时间反演

摘要： 为了解决上行非正交多址接入(non-orthogonal multiple access, NOMA)系统在多径环境下传输效率较低问题,提出了一种基于时间反演(time reversal, TR)的上行NOMA网络资源分配算法。首先,利用TR技术独特的空时聚焦特性,增大信号的接收强度。其次,考虑用户最小传输速率约束和用户最大发射功率约束,建立了系统能效最大化资源分配模型。然后,利用分式规划理论和连续凸近似方法,将所提出的非凸优化问题转化为凸优化问题,并利用拉格朗日对偶理论求得全局最优解。仿真结果表明,相较于传统算法,所提出的算法具有较好的能效。

摘要： 螺栓是一种临时连接件,螺栓连接是目前木结构的主要连接方式,广泛应用于建筑、运输等领域。木结构螺栓连接产生松动问题的原因主要有冲击力、应力集中、裂纹、腐蚀等,冲击力容易导致木结构螺栓连接松动问题。设计了一种基于压电时间反演法的木材连接螺栓松动检测系统。利用NI-ELVIS II+数据采集卡并设计LabVIEW程序,发生Lamb波冲击信号。利用粘贴在木板上的两片压电陶瓷分别产生振动,对发射的超声波信号进行两次测量,其中第一次测量的信号经时间反演后作为二次超声波信号的发生。由于冲击信号持续的时间很短,约10 ms,因此检测系统设计了二次数字触发以确保信号的完整记录。应用设计的检测系统测试了几组不同螺栓预紧力作用下的超声波信号,结果表明聚焦信号的幅值随着螺栓预紧力的增大而增大。因此,该检测系统可通过测试聚焦信号的幅值反映螺栓的松动状态,通过观察聚焦信号的幅值可以分析预紧力的大小,确保轴向力施加适当,系统同时具有精度高、响应迅速等优点。

摘要： 本文提出了一种基于时间反演接收天线移位键控的多输入多输出超宽带(time reversal receive antenna shift keying multiple input multiple output ultra wide band,TR-RASK-UWB)方案,较好地解决了MIMO-UWB系统中多天线干扰和多径干扰的问题。首先,该方案利用RASK调制将发射天线阵列形成空间波束,同时使用TR技术聚焦发射信号到达目标接收天线;其次,通过最大接收功率检测算法理论推导了该方案在UWB多径信道下的误比特率(bit error rate,BER)表达式,并通过仿真得到验证;最后结果表明,在发射天线和接收天线相同的情况下,所提方案的性能相比于MIMO-UWB有较大提升。

摘要： 本文提出了一种基于压缩感知(compressive sensing,CS)理论的低复杂度的检测算法:回溯分段正交匹配追踪(backtracking stagewise orthogonal matching pursuit,BStOMP)次优检测算法,较好地解决了广义接收天线移位键控(generalized receive antenna shift keying,GRASK)系统中最优最大似然(maximum likelihood,ML)检测算法会随着激活接收天线数的增多而计算复杂度大幅度增长的问题。该算法首先依据当前迭代残差和等效信道矩阵的内积选择出大于设定阈值的项作为候选激活天线索引;然后通过最小二乘法对候选激活天线索引进行初步估计;最后引入回溯过程进行筛选,剔除一些多余的索引,提高重构精度。仿真结果表明,在相同条件下,所提算法与传统StOMP检测算法相比,能在增加少量计算复杂度的情况下检测性能得到较大的提升,因此保证了在检测性能与计算复杂度间获得良好的平衡。

摘要： 针对传统算法在室内超宽带(UWB)到达时间(TOA)定位系统里很难准确搜寻出第一条直射路径,从而导致定位精度不高的问题,提出了基于时间反演(TR)的TOA室内UWB定位算法.首先,利用TR处理的空时聚焦特性确定第一条直射路径,从而估计这条路径的TOA;其次,通过加权最小二乘(WLS)定位算法对不同的估计分量赋予相应的权值以提高定位精度.仿真结果表明,相较传统TOA定位,所提方案在低信噪比条件下的均方根误差(RMSE)减小了28.6％,可见该方案有效提升了系统定位精度.

