuration
College of Information Science and Engineering, Hohai University（河海大学信息科学与工程学院）；College of Electrical and Power Engineering, Hohai University（河海大学电气与动力工程学院）；School of Information and Communication Engineering, Hainan University（海南大学信息与通信工程学院）
本文研究了利用多个RIS的三维多输入单输出毫米波定位系统，通过引入顺序RIS激活和定向波束成形框架，分析了Fisher信息推导出的定位误差界限，并提出两种优化方法以最小化误差界限。
2026-08-04 eess.SP
Joint Channel Estimation and Data Detection for Hybrid RIS aided Millimeter Wave OTFS Systems
对于高移动性通信场景，近年来出现的正交时频空间（OTFS）调制引入了新的时延-多普勒域信号空间，可以提供比传统正交频分复用系统更好的通信性能。研究了混合可重构智能表面（HRIS）辅助毫米波（mmWave）OTFS系统的联合信道估计和数据检测（JCEDD）。首先，设计了一种新型的传动结构。在所设计结构的试点持续时间内，部分HRIS元素交替激活。然后展示时域信道模型。其次，研究了时域HRIS接收信号模型和时延-多普勒域基站接收信号模型。第三，利用HRIS获取的信道参数，提出了一种HRIS波束形成设计策略。对于OTFS传输，我们提出了一种延迟-多普勒域上的JCEDD方案。在该方案中，消息传递（MP）算法的设计，同时获得等效的信道增益和数据符号。另一方面，信道参数，即，多普勒频移、信道稀疏度和信道方差通过期望最大化（EM）算法更新。通过迭代执行MP和EM算法，可以准确地捕获信道和未知数据符号。最后，仿真结果验证了我们提出的JCEDD方案的有效性。
2022-08-14 eess.SP
A Microfabricated PCM-Switched Reconfigurable Intelligent Surface for Wideband Millimeter-Wave Beam Steering
University of Waterloo（滑铁卢大学）
本文提出了一种利用电控钒氧化物开关实现毫米波波束成形的可重构智能表面，通过微加工工艺集成数百个亚4微米的VO2开关，实现动态波束指向和增益提升。
2026-05-08 eess.SP
Millimeter Wave Inverse Pinhole Imaging
本文提出Umbra系统，利用旋转毫米波逆针孔增强静态紧凑雷达的角分辨率，单天线实现2.5度分辨，较基线提升5倍。
2025-10-14 cs.NI eess.IV eess.SP
Channel Estimation for RIS-assisted Millimeter-wave MIMO Systems
可重构智能表面（RIS）辅助的多输入多输出（MIMO）通信系统中的信道估计是具有挑战性的，因为导频不能在仅具有无源元件的RIS处解码或从仅具有无源元件的RIS发送。我们假设用户设备（UE）与RIS之间以及RIS与基站（BS）之间的视线信道的角度模型，其中UE与BS之间没有直接路径。在这封信中，假设我们可以计算RIS-BS信道（直到复杂的路径增益）从他们的已知位置，我们首先讨论的模糊性估计的UE-RIS信道。我们提出了一个多信道探测过程中，我们通过不同的RIS相移观察信道，并提出了一种算法，用于信道估计，以解决这种模糊性。通过模拟，我们表明，所提出的方法是可比的预言估计，它完全知道BS，UE和RIS的位置。
2021-03-19 cs.IT eess.SP math.IT
Multidimensional Orthogonal Matching Pursuit-based RIS-aided Joint Localization and Channel Estimation at mmWave
