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2015年37卷12期

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论文
大数据中一种基于语义特征阈值的层次聚类方法
罗恩韬, 王国军
2015, 37(12): 2795-2801. doi: 10.11999/JEIT150422
[摘要](493) [PDF 2191KB](759)
摘要:
云计算、健康医疗、街景地图服务、推荐系统等新兴服务促使数据的种类和规模以前所未有的速度增长,数据量的激增会导致很多共性问题。例如数据的可表示,可处理和可靠性问题。如何有效处理和分析数据之间的关系,提高数据的划分效率,建立数据的聚类分析模型,已经成为学术界和企业界共同亟待解决的问题。该文提出一种基于语义特征的层次聚类方法,首先根据数据的语义特征进行训练,然后在每个子集上利用训练结果进行层次聚类,最终产生整体数据的密度中心点,提高了数据聚类效率和准确性。此方法采样复杂度低,数据分析准确,易于实现,具有良好的判定性。
基于博弈理论的无线自组织网增强协作模型研究
李添泽, 武穆清, 李沛哲, 廖文星, 马伟
2015, 37(12): 2802-2807. doi: 10.11999/JEIT150356
[摘要](298) [PDF 535KB](603)
摘要:
为了解决无线自组织网络中转发节点因自身能量与存储空间限制而拒绝协作的自私性问题,该文从分析数据包源节点与转发节点的收益与开销特性出发,基于虚拟货币的奖励机制,结合博弈理论提出无线自组织网络增强协作模型。该模型将网络协作问题转化为数据包转发路径中多转发节点与源节点收益的博弈均衡问题,在保障双方利益的基础上提出最优的激励方式,促进通信协作的进行。另外,为最大化网络生存时间与避免拥塞,该模型对转发节点的电量与存储空间状态做了相应的约束。
一种同时保障隐私性与完整性的无线传感器网络可恢复数据聚合方案
杨立君, 丁超, 吴蒙
2015, 37(12): 2808-2814. doi: 10.11999/JEIT150208
[摘要](317) [PDF 549KB](617)
摘要:
该文针对无线传感器网络(WSNs)数据聚合与安全目标之间的矛盾,基于隐私同态和聚合消息验证码技术提出一种同时保障数据隐私性与完整性的可恢复数据聚合方案。该方案支持由聚合结果恢复出各感知数据,从而一方面能够验证感知数据和聚合数据的完整性,另一方面能够对原始数据进行任意所需的处理,不受聚合函数类型的限制。安全分析表明该方案不仅支持数据隐私性、完整性,还能够抵抗未授权聚合攻击,聚合节点俘获攻击,且能够在一定范围内检测及定位恶意节点。性能分析表明,该方案相比其他算法在通信和计算开销方面具有显著优势。为了评估方案性能和可行性,基于TinyOS给出了算法的原型实现。实验结果表明,该方案开销较低,对于资源受限的WSNs是高效可行的。
物联网中适用于内容搜索的实体状态匹配预测方法
张普宁, 刘元安, 吴帆, 唐碧华, 吴超
2015, 37(12): 2815-2820. doi: 10.11999/JEIT150191
[摘要](263) [PDF 1077KB](544)
摘要:
对实体匹配用户内容搜索的状态进行预测可显著提高物联网搜索的效率,降低搜索过程的通信开销。该文提出等时距与周期内实体状态预测方法,估计实体在用户查询时刻的状态;设计了适用于内容搜索的有序验证方法,依据实体匹配用户查询内容的概率对实体进行排序验证,以保证用户搜索结果的可靠性。结果表明,所提实体状态预测方法具有较高的精度,结合所提预测方法与匹配验证方法的搜索机制具有较低的通信开销。
基于聚类分析的内核恶意软件特征选择
陈志锋, 李清宝, 张平, 冯培钧
2015, 37(12): 2821-2829. doi: 10.11999/JEIT150387
[摘要](270) [PDF 518KB](779)
摘要:
