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技術成熟度：技術突破 1.空間目標及星圖光學探測仿真系統。由于空間目標探測真實數據獲取成本較高，且數據量較少，結果驗證困難，團隊開發了空間目標及星圖光學探測仿真系統。此工作以軟件形式呈現，以友好的人機交互界面，根據用戶的實際系統參數，提供準確可靠地提供當前時刻空間探測仿真圖像，該軟件前期經過與stk仿真軟件結果比對驗證其坐標的準確性，與在軌實測圖像進行比對驗證其仿真效果的可靠性。目前該軟件已經在項目開發過程中廣泛使用，為提高系統開發效率、驗證算法性能提供有效支撐。 2.空間目標探測感知關鍵技術及算法體系。該成果以理論及軟件開發包形式呈現，團隊具備多年的空間探測相關開發經驗，并將相關理論及算法構建軟件開發包。該SDK開發包基于C++開發，具有較好的泛化能力，具有坐標描述轉換、預處理、目標提取、星表制備、星圖識別、光學標定、定位定姿定軌等功能，可支撐各層次的空間探測相關開發需求。目前團隊基于此SDK開發的頂層軟件，采用目標TLE數據庫匹配的解決方法，已經完成長光奧閏光電科技有限公司地基望遠鏡空間目標的感知識別及長光衛星技術股份有限公司的星敏感器在軌圖像空間目標自動提取與識別，后續還將采用更多的數據驗證完善提升本系統的技術成熟度。 意向開展成果轉化的前提條件： 1、長春長光奧閏光電科技有限公司等測站望遠鏡生產企業，利用本項目的共性技術，實現地基測站的空間目標自動探測感知，為空間安全提供支撐服務。 2、長光衛星技術股份有限公司、吉天星舟空間技術有限公司等遙感衛星公司，通過本技術的轉化，可以利用星上光學載荷構建空間態勢感知平臺，為自身衛星安全提供保障、為國家及其他航天企業的空間安全需求提供數據支撐服務。另外可以在空間光學載荷開發過程中應用空間目標及星圖光學探測仿真系統，對光學載荷的精度和魯棒性進行評估和測試。

本發明公開了一種D2D通信中能效最大化的功率分配方法，在有蜂窩網絡覆蓋的上行場景中，通過分布式優化蜂窩用戶的發射功率、D2D用戶對的發射功率，在保證宏用戶最低服務質量要求和D2D用戶與蜂窩用戶的功率限制的情況下最大化D2D用戶的全局能源效率。本方法給出了在任何D2D用戶都可以使用所有信道，并且任意信道可以同時被所有D2D用戶占用的情況下，最優的蜂窩用戶發射功率和D2D鏈路發射功率。主要用MM方法將非凸問題近似為可求解的子優化問題，并利用給出的閉式解快速收斂到子問題的優化解。本發明適用范圍廣，頻譜資源共享模式具有通用性，計算量小，速度快。

本發明公開了一種D2D通信中頻譜效率最大化的功率分配方法，通過分布式優化蜂窩用戶的發射功率、D2D用戶對的發射功率，在保證宏用戶最低服務質量要求和D2D用戶與蜂窩用戶的功率限制的情況下最大化D2D用戶的頻譜效率。在給定蜂窩頻帶資源的情況下，最大化D2D通信的頻譜效率等價于最大化D2D通信的和速率。本方法給出了在任何D2D用戶都可以使用所有信道，并且任意信道可以同時被所有D2D用戶占用的情況下，最優的蜂窩用戶發射功率和D2D鏈路發射功率。主要用凸近似的方法將非凸問題近似為可求解的凸優化問題，并利用給出的閉式解快速收斂到凸問題的優化解。本發明具有收斂速度快，計算量小，易于實現，結果精度高等優點。

