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2016年38卷10期

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论文
基于混合匹配追踪算法的MIMO雷达稀疏成像方法
王伟, 张斌, 李欣
2016, 38(10): 2415-2422. doi: 10.11999/JEIT151453
[摘要](462) [PDF 704KB](613)
摘要:
多输入多输出(MIMO)雷达作为一种新型的雷达体制,其成像兼具高分辨率与实时性的优点。由于观测区域的稀疏性,MIMO雷达成像可以用压缩感知的方法进行处理。而现有的MIMO雷达稀疏成像的贪婪恢复算法中,正交匹配追踪算法(OMP)存在成像图像有伪影的缺点,子空间追踪算法(SP)则受到低分辨率的困扰。针对上述问题,该文提出一种称为混合匹配追踪算法的压缩感知贪婪算法以实现MIMO雷达稀疏成像。通过将两种贪婪恢复算法结合起来,利用OMP 算法选择基信号的正交性和SP 算法具有基信号选择的回溯策略,来重构出高分辨率且没有伪影的雷达图像。仿真实验验证了所提算法的有效性。
基于改进多重测量向量模型的SAR成像算法
陈一畅, 张群, 杨婷, 罗迎
2016, 38(10): 2423-2429. doi: 10.11999/JEIT151391
[摘要](230) [PDF 2308KB](498)
摘要:
近年来,基于压缩感知(Compressed Sensing, CS)理论的稀疏场景SAR成像成为研究热点。在CS理论中,对于具有相同稀疏结构的联合稀疏目标信号源,多重测量向量(Multiple Measurement Vectors, MMV)模型可以获得优于单重测量矢量(Single Measurement Vector, SMV)模型的重构性能。然而,在距离徙动(Range Migration)不可忽略的应用场景,SAR各脉冲回波1维距离像具有不完全相同的稀疏结构,这使得无法在SAR应用中直接引入MMV模型。该文针对MMV模型与SAR距离徙动的矛盾,提出一种改进的MMV模型。在该模型下,各方位向位置对应的1维距离像的稀疏结构不要求完全相同,而是符合距离徙动特性。论文所提出的RM-OMP算法根据符合距离徙动特性的稀疏结构搜索稀疏信号支撑集,可以准确地重建稀疏信号源。论文采用仿真数据和实测数据实验验证了所提模型和算法的有效性。
多基地雷达中双门限CFAR检测算法
胡勤振, 苏洪涛, 周生华, 刘子威
2016, 38(10): 2430-2436. doi: 10.11999/JEIT151163
[摘要](278) [PDF 276KB](365)
摘要:
针对多基地雷达系统,该文为解决传统集中式检测算法数据传输率大的问题,根据广义似然比检测算法和自适应匹配滤波算法,提出两种双门限恒虚警率检测器:双门限广义似然比检测器和双门限自适应匹配滤波检测器。首先各个局部雷达站将超过第1门限的局部检验统计量传送到融合中心。然后融合中心根据局部雷达站传送的数据计算融合后的全局检验统计量,并与第2门限比较,得到最终的判决结果。在各空间分集通道的信杂噪比假设相同的条件下,给出了双门限自适应匹配滤波检测器的虚警概率和检测概率的解析表达式。仿真结果表明,两种双门限检测器在低数据率传输时能够保持较好的检测性能。
矢量传感器阵列MIMO雷达高精度二维DOA与极化联合估计
梁浩, 崔琛, 余剑, 郝天铎
2016, 38(10): 2437-2444. doi: 10.11999/JEIT151469
[摘要](236) [PDF 346KB](391)
摘要:
该文采用矢量传感器配置下的十字型阵列MIMO雷达系统,提出一种新的2维高精度DOA与极化参数联合估计算法。首先根据MIMO雷达虚拟阵列导向矢量的特点,通过降维矩阵的设计及回波数据的降维变换,将高维回波数据转换至低维信号空间;然后基于传播算子获得对应信号子空间的估计,利用收、发阵列阵元间长基线对应的旋转不变性和极化矢量中电场矢量和磁场矢量的叉积进行2维高精度DOA估计和解模糊处理,同时利用与阵列结构无关的极化域旋转不变性进行极化辅角和极化相位差的联合估计。该矢量传感器MIMO雷达阵列可同时获取MIMO雷达的波形分集和矢量传感器的极化分集,无需额外增加阵元和硬件开销,能够有效扩展阵列孔径,提高参数估计性能;同时通过降维变换及传播算子,在获取信噪比增益的同时,能够实现2维高精度DOA和2维极化矢量的联合估计及参数的自动配对,有效降低数据处理维数和参数估计的运算复杂度;最后,仿真结果验证了理论分析的正确性和算法的有效性。