针对现有基于数据特征的内核恶意软件检测方法存在随特征的增多效率较低的问题,该文提出一种基于层次聚类的特征选择方法。首先,分析相似度计算方法应用于数据特征相似度计算时存在的困难,提出最长公共子集并设计两轮Hash求解法计算最长公共子集;其次,设计基于最长公共子集的层次聚类算法,有效地将相似特征聚类成簇;在此基础上,设计基于不一致系数的内核恶意软件特征选择算法,大大减少特征数,提高检测效率。实验结果验证了方法的有效性,且时间开销在可接受的范围内。
基于拓展广义整数变换的无损信息隐藏方法
邱应强, 余轮
2015, 37(12): 2830-2837. doi: 10.11999/JEIT150477
[摘要](234) [PDF 3501KB](535)
摘要:
为使用于无损信息隐藏的广义整数变换更具普遍意义并提高数据嵌入容量,该文在对广义整数变换进行拓展的基础上提出一种图像无损信息隐藏新方法。该方法通过对广义整数变换引入可变参数m进行拓展,可在n个像素点组成的图像块中嵌入m(n-1) bit数据,m>1时提高了数据嵌入容量,方法还采用一种新的数据嵌入策略提高了隐藏图像质量。与现有整数变换算法相比,该文算法在数据嵌入容量和隐藏图像质量上有一定的提升。该方法可用于对图像质量要求较高的军事通信、医学保健和法律论证等领域,在提取嵌入的机密信息后,原宿主图像可无失真恢复。
可证安全的紧致无证书聚合签密方案
2015, 37(12): 2838-2844. doi: 10.11999/JEIT150407
[摘要](261) [PDF 247KB](560)
摘要:
无证书聚合签密不仅可以保证信息传输的机密性和认证性,还可以降低密文的验证和通信开销。分析现有无证书聚合签密方案,发现它们的计算效率普遍较低。该文提出一个紧致的无证书聚合签密方案,方案聚合验证密文信息需要的双线性对个数固定,并且与签密用户个数无关。与已有无证书聚合签密方案相比,新方案减少了双线性对运算个数,提高了聚合验证效率。同时,在随机预言模型下,基于双线性Diffie-Hellman困难问题和计算Diffie-Hellman困难问题,证明方案满足机密性和不可伪造性。
MD-64算法的相关密钥-矩形攻击
郭建胜, 崔竞一, 罗伟, 刘翼鹏
2015, 37(12): 2845-2851. doi: 10.11999/JEIT150049
[摘要](236) [PDF 314KB](413)
摘要:
该文针对MD-64分组密码算法在相关密钥-矩形攻击下的安全性进行了研究。分析了算法中高次DDO (Data Dependent Operations)结构、SPN结构在输入差分重量为1时的差分转移规律,利用高次DDO结构的差分特性和SPN结构重量为1的差分路径构造了算法的两条相关密钥-差分路径,通过连接两条路径构造了算法的完全轮的相关密钥-矩形区分器,并对算法进行了相关密钥-矩形攻击,恢复出了32 bit密钥。攻击算法所需的数据复杂度为262相关密钥-选择明文,计算复杂度为291.6次MD-64算法加密,存储复杂度为266.6 Byte存储空间,成功率约为0.961。分析结果表明,MD-64算法在相关密钥-矩形攻击条件下的安全性无法达到设计目标。
基于速度触发的提前切换算法在LTE-R中的应用研究
米根锁, 马硕梅
2015, 37(12): 2852-2857. doi: 10.11999/JEIT150577
[摘要](180) [PDF 384KB](826)
摘要:
随着高铁的快速发展,铁路移动通信系统对切换时延、切换成功率等要求更为苛刻。该文针对铁路长期演进(LTE-R)系统提出基于速度触发的提前切换算法,通过提前进行信令交互、设置切换预承载点切换的方式抑制过早或过迟切换所带来的通信中断、掉话等问题。通过信令流程图进行理论分析,并对长期演进(LTE)各结构类型数据计算可知,该算法均可缩短切换时延,其中TDD帧结构类型2时效果最为显著。最后通过仿真对比得到提前切换算法相比传统切换算法有着更高且更稳定的切换成功率,验证算法的有效性,为LTE-R在未来铁路专网的应用提供技术支持。
基于扩散策略的实时分布式协作频谱检测算法
张政保, 姚少林, 许鑫, 刘广凯
2015, 37(12): 2858-2865. doi: 10.11999/JEIT150460
