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2018年40卷9期

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电子与信息学报2018-09期目录
2018, 40(9): -.
[摘要](56) [PDF 387KB](20)
摘要:
一种无线传感器网络中目标跟踪的自适应节点调度算法
胡波, 王祺尧, 冯辉, 罗灵兵
2018, 40(9): 2033-2041. doi: 10.11999/JEIT171154
[摘要](251) [HTML全文] (106) [PDF 1235KB](17)
摘要:
在无线传感器网络目标跟踪的过程中进行节点调度,可以综合考虑跟踪误差和能量消耗,延长传感器网络的使用寿命。为了综合考虑节点调度的短期和长远损失,该文将问题建模为部分可观测马尔科夫决策过程(POMDP)以得到更优的调度策略,并提出一种近似求解算法C-QMDP。该算法利用马尔科夫链蒙特卡洛方法(MCMC)推导连续状态空间的置信状态的转移,并计算瞬时代价。使用状态离散化方法,基于马尔科夫决策过程(MDP)值迭代求解未来代价的近似值。仿真结果表明,相比现有POMDP近似算法,该文算法既可以降低跟踪过程中的累积损失,又可以将大量运算进行离线计算,减小了在线决策时的计算量。
软件定义网络中基于密码标识的报文转发验证机制
秦晰, 唐国栋, 常朝稳, 王瑞云
2018, 40(9): 2042-2049. doi: 10.11999/JEIT171226
[摘要](108) [HTML全文] (62) [PDF 1348KB](11)
摘要:
针对软件定义网络(SDN)中缺乏安全高效的数据来源验证机制问题,该文提出基于密码标识的报文转发验证机制。首先,建立基于密码标识的报文转发验证模型,将密码标识作为IP报文进出网络的通行证。其次,设计SDN批量匿名认证协议,将SDN控制器的验证功能下放给SDN交换机,由SDN交换机进行用户身份验证和密码标识验证,快速过滤伪造、篡改等非法报文,提高SDN控制器统一认证与管理效率,同时可为用户提供条件隐私保护。提出基于密码标识的任意节点报文抽样验证方案,任何攻击者无法通过推断采样来绕过报文检测,确保报文的真实性的同时降低其处理延迟。最后,进行安全性分析和性能评估。结果表明该机制能快速检测报文伪造和篡改及抵抗ID分析攻击,但同时引入了大约9.6%的转发延迟和低于10%的通信开销。
流特征感知的软件定义网络控制器动态关联机制
张少军, 兰巨龙, 江逸茗, 孙鹏浩
2018, 40(9): 2050-2056. doi: 10.11999/JEIT171149
[摘要](177) [HTML全文] (58) [PDF 1421KB](11)
摘要:
在部署分布式控制平面的软件定义网络中,控制器与交换机的关联仅以数据流请求的数量分布作为控制资源分配的依据。该文针对这一问题,以数据流的源目的地址特征为例,对不同特征数据流的控制资源消耗进行了分析,提出在控制资源分配中应对数据流的特征分布加以考虑。然后,设计了一种流特征感知的控制器关联决策机制,并针对网络流的动态变化特性设计了一种快速求解算法。仿真结果表明,与基于负载均衡的机制对比,所提机制在使用模拟退火算法求解时能节省10%~20%的控制资源消耗;所提快速求解算法可节省10%的资源消耗,且相比模拟退火算法具有较大的速度优势和良好的可扩展性。
基于拓扑的命名数据网络缓存优化策略
魏欣, 颜拥, 郭少勇, 于卓, 邱雪松
2018, 40(9): 2057-2063. doi: 10.11999/JEIT170967
[摘要](98) [HTML全文] (48) [PDF 1318KB](12)
摘要:
针对命名数据网络(NDN)存储空间的有效利用和应答内容的高效缓存问题,该文建立了模型并基于拓扑信息采用贪心算法求解,执行过程中考虑兴趣热度对其优化,从而有效缩短网络整体的缓存命中距离。该文基于ndnsim及一些真实拓扑数据完成了仿真实验,并对提出的算法与传统的prob算法,默认的沿途全部缓存(CEE)算法及基于度的差异缓存算法(HSS)做出了对比及分析,验证了算法的有效性。
