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2009年 第31卷 第2期
2009, 31(2): 255-260.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01265
摘要:
非负矩阵分解(Nonnegative Matrix Factorization，NMF)是一种新近被提出的方法，它以非线性的方式实现对非负多元数据的纯加性、局部化、线性和低维描述。NMF可使数据中的潜在结构、特征或模式变得清晰，因此它作为一种有效的特征提取手段已被成功应用在许多领域的研究中。但是，NMF 的处理对象本质上是向量，用NMF处理数据矩阵集时要先将被处理矩阵集中的矩阵逐一矢量化，这常使对应的学习问题成为典型的小样本问题，从而使NMF结果的描述力不强、推广性差。为克服这两个问题，并保留NMF的好的特性，该文提出了非负矩阵集分解(Nonnegative Matrix-Set Factorization，NMSF)，不同于NMF处理数据矩阵的矢量化结果，NMSF直接处理数据矩阵本身。理论分析显示：处理数据矩阵集时，NMSF会比NMF描述力强、推广性好。为了说明NMSF如何实现，也为了能对NMSF的性能做实验验证，构造了NMSF实现方式之一的基于双线性型的NMSF(Bilinear Form-Based NMSF，BFBNMSF)算法。BFBNMSF和NMF的比较实验结果支持了理论分析的结论。需要指出，更佳的描述力和更好的推广性意味着NMSF比NMF更善于抓住数据矩阵的本质特征。
非负矩阵分解(Nonnegative Matrix Factorization，NMF)是一种新近被提出的方法，它以非线性的方式实现对非负多元数据的纯加性、局部化、线性和低维描述。NMF可使数据中的潜在结构、特征或模式变得清晰，因此它作为一种有效的特征提取手段已被成功应用在许多领域的研究中。但是，NMF 的处理对象本质上是向量，用NMF处理数据矩阵集时要先将被处理矩阵集中的矩阵逐一矢量化，这常使对应的学习问题成为典型的小样本问题，从而使NMF结果的描述力不强、推广性差。为克服这两个问题，并保留NMF的好的特性，该文提出了非负矩阵集分解(Nonnegative Matrix-Set Factorization，NMSF)，不同于NMF处理数据矩阵的矢量化结果，NMSF直接处理数据矩阵本身。理论分析显示：处理数据矩阵集时，NMSF会比NMF描述力强、推广性好。为了说明NMSF如何实现，也为了能对NMSF的性能做实验验证，构造了NMSF实现方式之一的基于双线性型的NMSF(Bilinear Form-Based NMSF，BFBNMSF)算法。BFBNMSF和NMF的比较实验结果支持了理论分析的结论。需要指出，更佳的描述力和更好的推广性意味着NMSF比NMF更善于抓住数据矩阵的本质特征。
2009, 31(2): 261-264.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01754
摘要:
为了降低图像拼接中对图像序列获取的苛刻要求，增强拼接算法的适应性和灵活性，该文提出了一种兴趣区域寻优搜索的图像拼接算法。该算法以重叠区域的主要特征物为出发点，获取有效感兴趣区域，通过感兴趣区域寻优策略进行图像匹配，进而进行图像几何校正、色差调整和图像融合，实现了图像序列的无缝拼接。实验结果表明，该算法不仅保持了较好的图像拼接准确性和鲁棒性，而且降低了对图像序列获取的要求，增强了应用的适应性和灵活性。
为了降低图像拼接中对图像序列获取的苛刻要求，增强拼接算法的适应性和灵活性，该文提出了一种兴趣区域寻优搜索的图像拼接算法。该算法以重叠区域的主要特征物为出发点，获取有效感兴趣区域，通过感兴趣区域寻优策略进行图像匹配，进而进行图像几何校正、色差调整和图像融合，实现了图像序列的无缝拼接。实验结果表明，该算法不仅保持了较好的图像拼接准确性和鲁棒性，而且降低了对图像序列获取的要求，增强了应用的适应性和灵活性。
2009, 31(2): 265-269.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01218
摘要:
图像插值是图像处理的一项重要技术，经典的插值算法会产生细节模糊和边缘锯齿现象。该文提出一种基于小波的方向自适应图像插值方法，将小波变换思想和局部方向自适应插值方法结合。为了获得清晰的细节部分，对图像实施改进的方向自适应双线性插值；结合小波方法，提高插值图像的高频细节信息，并进行相关后处理，增强视觉效果。实验结果表明，该文方法插值后的图像边缘清晰光滑，有效抑制了边缘模糊和锯齿现象，相比较传统方法，插值图像的客观质量和视觉效果都得到明显增强，更加适合人眼视觉系统。
图像插值是图像处理的一项重要技术，经典的插值算法会产生细节模糊和边缘锯齿现象。该文提出一种基于小波的方向自适应图像插值方法，将小波变换思想和局部方向自适应插值方法结合。为了获得清晰的细节部分，对图像实施改进的方向自适应双线性插值；结合小波方法，提高插值图像的高频细节信息，并进行相关后处理，增强视觉效果。实验结果表明，该文方法插值后的图像边缘清晰光滑，有效抑制了边缘模糊和锯齿现象，相比较传统方法，插值图像的客观质量和视觉效果都得到明显增强，更加适合人眼视觉系统。
2009, 31(2): 270-274.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2006.02013
摘要:
在对网络图像进行索引时，人们往往利用网页中图像周围的文字作为其近似标注信息，但是这些文字信息质量不高，不足以良好地描述图像内容。该文提出一种综合利用图像视觉特征、相关文本信息以及词汇间语义关系的方法对这些不精确的文本信息进行改善，从而提高图像的索引和搜索质量。在大规模数据集上的实验证明了所提出的方法能够有效改善图像的标注。
在对网络图像进行索引时，人们往往利用网页中图像周围的文字作为其近似标注信息，但是这些文字信息质量不高，不足以良好地描述图像内容。该文提出一种综合利用图像视觉特征、相关文本信息以及词汇间语义关系的方法对这些不精确的文本信息进行改善，从而提高图像的索引和搜索质量。在大规模数据集上的实验证明了所提出的方法能够有效改善图像的标注。
2009, 31(2): 275-278.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01272
摘要:
该文提出一种自适应粒子滤波算法。首先建立目标的颜色模型，提出基于加权颜色分布图的目标颜色模型。采用该模型计算目标模板与粒子区域的相似程度，以此作为对目标物体定位的依据，使目标定位更加合理有效；进而在滤波过程中，针对粒子退化问题，提出基于mean-shift迭代的粒子重抽样方法，形成对抽样粒子集的自适应调节，提高了粒子质量，有效降低了粒子数量。最后，进行了对大机动快速运动的小目标和被严重遮挡目标的跟踪实验，结果表明该算法具有较强的鲁棒性。
该文提出一种自适应粒子滤波算法。首先建立目标的颜色模型，提出基于加权颜色分布图的目标颜色模型。采用该模型计算目标模板与粒子区域的相似程度，以此作为对目标物体定位的依据，使目标定位更加合理有效；进而在滤波过程中，针对粒子退化问题，提出基于mean-shift迭代的粒子重抽样方法，形成对抽样粒子集的自适应调节，提高了粒子质量，有效降低了粒子数量。最后，进行了对大机动快速运动的小目标和被严重遮挡目标的跟踪实验，结果表明该算法具有较强的鲁棒性。
2009, 31(2): 279-282.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01458
摘要:
该文分析了协方差矩阵的内部结构，得到了一种具有较低运算量的基于范数最小准则的多目标DOA跟踪算法。进一步，在其基础上通过解一组线性方程组得到了不同时间段各个目标的回波功率。此算法适用于各个目标的回波功率随时间变化的情况，可以对各个目标的DOA和功率进行联合跟踪。仿真结果表明该算法具有较高的跟踪性能。
该文分析了协方差矩阵的内部结构，得到了一种具有较低运算量的基于范数最小准则的多目标DOA跟踪算法。进一步，在其基础上通过解一组线性方程组得到了不同时间段各个目标的回波功率。此算法适用于各个目标的回波功率随时间变化的情况，可以对各个目标的DOA和功率进行联合跟踪。仿真结果表明该算法具有较高的跟踪性能。
2009, 31(2): 283-287.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01450
摘要:
针对发掘人脸图像中的高维非线性结构，本文将加核及向量间相互正交两种思想同时引入局部保留投影算法中，提出了一种新的基于核的正交局部保持投影(Kernel based Orthogonal Locality Preserving Projections, KOLPP)的非线性子空间人脸识别算法并给出了其推导过程。该算法首先利用核的方法提取人脸图像中的非线性信息，并将其投影在一个高维非线性空间，在保证各向量正交的同时，通过局部保持投影算法做一线性映射，从而更好地提取人脸非线性局部邻域结构特征。在ORL和Yale人脸库上的试验证明了该文所提算法的有效性。