[摘要](198) [PDF 802KB](519)
摘要:
针对传统分布式协作频谱检测算法认知用户不能实时检测问题,该文提出基于扩散策略的实时分布式协作检测算法。算法利用各个节点的本地代价表示全局代价,通过最小化各个节点的代价使得全局代价最小。采用最速下降法,利用迭代方式计算各个节点检测量的最优估计值,得出估计值的理论稳态均值和方差,得出虚警概率、检测概率以及检测门限的封闭表达式。理论分析和实验结果表明,该算法能够有效解决分布式网络认知节点的实时检测问题,并具备快速学习和适应环境变化的能力。当虚警概率为0.01且检测概率达到0.9时,平均信噪比较平均共识和非实时扩散策略降低了约6 dB,能够实现在极低信噪比条件下的信号检测。
线性调频信号的级联随机共振数字化接收
侯成郭, 罗柏文, 李地
2015, 37(12): 2866-2871. doi: 10.11999/JEIT 141496
[摘要](129) [PDF 678KB](523)
摘要:
为消除随机共振系统的窄带限制,实现线性调频信号的高增益数字化接收,该文提出一种基于样点频率设定的数字化接收方法。该方法直接将线性调频信号通过数字化的样点筛选、频率设定过程,变换为适配于后续级联随机共振系统的单频信号。从而顺利完成宽带接收信号中噪声能量向信号能量的转化。理论和仿真实验表明该算法可实现线性调频的解调,其处理增益较现有算法提高约2 dB。
正交频分复用传输速率最大化自适应水声通信算法研究
罗亚松, 许江湖, 胡洪宁, 贺静波, 陈占伟
2015, 37(12): 2872-2876. doi: 10.11999/JEIT150440
[摘要](195) [PDF 263KB](504)
摘要:
该文在对正交频分复用(OFDM)水声通信速率最大化问题建模基础上,对注水算法的运算量进行了合理简化,实现了对子载波初始能量的快速分配。针对固定判决门限离散比特分配算法存在的码元能量严重浪费和速率损失问题,提出了基于贪婪的比特分配方案,以较小的计算量代价实现了OFDM通信速率的显著提高。研究表明,在压缩信道编码的不完全信道估计下,新算法仍具有良好的通信速率及误码率性能,适用于时变水声信道。
基于高度冗余Gabor框架的欠Nyquist采样系统子空间探测
陈鹏, 孟晨, 王成
2015, 37(12): 2877-2884. doi: 10.11999/JEIT150327
[摘要](162) [PDF 746KB](438)
摘要:
基于指数再生窗Gabor框架的欠Nyquist采样系统对窄脉冲信号完成采样与重构一般情况下效果较好,但是当框架高度冗余时,使用传统面向系数域的方法对信号进行子空间探测会面临失败或较大误差。该文采用面向信号域的思想,构建了分块的对偶Gabor字典,并对信号分块稀疏表示;根据信号的分块表示推导了采样系统的测量矩阵,提出了测量矩阵受字典相干性约束的分块-相干性;将信号合成模型引入多观测向量问题,提出基于分块-闭包的同步正交匹配追踪算法(SOMPB,F ),用于信号子空间探测。此外还证明了算法的收敛约束条件。仿真结果表明,所提子空间探测方法相比传统方法提高了信号重构成功率,降低了采样通道数,并增强了系统鲁棒性。
基于稀疏表示的不相关分布式信源参数估计算法
程增飞, 赵永波, 水鹏朗, 徐保庆
2015, 37(12): 2885-2890. doi: 10.11999/JEIT150340
[摘要](202) [PDF 699KB](465)
摘要:
在分析不相关分布式信源(Incoherently Distributed Source, IDS)信号模型的基础上,该文给出一种基于稀疏表示的IDS参数估计方法。该方法利用IDS协方差矩阵的Toeplitz性质,结合IDS协方差矩阵的两点近似及Jacobi-Anger级数展开模型,分别采用两个1维稀疏表示问题对IDS的角度扩展及中心入射角度进行估计。同现有算法相比,该文方法不需要进行2维搜索,计算量较小。仿真结果表明,该文算法在低信噪比及小快拍情况下具有良好的参数估计性能。
基于连续差联合阵列的非等距线阵无模糊波束形成方法
黄岩, 廖桂生, 李军, 李婕