射频供能传感网能量源移动路径约束下时延最小化供电方案
池凯凯, 祝驿楠, 邵奇可
2018, 40(9): 2064-2071. doi: 10.11999/JEIT171204
[摘要](91) [HTML全文] (44) [PDF 1436KB](5)
摘要:
射频能量捕获技术是解决传统无线传感网由于节点电量有限而生命周期受限的有效方法。现有的射频能量源移动供电方案中,能量源可以无限制地沿任何方向行进到网络区域内的任一位置来给节点供电。然而在现实场景中,能量源通常只能沿着既有道路行进。考虑能量源行进路径约束下的供电总时延最小化问题,分别提出全程移动供电方案和部分位置停留供电方案,并提出高效算法来确定这两个方案的最佳行进路径和供电时间。仿真结果表明,两种方案的供电总时延均显著优于转折点供电基准方案。相比于部分位置停留供电方案,全程移动供电方案的计算复杂度较低,但供电总时延更长一些。
非理想信道状态信息的认知无线网络下行功率分配和波束赋形方法
季中恒, 季新生, 黄开枝
2018, 40(9): 2072-2079. doi: 10.11999/JEIT171135
[摘要](129) [HTML全文] (38) [PDF 1163KB](7)
摘要:
针对非理想信道状态信息(CSI)条件下工作于underlay模式的认知无线网络(CRN)多用户下行功率分配和波束赋形研究中普遍存在的问题,包括忽略主网络(PN)对认知用户(SU)的干扰、传统的凸优化SDR方法对约束条件的近似要求以及实现算法复杂、实用性受限等,首先建立CRN模型,增添PN对SU的干扰项,而后在非理想CSI的最差条件下形成优化问题。再通过Lagrange对偶对问题的约束条件进行变换,并基于变换后的问题形式,利用上行和下行的对偶特性,引入虚拟功率,将优化问题转换为上行功率分配和波束赋形问题,进一步得到简便、快速和实用的迭代算法。数值仿真显示,算法收敛很快。并且发现非理想CSI引起的误差不仅对下行功率影响明显而且还改变优化问题的可行解区域;PN基站(PBS)的发送功率的变化对可行解区域有显著的影响。
基于非正交多址接入系统的多用户分组优化算法
吴广富, 邓天垠, 苏开荣, 李云
2018, 40(9): 2080-2087. doi: 10.11999/JEIT171220
[摘要](115) [HTML全文] (48) [PDF 2199KB](11)
摘要:
用户分组算法作为非正交多址接入(NOMA)的关键部分,对系统吞吐量和用户公平性具有重要影响。当用户数量和可用的资源增加时,用户分组的最佳调度将变得不可行,该文提出一种子带间多用户分组优化算法。该算法首先根据用户信道增益差异和子带复用用户数限制条件进行多用户初始分组处理,减小用户搜索空间,然后逐步完成初始分组用户间的优化组合,以几何平均用户吞吐量最大为用户分组准则,进一步提升小区边缘用户的吞吐量。仿真结果表明,所提算法与传统的用户分组算法相比,系统总吞吐量和几何平均用户吞吐量性能提升均超过3%。
一种基于接入与回传一体化小基站的用户满意度最大化算法
唐伦, 刘云龙, 赵旭, 马润琳, 陈前斌
2018, 40(9): 2088-2095. doi: 10.11999/JEIT171169
[摘要](115) [HTML全文] (48) [PDF 1547KB](7)
摘要:
针对接入与回传一体化小基站场景下用户个性化视频流业务需求问题,该文提出一种基于接入与回传一体化小基站的用户满意度最大化算法。该算法首先根据系统实际可达速率和用户满意度需求速率间的不匹配程度,动态调整下一周期队列传输所需频谱资源,并建立用户质量满意度最大化模型,其次运用Lyapunov优化方法把初始问题转化为Lyapunov偏移加罚项的优化,将溢出概率约束转化为关于自变量的不等式,最后基于拉格朗日对偶分解的用户接入带宽分配算法和基于内点法的回传和接入带宽分配算法进行求解。仿真结果表明,该算法提高了系统用户质量满意度,同时保证了系统稳定性。
