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衛(wèi)星在軌運(yùn)行和返回過(guò)程中需經(jīng)歷極端高低溫環(huán)境，構(gòu)件尺寸的穩(wěn)定是保證衛(wèi)星在軌高精度、返回高安全、任務(wù)高可靠的關(guān)鍵。針對(duì)衛(wèi)星搭載的某寬帶微波載荷與衛(wèi)星本體材料之間熱膨脹系數(shù)不匹配極易導(dǎo)致的載荷在軌及返回過(guò)程中載荷接收精度不穩(wěn)定、信息傳輸不連續(xù)等問(wèn)題。我校陳駿教授團(tuán)隊(duì)以原創(chuàng)的負(fù)熱膨脹技術(shù)研發(fā)了具有輕質(zhì)、熱膨脹系數(shù)低、力學(xué)性能優(yōu)異、尺寸穩(wěn)定性好的高性能低膨脹鋁基復(fù)合材料，并研制了系列關(guān)鍵連接內(nèi)置件、環(huán)件等高性能低膨脹構(gòu)件，首次將負(fù)熱膨脹技術(shù)應(yīng)用到我國(guó)的衛(wèi)星上，填補(bǔ)了高性能低膨脹金屬構(gòu)件在工程應(yīng)用領(lǐng)域的空白。該技術(shù)使得某寬帶微波載荷與衛(wèi)星本體之間熱膨脹匹配性增強(qiáng)、界面應(yīng)力大幅度減小，保證了衛(wèi)星在軌與返回過(guò)程中信號(hào)高精度傳輸與接收，助力衛(wèi)星成功返回。 圖1 實(shí)踐十九號(hào)衛(wèi)星成功返回（圖片來(lái)源國(guó)家航天局） 圖2 高性能低膨脹鋁基復(fù)合材料及構(gòu)件應(yīng)用于全球首顆可重復(fù)使用返回式技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星（圖片來(lái)源央視新聞?lì)l道）

成果描述：本發(fā)明申請(qǐng)要解決的問(wèn)題是，改進(jìn)預(yù)測(cè)技術(shù)，提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度。本專利利用高階馬爾科夫模型的原理提出HM-gMTD模型的一種改進(jìn)，即高階HM-gMTD模型，并通過(guò)EM算法給出相應(yīng)的參數(shù)估計(jì)方法和相應(yīng)的計(jì)算方法，并能夠快速進(jìn)行參數(shù)估計(jì)，以提高模型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度。市場(chǎng)前景分析：預(yù)測(cè)模型的發(fā)展在人類的經(jīng)濟(jì)生活方面發(fā)揮著重要的作用，尤其是馬爾科夫模型，幾乎在各個(gè)領(lǐng)域都有著非常廣泛的應(yīng)用。本發(fā)明著重混合轉(zhuǎn)移分布模型與高階隱馬爾科夫模型的巧妙結(jié)合，構(gòu)造出高階HM-gMTD模型，然后運(yùn)用EM算法，對(duì)新模型實(shí)現(xiàn)了主要參數(shù)的求解。最后為了衡量一個(gè)模型的好壞和對(duì)不同的模型進(jìn)行比較，我們選擇準(zhǔn)則函數(shù)。模型比較的最佳準(zhǔn)則函數(shù)，既考慮到模型對(duì)原始數(shù)據(jù)的擬合程度，又兼顧模型中所包含的待定參數(shù)的個(gè)數(shù)，并且對(duì)二者做出合理的權(quán)衡。與同類成果相比的優(yōu)勢(shì)分析：本發(fā)明主要是針對(duì)HM-gMTD模型的進(jìn)一步改進(jìn)，提出一個(gè)高階HM-gMTD模型，使其在降低計(jì)算的復(fù)雜度的同時(shí)，提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。