2015, 37(12): 2891-2897. doi: 10.11999/JEIT150321
[摘要](277) [PDF 312KB](507)
摘要:
该文针对非等距线阵波束形成产生栅瓣的问题,提出一种基于连续差联合阵列的非等距线阵无模糊波束形成方法。该方法基于连续差联合阵列对非等距线阵进行阵形优化分析,利用连续差联合阵列与连续波程差一一对应的特性,扩展得到非等距线阵Toeplitz化的协方差矩阵。根据线性约束最小方差(LCMV)准则,可以直接利用该协方差矩阵得到稳健自适应波束形成。由于重构的协方差矩阵与相同孔径等距线阵的协方差矩阵相似,不会产生相位模糊,避免了波束形成栅瓣的影响。大量的仿真实验证明了该文方法的稳健性能。
带虚警抑制的基于归一化残差的野值检测方法
汝小虎, 柳征, 姜文利, 黄知涛
2015, 37(12): 2898-2905. doi: 10.11999/JEIT150469
[摘要](133) [PDF 348KB](404)
摘要:
野值检测,或称异常值检测是模式识别和知识发现中一个重要的问题。以往的野值检测方法难以有效地抑制虚警概率,针对这一问题,该文提出一种带监督情形下基于归一化残差(Normalized Residual, NR)的野值检测方法。首先利用训练样本计算待考查模式的NR值,其次比较NR值与野值检测门限的相对大小,从而判断待考查模式是否为野值。该文理论上推导了野值门限与虚警概率之间的关系表达式,以此为依据设置检测门限,可实现在少量训练样本情况下仍能抑制虚警率的目的。计算机仿真和实测数据测试验证了所提方法在野值检测和虚警抑制方面的优越性能。
多示例深度学习目标跟踪
程帅, 孙俊喜, 曹永刚, 刘广文, 韩广良
2015, 37(12): 2906-2912. doi: 10.11999/JEIT150319
[摘要](676) [PDF 4763KB](1702)
摘要:
为解决多示例跟踪算法中外观模型和运动模型不足导致跟踪精度不高的问题,该文提出多示例深度学习目标跟踪算法。针对原始多示例跟踪算法中采用Haar-like特征不能有效表达图像信息的缺点,利用深度去噪自编码器提取示例图像的有效特征,实现图像信息的本质表达,易于分类器正确分类,提高跟踪精度。针对多示例学习跟踪算法中选取弱特征向量不能更换,难以反映目标自身和外界条件变化的缺点,在选择弱分类器过程中,实时替换判别力最弱的特征以适应目标外观的变化。针对原始多示例跟踪算法中运动模型中仅假设帧间物体运动不会超过某个范围,不能有效反映目标的运动状态的缺点,引入粒子滤波算法对目标进行预测,提高跟踪的准确性。在复杂环境下不同图片序列实验结果表明,与多示例跟踪算法及其他跟踪算法相比,该文算法具有更高跟踪精确度和更好的鲁棒性。
可迁移测度准则下的协变量偏移修正多源集成方法
杨兴明, 吴克伟, 孙永宣, 谢昭
2015, 37(12): 2913-2920. doi: 10.11999/JEIT150323
[摘要](212) [PDF 652KB](647)
摘要:
迁移学习通过充分利用源域共享知识,实现对目标域的小样本问题求解,然而,对训练和测试样本分布差异测度仍然是该领域的主要挑战。该文针对多源迁移学习算法中,由于源域选择和源域辅助样本选择不当引起的负迁移问题进行研究,提出一种可迁移测度准则下的协变量偏移修正多源集成方法。首先,根据源域和目标域之间的协变量偏移原则,利用联合概率的密度估计,定义辅助样本的可迁移测度,验证目标域和源域在数据空间中标记分布的一致性。其次,在多源域选择阶段,引入非迁移判别过程,提高了源域知识的迁移准确性。最后,在Caltech 256数据集中,验证了Gist特征知识表示和迁移的有效性,分析了多种条件下的辅助样本选择和源域选择的有效性。实验结果表明所提算法可有效降低负迁移现象的发生,获得更好的迁移学习性能
利用视觉目标遮挡和轮廓信息确定下一最佳观测方位
张世辉, 韩德伟, 何欢
2015, 37(12): 2921-2928. doi: 10.11999/JEIT150190
[摘要](154) [PDF 5902KB](549)
摘要:
下一最佳观测方位的确定是视觉领域一个比较困难的问题。该文提出一种基于视觉目标深度图像利用遮挡和轮廓信息确定下一最佳观测方位的方法。该方法首先对当前观测方位下获取的视觉目标深度图像进行遮挡检测。其次根据深度图像遮挡检测结果和视觉目标轮廓构建未知区域,并采用类三角剖分方式对各未知区域进行建模。然后根据建模所得的各小三角形的中点、法向量、面积等信息构造目标函数。最后通过对目标函数的优化求解得到下一最佳观测方位。实验结果表明所提方法可行且有效。
一种双基地声呐直达波干扰抑制的高分辨算法
徐景峰, 韩树平, 舒象兰, 马鑫, 董永峰
2015, 37(12): 2929-2934. doi: 10.11999/JEIT150198
[摘要](191) [PDF 1504KB](578)
摘要:
针对双基地声呐系统中存在强直达波干扰掩蔽目标回波的问题,该文在双基地配置已知的前提下,提出一种直达波抑制的高分辨算法。该方法在约束条件下将N维空间划分为两个正交子空间,将平滑最小方差无畸变响应(MVDR)算法的扫描权矩阵分解到各子空间,在约束子空间使用输出功率最小化法则得到最优权。仿真结果表明,在仅能提供直达波大致方位的情况下,该方法在约束方向提供比常规波束零点更深的零陷,并能对多个未知的相干信号进行无畸变输出。该算法在抑制强直达波干扰的同时具有对多个相干目标信号高分辨的能力。
一种新的基于稀疏表示的宽带信号DOA估计方法
赵永红, 张林让, 刘楠, 解虎
2015, 37(12): 2935-2940. doi: 10.11999/JEIT150423
[摘要](275) [PDF 590KB](634)
摘要:
该文提出一种基于稀疏表示的宽带信号波达方向(DOA)估计方法,解决稀疏表示方法在宽带信号DOA估计中由于基矩阵维数过大而使算法存储量和重构计算量大的问题。用单一频点的基矩阵代替频率和角度联合构建的基矩阵,使基矩阵的列数仅相当于一个频点处冗余基矩阵的列数,大大降低了稀疏重构方法的存储量和计算量。该方法首先对各频点的频域数据进行聚焦处理,将不同频率的数据堆叠到参考频率上并建立参考频率处的基矩阵,然后建立聚焦后的稀疏表示模型进行DOA估计,并采用奇异值分解进一步降低算法的运算量,最后给出残差门限的选择方法。该算法不仅适用于非相关信号,也可直接处理相关信号而不需要任何的去相关运算,且具有高的检测概率和估计精度,仿真实验和分析验证了该方法的有效性。
基于块稀疏贝叶斯模型的ISAR成像方法
吴称光, 邓彬, 苏伍各, 王宏强, 秦玉亮
2015, 37(12): 2941-2947. doi: 10.11999/JEIT141624
[摘要](209) [PDF 1764KB](720)
摘要:
传统ISAR稀疏成像主要针对独立散射点散射系数的重构问题,然而实际情况下目标散射点之间并不是独立存在的,而是以区域或块的形式存在,在该情形下利用常用的稀疏重构算法并不能完全地刻画块状目标的真实结构,因此该文考虑采用块稀疏重构算法进行目标散射系数重建。基于块稀疏贝叶斯模型和变分推理的重构方法(VBGS),包含了稀疏贝叶斯学习(SBL)方法中参数学习的优点,其利用分层的先验分布来表征未知信号的稀疏块状信息,因而相对于现有的恢复算法能够更好地重建块稀疏信号。该方法基于变分贝叶斯推理原理,根据观测量能自动地估计信号未知参数,而无需人工参数设置。针对稀疏块状目标,该文结合压缩感知(CS)理论将VBGS方法用于ISAR成像,仿真实验成像结果表明该方法优于传统的成像结果,适合于具有块状结构的ISAR目标成像。
雷达目标角度跟踪环路滤波器设计新方法
蒋兵兵, 盛卫星, 张仁李, 韩玉兵
2015, 37(12): 2948-2955. doi: 10.11999/JEIT150389
[摘要](410) [PDF 622KB](785)
摘要:
角度跟踪环路在机载雷达对目标的距离、速度、角度3维联合跟踪中起着至关重要的作用。该文分析指出传统采用卡尔曼滤波算法形成角度跟踪环路对机动目标角度进行跟踪时跟踪精度低,角跟踪误差收敛速度慢的缺点,提出弯曲度检测跟踪环路滤波器(Bend Degree Tracking Loop Filter, BDTLF)设计方法,其利用弯曲度检测角度曲线拐点,自适应地调节环路滤波器环路等效噪声带宽,并以此来控制角度跟踪环路。此算法加快了角跟踪误差的收敛速度,减轻了拐点处的角度滤波扰动,保持了滤波性能的连续性。计算机仿真结果验证了该文方法相比于卡尔曼滤波算法、粒子滤波算法、-- 滤波算法及恒定系数环路滤波器方法,对弱机动目标角度跟踪具有更加出色的性能。
基于杂波的收发分置MIMO雷达阵列位置误差联合校正方法
刘源, 纠博, 刘宏伟, 夏香根
2015, 37(12): 2956-2963. doi: 10.11999/JEIT150347
[摘要](270) [PDF 759KB](610)
摘要:
针对收发分置多输入多输出(MIMO)雷达发射端和接收端均存在位置误差的问题,该文提出一种基于杂波回波的收发阵列位置误差联合校正方法。该方法以最小化杂波回波数据的重构均方误差为准则,在杂波散射系数l1范数稀疏约束下,利用双迭代与凸优化方法对杂波散射系数和阵列位置误差参数进行联合优化求解,最终完成了对收发阵列位置误差的同时估计与校正。仿真实验表明了所提算法的有效性。
基于谱逼近的瞬态极化雷达最优波形设计
赵宜楠, 姜智卓, 李风从, 冯翔, 周志权
2015, 37(12): 2964-2970. doi: 10.11999/JEIT150299
[摘要](209) [PDF 776KB](463)
摘要:
针对瞬态极化雷达(IPR)两路极化波形相关度较高而导致的目标极化参数估计误差大的问题,该文提出纯相位谱逼近算法(POSAA)来设计具有低相关水平的波形对。首先,以积分旁瓣电平准则构建目标函数;然后利用相关与谱的傅里叶变换对关系,基于谱逼近的思想,推导了目标函数的频域表示;最后获得目标函数的梯度和Hess矩阵,并采用信赖域方法优化求解目标函数以获得理想波形。仿真结果表明优化后的波形对具有极低的相关水平,且利用该优化波形获得的目标参数误差远小于当前常见波形。
L波段雷达电离层高速运动目标ISAR成像补偿方法
黄小红, 文贡坚
2015, 37(12): 2971-2976. doi: 10.11999/JEIT150646
[摘要](191) [PDF 438KB](634)
摘要:
目标高速运动和电离层效应都会对低频段宽带线性调频雷达信号的相位产生调制现象,进而降低逆合成孔径雷达(ISAR)成像分辨率。为得到清晰的目标ISAR图像,需有效消除这两者对目标回波的影响。该文首先建立电离层高速运动目标回波的信号模型,再根据目标回波为高阶多项式相位信号的特点,提出基于离散多项式变换的高阶相位估计算法,利用高阶相位估计值进行回波信号相位调制分量补偿,实现ISAR成像的自聚焦。仿真实验表明,该算法可以准确估计回波信号高阶相位参数,提高ISAR成像质量。
基于联合稀疏恢复的宽带雷达动目标检测方法
方明, 戴奉周, 刘宏伟, 王小谟, 秦童
2015, 37(12): 2977-2983. doi: 10.11999/JEIT150442
[摘要](274) [PDF 1354KB](610)
摘要:
针对宽带雷达目标回波存在越距离单元走动的问题,该文提出一种基于联合稀疏恢复的宽带雷达动目标检测方法。该方法先在频域对回波数据进行预白化处理,抑制杂波;然后在频率-慢时间域推导出目标信号的联合行稀疏表示,并通过联合稀疏恢复算法得到目标的频域估计;最后通过逆傅里叶变换得到目标的时域估计。仿真结果验证了该方法的有效性。
海杂波背景下的组合自适应GLRT-LTD
刘明, 水鹏朗
2015, 37(12): 2984-2990. doi: 10.11999/JEIT150588
[摘要](230) [PDF 1321KB](554)
摘要:
为了检测海杂波背景下的微弱运动目标,相干检测器通常需要作长时间的累积。然而,长时累积条件下的目标多普勒频率的扩散和幅度的起伏以及海杂波空间非均匀性对参考单元数目的限制导致传统的自适应检测器没法工作。注意到逆伽马(IG)纹理的复合高斯分布(CGD)可以很好地描述海杂波和目标的瞬时频率是时间的慢变函数,该文提出一种组合自适应检测器,即组合自适应广义似然比线性门限检测器(CA-GLRT-LTD),它由自适应GLRT-LTD在几个连续的短的累积间隔上的最大响应的乘积的构成。由于GLRT-LTD对IG纹理的复合高斯杂波的最优性,该检测器相比组合自适应归一化匹配滤波(CANMF)检测器具有更好的检测性能。