研究背景 芯片是人類最偉大的發明之一，也是現代電子信息產業的基礎和核心。小到手機、電腦、數碼相機，大到6G、物聯網、云計算均基于芯片技術的不斷突破。半導體光刻工藝水平的發展是以芯片為核心的電子信息產業的基石，目前半導體光刻的制造工藝幾乎是摩爾定律的物理極限。隨著制造工藝的越來越小，芯片內晶體管單元已經接近分子尺度，半導體制作工藝的“瓶頸效應”越來越明顯。隨著全球化以及科技的高速發展，急劇增長的龐大數據量要求數據處理模型和算法結構不斷優化升級，帶來的結果就是對計算能力和系統功耗的要求不斷提高。而目前智能電子設備大多存在傳輸瓶頸、功耗增加以及計算力瓶頸等現象，已越來越難以滿足大數據時代對計算力與功耗的需求，因此提高運算速度同時降低運算功耗是目前信息工業界面臨的緊要問題。 如當年集成電路開創信息時代一樣，當下已經普及的光通信正在成為新革命力量的開路先鋒。與此同時，光子芯片正在從分立式器件向集成光路演進，光子芯片向小型化、集成化的發展趨勢已是必然。相對于電子驅動的集成電路，光子芯片有超高速率，超低功耗等特點，利用光信號進行數據獲取、傳輸、計算、存儲和顯示的光子芯片，具有非常廣闊的發展空間和巨大的潛能。 項目功能 本項目瞄準光通信關鍵技術及核心芯片，基于量子阱二極管發光探測共存現象，探索關鍵微納制造技術，研制出可以同時實現通信、感知功能的一體化光電子芯片。 技術路線 一、技術原理及可行性 本項目主要負責人王永進教授發現如圖1所示的量子阱二極管發光探測共存現象，首次研制出同質集成發射、傳輸、調制和接收器件的光電子芯片，這些原創工作引起了業界相關科研小組地廣泛關注，化合物半導體同質集成光電子芯片成為研究熱點。香港大學的蔡凱威小組和申請人合作提出濕法刻蝕和激光選擇性剝離技術，在藍寶石氮化物晶圓上實現LED基同質集成光電子芯片(Optica 5, 564-569 (2018))。沙特阿卜杜拉國王科技大學Ooi教授和美國加州大學圣巴巴拉分校Nakamura教授小組在藍寶石氮化物晶圓上，研制出基于氮化物激光器的同質集成光電子芯片(Opt. Express 26, A219(2018))。中科院蘇州納米所孫錢小組在硅襯底氮化物晶圓上，研制出基于氮化物激光器的同質集成光電子芯片(IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 24, 8200305 (2018))。在NRZ-OOK調制方式下，InGaN/GaN量子阱二極管可實現Gbps的光發射、調制和探測速率(Appl. Phys. Express 13, 014001 (2020))。這些工作表明研發基于光子傳輸的化合物半導體同質集成光電子芯片以實現片上光子通信是可行的。   二、總體結構設計及工藝流程 本項目提出的同時通信/感知一體化光電子芯片基于常規的藍寶石襯底氮化鎵基多量子阱LED外延片進行設計，無需特殊定制的外延結構。以典型的2寸氮化鎵基藍光LED外延片為例，其外延片結構如圖2所示，從下至上依次為藍寶石襯底、AlGaN緩沖層、未摻雜GaN層、N型GaN層、InGaN/GaN多量子阱層和P型GaN層，通過調節InGaN/GaN多量子阱層的參數（層厚度與In的比例等等）可制備具有不同中心波長的光源器件。   圖3為本項目所提出的同時通信/感知一體化光電子芯片結構。在藍寶石襯底的氮化物晶圓上通過刻蝕和沉積等一系列晶圓級微納加工技術，制備出單片集成的InGaN/GaN多量子阱LED和PD。光子芯片的P、N電極可以采用倒裝技術直接與基板相連，光線從透明的藍寶石襯底發出，這樣不僅使得器件具有優良的電性能和熱特性而且簡化了其后期的封裝工藝。 三、技術創新優勢 1、同一塊晶圓上集成LED和PD使得兩者間距離大大縮短，不僅有助于增強PD對藍寶石表面反射光線的耦合，提升感知系統性能，而且縮小了器件整體外形，符合集成電子器件小型化、便攜化的發展趨勢； 2、單片集成的LED和PD器件相比于傳統異質的、分立的LED和PD簡化了封裝形式和工藝，不再需要對LED和PD進行單獨的封裝，而且同質集成器件的基板也較異質結構的簡單統一，極大地縮短了集成系統的制作周期； 3、同時通信/感知一體化光電子芯片采用相同的工藝就可以制作出LED和PD，簡化了生長異質材料的復雜性，縮短了器件流片的周期，使用同一工藝就可將LED和PD進行批量生產，有效地降低了生產成本。 四、實驗驗證 本項目團隊所在的Peter Grünberg研究中心擁有完整的LED器件制備、光電性能測試與電學性能測試平臺，并且項目成員積累了豐富的測試技術與經驗，能夠滿足本項目的同時通信/感知一體化光電子芯片測試同時表征光電參數與電學參數的需求。下圖4所示為器件形貌表征圖，從左邊依次是掃描電鏡圖、光鏡圖、原子力顯微鏡圖。   基于通信感知一體化芯片，本項目利用單個多功能集成器件成功實現了對人體脈搏的監測功能，如圖5所示。   另外基于通信感知一體化氮化鎵光電子芯片，我們還實現了照明、成像和探測功能為一體的LED陣列系統，如圖6所示。該系統可以在點亮照明的同時，實現對外界光信號的探測與感知，通過后端系統處理后，再將信息通過陣列顯示出來，實現多種功能的集成。 項目負責人王永進教授是國家自然基金委優秀青年項目、國家973項目獲得者，他以第一或通訊作者身份在Light-Sci Appl.等主流學術期刊發表一系列高質量研究論文，獲授權中國發明專利23項，美國發明專利2項，被National Science Review、Semiconductor Today等做9次專題報道，榮獲2019年中國電子學會科學技術獎（自然科學）、2019年南京市十大重大原創成果獎等。

