邮件订阅
2013年 第35卷 第1期
栏目
显示方式:
2013, 35(1): 1-7.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00851
摘要:
对于非旋转对称的弹道中段目标逆合成孔径雷达成像而言，非旋转对称部件回波分量的存在会严重影响目标主体的成像质量。该文通过建立非旋转对称弹道中段目标的回波模型，分析了导弹主体和导弹非旋转对称部件的回波分量的微多普勒差异，提出了基于复数经验模式分解的非旋转对称部件回波分离方法，利用复数经验模式分解的自适应特性，可以有效地分离和重构主体及非旋转对称部件回波分量。仿真结果表明，利用该文提出的方法可显著提高导弹主体部分的成像质量。
对于非旋转对称的弹道中段目标逆合成孔径雷达成像而言，非旋转对称部件回波分量的存在会严重影响目标主体的成像质量。该文通过建立非旋转对称弹道中段目标的回波模型，分析了导弹主体和导弹非旋转对称部件的回波分量的微多普勒差异，提出了基于复数经验模式分解的非旋转对称部件回波分离方法，利用复数经验模式分解的自适应特性，可以有效地分离和重构主体及非旋转对称部件回波分量。仿真结果表明，利用该文提出的方法可显著提高导弹主体部分的成像质量。
2013, 35(1): 8-14.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00749
摘要:
针对3通道前向阵雷达SAR-地面运动目标检测(SAR-GMTI)体制，该文提出一种易实现的地面快速动目标检测与定位新方法。该方法针对快速运动目标距离散焦严重问题及多普勒谱折叠带来的处理过程繁琐等问题，在杂波抑制后对快速动目标进行重聚焦从而实现对快速目标的检测，并在重聚焦过程中先充分压缩多普勒带宽再进行距离走动校正，有效避免了多普勒谱折叠。仿真结果验证了该文方法的有效性。
针对3通道前向阵雷达SAR-地面运动目标检测(SAR-GMTI)体制，该文提出一种易实现的地面快速动目标检测与定位新方法。该方法针对快速运动目标距离散焦严重问题及多普勒谱折叠带来的处理过程繁琐等问题，在杂波抑制后对快速动目标进行重聚焦从而实现对快速目标的检测，并在重聚焦过程中先充分压缩多普勒带宽再进行距离走动校正，有效避免了多普勒谱折叠。仿真结果验证了该文方法的有效性。
2013, 35(1): 15-23.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01094
摘要:
宽带数字阵列雷达(DAR)中跨距离单元走动(ARU)、匹配滤波器失配以及孔径渡越问题降低了高速微弱目标的检测性能。为此，该文给出一种宽带时空Radon-Fourier变换(WST-RFT)相参积累方法。该方法基于DAR 3维回波模型给出了宽带匹配滤波器系统响应函数，并通过联合搜索目标3维参数空间，同时解决ARU、匹配滤波器失配和孔径渡越问题。给出了基于WST-RFT检测器的最优性证明。针对WST-RFT 3维参数空间遍历搜索运算量大的问题，该文进一步给出了基于Chirp-Z变换(CZT)的WST-RFT快速算法。最后，数值实验结果验证了该文所提方法的有效性。
宽带数字阵列雷达(DAR)中跨距离单元走动(ARU)、匹配滤波器失配以及孔径渡越问题降低了高速微弱目标的检测性能。为此，该文给出一种宽带时空Radon-Fourier变换(WST-RFT)相参积累方法。该方法基于DAR 3维回波模型给出了宽带匹配滤波器系统响应函数，并通过联合搜索目标3维参数空间，同时解决ARU、匹配滤波器失配和孔径渡越问题。给出了基于WST-RFT检测器的最优性证明。针对WST-RFT 3维参数空间遍历搜索运算量大的问题，该文进一步给出了基于Chirp-Z变换(CZT)的WST-RFT快速算法。最后，数值实验结果验证了该文所提方法的有效性。
2013, 35(1): 24-28.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00758
摘要:
强烈的海杂波将海面低速运动小目标的回波信号淹没，导致雷达难以检测到目标。针对这一问题，该文提出了基于正交投影的恒虚警率(CFAR)检测方法。该方法利用邻近距离单元杂波的相关性，通过正交投影方法实现对杂波的抑制，进而实现CFAR检测。同时，该文给出了基于正交投影的CFAR检测器实现结构图，对比分析了正交投影方法与奇异值分解方法的杂波抑制效果和计算量。理论分析与实测数据处理结果验证了该文所提方法的优越性。
强烈的海杂波将海面低速运动小目标的回波信号淹没，导致雷达难以检测到目标。针对这一问题，该文提出了基于正交投影的恒虚警率(CFAR)检测方法。该方法利用邻近距离单元杂波的相关性，通过正交投影方法实现对杂波的抑制，进而实现CFAR检测。同时，该文给出了基于正交投影的CFAR检测器实现结构图，对比分析了正交投影方法与奇异值分解方法的杂波抑制效果和计算量。理论分析与实测数据处理结果验证了该文所提方法的优越性。
2013, 35(1): 29-35.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01370
摘要:
针对合成孔径雷达(SAR)高分辨率成像的应用需求，该文给出一种基于单通道发射、多通道并行接收的新的高分辨率SAR系统实现方案。SAR系统共有8个接收通道，信号带宽达到3.2 GHz，具有高分辨率成像、InSAR干涉成像以及全极化成像功能。文中提出一种新的采用空间辐射测量和频偏误差修正测量的分段测量与综合补偿的通道传递误差测量补偿方法，有效解决了高分辨率SAR宽频带收发系统中关键的多通道接收幅度相位误差校正问题，并在国内首次获得了优于0.1 m分辨率的SAR图像。文中详细介绍了系统的组成方案以及主要技术性能指标，重点探讨和分析了多通道系统的频带合成、系统幅度相位误差测量补偿、运动误差补偿和成像处理等实现技术，给出了测量、补偿和成像的试验结果。通过实际飞行试验，验证了高分辨率SAR系统的技术及方案的有效性和可行性。
