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130 GHz CMOS有源矢量合成移相器
李旭光, 刘兵, 傅海鹏, 马凯学
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT210071
[摘要](13) [HTML全文](6) [PDF 2679KB](3)
摘要:
面向毫米波相控阵雷达系统应用,该文基于55 nm CMOS工艺设计了一款工作于130 GHz的有源矢量合成移相器。该电路包含宽带正交发生器、可变增益放大和矢量合成模块。为提升移相器相位分辨率和移相精度,该电路可变增益放大采用了具有高频宽带属性的共栅放大结构和具有高增益属性的含中和电容的共源共栅放大结构多级级联的形式。为避免移相器在矢量合成时由自身结构特点产生相位断裂而导致移相范围下降,该设计电路在矢量合成模块中融入了数控人工介质(DiCAD)结构。通过全波电磁仿真对所设计毫米波移相器进行验证,在125~135 GHz频率范围内,所设计移相器平均增益大于1 dB,移相器可由控制电压控制实现全360°范围内5.625°的相位步进,RMS相位误差小于4°,电路面积为1100 μm×600 μm,功耗33 mW。
机载静默射频噪声掩护技术研究
王奥亚, 周生华, 彭晓军, 马晖, 刘宏伟, 苏洪涛, 严俊坤
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200981
[摘要](33) [HTML全文](16) [PDF 2259KB](10)
摘要:
为了规避敌方雷达对于己方战机的探测,该文提出一种战机发射射频掩护信号的方法。针对采用恒虚警类检测器(CFAR)算法的敌方雷达,己方目标发射的一定包络的掩护信号可以提升敌方噪声估计电平,达到使己方战机针对该雷达隐身的效果的同时,避免射频掩护电磁信号被敌方电子侦察设备截获,具体包括敌方雷达信号抵达目标时间估计,敌方探测能力评估,掩护噪声包络功率设计等步骤。基于单元平均恒虚警检测器(CA-CFRA),该文利用数值仿真分析了射频掩护包络和功率对掩护信号被截获概率及目标被探测概率的关系,表明该方法需要恰当的设计掩护包络和平衡信号功率达到更好的射频掩护效果。
基于信号检测的光无线轨道角动量复用系统研究
王洋, 崔健, 廖希, 曾彦志, 张杰
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200955
[摘要](73) [HTML全文](16) [PDF 2095KB](16)
摘要:
基于轨道角动量(OAM)的光无线复用通信技术在理想传输条件下能够大幅度提升通信系统性能,然而现实中大气湍流、孔径失配等因素会造成OAM模态间串扰导致误码率(BER)上升。为了降低光无线OAM复用系统在复杂环境中的误码率,该文首先建立了大气湍流、孔径失配场景下基于垂直分层空时码准则的OAM复用通信系统,之后分析对比基于排序干扰连续消除检测算法(OSIC)、基于马尔科夫随机场置信度传播算法(MRF-BP)、基于OAM串扰特性的排序干扰连续消除算法(OAM-OSIC)应用于上述系统时的性能。结果表明:所提信号检测算法均能有效降低OAM复用系统在复杂环境中的误码率,其中,基于MRF-BP算法的系统性能最好;OAM-OSIC虽然属于次优算法,但在算法的运行开销方面具有较大优势。
局部有源忆阻器电路及其在HR耦合神经元网络中的应用
孙亮, 罗佳, 乔印虎
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT210026
[摘要](39) [HTML全文](16) [PDF 6222KB](7)
摘要:
该文提出一种新型局部有源忆阻器,使用标准非线性理论分析方法分析其特性,并通过直流伏安特性曲线来证明其局部有源性。此外,将局部有源忆阻器用于模拟生物突触,构建了一个局部有源忆阻突触耦合HR神经元网络。理论分析和数值仿真表明,在局部有源忆阻突触的影响下它能够产生多种放电模式和复杂的混沌行为。最后,实现了该局部有源忆阻突触耦合神经网络的模拟等效电路,并由功率模拟(PSIM)电路仿真验证了数值仿真的正确性。
无证书密文等值测试签密方案
张玉磊, 白巧玲, 马彦丽, 闫晨阳, 王彩芬
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200805
[摘要](72) [HTML全文](23) [PDF 1025KB](20)
摘要:
在云计算应用中,确保消息的机密性和不可伪造性,同时判断不同密文对应明文的等价性显得至关重要。具有密文等值测试功能的签密方案可以实现此类安全目标。该文基于无证书公钥密码环境,设计了一个具有密文等值测试功能的无证书签密方案。首先,提出了无证书密文等值测试签密方案的框架和安全模型,定义了两类具有不同攻击能力的敌手和3类安全目标。然后构造了具体的无证书密文等值测试签密方案,并分析了方案的正确性。最后,基于随机预言模型,证明该文方案满足选择密文攻击下的单向性(OW-CCA)、选择密文攻击下的不可区分性(IND-CCA2)和选择消息攻击下的不可伪造性(EUF-CMA)安全。与现有近似方案相比,该文方案满足IND-CCA2的机密性、EUF-CMA的不可伪造性和OW-CCA的密文单向性。
多种群纵横双向学习和信息互换的鲸鱼优化算法
刘小龙
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT201080
[摘要](73) [HTML全文](26) [PDF 573KB](20)
摘要:
鲸鱼优化算法(WOA)相较于传统的群体智能优化算法,具有较好的寻优能力和鲁棒性,但仍存在全局寻优能力有限、局部极值难以跳出等问题。针对上述不平衡问题,该文提出一种多种群纵横双向学习的种群划分思路,子群相互独立,子群内个体受到来自横向和纵向两个方向的最优值影响,从而规避局部最优,在探索和开发之间取得均衡。对纵向种群的所有个体,该文提出一种线性下降概率的个体置换策略,促进不同子群的信息流动,加快算法收敛。基于不同个体的历史进化信息,来进行策略算子选择,从而区别于现有基于随机数的策略算子选择方法。利用基准函数进行跨文献对比,数值结果表明该文算法具有很好的优越性和稳定性,在大多数问题上都获得了全局极值,具有较好的问题适用性。
基于Duffing振子的机场异物自动判决算法
钟俊, 邢萌, 刘星, 曾琦
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT201043
[摘要](92) [HTML全文](42) [PDF 2395KB](14)
摘要:
基于毫米波雷达的机场异物(FOD)检测技术具有高分辨率和低功耗的特点,但是传统恒虚警(CFAR)类检测算法在低信杂比(SCR)情况下虚警过高。该文提出一种基于Duffing振子的FOD检测算法。该算法首先利用杂波图CFAR检测算法将雷达接收机接收回波中的背景杂波初步分离,获得目标(包含虚警)的距离信息,并利用该信息构造Duffing方程,之后将此方程作为系统检测模型,输入接收回波信号,求解输出信号方差,采用方差极值法区分目标和虚警。仿真结果表明,在低信杂比情况下,即使虚警概率为10–3,该文检测算法也可以降低虚警率,实现目标与虚警的自动判决。与传统CFAR检测算法相比,该算法的检测概率高于传统检测算法且随信杂比的下降减小速度缓慢,即使在信杂比–30 dB的情况下所提算法仍然可以保持84%的检测概率。
基于深度卷积神经网络的协作频谱感知方法
盖建新, 薛宪峰, 吴静谊, 南瑞祥
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT201005
[摘要](101) [HTML全文](28) [PDF 1617KB](41)
摘要:
