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大规模无人机协助的多层异构网络设计及性能研究
贾向东, 路艺, 纪澎善, 吕亚平
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200443
[摘要](0) [HTML全文](0) [PDF 1633KB](0)
摘要:
针对B5G/6G中的热点场景,为满足其超大网络容量的需求,该文构建了多无人机(UAV)协助的毫米波异构网络模型,其将地面基站(G-BS)的分布建模为泊松点过程,UAV的分布建模为泊松簇过程,且UAV在地面上的投影以及地面用户设备(GUE)分布在G-BS的周围。为了探讨簇间级联的贡献和簇间干扰的影响,将该2层网络模型扩展为由簇间和簇内基站(BS)共同构成的4层网络模型,并提出了GUE同时与簇内(间)BS级联的4层级联方案。首先,通过传播模型分析了各层级联距离的路径损耗。其次,采用随机几何的方法,结合GUE在下行链路中受到的干扰,推导出GUE可实现的信号与干扰加噪声比(SINR)覆盖概率表达式。最后,仿真结果表明,UAV的高度和簇成员平均数对SINR覆盖概率会产生非单调的影响。同时,当UAV高度较小时,本文所提出的4层级联方案可实现的SINR覆盖概率性能优于仅考虑GUE与簇内BS级联的2层级联方案。
星载SAR斜视模式运动目标方位多通道信号重建方法
徐伟, 魏正彬, 黄平平, 谭维贤, 乞耀龙, 高志奇
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200785
[摘要](5) [HTML全文](4) [PDF 10437KB](0)
摘要:
在星载方位多通道SAR斜视模式下,方位斜视角度和运动目标的速度分别导致回波多普勒频谱发生2次混叠和通道失衡,影响运动目标方位多通道信号重建。针对该问题,该文提出一种适用于多通道斜视模式下的运动目标的重建方法。首先通过方位向去斜预处理消除了斜视导致的2次多普勒混叠,然后通过修正的多通道重建矩阵来解决目标速度导致的通道失衡。此外,该文还研究了通道冗余情况下的杂波抑制能力,分析了估计速度误差带来的残余相位误差,给出了一种星载方位多通道SAR斜视模式下的运动目标速度快速估计搜索方法。最后,通过点目标仿真验证了方法的有效性。
一种互谱相位在时延估计中的应用方法
丁超, 陈喆, 张宗堂, 程玉胜
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200584
[摘要](6) [HTML全文](2) [PDF 1980KB](0)
摘要:
时延估计(TDE)是水声领域的重要研究课题,基于时延估计的水声目标被动测向、被动定位技术是水声目标无源定位的重要分支。目前,较为常用的时延估计方法有基本互相关法(NCC)、广义互相关法(GCC)、自适应时延估计(LMS)等。不同于以上方法的思路,该文利用两路信号的互谱相位(CSP)设计了一种时延估计的新方法,该方法将互谱相位进行傅里叶变换,利用其变换域估算相位斜率以求取时延,能够实现多目标分辨、消除时延估计模糊与背景起伏。仿真实验证明,该方法效果要优于基本互相关,广义互相关等方法。
大气折射率波动引起的SAR成像误差分析
汪玲, 孙玲玲, 宫蕊, 朱岱寅
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200285
[摘要](7) [HTML全文](2) [PDF 2248KB](0)
摘要:
合成孔径雷达(SAR)成像中通常默认大气折射率为1,即电磁波速率等于自由空间光速且忽略大气吸收特性,但实际存在的吸收会减弱入射功率,电磁波速率的变化会引起相位误差,从而影响图像重建。该文定量分析电磁波速率波动和大气吸收对雷达图像的影响,理论推导得出大气吸收会导致振幅误差,表现为散射点在图像中的重建幅度误差;电磁波速率波动会导致相位误差,表现为散射点在图像中的重建位置误差。仿真实验验证了误差分析的正确性。该分析进一步完备了SAR成像误差分析,有助于SAR图像正确解译。
基于子带矩阵CFAR的海面慢速小目标检测算法
时艳玲, 李君豪
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200402
[摘要](9) [HTML全文](3) [PDF 3044KB](0)
摘要:
对于K分布海杂波环境下的目标检测,基于信息几何理论的矩阵CFAR检测器是一种有效的目标检测方法。但矩阵CFAR方法计算复杂度高且当目标多普勒频率严重偏离杂波频谱中心时,其检测性能不如ANMF,影响其实际应用。为此,该文以滤波器组对接收信号进行滤波处理,提出一种基于滤波器组子带分解最大特征值的矩阵CFAR检测方法(F-MEMD),通过双杂波抑制来解决目标多普勒频率偏离杂波频谱中心时矩阵CFAR方法失效的难题。最后,仿真实验验证了所提F-MEMD具有较好的检测性能。
基于差和共阵的新型高自由度互质阵
陈禹蒲, 马晓川, 李璇
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200505
[摘要](88) [HTML全文](31) [PDF 1889KB](15)
摘要:
针对均匀线列阵自由度(DOF)受限于阵元数的问题,该文提出一种基于差和共阵的新型互质阵,称为放置互质阵(DCA),其借助由接收信号的时域和空域信息组合成的共轭增广矩阵得到等价的差和共阵来进行波达方向(DOA)估计。DCA将广义互质阵放置在与原点处单阵元相隔一定距离的位置,实现了和共阵与差共阵的阵元位置互补,从而最大限度上利用和共阵带来的自由度增幅。该文给出了DCA阵元位置和放置距离的闭式表达,随后分别对DCA的差共阵及和共阵的连续阵元及孔洞位置进行了理论分析,同时给出了两者间的关系,说明了DCA的高自由度特性。多个仿真实验验证了所提阵型DOA估计的有效性。
浅海中声源激发的波场成分及特性分析
孟路稳, 赵德鑫, 张明敏
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200704
