金彦亮 - 智能物联青年创新团队

发布时间:  2020-11-17  投稿:陈杰   浏览次数:

团队简介:

物联网是物物相通,而智能物联(Intelligent Interconnection Of Things,IIOT )则是指除了物物相通外,智能物联不仅仅是网络、应用与管理,而且是面向业务的智能化的应用与服务,它的特殊之处在于,除了物物相通之外,还具有感知、交互、智慧等三大特点。

本学科组以限定空间无线通信、宽带无线通信、物联网技术、网络空间大数据、人工智能为主要研究方向,面向国家前沿、军用和民用通信体制,开展前沿科学研究、关键技术攻关、重要技术应用开发等。

在国家“新基建”顶层战略推动下,中国5G+AI+IoT已成为“推动制造业升级”、“发展工业互联网,推进智能制造”等 “新动能”的科技驱动力。无线通信技术已从传统的人人通信,扩展到人机通信、机器与机器通信,并不断向着多功能化、多元化、智能化的方向发展。未来智能物联的应用具有更高的传输效率、更强的安全保障、更智能的网络技术、更快速便捷的应用。

详细介绍:

物联网是物物相通,而智能物联(Intelligent Interconnection Of Things,IIOT )则是指除了物物相通外,智能物联不仅仅是网络、应用与管理,而且是面向业务的智能化的应用与服务,它的特殊之处在于,除了物物相通之外,还具有感知、交互、智慧等三大特点。

本学科组以限定空间无线通信、宽带无线通信、物联网技术、网络空间大数据、人工智能为主要研究方向,面向国家前沿、军用和民用通信体制,开展前沿科学研究、关键技术攻关、重要技术应用开发等。

在国家“新基建”顶层战略推动下,中国5G+AI+IoT已成为“推动制造业升级”、“发展工业互联网,推进智能制造”等 “新动能”的科技驱动力。无线通信技术已从传统的人人通信,扩展到人机通信、机器与机器通信,并不断向着多功能化、多元化、智能化的方向发展。未来智能物联的应用具有更高的传输效率、更强的安全保障、更智能的网络技术、更快速便捷的应用。

 限定空间无线通信

学科组自2000年起开始限定空间无线通信技术的研究,包括:限定空间无线通信、信息安全、复杂电磁环境电子对抗、协同通信、高效调制、基带集成电路与射频电路等的专门技术方法,实现高可靠无线通信。诸如地铁隧道、封闭场馆、地下空间等限定空间是人类活动的重要场合,实现该空间中无线通信需要探索专门的理论并研发高可靠性的通信技术。在国家经济与国防建设巨大的需求下,本学科组重点结合城市轨道交通车地通信的急需解决的问题,开展了限定空间微波毫米波等频段无线电传播、特殊空间的信道建模、无线电测量、隧道环境无线电信道实时仿真、轨道交通信号所需的高可靠性无线电通信系统、限定空间新一代宽带无线通信的接入等多方面的研究。近年承担了国家、地方十余项科研项目,探讨了隧道中无线高速信道的规律,开发了信道仪器以及轨道交通专用无线通信系统,形成了自己的特色,取得了省部级科技奖等奖项,并在北京上海的轨道交通建设重大工程中发挥了重要作用。

◆主要亮点成果

(1)轨道交通车地无线传输规律以及信道测试

开展限定空间无线传输规律的研究,并完成了具有实时仿真的隧道信道测试系统。完成了科技部科技人员服务企业行动计划项目《轨道交通无线通信测试平台的研究》。项目提升了中国铁路通信信号上海工程集团有限公司技术开发能力,在轨道交通无线通信测试平台的基础上,解决了企业在CBTC工程中碰到的诸如在恶劣环境下的车地无线传输及在开放空间外部干扰等的各种技术难题。无线DCS 系统测试平台满足了大规模无线CBTC 建设对设备性能进行实验室测试的需求。2010年上海市国际工业展览会高校展区一等奖以及2010年上海市科技进步奖。