针对传统卷积神经网络(CNN)频谱感知方法提取特征能力受限于网络结构简单,增加网络结构又容易出现梯度消失等问题,该文通过在传统卷积神经网络中添加捷径连接,实现输入层恒等映射更深的网络,提出一种基于深度卷积神经网络(DCNN)的协作频谱感知方法。该方法将频谱感知问题转化为图像二分类问题,对正交相移键控(QPSK)信号的协方差矩阵进行归一化灰度处理,并作为深度卷积神经网络的输入,通过残差学习训练深度卷积神经网络模型,提取2维灰度图像的深层特征,将测试数据输入到训练好的模型中,完成基于图像分类的频谱感知。实验结果表明:与传统的频谱感知方法相比,在低信噪比(SNR)下、多用户协作感知时,所提方法具有更高的检测概率和更低的虚警概率。
基于气敏传感器的高稳态物理不可克隆函数发生器
汪鹏君, 李乐薇, 郑雁公, 李刚
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT201104
[摘要](21) [HTML全文](13) [PDF 2657KB](3)
摘要:
物联网(IoT)作为战略性新兴产业已经上升为国家发展重点,但在实际应用中也面临各种安全威胁。确保资源受限物联网系统数据传输、处理和存储的安全已成为研究热点。该文通过对物理不可克隆函数(PUF)和传感器制备工艺偏差的研究,提出一种基于气敏传感器的高稳态物理不可克隆函数发生器设计方案。该方案首先采用静电喷雾沉积方式生成具有高比表面积特性的纳米材料,结合高温煅烧技术制备Pd-SnO2气敏传感器;其次采集Pd-SnO2气敏传感器在不同气体浓度、环境温度、加热电压条件下对甲醛气体的响应数据;然后利用随机阻值多位平衡算法比较不同簇气敏传感器响应的阻值,进而产生多位高稳态PUF数据;最后对所设计PUF发生器的安全性和可靠性进行评估。实验结果表明,该PUF发生器的随机性为97.03%、可靠性为97.85%、唯一性为49.04%,可广泛应用于物联网安全领域。
一种人与人和机器到机器共存下能效最大化的上行用户分配算法
田辉, 王聪, 马文峰, 朱熠, 陈裕田
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200995
[摘要](38) [HTML全文](21) [PDF 1177KB](1)
摘要:
针对5G超密集异构蜂窝网络中人与人(H2H)和机器到机器(M2M)共存场景下有服务质量(QoS)保障和负载均衡的上行用户分配问题,该文提出一种基于匹配理论的用户分配算法。该算法在用户分配过程中同时考虑不同类型节点的接入控制策略,在最大化网络能效的同时,实现节点QoS保障。仿真结果表明,与其他算法相比,该算法不仅能够在能效、负载均衡以及QoS保障方面获得更好的性能,并且能获得与穷举法相近的性能。此外,所提算法的收敛速度很快且不受节点和基站数目变化的影响,适合解决H2H和M2M共存场景中的用户分配问题。
阻塞干扰双频钝感效应规律与作用机理
赵凯, 魏光辉
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT210037
[摘要](30) [HTML全文](9) [PDF 713KB](7)
摘要:
该文通过引入幂级数展开式的5阶项对双频干扰下系统非线性失真进行分析,揭示了阻塞干扰产生双频钝感现象的本质原因,并进行了试验验证。理论分析与试验结果表明,当干扰信号强度较弱、系统非线性失真程度较低时,可用精确到3阶项的幂级数展开式描述其传递函数,此时受试装备对双频干扰场强的有效值敏感;随着干扰信号增强,系统非线性失真程度上升,幂级数展开式中的5阶项不可忽略,受试装备对双频干扰出现阻塞效应减弱现象;阻塞程度越高,双频阻塞减弱现象越严重。
利用活性浸渍物质提高热阴极电流密度的实验研究和理论模型
阴生毅, 吕昕平, 任峰, 卢志鹏, 王欣欣, 王宇, 邯娇, 张琪, 李阳
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT210087
[摘要](21) [HTML全文](11) [PDF 5663KB](4)
摘要:
通过发展新的活性物质成分系统及其制备方法以提升钪系阴极的电子发射性能,是当今热阴极特别是大电流密度阴极领域的研究重点。该文提出一种由多元金属氧化物构成的新型高活性浸渍物质,显著提升了钪在阴极中的添加比例,大幅提高了阴极的发射电流密度。将冷冻干燥法应用到该活性物质前驱体的制备过程中,有效解决了传统固相合成方法在机械式破碎、研磨和混合等工序中存在的不可控、不均匀等问题。采用了新的成分系统与新的制备方法制得活性物质的阴极,在真空二极管测试和电子枪测试中分别取得了超过500 A/cm2和218.5 A/cm2的脉冲发射电流密度。在二极管直流测试条件下,阴极的寿命测试进行了10500 h后仍未出现发射电流下降的现象;而在电子枪中的大工作比(5%)脉冲测试条件下,阴极在工作了2010 h后仍维持了超过50 A/cm2的较大发射电流密度。借助深紫外—光/热发射电子显微镜(DUV-PEEM/TEEM)分析发现,相较传统的钪系阴极,新制备的大电流密度阴极表面的热电子发射位点数量增加,微区发射面积显著增大。最后,提出一种“二叉树”发射模型,以期阐释钪系阴极采用新活性物质后获得高发射特性的物理机制。
一种嵌入铁电晶体管内容寻址存储器的高能效浮点运算结构
张力, 高迪, 陈烁, 卢旭东, 庞展曦, 陈闯涛, 尹勋钊, 卓成
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200979
[摘要](25) [HTML全文](10) [PDF 3059KB](8)
摘要:
随着数据密集型应用的日益增多,内存墙问题已成为制约计算效率的瓶颈。该文提出一种新型的浮点数(FP)运算结构,该结构嵌入了基于铁电场效应晶体管(FeFET)的3元内容寻址存储器(TCAM)以实现高效的计算。通过特定规则设计的超高密度TCAM结构,可以用能效更高的TCAM搜索操作代替部分传统浮点运算,从而节约整体能耗。仿真实验证明,该文所提结构和运算执行流程,与常规浮点运算单元(FPU)相比,可以降低多达33%的能耗。
一种有限脉冲响应滤波器格型结构优化方法及灵敏度分析
庄陵, 张文静
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT210028
[摘要](34) [HTML全文](14) [PDF 1762KB](4)
摘要:
有限脉冲响应(FIR)滤波器是无线通信研究中多载波调制系统的主要组成单元。针对有限字长效应导致FIR滤波器性能下降问题,该文提出一种FIR滤波器格型结构改善因量化导致的滤波器系数误差,即降低系数灵敏度,利用状态空间结构表示相应改进格型结构系数,并推导分析其系数灵敏度表达式。仿真实例验证理论推导结果,即改进格型结构系数灵敏度与采样周期相关。与传统格型结构相比,在量化字长和采样周期约束下,改进格型结构频响特性曲线更接近理想频响特性曲线,系数灵敏度更小,抗有限字长效应能力更好。
面向深度神经网络加速芯片的高效硬件优化策略
张萌, 张经纬, 李国庆, 吴瑞霞, 曾晓洋
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT210002
[摘要](31) [HTML全文](15) [PDF 3858KB](12)
摘要:
轻量级神经网络部署在低功耗平台上的解决方案可有效用于无人机(UAV)检测、自动驾驶等人工智能(AI)、物联网(IOT)领域,但在资源有限情况下,同时兼顾高精度和低延时来构建深度神经网络(DNN)加速器是非常有挑战性的。该文针对此问题提出一系列高效的硬件优化策略,包括构建可堆叠共享计算引擎(PE)以平衡不同卷积中数据重用和内存访问模式的不一致;提出了可调的循环次数和通道增强方法,有效扩展加速器与外部存储器之间的访问带宽,提高DNN浅层网络计算效率;优化了预加载工作流,从整体上提高了异构系统的并行度。经Xilinx Ultra96 V2板卡验证,该文的硬件优化策略有效地改进了iSmart3-SkyNet和SkrSkr-SkyNet类的DNN加速芯片设计。结果显示,优化后的加速器每秒处理78.576帧图像,每幅图像的功耗为0.068 J。
封面
2021-04期封面
2021, 43(4): .  