[摘要](16) [HTML全文](8) [PDF 6057KB](4)
摘要:
为更好地认识和利用浅海波导中的声场,该文对浅海中声源激发的波场成分及特性进行了研究。提出了能给出浅海中声场全波解的理论研究方法,给出了声场的复积分表达式,并在复平面上利用围道积分对声场复积分式进行求解,得出了浅海中声源激发出的声场组成部分;同时应用高阶交错网格有限差分法对浅海中声场进行数值模拟,呈现出了不同海水深度、声源频率和声源深度下浅海波导中的波场结构和空间能量分布。研究表明:浅海中声场由离散谱部分和连续谱部分组成;其中离散谱部分包括各阶简正波和Scholte波,连续谱部分包括侧面波;简正波和Scholte波的振幅与水平传播距离的开方成反比,而侧面波的振幅与水平传播距离的平方成反比;海水越浅、声源频率越小、声源深度越大,都会导致海水中的能量越少,越有利于Scholte波的激发,此时声源辐射的能量主要以Scholte波的形式传播出去,能量更多地集中在海底界面处。
基于Khatri-Rao积的三维前视声呐空间方位估计技术
周天, 沈嘉俊, 杜伟东, 周曹韵, 宋金阳, 陈宝伟, 李海森
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200657
[摘要](11) [HTML全文](5) [PDF 8361KB](2)
摘要:
为了提高3维前视声呐的方位分辨能力,同时避免2维(2D)方位估计(DOA)方法失效,该文提出1维(1D)空间角估计方法、基于Vernier法的垂直角估计方法和基于最小角定理的水平角方位估计方法。首先基于不同子阵构造互协方差矩阵避免2维方位估计模型失效,再利用Khatri-Rao积进行虚拟孔径扩展;将扩展后的阵列导向矢量和观测向量模型用于2维方位估计。与原阵列的导向矢量相比,虚拟阵元数量约增加1倍,阵列的孔径得到有效扩展。仿真实验表明,与单观测向量波束形成2维方位估计方法相比,所提方法在2维方位估计问题中具有更高的分辨能力,均方根误差更低;水池实验进一步验证了该文所提方法的工程实用性。
基于三维等距球体解析模型的俯冲段大斜视SAR成像算法
钟华, 王梦圆, 宋慧娜, 白壬潮, 李世平, 曹佳熠, 赵荣华
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200650
[摘要](13) [HTML全文](7) [PDF 2720KB](6)
摘要:
当合成孔径雷达(SAR)工作在俯冲段大斜视模式时,面临着斜视角沿距离向空变、距离-方位耦合严重以及3维速度与加速度带来扰动等问题,导致回波存在着严重的距离徙动(RCM)和多普勒相位的2维空变。针对这些问题,该文构建了一种用于精确描述俯冲段大斜视SAR回波距离-方位空变特性的3维等距球体解析模型。基于该模型,提出一种去除方位空变残余高阶RCM的校正方法,并重新推导了去除多普勒相位方位空变的频域拓展非线性变标(FENLCS)方法,结合子孔径处理方式解决了SAR工作在俯冲段大斜视模式下所面临问题。理论分析和仿真结果证明,该文构建的模型对于回波的距离-方位空变特性有着更精确的描述,且所提算法具有更好的成像效果。
解卷积主动声呐目标回波高分辨时延估计技术
苍思远, 生雪莉, 董航, 郭龙祥
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200649
[摘要](28) [HTML全文](15) [PDF 1841KB](9)
摘要:
为提高浅海复杂海洋环境下的目标回波时延估计精度,增强主动声呐系统对目标的探测能力,该文基于稀疏表示理论和解卷积思想,提出一种高分辨目标回波时延估计技术。首先,引入Toeplitz算子,将发射信号的不同时延结果构造成时延字典矩阵,时延估计值存在于所求解的稀疏向量中。其次,利用交替方向乘子算法(ADMM)优化框架,求解全局最优解。最后,采用一种加权迭代策略设置正则化参数,进一步抑制多途信道的影响,解耦合出回波到达的时刻,获得高精度的目标回波时延估计结果。数值仿真和实验数据表明,该文提出的解卷积主动声呐目标回波高分辨时延估计技术可以在多途扩展严重的浅海声信道实现目标探测,在信道水池的实验环境下,时延估计分辨率可达0.056 ms。
基于扩展路径识别算法的水声OFDM系统低复杂度迭代稀疏信道估计
赵世铎, 鄢社锋
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200582
[摘要](46) [HTML全文](27) [PDF 1440KB](12)
摘要:
移动OFDM水声通信系统中,基于压缩感知的稀疏信道估计方法计算量较大,不适用于实时通信。针对这一问题,该文基于一致多普勒信道模型提出一种扩展路径识别(GPI)算法。该方法首先使用信道多普勒扩展矩阵构造等效发射序列,将多普勒信道转化为等效线性时不变信道。然后使用GPI算法估计信道多普勒及各路径的时延及幅度参数,实现低复杂度稀疏信道估计。此外,该文将GPI算法扩展到Turbo接收机中,通过利用信道译码器反馈的数据符号先验信息迭代提高信道估计精度。仿真结果表明,所提方法的性能优于传统的路径识别算法,且与OMP算法接近,而其计算量远低于后者。
非理想条件下基于矢量水听器阵列的一种快速方位估计算法
王彪, 陈宇, 徐千驰, 高世杰, 张岑
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200541
[摘要](33) [HTML全文](14) [PDF 1132KB](6)
摘要:
为了实现少快拍、低信噪比(SNR)条件下的水下目标快速方位估计,该文建立矢量水听器阵列方位估计稀疏表示模型。利用实值转化技术将复数方向矩阵转化到实数域,以便利用平滑\begin{document}${{\rm{L0}}}$\end{document}算法对稀疏信号矩阵进行重构从而得到方位估计结果。该文改进平滑\begin{document}${{\rm{L0}}}$\end{document}算法,利用收敛性更好的复合反比例函数(CIPF)函数作为平滑函数以及提出促稀疏加权的方法,该方法通过加权的方式修正噪声条件下\begin{document}${{\rm{L2}}}$\end{document}范数作为迭代初始值偏离稀疏解较远的问题来促进算法快速收敛于稀疏解。通过仿真验证了该文提出的基于实值转换的促稀疏加权平滑\begin{document}${{\rm{L0}}}$\end{document}算法在少快拍、低信噪比的条件下可以实现优于传统子空间类算法的性能,并且在保证性能的同时,显著提高方位估计的速度。
基于代数图论的修正贝叶斯群目标航迹起始算法
姜琦, 王锐, 周超, 张天然, 胡程
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200449
[摘要](71) [HTML全文](22) [PDF 3386KB](15)
摘要:
群目标跟踪技术是测量空中集群生物目标飞行状态的有效手段,而航迹起始是群目标跟踪的第1步,包括分群检测与航迹确认。针对现有算法在分群检测时限制群内目标必须两两相似,在航迹确认时因等效量测残差过大导致航迹误丢弃的问题,该文提出一种基于代数图论的修正贝叶斯群目标航迹起始算法,通过引入代数图论实现监测空间内量测集合的划分,通过修正经典贝叶斯算法的似然比定义避免航迹的误丢弃。实测数据处理结果证明该算法具备准确划分各个子群并快速起始各子群航迹的能力。
基于叠加训练序列和低复杂度频域Turbo均衡的时变水声信道估计和均衡
杨光, 丁寒雪, 郭庆华, 颜琪, 王辛杰
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200315
[摘要](56) [HTML全文](17) [PDF 3768KB](12)
摘要:
针对时变水声信道估计和均衡问题,该文提出基于叠加训练序列(ST)和低复杂度频域Turbo均衡(LTE)的时变水声信道估计和均衡(ST-LTE)算法。基于叠加训练序列方案,将训练序列和符号线性叠加,使得训练序列和符号信道信息一致;基于最小二乘算法,进行信道估计。基于频域训练序列干扰消除技术,在频域消除训练序列对符号的干扰;基于频域线性最小均方误差(LMMSE)均衡算法,通过先验、后验、外均值和方差的计算,实现低复杂度信道均衡(符号估计);基于Turbo均衡算法,软重构叠加训练序列和更新信道估计,进行均衡器和译码器的信息交换,利用编码冗余信息,大幅度提升信道均衡性能。进行仿真、水池静态通信试验(通信频率12 kHz,带宽6 kHz,采样频率96 kHz,符号传输速率4.8 ksym/s,训练序列和符号的功率比为0.25:1)和胶州湾运动通信试验(通信频率12 kHz,带宽6 kHz,采样频率96 kHz,符号传输速率3 ksym/s,训练序列和符号的功率比为0.25:1),仿真和试验结果验证了所提算法的有效性。
基于1D-ScNN的毫米波雷达动态手势识别方法
靳标, 彭宇, 邝晓飞, 张贞凯
当前状态:  doi: 10.11999/JEIT200894
[摘要](13) [HTML全文](6) [PDF 2056KB](1)
摘要:
现有的基于雷达传感器的手势识别方法,大多先利用雷达回波对手势的距离、多普勒和角度等信息进行参数估计,得到各种数据谱图,然后再利用卷积神经网络对这些谱图进行分类,实现过程较为复杂。该文提出一种基于串联式1维神经网络(1D-ScNN)的毫米波雷达动态手势识别方法。首先基于毫米波雷达获取动态手势的原始回波,然后利用1维卷积和池化操作对手势特征进行提取,并将这些特征信息输入1维Inception v3结构。最后在网络的末端接入长短期记忆网络(LSTM)来聚合一维特征,充分利用动态手势的帧间相关性,提高识别准确率和训练收敛速度。实验结果表明,该方法实现过程简单,收敛速度快,识别准确率可以达到96.0%以上,高于现有基于数据谱图的手势分类方法。
封面
2021-02期封面
2021, 43(2): 0-0.  
[摘要](6) [HTML全文](3) [PDF 22913KB](6)
摘要:
目录
2021-02期目录
2021, (2): 1-4.  
[摘要](7) [PDF 252KB](2)
摘要:
非平稳非高斯统计信号处理理论与应用专题
一种改进的广义循环相关熵时延估计方法
邱天爽, 刘浩, 张家成, 李景春, 李蓉
2021, 43(2): 255-262.   doi: 10.11999/JEIT200142
[摘要](58) [HTML全文](43) [PDF 2775KB](13)
摘要:
针对同频带干扰及脉冲噪声并存的复杂电磁环境下现有时延估计算法性能退化的问题,该文引入双曲正切函数,提出一种改进的广义循环相关熵时延估计(HTGCCE)算法。首先指出脉冲噪声存在时广义循环相关熵算法的优势及性能退化的原因。然后利用双曲正切函数对其进行改进,以提高算法在脉冲噪声下的时延估计性能。仿真实验表明,提出的算法在脉冲噪声的特征指数较小、信噪比较低及信干比较低时仍保持很好的时延估计性能。
最大互相关熵多凸组合自适应滤波算法
卢明飞, 彭思愿, 陈霸东
2021, 43(2): 263-269.   doi: 10.11999/JEIT200288
[摘要](44) [HTML全文](38) [PDF 1622KB](11)
摘要:
基于最大互相关熵准则(MCC)的自适应滤波算法在非高斯噪声环境下具有强鲁棒性,得到了广泛应用。然而,传统MCC滤波算法在选择参数时依然受到收敛速度与稳态精度之间固有矛盾的困扰。为解决这一问题,该文提出一类多凸组合MCC算法,能够充分发挥不同参数组合下滤波算法的性能优势,从而获得更好的信道跟踪能力。理论分析得出了所提算法的均值收敛条件和稳态均方误差,同时,仿真实验表明所提算法在对抗高斯和非高斯噪声时均具有收敛快、稳态精度高的特点。
基于新型阵列的双基地电磁矢量传感器MIMO雷达高分辨角度参数估计
谢前朋, 潘小义, 陈吉源, 肖顺平
2021, 43(2): 270-276.   doi: 10.11999/JEIT200130
