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2010年32卷6期

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论文
多模型粒子滤波跟踪算法研究
鉴福升, 徐跃民, 阴泽杰
2010, 32(6): 1271-1276 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00853
[摘要](2755) [PDF 268KB](1366)
摘要:
针对机动目标跟踪问题,该文设计了一种改进的多模型粒子滤波(EMMPF)算法。与传统的多模型粒子滤波(MMPF)算法按照模型概率分配粒子数不同,该算法可根据用户定义的准则灵活控制各个模型的粒子数,且无需对模型间的粒子进行交互。模型估计和状态估计分开计算,并用模型似然函数更新模型后验概率。与MMPF进行的仿真比较表明,该算法能用较少的粒子数获得更好的滤波性能。
基于数据加权策略的模糊聚类改进算法
唐成龙, 王石刚, 徐 威
2010, 32(6): 1277-1283 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00857
[摘要](2355) [PDF 278KB](831)
摘要:
该文提出了一种数据指数加权的模糊均值聚类策略,引入了指数权因子和影响指数,使得可以在聚类过程中差异化处理各个数据。新策略和现有的Gustafson-Kessel(G-K)算法相结合,提出了一种新的模糊聚类算法DWG-K用于提高聚类质量和挖掘离群点。数据试验表明DWG-K在提高聚类质量方面优于现有的G-K;在离群点挖掘方面,DWG-K对离群点的判定是全局的,离群点的物理意义清楚,且计算效率明显高于当前广泛采用的基于密度的离群点挖掘算法。
孤立点一类支持向量机算法研究
田 江, 顾 宏
2010, 32(6): 1284-1288 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00861
[摘要](2687) [PDF 246KB](1654)
摘要:
一类支持向量机将数据样本映射到高维空间,通过与坐标原点保持最大间隔的特征超平面检测孤立点。实际应用中算法对坐标原点的选择依赖性较强,检测性能受数据样本的分布影响较大;将算法转化为求解二类问题在一定程度上克服了这些不足,但其带来的数据不平衡问题受到现实中孤立点样本稀少或者不存在的影响。该文提出了孤立点一类支持向量机算法,并在此基础上设计了一种无监督的孤立点检测方法。分别基于超平面距离和概率输出大小定义两种孤立点异常程度,设定不同权值合并两种异常程度输出,将获得的可疑孤立点特征信息引入算法;在特征空间划分距离可疑孤立点最大间隔的超平面,分析在全部样本上的预测输出大小进而交互更新两部分的数据样本。在UCI数据集上进行了仿真实验,数据结果表明了该文方法能有效的提高检测率,降低误报率;同时样本交叉更新提高了检测的稳定性。
多元假设检验GMPHD轨迹跟踪
黄志蓓, 孙树岩, 吴健康
2010, 32(6): 1289-1294 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2008.01387
[摘要](2613) [PDF 305KB](1004)
摘要:
由于在军事和民事领域逐步广泛的应用,数目不定的多目标跟踪技术正受到越来越多的关注。概率假设密度(PHD)滤波方法,特别是具有闭式递归的高斯混合概率假设密度(GMPHD)技术,在噪声和漏警等影响下仍能形成优越的群目标跟踪性能。然而PHD滤波器并不能实现多目标航迹跟踪,而其与传统数据互联的结合,复杂度高且跟踪效果不尽如人意。在该文中,各目标的航迹信息以假设形式表述,数据互联则是通过使用经典的多元假设检测方法判决假设矩阵实现。其与GMPHD的结合不仅实现了数据互联和轨迹管理,还因为积累时间信息大大降低了杂波干扰的影响。实验结果证明,该算法可以对多个目标所形成的轨迹实施正确跟踪,同时,计算量的大幅度降低带来了跟踪系统可实现性的提高。
基于非平稳背景下的红外小目标检测
刘 靳, 姬红兵
2010, 32(6): 1295-1300 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.01083
[摘要](2429) [PDF 531KB](884)
摘要:
针对非平稳复杂背景下单帧图像的红外小目标检测概率较低的问题,该文提出了一种基于当前残差的改进M估计的红外背景预测和抑制算法。该算法利用M估计的基本模型预测背景,将目标像素和观测噪声视为背景估计的混合干扰,提出与背景图像残差相关的校正函数c()自适应地调整估计增益,从而减小异常样本对背景估计的影响,提高了估计的准确性。同时引入遗忘因子使算法能够适应于非均匀复杂背景的估计,提高了算法的鲁棒性。多组红外图像实验表明:所提算法不仅能够在非平稳背景下有效地估计背景,还能在滤除背景的同时最大程度地保留目标像素的信息,提高了目标的检测概率。
一种优化的高精度灰色GM(1,1)预测模型
尚军亮, 方 敏
2010, 32(6): 1301-1305 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00792
[摘要](2901) [PDF 213KB](1799)
摘要:
针对灰色GM(1,1)模型的建模方法存在偏差,模型不满足协调性条件,不具有变换一致性,且通过累加生成建模时,x(0)(1)没有起到高精度控制预测等问题。该文从重构GM(1,1)白化背景值出发,利用白化背景值的加权向前差商和向后差商平均值优化模型灰导数,根据新信息对认知的作用大于旧信息的原理,以x(1)(n)替换x(0)(1)作为模型的初始条件,对GM(1,1)预测模型进行了改进,从而使所建模型的预测精度大为提高,尤其是发展系数大于2时,新模型的拟合精度仍然很高。通过实例对比验证了新模型无论在低增长指数序列还是在高增长指数序列都有非常高的实用性和可靠性。
基于LLE的分类算法及其在被动毫米波目标识别中的应用
罗 磊, 李跃华
2010, 32(6): 1306-1310 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00877
[摘要](2869) [PDF 355KB](639)
摘要:
该文针对模式识别中的单类分类问题,根据LLE算法思想,考虑数据分布的低维流形,提出了一种单类分类算法。基于流形学习算法发现了被动毫米波信号的短时傅里叶谱中低维流形的存在,并讨论了其特性。将新算法应用于被动毫米波金属目标识别,相对目前流行的分类算法,取得了更好的效果,且算法对输入参数不敏感,在数据混叠程度较高时仍有很好的鲁棒性。
直接线性图嵌入算法及其在人脸识别中的应用
陈江峰, 袁保宗
2010, 32(6): 1311-1315 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2008.01111
[摘要](2410) [PDF 232KB](1360)
摘要:
图嵌入算法使用无向有权图来描述数据集的流形结构,目前许多流形学习算法都可统一到这个框架下。线性图嵌入算法(LGE)在高维小样本应用中往往会遇到的奇异值问题,因此需把数据集预先投影到PCA子空间,往往会丢失了一些有用的信息。本文提出了一种直接的线性图嵌入算法(DLGE),可直接从原始数据集中提取特征。此外DLGE算法相对于基于迭代的正交化算法,在最小二乘意义下对截断的征向量进行正交化处理,计算简便有效。在多个人脸数据库库上的仿真结果表明,相对于传统算法,DLGE算法具有更强的人脸表征能力,更好的分类性能,且更加鲁棒。
基于正则化方向失真的压缩图像质量评价
程光权, 成礼智
2010, 32(6): 1316-1320 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00867
[摘要](2333) [PDF 241KB](643)
摘要:
图像质量评价是图像和视频处理系统中的基本算法。该文在分析人眼视觉系统对图像感知特点的基础上,结合二维图像的几何本征特征研究,提出了一种新型的基于图像正则化方向失真的完全参考质量评价算法。该方法计算简单,物理意义明确。仿真试验结果表明,该方法符合人眼视觉系统特性,所得到的图像质量客观评价结果与主观评价结果之间具有更好的一致性。
原始数据压缩对星载SAR/GMTI系统测速影响研究
行 坤, 邓云凯, 祁海明
2010, 32(6): 1321-1326 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00868
[摘要](3079) [PDF 397KB](658)
摘要:
星载SAR原始数据压缩是目前解决星载SAR实时获取的海量数据与星上有限数传带宽的有效手段。压缩比越大,数据率越低,但较大的量化误差将影响SAR-GMTI的测速精度;压缩比越低,数据压缩对测速精度影响越小,但数据率越高。因此,数据压缩比的选择需要在数据率与测速精度之间取得折中。该文建立了星载SAR/GMTI系统回波信号仿真模型,仿真了星载SAR-GMTI原始数据,针对相位中心偏置天线(DPCA)与沿迹干涉(ATI) 两种有重要工程应用潜力的方法,详细分析了分块自适应量化 (BAQ) 算法对测速精度的影响。该文的研究结果将为星载SAR/GMTI系统的压缩比选择提供重要的理论依据。
复合高斯杂波下基于GLRT的扩展目标检测
陈远征, 陈建军, 付 强
2010, 32(6): 1327-1331 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00832
[摘要](2693) [PDF 254KB](736)
摘要:
广义似然比检测(Generalized Likelihood Ratio Test,GLRT)是解决复合高斯杂波下扩展目标检测问题的一种有效方法,而当目标速度未知时,经典的GLRT失效。该文针对目标速度未知的情形,提出了一种基于广义特征值分解的扩展目标多普勒频率估计算法,可有效估计多普勒频率,并以此为基础设计了一种R-GLRT(Robust GLRT)检测器。仿真结果表明了这种检测器的有效性。
非均匀环境下利用杂波脊信息的杂波滤除方法研究
周 宇, 张林让, 刘 楠, 刘 昕
2010, 32(6): 1332-1337 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.01104
[摘要](3377) [PDF 337KB](550)
摘要:
该文针对空时自适应检测训练样本中含有干扰目标会导致目标检测性能下降的问题,提出一种利用杂波脊先验信息滤除杂波的方法,使目标检测不受训练样本中干扰目标的影响,并且提高了小样本情况下的检测性能。利用机载雷达地杂波在角度多普勒空间的分布特点,结合杂波2维高斯功率谱密度模型,构造杂波协方差矩阵用于滤除对目标有遮蔽影响区域内的杂波。模型参数的设定充分结合了环境先验信息,使参数设定快速准确。通过仿真数据和MCARM实测数据的仿真实验,结果表明在训练样本被干扰目标污染和小样本情况下,利用杂波脊信息的杂波滤除方法均能有效滤除杂波,检测性能高于传统的自适应检测方法。
双站SAR多PRF同步链同步方法
周良将, 梁兴东, 丁赤飚
2010, 32(6): 1338-1342 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2008.01637
[摘要](2470) [PDF 281KB](591)
摘要:
收发单元之间的相位同步是双站合成孔径雷达的关键问题之一。针对实际双站SAR实验系统中所体现出的问题,该文提出了一种多PRF同步链的双站合成孔径雷达同步方法,该方法通过双向同步链实现高精度的随机相位误差测量;并利用中国余数定理解算频率差测量中的模糊,实现低同步频率条件下双站SAR单元频率源间慢变化频率差的无模糊测量。最后,通过仿真验证了方法的有效性。
双通道极化SAR干扰抑制
郭 睿, 孙光才, 周 峰, 邢孟道
2010, 32(6): 1343-1349 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00860
[摘要](2348) [PDF 401KB](584)
摘要:
该文结合SAR领域的两种重要技术极化和多通道,提出了在双通道极化合成孔径雷达(D-PolSAR)系统中同时抑制压制和欺骗干扰的方法。文章首先建立了D-PolSAR系统模型,分析了在这一系统下的信号模型和干扰模型;然后分析干扰信号与真实目标信号在D-PolSAR系统下的差异,提出了基于相位补偿的双通道相消方法来同时抑制压制干扰和欺骗干扰,仿真实验证明该方法的有效性。
基于MIMO噪声雷达的高速运动目标检测
陈金立, 顾 红, 苏卫民
2010, 32(6): 1350-1354 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00839
[摘要](2917) [PDF 426KB](821)
摘要:
针对传统体制雷达对高速运动目标不能进行长时间有效相参积累检测问题,该文提出了一种基于MIMO噪声雷达的高速运动目标检测方法。该方法利用MIMO噪声雷达在短时间内输出的多路回波数据进行相参并行处理来取代回波数据的长时间相参积累检测,以避免距离走动,径向速度变化以及反射截面积(RCS)快起伏等非平稳因素对目标检测的影响,有效实现了多个高速运动目标的无模糊检测。仿真结果验证了MIMO噪声雷达在高速运动目标检测方面的优越性。
基于改进EEMD的穿墙雷达动目标微多普勒特性分析
王 宏, Narayanan R M, 周正欧, 李廷军, 孔令讲
2010, 32(6): 1355-1360 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00899
[摘要](2911) [PDF 454KB](1299)
摘要:
穿墙雷达动目标探测中人的心跳、呼吸、手臂摆动等运动的微多普勒信号是非线性、非平稳信号,可以采用经验模式分解(EMD)对其进行时频分析。由于EMD分解存在模式混合问题,该文提出一种改进的整体平均经验模式分解(EEMD)方法,并将其应用于穿墙雷达人的运动微多普勒特性分析中,并且对分解后的每个本征模式函数(IMF)进行Hilbert-Huang变换(HHT),得到信号的时间-频率-能量谱。仿真数据和实验结果分析均表明,改进的EEMD方法不仅能够有效消除EMD中的模式混合问题,将人运动微多普勒信号中的不同频率尺度分解在不同的IMF中,而且还能够有效抑制原始信号中的噪声,提高信噪比,得到更精细、更清晰的时频分布。
机载前视SAR三维成像算法研究
任笑真, 杨汝良
2010, 32(6): 1361-1365 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00734
[摘要](3021) [PDF 334KB](659)
摘要:
该文以一种采用天线阵模式的机载前视合成孔径雷达(SAR)系统为对象,根据前视SAR的成像几何模型和回波信号特点,提出了一种适用于机载前视SAR的3维成像算法。该算法首先将各天线阵元接收一遍后的数据采用CS算法获得单幅SAR图像,然后将飞机飞行过程中获得的所有SAR图像中相同方位向对应的数据结合距离多普勒算法思想依次进行成像处理,最后获得3维像。模拟了X波段前视SAR点目标回波并进行了3维成像实验,对成像性能进行了分析。仿真结果验证了该算法的有效性。
一种基于伪卫星信号正交性的远近效应消除技术
李涛护, 刘建胜, 黄智刚, 秦红磊
2010, 32(6): 1366-1369 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00784
[摘要](2155) [PDF 258KB](852)
摘要:
该文针对导航领域伪卫星应用中的远近效应问题,提出了一种根据伪卫星信号正交性消除远近效应的新思想。在对伪卫星信号之间的正交性进行理论分析的基础上,提出了正交投影算法,该算法从接收信号中提取并减去在强信号分量上的投影,以减轻强信号对弱信号的捕获干扰,且具有无需改动接收机的硬件结构和估计信号分量幅度等优点。通过仿真与传统的滑动相关方法进行了捕获性能比较,结果表明,在捕获概率为90%的条件下,正交投影算法能将抗远近效应的能力提高约9 dB。
