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2015年37卷5期

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论文
数字电视外辐射源雷达目标徙动补偿新方法
王慧, 洪丽娜, 易建新, 万显荣
2015, 37(5): 1017-1022. doi: 10.11999/JEIT141124
[摘要](474) [PDF 1348KB](589)
摘要:
增加相参积累时间是提高数字电视外辐射源雷达探测能力的一种较为常见的技术,但当目标速度和加速度较大时,长时间相参积累会使目标回波面临距离徙动和多普勒徙动,且当外辐射源雷达信号在慢时域为非均匀采样(如中国移动多媒体广播信号)时,广泛采用的如Keystone变换和Radon-Fourier变换等徙动补偿算法已不能很好地适用。该文研究了一种基于两次短傅里叶变换的徙动补偿算法,可同时适用于非均匀和均匀采样信号,并在此基础上提出一种修正算法,修正后的该算法能检测具有更大速度和加速度的目标,同时用于均匀采样时,相对已有一些算法其运算量更小。文中首先分析了非均匀采样信号的特殊性及该特殊性带来的新困难,接着基于该特殊信号的多普勒处理阐述了徙动机理与该徙动补偿算法的基本原理。仿真和实测数据处理证明了该算法的有效性。
基于稀疏贝叶斯学习的无源雷达高分辨成像
王天云, 于小飞, 陈卫东, 丁丽, 陈畅
2015, 37(5): 1023-1030. doi: 10.11999/JEIT140899
[摘要](379) [PDF 1115KB](620)
摘要:
针对无源雷达压缩感知成像,该文提出一种基于稀疏贝叶斯学习的高分辨成像算法。基于一次快拍模式下的无源雷达回波模型,文中首先考虑目标散射系数的统计特性及其对微波频率的依赖关系,将无源雷达成像转化为MMV(Multiple Measurement Vector)联合稀疏优化问题;然后对目标建立了级联形式的稀疏先验模型,并利用稀疏贝叶斯学习技术进行求解。相比之前基于目标确定性假设的稀疏恢复方法,所提算法更好地利用了目标的统计先验信息,具有能够自适应调整参数(目标模型参数和未知噪声功率)和高分辨反演目标等优点。仿真结果验证了该算法的有效性。
基于矩阵补全的天波雷达瞬态干扰抑制算法
李茂, 何子述
2015, 37(5): 1031-1037. doi: 10.11999/JEIT140973
[摘要](339) [PDF 905KB](572)
摘要:
瞬态干扰持续时间短、强度大,严重影响天波超视距雷达的性能。传统的瞬态干扰抑制方法需要预先抑制海杂波,且只能抑制强瞬态干扰,不能抑制弱瞬态干扰和噪声,该文提出一种基于矩阵补全的瞬态干扰抑制算法,该方法首先利用Teager-Kaiser算子进行瞬态干扰检测,然后将干扰数据剔除,最后利用海杂波和目标回波构成的Hankel矩阵的低秩性,通过改进的低秩矩阵补全算法进行数据恢复。该算法不仅能够抑制强瞬态干扰,而且能同时抑制弱瞬态干扰和噪声,提高了回波信号的信噪比。实测和仿真数据处理结果证明了算法的有效性。
一种基于先验信息的机载MIMO雷达发射方向图设计方法
施君南, 纠博, 刘宏伟, 王旭
2015, 37(5): 1038-1043. doi: 10.11999/JEIT140911
[摘要](375) [PDF 856KB](496)
摘要:
在非均匀杂波背景下,针对旁瓣杂波抑制问题,该文提出一种基于先验信息的机载多输入多输出(MIMO)雷达发射方向图设计方法。该方法利用目标和杂波在空域和多普勒域的2维先验信息,以最大化雷达空时匹配滤波后的输出信杂噪比(SCNR)为准则,建立关于发射信号相关矩阵的优化代价函数,并采用半正定规划(SDP)方法进行求解。仿真表明,在非均匀杂波背景下,采用该文方法优化设计的发射方向图可有效提高空时2维匹配滤波后的输出信杂噪比。
一种稳健的机载非正侧视阵雷达杂波抑制方法
同亚龙, 王彤, 文才, 吴建新
2015, 37(5): 1044-1050. doi: 10.11999/JEIT141222
[摘要](231) [PDF 1170KB](648)
摘要:
非正侧视阵列构型会导致机载雷达回波数据非均匀,从而严重削弱传统空时自适应处理算法的杂波抑制性能。针对此问题,该文提出一种对阵元误差稳健的非均匀杂波抑制方法。该方法首先根据雷达系统参数等先验信息构造杂波表示基;然后在考虑阵元误差下对待检测单元数据进行迭代的最小二乘拟合,文中推导出了该问题的闭式解;最后对拟合后的剩余数据进行脉冲多普勒处理以及恒虚警检测。该方法不需要训练样本,且能够在没有俯仰自由度的情况下对机载非正侧视阵雷达的非均匀杂波进行有效抑制。仿真结果验证了该方法的有效性。