[摘要](80) [HTML全文](24) [PDF 1163KB](12)
摘要:
针对双基地EMVS-MIMO雷达角度参数估计问题,该文通过设计新的发射阵列和接收阵列来实现对双基地EMVS-MIMO雷达角度参数估计精度的提升。相比于半波长的均匀线性发射阵列和接收阵列,所设计的新型阵列能够实现发射端和接收端阵列孔径的扩展。并且,为了避免发射角和接收角的角度参数额外配对过程,该文利用平行因子算法来实现发射角和接收角的角度参数自动配对。同时,相应的发射方位角、发射俯仰角、发射极化角、发射极化相位差和接收方位角、接收俯仰角、接收极化角以及接收极化相位差也是自动配对的。通过利用平行因子算法多次迭代之后得到的方向加载矩阵,对应于发射角和接收角的精粗估计的旋转不变关系可以从方向加载矩阵中进行相应的提取。因此,高分辨的发射角和接收角可以通过精粗估计的结合来实现。相比于当前算法,所提算法具有自动参数配对特性以及较低的计算复杂度。仿真实验表明所提算法具有较高的估计精度。
脉冲噪声下基于压缩变换函数的LFM信号参数估计
金艳, 陈鹏辉, 姬红兵
2021, 43(2): 277-283.   doi: 10.11999/JEIT200342
[摘要](64) [HTML全文](34) [PDF 2223KB](22)
摘要:
针对现有线性调频(LFM)信号参数估计方法在脉冲噪声下性能退化甚至完全失效的问题,该文提出一种脉冲噪声下估计LFM信号参数的新方法。该文构造了一种新的压缩变换(CT)函数,分析了该函数在零点附近的近线性,推导了任意随机变量经该函数变换后的2阶矩有界,证明了函数变换前后LFM信号的初始频率和调频斜率信息不变。将经过函数变换后的信号进行分数阶傅里叶变换(FrFT),根据FrFT域中峰值坐标和信号参数的关系,寻找变换域中的峰值点,实现信号参数的估计。仿真实验表明,该方法可有效抑制脉冲噪声且能准确估计出信号的参数信息,实现简单,不需要噪声的先验信息,具有良好的稳健性。
一种抗冲击噪声的对数总体最小二乘自适应滤波算法
赵海全, 李磊
2021, 43(2): 284-288.   doi: 10.11999/JEIT200344
[摘要](205) [HTML全文](77) [PDF 1348KB](34)
摘要:
在未知系统输入信号和输出信号均含有噪声的环境中,传统的自适应滤波算法,如最小均方(LMS)算法,会产生有偏估计。总体最小二乘(TLS)算法能够同时最小化输入信号与输出信号的噪声干扰,是解决此类问题的重要方法。然而,在许多实际应用中,干扰噪声可能具有冲击特性,这使得传统基于2阶统计量的自适应滤波算法,包括总体最小二乘算法性能严重恶化,以至于不能正常工作。为了解决这个问题,该文在总体最小二乘法的基础上,利用对数函数对其改进,提出了一种能够抗冲击干扰的对数总体最小二乘(L-TLS)算法。最后,通过计算机仿真实验验证了该新算法的有效性。
脉冲噪声环境下基于相关熵的多径TDOA估计算法
李森, 王基福, 林彬
2021, 43(2): 289-295.   doi: 10.11999/JEIT200358
[摘要](89) [HTML全文](33) [PDF 1722KB](9)
摘要:
为了实现脉冲噪声环境下不受相关法分辨极限限制的高分辨率多径到达时差(TDOA)估计,该文利用相关熵理论中的最大相关熵准则(MCC),结合将多维优化问题转化为多个1维优化问题的期望最大化方法,提出一种相关熵期望最大化(CEM)高分辨率多径TDOA估计算法。仿真实验结果表明该文所提出的算法在强脉冲噪声和低信噪比的环境下都具有很好的估计性能,并且算法中参数的选取不依赖于脉冲噪声的先验信息。
脉冲噪声下一种自适应ASR稳健滤波方法
金艳, 李亚刚, 姬红兵
2021, 43(2): 296-302.   doi: 10.11999/JEIT190793
[摘要](61) [HTML全文](32) [PDF 3050KB](5)
摘要:
在基于alpha稳定分布模型的脉冲噪声处理领域中,经典滤波方法多采用Cauchy分布和Meridian分布等alpha稳定分布特例,其脉冲抑制能力有限。对此,该文基于M估计理论和\begin{document}$ {\rm{AS}}\alpha {\rm{S}} $\end{document}分布模型,构造稳健滤波代价函数簇,提出ASR稳健滤波方法,利用影响函数分析其稳健性,构建稳健滤波的统一理论基础,将Myriad滤波,Meridian滤波统一起来。给出线性度参数表达式,并采用阈值选择法实现自适应选择。此外,提出AS-FT滤波方法,以线性调频(LFM)信号在脉冲噪声下的参数估计为例,表明ASR滤波方法的稳健性。仿真实验表明,ASR稳健滤波方法,与中值滤波、Myriad滤波、分数低阶等传统的稳健滤波方法相比,具有良好的鲁棒性。
非高斯噪声下基于Wilcoxon范数的变步长符号扩散式仿射投影算法
郭莹, 于和芳, 赵璐, 李飞, 刘振宇
2021, 43(2): 303-309.   doi: 10.11999/JEIT200371
[摘要](107) [HTML全文](63) [PDF 1161KB](40)
摘要:
扩散式仿射投影算法(DAPA)是实现分布式网络参数自适应估计的一种重要方法,该算法在输入信号存在相关性时仍快速收敛,但抑制具有脉冲特性的非高斯噪声能力弱,且固定步长对收敛性有所限制。为此,该文提出了基于Wilcoxon范数的变步长符号扩散式仿射投影算法(VSS-DWAPA)。首先,引入稳健估计理论中抗异常值能力强的Wilcoxon范数作为代价函数并根据其取值特点进行了符号量化,推导出了新的迭代方程;其次,针对固定步长的局限性,采用迭代方式实现了误差信号对步长的控制,在初始阶段和接近收敛阶段选择不同的步长,使算法具有更好的适应性。仿真结果表明,在非高斯噪声下本文的VSS-DWAPA算法在收敛性、跟踪性等方面均优于现有一些扩散式自适应滤波算法,同时在高斯噪声环境下也具有较好的性能。
循环相关熵谱密度估计高效算法研究
李辉
2021, 43(2): 310-318.   doi: 10.11999/JEIT200113
