蓋世汽車訊 在雷達(dá)、機(jī)器視覺和醫(yī)學(xué)成像等智能傳感領(lǐng)域，用于決策的關(guān)鍵信息往往很少。例如，單音節(jié)波形（monosyllabic waveform）需要數(shù)千個(gè)采樣點(diǎn)，但僅含有少量信息。

（圖片來源：光：科學(xué)與應(yīng)用期刊）

如果能夠直接在信號(hào)接收模擬鏈路中提取關(guān)鍵信息，則可以大幅降低數(shù)據(jù)冗余度和數(shù)據(jù)速率，從而大大減少數(shù)字處理挑戰(zhàn)。因此，“模擬特征提?。ˋFE）”策略在智能傳感領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。然而，在射頻（RF）傳感領(lǐng)域，通常需要幾十億赫茲的寬帶信號(hào)來區(qū)分目標(biāo)細(xì)節(jié)。受限于現(xiàn)有RF電路的帶寬和可重構(gòu)性，AFE策略在RF傳感領(lǐng)域的應(yīng)用面臨挑戰(zhàn)。

據(jù)外媒報(bào)道，上海交通大學(xué)電子工程系智能微波光波融合創(chuàng)新中心（imLic）先進(jìn)光通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄒衛(wèi)文教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出可以實(shí)現(xiàn)寬帶RF信號(hào)AFE的光子方案。該論文發(fā)表在期刊《光：科學(xué)與應(yīng)用（Light: Science & Applications）》上。

原則上來說，光子因其寬帶能力和可重構(gòu)性而被視為RF信號(hào)處理的競(jìng)爭選項(xiàng)。如果能夠在光子電路中實(shí)現(xiàn)特征提取物理結(jié)構(gòu)，則可以直接將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為特征，而無需進(jìn)行數(shù)字處理。

基于這一想法，研究人員應(yīng)用了一種光子芯片，可以直接利用從天線接收的原始RF信號(hào)輸出關(guān)鍵特征，幫助高精度識(shí)別不同目標(biāo)。此次報(bào)告的方案將為自動(dòng)駕駛、機(jī)器人和智能工廠中涉及的高效信號(hào)處理提供富有前景的途徑。

該方案的關(guān)鍵部分是光子芯片。研究人員表示：“本質(zhì)上來說，特征提取結(jié)構(gòu)是一個(gè)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可以輸出輸入信號(hào)的時(shí)空特征。光子芯片模仿神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)RF信號(hào)進(jìn)行特征提取。此外，研究人員針對(duì)光子特征提取系統(tǒng)設(shè)計(jì)出高效的訓(xùn)練方法。這大大降低了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練成本，使訓(xùn)練成為可能?！?/p>

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，光子特征提取器可以保持97.5%的目標(biāo)識(shí)別精度，同時(shí)將數(shù)據(jù)率壓縮4倍。分析結(jié)果顯示，光子時(shí)空特征提取器的識(shí)別精度，比不進(jìn)行特征提取時(shí)提高了7.7%。與一維特征提取相比，時(shí)空特征提取的性能提高了6%，由此證明了光子特征提取器的有效性。

研究人員認(rèn)為，這項(xiàng)提議將促進(jìn)用于寬帶RF信號(hào)處理的自然高效的AFE策略的發(fā)展，并為開發(fā)下一代認(rèn)知RF傳感系統(tǒng)提供富有前景的途徑。

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