摘要： 随着电磁器件的集成化,器件搭载的模块、实现的功能愈发多样.各模块间的耦合难以忽略,设计难度陡然增加,传统设计方法逐渐力不从心,迫切需要寻找一种新的电磁综合设计方法.本文利用时间反演电磁波的时空同步聚焦特性,探索了将时间反演技术应用于器件设计的可能性.首先,基于通用的器件逆设计流程,利用时间反演技术、并矢格林函数及电磁学的基本原理,提出了将器件端口场分布转换为内部场分布的方法,并证明由端口期望场的时间反演场在空间某一位置获得的连续等效源的共轭分布可在端口处产生与期望场接近的场分布.且在单点频逆设计过程中,只需知道端口电场或磁场的切向分量即可完成端口场与内部场的转换.同时,借助格林函数的互易性对本文所提理论做适当变换后,进行数值仿真验证,分析讨论了不同初始信息条件下该方法的适用性.仿真结果与理论相符,证明了理论的正确性,为将时间反演技术应用于电磁器件的逆设计提供了可能.

摘要： 针对时间反演系统中多个窃听者随机分布的物理层安全传输问题,提出一种安全吞吐量优化方案,该方案基于人工噪声辅助时间反演的多输入单输出(MISO)传输.首先,利用随机几何理论推导连接中断概率和安全中断概率的闭合表达式分别表征系统的可靠性和安全性;然后,综合考虑系统的可靠性和安全性,提出最大化安全吞吐量的优化方案;最后,仿真结果表明所提方案与其他方案相比提高了系统的安全吞吐量.

摘要： 在多输入多输出(Multiple input multiple output,MIMO)雷达中,针对运动目标所产生的信号变化易受多径效应和杂波环境的影响,导致运动目标检测性能不理想的问题,提出了一种基于时间反演(Time Reversal,TR)的优化方案.首先,利用时间反演的空时聚焦性,减少多径效应对目标信号的影响,同时使运动目标产生的信号能量聚焦,不易淹没在杂波环境中;其次,通过奈曼皮尔逊准则设计检测算法并计算出检测概率的近似计算公式;最后仿真结果表明:在杂波环境具有相同信噪比情况下,所提方案比传统MIMO的检测方法有较好的性能提升.

摘要： 针对单输入多输出超宽带(SIMO-UWB)系统中多码流干扰和符号间干扰的问题,提出功率受限的时间反演(TR)块对角化-最小均方误差(TR-BD-MMSE)预编码器以抑制干扰.预编码器是基于TR的空时聚焦特性,采用缩短的等效信道设计,并将预滤波器和预编码器进行级联,置于SIMO-UWB系统的发射端,最后使用标准UWB信道模型进行仿真实验.仿真结果表明:该方案不仅可以降低UWB接收机的复杂度,而且能够对抗SIMO-UWB系统的符号间干扰和多码流干扰,提升SIMO-UWB系统容量.

摘要： 无创脑神经调控技术是生物医学领域的研究热点,经颅磁声电刺激是利用静磁场和声场的耦合而产生的感应电场作用于神经组织,对大脑的目标位置进行刺激和调控的一项技术.颅骨的存在使超声在传播过程中发生相位畸变和幅值衰减,聚焦区域偏离,难以实现精准聚焦.该文基于时间反演法,模拟颅内点声源发射脉冲以及超声传播过程,计算各个阵元接收到的时间差,按照后到先发的原则发射脉冲进行聚焦刺激.与传统相控阵聚焦相比,焦点偏移现象基本得到解决,焦域横向、纵向分辨率均有所提高,提高了声束聚焦精度和感应电场峰值.通过搭建实验平台,将两种聚焦方法所测得的声场归一化处理,验证了时间反演法能补偿焦点偏移,并通过实验证实了超声换能器声场和产生感应电场分布存在较高的一致性.基于真实颅脑结构的虚拟点源时间反演聚焦可以实现无创、精准、灵活的经颅磁声电刺激,有助于推动精准神经调控技术的发展.