针对发掘人脸图像中的高维非线性结构，本文将加核及向量间相互正交两种思想同时引入局部保留投影算法中，提出了一种新的基于核的正交局部保持投影(Kernel based Orthogonal Locality Preserving Projections, KOLPP)的非线性子空间人脸识别算法并给出了其推导过程。该算法首先利用核的方法提取人脸图像中的非线性信息，并将其投影在一个高维非线性空间，在保证各向量正交的同时，通过局部保持投影算法做一线性映射，从而更好地提取人脸非线性局部邻域结构特征。在ORL和Yale人脸库上的试验证明了该文所提算法的有效性。
2009, 31(2): 288-292.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01224
摘要:
基于嵌入式隐马尔可夫模型(Embedded Hidden Markov Model, E-HMM)的人脸识别方法的识别性能依赖于模型参数的合理选择。提出了一种基于E-HMM的多模型选择性集成人脸识别算法，选择出个体精度高且互补性强的模型来进行集成的人脸识别。实验结果表明，与传统的基于E-HMM的人脸识别方法相比，新算法不仅可以获得更好、更稳定的识别效果，而且具有更强的泛化能力。
基于嵌入式隐马尔可夫模型(Embedded Hidden Markov Model, E-HMM)的人脸识别方法的识别性能依赖于模型参数的合理选择。提出了一种基于E-HMM的多模型选择性集成人脸识别算法，选择出个体精度高且互补性强的模型来进行集成的人脸识别。实验结果表明，与传统的基于E-HMM的人脸识别方法相比，新算法不仅可以获得更好、更稳定的识别效果，而且具有更强的泛化能力。
2009, 31(2): 293-296.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01360
摘要:
该文依据区分与划分相结合的可拒绝模式识别思路，提出了高维空间海量训练样本情况下的基于结构风险最小化决策的自组织多区域多球覆盖可拒绝近邻分类算法。该方法利用同类样本之间相互接近的特性，通过结构风险最小化紧几何覆盖策略，选择训练样本，通过自组织多区域多球覆盖模型构成同类样本的划分性描述，达到拒绝识别非训练类样本的目的，最后通过k近邻相互区分性比较确定真实类别。仿真实验结果表明该文的思路是合理可行的，在实际应用领域具有一定价值。
该文依据区分与划分相结合的可拒绝模式识别思路，提出了高维空间海量训练样本情况下的基于结构风险最小化决策的自组织多区域多球覆盖可拒绝近邻分类算法。该方法利用同类样本之间相互接近的特性，通过结构风险最小化紧几何覆盖策略，选择训练样本，通过自组织多区域多球覆盖模型构成同类样本的划分性描述，达到拒绝识别非训练类样本的目的，最后通过k近邻相互区分性比较确定真实类别。仿真实验结果表明该文的思路是合理可行的，在实际应用领域具有一定价值。
2009, 31(2): 297-301.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01216
摘要:
为实现音视频语音识别和同时对音频视频流进行准确的音素切分，该文提出一个新的多流异步三音素动态贝叶斯网络(MM-ADBN-TRI)模型，在词级别上描述了音频视频流的异步性，音频流和视频流都采用了词-三音素-状态-观测向量的层次结构，识别基元是三音素，描述了连续语音中的协同发音现象。实验结果表明：该模型在音视频语音识别和对音频视频流的音素切分方面，以及在确定音视频流的异步关系上，都具备较好的性能。
为实现音视频语音识别和同时对音频视频流进行准确的音素切分，该文提出一个新的多流异步三音素动态贝叶斯网络(MM-ADBN-TRI)模型，在词级别上描述了音频视频流的异步性，音频流和视频流都采用了词-三音素-状态-观测向量的层次结构，识别基元是三音素，描述了连续语音中的协同发音现象。实验结果表明：该模型在音视频语音识别和对音频视频流的音素切分方面，以及在确定音视频流的异步关系上，都具备较好的性能。
2009, 31(2): 302-305.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01289
摘要:
在文本无关的说话人识别中，采用均值超向量作为特征向量的支持向量机系统性能已经超过了传统的混合高斯-通用背景模型系统，但是信道的影响在均值超向量上仍然存在。该文对因子分析算法进行修改后，可以解决均值超向量的信道问题，能够取得优于扰动属性映射的性能，更重要的是采用因子分析的系统的稳定性可以得到保证。在NIST 2006说话人测试数据库上，利用该文的方法能够取得等错误率6.0%。
在文本无关的说话人识别中，采用均值超向量作为特征向量的支持向量机系统性能已经超过了传统的混合高斯-通用背景模型系统，但是信道的影响在均值超向量上仍然存在。该文对因子分析算法进行修改后，可以解决均值超向量的信道问题，能够取得优于扰动属性映射的性能，更重要的是采用因子分析的系统的稳定性可以得到保证。在NIST 2006说话人测试数据库上，利用该文的方法能够取得等错误率6.0%。
2009, 31(2): 306-309.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01494
摘要:
共声学极点/零点(CAPZ)逼近是头相关传递函数(HRTF)建模的一种高效方法，与极零点模型相比，它可以用更少的参数表示HRTF。传统的CAPZ模型参数估计方法是基于最小均方误差准则，而人的听觉感知系统更适合于对数误差准则，为此，该文提出一种基于对数幅度误差最小化的CAPZ模型参数估计方法。该方法首先使用Haneda方法估计出声学共极点，然后在对数幅度误差准则下，使用迭代加权最小二乘算法估计零点，从而得到完整的CAPZ模型。仿真实验结果验证了其有效性。
共声学极点/零点(CAPZ)逼近是头相关传递函数(HRTF)建模的一种高效方法，与极零点模型相比，它可以用更少的参数表示HRTF。传统的CAPZ模型参数估计方法是基于最小均方误差准则，而人的听觉感知系统更适合于对数误差准则，为此，该文提出一种基于对数幅度误差最小化的CAPZ模型参数估计方法。该方法首先使用Haneda方法估计出声学共极点，然后在对数幅度误差准则下，使用迭代加权最小二乘算法估计零点，从而得到完整的CAPZ模型。仿真实验结果验证了其有效性。
2009, 31(2): 310-313.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01230
摘要:
翻译实例库是基于实例的机器翻译系统的主要知识源。本文采用基于浅层句法分析的方法进行翻译实例的获取。首先根据浅层句法信息划分源语言和目标语言的翻译单元，然后在词对齐结果的指导下，利用统计对齐模型确定源语言和目标语言翻译单元之间的映射关系，从而获取翻译实例。通过与几种较具代表性的翻译实例获取方法进行对比实验发现，无论是对翻译实例库直接评测，还是通过EBMT系统进行间接评测，该方法都获得了令人满意的效果。
翻译实例库是基于实例的机器翻译系统的主要知识源。本文采用基于浅层句法分析的方法进行翻译实例的获取。首先根据浅层句法信息划分源语言和目标语言的翻译单元，然后在词对齐结果的指导下，利用统计对齐模型确定源语言和目标语言翻译单元之间的映射关系，从而获取翻译实例。通过与几种较具代表性的翻译实例获取方法进行对比实验发现，无论是对翻译实例库直接评测，还是通过EBMT系统进行间接评测，该方法都获得了令人满意的效果。
2009, 31(2): 314-318.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01462
摘要:
在与运动相关的脑-机接口(Brain-Computer Interface, BCI)研究中，如果样本规模小，共同空间模式(Common Spatial Patterns, CSP)滤波算法对离群点(可能为噪声)敏感，鲁棒性不好。为此该文提出自适应空间滤波(Adaptive Spatial Filter, ASF)算法，抽取滤波后脑电信号的方差作为特征，并寻找最优滤波器使两类特征中心的比值最大。与CSP不同，ASF是迭代算法，具有软判决机制，能够依据历代更新后的滤波器，自适应地降低离群点对各类特征中心计算带来的影响。采用BCI competition 2003和2005中两套数据集进行实验，结果表明：尤其是在训练样本少的情况下，相对于CSP，ASF所提取的特征分类效果更好。
在与运动相关的脑-机接口(Brain-Computer Interface, BCI)研究中，如果样本规模小，共同空间模式(Common Spatial Patterns, CSP)滤波算法对离群点(可能为噪声)敏感，鲁棒性不好。为此该文提出自适应空间滤波(Adaptive Spatial Filter, ASF)算法，抽取滤波后脑电信号的方差作为特征，并寻找最优滤波器使两类特征中心的比值最大。与CSP不同，ASF是迭代算法，具有软判决机制，能够依据历代更新后的滤波器，自适应地降低离群点对各类特征中心计算带来的影响。采用BCI competition 2003和2005中两套数据集进行实验，结果表明：尤其是在训练样本少的情况下，相对于CSP，ASF所提取的特征分类效果更好。