平坦衰落信道下基于变分贝叶斯的多天线信号联合符号检测算法
张凯, 田瑶, 谢云鹏, 刘翼
2018, 40(9): 2096-2104. doi: 10.11999/JEIT180073
[摘要](88) [HTML全文] (33) [PDF 2242KB](5)
摘要:
该文针对平坦衰落信道下存在信道参数差异的多天线接收信号联合参数估计和符号检测问题,提出一种基于变分贝叶斯的联合处理算法。算法直接利用多个接收数据流进行信息符号的估计,抑制传统信号合成与解调解耦处理带来的性能损失。将问题建模为已知多组观测数据条件下发送符号、信道传输时延、信道增益和噪声功率的联合最大后验估计问题。基于变分贝叶斯理论对该最大后验进行近似求解,在相对熵最小化的准则下,推导得到了各个待估参数解析形式的近似后验分布——变分分布。所提算法无需计算各参数精确的点估计值,而是采用信道参数和信息符号变分分布迭代处理的方式进行联合求解。仿真结果表明,所提算法通过多信号、多参数的联合处理能够获得优于经典解耦处理和部分联合处理技术的系统误码率性能,且在接收天线数目较多和观测数据长度较短时性能优势体现更加明显。
基于频率位置多项式的稀疏混叠频谱快速恢复算法
曹凯, 陆佩忠, 邹艳, 凌琳
2018, 40(9): 2105-2111. doi: 10.11999/JEIT171152
[摘要](150) [HTML全文] (31) [PDF 1030KB](3)
摘要:
论文提出一种基于频率位置多项式的稀疏混叠频谱快速恢复算法。该算法使用不同延时的多通道欠采样得到的信号混叠频谱,通过建立频率位置多项式,快速定位非零频点,并有效地将非线性的频谱恢复问题转换成一系列线性方程组的求解问题。该算法的计算速度相对国外同类算法(BigBand)有显著提高,并且实验结果表明该算法具有更低的频谱恢复错误率。
概率译码转发中继系统中的安全极化编码方法
白慧卿, 金梁, 黄开枝, 易鸣
2018, 40(9): 2112-2118. doi: 10.11999/JEIT171142
[摘要](157) [HTML全文] (31) [PDF 1455KB](3)
摘要:
该文针对中继节点依概率辅助译码转发的通信场景,提出一种中继辅助的安全极化编码方法,保证私密信息可靠传输的同时,达到提高安全传输速率的目的。首先,发送端分别进行两层极化编码——中继概率转发行为构成的虚拟二进制删除信道下的极化编码和实际传输信道下的极化编码,并将私密信息分别隐藏在两层码字中,分时隙广播出去。然后,中继依概率译码后提取出合法用户无法直接接收的固定信息再次进行安全极化编码并转发。最后,接收端利用收到的中继转发码字和发端码字依次分层进行译码。理论和仿真分析证明,所提方法下合法用户能够可靠接收私密信息,而窃听者无法获取任何私密信息信息量;安全传输速率随着码长和中继转发概率的增加而增大,且高于一般的安全极化编码方法。
基于整数的多对一全同态加密方案
王彩芬, 成玉丹, 刘超, 赵冰, 许钦百
2018, 40(9): 2119-2126. doi: 10.11999/JEIT171194
[摘要](115) [HTML全文] (52) [PDF 1391KB](11)
摘要:
全同态加密是在不解密密文的情况下直接对密文进行操作。现有的基于整数的全同态加密方案是针对两个参与者“一方加密,一方解密”(一对一)设计的,计算效率普遍低,明文空间小,不能应用于大数据、云计算等环境。为此,该文提出一种“多方加密,一方解密”(多对一)的全同态加密方案,该方案在保证安全性的基础上简化密钥生成过程,并在全同态运算过程中给出能够正确解密的加密方个数的具体范围。同时,在随机预言机模型下,基于近似最大公因子问题证明了方案的安全性。数值结果表明,该方案与已有方案相比不仅扩展了数据传输量,而且提高了效率。模拟实验表明,该方案在整数范围内具有可行性,满足用户对系统响应的需求,最后将明文空间扩展为3 bit,并与1 bit的方案做出了实验上的对比分析。
基于单目视频和无监督学习的轻轨定位方法