针对合成孔径雷达(SAR)高分辨率成像的应用需求，该文给出一种基于单通道发射、多通道并行接收的新的高分辨率SAR系统实现方案。SAR系统共有8个接收通道，信号带宽达到3.2 GHz，具有高分辨率成像、InSAR干涉成像以及全极化成像功能。文中提出一种新的采用空间辐射测量和频偏误差修正测量的分段测量与综合补偿的通道传递误差测量补偿方法，有效解决了高分辨率SAR宽频带收发系统中关键的多通道接收幅度相位误差校正问题，并在国内首次获得了优于0.1 m分辨率的SAR图像。文中详细介绍了系统的组成方案以及主要技术性能指标，重点探讨和分析了多通道系统的频带合成、系统幅度相位误差测量补偿、运动误差补偿和成像处理等实现技术，给出了测量、补偿和成像的试验结果。通过实际飞行试验，验证了高分辨率SAR系统的技术及方案的有效性和可行性。
2013, 35(1): 36-40.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00669
摘要:
为了减小外辐射源雷达系统中常规杂波相消算法的运算量，该文利用数字电视地面广播(DTTB)照射源中的PN序列，提出了一种快速杂波相消算法。该算法基于PN序列良好的自相关特性，并考虑到DTTB信号对载频频偏(CFO)很敏感，提出2-D信道和CFO估计来提高估计精度；然后，利用估计的信道和CFO进行直达波重构和杂波相消，剩余目标回波和噪声。相比于传统的杂波相消算法，该方法运算量比较小，并且所有处理都基于预警天线，不需要参考天线，简化了系统模型。最后仿真实验验证了算法的有效性。
为了减小外辐射源雷达系统中常规杂波相消算法的运算量，该文利用数字电视地面广播(DTTB)照射源中的PN序列，提出了一种快速杂波相消算法。该算法基于PN序列良好的自相关特性，并考虑到DTTB信号对载频频偏(CFO)很敏感，提出2-D信道和CFO估计来提高估计精度；然后，利用估计的信道和CFO进行直达波重构和杂波相消，剩余目标回波和噪声。相比于传统的杂波相消算法，该方法运算量比较小，并且所有处理都基于预警天线，不需要参考天线，简化了系统模型。最后仿真实验验证了算法的有效性。
2013, 35(1): 41-48.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00764
摘要:
多通道宽带雷达不仅要求能够对大场景进行高分辨成像，而且要求具有动目标检测的能力。该文提出一种三通道TOPSAR模式下对地面动目标检测与定位(GMTI)的方法。首先建立三通道TOPSAR-GMTI系统几何模型，并对三通道回波数据进行全孔径成像，然后采用相位中心偏置天线(DPCA)和双门限单元平均恒虚警(CFAR)检测方法完成动目标的检测，最后推导出TOPSAR-GMTI模式下动目标干涉相位与速度的关系，完成对动目标的速度估计并在SAR图像中对其进行重新精确定位。仿真数据处理结果验证了该算法的有效性。
多通道宽带雷达不仅要求能够对大场景进行高分辨成像，而且要求具有动目标检测的能力。该文提出一种三通道TOPSAR模式下对地面动目标检测与定位(GMTI)的方法。首先建立三通道TOPSAR-GMTI系统几何模型，并对三通道回波数据进行全孔径成像，然后采用相位中心偏置天线(DPCA)和双门限单元平均恒虚警(CFAR)检测方法完成动目标的检测，最后推导出TOPSAR-GMTI模式下动目标干涉相位与速度的关系，完成对动目标的速度估计并在SAR图像中对其进行重新精确定位。仿真数据处理结果验证了该算法的有效性。
2013, 35(1): 49-55.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01162
摘要:
针对ISAR像的横向定标、干涉ISAR(InISAR)中相位缠绕问题，该文提出一种基于随机霍夫变换(Randomized Hough Transform, RHT)的InISAR横向定标算法。该算法基于ISAR像中的特显点，由特显点的干涉相位主值得到的横向距离与多普勒频率的线性关系，利用RHT估计真实横向距离与多普勒频率之间的尺度因子，对ISAR像横向定标，从而避免了繁琐的相位解缠绕过程。仿真结果表明该算法可以实现对ISAR像的定标，并具有一定的抗噪声性能。
针对ISAR像的横向定标、干涉ISAR(InISAR)中相位缠绕问题，该文提出一种基于随机霍夫变换(Randomized Hough Transform, RHT)的InISAR横向定标算法。该算法基于ISAR像中的特显点，由特显点的干涉相位主值得到的横向距离与多普勒频率的线性关系，利用RHT估计真实横向距离与多普勒频率之间的尺度因子，对ISAR像横向定标，从而避免了繁琐的相位解缠绕过程。仿真结果表明该算法可以实现对ISAR像的定标，并具有一定的抗噪声性能。
2013, 35(1): 56-62.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00647
摘要:
该文旨在研究等效斜视距离模型在低轨星载SAR高分辨率情况下的适用性，并分析其最佳性能即该模型适用的最长合成孔径时间及对应的最高分辨率。该文首先通过建立精确的星-地几何模型推导出具有较高精度的多普勒中心和多普勒调频率计算公式，进而通过多普勒参数反演得到等效斜视距离模型。通过与数值方法得到的斜距信息比较，可以得到该距离模型拟合结果的误差，当该误差在/4阈值之内，图像就不会散焦。利用该思想，该文以TerraSAR-X参数为例，分析了等效斜视模型可以适用的最长合成孔径时间及对应的最高分辨率。该文结论给一般的低轨星载SAR距离模型分析提供了一种普适的方法。
该文旨在研究等效斜视距离模型在低轨星载SAR高分辨率情况下的适用性，并分析其最佳性能即该模型适用的最长合成孔径时间及对应的最高分辨率。该文首先通过建立精确的星-地几何模型推导出具有较高精度的多普勒中心和多普勒调频率计算公式，进而通过多普勒参数反演得到等效斜视距离模型。通过与数值方法得到的斜距信息比较，可以得到该距离模型拟合结果的误差，当该误差在/4阈值之内，图像就不会散焦。利用该思想，该文以TerraSAR-X参数为例，分析了等效斜视模型可以适用的最长合成孔径时间及对应的最高分辨率。该文结论给一般的低轨星载SAR距离模型分析提供了一种普适的方法。
2013, 35(1): 63-67.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00012
摘要:
针对高动态及低信噪比情况下的GPS载波跟踪问题，该文提出一种无数据辅助情况下基于扩展Kalman滤波的载波跟踪环。该环路通过直接判决去掉调制信息，并利用去掉调制信息后的积分-清零滤波器输出直接作为扩展Kalman滤波的观测向量，以避免引入鉴相器而使环路在低信噪比情况下工作时受到限制。仿真结果表明，相比较于三阶锁相环，及利用鉴相器辅助的线性Kalman滤波载波跟踪环路，该文提出的环路具有更低的失锁概率及更小的相位跟踪误差。
针对高动态及低信噪比情况下的GPS载波跟踪问题，该文提出一种无数据辅助情况下基于扩展Kalman滤波的载波跟踪环。该环路通过直接判决去掉调制信息，并利用去掉调制信息后的积分-清零滤波器输出直接作为扩展Kalman滤波的观测向量，以避免引入鉴相器而使环路在低信噪比情况下工作时受到限制。仿真结果表明，相比较于三阶锁相环，及利用鉴相器辅助的线性Kalman滤波载波跟踪环路，该文提出的环路具有更低的失锁概率及更小的相位跟踪误差。
2013, 35(1): 68-73.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00345
摘要:
为解决基于空频域信息的机载无源定位中高精度角速度参数难以获取的问题，论文利用相位差变化率对角速度的放大作用，通过2维相位干涉仪布局建立了一种新的无源定位观测模型，实现了对空中运动目标的定位。针对UKF(Unscented Kalman Filter)滤波中误差协方差矩阵负定导致滤波不稳定的问题，引入平方根UKF滤波算法并进行改进，采用简化球形分布的SSUT(Simplex Spherical distribution Unscented Transform)变换进行Sigma点采样，通过减少采样点个数减小了滤波的计算量。仿真表明：在较低的参数测量精度条件下，新观测模型位置和速度跟踪误差降低，采用改进的平方根UKF算法能够在保证稳定跟踪的同时，提高算法效率。
为解决基于空频域信息的机载无源定位中高精度角速度参数难以获取的问题，论文利用相位差变化率对角速度的放大作用，通过2维相位干涉仪布局建立了一种新的无源定位观测模型，实现了对空中运动目标的定位。针对UKF(Unscented Kalman Filter)滤波中误差协方差矩阵负定导致滤波不稳定的问题，引入平方根UKF滤波算法并进行改进，采用简化球形分布的SSUT(Simplex Spherical distribution Unscented Transform)变换进行Sigma点采样，通过减少采样点个数减小了滤波的计算量。仿真表明：在较低的参数测量精度条件下，新观测模型位置和速度跟踪误差降低，采用改进的平方根UKF算法能够在保证稳定跟踪的同时，提高算法效率。
2013, 35(1): 74-79.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00631
摘要:
利用WHT(Walsh Hadamard Transform)进行PN序列估计，存在抗误码性能不足、受序列多项式抽头数限制等问题。针对这些问题，该文提出一种基于加权WHT的软判决序列快速估计算法。首先，对硬判决容错似然限、多项式抽头数制约因素进行理论分析。然后，将序列软信息引入到序列频次系数中提高估计性能；对Walsh Hadamard矩阵进行列加权处理，改变矩阵二元元素性质，降低多抽头对估计性能的影响。同时，进行序列控制状态选择，将多抽头多项式转化为少抽头多项式进行估计。仿真结果表明，该算法性能较WHT算法性能提高约1.5 dB，基本不受估计多项式抽头和阶数限制。
利用WHT(Walsh Hadamard Transform)进行PN序列估计，存在抗误码性能不足、受序列多项式抽头数限制等问题。针对这些问题，该文提出一种基于加权WHT的软判决序列快速估计算法。首先，对硬判决容错似然限、多项式抽头数制约因素进行理论分析。然后，将序列软信息引入到序列频次系数中提高估计性能；对Walsh Hadamard矩阵进行列加权处理，改变矩阵二元元素性质，降低多抽头对估计性能的影响。同时，进行序列控制状态选择，将多抽头多项式转化为少抽头多项式进行估计。仿真结果表明，该算法性能较WHT算法性能提高约1.5 dB，基本不受估计多项式抽头和阶数限制。
2013, 35(1): 80-84.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00742
摘要:
该文基于凸优化工具，提出一种新的Khatri-Rao子空间宽带到达角(DOA)估计方法。首先，利用Khatri-Rao子空间的概念，构造各频点的虚拟阵列导向矢量。再利用凸优化方法针对虚拟阵列导向矢量构造聚焦矩阵，从而利用虚拟阵列所增加的维数，在尽量减少聚焦对噪声影响的同时，获得良好的聚焦效果。仿真结果表明，相对于已有的Khatri-Rao子空间宽带DOA估计方法FKR-RSS，该方法具有更好的估计精度和目标分辨力。对于信号源数大于阵元数的情形，该文方法优势更加明显。
该文基于凸优化工具，提出一种新的Khatri-Rao子空间宽带到达角(DOA)估计方法。首先，利用Khatri-Rao子空间的概念，构造各频点的虚拟阵列导向矢量。再利用凸优化方法针对虚拟阵列导向矢量构造聚焦矩阵，从而利用虚拟阵列所增加的维数，在尽量减少聚焦对噪声影响的同时，获得良好的聚焦效果。仿真结果表明，相对于已有的Khatri-Rao子空间宽带DOA估计方法FKR-RSS，该方法具有更好的估计精度和目标分辨力。对于信号源数大于阵元数的情形，该文方法优势更加明显。
2013, 35(1): 85-91.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00735
摘要:
针对传统数字调制识别方法在非高斯Alpha稳定分布噪声下识别性能差的问题，该文提出一种基于广义分数阶傅里叶变换和分数低阶Wigner-Ville分布的数字调制识别新方法。该方法提取广义分数阶傅里叶变换的零中心归一化瞬时幅度谱密度的最大值和分数低阶Wigner-Ville分布幅度的最大值作为识别特征参数，并采用判决树分类器，实现了非高斯噪声下数字调制信号识别。仿真结果表明，在非高斯Alpha稳定分布噪声下，该识别方法不仅性能明显优于传统方法并且具有较高的识别率和良好的稳健性。