2009, 31(2): 319-322.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01370
摘要:
该文提出了信号稀疏性的新度量方式，在估算出有效源信号的个数后，提取源信号到达方向角度的特征作为训练样本，利用支持向量机理论构造分类超平面，从而实现对观测信号的最优分类。采用加权系数法获得每一类信号的聚类中心，其中对系数权重的学习是自适应的，同时避免了K-均值聚类等方法对初值的敏感性。此外，针对大规模样本点，该文还提供了在线算法。仿真效果说明了此方法的稳定性和鲁棒性。
该文提出了信号稀疏性的新度量方式，在估算出有效源信号的个数后，提取源信号到达方向角度的特征作为训练样本，利用支持向量机理论构造分类超平面，从而实现对观测信号的最优分类。采用加权系数法获得每一类信号的聚类中心，其中对系数权重的学习是自适应的，同时避免了K-均值聚类等方法对初值的敏感性。此外，针对大规模样本点，该文还提供了在线算法。仿真效果说明了此方法的稳定性和鲁棒性。
2009, 31(2): 323-326.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01300
摘要:
针对相干分布式信源二维波达方向估计算法多采用谱峰搜索导致计算复杂度较大的问题，该文提出了一种二维波达方向分离估计算法。该算法通过将积分形式的相干分布式信源方向向量化简为点信源方向向量与实向量的Schur-Hadamard积，对子阵X接收的数据构造二阶统计量；利用传播因子最小二乘估计子阵X与Z，X与W之间的旋转不变矩阵。由二阶统计量与旋转不变矩阵分别估计方位角与仰角，对于接近90的仰角也可给出有效的估计。与传统子空间算法相比，无需任何谱峰搜索和特征值分解，降低了计算复杂度。仿真实验表明了所提算法的有效性。
针对相干分布式信源二维波达方向估计算法多采用谱峰搜索导致计算复杂度较大的问题，该文提出了一种二维波达方向分离估计算法。该算法通过将积分形式的相干分布式信源方向向量化简为点信源方向向量与实向量的Schur-Hadamard积，对子阵X接收的数据构造二阶统计量；利用传播因子最小二乘估计子阵X与Z，X与W之间的旋转不变矩阵。由二阶统计量与旋转不变矩阵分别估计方位角与仰角，对于接近90的仰角也可给出有效的估计。与传统子空间算法相比，无需任何谱峰搜索和特征值分解，降低了计算复杂度。仿真实验表明了所提算法的有效性。
2009, 31(2): 327-330.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01299
摘要:
该文提出了一种基于四阶累积量的相干信号频率和二维到达角联合估计的新算法CTSS算法。CTSS算法利用双平行线阵的时空数据以及平滑技术构造了一个时空平滑矩阵，通过对其进行特征分解，并利用分解得到的特征值和特征矢量估计出空间相干信号的三维参数。在色噪声环境下，该算法能够精确地估计空间相干信号的三维参数，无需多维谱峰搜索，能实现信号三维参数的自动配对，并有效地解决了信源参数兼并问题。计算机仿真结果验证了算法的有效性。
该文提出了一种基于四阶累积量的相干信号频率和二维到达角联合估计的新算法CTSS算法。CTSS算法利用双平行线阵的时空数据以及平滑技术构造了一个时空平滑矩阵，通过对其进行特征分解，并利用分解得到的特征值和特征矢量估计出空间相干信号的三维参数。在色噪声环境下，该算法能够精确地估计空间相干信号的三维参数，无需多维谱峰搜索，能实现信号三维参数的自动配对，并有效地解决了信源参数兼并问题。计算机仿真结果验证了算法的有效性。
2009, 31(2): 331-334.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01286
摘要:
该文构造一组具有对角结构的特征矩阵，提出一种新的迭代算法完成这组特征矩阵的联合对角化，进而恢复出谐波频率。新方法将经典ACDC算法的四次代价函数简化为二次代价函数；且每步迭代具有精确的最小二乘闭式解，消除了ACDC算法的误差积累问题。仿真实验表明该方法估计性能优于TLS-ESPRIT 算法和ACDC算法，尤其在低信噪比下性能显著提高。
该文构造一组具有对角结构的特征矩阵，提出一种新的迭代算法完成这组特征矩阵的联合对角化，进而恢复出谐波频率。新方法将经典ACDC算法的四次代价函数简化为二次代价函数；且每步迭代具有精确的最小二乘闭式解，消除了ACDC算法的误差积累问题。仿真实验表明该方法估计性能优于TLS-ESPRIT 算法和ACDC算法，尤其在低信噪比下性能显著提高。
2009, 31(2): 335-338.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01288
摘要:
部分参考型图像质量客观评价方法已经成为图像质量评价领域研究的热点之一。该文利用视觉感知特性，通过统计图像经小波分解后视觉感知系数在各子带中的变化情况，提出了一种基于小波分解的部分参考型图像质量评价方法。该方法与经典的RR-WISM(Reduced-Reference image quality assessment using Wavelet-domain natural Image Statistic Model)方法相比，主观感知的相关系数平均提高3%，主观感知的离出率平均降低6%，传输数据量减少50%，计算代价大大降低。实验结果表明提出的方法与主观感知有很好的一致性。
部分参考型图像质量客观评价方法已经成为图像质量评价领域研究的热点之一。该文利用视觉感知特性，通过统计图像经小波分解后视觉感知系数在各子带中的变化情况，提出了一种基于小波分解的部分参考型图像质量评价方法。该方法与经典的RR-WISM(Reduced-Reference image quality assessment using Wavelet-domain natural Image Statistic Model)方法相比，主观感知的相关系数平均提高3%，主观感知的离出率平均降低6%，传输数据量减少50%，计算代价大大降低。实验结果表明提出的方法与主观感知有很好的一致性。
2009, 31(2): 339-342.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01372
摘要:
航天器上器件硬件资源和能量受限，对在测控系统中实现变速率解调所需的硬件资源提出了更高的要求。本文提出伪高倍速率解调和重复译码算法，在不降低采样率的情况下可实现不同符号率信号的解调。理论推导证明该方法可达到理想的解调误码性能，且耗费的硬件资源不到经典的DDC(Direct Digital Converter)芯片硬件资源的一半。计算机仿真和实际测试表明该方法能有效应用于微波统一测控系统的变速率解调。
航天器上器件硬件资源和能量受限，对在测控系统中实现变速率解调所需的硬件资源提出了更高的要求。本文提出伪高倍速率解调和重复译码算法，在不降低采样率的情况下可实现不同符号率信号的解调。理论推导证明该方法可达到理想的解调误码性能，且耗费的硬件资源不到经典的DDC(Direct Digital Converter)芯片硬件资源的一半。计算机仿真和实际测试表明该方法能有效应用于微波统一测控系统的变速率解调。
2009, 31(2): 343-348.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2008.00227
摘要:
针对CCSDS分包遥控(Telecommand)系统所面临的安全威胁，结合空间通信环境的特点，通过对各种认证加密算法(AEAD)的性能分析，提出将GCM(Galois/Counter Mode)认证加密算法应用于分包遥控系统数据链路层的方案。设计并实现了基于OPNET的CCSDS分包遥控系统仿真框架。仿真结果表明，在不影响吞吐量性能的前提下，GCM认证加密算法能有效地保证分包遥控数据的机密性、完整性和信息来源的合法性，并且具有数据处理性能高、系统开销小的特点。
针对CCSDS分包遥控(Telecommand)系统所面临的安全威胁，结合空间通信环境的特点，通过对各种认证加密算法(AEAD)的性能分析，提出将GCM(Galois/Counter Mode)认证加密算法应用于分包遥控系统数据链路层的方案。设计并实现了基于OPNET的CCSDS分包遥控系统仿真框架。仿真结果表明，在不影响吞吐量性能的前提下，GCM认证加密算法能有效地保证分包遥控数据的机密性、完整性和信息来源的合法性，并且具有数据处理性能高、系统开销小的特点。
2009, 31(2): 349-352.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01540
摘要:
反射率偏移法(RDM)是合成孔径雷达(SAR)自聚焦的经典算法，当场景对比度较低时，RDM自聚焦效果变差。该文提出了一种RDM的改进方法，该方法利用多普勒调频率与距离的函数关系，自适应地修正低对比度区域对多普勒调频率估计的影响，保证良好的自聚焦效果。实际SAR数据实验证明了该方法的有效性。