姚萌, 贾克斌, 萧允治
2018, 40(9): 2127-2134. doi: 10.11999/JEIT171017
[摘要](74) [HTML全文] (37) [PDF 1881KB](8)
摘要:
基于视觉信息的场景识别定位模块被广泛应用于车辆安全系统。针对目前场景逐帧匹配算法训练数据量大、匹配处理计算复杂度高以及跟踪精度低导致难以实际应用的问题,该文提出一种新的基于局部关键区域与关键帧的场景识别方法,在保证匹配精度的同时满足系统实时性的要求。首先,该方法仅使用单目摄像机捕获的单一序列作为参考序列,采用无监督方式提取序列的显著性区域作为关键区域,并计算关键区域中低相关性的二值化特征,提高了场景匹配的精确度并大幅减少了实时场景匹配过程中特征生成与匹配的计算复杂度。其次,该方法以显著性分数为依据提取参考序列中的关键帧,缩小了跟踪模块的检索范围并提高了检索效率。该文使用香港轻轨系统数据集以及公开测试数据集进行方法测试。实验结果表明,该文方法在实现快速匹配的同时,其匹配正确率较基于全局特征匹配方法SeqSLAM提高了9.8%。
基于全局背景与特征降维的视觉跟踪算法
孙彦景, 王赛楠, 石韫开, 云霄, 施文娟
2018, 40(9): 2135-2142. doi: 10.11999/JEIT171143
[摘要](188) [HTML全文] (46) [PDF 2972KB](14)
摘要:
相关滤波算法容易受到形变、运动模糊、相似背景等因素的干扰,导致跟踪任务失败。为了克服以上问题,该文提出一种基于全局背景与特征降维的视觉跟踪算法。该算法首先提取紧邻目标的图像区域作为负样本供分类器学习,以抑制相似背景的干扰;然后提出一种基于主成分分析的更新策略,构建降维矩阵压缩HOG特征的维度,在更新分类器的同时减少其冗余度;最后加入颜色特征表征运动目标,并根据特征对系统状态的响应强度进行自适应融合。在标准数据集上将该文提出的算法与Staple, KCF等其他算法进行了仿真对比,结果表明该文算法具有更强的鲁棒性,在形变因素的影响下,所提出的算法与Staple和KCF算法相比距离精度分别提升8.3%和13.1%。
基于改进集合卡尔曼滤波方法的目标运动轨迹多源异步数据融合方法研究
张泽群, 任文娟, 付琨, 方继飞, 张跃
2018, 40(9): 2143-2149. doi: 10.11999/JEIT171115
[摘要](149) [HTML全文] (42) [PDF 1194KB](11)
摘要:
该文构建了一个改进的多源异步观测数据情景下基于非线性运动学本构方程的集合卡尔曼滤波理论模型,该模型可以精确反演出目标运动状态参数(速度、加速度)以对目标后续运动进行预测。并基于集合卡尔曼滤波实现了多源观测数据融合,利用高精度观测数据修正低精度观测数据,修正后的数据精度可通过集合卡尔曼滤波提供的统计学信息进行标定,为非线性情形下目标轨迹多源异步数据融合问题提供了新的解决思路。
基于稀疏贝叶斯学习的网格自适应多源定位
游康勇, 杨立山, 刘玥良, 郭文彬, 王文博
2018, 40(9): 2150-2157. doi: 10.11999/JEIT171238
[摘要](137) [HTML全文] (54) [PDF 1383KB](12)
摘要:
多源定位是信号处理中的重要问题。该文针对目标偏离初始网格点引起的基不匹配问题,构建具有Laplace先验的稀疏贝叶斯学习框架,提出基于稀疏贝叶斯学习的网格自适应多源定位算法AGMTL。本质上,AGMTL实现了稀疏信号重建和网格自适应定位字典的学习。仿真结果表明,AGMTL通过网格自适应调整,在定位误差,估计可靠性,抗噪性能上均远远优于传统的压缩感知定位算法。
基于步长自适应的独立向量分析卷积盲分离算法
付卫红, 张琮
2018, 40(9): 2158-2164. doi: 10.11999/JEIT171156
[摘要](248) [HTML全文] (122) [PDF 1219KB](15)
摘要:
独立向量分析(IVA)是解决频域卷积盲分离排序模糊性最好的方法之一,但存在迭代次数较多、运算时间较长、分离效果易受分离矩阵初值影响的局限性。该文提出一种基于步长自适应的IVA卷积盲分离算法,该算法使用特征矩阵联合近似对角化(JADE)算法对分离矩阵进行初始化,并对步长参数进行了自适应优化。JADE初始化能够使分离矩阵具有合理的初值,避免局部收敛的情况;步长的自适应优化能够显著提升算法的收敛速度。仿真结果表明,该算法进一步提升了分离性能,并显著缩短了运算时间。
基于群体决策的多用户协同交互式遗传算法
郭广颂, 文振华, 郝国生
2018, 40(9): 2165-2172. doi: 10.11999/JEIT171234
[摘要](135) [HTML全文] (38) [PDF 1054KB](10)
摘要:
采用交互式遗传算法求解大数据信息检索问题时,为实现偏好信息的提取和优化,单用户需完成较多数量的人-机交互操作,由此易产生用户疲劳、算法搜索效率低的难题。对此,该文在算法中引入多用户并行策略,通过群体决策优势,提高样本利用效率。首先,根据优化目标性质确定共性化协同或个性化协同类型,基于用户浏览行为计算用户相似度和个体相似度。然后,通过共享偏好相似用户的偏好相似个体预测个体区间适应值。基于个体表现型相似度聚类,提出大规模种群个体“区间数-区间数”适应值赋值策略。最后,依据子代种群个体与父代种群最优个体的相似性,推荐用户最佳评价个体。将所提方法应用于装饰性墙壁纸选型问题,并与已有典型方法比较。结果表明,所提方法在推荐个体质量、减轻用户疲劳、提高搜索效率等方面均具有优越性。
基于受限玻尔兹曼机的专家乘积系统的一种改进算法
沈卉卉, 李宏伟
2018, 40(9): 2173-2181. doi: 10.11999/JEIT170880
[摘要](140) [HTML全文] (55) [PDF 2020KB](11)
摘要:
深度学习在高维特征向量的信息提取和分类中具有很强的能力,但深度学习训练时间也比较长,超参数搜索空间大,从而导致超参数寻优较困难。针对此问题,该文提出一种基于受限玻尔兹曼机(RBM)专家乘积系统的改进方法。先将专家乘积系统原理与RBM算法相结合,采用全是真实概率值的参数更新方式会引起模型识别效果不理想和带来密度问题,为此将其更新方式进行改进;为加快网络收敛和提高模型识别能力,采取在RBM预训练阶段和微调阶段引入不同组合方式动量项的一种改进算法。通过对MNIST数据库中的0~9的手写数字体的识别和CMU-PIE数据库的人脸识别实验,提出的算法减少了学习时间,提高了超参数寻优的效率,进而构建的深层网络能获得较好的分类效果。试验结果表明,提出的改进算法在处理高维大量的数据时,计算效率有较大提高,其算法有效。
基于光纤传感的生理参数监测系统研究
赵荣建, 汤敏芳, 陈贤祥, 杜利东, 曾华林, 赵湛, 方震
2018, 40(9): 2182-2189. doi: 10.11999/JEIT170894
[摘要](127) [HTML全文] (52) [PDF 2537KB](20)
摘要:
常规生理参数监测系统由于测量时接触皮肤,因此舒适感差、个体依从性差。为解决上述问题,该文基于生理的微弱运动可致光纤微弯曲变形进而致光强度发生变化的原理,研制了新型的基于光纤传感的生理参数监测系统。该系统通过光探测器自适应地检测细小的光强变化获得心冲击图(BCG)信号,利用信号处理算法获取心率、呼吸率和体动等信息;把光纤嵌入床垫或坐垫设计为三明治结构,既保护了光纤又增强了系统的可靠性和稳定性;采用蛇形返折走线将光纤均匀地分布在垫子中间,使系统具有高灵敏度。通过多家医院临床标准方法对比测试可得在95%的置信区间(±1.96SD)内该系统心率均值误差为–0.26±2.80次/min,与标准值之间的相关性为0.9984;呼吸率均值误差为0.41±1.49次/min,与标准值之间的相关性为0.9971。实验表明,研制的系统可在零负荷的状态下无感进行生理参数测量,在健康医疗领域具有广泛的应用前景。
基于双站幅度调制的虚假运动场景对SAR-GMTI的欺骗方法