基于不确定集的稳健MIMO雷达波形设计算法
李秀友, 薛永华, 黄勇, 关键
2016, 38(10): 2445-2452. doi: 10.11999/JEIT151425
[摘要](187) [PDF 873KB](401)
摘要:
针对雷达目标回波信号存在不确定性导致MIMO雷达波形优化设计性能下降问题,该文提出一种扁平椭球不确定集约束下的稳健自适应发射-接收波形联合优化设计方法。首先将目标脉冲响应的误差推广到更为一般的扁平椭球不确定集约束条件,并利用Lagrange乘子法对优化过程进行推导,得出扁平椭球不确定集约束下的闭式表达式。其次为了提高目标脉冲响应不确定集范围较大时的优化性能,采用了迭代鲁棒最小方差法进行求解(IRMVB),求得更为精确的目标脉冲响应,提高了SINR改善性能。然后进一步分析了基于扁平椭球不确定集约束条件与球体约束条件优化问题的内在联系,推导得出该文求解过程为广义对角加载方法。最后通过仿真实验表明所提算法对于目标回波信号不确定性具有更高的稳健性。
多目标速度估计的分布式MIMO雷达资源分配算法
胡捍英, 孙扬, 郑娜娥
2016, 38(10): 2453-2460. doi: 10.11999/JEIT151452
[摘要](215) [PDF 354KB](371)
摘要:
为了提高分布式MIMO雷达的多目标速度估计精度,该文分析了发射功率和信号有效时宽对估计精度的影响,进而提出一种将两者联合优化的资源分配算法。首先,以最小化目标速度估计的克拉美罗界(CRLB)最大值为目标函数,建立了包含发射功率和信号有效时宽两个优化变量的优化模型,然后采用连续参数凸估计(Sequential Parametric Convex Approximation, SPCA)算法对这个非凸的优化模型进行求解。最后,仿真结果表明利用所提算法进行资源分配能明显提高目标速度的估计精度。此外,仿真结果表明信号有效时宽对目标速度估计精度的影响大于发射功率。
基于快速密度搜索聚类算法的极化HRRP分类方法
吴佳妮, 陈永光, 代大海, 陈思伟, 王雪松
2016, 38(10): 2461-2467. doi: 10.11999/JEIT151457
[摘要](171) [PDF 2976KB](435)
摘要:
该文针对人造目标的极化高分辨距离像,提出一种基于快速密度搜索聚类算法的分类方法。首先根据散射结构在频率和极化维度的特性,对散射中心的类型进行判别,在此基础上构造目标分类的特征矢量。然后采用快速密度搜索聚类算法,实现目标的分类。仿真实验结果表明,文中构建的特征矢量能较好地描述目标的结构属性,具有较强的可分性。而快速密度搜索聚类算法简单高效,在人造目标的分类识别中具有极大的应用潜力。
基于改进射线描迹法的对流层斜延迟估计
陈西宏, 吴文溢, 刘赞
2016, 38(10): 2468-2474. doi: 10.11999/JEIT160023
[摘要](264) [PDF 5622KB](472)
摘要:
该文针对传统对流层延迟模型和射线描迹法在估计对流层延迟方面的局限性,如效率低、成本高、精度受地表参数和探空数据限制等不足,提出一种基于改进射线描迹法的对流层斜延迟估计方法。该方法结合中纬度大气模式气象参数公式和UNB3m气象参数模型,改进了射线描迹法中折射率剖面的计算,克服了气象数据对射线描迹法的限制。选取亚洲地区10个站点2012年的气象数据,分别采用改进射线描迹法和传统对流层延迟模型估计各个站天顶方向至 高度角区间15个方向的对流层斜延迟,并与基于探空数据获取的对流层斜延迟真值进行比较,计算结果表明该方法的估计精度优于传统对流层延迟模型,为非气象数据情况下对流层斜延迟实时估计提供了新的思路。
联合图形约束和稳健主成分分析的地面动目标检测算法
郭小路, 陶海红, 杨东
2016, 38(10): 2475-2481. doi: 10.11999/JEIT151462
[摘要](190) [PDF 2685KB](481)
摘要:
地面动目标检测是多通道合成孔径雷达系统的重要应用。稳健主成分分析的方法,因其可以将矩阵中低秩分量、稀疏分量及噪声分量分离的特性,而在多个领域得到了广泛应用。然而,该方法受到非理想误差影响,使得动目标检测结果中存在大量的杂波扰动点,从而影响动目标的检测性能。针对这一问题,该文提出一种联合稳健主成分分析和图形约束的动目标检测算法,结合系统参数对动目标区域进行形状约束,有效保证动目标检测的同时去除杂波扰动点。仿真和实测数据验证了该算法在强杂波背景下对动目标检测的有效性和可行性。