摘要： 对于室内环境中的定位,由于存在大量的多径,传统方案并不适用.为了解决室内场景的定位问题,本文提出了一种基于时间反演的室内定位方案.时间反演具有时空的聚焦特性,当在多径丰富的环境中使用时,会有很好的聚焦效果,为了评估时间的性能,本文构建了一个原型系统来进行实验验证.实验结果表明,在2.4GHz带宽下,时间反演指纹方法可以在实验区域内实现10-cm定位精度.

摘要： 癌症是全世界主要的公共卫生问题之一,极大地威胁着人类的健康和生命,在癌症的早期作出诊断具有重要意义.磁性纳米颗粒可以与肿瘤进行特异性结合,在肿瘤检测过程中具有重要的应用价值.针对肿瘤早期检测,本文提出了一种基于时间反演的磁动力超声成像方法,该方法是一种具有高特异性、高灵敏度、高分辨率的新成像方法.本文利用有限元法建立不同半径、不同浓度的纳米粒子标记的生物组织模型,对模型进行仿真计算,获取磁动力超声成像的声源分布图像和声压信号,并基于时间反演方法进行纳米粒子分布重建.仿真结果显示纳米粒子分布图像边界和声源图像较一致,表明该成像方法能快速准确地获得标记目标的尺寸和位置.该成像方法可有效、准确地定位目标,为肿瘤早期检测提供了成像手段.

摘要： 超声无创神经调控技术近年来已经成为医学超声领域新的研究热点,其通过低强度聚焦超声作用于脑部的特定区域,实现对该部位神经核团的精确刺激,诱发其产生神经活动和相应反应.但要实现该方法在非人灵长类甚至人类上的应用,一个必须首先解决的问题就是如何克服颅骨对超声聚焦效果产生的不利影响.本文利用开源声学仿真工具K-wave toolbox,进行了基于时间反演方法的2D超声经颅聚焦仿真,研究不同换能器阵元数目和不同超声发射频率等因素对超声经颅聚焦效果的影响.此外,还探讨了利用时间反演实现多点聚焦和不规则形状区域聚焦的可行性.

摘要： 本文对复杂多径环境下的时间反演正交频分复用(TR-OFDM)无线通信系统的性能进行了研究.理论上,通过在传统OFDM发射端加入时间反演前置滤波器,可实现对多径信道的有效抑制、降低载波间干扰.然而,对于稀疏的多径环境,TR-OFDM无线通信系统的等效信道会产生众多幅度较高的旁瓣.为此,本文提出两种减小等效信道旁瓣的方法.数值仿真结果表明,所提的两种方法能有效提升TR-OFDM系统的无线通信性能.

摘要： 根据时间反演电磁波的空、时聚焦特性,设计了一种具有6个端口的低剖面小型化密集多端口天线.该天线的整体尺寸仅为0.3λ×0.3λ×0.008λ,此处λ为该天线的工作频率2.5GHz所对应的自由空间波长.该天线的每个端口在工作频带内都具备很好的TR超分辨率聚焦特性,可以用于TR大容量通信系统的移动终端中.

摘要： 无线通信系统的多址接入方法,是设计无线系统时需要考虑的一个重要问题.本文根据电磁场的时间反演技术提出一种新的无线多址接入方法,阐释其多址原理并给出实例.初步研究表明,基于时间反演的多址方法能提高系统资源利用率,具有更好的多址能力,有广阔的研究前景.

摘要： 本文基于模拟信号处理技术,给出了单频电磁信号的时间反演实现方法.通过分析单频时间反演信号与原始信号在时域和频域的对应关系,采用功分器、耦合器以及混频二极管构建基本原理性验证电路.使用ADS和IE3D软件进行联合仿真,给出了仿真结果,并进行了分析.该方法对时间反演电磁通信系统的设计和关键技术研究具有一定的指导意义.