[摘要](57) [HTML全文](26) [PDF 2083KB](10)
摘要:
针对循环相关熵谱估计循环周期图检测(CPD)算法存在计算效率低、频谱分辨率低和易产生“频谱泄漏”的问题,该文提出一种循环相关熵谱估计的Correntrogram算法。Correntrogram算法借鉴Wigner-Ville 分布(WVD)时频分辨率高的优势,将WVD算法中瞬时自相关函数替换为时变自相关熵函数,即可得到一种循环相关熵谱密度估计算法,称为Correntrogram。首先计算信号的时变自相关熵函数矩阵,再计算时变自相关熵函数矩阵各行的FFT,得到循环自相关熵函数矩阵,最后计算循环自相关熵函数矩阵各列的FFT,得到循环相关熵谱密度。通过仿真调幅信号的处理结果证明:Correntrogram算法有效提高了循环相关熵谱估计效率,避免了“频谱泄漏”,提高了频谱分辨率,该算法程序运行可靠。
论文
基于欠定盲源分离的同步跳频信号网台分选
李红光, 郭英, 张东伟, 杨银松, 齐子森, 眭萍
2021, 43(2): 319-328.   doi: 10.11999/JEIT190920
[摘要](33) [HTML全文](16) [PDF 2388KB](10)
摘要:
针对同步跳频(FH)网台分选问题,该文提出一种基于时频域单源点检测的欠定盲源分离(UBSS)分选算法。该算法首先对观测信号时频变换,利用自适应阈值去噪算法消除时频矩阵背景噪声,增加算法抗噪性能,然后根据信号绝对方位差算法进行单源点检测,有效保证单源点的充分稀疏性,并通过改进的模糊值聚类算法完成混合矩阵和2维波达方向估计,降低噪声和样本集分布差异对聚类结果的影响,提高估计精度。最后采用变步长的稀疏自适应子空间追踪(SASP)算法对源信号进行重构恢复。仿真实验表明,该算法在低信噪比(SNR)条件下,跳频信号波达方向估计和恢复精度较高,能够有效完成同步跳频信号的盲分离。
ADS-B延迟转发电文检测及干扰台定位方法
苏志刚, 关静, 郝敬堂, 韩冰, 周隽
2021, 43(2): 329-334.   doi: 10.11999/JEIT191006
[摘要](51) [HTML全文](28) [PDF 914KB](7)
摘要:
广播式自动相关监视(ADS-B)技术因明码广播特点,面临较严重的电子欺骗风险。针对延迟转发电文的检测与相应干扰台定位问题,根据ADS-B地面站接收电文的位置间隔的分布特点,该文提出利用顺序电文间瞬时速度与关注期内平均速度间的差异性检测延迟转发电文的方法。根据延迟转发电文的原始电文位置与干扰台间的空间关系,利用ADS-B地面站获取的延迟转发电文位置及时间戳,采用多点定位技术实现对干扰台定位。仿真结果表明,利用瞬时速度与平均速度间的差异性可以有效地实现对延迟转发电文存在与否的检测,干扰台的定位精度与ADS-B地面站的定时精度、采用定位的电文数目、干扰台与航线间距离和干扰台方位等因素有关,且采用正视区域的位置电文可以获得对干扰台较好的定位性能。该文方法可以使ADS-B地面站独立地检测延迟转发干扰和定位相应干扰台。
一种类箕舌线函数的变步长归一化自适应滤波算法
火元莲, 龙小强, 连培君, 王丹凤
2021, 43(2): 335-340.   doi: 10.11999/JEIT191003
[摘要](54) [HTML全文](26) [PDF 1843KB](6)
摘要:
在综合考虑自适应滤波算法设计中收敛速度、稳态误差、计算复杂度和跟踪性能等指标的基础上,该文提出一种类箕舌线函数的变步长归一化自适应滤波算法,用类箕舌线函数代替Sigmoid函数作为步长迭代公式,引入基于相关误差的变步长调整原则,在大大增强算法稳定性的同时大幅度提升了算法的收敛速度、跟踪性能,减小了算法的计算复杂度。在Matlab平台上分析了改进的步长函数中参数\begin{document}$\alpha $\end{document}, \begin{document}$\beta $\end{document}以及\begin{document}$\gamma $\end{document}的不同取值对算法的影响,并将该文算法与已有的基于Sigmoid函数和基于箕舌线函数的变步长LMS算法进行了比较,仿真结果表明,该文算法有更快的收敛速度、更好的跟踪能力以及较小的稳态误差和较强的鲁棒性。
混合高斯噪声背景下基于多目标优化的节点选择方法
闫青丽, 陈建峰
2021, 43(2): 341-348.   doi: 10.11999/JEIT191031
[摘要](83) [HTML全文](30) [PDF 1752KB](30)
摘要:
为解决非高斯噪声背景下,基于贝叶斯Fisher信息矩阵和基于互信息的节点选择不一致的问题,该文提出一种基于多目标优化的节点选择方法。推导出节点噪声为混合高斯分布时的贝叶斯Fisher信息矩阵和互信息,将节点个数、选择的节点对应的Fisher信息矩阵和互信息共同作为优化的目标函数。提出利用基于分解的多目标优化方法寻找Pareto最优解,并采用与理想解相似的偏好排序技术(TOPSIS)从所有Pareto最优解中选择最终的节点选择方案。仿真实验结果表明,基于多目标优化的节点选择方法选择的节点具有更优更稳健的定位精度。
基于Sigmoid框架的非负最小均方算法
樊宽刚, 邱海云
2021, 43(2): 349-355.   doi: 10.11999/JEIT200018
[摘要](226) [HTML全文](72) [PDF 4036KB](25)
摘要:
脉冲噪声会导致非负算法在迭代过程中存在过大的误差值,进而破坏算法的稳定性使其性能严重下降,对此该文提出一种基于Sigmoid框架的非负最小均方算法(SNNLMS)。该算法将传统的非负代价函数嵌入Sigmoid框架中得到新的代价函数,新的代价函数具有抑制脉冲噪声影响的特性。此外,为了增强SNNLMS算法在稀疏系统识别问题上的鲁棒性,该文还提出基于反比例函数的反比例Sigmoid非负最小均方算法(IP-SNNLMS)。仿真结果表明SNNLMS算法有效地解决了脉冲噪声造成的失调问题;IP-SNNLMS增强了算法鲁棒性,改进了算法在稀疏系统识别问题中收敛速率上的缺陷。
