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2013年35卷3期

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论文
前视阵高速雷达空时处理方法研究
许京伟, 廖桂生, 朱圣棋, 柳艾飞
2013, 35(3): 509-515. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00992
[摘要](1660) [PDF 311KB](872)
摘要:
多普勒严重模糊,训练样本有限是高速平台雷达面临的重要问题,协方差矩阵估计误差以及目标约束误差将使处理器性能严重下降。针对上述问题,该文对前视阵杂波自由度进行了研究,分析表明杂波特征谱与孔径带宽积、时宽带宽积以及空时耦合特性有关。该文提出基于主瓣区域空时多波束的鲁棒空时处理方法,首先通过空时多波束降低杂波自由度,然后利用多普勒区间约束的方法,提高了处理器的性能和系统鲁棒性。仿真实验证明了该文方法的有效性,当样本中存在目标信号时,该文方法相比传统固定约束矢量的方法输出信杂噪比性能平均提高5 dB左右。
一种多普勒盲区条件下的多假设运动模型目标跟踪方法
韩伟, 汤子跃, 朱振波
2013, 35(3): 516-523. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00444
[摘要](1614) [PDF 312KB](759)
摘要:
机载预警雷达存在不可忽略的多普勒盲区问题。在目标跟踪的过程中,该盲区容易造成目标航迹中断和重起批。针对该问题,提出了一种基于多假设运动模型的目标跟踪方法。该方法根据多普勒盲区对目标状态的约束形成多个假设运动模型,当新出现的量测值落入任何一个运动模型形成的关联波门内,则航迹关联成功。仿真结果表明,该算法在不同盲区范围条件下,针对不同机动能力的目标均具有较高的航迹关联率,有效提高了目标连续跟踪性能。
复高斯白噪声背景下贝叶斯检测前跟踪的检测阈值设置方法
夏双志, 戴奉周, 刘宏伟
2013, 35(3): 524-531. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00844
[摘要](1938) [PDF 281KB](841)
摘要:
在Neyman-Pearson准则下,对于贝叶斯检测前跟踪算法,为了能够按照系统要求的虚警概率实时地设置检测阈值,该文在观测噪声为复高斯白噪声的情况下推导得到了检测阈值的近似闭式解。对于贝叶斯检测前跟踪算法,该文从似然比检测形式入手,推导了检测统计量的表达式,得到了系统虚警概率同检测阈值之间的关系,并在观测噪声为复高斯白噪声的情况下给出了检测阈值的近似闭式解。计算机仿真实验表明,利用该检测阈值的近似闭式解,可以按照系统要求的虚警概率实时地计算检测阈值,从而使得实际系统的虚警概率满足要求。
抑制特定区间距离旁瓣的恒模波形设计方法
李风从, 赵宜楠, 乔晓林
2013, 35(3): 532-536. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00857
[摘要](1765) [PDF 246KB](704)
摘要:
该文提出在特定的距离旁瓣区间具有极低相关幅值的恒模波形设计方法。该类波形可应用于具有发射自适应能力的雷达、声呐和通信系统,以抑制距离旁瓣遮蔽和多路径等干扰。该文使用0-1加权的积分旁瓣电平构造目标函数,将波形设计转化为无约束优化问题。针对目标函数的特点,基于功率谱拟合的思想提出了初始点选择算法,推导了目标函数梯度和Hessian矩阵的解析表达式,并利用子空间信赖域算法求解该优化问题,提高了优化过程的计算效率。计算机仿真表明,对于连续区间和多个离散点的距离旁瓣抑制,均能提供较好的效果。
基于高分辨距离像序列的锥柱体目标进动和结构参数估计
姚汉英, 孙文峰, 马晓岩
2013, 35(3): 537-544. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00978
[摘要](1797) [PDF 459KB](683)
摘要:
弹道目标特征参数估计是进行目标识别的基础。针对缺少先验参数信息时锥柱组合类弹头目标进动和结构参数联合估计难题,该文提出一种基于高分辨距离像序列实现锥柱体目标进动和结构参数联合估计新方法。以旋转对称锥柱体目标为研究对象,基于静态电磁散射数据,结合目标运动模型仿真生成了目标高分辨距离像序列,分析了4个观测区域内锥柱体目标的1维距离像特性。研究了常见雷达观测视角内锥柱体各散射中心的1维距离像序列变化规律,建立了序列中散射中心间的相对位置变化的极值与目标参数之间的关系式,据此完成了锥柱体目标进动和结构参数的联合估计。最后,仿真实验结果验证了文中方法的有效性和适应性。