摘要： 阵列天线因其在无线电中的广泛应用而具体极大的研究价值,其综合设计也因其多样的结构阵列而变得很复杂。将时间反演技术应用于阵列天线，采用时间反演的方法进行阵列天线的综合设计，具有通用性及环境自适应能力，其方法和技术也可在一定程度上使复杂的结构阵列应用简单化。本文将时间反演技术应用于阵列的激励设计,这种设计方法可以得到任意定向方向图,相对于传统激励设计,具有较大的优越性。

摘要： 基于FDTD仿真平台,通过建立室内仿真模型,研究了室内环境LOS场景下,散射体移动时的时间反演超宽带(TR-UWB)系统的信道特性.研究了时间压缩率、空间相关系数等信道参数,结果表明TR-UWB系统在散射体移动时具有一定的鲁棒性.

摘要： 本文数值仿真了分布于封闭金属舱体内ISM频段无线传感器点对点传输和并发传输两种传输情形,对比分析了传统通信方式和时间反演通信方式下的电磁能量空间分布;仿真结果表明,利用时间反演电磁波传输技术可有效抑制封闭金属舱体内的多径干扰,并能使相距一定距离的两个传感器实现共存与并发传输.

摘要： 本发明公开了基于时间域瞬变电磁概率反演的不良地质体定位方法，包括：在地下勘查区域内，将地下勘查区域离散化为N个规则的网格节点，求得采集电场E或磁场H的异常变量；对异常变量建立概率密度函数；将磁场值作为求取概率的参数，并采用匹配滤波和失配函数进行概率反演；对任一节点分别施压感应电流I和感应电流‑I，分别求得对应的观测磁场值，并分别求得与标准量的拟合差和；求得拟合差和相似度，并获得异常体正演模型；利用时间域瞬变电磁概率进行反演，求得不良地质体的位置所在。通过上述方案，本发明具有逻辑简单、准确可靠等优点，在电磁场数据处理成像技术领域具有很高的实用价值和推广价值。

摘要： 装置、系统、和方法，可用于在辐射能与地质地层交互后接收辐射能作为散射能，其中在用于将散射能转换为接收到的信号的地下多通道传感器阵列处接收到散射能，且其中所接收到的信号由弹性能的地下源所提供；并且用于通过将所接收到的信号干涉测量比较作为在传感器阵列中的一些传感器的弹性信号和/或电磁信号、或者通过将所接收到的信号时间反演传播作为在地质地层的体积的数字模型中的弹性信号和/或电磁信号，来标识地质地层中的不连续特征。还公开了附加装置、系统、和方法。

摘要： 本发明属于无线能量传输技术领域，提出无线供电网络中基于时间反演的时间分配装置及方法；所述装置包括时间分阶模块将无线供电网络中的时间周期分为三个阶段；下行能量收集模块在下行能量传输阶段从混合接入点发送的射频信号中获取能量并存储；时间反演探测模块在时间反演探测阶段对探测到的信道脉冲响应进行时间反演；上行信息传输模块在上行信息传输阶段利用获取到的能量进行上行数据传输；时间分配模块采用与各个阶段对应的分配方式进行时间分配。本发明利用时间反演特有的空时聚焦性抑制干扰；采用分段进行时间分配，以最大化系统吞吐量为目标，设置优化目标函数；通过结合二分法，求出最优解。本发明可以有效地抑制干扰，提升系统性能。

摘要： 装置、系统、和方法，可用于在辐射能与地质地层交互后接收辐射能作为散射能，其中在用于将散射能转换为接收到的信号的地下多通道传感器阵列处接收到散射能，且其中所接收到的信号由弹性能的地下源所提供；并且用于通过将所接收到的信号干涉测量比较作为在传感器阵列中的一些传感器的弹性信号和/或电磁信号、或者通过将所接收到的信号时间反演传播作为在地质地层的体积的数字模型中的弹性信号和/或电磁信号，来标识地质地层中的不连续特征。还公开了附加装置、系统、和方法。