(2)高可靠性的列车控制通信系统

针对轨道交通无线通信暴露的可靠性隐患,重点研究基于通信的列车控制系统技术体制,分析列车控制的技术标准以及CBTC对通信的需求,根据无线电频段资源的使用规定,确定CBTC专用频点技术的基本体制架构。研究系统对射频电路的特殊要求。研究开发基于具有冗余信道,可以覆盖断电车站的专用通信系统结构。研究产业化工程中的工艺问题。研究符合轨道交通使用的频点下的几种传输模型,分析地铁环境无线电传输测试技术,测量典型隧道的传输特性。项目由上海大学、申通集团、卡斯柯公司等多单位协作,已经在张江试验线开展试验,研制轨道交通新一代列车控制通信系统。

(3)限定空间MIMO毫米波传输特性研究

根据未来无线通信发展趋势,在国家自然科学基金重点项目以及面上项目支持下。开展隧道内微波毫米波信号无线传输的建模与实时仿真理论以及隧道环境边界层湍流的高频电波折射率结构机理等内容的研究,解决在MIMO宽带无线通信系统在毫米波波段的传输问题。

(4)轨道交通无线通信的信息安全

研究轨交列车信号系统的功能安全与信息安全的关联与技术条件,深入研究CBTC业务存在的信息隐患,确立保障行车安全条件下有效可靠的信息安全防护原则,建设轨道交通列车控制系统的信息安全需求技术条件。建设轨交具有列车控制系统功能安全与信息安全综合测试条件的实验平台,解决功能安全与信息安全测试中极限条件设置和联合测试等技术难题。

◆ 主要科研项目

(1)2007-2009,上海市经委重大技术装备研制专项“轨道交通列车控制系统中无线通信系统的研发”

(2)2009-2010,“十一五”国家科技支撑计划高速磁浮交通系统关键技术攻关与创新研究子课题“磁浮无线电系统场强测试技术研究”

(3)2009-2011,国家自然科学基金面上项目 “基于甚小线性调频的超窄带高速无线通信关键技术研究”

(4)2010-2011,科技部科技人员服务企业行动项目“轨道交通无线通信测试平台”

(5)2008-2009,上海国际合作白玉兰基金项目“城市轨道交通车地无线电通信技术合作研究”(美国密西根大学)

(6)2011-2013,申通集团项目“CBTC无线通信方式与相关技术研究”研制高可靠性地铁信号传输系统

(7)2012-2016,国家自然科学基金重点项目 “地下轨道交通无线通信信道理论与技术”(北京交通大学、上海大学、东南大学)

(8)2012-2015,国家自然科学基金面上项目“隧道内微波毫米波信号无线传输的建模与实时仿真理论”

(9)2013-2016,国家自然科学基金面上项目“轨道交通环境边界层湍流的高频电波折射率结构机理”

(10)2015-2017,上海市科委重大攻关项目“城市轨道交通智能行车监控系统信息安全关键技术研究”

(11)2016—2019 国家自然科学基金面上项目“车车信道的非平稳时频分析以及短时延半实物信道仿真

(12)2018—2020 上海市科委重点研发计划“轨道交通信息安全试验平台及应用”

(13)2019—2022 国家自然科学基金面上项目“漏泄电缆的群信道的相关性及其MIMO系统综合性能的研究”

企业合作应用情况

(1)与中国铁路通信信号上海工程公司(具有国家一级测试资质)共建“轨道交通无线通信联合实验室”,开展对轨道交通无线产品测试。

(2)与北京交通大学轨道交通列车运控与安全国家重点实验室合作开展北京亦庄线无线系统的测试,保障了我国第一条CBTC国产化线路开通。

(3)与上海申通集团、卡斯柯信号公司、摩托罗拉公司、华为3COM公司、台湾MOXA公司以及科研院校等共同组织的轨道交通新一代列车控制通信系统,即增强型CBTC(基于通信的列车控制)的研发。