成果介紹寬帶化移動(dòng)信息服務(wù)成為現(xiàn)代信息社會(huì)發(fā)展的基本需求。在頻率資源日趨匱乏的條件下，如何大幅度提升其使用效率，成為寬帶移動(dòng)通信的核心技術(shù)問(wèn)題。 本技術(shù)發(fā)明揭示了多天線寬帶移動(dòng)通信環(huán)境下的容量可達(dá)傳輸為特征模式傳輸，在攻克了廣義多載波、普適多天線傳輸以及雙渦輪迭代接收等一系列關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，率先將寬帶移動(dòng)通信容量逼近理論與技術(shù)推向工程實(shí)踐和規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)處于業(yè)界領(lǐng)先水平。相關(guān)提案被3GPP國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納，并獲通信國(guó)際學(xué)術(shù)界有重要影響的IEEE通信理論萊斯最佳論文獎(jiǎng)。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及參數(shù)1、廣義多載波傳輸技術(shù)：為解決寬帶化所引發(fā)的系統(tǒng)復(fù)雜性，發(fā)明了廣義多載波傳輸技術(shù)，經(jīng)典的正交頻分復(fù)用多載波技術(shù)為其特例。具有快速實(shí)現(xiàn)、頻譜利用率高、抗多徑能力強(qiáng)、峰均比低、對(duì)頻偏不敏感、子載波可異步運(yùn)用等一系列優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)大范圍覆蓋和無(wú)線資源的靈活調(diào)配。 2、普適多天線傳輸技術(shù)：采用多天線的MIMO 傳輸技術(shù)是大幅度提高頻譜和功率效率的基本途徑。針對(duì)普遍意義上的空時(shí)聯(lián)合相關(guān)信道模型，發(fā)明了普適MIMO 傳輸技術(shù)，通過(guò)信道特征的實(shí)時(shí)感知及在線容量估算，自適應(yīng)地優(yōu)化發(fā)送機(jī)與接收機(jī)，在實(shí)時(shí)逼近信道容量限的同時(shí)，解決了一直困擾業(yè)界的MIMO 技術(shù)在各種復(fù)雜無(wú)線環(huán)境中的應(yīng)用難題。 3、雙渦輪迭代接收技術(shù)：逼近容量限的接收技術(shù)是業(yè)界長(zhǎng)期追求的目標(biāo)。發(fā)明了雙渦輪迭代接收技術(shù)，通過(guò)雙層并發(fā)迭代環(huán)路，對(duì)多載波、多天線接收機(jī)進(jìn)行整體優(yōu)化，在獲得逼近容量限接收性能的同時(shí)，突破了計(jì)算復(fù)雜度及處理延時(shí)等方面的應(yīng)用瓶頸。市場(chǎng)前景本發(fā)明被應(yīng)用于華為公司的3G 增強(qiáng)及演進(jìn)型寬帶主力基站產(chǎn)品，已在世界五大洲20 余個(gè)國(guó)家投入商用；本發(fā)明還被應(yīng)用于展訊公司終端芯片產(chǎn)品及瀚訊公司寬帶無(wú)線應(yīng)急通信系統(tǒng)等。本發(fā)明已累計(jì)產(chǎn)生了近10 億元直接經(jīng)濟(jì)效益，并在世博安保及汶川抗震救災(zāi)中發(fā)揮了重要作用。本發(fā)明所涉及的18 篇技術(shù)提案被3GPP 主流國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納，相關(guān)成果在IEEE 核心刊物發(fā)表，并被歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織ETSI 叢書收入。 有關(guān)寬帶移動(dòng)通信容量逼近研究成果“寬帶多載波普適MIMO傳輸與迭代接收技術(shù)”獲2009年教育部高等學(xué)校技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)，并于2011年獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。