基于同质像素预选择的极化SAR图像非局部均值滤波
杨学志, 陈靖, 周芳, 郎文辉, 郑鑫, 李国强
2015, 37(12): 2991-2999. doi: 10.11999/JEIT150314
[摘要](223) [PDF 30919KB](329)
摘要:
该文针对在极化合成孔径雷达(PolSAR)图像相干斑抑制过程中结构特征和极化散射特性保持的难题,提出一种基于同质像素预选择的非局部均值滤波算法(NLM-HPP)。该算法结合像素统计特性和极化散射机制选择滤波同质像素,并引入结构损失函数提高非局部均值(NLM)算法中像素间相似性度量的准确性,最后用改进的相似性度量对同质像素的协方差矩阵进行加权平均,实现对PolSAR图像的相干斑抑制。对真实PolSAR数据进行的实验结果表明,与现有的Refined Lee滤波、基于散射模型的滤波方法和两种非局部均值滤波相比,此方法在有效滤除相干斑点的同时能更好地保持PolSAR图像的结构信息和极化信息。
基于空谱联合的多假设预测高光谱图像压缩感知重构算法
王丽, 冯燕
2015, 37(12): 3000-3008. doi: 10.11999/JEIT150480
[摘要](234) [PDF 2687KB](503)
摘要:
为充分利用高光谱图像的空间相关性和谱间相关性,该文提出一种基于空谱联合的多假设预测压缩感知重构算法。将高光谱图像分组为参考波段图像和非参考波段图像,参考波段图像利用光滑Landweber投影算法重构,对于非参考波段图像,引入空谱联合的多假设预测模型,提高重构精度。非参考波段图像中每个图像块的预测值不仅来自非参考波段图像未经预测的初始重构值的相邻图像块,而且来自参考波段重构图像相应位置及其邻近的图像块,利用预测值得到测量域中的残差,然后对残差进行重构并对预测值进行修正,此残差比原图像更稀疏,且算法采用迭代方式提高重构图像的精度。借助Tikhonov正则化方法求解多假设预测的权重系数,并基于结构相似性判断是否改变多假设预测搜索窗口大小,最后利用交叉验证计算重构算法终止迭代的判据参数。实验结果表明,所提算法优于仅利用空间相关性或谱间相关性进行预测和不预测的重构算法,其重构图像的峰值信噪比提高2 dB以上。
未知风场扰动下无人机三维航迹跟踪鲁棒最优控制
张坤, 高晓光
2015, 37(12): 3009-3015. doi: 10.11999/JEIT150047
[摘要](235) [PDF 1025KB](881)
摘要:
该文提出一种未知风场扰动下无人机精确3维航路跟踪的鲁棒最优控制律。该控制律基于跟踪虚拟目标的思想,将风场扰动加入无人机运动方程,采用反馈线性化将无人机的非线性动力学方程变换为线性状态方程。假设风场扰动已知的条件下,采用线性二次型调节器推导出能够跟踪3维航路的最优控制律。进一步考虑未知的风场扰动,设计鲁棒控制项代替最优控制律中的风场参数,得到能够抑制未知有界风场干扰的鲁棒最优控制律,并采用Lyapunov稳定性理论证明该闭环系统的全局渐近稳定性。仿真表明该控制律能够实现在未知风场扰动下无人机精确3维航迹跟踪,且具有良好的跟踪性能。
基于自适应卡尔曼滤波的侧滑移动机器人运动模型估计
吴耀, 王田苗, 王晓刚, 刘淼
2015, 37(12): 3016-3024. doi: 10.11999/JEIT150289
[摘要](278) [PDF 2113KB](730)
摘要:
精确实时在线的运动模型对于侧滑移动机器人的运动控制和轨迹规划至关重要,相比于离线模型估计,该文在基于速度瞬心(ICRs)的侧滑移动机器人运动学模型基础上,采用扩展卡尔曼滤波(EKF),在同一特定地形下在线准确得到ICRs的参数值;并针对不同的地形情况,采用k-近邻法对地形进行分类,实时判别机器人当前运行的路面,采用自适应的卡尔曼滤波器(AKF)调整滤波器参数。仿真和实验对比表明,该方法在同一地形和变化地形下均能快速估计出侧滑移动机器人的运动学模型,收敛时间均为3 s以内,可以满足实际使用的需要。