针对传统数字调制识别方法在非高斯Alpha稳定分布噪声下识别性能差的问题，该文提出一种基于广义分数阶傅里叶变换和分数低阶Wigner-Ville分布的数字调制识别新方法。该方法提取广义分数阶傅里叶变换的零中心归一化瞬时幅度谱密度的最大值和分数低阶Wigner-Ville分布幅度的最大值作为识别特征参数，并采用判决树分类器，实现了非高斯噪声下数字调制信号识别。仿真结果表明，在非高斯Alpha稳定分布噪声下，该识别方法不仅性能明显优于传统方法并且具有较高的识别率和良好的稳健性。
2013, 35(1): 92-98.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01224
摘要:
该文首次给出了任意平面离散阵列对水下窄带源和宽带源进行近场测距的克拉美-罗界(CRB)，并进一步全面地推导了相应远场测向的CRB表达式。由此揭示了近场测距和远场测向的CRB的影响因素和特点：(1)两者的影响因素均可分为两部分：阵列相关因素，如阵列结构和阵列孔径等；目标信号相关因素，如目标的相对方位、信号频率、带宽和信噪比等。(2)两者均与信号带宽和谱密度函数构成的一个联合量成反比。(3)近场测距的CRB与目标距离的四次方成正比。(4)近场测距的CRB与基阵参考点的选择有关，而远场测向的CRB则与其无关。(5)对于均匀直线阵，近场测距CRB大致与阵列孔径的五次方成反比，而远场测向CRB则大致与阵列孔径的三次方成反比；对于均匀圆周阵，两者均与阵列孔径成反比，且与目标的相对方位无关。Monte-Carlo仿真结果验证了理论分析和上述结论的正确性。该文CRB不仅给出了近场测距和远场测向的最佳估计性能，而且为阵列及信号的设计提供了理论指导，以达到最优的测距和测向效果。
该文首次给出了任意平面离散阵列对水下窄带源和宽带源进行近场测距的克拉美-罗界(CRB)，并进一步全面地推导了相应远场测向的CRB表达式。由此揭示了近场测距和远场测向的CRB的影响因素和特点：(1)两者的影响因素均可分为两部分：阵列相关因素，如阵列结构和阵列孔径等；目标信号相关因素，如目标的相对方位、信号频率、带宽和信噪比等。(2)两者均与信号带宽和谱密度函数构成的一个联合量成反比。(3)近场测距的CRB与目标距离的四次方成正比。(4)近场测距的CRB与基阵参考点的选择有关，而远场测向的CRB则与其无关。(5)对于均匀直线阵，近场测距CRB大致与阵列孔径的五次方成反比，而远场测向CRB则大致与阵列孔径的三次方成反比；对于均匀圆周阵，两者均与阵列孔径成反比，且与目标的相对方位无关。Monte-Carlo仿真结果验证了理论分析和上述结论的正确性。该文CRB不仅给出了近场测距和远场测向的最佳估计性能，而且为阵列及信号的设计提供了理论指导，以达到最优的测距和测向效果。
2013, 35(1): 99-105.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00819
摘要:
该文提出一种基于非局部双边随机投影的低秩逼近图像去噪新方法。首先，对每个图像块通过非局部搜索寻找相似匹配块簇，然后对相似匹配块簇进行双边随机投影，用投影后的低秩结构恢复原图像。实验结果表明，所提方法比奇异值分解方法有较低的计算复杂度，比单边随机投影方法有较小的重构误差。特别是和3维块匹配方法相比，所提方法能保持相近的信噪比和较好的视觉质量。
该文提出一种基于非局部双边随机投影的低秩逼近图像去噪新方法。首先，对每个图像块通过非局部搜索寻找相似匹配块簇，然后对相似匹配块簇进行双边随机投影，用投影后的低秩结构恢复原图像。实验结果表明，所提方法比奇异值分解方法有较低的计算复杂度，比单边随机投影方法有较小的重构误差。特别是和3维块匹配方法相比，所提方法能保持相近的信噪比和较好的视觉质量。
2013, 35(1): 106-112.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00726
摘要:
结合H.264压缩编码标准的特性，该文提出一种新的基于H.264/AVC的视频可逆脆弱水印算法。算法先计算当前宏块预测残差块量化的离散余弦变换(DCT)系数的哈希值生成认证码，再把认证码作为水印信息嵌入到下一个相邻宏块活性最大的44块的最后一个非零量化DCT系数中。在解码端，通过比较认证码和提取的水印信息进行视频数据完整性的认证。实验结果表明，该算法对视频质量和码率的影响较小，并且能对认证通过的视频数据进行还原和对认证失败的视频I帧遭篡改区域进行有效的定位。
结合H.264压缩编码标准的特性，该文提出一种新的基于H.264/AVC的视频可逆脆弱水印算法。算法先计算当前宏块预测残差块量化的离散余弦变换(DCT)系数的哈希值生成认证码，再把认证码作为水印信息嵌入到下一个相邻宏块活性最大的44块的最后一个非零量化DCT系数中。在解码端，通过比较认证码和提取的水印信息进行视频数据完整性的认证。实验结果表明，该算法对视频质量和码率的影响较小，并且能对认证通过的视频数据进行还原和对认证失败的视频I帧遭篡改区域进行有效的定位。
2013, 35(1): 113-118.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00799
摘要:
在笔式用户界面中，对手绘图形和手写文字的识别通常采用不同的识别算法，因此通过笔画分类将混杂的笔画集自动分离是手绘草图识别中的一个重要研究课题。该文提出一种融合时空上下文的手绘笔画联合分类方法，采用支持向量随机场对时空关联的笔画集进行联合建模，不仅利用笔画自身的特征进行判别分类，还以时空邻域和笔画对特征同时融合了笔画间的时间上下文和空间上下文信息，通过模型环状置信传播(LBP)推断，最终求得最大后验边缘概率准则下的联合分类结果。实验结果表明，该文方法的分类准确率优于基于SVM的单笔画分类方法和基于马尔科夫随机场(MRF)的空间上下文联合分类方法，分类速度能基本满足交互实时性的要求，验证了利用随机场模型融合时空上下文进行笔画分类的可行性和有效性。