基于切趾滤波的线性调频步进信号栅瓣抑制方法
仲利华, 韩冰, 胡东辉, 丁赤飚
2013, 35(3): 545-551. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00944
[摘要](1614) [PDF 380KB](833)
摘要:
在线性调频步进信号中,相邻子脉冲间的频谱重叠将导致脉冲压缩后出现较强的栅瓣,弱小目标可能被强目标的栅瓣所遮掩。为此,该文通过分析线性调频步进信号自相关函数的组成,提出一种新的对子脉冲加权后信号进行切趾滤波的栅瓣抑制方法。通过对子脉冲频谱采用不同的窗函数加权,改变子脉冲信号自相关函数旁瓣符号,进而改变调频步进信号栅瓣位置处的符号,通过多组不同加权结果的对比,利用切趾滤波的思想实现栅瓣的识别与抑制。数值仿真和实际图像处理证实了该方法的有效性。
基于压缩感知的三孔径毫米波合成孔径雷达侧视三维成像
李烈辰, 李道京, 张清娟
2013, 35(3): 552-558. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01016
[摘要](2024) [PDF 452KB](837)
摘要:
基于压缩感知,该文研究了交轨向三孔径毫米波合成孔径雷达侧视3维成像问题。利用交轨方向的三孔径天线形成的稀疏阵列结构,获取高程分辨率并实现3维成像。由于交轨方向的采样数较少及非均匀采样,高程分辨率低,传统的基于傅里叶变换的3维成像技术获得的图像质量较差。针对此不足,在交轨向稀疏采样的条件下,该文采用压缩感知方法来实现超分辨成像。利用仿真和实际数据比较了传统成像方法和基于压缩感知的成像方法的性能,并验证了该文方法的有效性。
机载双天线InSAR运动补偿误差的影响分析
李芳芳, 仇晓兰, 孟大地, 胡东辉, 丁赤飚
2013, 35(3): 559-567. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00850
[摘要](1834) [PDF 417KB](616)
摘要:
干涉SAR运动补偿是实现高精度机载干涉SAR测量的关键。该文针对运动补偿误差对机载双天线干涉SAR测量的影响进行了详细的分析。首先在参考高程无误差和有误差两种情况下对运动补偿残余误差进行建模;随后分析了无测量误差条件下运动补偿残余误差对干涉相位和平面定位精度的影响;接着分析了存在航迹测量误差和基线测量误差条件下运动补偿残余误差的影响;最后,通过仿真和实测数据实验验证了理论推导的正确性。该文的分析结果为机载双天线干涉SAR系统设计和数据处理提供了理论基础。
基于压缩感知的线状目标一维距离成像
朱志臻, 张志达, 刘发林, 李滨兵, 周崇彬
2013, 35(3): 568-574. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00891
[摘要](1770) [PDF 423KB](730)
摘要:
传统雷达受到Nyquist采样率的限制,在高分辨率的需求下会产生非常庞大的数据。压缩感知理论降低了整个系统对于采样设备以及存储设备的要求。该文在压缩感知的框架下引入一种基于目标特征的不完备的基集合,并建立与之适应的恢复算法。该方法无需事先已知问题的稀疏度,且在求解长度较长的线状目标问题时具有较好的性能。此外,对于线状多目标的问题该方法也可同样求解。仿真结果验证了所提算法的有效性。
数字地面多媒体广播外辐射源雷达目标探测实验研究
唐慧, 万显荣, 陈伟, 柯亨玉
2013, 35(3): 575-580. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00939
[摘要](1571) [PDF 397KB](778)
摘要:
数字地面多媒体广播(DTMB)是我国具有自主知识产权的数字地面电视广播标准,该文介绍了利用武汉大学研制的多通道外辐射源雷达实验平台开展DTMB外辐射源雷达研究的情况。论述了该体制雷达的工作原理、关键技术、探测设备和外场实验,给出了目标探测初步实验结果,从实验上证实了利用DTMB信号实现目标探测的技术可行性。
一种高效的外辐射源雷达高径向速度目标实时检测方法
关欣, 胡东辉, 仲利华, 丁赤飚
2013, 35(3): 581-588. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00903
[摘要](1616) [PDF 326KB](812)
摘要:
外辐射源雷达中传统的2维相干积累(模糊函数)运算量大,难以实时实现,且积累时间内高径向速度目标会出现距离徙动现象,导致信噪比下降,降低了系统的弱目标检测能力。该文采用外辐射源雷达中一种快速实时相干积累方法,利用2维分时滤波的原理,即通过信号分段处理,段内为快时间,段间为慢时间,沿快时间匹配滤波及沿慢时间通过FFT获取多普勒信息,实现相干积累检测的实时处理方法,并且给出一种适合实际应用的分段方案;在此基础上,通过keystone变换校正了高径向速度目标的距离徙动,提高了微弱目标的检测能力。算法计算效率高,较现有方法实时处理能力强,且校正过程中信号能量损失很小,是一种高效、可实时实现的高速目标检测方法。文中对积累及徙动校正的实时能力进行了分析。基于DTTB数字电视信号的仿真及实际数据分析表明,该文算法可在保证处理增益的前提下,满足相干积累及徙动校正的实时处理需求。
一种基于DTTB信号的无源相干雷达模糊函数快速算法
蒋柏峰, 吕晓德, 赵耀东, 向茂生
2013, 35(3): 589-594. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00900
[摘要](1482) [PDF 282KB](625)
摘要:
基于无源相干定位技术的外辐射源雷达通过计算参考信号和回波信号的互模糊函数实现目标距离和速度的检测。然而互模糊函数直接计算时的计算量很大,难以满足实时性要求。针对这一问题,该文基于中国国家标准DTTB(Digital Television Terrestrial Broadcasting)信号,从互模糊函数时延遍历和多普勒频率遍历两类快速计算方法出发,提出首级使用矩形窗作为抽取滤波器的多级抽取方法。与直接计算和不进行抽取滤波的快速方法相比,该文方法计算量可分别降低3个数量级和1个数量级以上。该文进一步对比分析了信号长度不同时两类快速方法的计算量,为实际应用中计算方法的选择提供参考。
机载多输入多输出雷达脉冲相消杂波抑制方法
曹杨, 冯大政, 水鹏朗, 向聪
2013, 35(3): 595-600. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00630
[摘要](1898) [PDF 354KB](749)
摘要:
针对机载多输入多输出雷达杂波分布呈现空时耦合特性,该文提出了一种新的空时2维脉冲相消杂波抑制方法,通过利用雷达参数以及载机速度可以确定杂波分布轨迹这一先验信息,设计出一种简单有效的空时2维脉冲相消器,作为空时自适应处理(STAP)的杂波预滤波处理方法,进一步提高目标的检测性能。试验结果表明,该方法可以较为灵活地根据不同阵列结构来构造,不受布阵方式的限制,同时对于高速运动目标的检测也较为有效。
防空雷达网对多隐身目标的协同检测与跟踪
刘钦, 刘峥, 谢荣
2013, 35(3): 601-607. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01072
[摘要](1650) [PDF 334KB](675)
摘要:
针对防空雷达网对多隐身目标检测与跟踪时雷达分配问题,该文将二值粒子群优化(BPSO)用于雷达分配,结合粒子滤波,提出了一种隐身目标的协同检测与跟踪算法。该算法将雷达分配问题转化成组合优化问题,根据目标的隐身特性设计雷达分配方案(RAS),借助随机分布的检测粒子计算不同RAS对新生目标的检测概率,同时根据RAS对已跟踪目标位置的后验克拉美罗界衡量跟踪精度,采用BPSO算法在RAS中进行全局搜索,选择最优分配方案进行粒子滤波与融合跟踪。与现有算法相比,该算法不仅能够及时检测新生目标,而且能够利用组网优势持续且优化跟踪隐身目标,使网络的整体跟踪精度得到显著提高,实现多目标协同跟踪。
混沌模拟信息转换基于多射法的稀疏信号重构
席峰, 陈胜垚, 刘中
2013, 35(3): 608-613. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00905
[摘要](1754) [PDF 271KB](882)
摘要:
混沌压缩采样是应用混沌系统实现非线性测量的压缩采样理论。该文研究模拟信号的混沌压缩采样-混沌模拟信息转换。该转换通过稀疏信号激励混沌系统,低速采样系统输出实现;信号重构则以混沌系统参数估计理论为基础,通过稀疏正则化的非线性最小二乘问题进行求解。该文将多射法(MS)与迭代再加权非线性最小二乘算法(IRNLS)结合,给出混沌模拟信息转换的MS-IRNLS信号重构算法。文中以Lorenz系统为例,仿真验证了MS- IRNLS算法的重构性能,结果表明方法的有效性。
一种具有量子行为的细菌觅食优化算法
章国勇, 伍永刚, 谭宇翔
2013, 35(3): 614-621. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00892