雷达配置诱饵对抗反辐射导弹的仿真
周伟光, 罗积润, 贾玉贵, 王华彬
2010, 32(6): 1370-1376 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00227
[摘要](2665) [PDF 314KB](865)
摘要:
该文在考虑4臂平面等角螺旋天线双通道幅相组合测向系统工作原理的基础上,确立了测向系统在雷达诱饵合成场中导引信号形成模型,给出了一种简化的反辐射导弹运动模型,获得了分析诱偏效果的计算公式、动态仿真方法及模拟结果。数值计算表明,对于雷达诱饵之间距离为250 m到300 m的情况,通过合理设置诱饵电平可以使雷达及诱饵获得较高的生存概率,而诱饵辐射场初始相位对雷达诱饵生存概率影响相对较小。
一种频率可重构微带天线的快速优化设计方法
胡梦中, 尹成友, 宋 铮
2010, 32(6): 1377-1383 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.01437
[摘要](3368) [PDF 481KB](989)
摘要:
该文针对目前频率可重构微带天线的优化设计常依赖于反复实验的现状,提出了一种快速有效的频率可重构微带天线优化设计方法,该方法将新型量子遗传算法与通用的空域矩量法结合,在计算阻抗矩阵时利用了直接矩阵操作技术,大大节约了计算时间。利用该方法,优化出一副可工作在十个甚至更多的窄频段的变频圆柱共形可重构微带天线,优化结果与相关软件结果的比较显示了该文方法的正确性及高效性。
高阶LOD-FDTD方法的数值特性研究
刘国胜, 张国基
2010, 32(6): 1384-1388 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00881
[摘要](2399) [PDF 245KB](876)
摘要:
该文分析并证明了高阶局部1维时域有限差分(LOD-FDTD)方法的数值特性,即:稳定性、数值色散及高阶收敛性。文中首次推导出3维各阶LOD-FDTD方法的增长因子和数值色散关系的一致形式,解析证明了这类方法均是无条件稳定的。基于此一致性关系,首次分析了这类方法的数值色散误差随阶数的收敛情况,并给出收敛性条件。在用此类方法计算谐振腔本征模频率的实验中,数值结果显示高阶方法可达到更优的计算精度,同时不显著增加计算时间。
版图面积受限POR电路中复位延迟问题的研究
屈小钢, 杨海钢
2010, 32(6): 1389-1394 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00873
[摘要](2655) [PDF 465KB](1328)
摘要:
针对上电复位电路中实现毫秒级复位时间的电阻和电容所需面积过大的问题,该文给出了一种基于指数时间扩展技术的面积有效的延时电路。该电路利用环形振荡器产生信号的周期作为参考单位延时,通过异步分频实现增大的指数倍的延时,能在节省芯片面积的情况下实现毫秒级延时,在上电复位电路中实现足够长的复位时间。同时,该文给出了SMIC 0.18 m工艺下设计的SPICE仿真和实验测试结果。实现延迟时间0.91 ms和54.9 ms时,电路版图面积分别约为172m75 m和172 m95 m。与通常的RC方法相比,实现相同的延时至少各节省约82.8%和97%的面积。
可编程逻辑阵列分段递进优化布局算法研究
崔秀海, 杨海钢, 龚 萧, 黄 娟, 谭宜涛
2010, 32(6): 1395-1400 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2008.01689
[摘要](2483) [PDF 345KB](573)
摘要:
为了提高FPGA(Field Programmable Gate Array)的布通率并优化电路的连线长度,在模拟退火算法的基础上,该文提出一种新的FPGA布局算法。该算法在不同的温度区间采用不同的评价函数,高温阶段采用半周长法进行快速优化布局,低温阶段在评价函数中加入变量因子并进行适度的回火处理,以此来优化布局。实验表明,该算法提高了布通率,优化了连线长度,与最具代表性的VPR(Versatile Place and Route)布局算法相比布线通道宽度提高了近6%,电路总的连线长度降低了4~23%。
高功率多注速调管TM310模圆柱形谐振腔杂模抑制方法
韩慧鹏, 王 勇, 宋金星
2010, 32(6): 1401-1405 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00768
[摘要](2878) [PDF 388KB](602)
摘要:
该文针对TM310模(主模)圆柱形谐振腔提出了一种新的杂模抑制方法。为抑制与主模相邻的低次杂模TM020,采用在谐振腔中放置接收振子天线的方法,并推导了放入接收振子天线后,模式频率变化量的表达式。由此发现:模式频率变化量仅依赖于该模式在接收振子天线处的电场强度,而与其磁场无关;通过适当调整接收振子的位置,可使主模和TM020 模具有不同的频率变化量,从而能增大模式之间的频率间隔,避免TM020 模对主模的干扰。另外,为抑制与主模相邻的杂模TM+310,采用了在谐振腔中放置短路杆阵的方法。利用CST-MWS软件对X波段此类谐振腔进行了模拟计算,验证了该方法的有效性。