畅鑫, 董春曦, 唐峥钊, 董阳阳, 刘明明
2018, 40(9): 2190-2197. doi: 10.11999/JEIT171202
[摘要](133) [HTML全文] (61) [PDF 1626KB](11)
摘要:
为了产生方位向初始位置和幅度可控的虚假运动场景,该文提出针对合成孔径雷达动目标显示(SAR-GMTI)的双干扰机幅度调制的虚假场景欺骗算法。双干扰机分别通过移频和延迟在指定位置产生相同的虚假运动场景。设置幅度比控制两幅虚假场景叠加后产生的各点的相位,达到初始方位向位置可控的目的。理论分析表明算法能够在指定位置产生初始方位向位置和幅度可控的虚假运动场景。然后分析了干扰效果和影响因素,建立了干扰算法的应用模型,给出了虚假运动场景的成像位置、方位向初始位置和幅度补偿系数的设置方法,并讨论了双站沿方位向间距对算法的影响。最后,仿真实验验证了算法的有效性。
抗间歇采样转发干扰的波形设计方法
周畅, 汤子跃, 朱振波, 张袁鹏
2018, 40(9): 2198-2205. doi: 10.11999/JEIT171236
[摘要](144) [HTML全文] (43) [PDF 2036KB](9)
摘要:
间歇采样转发干扰是一种先进的密集假目标干扰技术,该技术基于“欠采样”原理对雷达信号进行低速率间歇采样处理,具有干扰快速响应、抗捷变能力强等优点,能够使雷达无法检测真实目标,甚至使信号处理系统过载。该文针对间歇采样转发干扰样式,基于模糊函数理论,首先设计了一种抑制该干扰的特殊雷达工作波形,即“稀疏多普勒敏感波形”,这种波形通过破坏干扰信号多普勒频率上的输出连续性实现对干扰信号的抑制;然后,基于该波形在时域上的等间隔副瓣特性,提出一种时域上的“滑窗抽取检测”方法,在抗干扰的同时实现目标检测;最后,理论分析和仿真实验验证了该设计波形的干扰抑制有效性,以及“滑窗抽取检测”方法在干扰背景下的良好目标检测性能。
基于PSO-SVM方法的电源线传导泄漏信号识别与还原
周长林, 钱志升, 王勤民, 余道杰, 程俊平
2018, 40(9): 2206-2211. doi: 10.11999/JEIT171136
[摘要](261) [HTML全文] (38) [PDF 1600KB](11)
摘要:
针对显示器电源线传导泄漏信号中红信号识别的难题,该文提出基于粒子群(PSO)算法优化支持向量机(SVM)的识别方法。首先对传导泄漏信号进行滤波预处理并分段,然后利用粒子群-支持向量机(PSO-SVM)对传导泄漏信号进行训练、分类并与SVM分类性能进行对比,最后应用PSO-SVM实现了显示图像的还原。结果表明此算法可以准确实现电源线传导泄漏信号中红信号的识别,且识别率明显高于SVM分类器。
遮挡环境下原子钟和气压测高仪辅助北斗定位方法研究
李博, 徐超, 李孝辉, 张慧君, 王文利
2018, 40(9): 2212-2218. doi: 10.11999/JEIT171181
[摘要](110) [HTML全文] (40) [PDF 1711KB](7)
摘要:
在城市峡谷等遮挡环境下,接收机无法连续进行定位解算;并且高程定位精度不能满足用户在立交桥或者盘山公路等环境下的定位需求。在接收机内使用原子钟,可以利用原子钟的高稳定性,对钟差进行高精度的预测。并通过与气压测高仪共同辅助北斗系统定位,可以有效提高接收机的定位精度和连续性;该文首先理论分析了原子钟和气压测高仪辅助定位算法;然后,提出一种气压测高仪初始化校正方法,并通过对钟差噪声类型的分析确定了钟差预测方法;最后,模拟遮挡环境,进行原子钟和气压测高仪辅助北斗卫星导航系统定位试验,并分析了定位结果。结果表明:仅跟踪两颗可见卫星,便可以进行定位解算,并且垂直方向上的定位误差从8.2 m (RMSE)下降到了5.2 m,定位结果的波动从4.6 m下降到了0.8 m。
基于目标高度先验信息的多站时差无源定位方法
秦兆涛, 王俊, 魏少明, 毕严先, 魏子翔
2018, 40(9): 2219-2226. doi: 10.11999/JEIT171231