[摘要](1751) [PDF 299KB](1442)
摘要:
为改善细菌觅食优化(BFO)算法中群体信息共享机制,增强算法的全局搜索性能,该文将细菌个体放在量子空间中描述,根据细菌群体信息建立量子化的势能阱模型,通过蒙特卡洛随机采样完成繁殖操作,使得细菌群能对整个空间进行搜索。针对BFO算法中趋化步长一致的缺陷,该文提出了一种动态缩进控制策略,在保证算法收敛性的同时大大增加了个体全局寻优的几率。标准测试函数的仿真结果表明,所提出算法具有精度高、成功率大、全局寻优性能强的特点。
基于稀疏编码和集成学习的多示例多标记图像分类方法
宋相法, 焦李成
2013, 35(3): 622-626. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01218
[摘要](2215) [PDF 236KB](1608)
摘要:
该文基于稀疏编码和集成学习提出了一种新的多示例多标记图像分类方法。首先,利用训练包中所有示例学习一个字典,根据该字典计算示例的稀疏编码系数;然后基于每个包中所有示例的稀疏编码系数计算包特征向量,从而将多示例多标记问题转化为多标记问题;最后利用多标记分类算法进行求解。为了提高分类器的泛化能力,对多个分类器进行集成。在多示例多标记图像数据集上的实验结果表明所提方法与其它方法相比有更好的性能。
基于局部加权的Citation-kNN算法
黄剑华, 丁建睿, 刘家锋, 张英涛
2013, 35(3): 627-632. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00016
[摘要](1703) [PDF 234KB](1027)
摘要:
Citation-kNN算法对传统的kNN算法进行了改进,使其可以应用于多示例学习问题,但其0-1决策方式具有一定的局限性,没有充分考虑样本的分布情况。为解决该问题,该文提出局部加权的Citation-kNN算法,综合考虑样本的分布情况,提出基于样本距离加权、基于样本离散度加权的方法,并对各种组合情况进行了实验。在标准数据集MUSK和乳腺超声图像数据库上的实验结果表明,该文提出的方法与Citation-kNN相比,性能有明显提高,并具有良好的适应性。
基于自适应近邻图嵌入的局部鉴别投影算法
王永茂, 徐正光, 赵珊
2013, 35(3): 633-638. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00793
[摘要](1691) [PDF 346KB](881)
摘要:
针对局部Fisher鉴别分析(LFDA)中样本近邻点个数对于最优投影方向的影响以及在度量类间离差度时未考虑不同类别样本近邻点的两点不足之处,该文提出一种基于自适应近邻图嵌入的局部鉴别投影算法,根据样本分布以及样本间的相似度自适应计算类内和类间近邻点,依据类内类间近邻点的个数定义局部类内与类间离差矩阵中的权值矩阵,通过最大化局部类间离差度最小化局部类内离差度,得到最优低维子空间。该算法不仅能够保持样本的局部信息,而且能够保持样本的鉴别信息,在人工数据以及标准数据库上的实验表明该方法是有效的。
基于二阶伏特拉级数模型的心脏运动信号快速最小二乘估计
梁帆, 孟晓风, 余旸
2013, 35(3): 639-644. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00866
[摘要](1440) [PDF 333KB](682)
摘要:
心脏手术辅助机器人动态地消除心脏表面手术点与手术工具之间的相对运动,帮助医生在心脏不停跳的情况下完成手术并且极大减小病人术后并发症的影响。由于心脏运动的高带宽、非平稳、非线性的特点,机器人很难快速准确跟踪心脏运动。针对这一问题,该文首先通过双谱分析了解到心脏信号具有明显的源于心跳与呼吸运动相互耦合的非线性特征。接着提出基于非线性二阶伏特拉(Volterra)级数模型心脏运动快速预测算法,为控制算法提供参考信号的超前预测值。采用非线性模型描述心脏运动更加精确地表达了心脏运动的物理本质,快速最小二乘算法保证了系统的实时性。对比实验结果表明,非线性预测算法在均方误差方面优于以往的线性预测算法,大大减小了预测误差,提高了手术机器人相对运动消除能力。
一种分层组合的半监督近邻传播聚类算法
张震, 汪斌强, 伊鹏, 兰巨龙
2013, 35(3): 645-651. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00673
[摘要](1457) [PDF 317KB](1061)
摘要:
针对近邻传播(AP)聚类算法的计算复杂度和准确性,该文提出一种分层组合的半监督近邻传播聚类算法(SAP-SC)。算法引入分层聚类的思想,将一次AP聚类过程等分成若干层聚类,使得处理过程简单、易于实现;每层只关注聚类困难的数据点,并通过构造成对点约束和使用子簇标签映射进行半监督学习;基于组合提升的方法将各层聚类结果加权叠加,从而提升了算法的准确性能。理论分析和实验结果表明:算法在聚类准确性和计算复杂度方面有了较大改进。
基于Gabor变换的超声回波信号时频估计
卢振坤, 杨萃, 王金炜
2013, 35(3): 652-657. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00831
[摘要](1465) [PDF 342KB](625)
摘要:
在无损检测中,超声回波往往是一个重叠较严重,含有噪声的多回波信号。根据Gabor变换时频分析的特点,该文提出一种基于Gabor变换的超声回波信号时频估计方法。该文建立回波信号与Gabor变换分析窗函数相似度(即距离)模型,通过模型相似度最小化问题转化为求解回波信号Gabor变换系数模的最大值来估计回波信号的传播时间(TOF)和中心频率(CF),最后推导它们的克拉美-罗界(CRLB)以评价算法的性能。Monte Carlo仿真和实验结果表明该文提出的算法,无论对低信噪比的单回波信号或重叠的多回波信号都能达到较高的精度,而且估计的均方误差在高信噪比时,达到CRLB,即使在低信噪比,也接近CRLB。
基于压缩量化的非正弦时域正交调制信号预失真方法
钟佩琳, 王红星, 孙小东, 潘耀宗
2013, 35(3): 658-664. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00896
[摘要](1700) [PDF 283KB](637)
摘要:
针对基于椭圆球面波函数的非正弦时域正交调制信号峰均功率比较高,因而受功率放大器非线性失真影响较大的问题,该文设计了一种基于波形训练的非迭代查询表预失真结构。由于所选量化方法直接决定了查询表预失真器的精度,通过分析调制信号的幅值分布特性,提出一种综合考虑功率放大器特性及信号幅值分布特性的压缩量化方法。对采用所提预失真方法前后信号的带内带外失真特性进行了仿真,并与采用幅度均匀量化方式的性能进行了比较。结果表明,该文方法有效改善了非正弦时域正交调制信号功率谱及系统误码率特性,减小了功率放大器给信号带来的非线性失真。
一种稀疏增强的压缩感知MIMO-OFDM信道估计算法
解志斌, 薛同思, 田雨波, 邹维辰, 刘庆华, 马国华
2013, 35(3): 665-670. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00860
[摘要](1939) [PDF 300KB](1000)
摘要:
基于压缩感知(Compressed Sensing, CS)的信道估计可以达到减少导频的目的,但在频-时域信道矩阵到时延-多普勒域的稀疏变换中存在谱泄漏现象,影响了信道矩阵的稀疏性和估计的均方误差(MSE)性能。为此该文对信道的稀疏性进行研究,提出一种时域加窗的稀疏优化CS信道估计算法。通过对时域加窗,所提算法抑制了由离散截断导致的多普勒域泄漏,再据此设计出观测矩阵,以此方式增强信道在时延-多普勒域的稀疏性,并实现对稀疏的信道矩阵更为准确的重构,达到改善信道估计MSE性能的目的。仿真结果表明随信噪比的增大,加窗CS算法相比无窗CS算法有效改善了信道估计的性能。
星载柔性转发器中一种近似精确重构原型滤波器的设计
张飞, 边东明, 张更新
2013, 35(3): 671-676. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00995
[摘要](1848) [PDF 279KB](968)
摘要:
宽带柔性转发器作为下一代卫星通信有效载荷,采用星上数字信道化处理,可以很好地解决传统有效载荷存在的问题,实现卫星信号任意频段、任意带宽之间的灵活交换。该文分析了柔性转发器中调制滤波器组的性能特性,将滤波器组的设计转换为原型滤波器的设计,提出了一种近似精确重构的原型滤波器设计方法。该方法通过间接设计的思想,首先采用Parks-McClellan算法设计得到低阶的双通道滤波器h(2)(n)和实对称FIR滤波器g(n),然后利用g(n)实现对h(2)(n)的非零值M倍内插与2倍抽取,得到近似精确重构的原型滤波器h(M)(n),从而避免了IFIR法设计过程中镜像分量产生的性能损失。仿真结果表明,采用该文方法设计得到的调制滤波器组较传统设计方法表现出良好的性能。
一种水声通信Turbo均衡中的软迭代信道估计算法
唐怀东, 朱敏, 武岩波
2013, 35(3): 677-682. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00820