摘要： 本发明公开了一种光声信号反演引导的时间反演超声编码光聚焦方法。与迭代型TRUE聚焦方案不同，本发明设计了一种光声反演引导(time‑reversed photoacoustic wave guided，简称TRPA)的时间反演超声编码(TRUE)光学聚焦技术，这里将其命名为TRPA‑TRUE。本发明提供的方法结合了由时间反演光声信号引导的超声聚焦，并通过OPC将被超声调制的部分散射光进行相位共轭操作，从而将光动态聚焦到散射介质中，并且仅仅需要单快门就可实现动态的光学聚焦。本发明提供的方案可用于增强光声成像和光动力疗法等需要光能聚集的领域，具有重要意义。

摘要： 本发明属于无线能量传输技术领域，提出无线供电网络中基于时间反演的时间分配装置及方法；所述装置包括时间分阶模块将无线供电网络中的时间周期分为三个阶段；下行能量收集模块在下行能量传输阶段从混合接入点发送的射频信号中获取能量并存储；时间反演探测模块在时间反演探测阶段对探测到的信道脉冲响应进行时间反演；上行信息传输模块在上行信息传输阶段利用获取到的能量进行上行数据传输；时间分配模块采用与各个阶段对应的分配方式进行时间分配。本发明利用时间反演特有的空时聚焦性抑制干扰；采用分段进行时间分配，以最大化系统吞吐量为目标，设置优化目标函数；通过结合二分法，求出最优解。本发明可以有效地抑制干扰，提升系统性能。

摘要： 本发明公开了一种基于时间反演纠正天线罩下天线辐射波束偏转的方法，属于雷达技术领域。本发明利用时间反演的方法对阵列天线中的每个阵元接收到的信号进行处理，并将处理后的时间反演信号从对应的阵元重新发射出去，以达到更加精准的波束指向，从而降低瞄准误差。本发明基于时间反演技术，能够实现自适应方向回溯的效果，并且保证在目标频率下，目标角度拥有最大的增益；相较于天线罩下传统相控阵馈电的方法，利用本方法会有更加良好的瞄准误差指标。

摘要： 本发明提供一种基于时间反演对称性的光学动作捕捉标记点实时补全方法，旨在首次将“时间反演对称性”用于标记点补全，根据运动在随时间正向和反向流动时的对称特性,表明沿时间双向提取的序列特征对丢失信息补全是有意义的，在此基础上，本发明提出了利用双向长短期记忆网络，可以实时补全丢失的光学动捕标记点；相比现有技术的离线方式，本发明能够实现标记点实时补全，同时能够解决现有技术中难以处理长时间丢失数据的问题，具有更高的补全精度。

摘要： 本发明实施例公开了一种基于时间反演的UWB成像定位方法及系统，方法包括：UWB终端向室内空间发送UWB探测信号，其中，室内空间设有多个基站阵列单元；室内空间中的各个基站阵列单元对UWB探测信号进行捕获并捕获的UWB探测信号进行时间反演以获得相对应的时间反演信号；所有基站阵列单元将各自的时间反演信号发送至目标计算机设备中的空间传播仿真模型；目标计算机设备在空间传播仿真模型中模拟所有基站阵列单元的时间反演信号的传播路径，并根据传播路径生成与传播路径相对应的空间传播强度图；所有空间传播强度图进行归一化处理以生成成像像素图，并根据像素成像图确认UWB终端的位置。本发明能够提高定位UWB终端的准确性。

摘要： 本发明涉及电磁辐射源定位领域，尤其涉及一种结合时差法及时间反演技术的方向性辐射源定位方法，包括S1，选取多个区域内的随机观测点rm(xm,ym)进行电磁辐射时域全波信号的接收，并记录辐射源产生的瞬间电场信号E(rm,t)；S2，对随机观测点rm(xm,ym)接受到的信号E(rm,t)提取峰值点对应的时刻tm，利用TDOA方法进行预定位，获取预定位点S3，以预定位点为中心，在预定位点附近利用EMTR技术定位辐射源位置。本发明通过利用TDOA技术进行预定位、利用EMTR技术进行精确定位，有效结合了两者的优势，既克服了方向性辐射特性对TDOA带来的不利影响，也弥补了传统EMTR技术耗时较长、内存需求较大的不足。