天波超视距雷达中瞬态干扰定位方法研究
刘子威, 苏洪涛, 胡勤振
2016, 38(10): 2482-2487. doi: 10.11999/JEIT151475
[摘要](172) [PDF 542KB](400)
摘要:
为了对抗天波超视距雷达中的瞬态干扰,现有时域算法一般有干扰定位、干扰剔除与数据恢复3个步骤,其中干扰定位的精度直接决定了后续处理的性能。目前工程中应用的固定门限方法定位精度不够,而现有文献中提出的方法运算量较大,且对参数的选择较为敏感。针对这一问题,该文提出一种迭代剔除平均检测器。此检测器将判决为干扰的样本点剔除出迭代平均的过程,并采用前-后向检测的定位方法,保证了背景估计与干扰定位的可靠性。天波超视距雷达的实测数据处理结果证明了所提方法的有效性。
基于RDNLMS的机载外辐射源雷达杂波对消
2016, 38(10): 2488-2494. doi: 10.11999/JEIT151310
[摘要](125) [PDF 2407KB](328)
摘要:
该文利用RDNLMS算法对消机载外辐射源雷达多普勒展宽的直达波、强杂波,推导了RDNLMS滤波器的传递函数,在此基础上提出一种非均匀多普勒频率抽取方法,在降低计算量的同时尽可能减小了因抽取带来的性能损失。该方法既能确保强杂波落在所抽取的多普勒频率上从而被有效对消,又能保证抽取间隔不致过大进而使较弱的杂波也得到适当的抑制。仿真实验表明:当对消阶数相同时,非均匀多普勒频率抽取方法比均匀抽取对消性能提高2.4 dB。
合成孔径雷达高度计与传统高度计精度比对分析与机载试验验证
刘鹏, 许可, 王磊, 史灵卫, 于秀芬
2016, 38(10): 2495-2501. doi: 10.11999/JEIT151354
[摘要](161) [PDF 1582KB](442)
摘要:
合成孔径雷达高度计是目前测高精度最高的新一代卫星海洋雷达高度计,它将孔径合成的思想引入到传统高度计中来,测高精度比传统高度计提高了1倍。该文在对合成孔径雷达高度计与传统雷达高度计的测量精度进行比对研究的基础上,提出了机载试验数据比对处理方法,首次通过机载试验的方法验证了合成孔径高度计比传统高度计测量精度提高约1倍的结论。
基于分形结构的植被高阶相干散射模型研究
饶丽婷, 张晓娟, 王友成, 方广有
2016, 38(10): 2502-2508. doi: 10.11999/JEIT160095
[摘要](174) [PDF 1049KB](305)
摘要:
电磁波低频入射情况下,植被中散射体独立不相关的假设无效,此时应考虑散射体之间的相干效应以及近场互作用。该文提出一种基于分形结构的植被高阶相干散射模型,该模型利用分形理论生成近乎真实植被的3维几何结构,根据每个散射体的空间位置信息考虑了相干效应,应用互易定理计算了相邻散射体间高阶互作用,结合非相干的分层模型中后向散射机制划分方式,给出了各项散射机制的表达式。与机载合成孔径雷达实验数据对比,验证了模型的准确性。在针叶林仿真参数下,分析了各项散射机制对总散射效应的贡献与入射频率、角度、植被结构的关系,结果表明,低频入射条件下,稀疏植被散射模型可进一步简化从而应用于参数反演中。
基于非局部全变分正则化优化的单幅雾天图像恢复新方法
何人杰, 樊养余, WANG Zhiyong, FENG David
2016, 38(10): 2509-2514. doi: 10.11999/JEIT160208
[摘要](262) [PDF 41424KB](420)
摘要:
该文针对无雾图像具有高灰度对比度且大气遮罩局部平滑的特性,提出一种基于非局部全变分正则化优化的单幅雾天图像恢复新方法。先构建一种基于非局部全变分正则化的有约束优化算法对大气遮罩进行估计,然后通过优化Bregman分离迭代法求解非局部Rudin-Osher-Fatemi模型获得准确的大气遮罩,进而从雾天场景图像恢复出场景图像。实验结果表明,所提新方法可以有效地对雾天降质图像进行复原,对多纹理复杂区域的恢复效果也较好。
基于ROC的三元再编码研究
雷蕾, 王晓丹, 罗玺
2016, 38(10): 2515-2522. doi: 10.11999/JEIT151343
[摘要](155) [PDF 751KB](320)