一种改进的基于低秩逼近的空时自适应处理算法
解虎, 冯大政, 虞泓波, 袁明冬, 聂卫科
2015, 37(5): 1051-1057. doi: 10.11999/JEIT140832
[摘要](266) [PDF 1115KB](531)
摘要:
针对非均匀杂波情况下的空时自适应处理的小样本问题,该文提出一种基于权矩阵低秩逼近的空时自适应处理方法。与传统的低秩逼近算法不同,利用空时导向矢量特殊的克罗累计性,该文重新构造新的权矩阵,使得该权矩阵的行数与列数尽可能地相近或相同,以减少算法所需的样本个数和计算量。采用低秩逼近方法对新构造的权矩阵进行表示,则原二次优化问题转化为求解一个双二次代价函数问题。实验表明,改进的空时权矩阵低秩逼近方法能有效地提高空时自适应处理的收敛速度和降低算法复杂度。
一种主动雷达隐身装置的定量分析
汤广富, 甘荣兵, 李华, 赵耀东
2015, 37(5): 1058-1064. doi: 10.11999/JEIT141226
[摘要](206) [PDF 1296KB](435)
摘要:
主动雷达隐身技术是目标雷达特征控制技术(也称雷达隐身技术)的重要分支。该文针对美国的一篇关于主动雷达隐身装置(是一种智能蒙皮)的专利进行了深入的定量分析。首先介绍该装置的基本工作原理,给出电磁场约束方程组;其次,推导移相器转移相位与入射波长、入射角以及该装置组成的空间位置关系等因素的定量关系;最后,通过数值仿真分别讨论入射波长、入射角、空间位置关系等因素对该装置隐身性能的影响,并得出一些有意义的结论。
基于复高斯模型的样本缺失窄带雷达信号重构算法
王宝帅, 杜兰, 和华, 刘宏伟
2015, 37(5): 1065-1070. doi: 10.11999/JEIT141041
[摘要](275) [PDF 8308KB](588)
摘要:
该文提出一种针对窄带雷达信号存在样本缺失情况下的信号重构算法。由于窄带雷达体制下,目标回波近似服从复高斯分布。在这一前提下,首先建立描述样本缺失观测信号与未知完整信号间关系的概率模型,然后根据贝叶斯准则推导出在给定样本缺失观测信号条件下完整信号的后验分布,最后利用期望最大(Expectation Maximization, EM)算法得到模型中参数的最大似然估计,进而得到完整信号的重构。该方法的优势是只需利用样本缺失观测信号就可以重构出未知的完整信号,除了复高斯分布的假设,不需要其他任何样本信息和先验假设帮助参数学习。基于实测数据的实验结果和与现有算法的比较结果表明该方法能够获得较好的重构性能。
基于共轭噪声组的宽带噪声雷达机动目标参数估计
王钊, 顾红, 苏卫民, 陈志仁, 陈金立
2015, 37(5): 1071-1077. doi: 10.11999/JEIT140737
[摘要](182) [PDF 598KB](1118)
摘要:
宽带噪声雷达参数估计时通常会采用宽带互模糊函数的方法,但是在处理机动目标时这种方法需要在距离、速度及加速度3维搜索而导致运算量巨大,为此该文提出一种基于共轭噪声组的机动目标参数估计算法。该算法首先根据回波伸缩效应预设多路通道,每路通道截取固定长度的噪声组内信号进行混频,然后利用分数阶傅里叶变换(FrFT)估计混频信号的多普勒相位,根据相位信息构造补偿函数,并对补偿后的噪声组信号利用频域尺度相关(FSC)算法估计回波的时延,最后联立多普勒相位及时延信息获取目标的距离、速度和加速度。该算法避免了目标参数3维搜索的过程,无需时域重构回波信号,较宽带互模糊函数方法极大地降低了运算量,整个算法都可通过快速傅里叶变换(FFT)实现,便于系统实时处理。仿真结果验证了该算法的有效性及优势。
基于ISAR像序列的锥体目标进动及结构参数估计
束长勇, 陈世春, 吴洪骞, 黄沛霖, 姬金祖
2015, 37(5): 1078-1084. doi: 10.11999/JEIT141061
[摘要](264) [PDF 2558KB](448)
摘要:
弹道目标进动及结构参数的提取是弹道导弹目标识别的关键。该文提出一种基于逆合成孔径雷达(ISAR)像序列实现锥体目标进动及结构参数估计的方法。基于电磁仿真数据及锥体目标的微动特性,忽略旋转对称锥体目标的自旋运动,采用距离-瞬时多普勒算法生成目标的ISAR像序列,之后采用CLEAN算法将ISAR像序列中的强散射源坐标信息提取出来;推导了锥体滑动型强散射源在成像平面上的投影轨迹公式,该公式可为进动锥体目标成像特性模拟及参数估计提供数学参考。分析观察视角对锥体目标ISAR像可观测强散射源的影响,给出了估计进动及结构参数的具体方法;最后仿真验证了成像算法及投影轨迹公式的正确性,并依据提取的坐标信息估计目标的进动及结构参数信息。