 宽带无线通信

◆ 主要科研项目

(1)2017-2020,自然科学基金面上项目“采用机会载波配对波束成形的OFDMA下行网络高能效资源分配理论和方法”

(2)2017-2020,自然科学基金青年项目“保障用户最小速率需求的中继OFDMA网络高能效优化设计研究”

(3)2011-2013,国家自然科学基金面上项目“基于支持向量机的低复杂度自适应频谱感知方法”

(4)2012-2014, 上海科委重点项目“3G,TD-LTE蜂窝网与WLAN无线局域网的融合共性技术研究”子项目“融合网络方案与实现”

(5)2011-2013,比利时FNRS项目“多蜂窝干扰下OFDMA网络资源分配”

(6)2008-2010,上海市科委“科技创新行动计划”集成电路专项“10G-EPON 媒质访问控制器芯片研究”

(7)2019-2020,上海航天电子通讯设备研究所(航天804所),“Ku波段卫通系统基带及网络模块”

◆ 企业合作应用情况

(1)与上海航天电子通讯设备研究所(航天804所)长期合作,设计开发“Ku/Ka波段卫通系统基带及网络模块”,完成了卫通机载无线AP、机载路由器和机载中频卫通处理模块的国产化设计与实现,为国产大飞机卫星通信“动中通”的无线宽带接入提供了支撑。

(2)与上海阅维信息技术有限公司合作,设计研发了基于3G/4G/WiFi的无线数传模块和系统,为行业用户提供了可靠的通信保障。

 物联网技术

◆ 主要科研项目

(1)2018-2021,国家自然科学基金面上项目“基于几何代数的分布式多观测矢量数据流建模与分类”

(2)2014-2016,国家自然科学基金青年项目“复杂场景下基于稀疏表示的声振传感器网络协同分类识别”

(3)2014-2016,上海科委重点项目上海科委重点项目“用于消防员生命安全保障的微型多媒体终端研发及示范应用”子项目“用于消防员生命安全保障的微型多媒体终端的定位系统研发”

(4)2013-2015,上海市科委国际合作项目“无线体域网的高能效物理层传输技术”

(5)2010-2012, 上海市科委重点项目“微型化多模无线视音频终端产品和应用系统的研发”子项目“微型化多模无线视音频传输系统分析与产品测试”

(6)2009-2010, 上海市教委创新项目“异构无线多媒体传感器网络QoS问题的研究”

(7)2008-2010, 上海市地方高校能力建设子项目“无线多媒体传感器网络关键技术研究”

(8)2005-2007, 上海市教委发展基金项目“ad hoc网络跨层能量优化问题研究”

◆ 企业合作应用情况

(1)与上海微系统所建立了长期合作关系,进行智能独立式烟感、智能消防水表和消防栓消防等物联网设备和系统的研发,在上海20多个典型地标建筑中广泛应用。

(2)与孙桥现代农业园区合作,开展基于物联网技术的农业设施管理、智能灌溉系统、病虫害检测系统的研究和开发。

 人工智能与大数据应用

◆ 主要科研项目

(1)2019.9-至今,上海科委科技支撑项目“感联智控的钢厂管控平台架构研究”

(2)2017.7-2019.6,上海科委科技支撑项目“基于深度神经网络的焊接目标识别”

(3)2016.7-2019.6,上海科委科技支撑项目“多维视觉手功能康复定量评估软件及核心算法研究”

(4)2016.7-2019.6,上海市自然科学基金项目“真实场景中的2D/3D多模态人脸识别研究”

(5)2015.01-2017.12,国家自然科学基金青年项目“斑块血流灌注时空异质性的高造影组织比超声造影成像”

(6)2019.06-2020.06,广哈通信有限公司项目“IMS实验平台构建及智能语音相关技术研究”

◆ 企业合作应用情况

(1)与上海宝冶冶金工程有限工程成立“上海大学-上海宝冶冶金工程智能科技工程技术研究中心”,签订包括“冶金电气人工智能施工管理技术平台开发”、“智能搬运系统”、“智能推荐VR培训系统”等在内的智能建筑相关领域科研开发项目,每年将会有不少于150万研发经费投入工程技术研究中心开发工作,协助企业通过3-5年的建设,形成建筑智能化方面的技术体系。