协作频谱感知中快速自适应门限策略
夏文芳, 王 殊, 龚世民, 刘 威
2010, 32(6): 1406-1411 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00891
[摘要](2816) [PDF 344KB](795)
摘要:
频谱感知是认知无线电的一个重要组成部分。在异构网络中,认知节点的移动会导致接收信号强度和噪声功率发生变化,这使得采用固定门限参数的频谱感知策略无法保证在任何时候均工作于最优感知状态。为了解决这一问题,该文提出一种自适应门限参数的协作频谱感知策略。该策略无需主用户信号、信道以及环境噪声的任何先验信息,参与协作的所有认知节点采用最陡下降法自适应调节门限参数,控制中心采用最优数据融合算法获得最小检测代价。仿真结果显示,当认知节点参数发生变化时,协作节点的门限参数快速收敛于最优值,使系统贝叶斯风险最小。
分布式空频编码协同通信系统中基于导频转发新时序的信道估计算法
俞晓帆, 赵春明
2010, 32(6): 1412-1417 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00906
[摘要](3102) [PDF 271KB](702)
摘要:
该文针对频率选择性衰落下的多中继分布式空频编码协同通信系统,提出了基于导频转发新时序的频域信道估计算法,包括最小二乘(LS)估计算法和低阶近似的线性最小均方误差(Lr-LMMSE)估计算法。互相协同的各中继节点在收到源节点广播发送的频域导频符号向量后,通过互不相同的时隙将其转发给目的节点,从而避免了各中继节点转发的导频符号在目的节点上的混叠干扰。理论分析和仿真结果表明,该算法成功地分辨了多中继协同通信系统的所有频域信道系数,其估计精度高,算法复杂度低,具有较高的实用价值。
基于欠奈奎斯特采样的超宽带信号总体最小二乘重建算法
杨 峰, 胡剑浩, 李少谦
2010, 32(6): 1418-1422 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00879
[摘要](2772) [PDF 250KB](1236)
摘要:
该文针对超宽带无线通信中需要设计高速模数转换器的问题,提出了一种欠奈奎斯特采样方法,该方法所要求的采样率仅与信号新息率相关,低于奈奎斯特率1个数量级。基于欠采样得到的离散时间超宽带信号,从理论上推导出信号的傅里叶频谱表达式,由此给出了一种总体最小二乘参数估计算法,能够准确地估计出冲激串信号的幅度和时移;通过将估计出的冲激串信号与高斯单脉冲波形卷积,完成超宽带信号的波形重建。仿真和实验结果表明,该文算法能够准确地重建原始超宽带信号,且算法性能优于现有的零化滤波重建算法。
线性离散码系统中基于近似容量分析的发送天线选择算法
许 莉, 朱近康, 邱 玲
2010, 32(6): 1423-1428 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00830
[摘要](2585) [PDF 311KB](582)
摘要:
为了降低应用线性离散码(LDC)的多输入多输出系统中发送天线选择算法的复杂度,该文利用LDC的线性变换矩阵的酉矩阵参数化性质,推导出了一种考虑LDC矩阵平均影响的近似容量表达式。近似容量表达式不涉及时间扩展的高阶等效信道矩阵的运算,从而基于近似容量的发送天线选择算法可以有效地降低运算复杂度。该文从近似容量出发,给出了最大化近似容量的发送天线选择算法和基于矩阵消元的天线选择算法。近似容量表达式为基于垂直空时分层码(V-BLAST)提出的低复杂度天线选择算法在LDC系统中的直接应用提供了理论支持。仿真结果表明,所提方案具有与最优天线选择算法相近的性能,但具有更低的计算复杂度。基于矩阵消元的天线选择算法与在V-BLAST系统中提出的基于范数和相关性的天线选择算法相比,可以获得更好的分集增益,因而具有更好的误码率性能。
基于最大比特速率准则的FMT频域均衡算法
钟 华, 郑林华, 金国平
2010, 32(6): 1429-1434 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00848
[摘要](2600) [PDF 289KB](676)
摘要:
针对严格采样滤波多音调制(Filtered Multi-Tone modulation,FMT)系统符号间干扰严重的问题,通过推导严格采样FMT系统的矩阵表示式,提出了一种新的频域均衡算法,该算法以最大化比特速率为目标来确定均衡器的系数。仿真结果表明,在ATTC(Advanced Television Technology Center)E型信道条件下,新算法的可达比特率(Achievable Bit Rate,ABR)性能比最小均方误差准则的线性均衡和判决反馈均衡分别提高了40%和70%,误码率性能在BER为10-4则分别改善了3 dB和5 dB;而在WLAN信道条件下,新算法的ABR性能分别提高了45%和75%,误码率性能在BER为10-4则分别改善了6 dB和10 dB。
基于子阵列的低轨星载多波束相控阵天线的设计与实现
梁 广, 龚文斌, 余金培
2010, 32(6): 1435-1440 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00695