摘要:
针对三元编码矩阵中基分类器不包含被忽略样本类别先验知识的问题,该文提出一种基于接收机工作特性(ROC)曲线的矩阵再编码方法。首先基于ROC曲线寻找构造拒绝域的阈值对,从而获得最优分类器;然后利用最优分类器对训练样本中被忽略的类别进行分类,将经典的二值输出变为三值输出,从而对初始编码矩阵的码元0进行重新编码。在解码阶段,采用经典的汉明距离解码方法对未知样本进行决策。该方法能够避免基分类器的二次训练,适用于任意的三元纠错输出编码,具有良好的普适性和实用性。基于人工和UCI公共数据集的实验结果表明该方法简单高效,在不增加训练时间的基础上,能够提高解码的速度和精度,促进分类效果的提升。
3D-HEVC深度图像帧内编码单元划分快速算法
张洪彬, 伏长虹, 苏卫民, 陈锐霖, 萧允治
2016, 38(10): 2523-2530. doi: 10.11999/JEIT151426
[摘要](308) [PDF 2833KB](513)
摘要:
针对3维高性能视频编码(3D-HEVC)中深度图像帧内编码单元(Coding Unit, CU)划分复杂度高的问题,该文提出一种基于角点和彩色图像的自适应快速CU划分算法。首先利用角点算子,并根据量化参数选取一定数目的角点,以此进行CU的预划分;然后联合彩色图像的CU划分对预划分的CU深度级进行调整;最后依据调整后的CU深度级,缩小当前CU的深度级范围。实验结果表明,与原始3D-HEVC的算法相比,该文所提算法平均减少了约63%的编码时间;与只基于彩色图像的算法相比,该文的算法减少了约13%的编码时间,同时降低了约3%的平均比特率,有效地提高了编码效率。
一种广义主成分提取算法及其收敛性分析
高迎彬, 孔祥玉, 胡昌华, 张会会, 侯立安
2016, 38(10): 2531-2537. doi: 10.11999/JEIT151433
[摘要](214) [PDF 540KB](312)
摘要:
广义主成分分析在现代信号处理的诸多领域发挥着重要的作用。目前,自适应广义主成分分析算法还并不多见。针对这一现状,该文提出一种快速收敛的广义主成分分析算法,并通过理论分析所提算法的确定性离散时间系统,导出了保证算法收敛的学习因子和初始权向量模值等边界条件。仿真实验和实际应用验证了所提算法的正确性和有用性。仿真结果还表明,所提算法比现有同类算法具有更快的收敛速度和更高的估计精度。
基于压缩感知的加速前向后向匹配追踪算法
王锋, 孙桂玲, 张健平, 何静飞
2016, 38(10): 2538-2545. doi: 10.11999/JEIT151422
[摘要](207) [PDF 2556KB](491)
摘要:
前向后向匹配追踪(FBP)算法作为一个新颖的两阶段贪婪逼近算法,因为较高的重构精度和不需要稀疏度作为先验信息的特点,受到了人们的广泛关注。然而,FBP算法必须运行更多的时间才能得到更高的精度。鉴于此,该文提出加速前向后向匹配追踪(AFBP)算法。该算法利用每次迭代中候选支撑集的信息,实现对已删除原子的再次加入,以此减少算法迭代次数。通过不同非零项分布的稀疏信号和稀疏图像的仿真结果表明,相对于FBP算法,该文提出的方案在不降低重构精度的同时,大幅降低了算法运行时间。
基于记忆因子的连续相位调制信号最大似然调制识别
吴斌, 袁亚博, 汪勃
2016, 38(10): 2546-2552. doi: 10.11999/JEIT151445
[摘要](170) [PDF 277KB](279)
摘要:
为解决有记忆非线性的连续相位调制(CPM)信号调制方式识别精度低的问题,该文提出一种基于记忆因子的CPM信号最大似然调制识别新方法。该方法定义具有时齐马尔科夫性的映射符号,通过计算其后验概率构造记忆因子,进一步结合CPM分解和EM算法,推导出时间可分离,信道参数可估计的CPM信号似然函数。该调制识别方法所需符号数目少,适用信噪比范围广,识别CPM信号种类多且精度高,对相位误差鲁棒性强。仿真结果证明,当符号数目为200,信噪比为0 dB,相位误差任意时,该方法对8种CPM信号的识别率可达95%以上。
基于混沌密钥控制的联合信源信道与安全算术码编译码算法
鄢懿, 张灿, 郭振永, 高绍帅, 陈德元
2016, 38(10): 2553-2559. doi: 10.11999/JEIT151429
[摘要](140) [PDF 282KB](327)
摘要:
该文针对深空通信、移动通信等资源受限网络中的信息有效性、可靠性和安全性传输,提出一种基于混沌密钥控制的联合信源信道与安全算术码编译码算法。该算法在编码端通过混沌映射1控制在算术码内嵌入多个禁用符号,将信道编码检错与密码流的扰乱相结合;同时,通过混沌映射2控制信源符号的算术编码,将信源编码与信息安全相结合,实现了联合信源信道与信息安全编译码。实验结果表明,该算法与现有的同类算法相比,当误包率为10-3时,改善编译码性能0.4 dB,同时增强了可靠性和安全性。
干扰子空间正交投影快速零陷跟踪波束赋形算法
马晓峰, 陆乐, 盛卫星, 韩玉兵, 张仁李
2016, 38(10): 2560-2567. doi: 10.11999/JEIT151438
[摘要](210) [PDF 1493KB](424)
摘要:
该文针对LEO星载阵列天线抑制角度动态变化的有源干扰的需要,提出一种干扰子空间正交投影的快速零陷跟踪波束赋形优化算法。算法采用干扰子空间动态更新与迭代正交投影,不断快速修正零陷位置,并通过迭代傅里叶变换(IFT)技术进行优化加速。所提出的快速算法在整个干扰零陷跟踪过程中,具有稳健和精确的控制方向图主瓣赋形区形状和阵元电流激励系数动态范围的能力,同时具备自适应最小化方向图旁瓣电平的能力,适用于星载系统在线实时计算。仿真实验验证了算法的快速性、有效性和稳健性。
基于分层调制的物理层网络编码研究
唐猛, 陈建华, 张艳, 张榆锋
2016, 38(10): 2568-2574. doi: 10.11999/JEIT151470
[摘要](221) [PDF 971KB](407)
摘要:
在实际的移动通信环境中,信道的状态复杂多变,该文针对双向中继信道的非对称性,提出采用分层调制方式的物理层网络编码方案。首先构建源节点、中继节点均采用分层(2/4-PSK)调制的双向中继通信系统模型;其次给出了中继节点的物理层网络编码解调及映射规则,推导出加性高斯白噪声下中继误比特率及端到端误比特率理论计算公式;最后仿真验证了理论分析结果。与采用传统QPSK调制技术的物理层网络编码相比,该方案利用分层调制的技术优势,确保较优信道的高速率传输,也兼顾了较差信道的传输可靠性。
基于人工噪声预编码的多天线中继安全性能分析
赵睿, 贺玉成, 周林, 谢维波
2016, 38(10): 2575-2581. doi: 10.11999/JEIT160053
[摘要](203) [PDF 625KB](348)
摘要:
为提升存在窃听者的中继网络的安全性能,在多天线放大转发中继端采用人工噪声预编码(ANP)和特征波束形成(EB)安全传输策略,推导了ANP和EB的可达安全速率(EASR)闭合表达式。在中继配置大规模天线时,推导了ANP的EASR下界,并在高信噪比和低信噪比情况下研究了渐近性能。分析和仿真结果显示,在中高信噪比区域,ANP相比于EB可获得显著的性能增益,而在低信噪比区域,EB优于ANP。当信噪比增加时,EB的EASR接近一个与第1跳无关的常数。在高信噪比区域,ANP的最优功率分配方案是将一半左右的功率分配给人工噪声。
基于CABAC的视觉质量可控的H.264视频感知加密算法
柏森, 郭雨, 赵波, 代勤芳
2016, 38(10): 2582-2589. doi: 10.11999/JEIT151478
[摘要](134) [PDF 6717KB](355)
摘要:
在视频点播等应用中,为了刺激消费者购买高质量的视频,需要对视频进行特别的感知加密,使视频加密后仍然部分可见。该文提出一种Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC)的视觉质量可控的快速感知加密算法。利用2D超混沌系统生成的流密码对重要的语法元素和敏感的编码元素异或加密。加密内容包括运动矢量差的符号位、非零系数符号位和语法元素significant_coeff_flag。分析及实验结果表明,提出的感知加密算法对码率无影响,编码时间仅增加7左右,视频质量随着质量因子的改变而变化,满足视频感知加密的应用需求。
基于马尔科夫模型的认知无线电动态双门限能量检测策略
刘玉磊, 梁俊, 肖楠, 扈瑜龙, 胡猛
2016, 38(10): 2590-2597. doi: 10.11999/JEIT151400
[摘要](168) [PDF 530KB](383)
摘要:
该文针对低信噪比条件下频谱感知精度低的问题,提出一种基于马尔科夫模型的动态双门限能量检测算法。该算法根据信道时变特性建立基于马尔科夫的频谱占用模型,利用信道历史状态信息实现模型参数的修正。然后采用先听后说的机制对处于双门限之间的困惑信道状态进行判决,并详细分析了噪声不确定性对频谱感知性能的影响。在此基础上,为了克服噪声不确定性的影响,以频谱检测概率最大为优化目标,对双门限进行实时更新。仿真结果表明,所提频谱感知算法在减小噪声不确定性影响的同时增加了频谱感知精度,降低了认知用户的感知时间。
基于高斯混合模型的下行小区间干扰分布
严小军, 徐景, 朱元萍, 杨旸, 王江
2016, 38(10): 2598-2604. doi: 10.11999/JEIT151459
[摘要](139) [PDF 502KB](371)
摘要:
在正交频分多址接入(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA)蜂窝网络中,小区间干扰的统计特性与网络性能密切相关。下行小区间干扰的累积分布函数(Cumulative Distribution Function, CDF)还没有一个闭合表达式。该文提出一种参数可显式计算的高斯混合模型对下行小区间干扰分布进行近似。进一步,利用高斯混合模型将下行小区间干扰的累积分布函数近似表示为若干个误差函数的加权和。仿真验证了高斯混合模型的准确性,并且表明基于高斯混合模型的累积分布函数能很好地近似下行小区间干扰的累积分布函数。
分层认知无线电网络中基于稳定匹配的资源分配算法
曹龙, 赵杭生, 鲍丽娜, 张建照
2016, 38(10): 2605-2611. doi: 10.11999/JEIT151460
[摘要](210) [PDF 2416KB](410)
摘要:
频谱资源的合理分配是认知无线电技术追求的目标之一,随着认知无线电网络中的次用户(SUs)数量不断增加,频谱资源的精确、实时分配与管控越来越难以实现。针对此问题,该文提出一种分层的认知无线电网络(CRN)架构,多个管理实体专注于为各层用户提供频谱服务;并在该架构下,提出一种基于稳定匹配的资源分配算法,用户通过自主协商形成分配结果,不仅保证了主用户(PUs)对次用户的功率限制,还充分考虑了各自的效用。仿真结果表明,所提算法的性能接近于最优方案,并降低了计算复杂度和系统时延。
基于无线信道参数的物理层安全密钥容量
王旭, 金梁, 宋华伟, 黄开枝
2016, 38(10): 2612-2618. doi: 10.11999/JEIT160032
[摘要](303) [PDF 1380KB](355)
摘要:
利用无线信道参数提取物理层安全密钥时,密钥容量受加性噪声、信道测量时差、终端移动速度、采样周期和采样点数等因素影响。针对这一问题,该文在均匀散射环境中利用单输入单输出无线信道定量分析密钥容量,推导了密钥容量的闭式解以确定最佳采样周期的约束条件。仿真分析表明该结论同样适用于非均匀散射环境,同时验证将物理层密钥提取技术应用于无线通信系统的可行性。
层次身份基认证密钥协商方案的安全性分析和改进
毛可飞, 陈杰, 刘建伟
2016, 38(10): 2619-2626. doi: 10.11999/JEIT151443
[摘要](184) [PDF 270KB](364)
摘要:
该文分析了曹晨磊等人(2014)提出的层次身份基认证密钥协商方案的安全性,指出该方案无法抵抗基本假冒攻击。文中具体描述了对该方案实施基本假冒攻击的过程,分析了原安全性证明的疏漏和方案无法抵抗该攻击的原因。然后,在BONEH等人(2005)层次身份基加密方案基础上提出了一种改进方案。最后,在BJM模型中,给出了所提方案的安全性证明。复杂度分析表明所提方案在效率上同原方案基本相当。
ZigBee网络抵御Sybil攻击的自适应链路指纹认证方案
郁滨, 黄美根, 黄一才, 孔志印
2016, 38(10): 2627-2632. doi: 10.11999/JEIT151476
[摘要](180) [PDF 269KB](344)
摘要:
该文针对ZigBee网络中Sybil攻击破坏节点身份唯一性的问题,提出一种抵御Sybil攻击的自适应链路指纹认证方案。方案首先基于无线链路特征设计了链路指纹,在此基础上,提出了反映信道质量的相干时间估测算法和适应子节点数量变化的保护时隙(GTS)动态申请算法,并给出了Sybil攻击认证流程。安全性分析及实验结果表明,方案在通信环境的安全边界条件下节点认证成功率可达97%以上,且链路指纹无需存储,具有较低的资源需求。
一种新的隐私保护型车载网络切换认证协议