球模式展开理论近远场变换及快速算法
李南京, 李元新, 胡楚锋
2015, 37(12): 3025-3029. doi: 10.11999/JEIT150203
[摘要](240) [PDF 732KB](588)
摘要:
基于球模式展开理论的近远场变换是天线球面近场测量系统实现的关键,它将待测天线在空间建立的场展开成球面波函数之和,由于其计算公式复杂,因而计算耗费时间长。该文在实际计算中利用快速傅里叶变换及矩阵的思想可以大幅度提高程序运行速度,节省计算时间。采用该方法对角锥喇叭天线的近远场数据进行仿真验证,结果表明外推远场的结果和理论值吻合良好,说明了该方法在保证计算精度的同时,可缩短计算时间。
基于与非锥的新型FPGA逻辑簇互连结构研究
黄志洪, 杨海钢, 杨立群, 李威, 江政泓, 林郁
2015, 37(12): 3030-3040. doi: 10.11999/JEIT150249
[摘要](199) [PDF 2639KB](525)
摘要:
该文针对新型FPGA可编程逻辑单元与非锥(And-Inverter Cone, AIC)的结构特性,提出一系列方案以得到优化的逻辑簇互连结构,包括:移除输出级交叉矩阵,单级反相交叉矩阵,低负载电路优化,将反馈和输出选择功能分开,限制AIC输出级数的基础上移除中间级交叉矩阵,与LUT架构进行混合等。通过大量的实验,得出针对面积延时积最优的AIC簇互连结构,与Altera公司的FPGA芯片Stratix-IV结构相比,该结构逻辑功能簇本身面积减小9.06%, MCNC应用电路集在基于优化的AIC FPGA架构上实现的平均面积延时积减小40.82%, VTR应用电路集平均面积延时积减小17.38%;与原有的AIC结构相比,簇面积减小23.16%, MCNC应用电路集平均面积延时减小27.15%, VTR应用电路集平均面积延时积减小15.26%。
研究简报
光偏振复用正交频分复用系统中基于联合近似特征矩阵对角化-独立分量分析的盲均衡算法
冯平兴, 魏平, 张洪波
2015, 37(12): 3041-3045. doi: 10.11999/JEIT150455
[摘要](273) [PDF 490KB](510)
摘要:
该文提出一种在光偏振复用正交频分复用(PDM-OOFDM)系统中基于联合近似特征矩阵对角化-独立分量分析(JADE-ICA)的盲解偏振复用算法。在传统的偏振复用系统中,恒模算法(CMA)被用于解偏振复用信号。然而,该方法需要多次对CMA滤波器系数更新,CMA收敛时间较长,并且CMA算法解偏振复用可能导致奇异性问题。该文结合对经典ICA算法及其模型的分析,提出将JADE-ICA算法用于PMD-OOFDM系统中进行解偏振复用信号。利用该方法,可以分离在发送端和接收端混有高斯白噪声的偏振信号成分,并且提高了系统中偏振信号的分离性能;同时,避免了传统CMA在解偏振复用中的奇异性问题。仿真结果表明,该文方法可以有效分离PMD-OOFDM系统中的偏振信号。
分数阶微分局部强反射的去噪方法应用
唐瑞尹, 沈鸿海, 何鸿鲲
2015, 37(12): 3046-3050. doi: 10.11999/JEIT150500
[摘要](140) [PDF 6145KB](579)
摘要:
针对具有强反射的表面光条图像出现散斑或复合散斑等严重噪声情况,该文提出一种利用分数阶微分增强的图像去噪声的处理算法,突出噪声的颗粒化特征,通过连通区域面积统计的方法对有效连续光条进行分离并去除散斑噪声,获得有效光条图像,最后利用灰度重心法提取有效光条的中心。经实验对比,该方法得到的信息熵值和光条中心提取精度都显著提高,体现了分数阶微分算法增强图像高频信息的同时,有效保留更多的低频信息的特点,保留了更多的图像纹理细节,显著提高了特征光条中心提取精度。

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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