基于随机脉冲重复间隔Radon-Fourier变换的相参积累
陈潜, 付朝伟, 刘俊豪, 吴嗣亮
2015, 37(5): 1085-1090. doi: 10.11999/JEIT140818
[摘要](501) [PDF 1333KB](546)
摘要:
针对远程隐身目标微弱回波的低信噪比检测和多普勒模糊下的参数测量问题,该文采用随机脉冲重复间隔Radon-Fourier变换(RPRI-RFT)实现回波脉冲的长时间相参积累和盲速旁瓣(BSSL)抑制。通过分析PRI随机抖动量与多普勒模糊旁瓣均值、随机调制噪声谱方差的定量关系,表明增加积累脉冲数量可以降低调制噪声的影响,并针对脉冲数增加导致的回波跨距离单元的问题,提出RPRI-RFT实现回波脉冲的有效相参积累。理论分析和仿真结果表明,RPRI-RFT能够降低随机调制噪声,同时可以抑制盲速旁瓣,从而有效提高低重复频率雷达对远程、微弱高速多目标的检测和测量能力。
基于瞬时频率估计的进动锥体目标微多普勒频率提取方法
曹文杰, 张磊, 杜兰, 刘宏伟
2015, 37(5): 1091-1096. doi: 10.11999/JEIT140985
[摘要](297) [PDF 742KB](604)
摘要:
该文针对进动锥体目标的微动特性提取,建立等效散射点模型下的微多普勒频率与目标运动参数关系。结合进动调制的微多普勒频率近似正弦变化规律的特点,提出基于瞬时频率估计和随机抽样一致性(RANSAC)的进动目标微多普勒频率提取方法。该方法将回波信号分为若干段,每一段的回波信号近似为若干线性调频(LFM)信号分量之和,通过调频Relax算法估计各信号分量的瞬时频率,并通过随机抽样一致性算法估计散射点的微多普勒曲线。基于仿真数据和电磁计算数据的实验验证了该方法的有效性及稳健性。
一种高脉冲重复频率雷达微弱目标检测跟踪方法
于洪波, 王国宏, 曹倩, 王娜
2015, 37(5): 1097-1103. doi: 10.11999/JEIT140924
[摘要](238) [PDF 1705KB](568)
摘要:
针对高脉冲重复频率(PRF)雷达对微弱目标的检测跟踪问题,该文提出一种雷达测距模糊条件下基于检测前跟踪(TBD)的微弱目标跟踪方法。该算法借用TBD的思想精髓,对于每一时刻的量测,既不进行目标有无的检测也不解距离模糊,而是将目标检测和解距离模糊统一在目标真实航迹的获取中。首先通过批处理把目标的模糊量测在所有模糊区间进行多假设扩展,从而提取量测的时空相关信息;然后基于目标真实航迹在时空上的连续性和不同PRF量测之间的相关性,通过TBD方法得到目标航迹,同时实现解距离模糊。与同类研究相比, 该方法将微弱目标解距离模糊问题统一到目标航迹的检测确认过程中,避免了低信噪比(SNR)造成的航迹漏检,为实现高脉冲重复频率雷达微弱目标的检测跟踪提供了一种新的思路。最后,通过仿真验证了该算法的有效性。
一种距离扩展目标的Hough变换检测器
问翔, 刘宏伟, 包敏
2015, 37(5): 1104-1110. doi: 10.11999/JEIT140692
[摘要](247) [PDF 290KB](505)
摘要:
针对宽带雷达信号得到的距离扩展目标在有较大运动速度时积累检测困难的问题,该文提出一种基于Hough变换的检测器(HTD)。利用距离扩展目标高分辨距离像信号的相邻回波之间信号具有较大相关系数这一特点,在互相关序号与相关时间2维平面使用Hough变换进行积累来检测目标。理论推导表明Hough变换检测器不需要目标散射中心分布的先验知识和目标的运动信息,具有恒虚警(CFAR)性能。计算机仿真实验表明Hough变换检测器具有比不依赖散射中心分布信息的广义似然比(NSDD-GLRT)检测器更好的检测能力。
利用L+L1范数的多基线相位解缠绕方法
刘会涛, 邢孟道, 保铮
2015, 37(5): 1111-1115. doi: 10.11999/JEIT140955
[摘要](307) [PDF 4214KB](696)
摘要:
多基线相位解缠绕问题可以转化为求解L1范数优化问题的最优解,然而L1范数多基线相位解缠绕算法存在内存需求量大的问题,且对噪声严重的干涉相位图处理效果不理想。为了减少用线性规划算法解L1范数多基线相位解缠绕时内存需求较大的问题,该文提出用L范数的惩罚函数来近似L1范数的惩罚函数以减少优化模型中优化变量的大小,从而将多基线相位解缠绕模型其目标函数变为L范数+L1范数的形式,并且优化变量的大小减少了约57%。最后,通过一个噪声严重的实测数据对该文算法进行了验证,实验结果表明,该文提出的方法不仅可以有效地解缠绕质量较好的条纹图,同时对噪声严重区还具有一定的滤波效果。
基于加速度斜距模型的大场景超高分辨率星载SAR成像方法
吴元, 孙光才, 杨军, 邢孟道
2015, 37(5): 1116-1121. doi: 10.11999/JEIT140928
[摘要](239) [PDF 678KB](443)
摘要:
在大场景超高分辨率星载合成孔径雷达(SAR)中,等效速度在方位向上的空变性会导致方位散焦,此时传统的双曲线斜距模型已经不再适用,针对这个问题,该文提出一种新的加速度斜距模型,该模型可以把速度的方位空变特性考虑在内。在此模型的基础上,该文还给出了相应的信号处理和成像方法,首先通过方位时域重采样消除速度的方位空变性,然后在2维频域去除三次项和四次项误差,最后再采用距离徙动算法(RMA)进行成像。仿真实验的结果证明了新的加速度斜距模型和成像方法的有效性。
基于二维概率密度函数比较的SAR图像变化检测方法
刘永春, 王广学, 栗苹, 闫晓鹏
2015, 37(5): 1122-1127. doi: 10.11999/JEIT141140
[摘要](364) [PDF 4824KB](543)
摘要:
该文将传统区域统计分布特征变化检测方法拓展到2维特征空间,提出一种基于2维概率密度函数比较的SAR图像变化检测方法。该方法首先将观测区域内相邻像素的灰度值组合成2维观测矢量,而后采用2维Gram- Charlier展开式对观测矢量在不同时相图像中的2维概率密度函数分别进行估计,在此基础上,借助K-L散度理论对2维概率密度函数在不同时相图像间的变化大小进行定量分析以实现变化检测。实验结果表明,与传统方法相比,该文方法具有更优的检测性能。
基于代数余子式的N-FINDR快速端元提取算法
李琳, 孟令博, 孙康, 赵永超
2015, 37(5): 1128-1134. doi: 10.11999/JEIT140923
[摘要](319) [PDF 1269KB](648)
摘要:
基于高光谱图像特征空间几何分布的端元提取方法通常可分为投影类算法和单形体体积最大类算法,通常前者精度不好,后者计算复杂度较高。该文提出一种基于代数余子式的快速N-FINDR端元提取算法(FCA),该算法融合了投影类算法速度快和单形体体积最大类算法精度高的优势,利用像元投影到端元矩阵元素的代数余子式构成的向量上的方法,寻找最大体积的单形体。此外,该算法在端元搜索方面较为灵活,每次迭代都可用纯度更高的像元代替已有端元,因此能保证用该端元确定的单形体,可以将特征空间中全部像元包含在内。仿真和实际高光谱数据实验结果表明,该文算法在精准提取出端元的同时,收敛速度非常快。
基于周期Choi-Williams Hough变换的线性调频连续波信号参数估计算法
刘颖, 陈殿仁, 陈磊, 李兴广
2015, 37(5): 1135-1140. doi: 10.11999/JEIT140876
[摘要](269) [PDF 711KB](496)
摘要:
在采用联合CWH(Choi-Williams Hough)变换估计多周期线性调频连续波(LFMCW)信号的参数时,当观察时间大于一个周期时,输出信号的信噪比不再随时间的增加而增大,且时频图中会出现多个峰值干扰信号参数的估计。结合CWH对LFMCW 信号的能量聚集和相干累积思想,该文提出一种基于周期CWH变换的多周期LFMCW信号的参数估计算法,给出了多周期LFMCW信号的PCWH变换公式;分析了PCWH输出信噪比与观测时间和观测样本信噪比的关系;分析了参数估计精度。最后,数值仿真验证了该算法的有效性,证明在对多周期LFMCW信号参数估计时,PCWH更优。
基于优选特征轨迹的全分辨率视频稳定
余家林, 孙季丰, 宋治国
2015, 37(5): 1141-1148. doi: 10.11999/JEIT141019
[摘要](282) [PDF 8842KB](607)
摘要:
该文提出一种基于优选特征轨迹的视频稳定算法。首先,采用改进的Harris角点检测算子提取特征点,通过K-Means聚类算法剔除前景特征点。然后,利用帧间特征点的空间运动一致性减少错误匹配和时间运动相似性实现长时间跟踪,从而获取有效特征轨迹。最后,建立同时包含特征轨迹平滑度与视频质量退化程度的目标函数计算视频序列的几何变换集以平滑特征轨迹获取稳定视频。针对图像扭曲产生的空白区,由当前帧定义区与参考帧的光流作引导来腐蚀,并通过图像拼接填充仍属于空白区的像素。经仿真验证,该文方法稳定的视频,空白区面积仅为Matsushita方法的33%左右,对动态复杂场景和多个大运动前景均具有较高的有效性并可生成内容完整的视频,既提高了视频的视觉效果,又减轻了费时的边界修复任务。
一种针对车载全景系统的图像拼接算法的仿真
张宝龙, 李洪蕊, 李丹, 戴凤智
2015, 37(5): 1149-1153. doi: 10.11999/JEIT141185
[摘要](424) [PDF 2942KB](1368)
摘要:
传统的全景图像拼接算法,多采用Harris角点的特征提取或尺度不变特征转换?(SIFT)的特征匹配算子的方式,对存在重合部分的图像进行图像拼接处理。但对于车载全景图像拼接算法而言,车身四周采集到的4幅鱼眼畸变图像,使用特征提取算子的方法进行的拼接,运算的复杂度高,效率低,不能满足车载设备的实时性要求。针对这一问题,该文提出一种专门应用在车载系统的车载全景图像拼接算法,并对其进行Matlab仿真,最大限度提高算法的运算效率,以满足车载系统实时性的要求,真实的反应路况信息,辅助驾驶员安全驾驶。
基于粒子群优化-支持向量机方法的下肢肌电信号步态识别
高发荣, 王佳佳, 席旭刚, 佘青山, 罗志增
2015, 37(5): 1154-1159. doi: 10.11999/JEIT141083
[摘要](247) [PDF 257KB](635)
摘要:
为提高下肢表面肌电信号步态识别的准确性和实时性,该文提出一种基于粒子群优化(PSO)算法优化支持向量机(SVM)的模式识别方法。首先对消噪后的肌电信号提取积分肌电值和方差作为特征样本,然后利用PSO算法优化SVM的惩罚参数和核函数参数,最后利用步态动作的肌电信号样本数据对构造的SVM分类器进行训练、测试。实验结果表明PSO-SVM分类器对下肢正常行走5个步态的识别率,明显高于未经参数优化的SVM分类器,优化后平均识别率达到97.8%,并兼顾了分类的准确性和自适应性。
带权分块压缩感知的预测目标跟踪算法
罗会兰, 钟宝康, 孔繁胜
2015, 37(5): 1160-1166. doi: 10.11999/JEIT140997
[摘要](286) [PDF 5239KB](965)
摘要:
针对矩形跟踪框在边缘处包含较多背景信息的问题,该文提出一种基于规范化梯度特征的带权分块压缩感知的目标特征提取方法。该方法将压缩感知测量矩阵转化为分块对角矩阵,且根据块的重要程度分配适当的权重,缩小测量矩阵规模,简化特征提取运算,弱化背景干扰。然后将提取的特征输入变先验概率的贝叶斯分类器,变先验概率的分类器充分利用已有的跟踪结果,从一定程度预测了目标的运动方向,减小候选目标的分类歧义性,使得每一帧的分类函数根据以往跟踪结果进行变化,提高了分类的准确度。实验在8个具有常见跟踪难度的序列中测试,并与目前较流行的4种目标跟踪算法在跟踪效果、成功率等方面进行比较,结果从多个角度表明,该文提出的目标跟踪算法具有较高的准确度和稳定性。
一种基于动态识别邻域的免疫网络分类算法及其性能分析
邓泽林, 谭冠政, 何锫, 李峰
2015, 37(5): 1167-1172. doi: 10.11999/JEIT141077
[摘要](215) [PDF 358KB](504)
摘要:
针对传统免疫网络分类算法在记忆细胞确定上缺乏有效的指导,该文提出一种基于动态识别邻域的免疫网络分类算法。算法采用核函数表示机制来描述抗体-抗原之间的亲和度;利用抗原对构造动态识别邻域来指导抗体群体的进化,并选择邻域中距离对偶抗原最近的抗体为记忆细胞。算法被应用于多分类问题及高维分类问题来进行算法性能分析,同时,算法被应用于多个标准数据集的分类来评估算法的整体性能。分类结果表明该算法对于标准测试数据集有良好的分类性能,这说明基于动态识别邻域的训练方法能够有效地指导记忆细胞的生成,显著地改善分类器的性能。
一种自适应数据逐层分解的Reed-Solomon码迭代纠错方法及应用
王娟, 王萍
2015, 37(5): 1173-1179. doi: 10.11999/JEIT140907
[摘要](294) [PDF 479KB](555)
摘要:
该文针对Reed-Solomon码纠错算法计算复杂度较高、运算时间较长等问题,提出一种自适应数据逐层分解的Reed-Solomon码的迭代译码纠错方法。首先,接收码通过逐层分解将随机错误或突发错误分散于不同的子序列中,缩小突发或随机错误的查找范围;其次,制定约束规则确定错误数目,同时根据不同的伴随矩阵维数自适应选择迭代求解关键方程的方法,定位子序列中误码的位置;最后,计算正确码字,结束纠错。实验测试表明,该算法在保证不漏检误码的前提下,能够有效简化计算多项式的维数,减少计算量和复杂度,纠错时效优于DFT(Discrete Fourier Transform)算法和BM(Berlekamp-Massey)算法。特别是对2维码数据的纠错测试中,与传统算法相比,该算法纠错时效可提升一个数量级。
大规模MIMO时分双工系统的鲁棒预编码设计
顾浙骐, 魏宁, 张忠培
2015, 37(5): 1180-1186. doi: 10.11999/JEIT141073
[摘要](427) [PDF 833KB](622)
摘要:
对于采用大规模MIMO技术的时分双工系统,天线互易误差会破坏上下行信道互易特性,大幅降低预编码算法下行传输性能。由于实际系统难以完全消除天线互易误差,该文以最大化各用户平均信泄噪比为目标,根据天线互易误差的统计特性,设计了对该误差具有鲁棒性的线性预编码算法。同时为了进一步降低用户接收端的等效噪声功率,该文还将该线性鲁棒预编码算法扩展为基于矢量扰动的非线性鲁棒预编码算法,并通过减格辅助技术降低其扰动矢量求解复杂度,使其更适用于大规模MIMO系统应用。计算机仿真结果表明在存在基站天线互易误差条件下,该文所提出的线性与非线性鲁棒性预编码算法的性能均优于传统预编码算法的性能。
基于非理想信道状态信息的鲁棒安全发送方法
张立健, 金梁, 刘璐, 罗文宇
2015, 37(5): 1187-1193. doi: 10.11999/JEIT140994
[摘要](361) [PDF 399KB](454)
摘要:
针对协方差信道状态信息(Channel State Information, CSI)不理想导致的通信系统安全性能恶化问题,该文提出一种鲁棒的人工噪声辅助的物理层安全发送方法。该方法基于非理想的协方差信道信息,对发送者的波束成形向量及人工噪声协方差进行联合优化设计,从而最大化系统的最差情况安全速率(Worst-Case Secrecy Rate, WCSR)。该功率受限的安全速率最大化问题是非凸的,采用半定松弛(SemiDefinite Relaxation, SDR)技术和Lagrange对偶理论将其转化为一系列的半定规划(SemiDefinite Program, SDP)问题进行求解。仿真结果表明,与现有方案相比,所提方法的安全性能有了明显的提升。
基于泊松点过程分布的多蜂窝协作系统中干扰对齐技术研究
赵睿, 杨绿溪
2015, 37(5): 1194-1199. doi: 10.11999/JEIT140986
[摘要](261) [PDF 853KB](1576)
摘要:
在多蜂窝MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)协作通信系统中,该文研究了基站站点服从泊松点过程(PPP)分布时,协作基站(BSs)和用户对采用干扰对齐技术的中断概率和网络吞吐量性能,推导了完全信道状态信息(CSI)和部分CSI两种情况下的上述性能的解析表达式,并分析了系统性能与协作参数的单调关系。仿真分析发现:在完全CSI情况下,网络吞吐量随着基站密度、协作基站数、天线数的增加而增加;在部分CSI情况下,由于综合考虑了信道训练和有限反馈带来的资源开销以及量化CSI引入的信道失真,存在一个使网络吞吐量最大的最优协作基站数,当天线数较少或用户移动速度较小时,应有较多的基站参与协作,当天线数较多或用户移动速度较大时,应适当减少协作基站数。
基于FlexRay静态段快速最优调度算法
龚志鹏, 陈特放, 邹复民, 陈意军, 陈军根
2015, 37(5): 1200-1206. doi: 10.11999/JEIT140933
[摘要](214) [PDF 514KB](349)
摘要:
FlexRay正成为新一代车载通信网络。为解决FlexRay静态段调度(FSSS)的帧标志(FID)分配难题,该文提出一种基于周期特征的自动模型系数矩阵生成(AMCMG)算法,在大规模FSSS时,可快速得到最优调度模型的各类消息调度属性并确定系统所需的最少FID数;为进一步确定消息相位,并最终得到完整的周期调度表,根据不同周期消息之间调度的兼容性,提出了一种可实现最优规划的基于相位保留规则FID分配(PRFIDA)算法;最后,仿真实验结果表明AMCMG算法能快速正确地建立调度模型,同时PRFIDA算法可以实现消息在已知调度属性时的FID最优分配。