[摘要](208) [HTML全文] (42) [PDF 1611KB](13)
摘要:
该文针对利用多站到达时差观测量的辐射源目标定位问题,已知目标高度先验信息,提出一种基于加权最小二乘的闭式高精度定位方法。近距离场景下,可忽略地球曲率影响,此时目标高度信息可等效为目标的1维坐标。基于该条件,使用一种新的两步加权最小二乘算法实现对目标的定位解算。该算法不需要目标位置初始值估计,无需迭代运算,计算量较小。仿真表明:利用目标高度先验信息可有效提高对目标的定位精度;在观测量噪声为高斯噪声且功率较小时,算法定位性能可达到克拉美罗界。
基于相位测距的宽带雷达弹道目标微动几何参数估计
魏嘉琪, 张磊, 刘宏伟, 周叶剑
2018, 40(9): 2227-2234. doi: 10.11999/JEIT171233
[摘要](119) [HTML全文] (45) [PDF 1583KB](12)
摘要:
针对传统方法基于宽带回波距离像包络信息提取微动分辨率较低这一问题,该文提出了一种结合宽带回波距离像包络信息和相位信息的微动特征参数化估计新方法。该方法通过对回波距离像包络分段并对各段进行Keystone变换实现距离方位解耦和,得到目标由于微动引起的各散射点相对参考点径向微距变化粗估计。利用粗估计结果提取回波相位信息,由相位测距原理可得到各散射点的精确微距曲线,进而完成进动目标运动及几何参数的估计。相比于只利用距离像包络信息提取微动的传统方法,所提算法可有效提升参数估计精度。仿真实验验证了其有效性和稳定性。
K分布海杂波背景下基于最大特征值的雷达信号检测算法
赵文静, 刘畅, 刘文龙, 金明录
2018, 40(9): 2235-2241. doi: 10.11999/JEIT171092
[摘要](248) [HTML全文] (103) [PDF 1281KB](23)
摘要:
针对K分布海杂波背景下的恒虚警检测问题,基于信息几何的矩阵CFAR检测器具有较好的检测性能,但其计算复杂度较高,从而影响其实际应用。该文根据奈曼-皮尔逊准则,推导了似然比检测统计量与最大特征值之间的关系,进而提出了基于最大特征值的矩阵CFAR检测方法(M-MED)。最后通过对所提方法的计算复杂度及仿真实验结果的分析表明了所提方法不仅计算复杂度低且具有较好的检测性能。
一种基于局域中心频率的SAR图像舰船方位向速度估计方法
魏翔飞, 王小青, 种劲松
2018, 40(9): 2242-2249. doi: 10.11999/JEIT170991
[摘要](112) [HTML全文] (39) [PDF 2208KB](7)
摘要:
针对现有船速估计算法大多数只能估计出舰船距离向速度的问题,该文提出一种基于合成孔径雷达(SAR)图像局域中心频率的舰船方位向速度估计方法。首先分析了动目标在SAR图像局域多普勒中心频率的变化规律,并推导了利用中心频率变化率估计目标方位向速度的理论公式。然后给出了根据SAR图像局域方位向功率谱的概率密度函数,利用最大似然估计算法估计中心频率变化率的方法。同时,对所提方法的精度与适用性应用性进行分析。最后,通过仿真和实测数据,将该方法的估计结果与直接计算调频率获得的结果进行对比分析。结果表明,相对于调频率法,该方法具有更高的估计精度,验证了所提方法的有效性。
一种高精度的ISAR转动补偿和方位定标方法
刘鑫阁, 邢孟道, 孙光才
2018, 40(9): 2250-2257. doi: 10.11999/JEIT171209
[摘要](227) [HTML全文] (50) [PDF 2053KB](21)
摘要:
传统逆合成孔径雷达(ISAR)成像算法忽略了目标回波的高阶转动相位的影响,导致方位向聚焦效果较差,且无法直接从目标图像中获取目标尺寸信息。该文提出一种转动补偿和方位定标方法。该方法采用回波的全部方位信息,通过构造局部平均多普勒趋势(LADT)信号获取目标回波的多普勒变化趋势。进一步利用随机采样一致(RANSAC)算法估计多普勒调频率及目标有效转动速度,实现高精度转动补偿与方位定标。仿真与实测数据实验验证了该方法的有效性。