[摘要](1585) [PDF 296KB](681)
摘要:
Turbo均衡技术是水声相干通信克服信道多径、消除码间干扰(ISI)的有效工具。Turbo均衡实际使用时需要对时变、多径信道进行良好的估计。为了提高信道估计的效果,该文基于时变横向滤波和相位旋转信道模型,提出一种水声通信Turbo均衡中的软迭代信道估计算法。该算法采用快速自优化最小均方算法得到各数据符号处的横向滤波器系数矢量并与二阶锁相环联合优化计算。通过仿真比较,该算法明显优于硬迭代信道估计算法,且相位估计性能优于其他文献中的软迭代信道估计算法。在海上试验中,水声通信距离5 km,方向近似垂直,接收阵起伏周期10 s,起伏幅度5 m左右,在此情况下进行数据采集。将该算法用于对海试数据的单通道Turbo均衡处理,实现无误码输出,验证了所提算法在软迭代信道相位估计方面的优势。
水声信道中的迭代分组判决反馈均衡器
张歆, 张小蓟
2013, 35(3): 683-688. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00948
[摘要](1459) [PDF 319KB](705)
摘要:
与传统的时域均衡相比,频域均衡为单载波传输系统提供了一种计算更为有效的方法。该文对有大多径时延和多普勒频移的水声信道中的频域分组迭代判决反馈均衡器(IB-DFE)进行了研究,提出了一种联合迭代均衡和频域信道估计(JECE)算法,分析了JECE算法的性能以及不同数据参数对IB-DFE性能的影响,并计算了IB-DFE的计算复杂度。仿真结果表明,所提出的JECE算法对时变水声信道有更好的适应性。与TD-DFE相比,IB-DFE有3.6 dB以上的信噪比增益和约19%的复杂度增益,而且随着多径时延和多普勒频移的增加,这种性能增益会进一步增加。
一种采用多模式切换的快速运动估计算法
李贺军, 李和平, 李建雄
2013, 35(3): 689-695. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00811
[摘要](1672) [PDF 364KB](658)
摘要:
搜索模式对于基于块的运动估计算法(BMA)的搜索速度和编码质量起着重要影响。该文提出一种多模式切换的快速运动估计算法,其采用了早停止和选择性搜索技术来提高编码速度,以小菱形作为起始搜索模式,然后过渡到六边形模式,最后使用正方形搜索模式进行细化,故命名为DHS(Diamond-Hexagon-Square)算法。实验结果表明,DHS算法对于各种运动情况(慢速、中等速度和快速)的视频序列具有普适性,在率失真性能未出现显著下降的前提下,其速度明显快于小菱形算法(DIA)、六边形算法(HEX)、穷尽搜索算法(ESA)和非对称十字形多层次六边形格点搜索(UMHexagonS)算法。
多速率调制无线信道服务过程及信道建模
房曙光, 董育宁, 张晖, 王再见
2013, 35(3): 696-702. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00901
[摘要](1566) [PDF 261KB](648)
摘要:
现代无线网络中,为克服复杂无线信道对系统服务质量影响,自适应调制编码是采用于物理层的有效技术手段之一。该文采用队列技术分析无线信道服务过程与业务流过程和物理层自适应调制编码技术关系,对自适应调制编码无线信道服务过程建模;并提出一种基于服务过程突发特性等效的自适应调制编码无线信道建模方法。该文采用数值方法分析自适应调制编码无线信道服务过程所表现的突发性,验证了所提出无线信道建模方法的可行性和有效性。
一种面向可重构网络的业务聚类方法
江逸茗, 兰巨龙, 郭通, 田铭
2013, 35(3): 703-708. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00973
[摘要](1478) [PDF 346KB](867)
摘要:
可重构网络是在传统网络体系结构僵化、功能单一、可控性差的背景下提出的一种新型网络体系架构,业务聚类是可重构网络的关键机制之一。该文通过对业务聚类需求和聚类算法特性的详细分析,选择了基于平衡迭代规约的层次聚类(Balanced Iterative Reducing and Clustering using Hierarchies, BIRCH)算法来实现业务的聚类;并针对BIRCH对任意形状的簇识别能力差的缺点,设计了一种分裂改进型BIRCH(Advanced Split BIRCH, AS-BIRCH)算法;实验证明该算法在业务聚类方面取得了较好的效果。
一种异构网络多媒体业务QoS类弹性映射方法
王再见, 董育宁, 张晖, 赵海涛