[摘要](88) [PDF 10338KB](31)
摘要:
目录
2021-04期目录
2021, (4): 1-4.  
[摘要](77) [PDF 266KB](19)
摘要:
综述
云数据安全研究进展
鲁金钿, 肖睿智, 金舒原
2021, 43(4): 881-891.   doi: 10.11999/JEIT200158
[摘要](218) [HTML全文](104) [PDF 2598KB](77)
摘要:
云数据安全问题是制约云计算发展的重要因素之一。该文综述了云数据安全方面的研究进展,将云数据安全所涉及的云身份认证、云访问控制、云数据安全计算、虚拟化安全技术、云数据存储安全、云数据安全删除、云信息流控制、云数据安全审计、云数据隐私保护及云业务可持续性保障10方面相关研究工作纳入到物理资源层、虚拟组件层及云服务层所构成的云架构中进行总结和分析;并给出了相关技术的未来发展趋势。
网络与信息安全
基于k-匿名的隐私保护计算卸载方法
赵星, 彭建华, 游伟, 陈璐
2021, 43(4): 892-899.   doi: 10.11999/JEIT191046
[摘要](235) [HTML全文](93) [PDF 2916KB](38)
摘要:
针对移动边缘计算(MEC)中用户的卸载任务及卸载频率可能使用户被攻击者锁定的问题,该文提出一种基于k-匿名的隐私保护计算卸载方法。首先,该方法基于用户间卸载任务及其卸载频率的差异性,提出隐私约束并建立基于卸载频率的隐私保护计算卸载模型;然后,提出基于模拟退火的隐私保护计算卸载算法(PCOSA)求得最优的k-匿名分组结果和组内各任务的隐私约束频率;最后,在卸载过程中改变用户原始卸载频率满足隐私约束,最小化终端能耗。仿真结果表明,PCOSA算法能找出用户所处MEC节点下与用户卸载表现最相近的k个用户形成匿名集,有效保护了所有用户隐私。
支持策略隐藏且密文长度恒定的可搜索加密方案
杨小东, 李婷, 麻婷春, 陈桂兰, 王彩芬
2021, 43(4): 900-907.   doi: 10.11999/JEIT200083
[摘要](136) [HTML全文](47) [PDF 1770KB](19)
摘要:
属性加密体制是实现云存储中数据灵活访问控制的关键技术之一,但已有的属性加密方案存在密文存储开销过大和用户隐私泄露等问题,并且不能同时支持云端数据的公开审计。为了解决这些问题,该文提出一个新的可搜索属性加密方案,其安全性可归约到q-BDHE问题和CDH问题的困难性。该方案在支持关键词搜索的基础上,实现了密文长度恒定;引入策略隐藏思想,防止攻击者获取敏感信息,确保了用户的隐私性;通过数据公开审计机制,实现了云存储中数据的完整性验证。与已有的同类方案相比较,该方案有效地降低了数据的加密开销、关键词的搜索开销、密文的存储成本与解密开销,在云存储环境中具有较好的应用前景。
ACE密码算法的积分分析
叶涛, 韦永壮, 李灵琛
2021, 43(4): 908-914.   doi: 10.11999/JEIT200234
[摘要](164) [HTML全文](52) [PDF 652KB](26)
摘要:
ACE是国际轻量级密码算法标准化征集竞赛第2轮候选算法之一。该算法具有结构简洁,软硬件实现快、适用于资源受限环境等特点,其安全性备受业界广泛关注。该文引入字传播轨迹新概念,构建了一个传播轨迹的描述模型,并给出一个可以自动化评估分组密码算法抵抗积分攻击能力的方法。基于ACE算法结构特点,将该自动化搜索方法应用于评估ACE算法的安全性。结果表明:ACE置换存在12步的积分区分器,需要的数据复杂度为2256,时间复杂度为2256次12步的ACE置换运算,存储复杂度为8 Byte。相比于ACE算法设计者给出的积分区分器,该新区分器的步数提高了4步。
一种基于图注意力网络的异质信息网络表示学习框架
康世泽, 吉立新, 张建朋
2021, 43(4): 915-922.   doi: 10.11999/JEIT200034
[摘要](260) [HTML全文](88) [PDF 936KB](54)
摘要:
常用的异质信息网络有知识图谱和具有简单模式层的异质信息网络,它们的表示学习通常遵循不同的方法。该文总结了知识图谱和具有简单模式层的异质信息网络之间的异同,提出了一个通用的异质信息网络表示学习框架。该文提出的框架可以分为3个部分:基础向量模型,基于图注意力网络的传播模型以及任务模型。基础向量模型用于学习基础的网络向量;传播模型通过堆叠注意力层学习网络的高阶邻居特征;可更换的任务模型适用于不同的应用场景。与基准模型相比,该文所提框架在知识图谱的链接预测任务和异质信息网络的节点分类任务中都取得了相对不错的效果。
面向类不平衡网络流量的特征选择算法
唐宏, 刘丹, 姚立霜, 王云锋, 裴作飞
2021, 43(4): 923-930.   doi: 10.11999/JEIT190992
[摘要](144) [HTML全文](49) [PDF 3856KB](24)
摘要:
针对网络流量分类过程中出现的类不平衡问题,该文提出一种基于加权对称不确定性(WSU)和近似马尔科夫毯(AMB)的特征选择算法。首先,根据类别分布信息,定义了偏向于小类别的特征度量,使得与小类别具有强相关性的特征更容易被选择出来;其次,充分考虑特征与类别间、特征与特征之间的相关性,利用加权对称不确定性和近似马尔科夫毯删除不相关特征及冗余特征;最后,利用基于相关性度量的特征评估函数以及序列搜索算法进一步降低特征维数,确定最优特征子集。实验表明,在保证算法整体分类精确率的前提下,算法能够有效提高小类别的分类性能。
图像与智能信息处理
双向特征融合的快速精确任意形状文本检测
边亮, 屈亚东, 周宇
2021, 43(4): 931-938.   doi: 10.11999/JEIT200880
[摘要](137) [HTML全文](59) [PDF 5366KB](26)
摘要:
现有的基于分割的场景文本检测方法仍较难区分相邻文本区域,同时网络得到分割图后后处理阶段步骤复杂导致模型检测效率较低。为了解决此问题,该文提出一种新颖的基于全卷积网络的场景文本检测模型。首先,该文构造特征提取器对输入图像提取多尺度特征图。其次,使用双向特征融合模块融合两个平行分支特征的语义信息并促进两个分支共同优化。之后,该文通过并行地预测缩小的文本区域图和完整的文本区域图来有效地区分相邻文本。其中前者可以保证不同的文本实例之间具有区分性,而后者能有效地指导网络优化。最后,为了提升文本检测的速度,该文提出一个快速且有效的后处理算法来生成文本边界框。实验结果表明:在相关数据集上,该文所提出的方法均实现了最好的效果,且比目前最好的方法在F-measure指标上最多提升了1.0%,并且可以实现将近实时的速度,充分证明了该方法的有效性和高效性。