周治平, 张惠根, 孙子文, 李静
2016, 38(10): 2633-2639. doi: 10.11999/JEIT160015
[摘要](162) [PDF 336KB](415)
摘要:
该文针对现有车载网络切换认证协议存在的安全性、隐私等方面的不足,在LIAP协议的基础上提出改进方案。首先将随机数与伪标识串联,再用二次模运算对串联的信息进行加密,以生成动态身份标识保护用户位置隐私;与此同时,在移动终端切换过程中,新路侧单元重新生成新会话秘密序列,并与终端伪标识进行异或加密,对LIAP协议中存在的平行会话攻击进行安全防护。理论分析及实验表明,改进协议不仅满足终端匿名性和抵御各种攻击的安全需求,也实现了较快的切换速度,与同类切换认证协议相比,实用中具明显优越性。
一种新的云存储数据容错存储方式检验方法
纪倩, 杨超, 赵文红, 张俊伟
2016, 38(10): 2640-2646. doi: 10.11999/JEIT151344
[摘要](152) [PDF 834KB](261)
摘要:
云存储中,防止数据丢失的关键是实现文件容错。然而,云存储服务商可能没有提供承诺的容错水平,导致用户蒙受数据丢失和经济损失的双重风险。现有云存储数据容错存储方式检验方法存在服务器预读取欺骗攻击,并且效率低、实用性差,不能达到在一定概率范围内,快速、轻量级地检测出犯规的服务器行为的要求。针对上述问题,该文利用磁盘顺序存取和随机存取的差异性设计了一种远程数据容错存储方式检验方法 随机与顺序访问时间差异化(DRST)方法,其原理是文件块被分散地放在不同磁盘上,读取一个磁盘上顺序存储的文件块比随机读取不同磁盘上的文件块所需的响应时间短。最后,对所提方法进行了严格的理论证明和深入的性能分析,结果表明,所提方法能够快速检验出服务器是否为用户提供了其承诺的容错水平,并且比现有方案更安全,更高效。
解密区域完美恢复的区域递增式视觉密码方案构造
胡浩, 郁滨, 沈刚, 张学思
2016, 38(10): 2647-2653. doi: 10.11999/JEIT151448
[摘要](162) [PDF 2180KB](351)
摘要:
为了优化区域递增式视觉密码的恢复效果,该文通过为共享份添加身份标识,并结合随机数,构造了单个参与者持有多个共享份的异或单秘密视觉密码方案,在此基础上,设计了异或区域递增式视觉密码的秘密分享与恢复算法。对于解密区域利用异或单秘密方案进行分享,对于未解密区域,通过填充随机数实现秘密遮盖。实验结果表明,该方案可以实现解密区域图像的完美恢复,且有效减小了共享份的存储与传输开销。
一种基于动态配额的虚拟网带宽公平调度算法
刘中金, 卓子寒, 何跃鹰, 李勇, 苏厉, 金德鹏, 曾烈光
2016, 38(10): 2654-2659. doi: 10.11999/JEIT151485
[摘要](179) [PDF 354KB](353)
摘要:
网络虚拟化被广泛用于网络实验平台和数据中心等场景中。作为虚拟化网络中的核心组网设备,虚拟路由器可以在同一物理底层上构建多个虚拟路由器实例来承载多个虚拟网。其核心调度问题在于如何根据不同虚拟网对带宽的不同需求,将网络数据包调度到不同的实例中。该文针对该问题对虚拟化场景下的队列调度问题进行建模,提出了基于动态配额的队列调度算法,与miDRR等算法相比,该文算法在虚拟网带宽分配的有效性和公平性上有明显优势。
基于自适应协同进化粒子群算法的虚拟网节能映射研究
胡颖, 庄雷, 兰巨龙, 马丁
2016, 38(10): 2660-2666. doi: 10.11999/JEIT151434
[摘要](158) [PDF 284KB](342)
摘要:
该文针对虚拟网节能映射问题提出自适应的协同进化粒子群算法。首先,为虚拟网节能映射问题设置了聚合度,该聚合度被用于自适应地选择粒子的搜索方式,即随机搜索、种内搜索或种外搜索。其次,根据粒子群的进化结果,自适应地确定是否终止对子群的搜索。最后,在常用的测试环境下进行了仿真实验,对映射的能耗效果对比了结果,实验结果表明了所提算法的高效性。
基于酉变换-矩阵束的稀布线阵方向图综合
沈海鸥, 王布宏, 刘新波
2016, 38(10): 2667-2673. doi: 10.11999/JEIT151437
[摘要](168) [PDF 386KB](405)
摘要:
该文提出一种非迭代的稀布线阵方向图综合方法。该方法首先对方向图采样数据进行centro-Hermit化处理,然后通过酉变换构造等价实矩阵束,得到非均匀单元位置与新矩阵束广义特征值的关系。在此基础上,对实矩阵奇异值分解,并舍弃非主要奇异值以获得低阶左奇异向量矩阵,进而求得稀布阵列的阵元位置和相应激励。相比于其他方法,该方法能够直接得到阵元位置的实数解,奇异值分解和特征值分解均在实数域进行,提高逼近程度的同时有效降低了计算量,仿真验证了该方法利用少量阵元即可高效实现线阵的方向图综合。
X波段脉冲空间行波管输出结构可靠性研究
尚新文, 李鑫伟, 曹林林, 肖刘, 苏小保
2016, 38(10): 2674-2680. doi: 10.11999/JEIT160003
[摘要](123) [PDF 3850KB](429)
摘要:
X波段脉冲空间行波管主要用于轻型SAR等雷达系统,要求行波管具有高功率、高效率、高可靠的性能。输出结构是行波管的重要部件,其可靠性不仅影响行波管的输出功率等性能,还影响行波管的稳定性与可靠性。该文针对X脉冲空间行波管输出结构进行可靠性研究,通过电、磁、热多物理场耦合的方式对它进行热、力结构可靠性分析,按分析结果对输出结构薄弱环节进行改进,耐冲击能力增强,并经过1000 h以上的整管老练及空间环境试验验证,输出结构具有较高的可靠性,满足空间环境试验及使用要求。
新型忆阻器混沌电路及其在图像加密中的应用
闵富红, 王珠林, 王恩荣, 曹弋
2016, 38(10): 2681-2688. doi: 10.11999/JEIT160178
[摘要](283) [PDF 5468KB](539)
摘要:
忆阻器是一种拥有记忆功能的电阻,目前忆阻器的研究热点及难点在于新模型的建立以及相关方面的应用。该文提出一种基于双曲正弦函数的新型磁控忆阻器模型,通过分析电压和电流的相轨迹关系,发现其具有典型的忆阻器电压-电流特性曲线。利用新建的忆阻器模型构造新型忆阻混沌系统,通过数值仿真绘出新系统的相轨迹图、分岔图、Lyapunov 指数谱等,分析了不同参数时系统的混沌演化过程。另外,基于电路仿真软件Multisim研制了实验仿真电路, 该电路结构简单、易于实际制作,且仿真实验与理论分析结论十分吻合,证实了提出的忆阻混沌系统电路在物理上是可以实现的。最后,利用新系统混沌序列对图像进行加密,重点分析了加密直方图、相邻像素相关性以及抗攻击能力与密钥敏感性,结果表明新系统对图像密钥及明文都非常敏感,密钥空间较大,新提出的忆阻混沌系统应用于图像加密具有较高的安全性能。
条件推测性十进制加法器的优化设计
崔晓平, 王书敏, 刘伟强, 董文雯
2016, 38(10): 2689-2694. doi: 10.11999/JEIT151416
[摘要](166) [PDF 409KB](408)
摘要:
随着商业计算和金融分析等高精度计算应用领域的高速发展,提供硬件支持十进制算术运算变得越来越重要,新的IEEE 754-2008浮点运算标准也添加了十进制算术运算规范。该文采用目前最佳的条件推测性算法设计十进制加法电路,给出了基于并行前缀/进位选择结构的条件推测性十进制加法器的设计过程,并通过并行前缀单元对十进制进位选择加法器进行优化设计。采用Verilog HDL对32 bit, 64 bit和128 bit十进制加法器进行描述并在ModelSim平台上进行了仿真验证,在Nangate Open Cell 45nm标准工艺库下,通过Synopsys公司综合工具Design Compiler进行了综合。与现有的条件推测性十进制加法器相比较,综合结果显示该文所提出的十进制加法器可以提升12.3%的速度性能。
学术讨论
两个无证书聚合签名方案的安全性分析
罗敏, 孙腾, 张静茵, 李莉
2016, 38(10): 2695-2700. doi: 10.11999/JEIT151350
[摘要](163) [PDF 227KB](356)
摘要:
张玉磊等人(2015)提出了两种无证书聚合签名方案,并证明其方案在随机预言机模型下是可证明安全的。该文分析张玉磊等人提出的两种方案的安全性,指出了第1种方案可以抵抗两类攻击者的攻击;第2种方案不能抵抗第1类攻击者和第2类攻击者的攻击,给出详细的攻击过程,证明攻击者伪造出的签名可以通过验证,分析了第2种方案存在伪造攻击的原因,提出了改进的方案。

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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