[摘要](2973) [PDF 423KB](1169)
摘要:
该文针对采用CDMA通信体制的低轨通信卫星,设计了具有等通量覆盖的平面阵列多波束天线,克服了卫星波束大角度扫描带来的边缘问题和远近效应。采用遗传算法对正六边形天线阵列进行综合,结合子阵分割理论,在波束空间和阵元空间进行子阵分割,简化了波束赋形的参量数目,同时还提出了一种波束成形网络复用结构,节省了2/3的资源。最后研制了16波束相控阵发射天线,其平面近场测试结果表明天线各指标都符合设计要求,有效验证了算法的正确性。
FFH/BFSK选择分集合并接收机在部分频带干扰Nakagami-m信道下的性能分析
周志强, 程郁凡, 李少谦
2010, 32(6): 1441-1445 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00672
[摘要](2388) [PDF 237KB](852)
摘要:
快速跳频通信系统选择分集合并接收机可以有效减轻干扰及衰落对系统带来的性能损伤。该文给出了快速跳频BFSK系统在部分频带干扰下的选择分集合并接收机模型,并对该接收机在同时存在部分频带干扰以及加性高斯白噪声的非频率选择性Nakagami-m衰落信道下的性能进行了推导,给出了误码率的闭合表达式。最后进行了仿真验证,仿真结果与理论分析结果完全一致。分析表明:具有高分集度的选择分集合并接收机受干扰影响较小;在干扰功率较大时,其性能要好于其它几种分集合并接收机;在一定的信道条件下,存在一个最佳分集度。最后针对选择分集合并接收机在弱干扰信号下的性能不足,提出相应的改进措施。
协同通信系统中一种新的分析吞吐量的方法
啜 钢, 裴 静, 刘洪来, 唐兴伟
2010, 32(6): 1446-1451 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00834
[摘要](2843) [PDF 304KB](863)
摘要:
为了提高系统性能并最大限度降低算法复杂度,该文提出了一种新的协同通信系统中吞吐量的更优近似分析方法等效卡方分布法。通过与传统的等效高斯分布法相比,该方法得出了更为精确的吞吐量的理论表达式,并进一步研究信息速率和信噪比对吞吐量的影响,给出了使吞吐量达到最大的最优R。理论分析和仿真结果表明,等效卡方分布法可以更有效地运用到基于多协作中继的协同通信系统的分析研究中。
一种基于紧急程度的自时钟开始时间公平排队分组调度算法
刘文波, 郭云飞, 马海龙
2010, 32(6): 1452-1456 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00781
[摘要](2440) [PDF 205KB](684)
摘要:
为了克服目前GPS (Generalized Processor Sharing)类调度算法中实时应用分组的排队时延较大且不稳定的局限性,该文提出一种新的分组排队调度算法,该调度算法在计算分组服务标签时添加了一个紧急程度函数,调整了到达分组间的竞争关系,从而可以按照实时性应用的要求来调整到达分组的转发先优级,由此显著降低了实时性应用分组的排队时延和抖动幅度。分析和仿真实验表明,与GPS类其它调度算法相比,该调度算法对于实时应用的分组能提供较低的、更稳定的排队时延保证,同时还继承了GPS类算法的公平性和排队时延有界等特性,而且对系统虚拟时间的跟踪计算更为简捷高效。
一种基于最长队列预测的CICQ交换结构调度算法
彭来献, 恽 姿, 赵文栋, 田 畅
2010, 32(6): 1457-1462 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00908
[摘要](2771) [PDF 315KB](715)
摘要:
CICQ(Combined Input Crosspoint Queued)是一种在crossbar交叉点加入少量缓存的交换结构,具有无需内部加速比及分布并行调度的特性。为了自适应网络环境中各种业务流量,提高在非均匀流量下的性能,该文提出了一种基于最长队列预测的高效CICQ交换结构调度算法RR-LQD (Round Robin with Longest Queue Detecting)。RR-LQD算法复杂度为O(1),具有良好的可扩展性;通过预测局部最长队列并尽力为其服务,保持调度中队列长度的均衡,能够适应各种非均匀流量的网络环境。仿真结果表明:在各种均匀和非均匀流量下,RR-LQD算法均能达到100%的吞吐量,并且具有优良的时延性能。该文使用FPGA芯片实现了RR-LQD算法仲裁器,能够满足高速、大容量交换结构的设计需要。
一种基于QoS的QoE到SLA映射方法
倪 萍, 廖建新, 朱晓民, 万 里
2010, 32(6): 1463-1468 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2008.01486
[摘要](2794) [PDF 273KB](1116)
摘要:
该文提出一种算法IQoE2QoS(Improved QoE to QoS),采用模糊理论的方法计算QoE到QoS的映射。该算法有3重目标:从大量的经验数据中通过计算互信息量方式总结被统计指标之间的关联程度。在大量经验数据的基础上通过多指标模糊判定理论将用户感知映射到应用层用户QoS参数。考虑了用户的QoE和QoS的双向映射,并且阐述了得到的QoE如何自然映射到SLA(Service Level Agreement)。通过仿真表明,IQoE2QoS算法对用户体验的分类准确度是线性回归算法的2到3倍。