基于球面Haar小波和卷积神经网络的飞行员虹膜识别
贾博, 冯孝鑫, 李军, 俞碧婷, 赵倩, 吴奇
2021, 43(4): 939-947.   doi: 10.11999/JEIT190928
[摘要](99) [HTML全文](51) [PDF 2081KB](18)
摘要:
虹膜识别面临两个重要的问题:一是如何精细分解与重构虹膜球面图像;二是如何识别虹膜图特征。虹膜表面几何位置信息是一种重要的信号,传统的虹膜识别通常使用虹膜图像的平面特征,然而人的眼睛是一种球体,从平面图像难以提取到虹膜球体的几何特征。针对平面特征容易出现虹膜纹理的扭曲和失真等问题,该文建议一种正交对称的球面Haar小波(OSSHW)基,对球面虹膜信号进行多尺度分解与重构,获得更精细的虹膜曲面几何特征,同时对比球谐函数和半正交或正交球面Haar小波基的虹膜球面信号特征提取能力。在此基础上,该文提出一种基于卷积神经网络(CNN)和正交对称的球面Haar小波的虹膜识别方法,它能够有效捕获虹膜球体曲面的局部精细特征,比半正交或正交球面Haar小波基具有更强的虹膜识别能力。
基于随机数三角阵映射的高维大数据二分聚类初始中心高效鲁棒生成算法
李旻, 何婷婷
2021, 43(4): 948-955.   doi: 10.11999/JEIT200043
[摘要](215) [HTML全文](102) [PDF 2408KB](16)
摘要:
Bisecting K-means算法通过使用一组初始中心对分割簇,得到多个二分聚类结果,然后从中选优以减轻局部最优收敛问题对算法性能的不良影响。然而,现有的随机采样初始中心对生成方法存在效率低、稳定性差、缺失值等不同问题,难以胜任大数据聚类场景。针对这些问题,该文首先创建出了初始中心对组合三角阵和初始中心对编号三角阵,然后通过建立两矩阵中元素及元素位置间的若干映射,从而实现了一种从随机整数集合中生成二分聚类初始中心对的线性复杂度算法。理论分析与实验结果均表明,该方法的时间效率及效率稳定性均明显优于常用的随机采样方法,特别适用于高维大数据聚类场景。
基于历史梯度平均方差缩减的协同参数更新方法
谢涛, 张春炯, 徐永健
2021, 43(4): 956-964.   doi: 10.11999/JEIT200061
[摘要](443) [HTML全文](185) [PDF 1886KB](26)
摘要:
随机梯度下降算法(SGD)随机使用一个样本估计梯度,造成较大的方差,使机器学习模型收敛减慢且训练不稳定。该文提出一种基于方差缩减的分布式SGD,命名为DisSAGD。该方法采用历史梯度平均方差缩减来更新机器学习模型中的参数,不需要完全梯度计算或额外存储,而是通过使用异步通信协议来共享跨节点的参数。为了解决全局参数分发存在的“更新滞后”问题,该文采用具有加速因子的学习速率和自适应采样策略:一方面当参数偏离最优值时,增大加速因子,加快收敛速度;另一方面,当一个工作节点比其他工作节点快时,为下一次迭代采样更多样本,使工作节点有更多时间来计算局部梯度。实验表明:DisSAGD显著减少了循环迭代的等待时间,加速了算法的收敛,其收敛速度比对照方法更快,在分布式集群中可以获得近似线性的加速。
基于超像素级卷积神经网络的多聚焦图像融合算法
聂茜茜, 肖斌, 毕秀丽, 李伟生
2021, 43(4): 965-973.   doi: 10.11999/JEIT191053
[摘要](162) [HTML全文](90) [PDF 5281KB](37)
摘要:
该文提出了基于超像素级卷积神经网络(sp-CNN)的多聚焦图像融合算法。该方法首先对源图像进行多尺度超像素分割,将获取的超像素输入sp-CNN,并对输出的初始分类映射图进行连通域操作得到初始决策图;然后根据多幅初始决策图的异同获得不确定区域,并利用空间频率对其再分类,得到阶段决策图;最后利用形态学对阶段决策图进行后处理,并根据所得的最终决策图融合图像。该文算法直接利用超像素分割块进行图像融合,其相较以往利用重叠块的融合算法可达到降低时间复杂度的目的,同时可获得较好的融合效果。
语义分割网络重建单视图遥感影像数字表面模型
卢俊言, 贾宏光, 高放, 李文涛, 陆晴
2021, 43(4): 974-981.   doi: 10.11999/JEIT200031
[摘要](207) [HTML全文](74) [PDF 4222KB](22)
摘要:
该文提出了一种仅依靠激光探测与测量数据,实现单视图遥感影像数字表面模型(DSM)重建的新方法。该方法基于深度学习技术设计了一种编码-解码结构的语义分割网络,该网络采用多尺度残差融合的编码块与解码(MRFED)块从输入图像中提取语义信息,进而逐像素预测高度值;采用特征图跳跃级联的策略保留输入图像的细节特征和结构信息。该文采用了一个包含DSM数据的遥感影像公开数据集训练与测试模型,实验结果表明:DSM重建结果与真值的平均绝对误差(MAE)为2.1e-02,均方根误差(RMSE)为3.8e-02,结构相似性(SSIM)为92.89%,均优于经典的深度学习语义分割网络。实验证实该方法能够有效实现单视图遥感影像的DSM重建,具有较高的精度,以及较强的地物分布结构重建能力。
基于粒子群算法寻最优属性关联下的零样本语义自编码器
芦楠楠, 张欣茹, 欧倪
2021, 43(4): 982-991.   doi: 10.11999/JEIT200419
[摘要](159) [HTML全文](55) [PDF 3844KB](29)
摘要:
针对零样本图像分类构建共享属性层时造成的信息缺失问题,该文提出一种嵌入属性关联性的补偿方法。通过语义自编码器构建特征到属性的映射,然后以最大后验概率估计在类高斯模型构建的基础上实现零样本图像分类。为弥补SAE对属性关系学习的不足,引入加性因子与乘性因子对属性相关性进行嵌入,并利用粒子群算法搜寻最优的因子参数,实现属性相关性信息的补偿。实验结果表明采取相同映射方法的情况下,基于属性相关性嵌入的零样本图像分类在Pubfig数据集和OSR数据集上的分类效果较之其他方法得到了显著提升。
一种在MR图像中进行脑胶质瘤检测和病灶分割的方法