成果介紹“衛(wèi)星與無(wú)線通信融合系統(tǒng)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化”就是由東南大學(xué)、南京中網(wǎng)衛(wèi)星通信股份有限公司和江蘇大學(xué)三家單位合作完成。衛(wèi)星通信具有覆蓋廣和不受地域限制的優(yōu)勢(shì)，但是受到遮擋以后，信號(hào)就會(huì)不好，而且通信的成本太高，2M帶寬每小時(shí)就要花費(fèi)幾千元。而隨著3G、4G的普及，地面無(wú)線通信已經(jīng)發(fā)展得相當(dāng)完善，但是在地面基站未覆蓋區(qū)域，或基站一旦受到洪水、臺(tái)風(fēng)、地震等自然災(zāi)害破壞時(shí)，就無(wú)法通信了。正是基于這兩個(gè)通信系統(tǒng)的特點(diǎn)，我們‘取長(zhǎng)補(bǔ)短’，巧妙地將兩種通信系統(tǒng)融合起來(lái)，研制完成的系統(tǒng)可以根據(jù)不同策略自適應(yīng)地選擇地面通信鏈路或衛(wèi)星鏈路”技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及參數(shù)他和團(tuán)隊(duì)成員克服了很多困難，提出了多項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)性的方法，目前已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利40項(xiàng)（其中24項(xiàng)已經(jīng)獲得授權(quán)），編制國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)，發(fā)表國(guó)內(nèi)外核心期刊論文61篇（其中SCI收錄16篇）。項(xiàng)目研制的衛(wèi)星與無(wú)線通信融合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，部分性能指標(biāo)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，并在氣象、安監(jiān)、環(huán)保和軍隊(duì)等諸多行業(yè)得到極其廣泛的應(yīng)用，得到了政府有關(guān)部門和客戶的一致好評(píng)。市場(chǎng)前景目前本項(xiàng)目的產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用到全國(guó)26個(gè)省市的18個(gè)行業(yè)。其中，氣象和安監(jiān)市場(chǎng)占有率達(dá)到70[%]，環(huán)保市場(chǎng)占有率達(dá)到60[%]。產(chǎn)品曾為“神舟系列”飛船的發(fā)射和回收提供氣象保障，為汶川地震、雅安地震和甘肅舟曲特大泥石流等提供了應(yīng)急通信服務(wù)，為上海世博會(huì)和深圳大運(yùn)會(huì)等重大活動(dòng)提供了氣象保障和視頻直播服務(wù)。產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)直接銷售收入8.3億元，產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益數(shù)百億計(jì)。

本項(xiàng)目產(chǎn)品屬于無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，基于可見(jiàn)光通信技術(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種海陸空全覆蓋的高速通信產(chǎn)品，本產(chǎn)品能夠在射頻信號(hào)可以或不可以到達(dá)的場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、低延時(shí)的高清音視頻或大容量數(shù)據(jù)的傳輸，提出了面向國(guó)家海洋戰(zhàn)略、民用監(jiān)測(cè)技術(shù)的全新通信解決方案。 產(chǎn)品簡(jiǎn)介：我們的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)是一種新興的空間無(wú)線通信設(shè)備，它在隧道監(jiān)測(cè)、礦道勘探、水下養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)和水下通訊等領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)明顯，將發(fā)揮重要作用。從技術(shù)層面來(lái)看，鑒于光波頻段大的天然優(yōu)勢(shì)，它的頻段資源是無(wú)線電的100多倍，完全可以彌補(bǔ)如今無(wú)線電資源匱乏的問(wèn)題；從實(shí)際應(yīng)用上來(lái)看，光在黑暗環(huán)境與水中受外界影響小，抗干擾能力強(qiáng)，可以解決所有無(wú)線電與聲波無(wú)法到達(dá)的地方的通信問(wèn)題，并且傳輸速度比聲波快上數(shù)百倍；從安全性來(lái)說(shuō)，光波具有良好的方向性，當(dāng)光信號(hào)被第三方攔截時(shí)，接收方能及時(shí)發(fā)現(xiàn)通信鏈路故障，更加易于保密。 技術(shù)壁壘：自主研發(fā)設(shè)計(jì)的水下可見(jiàn)光通信系統(tǒng)，水下實(shí)際傳輸速度可達(dá)1Mbps以上，支持音視頻、大量傳感信息實(shí)時(shí)傳輸，相比市場(chǎng)其他同類產(chǎn)品，碾壓式的“高速”是我們的核心競(jìng)爭(zhēng)力。并且，本產(chǎn)品采用自主研制的高性能垂直結(jié)構(gòu)LED，也是目前世界上已報(bào)道的最薄垂直結(jié)構(gòu)LED，完美解決了散熱高、出光效率低的問(wèn)題。擁有相關(guān)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的授權(quán)專利20余項(xiàng)，做到了“國(guó)際一流，國(guó)內(nèi)領(lǐng)先”的水平。 市場(chǎng)行情：反觀近年來(lái)的市場(chǎng)行情，高亮度照明LED的推廣和普及為可見(jiàn)光通信技術(shù)創(chuàng)造了重大發(fā)展機(jī)會(huì)。日本啟動(dòng)的“21世紀(jì)照明計(jì)劃”、美國(guó)能源部的“下一代照明計(jì)劃（NGLI）”以及歐盟的“彩虹計(jì)劃”，都極大推動(dòng)了LED照明市場(chǎng)在全球規(guī)模的迅速增長(zhǎng)。中國(guó)跨部委的半導(dǎo)體照明工作小組啟動(dòng)了“國(guó)家半導(dǎo)體照明工程”。隨著LED性能的不斷提升，可見(jiàn)光通信作為空間無(wú)線通信技術(shù)的一種，將扮演越來(lái)越重要的角色。