反射率偏移法(RDM)是合成孔径雷达(SAR)自聚焦的经典算法，当场景对比度较低时，RDM自聚焦效果变差。该文提出了一种RDM的改进方法，该方法利用多普勒调频率与距离的函数关系，自适应地修正低对比度区域对多普勒调频率估计的影响，保证良好的自聚焦效果。实际SAR数据实验证明了该方法的有效性。
2009, 31(2): 353-357.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01417
摘要:
慢动目标检测是利用合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)实现空间对地观测应用的一个主要方面，具有广泛的应用背景和重要的学术价值。为了构建检测率高、实用性强的双通道SAR地面慢动目标检测过程，本文提出了一种基于邻域平均和协方差矩阵正交分解的检测算法。该算法在对特征值分解量进行修正的基础上，通过获取采样协方差矩阵与杂波协方差矩阵正交的分量，以此构造出有效的动目标检测量，结合采样协方差矩阵的邻域平均处理，实现慢动目标的精确检测。相比常规的DPCA(Displaced Phase Center Antenna)技术，该算法具有杂波抑制能力强、旁瓣抑制能力好、检测门限设定简单、检测率高、虚警率低等特点，仿真结果证明了该算法的有效性。
慢动目标检测是利用合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)实现空间对地观测应用的一个主要方面，具有广泛的应用背景和重要的学术价值。为了构建检测率高、实用性强的双通道SAR地面慢动目标检测过程，本文提出了一种基于邻域平均和协方差矩阵正交分解的检测算法。该算法在对特征值分解量进行修正的基础上，通过获取采样协方差矩阵与杂波协方差矩阵正交的分量，以此构造出有效的动目标检测量，结合采样协方差矩阵的邻域平均处理，实现慢动目标的精确检测。相比常规的DPCA(Displaced Phase Center Antenna)技术，该算法具有杂波抑制能力强、旁瓣抑制能力好、检测门限设定简单、检测率高、虚警率低等特点，仿真结果证明了该算法的有效性。
2009, 31(2): 358-362.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01244
摘要:
地球自转和非正侧面阵配置会使得天基雷达杂波谱随距离发生变化，呈现出非平稳性，从而严重影响统计STAP方法的杂波抑制性能。为了补偿这种非平稳性，该文提出了一种基于频率非均匀采样的杂波谱配准方法，建立了非均匀谱配准法的数学模型，给出了频率非均匀采样点的选取方法以及谱配准后杂波协方差矩阵的估计方法等。通过对天基雷达的仿真实验表明，上述谱配准法可有效消除杂波非平稳性，获得较好的处理性能。
地球自转和非正侧面阵配置会使得天基雷达杂波谱随距离发生变化，呈现出非平稳性，从而严重影响统计STAP方法的杂波抑制性能。为了补偿这种非平稳性，该文提出了一种基于频率非均匀采样的杂波谱配准方法，建立了非均匀谱配准法的数学模型，给出了频率非均匀采样点的选取方法以及谱配准后杂波协方差矩阵的估计方法等。通过对天基雷达的仿真实验表明，上述谱配准法可有效消除杂波非平稳性，获得较好的处理性能。
2009, 31(2): 363-365.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01381
摘要:
由于多径信号的存在，使得米波雷达难以对低仰角目标进行高度测量，为此该文提出一种适用于多径情况下的波达方向估计方法。该方法通过差分处理，补偿了多径信号回波延迟的相位，使得接收回波中仅包含直达波信号，对差分后数据进行常规数字波束形成即可得到目标俯仰角。Monte-Carlo试验结果表明在进行低仰角测高过程中，该方法性能优于空间平滑和线性预测等方法。某米波雷达的实测数据验证了该方法的可行性与有效性。
由于多径信号的存在，使得米波雷达难以对低仰角目标进行高度测量，为此该文提出一种适用于多径情况下的波达方向估计方法。该方法通过差分处理，补偿了多径信号回波延迟的相位，使得接收回波中仅包含直达波信号，对差分后数据进行常规数字波束形成即可得到目标俯仰角。Monte-Carlo试验结果表明在进行低仰角测高过程中，该方法性能优于空间平滑和线性预测等方法。某米波雷达的实测数据验证了该方法的可行性与有效性。
2009, 31(2): 366-369.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01169
摘要:
精确的运动补偿是高分辨率机载SAR成像的关键，尤其对于机载小平台和大扰动情况下的成像具有重要意义。为了获得高质量的SAR图像，该文结合波数域算法，考虑运动误差的二维空变性，提出了具体的运动补偿算法，并基于实测数据得到了成像结果。结果显示，该文提出的算法对运动误差有较好的补偿效果。
精确的运动补偿是高分辨率机载SAR成像的关键，尤其对于机载小平台和大扰动情况下的成像具有重要意义。为了获得高质量的SAR图像，该文结合波数域算法，考虑运动误差的二维空变性，提出了具体的运动补偿算法，并基于实测数据得到了成像结果。结果显示，该文提出的算法对运动误差有较好的补偿效果。
2009, 31(2): 370-373.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01316
摘要:
该文首先对国内的几种GMTI系统动目标处理性能进行了简单分析，接着给出了一种以杂波抑制干涉(CSI)算法为基础的机载三通道GMTI信号处理方法及处理流程。然后根据几何关系分析了杂波抑制原理，并结合实际飞行情况给出一种基于最小功率准则的通道补偿相位自适应对消方法。最后分析了动目标干涉相位定位和测速相关问题，实际试验结果表明该方法有效。
该文首先对国内的几种GMTI系统动目标处理性能进行了简单分析，接着给出了一种以杂波抑制干涉(CSI)算法为基础的机载三通道GMTI信号处理方法及处理流程。然后根据几何关系分析了杂波抑制原理，并结合实际飞行情况给出一种基于最小功率准则的通道补偿相位自适应对消方法。最后分析了动目标干涉相位定位和测速相关问题，实际试验结果表明该方法有效。
2009, 31(2): 374-377.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01086
摘要:
该文提出了一种基于协方差矩阵特征分解的多通道运动目标检测和测速定位方法，该方法依据多通道SAR数据协方差矩阵特征分解后小特征值和的幅度变化来检测运动目标。在检测出运动目标后，先利用两幅复图像的干涉相位对目标径向速度进行粗略估计，再通过搜索动目标空域导向矢量的方法对径向速度进行精确估计，克服了干涉相位对杂波和噪声的敏感性。仿真数据和实测数据验证了该方法的有效性。
该文提出了一种基于协方差矩阵特征分解的多通道运动目标检测和测速定位方法，该方法依据多通道SAR数据协方差矩阵特征分解后小特征值和的幅度变化来检测运动目标。在检测出运动目标后，先利用两幅复图像的干涉相位对目标径向速度进行粗略估计，再通过搜索动目标空域导向矢量的方法对径向速度进行精确估计，克服了干涉相位对杂波和噪声的敏感性。仿真数据和实测数据验证了该方法的有效性。
2009, 31(2): 378-381.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01469
摘要:
该文基于Swerling I和Swerling II目标模型，在Neyman-Pearson准则下，研究空间分集MIMO(多输入多输出)雷达发射相干脉冲串时的检测方法和性能。该文的检测方法及性能为MIMO雷达和传统雷达提供了一个统一的框架。仿真结果表明，随着相干脉冲串数目的增加，目标的检测性能更好；同时，与传统雷达不同，空间分集MIMO雷达对Swerling I型目标的检测性能优于Swerling II型目标。
该文基于Swerling I和Swerling II目标模型，在Neyman-Pearson准则下，研究空间分集MIMO(多输入多输出)雷达发射相干脉冲串时的检测方法和性能。该文的检测方法及性能为MIMO雷达和传统雷达提供了一个统一的框架。仿真结果表明，随着相干脉冲串数目的增加，目标的检测性能更好；同时，与传统雷达不同，空间分集MIMO雷达对Swerling I型目标的检测性能优于Swerling II型目标。
2009, 31(2): 382-385.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01500
摘要:
将合成孔径技术用于高频地波雷达，以实现单站提取表层海流，对于降低观测成本、提高效率具有重要意义。但现有的高频合成孔径雷达(HF-SAR)信号模型是基于理想点目标的，而未考虑海域分辨单元的Bragg散射效应。针对这一问题，基于一阶海洋回波理论，该文提出了用HF-SAR提取表层海流的改进的信号模型，并分析了Bragg散射对HF-SAR方位向回波的影响。然后针对方位向回波信号的特点，给出了相应的速度估计算法。最后通过蒙特卡洛仿真分析了HF-SAR对指定海域分辨单元的速度估计性能，结果显示对于流速和流向的估计精度能够满足工程应用的要求，这表明用HF-SAR提取表层海流是可行的。