基于多维范德蒙德结构的双基地MIMO雷达收发角及多普勒频率联合估计
程院兵, 吴临江, 郑昱, 顾红
2018, 40(9): 2258-2264. doi: 10.11999/JEIT171002
[摘要](173) [HTML全文] (39) [PDF 1238KB](7)
摘要:
针对双基地MIMO雷达收发角及多普勒联合频率估计问题,该文基于参数流型矩阵的多维范德蒙德结构特征,提出一种低运算量的3维参数联合估计算法。首先根据回波模型的多维结构特性构造3阶张量,并对其分别沿发射维、接收维和脉冲维切片得到3个等效矩阵;然后结合多维范德蒙德结构特征和等效矩阵的左奇异矩阵具有Khatri-Rao乘积结构特征,估计收发阵列流型矩阵和多普勒流型矩阵;最后通过Root-MUSIC算法估计收发角和多普勒频率。与现有算法相比,该算法显著改善了参数估计精度,在小脉冲数下,其运算量与旋转不变子空间算法(ESPRIT)相当。仿真实验验证了该算法的有效性。
曲线机动情况下水下自主平台的改进被动合成孔径算法研究
金盛龙, 李宇, 黄海宁
2018, 40(9): 2265-2272. doi: 10.11999/JEIT171225
[摘要](242) [HTML全文] (50) [PDF 2619KB](11)
摘要:
水下自主无人平台(AUV)在曲线机动情况下利用传统ETAM方法扩展孔径时,目标方位估计结果无法聚焦到真实方位,估计偏差严重,针对这一问题,该文结合运动补偿提出一种新的ETAM算法。该算法将波束域与阵元域结合处理,在波束域获取相位信息,在阵元域对相位信息进行线性拟合,有效克服曲线运动造成的相位误差,得到相位修正因子后对连续测量进行相位补偿,实现孔径扩展。仿真和试验结果表明,无论平台直线航行还是曲线机动,该算法在对比算法失效的情况下,仍具有很高的测向精度、角度分辨率及空间增益,且适用于多目标的分辨,在较低信噪比下对性能的改善更为明显,有较强的实用性和环境宽容性。
基于超表面的低雷达散射截面宽频贴片阵列天线设计
王思铭, 高军, 曹祥玉, 郑月军, 兰俊祥
2018, 40(9): 2273-2280. doi: 10.11999/JEIT171184
[摘要](100) [HTML全文] (43) [PDF 4466KB](11)
摘要:
该文设计了一种基于超表面(MS)的低雷达散射截面(RCS)宽频贴片阵列天线。该天线由工作在不同频段的两种开缝贴片天线组成2×4的八元阵,以此实现天线小型化并扩展其带宽,根据相位相消原理,将两种人工磁导体(AMC)以棋盘布阵的方式组成超表面加载到天线阵周围,使其具有低RCS特性。实测和仿真结果表明:加载超表面后,天线工作带宽由5.7~6.2 GHz扩展为5.6~6.6 GHz,相对带宽增大1倍,辐射特性基本保持不变;当平面波垂直入射时,天线单站RCS减缩效果明显,其中,X极化波下3 dB减缩带宽为5.3~7.0 GHz,最大减缩量达31 dB,Y极化波下3 dB减缩带宽为5.8~6.9 GHz。
(k,l)-递归极大平面图的结构
陈祥恩, 李婷
2018, 40(9): 2281-2286. doi: 10.11999/JEIT171021
[摘要](154) [HTML全文] (35) [PDF 2062KB](6)
摘要:
对于一个平面图G实施扩3-轮运算是指在G的某个三角形面xyz内添加一个新顶点v,使vx, y, z均相邻,最后得到一个阶为|V(G)|+1的平面图的过程。一个递归极大平面图是指从平面图K4出发,逐次实施扩3-轮运算而得到的极大平面图。 所谓一个(k,l)-递归极大平面图是指一个递归极大平面图,它恰好有k个度为3的顶点,并且任意两个3度顶点之间的距离均为l。该文对(k,l)-递归极大平面图的存在性问题做了探讨,刻画了(3,2)-及(2,3)-递归极大平面图的结构。

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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