陈皓, 李广, 刘洋, 强永乾
2021, 43(4): 992-1002.   doi: 10.11999/JEIT200033
[摘要](613) [HTML全文](207) [PDF 3522KB](48)
摘要:
针对磁共振图像(MRI)进行脑胶质瘤检测及病灶分割对临床治疗方案的选择和手术实施过程的引导都有着重要的价值。为了提高脑胶质瘤的检测效率和分割准确率,该文提出了一种两阶段计算方法。首先,设计了一个轻量级的卷积神经网络,并通过该网络完成MR图像中肿瘤的快速检测及大致定位;接着,通过集成学习过程对肿瘤周围水肿、肿瘤非增强区、肿瘤增强区和正常脑组织等4种不同区域进行分类与彼此边界的精细分割。为提高分割的准确率,在MR图像中提取了416维影像组学特征并与128维通过卷积神经网络提取的高阶特征进行组合和特征约简,将特征约简后产生的298维特征向量用于分类学习。为对算法的性能进行验证,在BraTS2017数据集上进行了实验,实验结果显示该文提出的方法能够快速检测并定位肿瘤,同时相比其它方法,整体分割精度也有明显提升。
基于自组织可增长映射的移动机器人仿生定位算法研究
陈孟元, 徐明辉
2021, 43(4): 1003-1013.   doi: 10.11999/JEIT200025
[摘要](119) [HTML全文](49) [PDF 4706KB](19)
摘要:
为提高移动机器人在同步定位和地图构建(SLAM)中的定位精度,该文提出一种基于自组织可增长映射 (GSOM)的仿生定位算法。该方法将位置细胞的激活特性和神经网络输出层神经元建立响应连接,通过GSOM神经网络构建空间的拓扑地图,利用感知距离信息实现位置细胞的激活响应从而估计机器人位置,以此还原机器人的运行路径。实验结果表明细胞间隔R对定位精度有较大影响,选取合适的细胞间隔能有效地减少神经网络的学习时间,提高定位精度,该文算法平均误差在0.153 m以内,定位精度达到90.243%,均优于原有算法。经验证该文算法建立的模型能够实现机器人的空间位置表征,提高了机器人在实验场景下的定位精度,表现出良好的位置估计性能。
基于最小位移可视差的连续Seam Carving算法在图像缩放中的研究
崔嘉, 宋磊, 陆宏菊, 唐明晰, 戚萌
2021, 43(4): 1014-1021.   doi: 10.11999/JEIT191050
[摘要](113) [HTML全文](41) [PDF 3492KB](13)
摘要:
图像缩放技术要求对图像缩放的同时保证重要信息不丢失且物体边缘不发生扭曲。近年来,Seam Carving及其改进算法得到了广泛的关注和研究。由于采用了离散式最小能量线迭代搜索策略,缩放信息无法在迭代过程中传递导致扭曲现象普遍存在。该文针对上述问题提出最小位移可视差(JND)检测算法,能够有效地检测每一次迭代中出现的潜在扭曲信息。能量权重\begin{document}$ {E}_{w} $\end{document}能够将JND信息累加传递给后续的迭代过程,从而抑制缩放过程中的边缘扭曲现象。通过JND算法和能量权重,该文首次将离散的Seam Carving模型转变为连续缩放模型。最后,在公共数据集RetargetMe上与最新的图像缩放算法进行多组对比实验,验证了所提方法的有效性和先进性。
基于策略学习的机票动态定价算法
卢敏, 张耀元, 卢春
2021, 43(4): 1022-1028.   doi: 10.11999/JEIT200778
[摘要](179) [HTML全文](47) [PDF 1578KB](38)
摘要:
机票动态定价旨在构建机票售价策略以最大化航班座位收益。现有机票定价算法都建立在提前预测各票价等级的需求量基础之上,会因票价等级需求量的预测偏差而降低模型性能。为此,提出基于策略学习的机票动态定价算法,其核心是不再预测各票价等级的需求量,而是将机票动态定价问题建模为离线强化学习问题。通过设计定价策略评估和策略更新的方式,从历史购票数据上学习具有最大期望收益的机票动态定价策略。同时设计了与现行定价策略和需求量预测方法的对比方法及评价指标。在两趟航班的多组定价结果表明:相比于现行机票销售策略,策略学习算法在座位收益上的提升率分别为30.94%和39.96%,且比基于需求量预测方法提升了6.04%和3.36%。
基于大通讯时滞的二阶多智能体系统的一致性分析
晋守博, 魏章志, 李耀红
2021, 43(4): 1029-1034.   doi: 10.11999/JEIT191009
[摘要](383) [HTML全文](157) [PDF 1240KB](9)
摘要:
在有向网络拓扑下,该文研究了2阶大时滞多智能体系统的一致性,提出具有加权项的时滞状态导数反馈协议,改进了大通讯时滞导致系统震荡的问题。首先引入具有加权项的时滞状态导数反馈协议,并给出2阶多智能体系统的闭环形式;然后采用频域分析法求出2阶多智能体系统渐近实现稳态一致的充要条件,并证明与传统一致性协议相比,2阶多智能体系统在具有加权项的时滞状态导数反馈协议下能够容忍更大的通讯时滞;最后通过数值仿真验证了具有加权项的时滞状态导数反馈协议的优势。
基于多维时空的NPCA-PSR-IGM(1,1)组合模型的短时交通流预测
殷礼胜, 高贺, 魏帅康, 孙双晨, 何怡刚
2021, 43(4): 1035-1041.   doi: 10.11999/JEIT200026
[摘要](155) [HTML全文](70) [PDF 1790KB](23)
摘要:
针对城市短时交通流序列非线性和混沌性的特点,为提高短时交通流的预测精度,该文提出一种基于多维时空的非线性主成分分析(NPCA)和相空间重构(PSR)的改进灰色(IGM(1,1))组合预测模型。首先,使用数据相关性的非线性主成分分析算法对多维交通流量序列进行时空降维,同时保留影响预测点的主要交通流量数据,从而提高建模的精确度;其次,利用多维时空交通流量序列相空间重构放大交通流量内部的细微特征,以使其内在规律得以充分展现,进一步提升预测精度;最后,结合背景值改进的灰色模型适应于线性、非线性以及所需数据少的特点,进行短时交通流预测。实验结果表明,NPCA-PSR-IGM(1,1)组合预测模型的平均相对误差相比NPCA-PSR-GM(1,1)组合预测模型减小3.12%,其标准偏差相对PCA-PSR-IGM(1,1)组合预测模型从15.7091下降到2.0589。同时与最新的预测模型相比,该组合预测模型也提高了预测精度,达到了较好的预测效果。