空間激光通信是以激光為載波，在自由空間中全雙工傳輸語音、圖像、數據等信息的通信方式。與傳統通信方式相比，具有信息容量大、傳輸速率高、抗干擾、保密性好、體積小等優點。在信息量呈爆炸性增長的今天，可為各行業提供大容量、高速率的通信解決方案。該產品具有通信速率高、抗干擾、無輻射、不需要鋪設電纜等技術特點。

與高速飛行的飛機不同，微小型無人機體積小，重量輕，飛行速度低，更容易受到環境湍流的影響，需要高靈敏度的小型氣流傳感器提供全面的空氣動力學信息。如何讓微小型無人機像鳥類一樣感知和操縱氣流一直是航空和傳感器領域的難題。 面向微小型無人機的飛行參數測量，北航研發團隊研制出一種基于氧化釩的高靈敏度柔性流速傳感器，實現了0.11 mm/s和0.1°的超高流速和角度分辨力，實驗驗證了攻角、側滑角和空速的多參數感知能力，并完成了微小型無人機飛行速度以及機翼微振動的測量，為微小型無人機提供了低成本、高精度的大氣參數傳感方案。 該傳感器基于量熱式原理，由中心微加熱器產生恒定溫差，四周的熱敏電阻陣列測量溫度分布，根據熱敏電阻陣列測得的溫度差準確反映流速大小及方向。采用懸空型隔熱結構以及高電阻溫度系數材料氧化釩作為熱敏電阻以增大傳感器的測量靈敏度。在聚酰亞胺基底上通過MEMS工藝加工了總厚度90μm的超薄柔性流速傳感器，實現了微小型無人機的曲面貼附功能。經風洞測試，流速傳感器的理論分辨力達0.11 mm/s,流速測量重復精度約為測量值的0.5%，響應時間約為20ms。在10 m/s時，流速傳感器的最大角度靈敏度為36.7 mV/deg，噪音水平為1.78 mV，根據2σ準則計算出其理論角度分辨力為0.1°。 研究團隊已經完成流速傳感器工程化樣品的制備，并將兩個流速傳感器裝載到一個微小型無人機平臺上進行飛行參數感知應用。結果表明平均飛行速度的估計誤差低于0.2 m/s。由于流速傳感器的高靈敏度特性，它甚至捕捉到了機翼的微振動信息，并與外置IMU模塊顯示了相同的機翼振動頻率。這項研究展示了一種柔性高靈敏度流速傳感器，拓寬了流場感知在微小型無人機姿態檢測、空速估計以及飛行安全監測方面的應用，為無人機的飛行參數測量提供了創新的設計思路與發展前景。