RIS辅助的毫米波无线系统受益于对阻塞的鲁棒性和增强的覆盖。在本文中，我们研究了RIS的能力，也提供了增强的本地化能力作为通信的副产品。我们考虑稀疏重建算法，以获得高分辨率的信道估计，映射到位置信息。在RIS辅助的毫米波系统中，稀疏恢复的复杂性成为瓶颈，给定RIS的大量元件和大型通信阵列。我们提出了一种多维正交匹配追踪策略，用于在RI辅助的毫米波系统中进行压缩信道估计。我们展示了如何这种算法，基于一组独立的字典，而不是一个单一的大字典上计算的投影，使高精度信道估计在降低复杂性。我们还结合这种策略的定位方法，它不依赖于绝对到达时间的LoS path.Localization结果在一个现实的3D室内场景显示，RIS辅助的无线系统也可以受益于显着提高定位精度。
2022-03-24 eess.SP
Reconfigurable Intelligent Surface Optimal Placement in Millimeter-Wave Networks
本文讨论了高定向毫米波链路中的最优可重构智能表面布局问题。特别是，我们提出了一种新的系统模型，考虑到在RIS平面和RIS大小的传输光束足迹之间的关系。随后，基于该模型，我们推导出接收信号功率的端到端表达式，并且在RIS尺寸小得多或至少等于发射波束覆盖区的情况下，提供近似的封闭形式表达式。此外，建立的表达式，我们得出的最佳RIS的位置，最大限度地提高了端到端的信号噪声比。最后，我们证实了分析结果通过模拟，揭示了重要的趋势，根据系统参数的最佳RIS的位置。
2021-03-23 cs.IT eess.SP math.IT
Simultaneous Transmitting and Reflecting (STAR)-RIS for Harmonious Millimeter Wave Spectrum Sharing
用于5G通信的毫米波（mmWave）频谱带的开放激发了对这些高频下的新型频谱共享解决方案的需求。事实上，最近出现了可重新配置的智能表面（RIS），以实现频谱共享，同时提高现任者的服务质量（QoS）。尽管如此，由于毫米波频带的不利传播特性，毫米波频带上的共存仍然具有持续的挑战性。因此，发起毫米波频谱共享需要RIS进一步帮助改善毫米波频带上的QoS，而不危及频谱共享需求。本文提出了一种新的同时发射和反射RIS（STAR-RIS）辅助解决方案，以实现毫米波频谱共享。特别是，利用STAR-RIS的发射和反射能力来分别解决毫米波频谱共享和QoS要求。在主网络（例如雷达发射-接收对）和辅网络之间的STAR-RIS使能的频谱共享问题被公式化为优化问题，其目标是最大化辅多输入单输出（MISO）网络上的下行链路和速率，同时限制主网络上的干扰。此外，STAR-RIS响应系数和波束形成矩阵在二次网络的联合优化。为了解决这个非凸问题，交替迭代算法，其中的STAR-RIS响应系数和波束形成矩阵使用逐次凸逼近方法获得。仿真结果表明，所提出的解决方案优于传统的RIS计划毫米波频谱共享，实现了14.57%的频谱效率增益。
2023-01-25 cs.IT eess.SP math.IT
Optimization of RIS Configurations for Multiple-RIS-Aided mmWave Positioning Systems based on CRLB Analysis
可重构智能表面（RIS）是未来毫米波（mmWave）通信系统的重要技术。然而，在毫米波系统中采用RIS进行高精度定位的潜在好处仍然不太清楚。本文研究了一种多RIS辅助的毫米波定位系统，推导了Cram $\rm{\acute{e}}$的r-Rao误差界。在此基础上，利用粒子群优化算法对RISs的相移进行了优化。数值结果表明，在毫米波系统中使用多个RIS在提高定位精度的优势。
2021-11-28 eess.SP
MIMO Detection for Reconfigurable Intelligent Surface-Assisted Millimeter Wave Systems
毫米波（mmWave）频带或诸如THz的高频具有大的未开发频带。然而，由于严重的衰减，毫米波频带上的无线信道通常仅具有一个或两个路径。信道特性限制了其在多输入多输出（MIMO）系统中的发展，MIMO系统可以通过提高频谱效率来提高吞吐量。可重构智能表面（RIS）的发展为毫米波通信提供了新的机遇。在这项研究中，我们提出了一个毫米波系统，它使用低精度模数转换器（ADC），与几个RIS阵列的帮助。此外，每个RIS阵列具有许多具有离散相移的反射器。通过采用线性空间处理，这些阵列形成具有增加的空间分集和功率增益的合成信道，其可以支持MIMO传输。根据合成信道的特点，设计了一种MIMO检测器. RIS阵列可以提供空间分集以支持MIMO传输，然而，RIS阵列的不同数量、天线配置和部署影响比特出错率（BER）性能。我们提出了状态演化（SE）方程来评估在不同情况下的建议MIMO检测器的BER。利用SE方程对室内系统的误码率性能进行了深入的研究。我们揭示了许多关于RIS效应的见解，并讨论了适当的系统设置。此外，我们的研究结果表明，低成本的硬件，如3位ADC的接收端和2位均匀离散相移的RIS阵列，只有适度退化的系统性能。