贝叶斯极限梯度提升机结合粒子群算法的电阻点焊参数预测
邓新国, 游纬豪, 徐海威
2021, 43(4): 1042-1049.   doi: 10.11999/JEIT200353
[摘要](140) [HTML全文](77) [PDF 849KB](25)
摘要:
电阻点焊是多种因素交互作用的复杂过程。该过程的复杂性加上数据规模小和工艺不稳定问题使得难以建立精确的数学模型来对电阻点焊参数进行预测。该文提出一种将贝叶斯极限梯度提升机(Bayes-XGBoost)与粒子群优化(PSO)算法结合的方法,对厚度为0.15 mm的镍片和0.4 mm的不锈钢电池正极帽选取合适的样本特征和样本组合;利用极限梯度提升机(XGBoost)的非线性切分能力和防控过拟合机制对点焊工艺参数进行正向训练,并引入贝叶斯优化为梯度提升机选取最佳超参数;利用粒子群优化算法的全局寻优能力,对可变目标值的工艺参数进行反向预测,从而得到最优工艺参数。电阻点焊实验表明该方法比文中其他对比算法具有较强的综合性能,能够有效辅助点焊工艺。
通信与物联网
低轨卫星星座物联网业务量建模
程一凡, 曲至诚, 张更新
2021, 43(4): 1050-1056.   doi: 10.11999/JEIT200091
[摘要](221) [HTML全文](114) [PDF 1132KB](65)
摘要:
随着物联网(IoT)规模的不断发展,其业务需求呈现出多样化、全球化的趋势。针对地面物联网无法覆盖全球的缺点,卫星物联网尤其是低轨卫星星座(LEOSC)物联网可以有效地为地面物联网提供覆盖性能上的补充和延伸。由于低轨卫星星座物联网系统广覆盖、高动态的特点,其业务量统计特性需要考虑到环境因素造成的影响,这导致其业务量分布与地面物联网存在显著差异。从合理高效利用星上有限资源角度出发,该文研究基于低轨卫星星座的全球物联网业务模型。结合多样化的业务特点以及卫星通信系统特性,采用统计建模理论,得出了全球物联网业务模型框架。并且初步提出了一种基于最高优先级的接入策略,以供设备节点实时选择接入的卫星。仿真结果表明:泊松过程可以用于近似模拟低轨卫星物联网中大量存在的异步流量的叠加过程;由于低轨卫星具有高动态性,其业务源高速变化,导致了卫星业务忙闲不均,峰均比(PAR)较高。
大位宽情况下的回滚式循环冗余校验算法
罗宇, 郭家松
2021, 43(4): 1057-1063.   doi: 10.11999/JEIT200141
[摘要](536) [HTML全文](230) [PDF 4646KB](21)
摘要:
为解决大位宽变长数据包情况下包尾数据的循环冗余校验(CRC)32算法处理存在的臃肿低效问题,将循环冗余校验算法变换为矩阵线性运算,利用逆矩阵反向回滚运算,得到正确的CRC运算结果;并在FPGA上进行了实验验证。结果表明:回滚运算的算法可行,并且实现简单,资源占用少。在512 bit位宽的情况下,回滚算法使得资源占用降低到了传统算法的15%;综合耗时降低到了传统算法的30%,布局/布线的耗时降低到了传统算法的40%。
软件定义无线接入网络的组件化研究
徐海东, 王江, 易辉跃
2021, 43(4): 1064-1071.   doi: 10.11999/JEIT191049
[摘要](220) [HTML全文](65) [PDF 1871KB](27)
摘要:
针对5G通信技术高传输速率、多业务场景的挑战,该文提出一种组件化的软件定义无线接入网络新架构。该架构在5G接入网集中单元(CU),分布单元(DU),有源天线单元(AAU)架构的基础上,进一步朝组件化方向演进,形成一种由集中控制单元(CCU), CU, DU,射频单元(RU),AAU等组件化通信单元组成的新架构。这种新架构既有利于切片化、虚拟化实现无线接入网,又有利于应用分布式计算技术和硬件加速技术突破通用处理器的计算能力瓶颈,还能降低DU与AAU之间的前传压力。该文还研制了基于此架构的组件化软基站试验原型并进行了测试,结果表明该组件化方案在提供高度灵活性的同时,还能够提升通用处理器软基站的吞吐能力,并有效降低远端站址传输流量。
车联网中基于NOMA-MEC的卸载策略研究
张海波, 刘香渝, 荆昆仑, 刘开健, 贺晓帆
2021, 43(4): 1072-1079.   doi: 10.11999/JEIT200017
[摘要](184) [HTML全文](127) [PDF 1434KB](29)
摘要:
随着车联网(IoV)的迅猛发展,请求进行任务卸载的汽车终端用户也逐渐增长,而基于移动边缘计算(MEC)的通信网络能够有效地解决任务卸载在上行传输时延较高的挑战,但是该网络模型同时也面临着信道资源不足的问题。该文引入的非正交多址(NOMA)技术相较于正交多址(OMA)能够在相同的信道资源条件下为更多的用户提供任务卸载,同时考虑到任务卸载过程中多方面的影响因子,提出了混合NOMA-MEC卸载策略。该文设计了一种基于深度学习网络(DQN)的博弈算法,帮助车辆用户进行信道选择,并通过神经网络多次迭代学习,为用户提供最优的功率分配策略。仿真结果表明,该文所提出的混合NOMA-MEC卸载策略能够有效地优化多用户卸载的时延以及能耗,最大限度保证用户效益。
双选择信道中的时间偏移广义频分复用通信
王莹, 于释雄, 任军, 林彬
2021, 43(4): 1080-1089.   doi: 10.11999/JEIT200269
[摘要](117) [HTML全文](51) [PDF 1969KB](14)
摘要:
当信道存在时间-频率双选择性时,严重的子载波间干扰和子符号间干扰将导致广义频分复用(GFDM)系统性能显著下降。为此,该文提出一种时间偏移GFDM系统(TO-GFDM),通过对传统GFDM系统的原型滤波器进行时间偏移,来提高双选择信道下GFDM系统的性能。该文推导了GFDM信号在双选择信道中的平均信干比公式,并提出基于离散导频的联合迭代信道估计与符号检测算法,该算法利用信道估计器与串行干扰消除符号检测器之间的信息交换,逐步减小干扰信号,提高信道估计与符号检测的精度。理论分析与仿真实验结果表明,在双选择信道条件下,时间偏移GFDM比传统的GFDM具有更高的平均信干比和误码率性能;并且,联合迭代信道估计与符号检测算法能有效降低系统误码率。
多服务低速率数字光载射频系统中的新型自动增益控制算法设计
李文, 陈爱新, 王学锋, 陈远航, 刘晓滨, 姚宜东
