电子工程系

Department of Electronic Engineering

2020年北京市科学技术奖提名公示

一、项目名称

轨道交通物联网通信理论与方法

二、候选单位

1、北京交通大学;2、清华大学;3、中国科学院自动化研究所

三、候选人

1、熊轲;2、陆杨;3、樊平毅;4、钟章队;5、张闯

四、项目简介

交通物联网是实现智慧交通的基石,是“交通强国”和“新基建”国家战略建设的重要内容。课题组近年来围绕轨道交通物联网部署环境复杂、感知量大、节点数多、移动性高等特征引起的节点供电维护困难和信息传输效率低等挑战,聚焦于轨道交通物联网无线传输问题研究,在理论建模、性能分析和关键技术方面取得了突破和进展,为轨道交通物联网的设计提供了有力的理论依据。

(1)针对轨道交通物联网中无线节点电源管理困难的问题,研究了无线能量传输驱动的物联网设计理论与方法,揭示了基于实际非线性能量采集电路模型的网络可达信息-能量域,提出了对应的多跳、多天线复杂网络设计理论与方法,提出了基于能量协作的传输方案,在保证物联网信息传输有效性的同时解决了网络节点持续供电困难的问题。

(2)针对轨道交通物联网复杂场景下信息传输效率低的问题,研究了基于多点协作的物联网设计理论与方法,提出了一种基于多天线中继协作的接入方案,一种基于网络编码中继侦听协作的传输方案和一种基于人工加噪波束赋形的传输方案,提升了轨道交通物联网信息传输的能量效率、频谱效率和安全性。

(3)针对高速移动场景下物联网信息传输可靠性低的问题,研究了移动物联网传输理论与方法,提出了移动服务量的概念,定量刻画出了移动链路的信息容量,揭示了快时变链路最大传输速率与个性化服务延迟间的定量关系(信息论领域公开性难题),提出了移动服务量预测机制和一种鲁棒多天线宽波束传输方案,提升了移动物联网信息传输的有效性和可靠性。

相关创新成果发表IEEE J. Sel. Areas Commun.等SCI期刊论文51篇和IEEE Globecom等知名国际会议论文31篇,其中An2区以上IEEE期刊论文28篇。所发表论文Web of Science引用1002次,得到美国双院院士、普林斯顿大学知名教授H. Vincent Poor和被誉为“DSL之父”的斯坦福大学教授John M. Cioffi等20位IEEE Fellow引用,获评ESI高被引论文5篇,ESI热点论文1篇。获IEEE HMWC’14、IEEE GLOBECOM’14和第25届电子学会信息论学术年会最佳论文奖各1项。获国家授权发明专利11项。创新成果被收入由中国移动等主导的高速移动通信、高铁通信和综合轨道交通3部5G网络白皮书中。相关方案和算法得到多家企业的应用,所设计的基于MiniBee平台的高精度移动链路m参数估计系统获得第十届北京市发明创新大赛银奖和中国国际科技博览会金奖。

五、代表作发表情况(限5篇)

六、自然代表作被他人引用、应用情况(限6篇)

七、提名意见

该项目近年来围绕轨道交通物联网环境复杂、感知量大、节点数多、移动性高引起的节点供电维护困难和信息传输效率低等问题,聚焦于轨道交通物联网无线传输问题研究,在理论建模、性能分析和关键技术方面取得了突破和进展,为轨道交通物联网的设计提供了有力的理论依据。

相关创新成果发表IEEE JSAC等SCI期刊论文51篇和IEEE Globecom等知名国际会议论文31篇,其中An2区以上IEEE期刊论文28篇。所发表论文Web of Science引用1002次,得到20位IEEE Fellow引用,获评ESI高被引论文5篇,ESI热点论文1篇。获IEEE HMWC 14、IEEE GLOBECOM 14和第25届电子学会信息论学术年会最佳论文奖各1项。获国家授权发明专利11项。成果被收入3部5G网络白皮书中。相关方案和算法得到多家企业的应用。所设计原型系统获得第十届北京市发明创新大赛银奖和中国国际科技博览会金奖。

提名该项目为北京市科学技术奖自然科学奖(一等奖和二等奖)