2020-04-13 cs.IT eess.SP math.IT
Active Reconfigurable Intelligent Surface for the Millimeter-Wave Frequency Band: Design and Measurement Results
本研究针对毫米波频段室内通信视距阻挡问题，设计了带FET放大和正交极化变换的四态有源RIS，37单元25.8GHz原型的仿真与暗室测量结果吻合，有源模式接收功率较反射模式提升12dB。
2023-08-22 cs.SY eess.SP eess.SY
GMD-Based Hybrid Beamforming for Large Reconfigurable Intelligent Surface Assisted Millimeter-Wave Massive MIMO
可重构智能表面（RIS）被认为是一种节能的方法来重塑无线环境，以提高吞吐量。它的无源特性大大降低了能源消耗，这使得RIS成为实现未来智慧城市的一项有前途的技术。现有的RIS波束成形设计主要集中在优化单载波系统的频谱效率。为了避免MIMO系统中不同空间域子信道上复杂的比特分配问题，本文提出了一种基于几何均值分解的波束形成算法，该算法适用于RIS辅助的毫米波（mmWave）混合MIMO系统，使得空间域中多个并行数据流可以被认为具有相同的信道增益。具体地说，通过利用毫米波大规模MIMO信道在不同子载波上的共同角域稀疏性，利用同步正交匹配追踪算法从过采样2D-DFT码本中获得最佳多波束。此外，通过仅利用与视线（LoS）信道相关联的到达角和离开角，我们进一步通过最大化LoS信道的阵列增益来设计RIS的移相器。仿真结果表明，该方案可以获得更好的BER性能比传统的方法。我们的工作是一个初步的尝试，讨论了宽带混合波束赋形的RIS辅助毫米波混合MIMO系统。
2020-01-17 cs.IT eess.SP math.IT
Direction of Arrival and Center Frequency Estimation for Impulse Radio Millimeter Wave Communications
30- 300 GHz毫米波（mmWave）频段目前正在寻求应对5G、WiFi和物联网网络中不断增长的容量需求。由于频率高，该频带中的脉冲无线电（IR）比其他现有的低频段更适合于定位。除了精确定位外，超宽的带宽还可以在同一应用中同时使用多个中心频率，这为IR毫米波网络中的信息编码开辟了额外的途径。在本文中，我们提出了一种新的毫米波红外框架，可以同时检测到达波达方向（DOA）以及发射脉冲的中心频率。基于新兴的基于石墨烯的收发器，我们评估了所提出的框架在毫米波频带（100- 300 GHz）的较高频率区域中的性能。数值实验表明，该框架可以在20米处以1度的精度检测出0.1 $μ$ W毫米波脉冲的DOA，并在10米处以100%的精度对3个不同的中心频率进行分类。这些性能可以通过权衡系统的脉冲速率来进一步改善。
2018-08-21 eess.SP
Path Loss Modeling and Measurements for Reconfigurable Intelligent Surfaces in the Millimeter-Wave Frequency Band
可重构智能表面（RISs）提供了无线传播环境的电磁世界和信息科学的数字世界之间的接口。简单而又足够精确的RISs路径损耗模型是RISs辅助无线通信系统理论分析和优化的重要基础。在本文中，我们改进了我们以前提出的自由空间路径损耗模型的RIS，使其更简单，更适用，更容易使用。天线的方向性的发射机，接收机，和RIS的单元格上的路径损耗的影响被明确地制定为一个角度相关的损耗因子。改进后的模型给出了更准确的估计的路径损耗的RIS组成的单位细胞与深亚波长的大小。基于所提出的模型，一个单一的单元格的属性进行评估的散射性能，功耗和面积，这使我们能够揭示在高频段部署RIS的基本考虑。利用两个在毫米波（mmWave）频带中操作的制造的RISs来执行测量活动。测量结果表明，在良好的协议与建议的路径损耗模型。此外，实验结果提出了一种有效的形式来表征路径损耗建模的单位细胞的功率辐射模式。