2021, 43(4): 1090-1097.   doi: 10.11999/JEIT190785
[摘要](98) [HTML全文](39) [PDF 1968KB](10)
摘要:
带通采样和数字信号处理技术使得数字光载射频(DRoF)通信系统在射频信号传输中具有显著优势,而且系统通过进一步采用数据压缩技术可实现多服务信号的低比特率传输。然而,系统进行数据压缩的同时会极大降低输入动态范围。基于对数据压缩参数的理论分析,该文提出一种新型快速两级自动增益控制(FST-AGC)算法。该算法采用周期内多阈值判定机制来调整链路增益,具有高稳定、准确和快速响应等特性。通过在数字域和模拟(RF)域进行两级自动增益控制,系统的输入动态范围大大提高。该算法被成功应用到能够同时支持3家移动运营商(MONs)所有服务的多服务低速率DRoF系统中。理论计算、软件仿真和系统测试结果都验证了该算法具有显著优势和良好性能。该算法可应用在其他各种新型网络通信系统中,如物联网(IoT)、射频识别(RFID)和未来的5G通信系统。
基于多项式的弯折偶极子射频识别标签天线阻抗预测研究
洪涛, 贺则昊, 蒋天齐, 王翠, 陈家焱
2021, 43(4): 1098-1105.   doi: 10.11999/JEIT200598
[摘要](88) [HTML全文](56) [PDF 2991KB](11)
摘要:
在解决射频识别(RFID)标签天线设计中阻抗计算速度慢的问题的过程中,针对其中较为复杂的阻抗耦合情况,该文提出一种基于多项式的弯折偶极子RFID标签天线阻抗预测方法。首先使用基于天线尺寸的阻抗变换与线性化假设建立模型假设;然后在具体的天线结构中收集数据并进行相关性分析与回归拟合验证假设正确性;最后实验验证使用该方法进行的阻抗预测相对于计算机仿真的准确性、高效性与普适性。试验结果表明,使用该方法替代计算机进行弯折偶极子RFID标签天线阻抗计算时,其预测阻抗相对于计算机仿真结果在保持较高预测准确率的同时极大地缩短了阻抗计算时间,同时该方法在中国应用频段上针对不同弯折次数的弯折偶极子RFID标签天线仍然适用。
0.3~3.5 GHz混合连续类功率放大器的设计
李军, 代法亮, 尹希雷, 朱佳垟, 刘春秀, 刘太君
2021, 43(4): 1106-1111.   doi: 10.11999/JEIT200277
[摘要](134) [HTML全文](53) [PDF 3031KB](16)
摘要:
混合连续类相比较于传统连续类模型弱化了阻抗条件,简化了宽带匹配难度。该文通过采用混合连续类模型并基于阻抗缓冲概念为理论的新型谐波控制网络,设计了一款跨3个倍频层的混合连续类射频功率放大器。实测结果表明在0.3~3.5 GHz相对带宽为168.4%的频段范围内实现了漏极效率58.4%~72.6%,增益10 dB以上,输出功率为39.8~41.2 dBm。
5G LDPC码译码器实现
胡东伟
2021, 43(4): 1112-1119.   doi: 10.11999/JEIT200046
[摘要](526) [HTML全文](256) [PDF 2395KB](61)
摘要:
该文介绍了5G标准中LDPC码的特点,比较分析了各种译码算法的性能,提出了译码器实现的总体架构:将译码器分为高速译码器和低信噪比译码器。高速译码器适用于码率高、吞吐率要求高的情形,为译码器的主体;低信噪比译码器主要针对低码率、低信噪比下的高性能译码,处理一些极限情形下的通信,对吞吐率要求不高。分别对高速译码器和低信噪比译码器进行了设计实践,给出了FPGA综合结果和吞吐率分析结果。
正交多载波降噪差分混沌键控通信系统
贺利芳, 吴雪霜, 张天骐
2021, 43(4): 1120-1128.   doi: 10.11999/JEIT200068
[摘要](428) [HTML全文](153) [PDF 2434KB](31)
摘要:
为解决多载波差分混沌移位键控(MC-DCSK)系统传输速率低和误码性能差的缺点,该文提出一种正交多载波降噪差分混沌移位键控(QMC-NR-DCSK)系统。在发送端,预定义载波用于发送参考信号,剩余M-1个不同中心频率的载波及其经正交调制技术后得到的频率相同但相位正交的载波都用于传输信息信号,此外,通过进一步引入Hilbert变换,将系统的频带利用率和传输速率提升为MC-DCSK系统的4倍。在接收端引入滑动平均滤波器的降噪操作降低了噪声的方差,从而改善了系统误码性能。推导了QMC-NR-DCSK系统在加性高斯白噪声(AWGN)信道和多径瑞利衰落(RFC)信道下的比特误码率公式并进行了仿真。仿真结果和理论分析表明:QMC-NR-DCSK系统能有效提升传输速率、带宽效率和误码性能,为该系统应用于多载波无线通信提供理论参考。
面向用户体验的多小区混合非正交多址接入网络资源分配方法
邵鸿翔, 孙有铭, 蔡佶昊
2021, 43(4): 1129-1136.   doi: 10.11999/JEIT200032
[摘要](381) [HTML全文](137) [PDF 1831KB](24)
摘要:
该文研究了多小区混合非正交多址接入(MC-hybrid NOMA)网络的资源分配。为满足异构用户的服务体验,以最大化全网综合平均意见评分(MOS)累加和为目标,考虑基站选择、信道接入和功率资源分配的联合优化问题,该文提出一种用户、基站和信道3方的2阶段转移匹配算法,并根据用户MOS进行子信道功率优化。仿真结果表明所提多小区混合NOMA网络资源分配方案能有效提升全网用户服务体验和公平性。
多径环境下异步长码直接序列码分多址信号伪码序列及信息序列盲估计
周杨, 张天骐
2021, 43(4): 1137-1144.   doi: 10.11999/JEIT200019
[摘要](262) [HTML全文](144) [PDF 2765KB](14)
摘要:
针对低信噪比 (SNR)下存在多径效应的传统单通道异步长码直接序列码分多址(DS-CDMA)信号伪码序列(PN)及信息序列难估计问题,该文提出一种基于平行因子的多通道盲估计方法。该方法先将接收到的多径信号建模为多通道模型,然后将长码DS-CDMA信号建模成短码DS-CDMA信号的缺失数据模型,形成观测缺失数据矩阵,并将其等效为缺失平行因子模型,最后利用正则交替最小二乘法(ALS)对缺失平行因子进行低秩分解,实现多径环境下长码DS-CDMA信号各用户伪码序列及信息序列的盲估计。仿真结果表明,序列的估计性能与多径环境密切相关,且在莱斯因子为10,多径路数为3,通道数为4,用户数为6,信噪比大于–10 dB的条件下,伪码序列及信息序列的估计错误率均低于1%。