相關(guān)成果已獲授權(quán)發(fā)明專利4項(xiàng)（其中國(guó)際發(fā)明專利1項(xiàng)）、實(shí)用新型專利兩項(xiàng)，已申請(qǐng)發(fā)明專利8項(xiàng)。獲中國(guó)僑界貢獻(xiàn)獎(jiǎng)（創(chuàng)新成果）、江蘇僑界貢獻(xiàn)獎(jiǎng)（創(chuàng)新成果）、第十三屆“挑戰(zhàn)杯”全國(guó)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽團(tuán)體二等獎(jiǎng)、第八屆全國(guó)研究生電子設(shè)計(jì)大賽全國(guó)總決賽“團(tuán)體特等獎(jiǎng)”、第十四屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)高校展區(qū)優(yōu)秀展品二等獎(jiǎng)等多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)。2015年4月榮獲第43屆日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展特別金獎(jiǎng)。

綜觀5G、智能化電子設(shè)備、導(dǎo)航定位、柔性可穿戴、RFID、物聯(lián)網(wǎng)、覆蓋系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域，都需要不同類型的高性能換能器件─天線。對(duì)于不同的應(yīng)用體系、不同的頻段，天線具有不同的形貌及技術(shù)特征。隨著以上多種應(yīng)用日益緊密地融入人們的生活之中，多功能調(diào)控管理一體化技術(shù)研究的深入，對(duì)于這個(gè)基本器件的需求在數(shù)量上和質(zhì)量上都有著持續(xù)不斷增長(zhǎng)的需求。團(tuán)隊(duì)具有從設(shè)計(jì)理念到器件材質(zhì)選取/研發(fā)系列自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)國(guó)家發(fā)明專利100多項(xiàng)，具有按合作方需求完成多種交叉應(yīng)用的按需新產(chǎn)品研發(fā)天線及相關(guān)產(chǎn)品能力，兼顧系統(tǒng)EMC集成化的設(shè)計(jì)，完成一體化智能化的高端裝備制作。 天線是應(yīng)用面極為廣泛、技術(shù)含量極高的產(chǎn)品，制作各類天線的材料小型化后用量有限，本身價(jià)格一般不超過(guò)成品售價(jià)十分之一，既可以通過(guò)購(gòu)置知名品牌的基材滿足常規(guī)需求，也可以通過(guò)本團(tuán)隊(duì)聯(lián)合的研究團(tuán)隊(duì)按需開(kāi)發(fā)特種基材，獲取更高的天線特性。從投資的角度，天線批量制作工藝要求并不復(fù)雜，采用常規(guī)具有一定精度的機(jī)械加工設(shè)備或者高穩(wěn)定度的PCB制版設(shè)備就可以完成平面小型化天線，設(shè)備壽命較長(zhǎng)，在高科技設(shè)計(jì)技術(shù)的保障下操作調(diào)控也很方便。扣除產(chǎn)品的后期包裝和推廣成本，利潤(rùn)極高，需求量大，保守估計(jì)各種類別的天線年產(chǎn)值都會(huì)在數(shù)千萬(wàn)以上，前端創(chuàng)新的可以有數(shù)億，屬于低投入高回報(bào)的產(chǎn)業(yè)。 項(xiàng)目投資額視合作關(guān)系而定，一般前期投入每個(gè)特需專項(xiàng)前期 100~150萬(wàn)人民幣，后期再追加及提成(不包括廠房等投入)。