2021-12-14 cs.IT eess.SP math.IT
A Wideband Reconfigurable Intelligent Surface for 5G Millimeter-Wave Applications
本文提出一种覆盖5G n257和n258毫米波频段的宽带可重构智能表面（RIS）设计，通过激发高阶谐振实现宽带性能，仿真与实验验证了其在26.9%带宽内的增益稳定性和50°波束扫描能力。
2024-01-02 cs.SY eess.SP eess.SY
Detecting Unauthorized Drones with Cell-Free Integrated Sensing and Communication
提出无蜂窝大规模MIMO-ISAC框架，通过分布式AP信号检测未经授权的无人机，并优化感知块长度与功率以最小化感知年龄、最大化覆盖范围，自适应权重算法较固定权重降低45%感知年龄。
2025-01-25 cs.IT eess.SP math.IT
Clutter-Aware Target Detection for ISAC in a Millimeter-Wave Cell-Free Massive MIMO System
针对毫米波无蜂窝大规模 MIMO ISAC 系统，提出交替优化功率分配与 RIS 相移的杂波感知算法，在保障 UE 的 SINR 下最大化 SCNR 并提升检测概率。
2025-03-19 cs.SY eess.SP eess.SY
Refracting Reconfigurable Intelligent Surface Assisted URLLC for Millimeter Wave High-Speed Train Communication Coverage Enhancement
针对毫米波高速列车通信中信号穿厢路径损耗大的问题，研究折射型RIS辅助的多用户MISO URLLC系统，提出基于交替优化的联合优化算法求解和速率最大化问题，仿真验证了算法收敛快且能有效提升系统和速率。
2024-09-11 cs.IT eess.SP math.IT
A Dynamic Obstacle Tracking Strategy for Proactive Handoffs in Millimeter-wave Networks
针对毫米波链路易受动态障碍物阻断的问题，本文仅利用短期历史链路失效信息，基于NP完全性证明和贪心集合覆盖算法恢复障碍物轨迹并触发主动切换，在低至中等相机覆盖率下优于RGB-D方案。
2023-07-12 cs.NI eess.SP
Amateur Drones Detection: A machine learning approach utilizing the acoustic signals in the presence of strong interference
Hankuk University of Foreign Studies（韩国外国语大学）；Sejong University（世宗大学）；Manchester Metropolitan University（曼彻斯特城市大学）
由于体积小，传感能力和自主性，无人机（UAV）在各个领域有着巨大的应用，例如，遥感、导航、考古学、新闻学、环境科学和农业。然而，无人机（称为业余无人机（AmDr））的不受监控的部署可能会导致严重的安全威胁，并对人类生命和基础设施造成风险。因此，及时检测AmDr对于保护敏感组织、人类生命和其他重要基础设施的安全至关重要。AmDR可以使用基于声音、视频、热和射频的不同技术来检测。然而，这些技术的性能在恶劣的大气条件下受到限制。在本文中，我们提出了一种有效的独立分量分析（ICA）的无监督机器学习方法来检测各种声信号，即，鸟的声音，飞机，雷暴，雨，风和无人机在实际情况下。对信号进行解混后，利用独立分量分析（ICA）提取信号的梅尔倒谱系数（MFCC）、功率谱密度（PSD）和均方根值（RMS）等特征。通过倍频程带通滤波器组输出的信号，提取PSD和PSD信号的RMS。基于上述特征，使用支持向量机（SVM）和K最近邻（KNN）对信号进行分类以检测AmDr的存在或不存在。所提出的技术的独特特征是在存在多个声学干扰信号的情况下一次检测单个或多个AmDR。通过大量的仿真验证了所提出的技术，并观察到与KNN PSD的RMS值比与KNN和SVM的MFCC表现更好。
2020-02-28 cs.LG cs.SD eess.AS