一种适合分级Ad hoc网络的动态信誉评估模型
于 尧, 李 喆, 刘 军, 刘翠香, 郭 磊
2010, 32(6): 1469-1474 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00720
[摘要](2424) [PDF 256KB](551)
摘要:
该文针对分级结构Ad hoc网络的特点和安全需求,提出一种动态信誉评估模型。该模型根据节点的角色和功能划分信誉关系,结合节点之间的关联性建立信誉评价机制,利用相关节点的信誉信息更新各角色节点的信誉。该模型由簇首节点监管全簇信誉,缓解信誉计算收敛慢的问题。仿真结果表明,与传统的信誉评估模相比,该文提出的信誉评估模型能更实时地、准确地反映出分级Ad hoc网络节点的安全状况。
无线传感器网络中协作通信的能耗优化方法研究
江若宜, 季 薇, 郑宝玉
2010, 32(6): 1475-1479 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00521
[摘要](2816) [PDF 269KB](1380)
摘要:
针对能量受限的无线传感器网络,该文综合考虑了协作节点数量和调制方式对系统能量有效性的影响,提出一种能量最优的综合优化方法。文中首先给出了在Rayleigh衰落信道环境下,协作通信系统采用二相相移键控(BPSK)和M进制正交幅度调制(MQAM)时误码率的闭式表达,同时对协作通信的系统能耗进行了分析。在此基础上,根据能耗最小化原则对协作节点数量和调制方式进行了联合优化。仿真结果表明,与调制方式固定或协作节点数固定的系统相比,该方案能进一步降低协作通信的系统能耗。
一种有效的无线传感器网络广播密钥管理方案
吴 亮, 曹晓梅, 杨 庚, 李大伟
2010, 32(6): 1480-1484 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00892
[摘要](2541) [PDF 240KB](701)
摘要:
无线传感器网络具有自组织、自管理和能量有限等特性,使其安全性面临严峻的挑战。该文在分析现存组播密钥管理方案的基础上,提出了一种基于BIP(Broadcast Incremental Protocol)和EBS(Exclusion Basis Systems)算法的广播密钥管理方案EBKMP。该方案对生成的广播树进行分组,根据相邻组间海明距离尽量小的原则分配密钥,增强安全性同时有效降低了组成员异动引起的密钥更新消耗。通过与几种经典密钥管理方案对比,证明EBKMP在通信、存储性能和抗合谋攻击能力等方面有显著改善。
学术讨论
两种背包型的公钥密码算法的安全性分析
韩立东, 刘明洁, 毕经国
2010, 32(6): 1485-1488 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.01396
[摘要](2535) [PDF 187KB](809)
摘要:
背包型公钥密码体制是几个最早的公钥密码体制之一,分析其安全性十分重要。该文对两种抵抗Shamir攻击和低密度攻击的背包型公钥密码体制进行了安全性分析,提出一种新的攻击方法,指出可以利用多项式时间算法以很大的概率找到私钥,从而破解了它们。
研究简报
基于动态失真补偿量化索引调制的可逆数据隐藏算法
叶天语, 钮心忻, 马兆丰, 杨义先
2010, 32(6): 1489-1492 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00859
[摘要](2451) [PDF 376KB](738)
摘要:
不同于传统的失真补偿量化索引调制,该文提出了动态失真补偿量化索引调制的概念。两者的区别在于量化步长和失真补偿参数是否可变。首先推导出动态失真补偿量化索引调制可逆性的成立条件,然后推导出失真补偿参数的可允许范围,最后利用可逆性设计一个具体的可逆数据隐藏算法。在只执行一遍时,它的数据隐藏率高达1 bit每像素,高于其他可逆数据隐藏算法。另外,算法的动态特性有利于防止参数泄露。实验结果表明:不管初始条件如何,该算法既能正确解码出秘密信息,又能准确恢复原始载体。
虚拟阵元解模糊的可行性分析
董国英, 陶海红, 廖桂生
2010, 32(6): 1493-1496 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00776
[摘要](2705) [PDF 226KB](736)
摘要:
针对稀布阵的测向模糊问题,该文以虚拟阵列变换法和基于最小二乘估计的虚拟阵元法为例,从理论上分析了虚拟阵元法解测向模糊的可行性,并通过大量仿真实验加以验证,得出虚拟阵元的接收数据的产生依赖于实际阵元的变换区间,在这种情况下虚拟阵元法并不能有效的解模糊。
分布式卫星干涉SAR测速误差分析
余 慧, 王岩飞, 耿旭朴, 闫鸿慧
2010, 32(6): 1497-1500 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2008.00265
[摘要](2314) [PDF 218KB](684)
摘要:
在应用分布式卫星干涉SAR进行地面运动目标检测(GMTI)时,由于卫星群的绕飞运动,各小卫星的航迹不完全平行,速度矢量存在差异,导致沿航迹干涉基线长度随时间不断变化,从而影响干涉相位图,带来测速误差和目标定位误差。针对此问题,该文分析了分布式卫星群的实际轨道情况,建立了由基线长度变化导致的测速误差模型,提出了两种可有效消除此误差从而提高测速精度的信号处理方法。最后进行了计算机仿真实验,实验结论证实了文中所提出方法的有效性与准确性。
基于Floquet模式的异向介质参数提取方法
王 瑞, 谢拥军, 杨 锐, 李 慧, 田 超, 吴召海, 胡海鹏
2010, 32(6): 1501-1504 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00736
[摘要](2485) [PDF 255KB](1129)
摘要:
基于TEM波作用下SRR(开口谐振环)异向介质的解析分析,确立了3种摆向下SRR结构的负参数谐振响应。将Smith的异向介质参数提取方法推广至Floquet模式下,并比较了两种方法的S参数。逐一分析了不同摆向下异向介质的负效应,证明了解析分析的正确性。与传统方法相比,基于Floquet模式的参数提取有效地减少了S参数的计算时间,更有利于分析异向介质的双各向异性。
改进的基于QR分解的分层空时检测算法
陈 亮, 李建东, 陈 东
2010, 32(6): 1505-1509 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2008.01186
[摘要](2570) [PDF 296KB](929)
摘要:
该文提出一种应用于多输入多输出通信系统的基于QR分解的检测算法。该算法避免了传统分层空时检测算法中对信道矩阵求逆的过程,减小了运算复杂度。同时克服了排序QR分解检测复杂度高的问题。通过串行干扰抵消逐层去除最小错误概率的信号,减小了抵消过程中误差传播的概率,提高了系统的误码性能。仿真表明性能优于传统的分层空时检测算法以及排序、次优排序QR分解检测算法。对于未编码4发4收多天线系统,采用QPSK调制,在达到10-3误码率时,该文所提算法比分层空时检测算法有2.5 dB的增益,比次优排序QR分解检测算法有5 dB的增益。
一种新的22n+1阶QAM星座图设计
吴毅凌, 李红滨, 赵玉萍
2010, 32(6): 1510-1514 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2008.00865
[摘要](2736) [PDF 310KB](1419)
摘要:
该文研究了22n+1阶正交幅度调制(Quadrature Amplitude Modulation,QAM)的星座图,提出了一种可以根据格雷映射规则建立映射表的正方形QAM星座图。为了对比正方形星座图与十字形以及矩形星座图的性能,该文以32 QAM为例对3种星座图的信号功率效率进行了分析,并对三者的误码性能进行了仿真。仿真结果表明,与信道编码结合使用时,正方形星座图的误码性能优于十字形星座图和矩形星座图。而且,对于多载波通信系统,正方形星座图和十字形以及矩形星座图具有相同的信号功率效率。
IEEE802.1AE中GCM的高速硬件实现
赵晶晶, 李 丽, 潘红兵, 许 俊, 吴志刚, 林 军
2010, 32(6): 1515-1519 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.00651
[摘要](2251) [PDF 259KB](1011)
摘要:
该文设计了一种适用于IEEE802.1AE协议的GCM高速硬件结构。GCM的核心模块包括AES和Ghash两部分。该文中Ghash模块采用了一种新型的并行乘加器,可以同时处理多组数据,而不需要预先确定等待处理的分组数据总数;为了支持密钥每个时钟周期不断变化,AES中密钥扩展模块采用了循环展开结构。该文采用二度并行的Ghash模块实现了GCM高速加密电路,使用Fujitsu 0.13 m 1.2 V 1P8M CMOS工艺进行逻辑综合,得到吞吐率为97.9 Gbps,面积为547 k门,时钟频率达到764.5 MHz。
基于多Agent强化学习的Ad hoc网络跨层拥塞控制策略
邵 飞, 伍 春, 汪李峰
2010, 32(6): 1520-1524 . doi: 10.3724/SP.J.1146.2009.01092
[摘要](2721) [PDF 313KB](2120)
摘要:
该文首先证明基于MAC层竞争造成的网络拥塞模型中存在纳什均衡点。其次,基于WOLF-PHC学习策略提出了一种跨层拥塞控制(WCS)机制。它在路由层中选择一对去耦合节点作为转发节点,同时在MAC层对源节点的发送数据进行分流,从而提高链路的空间重用性。仿真结果表明:在不需要交互任何信息的情况下,通过节点之间的相互博弈以后,采用WOLF-PHC算法能够找到每个节点的最佳分流概率进而使整体网络吞吐量达到最大值;同时当外界环境发生改变时,该算法能够较快地找到新的最佳分流概率从而实现对环境的自适应能力。

1979年创刊 月刊

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主管单位:中国科学院

主办单位:中国科学院电子学研究所
国家自然科学基金委员会信息科学部

主  编:吴一戎

ISSN 1009-5896  CN 11-4494/TN

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