1.痛點問題 元宇宙時代三維成像基礎設備和數字終端成像及顯示設備都將需要革命性的提升。同時，工業智能和基礎科學的快速發展也對感知和成像極限提出了更高的需求。 現有的成像技術，即攝像頭模組和3D成像模組，存在諸多技術和經濟的缺陷，如抗擾動性能差、占據空間大、功耗大、成本高等，特別是隨著傳感芯片像素數的增加，傳統光學成像系統需要多級較大的昂貴鏡片才能實現高分辨率的成像性能，很難應用于手機等小型化設備上，不足以適應科技的高速發展。 “智能視覺感知芯片”將達成光學感知的技術革新并有效解決現存問題。通過數字自適應光學技術矯正系統像差和環境像差、實現高速重構目標景物高精度三維信息，進而實現使用普通的低成本小型化單鏡片即可實現高分辨率成像，同時該芯片能夠適用于不同的光學系統，包括大口徑天文成像，實現高分辨率遠距離成像，克服大氣湍流干擾。 2.解決方案 團隊提出“智能視覺感知芯片”概念，該種芯片擁有多項優勢：全球領先的4D感知技術，自適應抗干擾；創新的透鏡設計方案結合自主知識產權算法，可通過單攝像頭模組實現原多攝像頭模組功能，大幅降低現有成本、體積和功耗，顯著提升分辨率。通過對目標場景進行多維度的密集采樣，將多維度的耦合信息解耦，重構傅里葉面的非期望相位分布，實現高速大范圍的自適應光學矯正，顯著降低光學成像系統尺寸與成本，提升成像效果，同時具備三維深度感知能力。 合作需求 尋求消費電子等領域有相關技術開發、市場推廣經驗，能推廣本技術落地的高科技企業，可以進行深度合作。

1. 痛點問題 元宇宙時代三維成像基礎設備和數字終端成像及顯示設備都將需要革命性的提升。同時，工業智能和基礎科學的快速發展也對感知和成像極限提出了更高的需求。 現有的成像技術，即攝像頭模組和3D成像模組，存在諸多技術和經濟的缺陷，如抗擾動性能差、占據空間大、功耗大、成本高等，特別是隨著傳感芯片像素數的增加，傳統光學成像系統需要多級較大的昂貴鏡片才能實現高分辨率的成像性能，很難應用于手機等小型化設備上，不足以適應科技的高速發展。 “智能視覺感知芯片”將達成光學感知的技術革新并有效解決現存問題。通過數字自適應光學技術矯正系統像差和環境像差、實現高速重構目標景物高精度三維信息，進而實現使用普通的低成本小型化單鏡片即可實現高分辨率成像，同時該芯片能夠適用于不同的光學系統，包括大口徑天文成像，實現高分辨率遠距離成像，克服大氣湍流干擾。 2. 解決方案 團隊提出“智能視覺感知芯片”概念，該種芯片擁有多項優勢：全球領先的4D感知技術，自適應抗干擾；創新的透鏡設計方案結合自主知識產權算法，可通過單攝像頭模組實現原多攝像頭模組功能，大幅降低現有成本、體積和功耗，顯著提升分辨率。通過對目標場景進行多維度的密集采樣，將多維度的耦合信息解耦，重構傅里葉面的非期望相位分布，實現高速大范圍的自適應光學矯正，顯著降低光學成像系統尺寸與成本，提升成像效果，同時具備三維深度感知能力。 合作需求 尋求消費電子等領域有相關技術開發、市場推廣經驗，能推廣本技術落地的高科技企業，可以進行深度合作。

1、 大批量正常時間進入校園/班級，采用2.4g電子校徽無線接收，完成無感知考勤，家長app端，教師app端，數據融合終端實時完成考勤數據同步，自動完成數據統計； 2、 通過主要位置部署2.4g采集器，完成校內學生日常行為主要地點無感知考勤記錄； 3、 支持教師端app手動操作學生狀態；各端數據同步，支持融合終端與教師app端課堂點名同步；

本項目研究面向成渝地區雙城經濟圈大數據智能產業需求，尤其是對智能制造、公共安全場景提供高效的視頻流在線推理和管理平臺，研發了一個通用性的智能中臺架構，支持視頻流和智能模型模塊化管理，支持全程可視化操作交互式界面，支持視覺智能感知模型在線推理快速部署，支持感知與識別結果實時推送、預警和報警。