基于功率和倾角联合优化的小区中断补偿机制
李文璟, 尹梦君, 喻鹏, 项楠
2015, 37(5): 1207-1213. doi: 10.11999/JEIT140935
[摘要](233) [PDF 1844KB](466)
摘要:
为了实现对中断小区的自主补偿,该文基于自组织网络(SON)提出功率和倾角联合优化调整的小区中断补偿(COC)机制。首先以天线倾角和发射功率作为优化对象,然后对COC定义了合理的优化目标及评价指标,并对优化模型进行分析,最终给出基于遗传优化算法的补偿机制。在分时长期演进(TD-LTE)场景中进行仿真验证,该机制与参考文献中的3种算法相比,在覆盖、干扰和吞吐量等方面均有明显的改善。
一种分布式网络中轮廓推荐的有效方法
黄震华, 张波
2015, 37(5): 1214-1219. doi: 10.11999/JEIT140615
[摘要](263) [PDF 256KB](362)
摘要:
当底层数据的容量以及轮廓推荐指令个数增大时,轮廓推荐的时间代价将呈指数级增长,从而严重影响其推荐效率。为此,基于超对等分布式网络(SPA),该文提出预存储w个轮廓快照来高效处理系统中u个轮廓推荐指令的分布式网络轮廓推荐算法(EMSRDN)。EMSRDN算法充分考虑SPA网络的数据存储和通信特性,利用map/reduce分布式计算模型,通过初始快照集启发式构造来快速产生最优w个轮廓快照。理论分析和仿真实验表明,该算法具有有效性和实用性。
内容中心网络中面向隐私保护的协作缓存策略
葛国栋, 郭云飞, 刘彩霞, 兰巨龙
2015, 37(5): 1220-1226. doi: 10.11999/JEIT140874
[摘要](373) [PDF 424KB](537)
摘要:
针对内容中心网络节点普遍缓存带来的隐私泄露问题,在兼顾内容分发性能的基础上,该文提出一种面向隐私保护的协作缓存策略。该策略从信息熵的角度提出隐私度量指标,以增大攻击者的不确定度为目标,首先对于缓存策略的合理性给予证明;其次,通过构建空间匿名区域,扩大用户匿名集合,增大缓存内容的归属不确定性。缓存决策时,针对垂直请求路径和水平匿名区域,分别提出沿途热点缓存和局域hash协同的存储策略,减小缓存冗余和隐私信息泄露。仿真结果表明,该策略可减小内容请求时延,提高缓存命中率,在提升内容分发效率的同时增强了用户隐私保护水平。
有扰信道下基于门限密码的链式组播源认证技术
黎剑兵, 李庆, 董庆宽, 李小平
2015, 37(5): 1227-1233. doi: 10.11999/JEIT140884
[摘要](240) [PDF 300KB](337)
摘要:
组播是一种被广泛应用的通信技术。组播源认证是组播安全中的重要问题,特别是在有扰信道中实现组播源认证具有很大的挑战性。该文提出一种基于门限密码的链式组播源认证技术,以解决有扰信道上的组播源认证问题。基于组播源认证的安全需求和Dolev-Yao模型,该文首先给出链式组播源认证的安全假设和安全模型;然后结合Shamir的门限秘密共享技术,设计一种适合于有扰信道的组播源认证协议并进行了安全性分析。对协议的仿真结果表明,该文设计的组播源认证在保证较好的通信性能前提下具有良好的抗丢包能力。
基于信誉机制的分布式扩散最小均方算法
卢光跃, 陈文晓, 黄庆东
2015, 37(5): 1234-1240. doi: 10.11999/JEIT140851
[摘要](262) [PDF 901KB](621)
摘要:
非安全环境中的无线传感器网络(WSN)可能存在恶意攻击节点,恶意节点将会篡改其观测数据以影响参数估计的准确性。为此,该文提出基于信誉机制的分布式扩散最小均方(R-dLMS)算法和扩散归一化最小均方(R-dNLMS)算法。该算法能够根据各节点对整个网络参数估计的贡献来设置相应的信誉值,从而减小恶意节点对网络攻击的影响。仿真结果表明,与无信誉值的算法相比,该算法的性能得到大幅度提高,且R-dNLMS算法在R-dLMS算法的基础上,算法性能得到进一步提升。
一种具有阅读器匿名功能的射频识别认证协议
谢润, 许春香, 陈文杰, 李万鹏
2015, 37(5): 1241-1247. doi: 10.11999/JEIT140902
[摘要](208) [PDF 253KB](406)
摘要:
在射频识别(RFID)的应用中,安全问题特别是用户隐私问题正日益凸显。因此,(用户)标签信息的隐私保护的需求越来越迫切。在RFID系统中,标签的隐私保护不仅是对外部攻击者,也应该包括阅读器。而现有许多文献提出的认证协议的安全仅针对外部攻击者,甚至在外部攻击者的不同攻击方法下也并不能完全保证安全。该文提出两个标签对阅读器匿名的认证协议:列表式RFID认证协议和密钥更新式RFID认证协议。这两个协议保证了阅读器对标签认证时,标签的信息不仅对外部攻击者是安全的而且对阅读器也保持匿名和不可追踪。相较于Armknecht等人提出的对阅读器匿名和不可追踪的认证协议,该文所提的协议不再需要增加第三方帮助来完成认证。并且密钥更新式RFID匿名认证协议还保证了撤销后的标签对阅读器也是匿名性和不可追踪的。
基于压缩感知的鲁棒可分离的密文域水印算法
肖迪, 邓秘密, 张玉书
2015, 37(5): 1248-1254. doi: 10.11999/JEIT141017
[摘要](277) [PDF 6117KB](806)
摘要:
为了满足密文域水印嵌入的需要,该文基于压缩感知技术,提出一种鲁棒可分离的密文域水印算法。首先,内容拥有者将图像进行不重叠分块,利用边缘检测手段划分重要块和非重要块。重要块用传统加密方式进行加密,非重要块用压缩感知技术进行加密,同时为水印嵌入留出一定空间,然后根据嵌入密钥,实现二值水印的密文嵌入。在接收端获取图像内容和水印的方式是可分离的,同时根据含水印的密文图像块的像素分布特性可重新判断块的属性,避免了传输块属性信息。此外,水印信息重复4次嵌入在密文图像的不同区域,保证了水印的鲁棒性。实验结果显示所提方案在抵抗适度攻击时具有鲁棒性和安全性。
用于空间功率合成的新型22渐变鳍线阵分析与设计
刘亚威, 苏小保
2015, 37(5): 1255-1259. doi: 10.11999/JEIT140930
[摘要](221) [PDF 874KB](499)
摘要:
渐变鳍线阵在空间功率合成放大器中具有重要的应用价值。该文简化渐变鳍线阵的模型,将渐变鳍线阵设计等效为TE模式波阻抗的渐变阻抗变换,采用谱域导纳法计算渐变鳍线阵的传播常数,依据小反射理论,提出一种新型基于Hecken形式的紧凑、宽带渐变鳍线阵。利用高频仿真软件HFSS进行优化仿真设计,通过引入槽线微带过渡电路,实际加工了X波段22鳍线阵,背靠背测试结果表明:在X波段(8~12 GHz)内,反射系数小于-12 dB,插入损耗小于1 dB,实测结果与理论计算吻合。该文系统地给出渐变鳍线阵设计优化的理论计算和仿真方法,对基于波导内空间功率合成模块设计具有指导意义,具有良好的工程应用前景。
基于粒矩阵的多输入多输出真值表快速并行约简算法
陈泽华, 马贺
2015, 37(5): 1260-1265. doi: 10.11999/JEIT141129
[摘要](267) [PDF 230KB](592)
摘要:
真值表是表征逻辑输入与输出之间因果关系的重要工具,真值表约简在数字逻辑电路的分析与设计中具有重要意义。该文将真值表看作逻辑信息系统,将真值表约简转化为逻辑信息系统的最简规则获取。采用粒计算分层粒化的思想,在不同粒度下,利用粒矩阵的知识表示形式、粒矩阵中的启发式知识以及粒矩阵运算,设计了多输入多输出真值表快速并行约简算法。以发光二极管七段数字显示器为例进行了算法说明,通过数学证明和算法复杂性分析证明了算法的正确性和有效性。
研究简报
基于Canny边缘检测的自适应空域隐写术
韩涛, 祝跃飞
2015, 37(5): 1266-1270. doi: 10.11999/JEIT141121
[摘要](423) [PDF 213KB](888)
摘要:
针对自适应空域隐写术设计的关键问题,该文结合Canny边缘检测和校验格编码(STC)提出一种不需要同步边信息的自适应空域隐写方法。首先,根据秘密消息长度、载体图像等因素确定Canny边缘检测算法中的参数取值,进而根据相应的参数取值使用Canny边缘检测算法来选择载体图像的边缘区域。然后,分别定义边缘区域像素和非边缘区域像素的嵌入失真;最后,在载体像素的多个最低有效位平面(LSB)使用STC嵌入秘密消息。实验结果表明:该隐写方法在4种嵌入率情况下抵抗常见通用隐写分析的性能优于3种已有的隐写方法,且在较小嵌入率情况下与空域通用小波相对失真方法(S-UNIWARD)相当。

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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