2013, 35(3): 709-714. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00890
[摘要](1473) [PDF 337KB](768)
摘要:
多媒体业务在异构网络传输过程中,由于现有的QoS(Quality of Service)类映射方法存在灵活性不足的问题,从而降低了系统端到端效能。针对这个问题,该文在深入分析当前的QoS类映射方法基础上,结合用户QoE (Quality of Experience)特点,借助于网络微积分理论,构建了QoS类映射的数学分析模型,并进行了理论分析。基于该数学分析模型,该文从用户QoE角度提出了具有弹性的QoS类映射方法(Elastic QoS Class Mapping Method, EQCMM),该方法根据当前网络资源的使用情况,通过灵活地调整QoS类映射,充分利用网络现有资源,提高了端到端带宽资源的利用率,改善了系统端到端的效能。最后,通过仿真验证了该方法的有效性。
一种基于WSN时变性与节点剩余能量均衡的机会路由算法
丁男, 谭国真, 由笛, 张伟
2013, 35(3): 715-720. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00935
[摘要](1785) [PDF 239KB](802)
摘要:
为了解决数据报文在无线传感网络中动态路由以及网络内各节点剩余能量均衡问题,该文提出了一种机会路由算法。首先,利用热力学第2定律描述数据报文在无线传感器网络中动态路由的传输过程,其中,为了表征网络内各节点状态的时变性以及剩余能量,提出了机会熵模型;其次,以机会熵模型作为选择下一跳节点的理论依据,并结合蚁群优化(ACO)算法,设计并实现了考虑网络中各节点时变性与剩余能量均衡的机会路由算法(ACO for Time Dependent Opportunistic-routing Protocol, ATDOP),使得数据报文在转发过程时,能够有效地选择下一跳节点,从而使网络内各节点的通信资源和能量资源达到负载均衡。最后,通过实验证明,相对于已有的机会路由协议,ATDOP具有报文成功传输率高、网络有效吞吐量大以及网络工作寿命长等优点。
基于块A*正交匹配追踪的多传感器数据联合重构算法
练秋生, 刘芳, 陈书贞
2013, 35(3): 721-727. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01013
[摘要](1807) [PDF 312KB](984)
摘要:
针对A*正交匹配追踪(A*OMP)算法计算复杂高,且不能利用信号的结构稀疏性这一缺陷,该文提出了块A*OMP算法并将其用于解决分布式压缩感知中的信号联合重构问题。该算法用原子块取代单个原子作为搜索树中的节点,在计算路径代价时用搜索树中所有路径的最大长度取代信号的稀疏度。然后在块A*OMP算法的基础上,选择与残差矩阵投影误差最小的原子块作为新的节点,得到了一种用于解决MMV(Multiple Measurement Vector, MMV)问题的块A*OMP算法,并利用该算法对相邻区域内的多个传感器所测的温度信号进行了联合重构。实验结果表明,该算法的重构性能优于MMV正交匹配追踪(OMPMMV)算法。
基于运动预测的水下传感器网络MAC协议
金志刚, 苏毅珊, 刘自鑫, 窦飞
2013, 35(3): 728-734. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00970
[摘要](1611) [PDF 350KB](904)
摘要:
在海洋环境的影响下,水下无线传感器网络(UWSN)节点始终处于运动状态;UWSN采用声信号通信,缓慢的节点移动也会造成UWSN现有的多址接入技术(MAC)协议冲突避免机制失效。该文建立了水下节点的运动模型,基于AR运动预测模型减小水下节点的时空不确定性对于MAC协议的影响,提高发送信息在预约时隙到达的概率。仿真结果表明,采用AR(5)预测可以减小74.8%的时延探测误差。提出了基于预测的预约MAC协议:P-MAC。NS-2仿真结果表明该协议在海浪运动场景下能提高收包成功率(PRR)10%-15%。
一种可用于光学密码的安全增强工作模式
袁科, 贾春福, 吕述望, 黄贻望, 高社成
2013, 35(3): 735-741. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00930
[摘要](1574) [PDF 289KB](669)
摘要:
为满足云计算对高安全、高效率密码方案的需求,该文提出一种安全增强密码工作模式密码反馈一组一密(Cipher FeedBack one Block one Key, CFB-BK)模式,并基于数学密码和光学密码组合实现:光学密码对数据分组进行一组一密加解密,数学密码利用光学密码密文生成供光学密码下一组数据加解密使用的密钥。安全性分析表明,攻击者在密码学技术范围内,只能采用穷举密钥攻击方式,攻击复杂度高;效率分析表明,比基于数学密码实现的模式效率更高。
基于敏感位置识别的状态化简技术研究
高洪博, 李清宝, 王炜, 朱瑜
2013, 35(3): 742-748. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00878
[摘要](1269) [PDF 245KB](590)
摘要:
模型构建是模型检验的基础,在微控制器代码模型构建过程中面临状态爆炸的问题。由于生成模型的状态数量与代码规模密切相关,通过简化代码可以有效缩减生成的状态数量。该文提出了敏感变量和敏感位置的概念,并以此为基础提出了结合子程序摘要信息的敏感位置识别算法;该算法从待验证的性质出发,提取敏感变量,识别代码中与敏感变量相关的敏感位置;模型构建过程中只对敏感位置对应代码进行建模,从而实现对模型状态的缩减。实验结果表明所提的方法能够有效缓解微控制器代码模型生成过程中的状态爆炸问题。
一种基于FDTD算法的局域导波端口激励
游检卫, 张剑锋, 崔铁军
2013, 35(3): 749-753. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00915
[摘要](1450) [PDF 351KB](776)
摘要:
为弥补传统导波端口在处理辐射问题的缺陷,解决导波端口后向泄漏和远场外推面截断而导致的辐射失真等问题。该文深入研究时域有限差分算法中导波端口激励的加载方式,首次提出了一种通用有效的局域导波端口,并对端口中各边界条件的参数配置和实现方法进行了深入论述。此外,利用该算法对不连续性波导、微带贴片天线和波导缝隙天线阵等实际问题进行了模拟仿真,结果表明,在处理波导不连续性问题时,该方法保持很高的计算精度;在处理导波端口的辐射问题时,传统方法存在较大误差,新方法则能取得很好的计算结果。因此该方法不仅适用于模拟导波端口激励的辐射问题,也适用于分析各类波导不连续性问题,具有普适性。
研究简报
航管一次雷达抗风电场干扰目标检测方法
吴仁彪, 毛建, 王晓亮, 贾琼琼
2013, 35(3): 754-758. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00923
[摘要](1986) [PDF 383KB](909)
摘要:
近年来,全球风力发电装机容量呈指数型增长。然而,现有航管一次雷达的动目标检测(Moving Target Detector, MTD)技术无法抑制具有非零频成分的风电场杂波,可能导致目标遮蔽和虚警率上升。针对此问题,该文提出了一种在风电场杂波下航管一次雷达的目标检测方法。该方法在MTD前端设置风电场杂波抑制器。在该抑制器中首先估计雷达回波每个距离单元的谱中心,并把所有距离单元的谱中心移到零频。其次利用类似于对消固定杂波的方法对消目标回波,而具有较宽频谱宽度的风电场杂波经对消后仍有大部分的能量剩余。然后采用恒虚警率(Constant False Alarm Rate, CFAR)检测确定杂波所在的距离单元,并剔除待检测数据中所有杂波单元,解决了风电场杂波进入非零频多普勒滤波器可能导致当前航管一次雷达MTD检测性能急剧恶化的问题。实验结果表明该方法对风电场杂波强度不敏感,有效地消除了杂波对目标的遮蔽现象并控制了由杂波引起的虚警率上升。
一种基于Wyner-Ziv结构的贝尔模板图像编码方法
程永强, 郑婷一, 郝润芳
2013, 35(3): 759-762. doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01177
[摘要](1338) [PDF 221KB](614)
摘要:
该文提出一种基于Wyner-Ziv(WZ)结构的四通道贝尔模板图像分布式编解码方法。在编码端对贝尔模板图像进行结构分离转换,形成4个分量图像并分别执行离散余弦变换,依据拉格朗日代价函数的收敛性,利用Lloyd迭代算法设计了全局优化的量化器,采用Slepian-Wolf(SW)信道编码方法对各分量变换系数的量化输出进行独立编码,在解码端利用亮度分量作为边信息,联合解码重构贝尔模板图像。实验表明,在高速率情况下,其率失真性能得到较好的改善。

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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