在笔式用户界面中，对手绘图形和手写文字的识别通常采用不同的识别算法，因此通过笔画分类将混杂的笔画集自动分离是手绘草图识别中的一个重要研究课题。该文提出一种融合时空上下文的手绘笔画联合分类方法，采用支持向量随机场对时空关联的笔画集进行联合建模，不仅利用笔画自身的特征进行判别分类，还以时空邻域和笔画对特征同时融合了笔画间的时间上下文和空间上下文信息，通过模型环状置信传播(LBP)推断，最终求得最大后验边缘概率准则下的联合分类结果。实验结果表明，该文方法的分类准确率优于基于SVM的单笔画分类方法和基于马尔科夫随机场(MRF)的空间上下文联合分类方法，分类速度能基本满足交互实时性的要求，验证了利用随机场模型融合时空上下文进行笔画分类的可行性和有效性。
2013, 35(1): 119-125.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00936
摘要:
能量有效性是无线体域网在面向长时间健康监测应用的首要挑战。该文引入压缩感知和稀疏表示理论同时解决人体活动监测中的动作识别和数据压缩问题，探索在达到一定动作识别率的同时降低传感器节点的能耗。该文提出的压缩分类动作识别方法首先在传感器节点利用随机投影对传感数据进行压缩，传到中心节点后再利用稀疏表示对压缩采样数据进行分类与识别，可减少传感器节点处理、传输原始数据所带来的能耗。在公开的可穿戴式传感器动作识别数据库WARD(Wearable Action Recognition Database)验证算法性能，实验结果表明该动作识别方法能有效地对随机投影后的低维采样数据进行识别，具有与传统识别方法相比拟的动作识别准确率。
能量有效性是无线体域网在面向长时间健康监测应用的首要挑战。该文引入压缩感知和稀疏表示理论同时解决人体活动监测中的动作识别和数据压缩问题，探索在达到一定动作识别率的同时降低传感器节点的能耗。该文提出的压缩分类动作识别方法首先在传感器节点利用随机投影对传感数据进行压缩，传到中心节点后再利用稀疏表示对压缩采样数据进行分类与识别，可减少传感器节点处理、传输原始数据所带来的能耗。在公开的可穿戴式传感器动作识别数据库WARD(Wearable Action Recognition Database)验证算法性能，实验结果表明该动作识别方法能有效地对随机投影后的低维采样数据进行识别，具有与传统识别方法相比拟的动作识别准确率。
2013, 35(1): 126-132.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00602
摘要:
可重构柔性网络链路失效将严重影响其上承载的可重构服务承载网(RSCN)的可靠性。文章基于路径备份策略着重解决时延敏感类型RSCN的可靠性问题，并提出分阶段处理方式进一步优化备份资源消耗。在拓扑预处理阶段，根据RSCN是否支持路径分裂分别提出分裂的最小备份拓扑生成(S-MBT-Gen)算法和最小备份生成树(MBST- Gen)算法，减小备份拓扑带宽约束总量；在拓扑映射阶段，提出主备拓扑协同映射(RNM-PBT)算法，协调利用底层网络资源。仿真结果表明，本文提出的算法降低了RSCN平均资源消耗，且具有较高的请求接受率和较低的平均执行时间。
可重构柔性网络链路失效将严重影响其上承载的可重构服务承载网(RSCN)的可靠性。文章基于路径备份策略着重解决时延敏感类型RSCN的可靠性问题，并提出分阶段处理方式进一步优化备份资源消耗。在拓扑预处理阶段，根据RSCN是否支持路径分裂分别提出分裂的最小备份拓扑生成(S-MBT-Gen)算法和最小备份生成树(MBST- Gen)算法，减小备份拓扑带宽约束总量；在拓扑映射阶段，提出主备拓扑协同映射(RNM-PBT)算法，协调利用底层网络资源。仿真结果表明，本文提出的算法降低了RSCN平均资源消耗，且具有较高的请求接受率和较低的平均执行时间。
2013, 35(1): 133-140.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00368
摘要:
针对现有无线传感器网络梯度路由算法在下行路由创建过程和能量更新机制中存在冗余控制开销的问题，该文提出一种采用跨层和功率控制机制，具有节能功能的双向梯度路由算法(Cross-layer Energy-efficient Bidirectional Routing, CEBR)：无需使用专门的控制分组，采用源路由方式以较小开销建立从Sink节点通往传感器节点的下行路由；通过跨层信息共享，定期采集节点剩余能量信息并按需发布；设计使用含跳数和节点剩余能量的合成路由度量标准，减少节点能量和网络带宽消耗的同时均衡节点能耗；结合RSSI(Received Signal Strength Indication)测距实现节点发射功率控制从而在数据及查询分组发送过程中节约节点能量。理论分析表明了CEBR的有效性；仿真结果显示：与现有的典型相关算法相比，CEBR能够在建立双向梯度路由的前提下，至少降低34.5%的归一化控制开销和27.12%的数据分组平均能耗，并使网络生存期延长18.98%以上。
针对现有无线传感器网络梯度路由算法在下行路由创建过程和能量更新机制中存在冗余控制开销的问题，该文提出一种采用跨层和功率控制机制，具有节能功能的双向梯度路由算法(Cross-layer Energy-efficient Bidirectional Routing, CEBR)：无需使用专门的控制分组，采用源路由方式以较小开销建立从Sink节点通往传感器节点的下行路由；通过跨层信息共享，定期采集节点剩余能量信息并按需发布；设计使用含跳数和节点剩余能量的合成路由度量标准，减少节点能量和网络带宽消耗的同时均衡节点能耗；结合RSSI(Received Signal Strength Indication)测距实现节点发射功率控制从而在数据及查询分组发送过程中节约节点能量。理论分析表明了CEBR的有效性；仿真结果显示：与现有的典型相关算法相比，CEBR能够在建立双向梯度路由的前提下，至少降低34.5%的归一化控制开销和27.12%的数据分组平均能耗，并使网络生存期延长18.98%以上。
2013, 35(1): 141-146.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01178
摘要:
间断连接无线网络中的节点采用存储、携带、转发的方式传输消息，网络中的节点具有较强的社会属性。该文提出一种基于相似度和标签传播的网络结构检测机制，节点以运动过程所经历的社区状态为依据，描述自身的中心度，进而，采用带有约束条件的标签传播方法，更新网络结构检测状态，最终完成社区结构划分。仿真结果表明，所提出的检测算法具有较高的准确性，适用于多种复杂网络结构。
间断连接无线网络中的节点采用存储、携带、转发的方式传输消息，网络中的节点具有较强的社会属性。该文提出一种基于相似度和标签传播的网络结构检测机制，节点以运动过程所经历的社区状态为依据，描述自身的中心度，进而，采用带有约束条件的标签传播方法，更新网络结构检测状态，最终完成社区结构划分。仿真结果表明，所提出的检测算法具有较高的准确性，适用于多种复杂网络结构。
2013, 35(1): 147-150.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00468
摘要:
该文针对无线物联网中的多路径、多中继切换场景，提出了一种基于层次化网络编码(HNC)的协作切换机制。HNC机制在传统实用网络编码的基础上，利用中继节点距离网络接入点的跳数差异，引入了多层中继圈的思想，对网络进行分层。通过位于不同网络层次的中继节点的相互协作，建立移动终端与远程网络接入点之间的切换连接。HNC机制使移动终端在移动过程中可以保持可靠的切换连接。
该文针对无线物联网中的多路径、多中继切换场景，提出了一种基于层次化网络编码(HNC)的协作切换机制。HNC机制在传统实用网络编码的基础上，利用中继节点距离网络接入点的跳数差异，引入了多层中继圈的思想，对网络进行分层。通过位于不同网络层次的中继节点的相互协作，建立移动终端与远程网络接入点之间的切换连接。HNC机制使移动终端在移动过程中可以保持可靠的切换连接。
2013, 35(1): 151-158.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00782
摘要:
针对身份与位置分离(Locator/Identifier Separation Protocol, LISP)环境下的移动性管理问题，提出一种基于网络的安全移动性管理协议LISP-SMCP(Secure Mobility Control Protocol)。以接入网为移动管理区域，LISP-SMCP有效地支持移动节点在区域内切换和区域间切换，并实现本地认证和双向认证。安全性和性能分析结果表明，LISP-SMCP可以防止中间人、重放和消息篡改等网络攻击，且具有较小的认证时延、切换时延和切换阻塞率。
针对身份与位置分离(Locator/Identifier Separation Protocol, LISP)环境下的移动性管理问题，提出一种基于网络的安全移动性管理协议LISP-SMCP(Secure Mobility Control Protocol)。以接入网为移动管理区域，LISP-SMCP有效地支持移动节点在区域内切换和区域间切换，并实现本地认证和双向认证。安全性和性能分析结果表明，LISP-SMCP可以防止中间人、重放和消息篡改等网络攻击，且具有较小的认证时延、切换时延和切换阻塞率。
2013, 35(1): 159-165.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00316
摘要:
为合理规划无线Mesh网络，确保在节约无线资源前提下网络长期可靠地运行，该文定义了无线Mesh网络不同节点之间的归一化相对可靠性约束条件计算公式，建立了网络拓扑控制优化的模型，并配套研究了可靠性约束下拓扑控制的计算方法。该方法把Prim最小生成树方法融入到最大流最小割算法过程中，计算节点间每跳链路距离最短的不相交路径，通过不相交路径数与网络拓扑可靠性的相关性，得到可靠性约束下的拓扑优化。阐述了计算方法的正确性，并给出时间及空间复杂度。通过仿真验证及对比分析，在指定2sqrt(N)对节点间为4条不相交路径及其他节点间2条不相交路径的可靠性约束条件下，不同网络规模的吞吐量及时延平均性能分别提升15.3%及20.1%，表明了可靠性约束下的拓扑控制方法更加合理性与灵活性，更能满足实际无线网络拓扑控制的要求。
为合理规划无线Mesh网络，确保在节约无线资源前提下网络长期可靠地运行，该文定义了无线Mesh网络不同节点之间的归一化相对可靠性约束条件计算公式，建立了网络拓扑控制优化的模型，并配套研究了可靠性约束下拓扑控制的计算方法。该方法把Prim最小生成树方法融入到最大流最小割算法过程中，计算节点间每跳链路距离最短的不相交路径，通过不相交路径数与网络拓扑可靠性的相关性，得到可靠性约束下的拓扑优化。阐述了计算方法的正确性，并给出时间及空间复杂度。通过仿真验证及对比分析，在指定2sqrt(N)对节点间为4条不相交路径及其他节点间2条不相交路径的可靠性约束条件下，不同网络规模的吞吐量及时延平均性能分别提升15.3%及20.1%，表明了可靠性约束下的拓扑控制方法更加合理性与灵活性，更能满足实际无线网络拓扑控制的要求。
2013, 35(1): 166-171.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00716
摘要:
为解决卫星移动通信系统中突发传输在低信噪比条件下的载波快速同步问题，该文提出一种基于插值的频偏和频率斜升联合估计算法。先通过对多普勒斜升搜索结合低复杂度频偏估计获得频偏和频率斜升的粗估计结果，再以频率斜升粗估计结果为中心、计算3个频率斜升值所对应的对数似然函数并据此对频率斜升进行二次插值以获得频率斜升估计值，最后在该估计值下计算出对应的频偏估计值，完成频偏和频率斜升的联合估计。仿真结果表明，该文算法的信噪比门限较低，估计性能接近克拉美罗下界(CRLB)，而且计算复杂度远低于最大似然估计算法，非常适于实际应用。
为解决卫星移动通信系统中突发传输在低信噪比条件下的载波快速同步问题，该文提出一种基于插值的频偏和频率斜升联合估计算法。先通过对多普勒斜升搜索结合低复杂度频偏估计获得频偏和频率斜升的粗估计结果，再以频率斜升粗估计结果为中心、计算3个频率斜升值所对应的对数似然函数并据此对频率斜升进行二次插值以获得频率斜升估计值，最后在该估计值下计算出对应的频偏估计值，完成频偏和频率斜升的联合估计。仿真结果表明，该文算法的信噪比门限较低，估计性能接近克拉美罗下界(CRLB)，而且计算复杂度远低于最大似然估计算法，非常适于实际应用。