基于特显点的机载分布式相参雷达同步误差校正方法
陈金铭, 王彤, 吴建新, 刘晓瑜
2021, 43(2): 356-363.   doi: 10.11999/JEIT190694
[摘要](66) [HTML全文](18) [PDF 2354KB](12)
摘要:
机载分布式相参雷达(DCAR)相比较于地基DCAR具有探测距离远、机动性高和部署灵活等优势,然而,载机平台运动使得机载DCAR面临更加严格的时间、空间和相位同步要求。为此,该文建立了基于慢时间码分多址(ST-CDMA)波形的机载DCAR信号模型及其矩阵表示形式,分析了时间、空间和相位同步误差对目标相参合成的影响,并提出一种基于特显点的机载DCAR同步误差校正方法。该方法首先采用目标参数搜索的方式消除滤波器网格失配误差;接着,利用基于目标的估计方法或者基于中继的估计方法完成单元位置误差校正;最后,利用特征结构方法校正等效幅相误差。仿真实验验证了所提方法的有效性。
基于方位向信息分离的机动SAR成像算法
马彦恒, 侯建强, 李根, 刘新海
2021, 43(2): 364-371.   doi: 10.11999/JEIT190757
[摘要](38) [HTML全文](16) [PDF 2844KB](4)
摘要:
针对机动SAR成像,该文提出一种基于方位向运动信息分离的成像算法。在完成距离压缩后,通过方位向运动信息分离,去除非方位向运动造成的距离走动和空变性影响,然后利用方位向速度等效变换实现距离弯曲校正,最后通过非均匀傅里叶变换实现方位向的压缩。该算法利用3维坐标在斜距方程中性质相同的原理,经过非方位向运动信息的校正,将3维空间运动等效成方位向直线非匀速运动模型,实现了机动SAR成像。通过仿真验证了算法在不同运动状态下的适用性。算法简单稳定、适用性强。
基于切比雪夫-迹迭代的大规模MIMO系统软输出信号检测
景小荣, 文晶晶, 雷维嘉
2021, 43(2): 372-379.   doi: 10.11999/JEIT191048
[摘要](8) [PDF 0KB](0)
摘要:
在多用户大规模多输入多输出(MIMO)系统信号检测算法中,最小均方误差(MMSE)算法可取得近似最优性能,但MMSE算法中高维矩阵求逆的复杂度过高,导致在实际应用中难以快速有效地实现。同时,对于高阶正交幅度调制(HQAM),如果符号向比特的解映射采用硬判决,将会导致后续信道译码的性能明显下降。因此,该文针对采用格雷编码的HQAM的多用户大规模MIMO系统,提出一种基于切比雪夫-迹迭代(CTI)的低复杂度软输出信号检测算法。该算法不但有效地规避了信号检测所需的高维矩阵求逆,同时,利用格雷编码的调制信号的比特翻转特性和二叉树结构,给出了一种融合三叉链表搜索的比特对数似然比(LLR)简化计算方法。仿真结果表明,该文所提的软输出信号检测算法最多需要3次迭代就能收敛并可取得接近MMSE算法的性能,在复杂度和性能之间取得了很好的折中。
基于Ad hoc网络的联合有效用户识别与信道安全编译码方法
张克楠, 凃国防, 张灿, 陈德元
2021, 43(2): 380-387.   doi: 10.11999/JEIT190644
[摘要](34) [HTML全文](17) [PDF 2217KB](5)
摘要:
Ad hoc网络是一种无中心的自组织网络,由于用户能量受限当信噪比较低时有效用户识别的可靠性和信道安全性下降。该文针对这个问题提出一种联合有效用户识别与信道安全编译码方法。将发送用户的正交地址码与接收用户的伪随机地址码异或产生基于发送用户与接收用户的有效用户识别码。为提高信道安全性以信道安全码作为密钥加密有效用户识别码得到正交随机安全序列。为实现扩频并提高传输效率将发送数据以6 bit信息作为一个符号进行分组,将每个符号与一个正交随机安全序列对应。接收用户采用基于子空间的方法处理接收信号,通过建立判决模型识别有效用户。实验结果表明该方法与已有方法相比,当有效用户识别的漏警概率为10–3时信噪比增益改善1.6 dB。
基于图卷积神经网络的软件定义电力通信网络路由控制策略
向敏, 饶华阳, 张进进, 陈梦鑫
2021, 43(2): 388-395.   doi: 10.11999/JEIT190971
[摘要](637) [HTML全文](260) [PDF 2871KB](73)
摘要:
传输时延和数据包丢失率是电力通信业务可靠传输重点关注的问题,该文提出一种面向软件定义电力通信网络的最小路径选择度路由控制策略。结合电力通信网络软件定义网络(SDN)集中控制架构的特点,利用图卷积神经网络构建的链路带宽占用率预测模型(LBOP-GCN)分析下一时刻路径带宽占用率。通过三角模算子(TMO)融合路径的传输时延、当前时刻的路径带宽占用率和下一时刻的路径带宽占用率,计算出从源节点到目的节点间不同传输路径的选择度(Q),然后将Q值最小的路径作为SDN控制器下发的流表项。实验结果表明,该文所提出的路由控制策略能有效减小业务传输时延和数据包丢失率。
基于FW-PSO算法优化无线传感网络拓扑结构的方法
张颖, 杨广媛
2021, 43(2): 396-403.   doi: 10.11999/JEIT191039
[摘要](151) [HTML全文](54) [PDF 1116KB](18)
摘要:
无线传感网络(WSN)具有无标度网络的特征,通常工作在无人值守的开放性环境中,极易遭受到各种蓄意攻击。攻击使得网络发生故障,甚至会导致整个网络瘫痪。该文基于复杂网络领域的无标度网络,构建具有无标度特性的无线传感网络模型。利用烟花算法及粒子群算法(PSO)寻优过程中的搜索能力、种群多样性等优点,提出了一种FW-PSO算法,该算法在全局搜索能力和收敛速度上具有较好的性能。针对具有无标度特性的网络模型,用FW-PSO算法对网络拓扑进行优化,在不同的攻击策略下分别从动态抗毁性和静态抗毁性分析优化前后网络的性能。仿真实验表明,与其他同类算法相比,经过该文所提算法优化后的无线传感网络的动态和静态抗毁性能都有明显提升。
基于深度确定性策略梯度的虚拟网络功能迁移优化算法
唐伦, 贺兰钦, 谭颀, 陈前斌