将合成孔径技术用于高频地波雷达，以实现单站提取表层海流，对于降低观测成本、提高效率具有重要意义。但现有的高频合成孔径雷达(HF-SAR)信号模型是基于理想点目标的，而未考虑海域分辨单元的Bragg散射效应。针对这一问题，基于一阶海洋回波理论，该文提出了用HF-SAR提取表层海流的改进的信号模型，并分析了Bragg散射对HF-SAR方位向回波的影响。然后针对方位向回波信号的特点，给出了相应的速度估计算法。最后通过蒙特卡洛仿真分析了HF-SAR对指定海域分辨单元的速度估计性能，结果显示对于流速和流向的估计精度能够满足工程应用的要求，这表明用HF-SAR提取表层海流是可行的。
2009, 31(2): 386-390.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01453
摘要:
该文提出了一种新的利用非线性扩散方程与Hausdorff测度的合成孔径雷达(SAR)图像与可见光图像的配准算法。在此算法中，首先利用非线性扩散方程的SAR图像分割算法获得SAR图像与光学二值图像中相对应的闭合区域特征，将闭合区域质心坐标重合后，被提取特征可通过Hausdorff测度与遗传算法对图像进行快速粗匹配。在粗配准的基础上最后使用二值图像的相关度来进行精配准。实验结果表明，本文方法鲁棒性好，配准精度高，能自动完成存在较大坐标平移、角度变换、尺度缩放的待配图像的配准。
该文提出了一种新的利用非线性扩散方程与Hausdorff测度的合成孔径雷达(SAR)图像与可见光图像的配准算法。在此算法中，首先利用非线性扩散方程的SAR图像分割算法获得SAR图像与光学二值图像中相对应的闭合区域特征，将闭合区域质心坐标重合后，被提取特征可通过Hausdorff测度与遗传算法对图像进行快速粗匹配。在粗配准的基础上最后使用二值图像的相关度来进行精配准。实验结果表明，本文方法鲁棒性好，配准精度高，能自动完成存在较大坐标平移、角度变换、尺度缩放的待配图像的配准。
2009, 31(2): 391-395.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01291
摘要:
DCT快速算法是H.264编码的关键问题之一。该文根据H.264中44块残差系数的分布特征及DCT系数的能量分布特性，提出一种基于DCT系数子带划分的子带DCT快速算法。该算法在DCT和量化前预判出为零的DCT系数，节省了这些系数的DCT和量化计算开销，提高编码效率。该文提出了划分DCT系数子带的判断标准，预判出子带中量化后为零的DCT系数后，仅计算非零的DCT系数，相应地也减少量化(Q)，反DCT(IDCT)，反量化(IQ)的计算。实验结果表明，该文算法在保持图像质量和码率的同时，极大地节省了DCT， Q，IQ，IDCT的计算量，提高了H.264的编码效率。
DCT快速算法是H.264编码的关键问题之一。该文根据H.264中44块残差系数的分布特征及DCT系数的能量分布特性，提出一种基于DCT系数子带划分的子带DCT快速算法。该算法在DCT和量化前预判出为零的DCT系数，节省了这些系数的DCT和量化计算开销，提高编码效率。该文提出了划分DCT系数子带的判断标准，预判出子带中量化后为零的DCT系数后，仅计算非零的DCT系数，相应地也减少量化(Q)，反DCT(IDCT)，反量化(IQ)的计算。实验结果表明，该文算法在保持图像质量和码率的同时，极大地节省了DCT， Q，IQ，IDCT的计算量，提高了H.264的编码效率。
2009, 31(2): 396-399.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01446
摘要:
该文针对已有的对多用户空时编码系统的研究大都集中在多用户STTC和STBC方案， 提出一种联合Turbo-BLAST的多用户空时方案。在接收端，针对传统的基于符号干扰抵消(Symbol-Level Cancellation, SLC)与检测的迭代接收机复杂度仍然较高的前提下，提出一种低复杂度的基于比特级干扰抵消(Bit-Level Cancellation, BLC)的迭代检测方案。该方案在检测部分将M-QAM调制符号分解成为一系列的BPSK符号的线性组合，采用比特级的干扰抵消。理论分析和仿真结果表明，该文提出的方案在保持BLAST高频谱效率的同时，与传统检测方案相比，在不降低系统性能的前提下，计算复杂度得到了很大程度的降低。
该文针对已有的对多用户空时编码系统的研究大都集中在多用户STTC和STBC方案， 提出一种联合Turbo-BLAST的多用户空时方案。在接收端，针对传统的基于符号干扰抵消(Symbol-Level Cancellation, SLC)与检测的迭代接收机复杂度仍然较高的前提下，提出一种低复杂度的基于比特级干扰抵消(Bit-Level Cancellation, BLC)的迭代检测方案。该方案在检测部分将M-QAM调制符号分解成为一系列的BPSK符号的线性组合，采用比特级的干扰抵消。理论分析和仿真结果表明，该文提出的方案在保持BLAST高频谱效率的同时，与传统检测方案相比，在不降低系统性能的前提下，计算复杂度得到了很大程度的降低。
2009, 31(2): 400-404.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01330
摘要:
基于相空间重构理论，该文提出了一种改进的混沌时序降噪方法。首先利用递归图对实际观测的时间序列进行混沌特性分析，然后将非线性约束条件引入局部投影方法之中，并在局部邻域内进行奇异谱(SSA)分析，利用代表吸引子的主分量来重构时间序列。该算法克服了传统局部投影方法不能充分刻画系统内在非线性关系的问题，减小了重构误差，提高了系统的信噪比。通过对Lorenz模型和太阳黑子混沌时间序列进行仿真分析，证实了该文算法对实际观测混沌时序降噪的有效性。
基于相空间重构理论，该文提出了一种改进的混沌时序降噪方法。首先利用递归图对实际观测的时间序列进行混沌特性分析，然后将非线性约束条件引入局部投影方法之中，并在局部邻域内进行奇异谱(SSA)分析，利用代表吸引子的主分量来重构时间序列。该算法克服了传统局部投影方法不能充分刻画系统内在非线性关系的问题，减小了重构误差，提高了系统的信噪比。通过对Lorenz模型和太阳黑子混沌时间序列进行仿真分析，证实了该文算法对实际观测混沌时序降噪的有效性。
2009, 31(2): 405-409.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01461
摘要:
该文提出一种以最小化系统总均方误差(Sum MSE)为准则，迭代设计线性收发机的方案。该方案通过对接收机的改进设计，能够有效地避免传统MMSE设计过程中出现的拉格朗日乘子不易计算的缺点，大大降低设计复杂度。由于拉格朗日乘子有解析解，发射预编码矩阵也有闭式解，并且可以通过定点迭代算法有效解出。收端的接收机也不用基站下发，只要各自采用MMSE均衡即可。仿真结果证明该方法的有效性。
该文提出一种以最小化系统总均方误差(Sum MSE)为准则，迭代设计线性收发机的方案。该方案通过对接收机的改进设计，能够有效地避免传统MMSE设计过程中出现的拉格朗日乘子不易计算的缺点，大大降低设计复杂度。由于拉格朗日乘子有解析解，发射预编码矩阵也有闭式解，并且可以通过定点迭代算法有效解出。收端的接收机也不用基站下发，只要各自采用MMSE均衡即可。仿真结果证明该方法的有效性。
2009, 31(2): 410-413.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01326
摘要:
用于TD-SCDMA系统的高精度联合多小区信道估计算法，存在运算复杂度高、可联合估计的干扰用户少等缺点。该文针对信道估计结果有强、弱径之分的特点，变选择强干扰用户为选择强径，提出基于强径选择的联合信道估计算法。从算法复杂度和误码率性能的分析可以看出：新算法不仅将复杂度降低了一半，而且在误码率性能上还略有提升。
用于TD-SCDMA系统的高精度联合多小区信道估计算法，存在运算复杂度高、可联合估计的干扰用户少等缺点。该文针对信道估计结果有强、弱径之分的特点，变选择强干扰用户为选择强径，提出基于强径选择的联合信道估计算法。从算法复杂度和误码率性能的分析可以看出：新算法不仅将复杂度降低了一半，而且在误码率性能上还略有提升。
2009, 31(2): 414-417.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01549
摘要:
该文根据两个统计独立非负随机变量的调和平均值的概率密度函数在零点的变化特性，分析了选择性放大传送协同协议在Nakagami衰落信道中的性能，得出了高信噪比时系统误符号率的闭合表达式。理论分析和数值仿真结果表明，在Nakagami信道中选择性放大传送协同协议可获得和传统放大传送协同协议一样的分集阶数，并且具有更优的误符号率性能。