一種基于折射率漸變型環(huán)芯光纖的模分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)

此項(xiàng)目具有面向城市交通信號(hào)控制裝備的“軟件和信息服務(wù)業(yè)”特征的技術(shù)屬性。即城市交通信號(hào)自組織控制理論與裝備開(kāi)發(fā)技術(shù)。 為解決傳統(tǒng)自上而下的城市交通信號(hào)控制方法帶來(lái)的理論難題（如圖所示）: (1)動(dòng)態(tài)特性的非線性、 (2)狀態(tài)參數(shù)的時(shí)變性、(3)系統(tǒng)邊界的開(kāi)放性、(4)動(dòng)力系統(tǒng)的高階性、(5)相鄰路口的耦合性、 (6)信號(hào)控制的實(shí)時(shí)性等系統(tǒng)屬性，造成的無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性控制的難題。 為此，針對(duì)具有復(fù)雜系統(tǒng)特征的城市交通信號(hào)控制問(wèn)題，項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)首次提出“城市交通信號(hào)自下而上自組織控制理論”（如圖2所示）。即通過(guò)賦于相鄰路口的自組織屬性，可大幅度減少其控制系統(tǒng)自由度和復(fù)雜性。在快速、實(shí)時(shí)控制的假設(shè)前提下，使其信號(hào)控制由原來(lái)的開(kāi)放性、大自由度、不確定性問(wèn)題，改變?yōu)榉情_(kāi)放性、小自由度、確定性問(wèn)題。

非線性失真是5G通信系統(tǒng)和其他新興多載波通信系統(tǒng)的主要失真來(lái)源，而數(shù)字預(yù)失真代表著線性化方法發(fā)展趨勢(shì)。目前，數(shù)字預(yù)失真方法均采用了對(duì)非線性器件輸出信號(hào)的包絡(luò)特性進(jìn)行直接線性化的簡(jiǎn)單思路。由于有源非線性器件（如射頻功放）存在最大輸出功率的限制，故此種原理的線性化算法在高能信號(hào)區(qū)會(huì)造成輸出有效增益的明顯下降，也就是難以同時(shí)滿足低功率損失和高線性化效果的要求。這不但造成了低下的電源利用效率，并且造成我國(guó)對(duì)進(jìn)口大功率射頻器件的依賴。 針對(duì)5G通信非線性失真研究的理論空白，申請(qǐng)人率先完成了非線性失真信號(hào)微觀分析法，首次揭示了億萬(wàn)個(gè)隨機(jī)交調(diào)項(xiàng)間的定量關(guān)系，推導(dǎo)出了系統(tǒng)參數(shù)和非線性頻譜間簡(jiǎn)潔的多項(xiàng)式表達(dá)關(guān)系，并將仿真速度提高1100倍。針對(duì)目前射頻電路預(yù)失真方法的原理性缺陷，申請(qǐng)人建立的多級(jí)精細(xì)化數(shù)字信號(hào)預(yù)失真方法實(shí)現(xiàn)了在低功率損耗的條件下取得高度線性化效果，此方法可提高功放的功率利用率，降低我國(guó)對(duì)大功率射頻功放的進(jìn)口依賴。