2013, 35(1): 172-177.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00762
摘要:
该文提出了一种用于重叠码调制-正交频分复用(SCM-OFDM)系统中基于信号检测的频偏估计方法。这种估计方法首先利用SCM迭代检测器输出的判决符号重构接收信号，再利用最小均方误差准则对频偏进行估计。该方法不需要额外的训练序列或导频符号，是一种高效的盲频偏估计方法。此外，该文还提出了一种改进的频偏估计方法。在改进的方法中，接收机将频偏估计与信号检测进行联合迭代；这样在每一次迭代过程中，信号检测和频偏估计都需要执行一次，并且接收机在信号检测时可以利用上一次得到的频偏估计值进行频偏补偿。仿真结果表明，该文提出的基于信号检测的频偏估计方法能够高效并准确地估计出SCM-OFDM系统的频偏。
该文提出了一种用于重叠码调制-正交频分复用(SCM-OFDM)系统中基于信号检测的频偏估计方法。这种估计方法首先利用SCM迭代检测器输出的判决符号重构接收信号，再利用最小均方误差准则对频偏进行估计。该方法不需要额外的训练序列或导频符号，是一种高效的盲频偏估计方法。此外，该文还提出了一种改进的频偏估计方法。在改进的方法中，接收机将频偏估计与信号检测进行联合迭代；这样在每一次迭代过程中，信号检测和频偏估计都需要执行一次，并且接收机在信号检测时可以利用上一次得到的频偏估计值进行频偏补偿。仿真结果表明，该文提出的基于信号检测的频偏估计方法能够高效并准确地估计出SCM-OFDM系统的频偏。
2013, 35(1): 178-184.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00821
摘要:
在多径衰落信道中，基于交错正交幅度调制的正交频分复用(OFDM with Offset QAM, OFDM/OQAM)系统使用迫零均衡器进行信号检测时，不能完全消除信道复数特性和滤波器实数正交特性引入的时域符号间干扰和频域子载波间干扰，及信道估计误差导致的误码率性能损失。该文利用对数据初始判决并重构相邻载波及符号间干扰的思想，通过分析采用迫零均衡信号检测时的残余干扰与信道估计误差干扰，提出了一种基于并行干扰抵消和迫零均衡器结合的OFDM/OQAM信号检测方法，并在IEEE 802.22 技术标准的两种典型多径衰落信道中进行了计算机仿真与比较研究。仿真结果表明，与基于迫零均衡的检测方法相比，基于并行干扰抵消的迭代信号检测方法在误码率为1%时，可获得1 dB至2 dB的性能提升。
在多径衰落信道中，基于交错正交幅度调制的正交频分复用(OFDM with Offset QAM, OFDM/OQAM)系统使用迫零均衡器进行信号检测时，不能完全消除信道复数特性和滤波器实数正交特性引入的时域符号间干扰和频域子载波间干扰，及信道估计误差导致的误码率性能损失。该文利用对数据初始判决并重构相邻载波及符号间干扰的思想，通过分析采用迫零均衡信号检测时的残余干扰与信道估计误差干扰，提出了一种基于并行干扰抵消和迫零均衡器结合的OFDM/OQAM信号检测方法，并在IEEE 802.22 技术标准的两种典型多径衰落信道中进行了计算机仿真与比较研究。仿真结果表明，与基于迫零均衡的检测方法相比，基于并行干扰抵消的迭代信号检测方法在误码率为1%时，可获得1 dB至2 dB的性能提升。
2013, 35(1): 185-190.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00772
摘要:
该文针对传输正交幅度调制(QAM)信号的多输入多输出(MIMO)系统的均衡问题，结合方环算法(SCA)的简单性和软决策(SDD)算法的精确性，提出了一种既比较精确又简单的算法(SCA+SDD)。在优化该算法的代价函数过程中，首先用很少的训练序列(等于接收天线数)得到均衡器权向量的一个粗略估计，然后提出利用共轭梯度法进行迭代优化该代价函数的方法，该算法具有近似的二次收敛性，与传统梯度类算法相比较，该方法有非常快的收敛速度和较少的计算量。最后通过误码率(BER)和收敛速度分析该算法的可靠性和有效性，并且通过计算机仿真证明了该算法的良好性能。
该文针对传输正交幅度调制(QAM)信号的多输入多输出(MIMO)系统的均衡问题，结合方环算法(SCA)的简单性和软决策(SDD)算法的精确性，提出了一种既比较精确又简单的算法(SCA+SDD)。在优化该算法的代价函数过程中，首先用很少的训练序列(等于接收天线数)得到均衡器权向量的一个粗略估计，然后提出利用共轭梯度法进行迭代优化该代价函数的方法，该算法具有近似的二次收敛性，与传统梯度类算法相比较，该方法有非常快的收敛速度和较少的计算量。最后通过误码率(BER)和收敛速度分析该算法的可靠性和有效性，并且通过计算机仿真证明了该算法的良好性能。
2013, 35(1): 191-195.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00837
摘要:
周期为pm的广义割圆序列具有很高的线性复杂度。该文通过改变序列的特征集，构造了一类周期相同的错误序列，确定了序列的k-错线性复杂度。结果表明，该类序列的(p1)/2-错线性复杂度不超过pm1，这比该序列的线性复杂度低得多。因此，该类序列没有达到足够的安全作为密钥流生成器。
周期为pm的广义割圆序列具有很高的线性复杂度。该文通过改变序列的特征集，构造了一类周期相同的错误序列，确定了序列的k-错线性复杂度。结果表明，该类序列的(p1)/2-错线性复杂度不超过pm1，这比该序列的线性复杂度低得多。因此，该类序列没有达到足够的安全作为密钥流生成器。
2013, 35(1): 196-202.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00746
摘要:
由于屏幕图像的各向异性特点，使用传统的图像/视频编码算法不能得到理想的编码效率。该文提出一种双编码器方案，在保留HEVC(High Efficiency Video Coding)对连续色调区域的优秀性能的同时，加入了从LZMA (Lempel-Ziv-Markov chain Algorithm) SDK中提取出来的对非连续色调区域编码性能更优的字典-熵编码模块。两种编码器以宏块级自适应的方式有机融合，可适应不同的视频源特性。为了减少YUV4:4:4格式转换到YUV4:2:0对图像造成的失真，该文还提出了混合色度采样率的设计，可在保留传统色度子采样编解码器和其低码率低成本优势特性的前提下，有效提高编码效率。实验结果表明，该文提出的方案，比单纯使用HEVC的性能提高约10~30 dB，其主观性能改善也非常明显。
由于屏幕图像的各向异性特点，使用传统的图像/视频编码算法不能得到理想的编码效率。该文提出一种双编码器方案，在保留HEVC(High Efficiency Video Coding)对连续色调区域的优秀性能的同时，加入了从LZMA (Lempel-Ziv-Markov chain Algorithm) SDK中提取出来的对非连续色调区域编码性能更优的字典-熵编码模块。两种编码器以宏块级自适应的方式有机融合，可适应不同的视频源特性。为了减少YUV4:4:4格式转换到YUV4:2:0对图像造成的失真，该文还提出了混合色度采样率的设计，可在保留传统色度子采样编解码器和其低码率低成本优势特性的前提下，有效提高编码效率。实验结果表明，该文提出的方案，比单纯使用HEVC的性能提高约10~30 dB，其主观性能改善也非常明显。
2013, 35(1): 203-208.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00590
摘要:
现有的分块视频压缩感知通常对所有图像块均采用相同的测量矩阵进行测量，这种平均分配采样率的测量方式忽略了视频中不同区域的结构复杂度和变化程度不同的事实。针对这一问题，该文根据视频帧间相关性的分布特点提出了一种自适应分配采样率的变采样率压缩感知方法。将图像块按照帧间相关性的大小分类并分配不同的采样率，重构过程采用变采样率多假设预测算法以充分利用帧间相关性。实验结果表明该文算法能够在低采样率下重构出高质量的视频图像，而且这种变采样率测量的方式有利于提高运动剧烈区域的重构质量。
现有的分块视频压缩感知通常对所有图像块均采用相同的测量矩阵进行测量，这种平均分配采样率的测量方式忽略了视频中不同区域的结构复杂度和变化程度不同的事实。针对这一问题，该文根据视频帧间相关性的分布特点提出了一种自适应分配采样率的变采样率压缩感知方法。将图像块按照帧间相关性的大小分类并分配不同的采样率，重构过程采用变采样率多假设预测算法以充分利用帧间相关性。实验结果表明该文算法能够在低采样率下重构出高质量的视频图像，而且这种变采样率测量的方式有利于提高运动剧烈区域的重构质量。
2013, 35(1): 209-214.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00658
摘要:
为了高效精确地求解端接任意负载的传输线结构电磁瞬态响应，该文提出了一种基于分裂时间步技术的Crank-Nicolson (CN)-FDTD方法，通过理论分析证明了该方法具有无条件稳定特性。与混合单端口等效模型相结合，有效地将传输线系统分解为分布参数子系统与集总电路子系统，采用改进节点分析法(Modified Nodal Analysis, MNA)能够快速求解复杂终端电路网络。与以往瞬态分析方法相比，该方法时间步长的选取不受稳定条件的限制，且通过采用精细子时间步技术极大地削减了因大时间步长引入的色散误差。利用该方法计算双导体传输系统的电磁暂态响应，计算结果表明该算法具有很好的稳定性，在保证数值精度的基础上有效地提高了计算效率。
为了高效精确地求解端接任意负载的传输线结构电磁瞬态响应，该文提出了一种基于分裂时间步技术的Crank-Nicolson (CN)-FDTD方法，通过理论分析证明了该方法具有无条件稳定特性。与混合单端口等效模型相结合，有效地将传输线系统分解为分布参数子系统与集总电路子系统，采用改进节点分析法(Modified Nodal Analysis, MNA)能够快速求解复杂终端电路网络。与以往瞬态分析方法相比，该方法时间步长的选取不受稳定条件的限制，且通过采用精细子时间步技术极大地削减了因大时间步长引入的色散误差。利用该方法计算双导体传输系统的电磁暂态响应，计算结果表明该算法具有很好的稳定性，在保证数值精度的基础上有效地提高了计算效率。
2013, 35(1): 215-227.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.00876
摘要:
在分析无线传感器网络国内外研究现状及技术成熟度的基础上，从技术层面阐述了无线传感器网络与物联网之间的相互关系，总结了无线传感器网络系统执行所需要的信息采集系统设计、网络服务支持和网络通信协议设计等关键技术，说明了无线传感器网络未来发展所面临的挑战，并提出了面向物联网的无线传感器网络发展新思路。
在分析无线传感器网络国内外研究现状及技术成熟度的基础上，从技术层面阐述了无线传感器网络与物联网之间的相互关系，总结了无线传感器网络系统执行所需要的信息采集系统设计、网络服务支持和网络通信协议设计等关键技术，说明了无线传感器网络未来发展所面临的挑战，并提出了面向物联网的无线传感器网络发展新思路。
2013, 35(1): 228-254.
摘要:
本文在《基金项目计算机辅助受理相关问题申请代码、研究方向与关键词》一文基础上，根据统计分析数据，对2012年度信息一处项目计算机辅助分组的试点结果进行了简要介绍；并结合2013年度项目计算机辅助受理方案调整情况，给出了信息一处制定的申请代码与研究方向及关键词的对应关系，特别强调了2013年度在关键词选择方面的一些变化；最后阐述了申请人在选择信息一处申请代码、研究方向和关键词时需要注意的一些问题。
本文在《基金项目计算机辅助受理相关问题申请代码、研究方向与关键词》一文基础上，根据统计分析数据，对2012年度信息一处项目计算机辅助分组的试点结果进行了简要介绍；并结合2013年度项目计算机辅助受理方案调整情况，给出了信息一处制定的申请代码与研究方向及关键词的对应关系，特别强调了2013年度在关键词选择方面的一些变化；最后阐述了申请人在选择信息一处申请代码、研究方向和关键词时需要注意的一些问题。