该文根据两个统计独立非负随机变量的调和平均值的概率密度函数在零点的变化特性，分析了选择性放大传送协同协议在Nakagami衰落信道中的性能，得出了高信噪比时系统误符号率的闭合表达式。理论分析和数值仿真结果表明，在Nakagami信道中选择性放大传送协同协议可获得和传统放大传送协同协议一样的分集阶数，并且具有更优的误符号率性能。
2009, 31(2): 418-421.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01325
摘要:
高效的调制和解调技术对数据传输具有重要的意义。该文在已有的EBPSK传输系统基础上，详细讨论了EBPSK信号采用二阶锁相环解调时鉴相器的输出信号结构。首先通过建立锁相环的线性化模型，对比分析了不同阻尼系数的相位阶跃误差响应和矩形相位误差响应，推导了理想状态下鉴相器输出的波形表达式。其次在包含窄带高斯噪声的条件下研究了EBPSK信号解调的最佳积分限取值，给出了相应的仿真结果。分析表明，在一定的信噪比条件下，只要锁相环能由捕获状态恢复到跟踪状态，就能保证EBPSK信号的有效解调。
高效的调制和解调技术对数据传输具有重要的意义。该文在已有的EBPSK传输系统基础上，详细讨论了EBPSK信号采用二阶锁相环解调时鉴相器的输出信号结构。首先通过建立锁相环的线性化模型，对比分析了不同阻尼系数的相位阶跃误差响应和矩形相位误差响应，推导了理想状态下鉴相器输出的波形表达式。其次在包含窄带高斯噪声的条件下研究了EBPSK信号解调的最佳积分限取值，给出了相应的仿真结果。分析表明，在一定的信噪比条件下，只要锁相环能由捕获状态恢复到跟踪状态，就能保证EBPSK信号的有效解调。
2009, 31(2): 422-425.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01251
摘要:
该文研究的是在未知扩频序列的情况下，实现多序列直扩信号(也称软扩频信号)的解扩。对于传统直扩信号来说，主模解扩法(DMDS)被证明是一种有效的盲解扩方法，但是它并不适用于软扩频信号的盲解扩问题。借鉴无监督聚类分析的思想，该文提出了一种基于聚类的软扩频信号盲解扩方法(KCDS)。该方法将软扩频信号分成不重叠的信号向量，利用这些向量的聚类特征完成扩频码的估计，通过最大化平均侧影宽度完成延迟时间和扩频码数量的估计。计算机仿真表明，在零均值噪声环境下，KCDS算法可以解决软扩频信号的盲解扩问题。
该文研究的是在未知扩频序列的情况下，实现多序列直扩信号(也称软扩频信号)的解扩。对于传统直扩信号来说，主模解扩法(DMDS)被证明是一种有效的盲解扩方法，但是它并不适用于软扩频信号的盲解扩问题。借鉴无监督聚类分析的思想，该文提出了一种基于聚类的软扩频信号盲解扩方法(KCDS)。该方法将软扩频信号分成不重叠的信号向量，利用这些向量的聚类特征完成扩频码的估计，通过最大化平均侧影宽度完成延迟时间和扩频码数量的估计。计算机仿真表明，在零均值噪声环境下，KCDS算法可以解决软扩频信号的盲解扩问题。
2009, 31(2): 426-429.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01588
摘要:
该文针对存在信道估计误差的有限反馈多用户多输入多输出(MIMO)传输性能进行分析。基于量化微元逼近理论得出了多用户迫零波束赋型系统容量的下界；该下界表明：存在信道估计误差时，随着码本尺寸的增大，高信噪比条件下系统容量趋于一有限值；并且，信道估计误差越大，系统容量随码本尺寸收敛越早。进一步分析了采用多用户选择分集的系统容量性能，分析表明，当用户数量趋于无穷大时，和容量有界。该文结果和现有文献的结论不同，并经由仿真结果进行验证。
该文针对存在信道估计误差的有限反馈多用户多输入多输出(MIMO)传输性能进行分析。基于量化微元逼近理论得出了多用户迫零波束赋型系统容量的下界；该下界表明：存在信道估计误差时，随着码本尺寸的增大，高信噪比条件下系统容量趋于一有限值；并且，信道估计误差越大，系统容量随码本尺寸收敛越早。进一步分析了采用多用户选择分集的系统容量性能，分析表明，当用户数量趋于无穷大时，和容量有界。该文结果和现有文献的结论不同，并经由仿真结果进行验证。
2009, 31(2): 430-434.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01340
摘要:
本文针对AVQ算法存在的不足，在PD-AVQ算法基础上，为进一步提高系统的稳定性，引入积分选项，构成PID-AVQ算法，运用控制理论推导出了满足系统稳定条件的取值范围。利用PID-AVQ算法更新虚拟带宽，综合考虑平均队列长度和包到达速率，提出了一种新的基于队列的PID控制自适应虚拟队列管理算法QPID-AVQ，可根据网络实际情况调节参数，保持队列长度稳定。仿真结果表明，当控制参数在稳定范围内取值时，QPID-AVQ算法能较好地适应网络状态变化，使队列长度始终维持在期望值附近，而不受用户数量的影响，具有较好的稳定性、抗干扰能力和较高的带宽利用率，综合性能优于PD-AVQ和RED算法。
本文针对AVQ算法存在的不足，在PD-AVQ算法基础上，为进一步提高系统的稳定性，引入积分选项，构成PID-AVQ算法，运用控制理论推导出了满足系统稳定条件的取值范围。利用PID-AVQ算法更新虚拟带宽，综合考虑平均队列长度和包到达速率，提出了一种新的基于队列的PID控制自适应虚拟队列管理算法QPID-AVQ，可根据网络实际情况调节参数，保持队列长度稳定。仿真结果表明，当控制参数在稳定范围内取值时，QPID-AVQ算法能较好地适应网络状态变化，使队列长度始终维持在期望值附近，而不受用户数量的影响，具有较好的稳定性、抗干扰能力和较高的带宽利用率，综合性能优于PD-AVQ和RED算法。
2009, 31(2): 435-438.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01276
摘要:
该文给出了布尔函数的自相关系数和互相关系数的一些性质，得到n元布尔函数f (x)满足t 阶扩散准则时，n，t 和Hamming重量wt(f)的制约关系，给出了任意Hamming重量为k的布尔函数的平方和指标下界表达式，推出了仅由布尔函数Hamming重量所确定的非线性度的上界表达式。这些结论推广了已有结果。
该文给出了布尔函数的自相关系数和互相关系数的一些性质，得到n元布尔函数f (x)满足t 阶扩散准则时，n，t 和Hamming重量wt(f)的制约关系，给出了任意Hamming重量为k的布尔函数的平方和指标下界表达式，推出了仅由布尔函数Hamming重量所确定的非线性度的上界表达式。这些结论推广了已有结果。
2009, 31(2): 439-443.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01240
摘要:
该文对现有的基于LPN问题的RFID安全协议进行了系统分析，总结了这类协议存在的一些设计缺陷。为了克服这类协议中存在的安全漏洞，对其中一个最新版本的协议HB+进行改进，设计了一个新的RFID安全协议HB#，并在随机预言模型下给出了新协议的归约性证明。
该文对现有的基于LPN问题的RFID安全协议进行了系统分析，总结了这类协议存在的一些设计缺陷。为了克服这类协议中存在的安全漏洞，对其中一个最新版本的协议HB+进行改进，设计了一个新的RFID安全协议HB#，并在随机预言模型下给出了新协议的归约性证明。
2009, 31(2): 444-447.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01356
摘要:
该文利用协议合成逻辑(PCL)，对WAPI密钥管理协议进行了模块化正确性证明。首先，分析了相对独立的单播密钥协商与组播密钥通告协议，在满足一定的工作环境下，证明其分别具有SSA与KS特性，且与协议的实体与会话个数无关；接着，根据顺序合成规则与阶段合成定理，由于参与协议运行的实体避免了基于同一BK担当AE和ASUE两种角色，且每个子协议的运行都不干扰或不破坏其他子协议的环境条件，故WAPI密钥管理协议具有所需的安全属性，达到协议设计目标。
该文利用协议合成逻辑(PCL)，对WAPI密钥管理协议进行了模块化正确性证明。首先，分析了相对独立的单播密钥协商与组播密钥通告协议，在满足一定的工作环境下，证明其分别具有SSA与KS特性，且与协议的实体与会话个数无关；接着，根据顺序合成规则与阶段合成定理，由于参与协议运行的实体避免了基于同一BK担当AE和ASUE两种角色，且每个子协议的运行都不干扰或不破坏其他子协议的环境条件，故WAPI密钥管理协议具有所需的安全属性，达到协议设计目标。
2009, 31(2): 448-452.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01264
摘要:
该文针对环签名存在的密钥泄漏问题，基于前向安全数字签名和双线性对，提出一种新的前向安全环签名方案。方案的前向安全性保证了签名密钥可定期更新，即使当前时间段的签名密钥被泄漏，敌手也不能伪造先前的签名。在全面考虑了实际攻击者的能力后，给出了方案在标准模型下的安全性证明。
该文针对环签名存在的密钥泄漏问题，基于前向安全数字签名和双线性对，提出一种新的前向安全环签名方案。方案的前向安全性保证了签名密钥可定期更新，即使当前时间段的签名密钥被泄漏，敌手也不能伪造先前的签名。在全面考虑了实际攻击者的能力后，给出了方案在标准模型下的安全性证明。
2009, 31(2): 453-456.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01586
摘要:
该文在研究分组密码算法处理特征的基础上，提出了可重构分簇式分组密码处理器架构。在指令的控制下，数据通路可动态地重构为4个32bit簇，2个64bit簇和一个128bit簇，满足了分组密码算法数据处理所需的灵活性。基于分簇结构，提出了由指令显性地分隔电路结构的低功耗优化技术，采用此技术使得整体功耗降低了36.1%。设计并实现了5级流水线以及运算单元内流水结构，处理AES/DES/IDEA算法的速度分别达到了689.6Mbit/s, 400Mbit/s和416.7Mbit/s。
该文在研究分组密码算法处理特征的基础上，提出了可重构分簇式分组密码处理器架构。在指令的控制下，数据通路可动态地重构为4个32bit簇，2个64bit簇和一个128bit簇，满足了分组密码算法数据处理所需的灵活性。基于分簇结构，提出了由指令显性地分隔电路结构的低功耗优化技术，采用此技术使得整体功耗降低了36.1%。设计并实现了5级流水线以及运算单元内流水结构，处理AES/DES/IDEA算法的速度分别达到了689.6Mbit/s, 400Mbit/s和416.7Mbit/s。
2009, 31(2): 457-461.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01384
摘要:
为了提高无线自组网的容量，满足多媒体任务的服务质量(QoS)要求，该文引入多无线收发器技术，扩展单接口单信道下的无状态QoS模型SWAN为多接口多信道下的无状态QoS模型MMSWAN。同时，提出一种多接口多信道下的QoS路由协议MMQAODV，通过与MMSWAN的结合，实现了一种跨层的QoS保障机制。模拟试验表明，这种机制有效地提高了多媒体任务的QoS和尽力而为任务的性能，与SWAN相比延迟减少为它的2%~27%左右，提交的尽力而为数据量为它的1.29~3.55倍。
为了提高无线自组网的容量，满足多媒体任务的服务质量(QoS)要求，该文引入多无线收发器技术，扩展单接口单信道下的无状态QoS模型SWAN为多接口多信道下的无状态QoS模型MMSWAN。同时，提出一种多接口多信道下的QoS路由协议MMQAODV，通过与MMSWAN的结合，实现了一种跨层的QoS保障机制。模拟试验表明，这种机制有效地提高了多媒体任务的QoS和尽力而为任务的性能，与SWAN相比延迟减少为它的2%~27%左右，提交的尽力而为数据量为它的1.29~3.55倍。
2009, 31(2): 462-466.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01263
摘要:
BLUE算法是一种典型的主动队列管理 (Active Queue Management，AQM) 算法，研究表明BLUE算法优于RED算法。BLUE算法使用丢包事件和链路空闲事件控制网络拥塞。但由于BLUE算法在参数设置方面存在不足，尤其是当TCP连接数突然剧烈变动时，容易导致队列溢出或空闲的频繁发生。该文引进参数自适应机制，提出了自适应BLUE算法，并借鉴了RED算法的早期拥塞检测机制。NS仿真实验表明该算法能有效保持队列长度的稳定，减少队列溢出或空闲现象的发生，在提高链路利用率的同时降低丢包率。
BLUE算法是一种典型的主动队列管理 (Active Queue Management，AQM) 算法，研究表明BLUE算法优于RED算法。BLUE算法使用丢包事件和链路空闲事件控制网络拥塞。但由于BLUE算法在参数设置方面存在不足，尤其是当TCP连接数突然剧烈变动时，容易导致队列溢出或空闲的频繁发生。该文引进参数自适应机制，提出了自适应BLUE算法，并借鉴了RED算法的早期拥塞检测机制。NS仿真实验表明该算法能有效保持队列长度的稳定，减少队列溢出或空闲现象的发生，在提高链路利用率的同时降低丢包率。
2009, 31(2): 467-471.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.00891
摘要:
为适应网络的动态性，提高调度公平性和资源效率，流感知优先公平调度机制需要动态的多业务区分转发。与链路负载状态相关的模糊流感知能够实现路径上的一致性业务区分，而基于模糊流感知的动态优先公平调度算法通过调整优先队列负载门限在流式流和弹性流之间实现转发优先权的动态交替，在链路轻载时实现不同流间的相对公平调度，在链路重载时则强调实时业务的绝对优先权以保证其时延要求。算法公平性分析和仿真计算显示提出算法的动态区分转发通过适度增加优先业务队长能够大幅度提高弹性流的接纳率，具有较高的链路平均吞吐量和资源效率。
为适应网络的动态性，提高调度公平性和资源效率，流感知优先公平调度机制需要动态的多业务区分转发。与链路负载状态相关的模糊流感知能够实现路径上的一致性业务区分，而基于模糊流感知的动态优先公平调度算法通过调整优先队列负载门限在流式流和弹性流之间实现转发优先权的动态交替，在链路轻载时实现不同流间的相对公平调度，在链路重载时则强调实时业务的绝对优先权以保证其时延要求。算法公平性分析和仿真计算显示提出算法的动态区分转发通过适度增加优先业务队长能够大幅度提高弹性流的接纳率，具有较高的链路平均吞吐量和资源效率。
2009, 31(2): 472-475.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01454
摘要:
DTN(Delay-Tolerant Network) 用于描述Ad hoc等无线网络中频繁发生长时间网络分割情形。DTN不假设端到端路径一定存在，因此其主要关注点是如何提高成功投递率，而不是延时等QoS参数。运动模式，例如聚类性等对DTN很重要；本文关注于一种宏观的节点运动模式，并提出一个发现和使用运动模式的框架TOM2D(Template-Operation based Mobility Model Discovery)。其基本思想是：节点利用路由信息交互机制维护一个包含所有节点(或相关节点)三维链路容量矩阵，利用图像处理中的模板运算机制从中提取出可能的运动模式，最后用一个通用的数据结构存储这些信息并用于路由决策过程中。由于TOM2D并不依赖于特定的路由协议，本文最后给出了一个基于OLSR和DSDV的例子，仿真结果显示TOM2D确实为路由决策给出了有价值的信息，提高了路由成功率。
DTN(Delay-Tolerant Network) 用于描述Ad hoc等无线网络中频繁发生长时间网络分割情形。DTN不假设端到端路径一定存在，因此其主要关注点是如何提高成功投递率，而不是延时等QoS参数。运动模式，例如聚类性等对DTN很重要；本文关注于一种宏观的节点运动模式，并提出一个发现和使用运动模式的框架TOM2D(Template-Operation based Mobility Model Discovery)。其基本思想是：节点利用路由信息交互机制维护一个包含所有节点(或相关节点)三维链路容量矩阵，利用图像处理中的模板运算机制从中提取出可能的运动模式，最后用一个通用的数据结构存储这些信息并用于路由决策过程中。由于TOM2D并不依赖于特定的路由协议，本文最后给出了一个基于OLSR和DSDV的例子，仿真结果显示TOM2D确实为路由决策给出了有价值的信息，提高了路由成功率。
2009, 31(2): 476-479.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01584
摘要:
该文提出了一种基于信道阻力的Ad hoc网络多路径动态源路由算法。算法中定义了信道阻力的概念，并以信道阻力为依据来进行多条路径的流量分配，由于信道阻力计算中综合考虑了链路质量的各个度量参数，因此能够根据各条路径的传输能力合理分配数据流量。NS2环境下的仿真表明，新算法能够有效地平衡网络负载，提高网络的吞吐量。
该文提出了一种基于信道阻力的Ad hoc网络多路径动态源路由算法。算法中定义了信道阻力的概念，并以信道阻力为依据来进行多条路径的流量分配，由于信道阻力计算中综合考虑了链路质量的各个度量参数，因此能够根据各条路径的传输能力合理分配数据流量。NS2环境下的仿真表明，新算法能够有效地平衡网络负载，提高网络的吞吐量。
2009, 31(2): 480-483.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01351
摘要:
该文对基于复合左右手传输线(CRLH-TLs)的双频技术进行了改进，控制设计参数，使其在任意两个工作频率的相位响应分别为和，并用它设计了一个可同时工作在0.9GHz和1.8GHz的微带分支线定向耦合器(BLC)。仿真及实验结果表明：若其它参数保持不变，文中给出的双频微带BLC只与工作在0.9GHz的传统单频BLC尺寸相当，比前人利用CRLH-TLs结构实现的双频BLC尺寸显著减小。这在一定程度上解决了双频工作与结构紧凑性之间的矛盾，具有一定的工程应用价值。
该文对基于复合左右手传输线(CRLH-TLs)的双频技术进行了改进，控制设计参数，使其在任意两个工作频率的相位响应分别为和，并用它设计了一个可同时工作在0.9GHz和1.8GHz的微带分支线定向耦合器(BLC)。仿真及实验结果表明：若其它参数保持不变，文中给出的双频微带BLC只与工作在0.9GHz的传统单频BLC尺寸相当，比前人利用CRLH-TLs结构实现的双频BLC尺寸显著减小。这在一定程度上解决了双频工作与结构紧凑性之间的矛盾，具有一定的工程应用价值。
2009, 31(2): 484-488.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01279
摘要:
该文给出了一种自适应Reed-Solomon(RS) 译码器结构。该结构可以自适应地处理长度变化的截短码编码数据块，适合于高速译码处理。该结构使译码处理不受数据块间隙长短的约束，既可以处理独立的编码数据块也可以处理连续发送的编码数据块。另外本译码器结构可以保证输出数据块间隔信息的完整性，满足无线通信和以太网中特殊业务的要求。本文还基于该结构对RS(255,239)译码器予以实现，该译码器经过Synopsys综合工具综合并用TSMC 0.18 CMOS工艺实现，测试结果验证了该译码器的自适应功能和译码正确性，其端口处理速率可达1.6Gb/s。
该文给出了一种自适应Reed-Solomon(RS) 译码器结构。该结构可以自适应地处理长度变化的截短码编码数据块，适合于高速译码处理。该结构使译码处理不受数据块间隙长短的约束，既可以处理独立的编码数据块也可以处理连续发送的编码数据块。另外本译码器结构可以保证输出数据块间隔信息的完整性，满足无线通信和以太网中特殊业务的要求。本文还基于该结构对RS(255,239)译码器予以实现，该译码器经过Synopsys综合工具综合并用TSMC 0.18 CMOS工艺实现，测试结果验证了该译码器的自适应功能和译码正确性，其端口处理速率可达1.6Gb/s。
2009, 31(2): 489-492.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01585
摘要:
广义指定验证者签名(UDVS) 可以实现任意的签名持有者能向任意的验证者证明签名者确实签署了该签名，而且验证者没有能力向第三方证明该签名是有效的。这种签名方案可以保护签名持有者的隐私信息，因而在证书系统中有着重要的应用。然而，UDVS需要签名持有者(designator)与指定的验证者(designated-verifier)通过签名者(signer)的公钥体系来生成自己的密钥对，这在现实情况下是不合理的。最近，Baek等人(2005)在亚洲密码会提出UDVSP (Universal Designated Verifier Signature Proof)来解决这个问题。该文首先指出Baek等人所给出的UDVSP协议存在一个安全性缺陷，即不满足UDVS系统中的不可传递性(non-transferability)，然后提出一种新的UDVSP协议，并证明该方案满足所定义的安全属性。
广义指定验证者签名(UDVS) 可以实现任意的签名持有者能向任意的验证者证明签名者确实签署了该签名，而且验证者没有能力向第三方证明该签名是有效的。这种签名方案可以保护签名持有者的隐私信息，因而在证书系统中有着重要的应用。然而，UDVS需要签名持有者(designator)与指定的验证者(designated-verifier)通过签名者(signer)的公钥体系来生成自己的密钥对，这在现实情况下是不合理的。最近，Baek等人(2005)在亚洲密码会提出UDVSP (Universal Designated Verifier Signature Proof)来解决这个问题。该文首先指出Baek等人所给出的UDVSP协议存在一个安全性缺陷，即不满足UDVS系统中的不可传递性(non-transferability)，然后提出一种新的UDVSP协议，并证明该方案满足所定义的安全属性。
2009, 31(2): 493-496.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01338
摘要:
对三种盲代理多重签名方案进行了密码分析，在李媛等人(2003)的方案中，任何一个原始签名者可以通过伪造代理密钥的方法产生盲代理多重签名；在康莉等人(2007)的第1类盲代理多重签名方案中，攻击者不仅可以伪造任何代理签名者的有效子代理密钥，而且还可以伪造对任何消息的盲代理多重签名；在康莉等人的第2类盲代理多重签名方案中，攻击者可以通过伪造代理密钥的方法产生有效盲代理多重签名，从而证明了这3种方案都是不安全的。
对三种盲代理多重签名方案进行了密码分析，在李媛等人(2003)的方案中，任何一个原始签名者可以通过伪造代理密钥的方法产生盲代理多重签名；在康莉等人(2007)的第1类盲代理多重签名方案中，攻击者不仅可以伪造任何代理签名者的有效子代理密钥，而且还可以伪造对任何消息的盲代理多重签名；在康莉等人的第2类盲代理多重签名方案中，攻击者可以通过伪造代理密钥的方法产生有效盲代理多重签名，从而证明了这3种方案都是不安全的。
2009, 31(2): 497-500.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01415
摘要:
该文首先研究了一种基于离散小波变换(DWT)的干涉图滤波算法，对该算法的噪声模型和处理流程进行了详细的分析，并在其基础上做了基于静态小波变换(SWT)的改进。接着利用实测数据对这两种方法做了实验，通过对实验结果的分析，提出了一种高噪声环境下，在保证残点数降低率的同时，还能提高干涉条纹质量的滤波方法。在此滤波方法的基础上， 进一步提出了基于信噪比门限判断的干涉图两级处理滤波法，并对其处理流程做了详细的讨论。利用实测数据对该方法进行了仿真，实验结果验证了该方法的有效性。
该文首先研究了一种基于离散小波变换(DWT)的干涉图滤波算法，对该算法的噪声模型和处理流程进行了详细的分析，并在其基础上做了基于静态小波变换(SWT)的改进。接着利用实测数据对这两种方法做了实验，通过对实验结果的分析，提出了一种高噪声环境下，在保证残点数降低率的同时，还能提高干涉条纹质量的滤波方法。在此滤波方法的基础上， 进一步提出了基于信噪比门限判断的干涉图两级处理滤波法，并对其处理流程做了详细的讨论。利用实测数据对该方法进行了仿真，实验结果验证了该方法的有效性。
2009, 31(2): 501-504.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01327
摘要:
分布式小卫星SAR能够打破传统单星SAR测绘带宽和方位分辨率的矛盾。该文分析了一种沿航向排列分布式小卫星宽测绘带二维高分辨率成像技术，每颗卫星同时发射接收不同频率的线性调频信号，先分别在每个子带解方位多普勒模糊，并将方位多普勒中心频率调整至零频，然后在距离向进行子带拼接得到大带宽的线性调频信号从而得到高的距离向分辨率。此外，这种多发多收的工作方式还增加了系统平均发射功率，提高了信噪比。
分布式小卫星SAR能够打破传统单星SAR测绘带宽和方位分辨率的矛盾。该文分析了一种沿航向排列分布式小卫星宽测绘带二维高分辨率成像技术，每颗卫星同时发射接收不同频率的线性调频信号，先分别在每个子带解方位多普勒模糊，并将方位多普勒中心频率调整至零频，然后在距离向进行子带拼接得到大带宽的线性调频信号从而得到高的距离向分辨率。此外，这种多发多收的工作方式还增加了系统平均发射功率，提高了信噪比。
2009, 31(2): 505-508.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2007.01437
摘要:
在AVS视频解码器设计中，环路去块滤波成为实时处理的瓶颈之一。该文提出了一种实用的环路滤波结构，处理一个宏块只需要164个周期。使用新颖的滤波顺序，待滤波数据缓冲从1616宏块大小降低为168半宏块大小。使用数据重用策略， 滤波中间数据的存储空间大大减小。实验表明，使用0.18m CMOS工艺，在50MHz下综合，该文提出的设计只需要9.2k门。工作在50MHz频率下，该文提出的设计能够支持高清视频解码的实时滤波处理。
在AVS视频解码器设计中，环路去块滤波成为实时处理的瓶颈之一。该文提出了一种实用的环路滤波结构，处理一个宏块只需要164个周期。使用新颖的滤波顺序，待滤波数据缓冲从1616宏块大小降低为168半宏块大小。使用数据重用策略， 滤波中间数据的存储空间大大减小。实验表明，使用0.18m CMOS工艺，在50MHz下综合，该文提出的设计只需要9.2k门。工作在50MHz频率下，该文提出的设计能够支持高清视频解码的实时滤波处理。