2021, 43(2): 404-411.   doi: 10.11999/JEIT190921
[摘要](79) [HTML全文](19) [PDF 2046KB](25)
摘要:
针对NFV/SDN架构下,服务功能链(SFC)的资源需求动态变化引起的虚拟网络功能(VNF)迁移优化问题,该文提出一种基于深度强化学习的VNF迁移优化算法。首先,在底层CPU、带宽资源和SFC端到端时延约束下,建立基于马尔可夫决策过程(MDP)的随机优化模型,该模型通过迁移VNF来联合优化网络能耗和SFC端到端时延。其次,由于状态空间和动作空间是连续值集合,提出一种基于深度确定性策略梯度(DDPG)的VNF智能迁移算法,从而得到近似最优的VNF迁移策略。仿真结果表明,该算法可以实现网络能耗和SFC端到端时延的折中,并提高物理网络的资源利用率。
基于脑功能网络和样本熵的脑电信号特征提取
罗志增, 鲁先举, 周莹
2021, 43(2): 412-418.   doi: 10.11999/JEIT191015
[摘要](76) [HTML全文](41) [PDF 2007KB](21)
摘要:
针对脑-机接口(BCI)研究中采用单一特征对运动想象脑电信号(EEG)识别率不高的问题,该文提出一种结合脑功能网络和样本熵的特征提取方法。根据事件相关同步/去同步(ERS/ERD)现象以及皮层与肢体运动想象间的对侧映射机制,选取小波包变换消噪重构后的\begin{document}$ \mu$\end{document}节律脑电信号,用左侧27个通道、右侧27个通道分别对左半球脑区和右半球脑区构建脑功能网络,计算网络的平均节点度和平均聚集系数作为运动想象的脑功能网络特征,并结合C3, C4通道\begin{document}$\mu $\end{document}节律的样本熵构筑分布性和指向性相结合的特征向量。选用支持向量机(SVM)对左右手运动想象脑电信号进行分类,结果表明基于脑功能网络和样本熵的特征提取方法能够实现更优的分类效果,分类准确率最高可达90.27%。
基于分圆类构造卷积压缩感知测量矩阵
李玉博, 张景景, 韩承桓, 彭秀平
2021, 43(2): 419-425.   doi: 10.11999/JEIT190878
[摘要](46) [HTML全文](24) [PDF 2139KB](11)
摘要:
卷积压缩感知是近年来兴起的新型压缩感知技术。卷积压缩感知选用循环矩阵作为测量矩阵,其采样可以简化为卷积的过程,因此大大降低算法复杂度。该文基于分圆类构造适用于卷积压缩感知的测量矩阵,测量值通过利用确定性序列循环卷积信号,然后进行随机2次采样获得。该文构造的测量矩阵的相关性小于已有文献构造的测量矩阵的相关性。模拟仿真结果表明,该文构造的测量矩阵与同等条件下的随机高斯矩阵相比,可以更好地恢复稀疏信号;所构造的矩阵还可以应用于信道估计以及2维图像的重构。
水下光学图像处理研究进展
郭银景, 吴琪, 苑娇娇, 侯佳辰, 吕文红
2021, 43(2): 426-435.   doi: 10.11999/JEIT190803
[摘要](95) [HTML全文](41) [PDF 3495KB](41)
摘要:
水下光学图像处理是水下设备完成深海探测和作业任务的重要依据。在简述了水下光学图像处理的研究背景、意义及其研究热点的基础上,该文从水下图像光照因素改善与颜色校正两个方面,详细综述了水下成像技术和水下图像清晰化算法的研究进展,重点论述了基于成像模型的图像复原方法和图像增强方法两个最为活跃的研究方向的研究现状。根据水下光学图像处理研究热点,分别从考虑光的前向折射,水下成像模型和图像增强算法结合,引入相关领域新型算法和提高图像处理实时性的角度,展望了水下光学图像处理研究的发展趋势。
一个新多涡卷混沌系统的设计及在图像加密中的应用
摆玉龙, 杨阳, 唐丽红
2021, 43(2): 436-444.   doi: 10.11999/JEIT191002
[摘要](56) [HTML全文](30) [PDF 1902KB](12)
摘要:
该文提出一种三涡卷混沌系统,首先对系统的李雅普诺夫指数、分岔图、Poincare截面图、功率谱图及平衡点稳定性等动力学特性进行了理论分析和数值仿真,结果表明该系统具有良好的动力学特性和丰富的拓扑吸引子。基于电路仿真软件Multisim研制了实验仿真电路, 该电路结构简单、易于实际制作,且仿真实验与理论分析结论十分吻合,证实了提出的混沌系统电路在物理上是可以实现的,从而验证了该混沌系统的混沌产生能力。最后结合DNA算法设计了一种彩色图像加密算法,利用新系统混沌序列对图像进行加密,重点分析了加密直方图、相邻像素相关性。结果表明,新系统对混沌密钥及明文都非常敏感,密钥空间较大,提出的混沌系统应用于图像加密具有较高的安全性能。
一种基于正交调制的新型降噪差分混沌键控系统
张刚, 刘金惠, 张天骐
2021, 43(2): 445-453.   doi: 10.11999/JEIT190955
[摘要](74) [HTML全文](15) [PDF 2486KB](10)
摘要:
针对降噪差分混沌键控(NR-DCSK)传输速率低的缺点,该文提出一种基于正交调制的新型降噪差分混沌键控(QM-NRDCSK)系统。发生器产生两路混沌序列,每一路的参考信号是信息承载信号的\begin{document}$P$\end{document}次重复,不同用户信息通过不同时隙区分,两路信号使用正交调制在相同频带上传输。接收端通过滑动平均滤波器对每一路的参考信号进行\begin{document}$P$\end{document}次平均后与信息信号进行非相干解调。通过在AWGN和多径Rayleigh衰落信道下的仿真,验证了理论推导的正确性,并表明该系统在具有较高频谱利用率的同时,能有效提高传输速率且拥有较好的误码性能。
一类三次多项式混沌映射的判定及性能分析
臧鸿雁, 韦心元, 袁悦
2021, 43(2): 454-460.   doi: 10.11999/JEIT190875
[摘要](48) [HTML全文](29) [PDF 1977KB](4)
摘要:
该文给出了一般3次多项式映射与分段线性混沌映射拓扑共轭的充分条件,从而间接地给出了一般3次多项式成为混沌系统的充分条件。进一步对拓扑共轭的分段线性映射和多项式映射的均匀性、结构复杂性和随机性进行了分析,结果显示分段线性映射的均匀性优于多项式映射,多项式映射的随机性优于分段线性映射,在结构复杂性方面,二者没有显著差异,但量化方法对二者的结构复杂性影响显著。
一类最优的零相关区非周期互补序列集构造法
陈晓玉, 苏荷茹, 高茜超
2021, 43(2): 461-466.   doi: 10.11999/JEIT190703
[摘要](42) [HTML全文](29) [PDF 530KB](7)
摘要:
该文基于正交序列集,研究了一类新的零相关区(ZCZ)非周期互补序列(ZACS)集构造方法,所得到的序列集参数达到最优,且在满足Z|N的条件下零相关区长度可以灵活选择。该方法所构造的序列具有理想的自相关性能和组内互补特性。通过调整参数q,可得到多个不同的序列集。同时,基于多电平完备序列,给出了一类高斯整数正交序列集的构造方法,得到的高斯整数正交序列集可以用于非周期互补序列集的构造。所提方法构造的零相关区非周期互补序列集用于多载波码分多址系统中可以降低多径干扰、多址干扰,也可以作为训练序列用于多输入多输出信道估计中。
云环境中抵御内部关键字猜测攻击的快速公钥可搜索加密方案
陈宁江, 刘灿, 黄汝维, 黄保华
2021, 43(2): 467-474.   doi: 10.11999/JEIT190963
[摘要](46) [HTML全文](24) [PDF 1175KB](10)
摘要:
随着云计算的发展,以密文检索为核心的安全和搜索性能问题成为研究的重点。在传统的加密方案中,大多只解决了抵御外部关键字猜测攻击问题,往往忽视了诚实且好奇的云服务器问题。为了提高密文安全性,该文提出快速搜索的抵御内部关键字攻击方案。首先,引入高效的加密倒排索引结构的公钥密文搜索方案,实现关键字的并行搜索任务。其次,在构建密文倒排索引时加入数据拥有者的私钥抵御恶意云服务器的关键字攻击。与传统的公钥可搜索加密相比,该方案在很大程度上增强了搜索系统的安全性和搜索效率。
同态密码理论与应用进展
杨亚涛, 赵阳, 张卷美, 黄洁润, 高原
2021, 43(2): 475-487.   doi: 10.11999/JEIT191019
[摘要](610) [HTML全文](196) [PDF 541KB](76)
摘要:
随着云计算、云存储等各类云服务的普及应用,云环境下的隐私保护问题逐渐成为业界关注的焦点,同态密码成为解决该问题的关键手段,其中,如何构造高效的全同态加密方案是近年来同态加密研究的热点之一。首先,该文介绍了同态密码的发展情况,从不同角度对同态加密方案进行了分类分析,着重描述了可验证全同态加密方案的研究进展。通过分析近年来公开的同态加密领域知识产权文献,对同态加密在理论研究和实际应用中所取得的进展进行了归纳总结。其次,对比分析了目前主流全同态加密库Helib, SEAL以及TFHE的性能。最后,梳理了同态加密技术的典型应用场景,指出了未来可能的研究与发展方向。
基于有限元的区域分解方法在永磁聚焦系统仿真中的应用
谢鹏, 徐立, 尹俊辉, 杨中海, 李斌
2021, 43(2): 488-494.   doi: 10.11999/JEIT190706
[摘要](56) [HTML全文](33) [PDF 1409KB](11)
摘要:
随着计算机技术以及并行求解技术的发展,区域分解方法越来越多地应用于计算电磁学的各个领域。针对微波管中的永磁聚焦系统仿真,该文提出一种基于有限元的非重叠区域分解方法,其引入一种新型传输条件,并采用内罚的方式推导出有限元弱形式。该区域分解法的最大优势是不需要引入多余的未知量,并且最终集成的有限元矩阵满足对称正定性,适合采用预处理共轭梯度法进行矩阵方程的求解。该文仿真了多个微波管永磁聚焦系统,并与商业软件Maxwell进行了详细的对比,结果表明所提出的区域分解方法和Maxwell精度相当,却拥有着更加优越的计算性能。
基于截断奇异值的镜像综合孔径亮温重建方法
吴袁超, 吕容川, 窦昊锋, 李一楠, 李浩, 卢海梁, 罗丰, 李青侠
2021, 43(2): 495-500.   doi: 10.11999/JEIT190886
[摘要](348) [HTML全文](134) [PDF 1570KB](13)
摘要:
镜像综合孔径(MAS)辐射计的图像重建是由余弦可见度函数到场景亮温的图像反演过程,余弦可见度函数由转移方程求解得到。而转移方程为不适定方程组,相关输出中一个较小的误差,都可能引起求解的余弦可见度函数存在较大偏离。因此,对这个不适定方程组的求解是整个亮温重建算法成功的关键。该文基于镜像综合孔径的基本原理,分析转移矩阵的病态性,将截断奇异值分解应用于转移方程的求解问题中。仿真与实验表明,该方法可以有效降低噪声,提升图像质量。
一种双天线辅助的两段连续式对准以及误差分析
杨菊花, 张琳婧, 陈光武, 程鉴皓, 李鹏
2021, 43(2): 501-508.   doi: 10.11999/JEIT191021
[摘要](74) [HTML全文](43) [PDF 1419KB](10)
摘要:
针对低精度微惯性测量单元/全球导航卫星系统 (IMU/GNSS)松组合导航系统中初始方位难以精确得到和行进间航向容易发散的问题,该文设计了一种双天线辅助的两段连续式对准方法。首先分析了初始方位误差对航向精度的影响;其次,由于GNSS测向系统精度高、无姿态漂移误差的特点,基于双天线基线矢量推导了一种最小二乘算法的测姿模型,进行初始对准;最后针对行进间对准,研究扩展了基于航向差值的1维量测以抑制航向发散。设计试验探讨了双天线基线矢量对初始对准与行进间航向精度的影响,改进方法可以使得初始方位误差优于0.7°,行进间航向能够更准确地被跟踪。针对目标的初始对准与行进间对准,双天线可提供辅助信息,其效果优于单天线IMU/GNSS的组合,且方法计算量适中。
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