[發(fā)明專利]寬帶電磁信號的光子神經(jīng)網(wǎng)絡自適應處理裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910187390.0
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN109962747B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 陳智宇;鐘欣;周濤;劉靜嫻;王茂汶
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十九研究所
• 主分類號: H04J14/02
• 分類號: H04J14/02;H04B10/2575;G06N3/067
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權代理有限公司 51214
• 代理人: 夏琴

本發(fā)明涉及信號處理領域，公開了寬帶電磁信號的光子神經(jīng)網(wǎng)絡自適應處理裝置。結構如下：電光轉換單元連接光學串并轉換單元得到N路信號并行輸入，所述光學串并轉換單元依次連接特征提取單元、第一波分復用單元將信號合為一路，再連接到第一光濾波器組陣單元輸出L路信號，L為對應隱層的節(jié)點個數(shù)，第一光濾波器連接L個光子非線性神經(jīng)元，非線性神經(jīng)元依次連接到第二波分復用單元、第二光濾波器組陣單元，所述第二光濾波器組陣單元連接N個光電轉換單元使N路信號線性疊加，疊加后的信號連接到權重控制單元，權重控制單元連接到第一光濾波器組陣單元。上述方案實現(xiàn)以下優(yōu)勢：超寬帶電磁信號接收與處理；靈活的自適應能力；低能耗；實時處理。

技術領域

本發(fā)明涉及信號處理領域，特別是寬帶電磁信號的光子神經(jīng)網(wǎng)絡自適應處理裝置。

背景技術

自從電磁波被人類發(fā)現(xiàn)以來，對其的研究和應用就一直呈加速發(fā)展態(tài)勢。當今社會中，無線通信、雷達、遙感、廣播、測繪、電子對抗等各領域都離不開電磁信號。從國民經(jīng)濟安全的角度來講，電磁信號已經(jīng)成為了必須要牢牢掌握的戰(zhàn)略性資源。

為了更好的利用電磁頻譜資源，人們對信號頻段用途進行了規(guī)劃。然而，電磁信號的開放性導致其非常容易被誤用、濫用，甚至是非法使用，一些有意的電磁干擾或無意的電磁泄露還有可能對通信系統(tǒng)等關鍵設施與系統(tǒng)造成影響，迫切需要一些寬頻譜和高性能的頻譜監(jiān)視設備來進行頻譜資源的監(jiān)測、管控、排查和處理。

一般來說，接收系統(tǒng)將目標電磁信號轉換為易于后續(xù)處理的統(tǒng)一形式的信號，必須具備相應的能力，例如：目標電磁信號分布于一定的頻帶寬度內，要求接收系統(tǒng)具有相等或是更大的工作帶寬；目標電磁信號可能很弱，也可能較強，為了都能正確的監(jiān)視，要求接收系統(tǒng)具有一定的靈敏度和動態(tài)范圍。

目前，電磁信號接收與處理已經(jīng)得到了廣泛的研究，以傳統(tǒng)基于微波/射頻處理體制建立的接收系統(tǒng)通常采用超外差搜索模式，并結合靈活的數(shù)字信號處理(DSP)。但是，超外差體制中的多級變頻技術(典型情況下是三級變頻)使得系統(tǒng)的接收結構復雜，進而帶來體積大、功耗高等問題；此外，微波接收機通常的工作帶寬較大，而DSP處理則受限于模數(shù)轉換(AD)的性能和其本身的計算速度，往往造成帶寬、速率的不匹配，從而在大帶寬信號的處理上遇到瓶頸。

基于微波光子技術的新一代電磁信號相干接收方法和裝置克服了多次變頻和帶寬的問題，特別是在美國國防部高級研究計劃局(DARPA)的支持下已經(jīng)得到了多項成果。但是在信號處理環(huán)節(jié)依然依賴于傳統(tǒng)的AD和DSP，并沒有顯著增加電磁信號的處理能力。

近年來，神經(jīng)網(wǎng)絡的發(fā)展大大增加了電磁信號處理的靈活性和高效性，其本質是利用一種非線性的處理過程，自適應地對目標進行最優(yōu)響應，在識別、分選、記憶、聯(lián)想上已經(jīng)顯示出優(yōu)異的性能，得到了廣泛的應用，并帶來了低功耗的優(yōu)勢。但是，針對本發(fā)明的電磁信號而言，傳統(tǒng)基于電子器件構建的神經(jīng)網(wǎng)絡依然沒有突破其帶寬和速率上的瓶頸。以上方案各有優(yōu)點，也各自適用于不同的應用領域。但是，現(xiàn)有技術方案要么在接收性能上無法適應未來寬帶化的要求，要么在信號處理上無法滿足快速、靈活的要求。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供了寬帶電磁信號的光子神經(jīng)網(wǎng)絡自適應處理裝置。

本發(fā)明采用的技術方案如下：寬帶電磁信號的光子神經(jīng)網(wǎng)絡自適應處理裝置，包括電光轉換單元、波長分辨的光學串并轉換單元、特征提取單元、兩個波分復用單元、兩個光濾波器組陣單元、光子非線性神經(jīng)元、N個光電轉換單元和權重控制單元，所述電光轉換單元連接光學串并轉換單元得到N路信號并行輸入，所述光學串并轉換單元依次連接特征提取單元、第一波分復用單元將信號合為一路，再連接到第一光濾波器組陣單元輸出L路信號，所述L為對應隱層的節(jié)點個數(shù)，所述第一光濾波器連接L個光子非線性神經(jīng)元，所述非線性神經(jīng)元依次連接到第二波分復用單元、第二光濾波器組陣單元，所述第二光濾波器組陣單元連接N個光電轉換單元使N路信號線性疊加，疊加后的信號連接到權重控制單元，所述權重控制單元連接到第一光濾波器組陣單元。