雷达信号处理
基于序列关联的参差信号分选算法
王俊岭, 黄琰璟
2021, 43(4): 1145-1153.   doi: 10.11999/JEIT191030
[摘要](102) [HTML全文](66) [PDF 2622KB](22)
摘要:
针对复杂环境下常规直方图信号分选算法对于参差信号分选能力不佳的问题,该文提出一种基于脉冲间隔与单个脉冲关联的直方图算法。该算法根据脉冲间隔与单个脉冲的对应关系建立了脉冲间隔分布矩阵(PIDM),然后通过对PIDM行列的累加计算,得到一种新的直方图,该直方图可避免传统脉冲重复间隔(PRI)变换算法在分选参差信号时对于参差信号帧周期过多抑制的缺陷,且能够通过PIDM对辐射源脉冲串进行序列提取,进而得到参差子序列的周期值。仿真分析结果表明,在不增加计算复杂度的情况下,该算法对存在多部参差辐射源和固定重频辐射源的混合场景仍可保持良好的分选效果。
基于动态有序矩阵的外辐射源雷达CFAR算法
饶云华, 周健康, 万显荣, 龚子平, 柯亨玉
2021, 43(4): 1154-1161.   doi: 10.11999/JEIT191024
[摘要](115) [HTML全文](80) [PDF 7518KB](38)
摘要:
外辐射源雷达采用不可控的第三方辐射源,其电磁传播条件复杂,尤其是在低空目标探测中,检测性能极大地受到杂波特性的影响,使得传统恒虚警算法性能明显下降。为了改善检测性能,该文提出一种基于雷达杂波空间划分的动态有序矩阵恒虚警检测算法(DOM-CFAR)。该算法将杂波空间从距离和多普勒维进行划分,构造为有序矩阵,再根据背景杂波变化进行动态极值替换、提取杂波估计中值用以计算检测阈值,从而使得检测算法阈值可动态适应杂波功率变化。仿真和实测结果表明,该算法可以在均匀杂波、多目标和杂波边缘等复杂情况下保持稳定的检测性能。
误差校正下单站多外辐射源BR/BRR多目标定位算法
左燕, 蒋陶然, 陈志猛, 彭冬亮
2021, 43(4): 1162-1169.   doi: 10.11999/JEIT200042
[摘要](86) [HTML全文](59) [PDF 3740KB](19)
摘要:
单站多外辐射源雷达定位系统利用多组双基距(BR)和双基距变化率(BRR)量测值对多运动目标定位。量测偏差的存在使得定位性能下降,对此该文提出一种基于迭代后验关联最小二乘估计的联合误差校正和目标定位算法。首先引入辅助变量对BR和BRR非线性观测方程伪线性化,建立目标参数和偏差的联合估计方程。其次,利用辅助变量和目标参数之间的关系构建新的等式方程设计关联最小二乘算法,并采用后验迭代校正固定偏差进一步提高定位精度和全局收敛性。最后对算法的理论误差和全局收敛性进行了分析,仿真结果显示:所提算法具有较好的全局收敛性且目标定位性能达到克拉美罗下界。
直接变频技术在雷达中的应用研究
吴远斌
2021, 43(4): 1170-1176.   doi: 10.11999/JEIT191061
[摘要](112) [HTML全文](47) [PDF 3067KB](34)
摘要:
集成化已成为现代电子系统最重要的发展方向,雷达系统也是如此。现代直接变频技术具有成本极低、体积小、结构简单和高度集成化的特点,已广泛应用于通信市场,如手机、基站、卫星接收机和GPS接收机等,但至今未有在雷达中实际应用的报道。该文对直接变频技术在雷达中的应用进行了研究,特别是应用到相控阵体制的雷达上,能极大地降低雷达成本和体积,且有工作频带极宽、配置灵活、可重构的特点。因此,直接变频技术也将成为雷达技术的一个发展方向。该文最后给出了一个将直接变频技术应用到S波段相控阵雷达的设计实例。
旋转相控阵雷达区域威胁度计算及调度技术研究
李纪三
2021, 43(4): 1177-1184.   doi: 10.11999/JEIT190999
[摘要](149) [HTML全文](79) [PDF 3441KB](28)
摘要:
旋转相控阵雷达在方位和仰角上均能电子扫描,相对于传统机扫雷达在方位和仰角上能更加灵活地调配资源。为了优化探测效果,需要对探测区域进行方位分区并进行威胁度评估。该文基于旋转相控阵雷达最威胁路径的计算提出一种区域威胁等级评估的方法;通过把每点检测概率等价为代价函数,利用泛函变分将寻找最威胁路径转变为最短路径问题;利用快速行进法求解旅行最短问题满足的程函差分方程,然后利用梯度下降法回溯最威胁路径;最后以240批目标的威胁路径计算为例,给出相应的评估结果。实践结果验证了方法的有效性和正确性。
基于目标场景结构化稀疏重构的三维雷达成像方法
张研, 王保平, 方阳, 王佳慧, 宋祖勋
2021, 43(4): 1185-1191.   doi: 10.11999/JEIT200071
[摘要](154) [HTML全文](66) [PDF 2246KB](27)
摘要:
基于成像场景散射强度稀疏表示的3维雷达成像结果对目标的外形几何细节体现较差,不利于目标识别。该文首先分析了目标在成像场景内散射强度的结构化特征,然后以散射点梯度信息进行了结构化稀疏表示,构建了基于目标散射强度梯度变化的结构化稀疏重构模型,最后通过改进的联合正交匹配追踪算法重构出目标3维图像。实验结果表明,该方法具有较好的抗噪性能和成像质量,可以更好地反映目标外形几何特征。
距离相关噪声AOA协同定位下无人机路径优化方法
左燕, 刘雪娇, 彭冬亮
2021, 43(4): 1192-1198.   doi: 10.11999/JEIT200078
[摘要](162) [HTML全文](42) [PDF 1621KB](27)
摘要:
该文研究到达角度(AOA)协同定位下无人机路径优化问题。考虑实际AOA量测噪声方差是目标-传感器距离的函数,距离相关噪声特性使得AOA定位难度增加。为了更好地适应量测噪声随距离变化特性,该文提出一种变增益无迹卡尔曼滤波算法。随后,给出了距离相关噪声AOA定位下广义克劳美罗下界(GCRLB)。在此基础上理论分析了无约束最优传感器位置分布和约束条件下最优传感器位置分布。以GCRLB的迹最小化为目标函数建立AOA协同定位下多无人机路径规划问题,采用罚函数和LM算法优化求解,仿真验证了所提算法的有效性。
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