(2)与上海朝旭电子科技有限公司签订“食品安全远程智能视频监管系统”横向课题,共同为静安区食药监局研制成功静安区食品安全监管系统,为辖区内中小学食堂、老年就餐点等敏感区域,建立后厨人员行为规范智能视觉识别与报警系统。

(3)与复旦大学附属华山医院建立产学研医合作模式,开展智能康复信息处理相关方面的工作,研制成功“多维视觉手功能康复定量评估系统”、“运动想象训练与评估系统”等在内的多种康复信息化设备,授权发明专利2项,获得2020年上海市康复医学会上海康复医学科技奖一等奖,产品在华山医院、静中心医院、陕西省康复医院、新疆医科大学一附院等多家医院使用。

(4)与上海毓测电子科技有限公司成立智能视觉联合实验室,共同开发工业产品瑕疵检测与处理相关的工业互联网产品与平台,目前已经在与808所、顶级手套公司、复旦大学等多家企事业单位开展合作,将基于视觉分析的工业检测技术应用于实际生产一线。

(5)与广哈通信有限公司建立 “大数据与人工智能校企联合实验室”,开展物联网测试、物联网应用、大数据分析和人工智能方向的产学研合作研究与开发。

(6)与上海阅维信息技术有限公司,共同建立“上大-阅维网络空间大数据联合实验室”,以网络空间大数据和人工智能相关技术为研究目标,开展网络空间大数据与人工智能领域前沿技术研究。

近年来,通过项目的锻炼,学科组形成了由郑国莘教授领衔的老、中、青结合的科技攻关队伍,在限定空间无线通信、宽带无线通信、物联网技术相关理论研究、关键技术攻关、重要技术应用、嵌入式软硬件开发等方面具有较高水平,为下一步承接国家级及市级的重大项目做好了准备。

学科组依托的轨道交通安全联合实验室与宽带无线通信实验室经过三期“211”工程建设及三期上海市重点学科建设,建立了国内比较完备的接入网研究开发基地,装备了一批较先进的仪器设备,其中10万元以上的大型仪器10余台,仪器设备总值500余万元。

下一步学科组的目标是面向限定空间无线通信、5G通信、天地一体化物联网技术、人工智能和大数据方向,开展前沿科学研究、关键技术攻关、重要技术应用开发

 限定空间无线通信: 研究城市轨道交通、高速磁浮交通等的无线通信信道、网络数据传输的特性规律,为实现可靠、安全的信号通信提供技术基础。

 智能无线通信:研究高效宽带的智能无线网络,突破传统通信的时空制约因素,探索轻量化绿色人工智能信息通信网络基本理论、架构和关键技术等。

 天地一体化物联网技术:探索未来天地一体化物联网技术、空间信息网络的架构、频谱感知、资源管控、自组织网络组网的理论和方法,以提升未来空间信息网络的服务能力。

 人工智能和大数据:面向网络空间、智能调度、智能交通、智能建筑等领域,进行大数据采集、分析和智能处理、语音识别、图像识别、5G传输等关键技术和理论进行研究。

无线通信学科方向的发展具有广阔的前景,希望有志于从事相关领域研究的同学进入学科组攻读博士及硕士学位。

团队成员:

姓名

职称

办公室

研究方向

电子邮件/联系电话

金彦亮

副教授

东区12号楼B321

宽带无线接入技术、物联网与大数据

wuhaide@shu.edu.cn

郑国莘

教授

东区12号楼B317

限定空间无线电通信

gxzheng@staff.shu.edu.cn

王瑞

教授

东区14号楼T455

天地一体化物联网技术、智能信息处理

rwang@shu.edu.cn

陆小锋

高级实验师

东区14号楼T301

嵌入式和智能视觉

luxiaofeng@shu.edu.cn



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