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2013年 第35卷 第11期
2013, 35(11): 2541-2546.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00188
摘要:
当与时分双工主用户系统共存时，认知无线电系统首先需要识别主用户系统在时间尺度上的传输方向，以便在不同链路上分别设计与执行后续的认知过程，从而优化认知系统的性能。在目前的研究中，均假设认知系统已先验已知主用户系统上下行链路在时间上的交替规律。在普适的认知场景下，该假设并不实际。该文依据双工通信系统上下行发射功率的差异，提出对TD-LTE主用户系统在时间尺度上传输方向的识别算法；基于此初步识别结果，进一步提出对TD-LTE系统上下行配置类型的识别算法。该方法无需主次系统之间的信息交互，实现简单。仿真...
当与时分双工主用户系统共存时，认知无线电系统首先需要识别主用户系统在时间尺度上的传输方向，以便在不同链路上分别设计与执行后续的认知过程，从而优化认知系统的性能。在目前的研究中，均假设认知系统已先验已知主用户系统上下行链路在时间上的交替规律。在普适的认知场景下，该假设并不实际。该文依据双工通信系统上下行发射功率的差异，提出对TD-LTE主用户系统在时间尺度上传输方向的识别算法；基于此初步识别结果，进一步提出对TD-LTE系统上下行配置类型的识别算法。该方法无需主次系统之间的信息交互，实现简单。仿真...
2013, 35(11): 2547-2553.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00359
摘要:
该文提出一种适用于宽带无线网络的分层视频多播传输策略。该策略将自适应调制编码(AMC)和分层视频编码相结合，首先将系统效用函数表示为与用户分布、系统资源及对应的调制编码方式(MCS)相关的函数，通过分别使用非线性整数规划和快速贪婪搜索两种方法对多播组内及组间分配不同的无线资源，以期达到最大化系统总效用函数的目的；然后根据资源分配结果对视频编码结构进行调整，使得视频编码分层结构与系统资源和用户信道条件相匹配。仿真结果表明，该策略优化了视频编码分层结构，充分利用了无线资源，提高了系统性能。
该文提出一种适用于宽带无线网络的分层视频多播传输策略。该策略将自适应调制编码(AMC)和分层视频编码相结合，首先将系统效用函数表示为与用户分布、系统资源及对应的调制编码方式(MCS)相关的函数，通过分别使用非线性整数规划和快速贪婪搜索两种方法对多播组内及组间分配不同的无线资源，以期达到最大化系统总效用函数的目的；然后根据资源分配结果对视频编码结构进行调整，使得视频编码分层结构与系统资源和用户信道条件相匹配。仿真结果表明，该策略优化了视频编码分层结构，充分利用了无线资源，提高了系统性能。
2013, 35(11): 2554-2559.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01362
摘要:
该文提出一种在无线信道上进行图像传输的方案。喷泉码具有码率无关性，无需反馈信道，降低了系统复杂度。然而，传统喷泉码存在译码效率低、信息恢复质量对噪声敏感的问题。该方案基于系统Raptor码，在信道条件理想的情况下无需译码，提高了译码效率；引入不等差错保护(UEP)特性，根据信息重要性进行码率优化，使系统在不同信道环境中具有更好的稳定性。实验结果表明，在二进制删除信道信道(BEC)下，与传统纠错码和LT码及采用等差错保护(EEP)的Raptor码相比，该方案可显著提高传输的可靠性，获得更好的图像恢...
该文提出一种在无线信道上进行图像传输的方案。喷泉码具有码率无关性，无需反馈信道，降低了系统复杂度。然而，传统喷泉码存在译码效率低、信息恢复质量对噪声敏感的问题。该方案基于系统Raptor码，在信道条件理想的情况下无需译码，提高了译码效率；引入不等差错保护(UEP)特性，根据信息重要性进行码率优化，使系统在不同信道环境中具有更好的稳定性。实验结果表明，在二进制删除信道信道(BEC)下，与传统纠错码和LT码及采用等差错保护(EEP)的Raptor码相比，该方案可显著提高传输的可靠性，获得更好的图像恢...
2013, 35(11): 2560-2565.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01718
摘要:
该文针对基于最小错判概率准则对宽带采样信号进行判决的情况，讨论了检测概率、虚警概率与观测时长的置换关系，得到了在采用上述判决门限条件下，达到规定的检测概率和虚警概率所需要的最小观测时长的闭式表达式。此外，该文还讨论了噪声不确定性对检测性能约束条件下的最小观测时长的影响，得到了在噪声峰值不确定度给定情况下的最小观测时长表达式。数值仿真结果验证了该文结论的正确性。
该文针对基于最小错判概率准则对宽带采样信号进行判决的情况，讨论了检测概率、虚警概率与观测时长的置换关系，得到了在采用上述判决门限条件下，达到规定的检测概率和虚警概率所需要的最小观测时长的闭式表达式。此外，该文还讨论了噪声不确定性对检测性能约束条件下的最小观测时长的影响，得到了在噪声峰值不确定度给定情况下的最小观测时长表达式。数值仿真结果验证了该文结论的正确性。
2013, 35(11): 2566-2571.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01702
摘要:
能量消耗是协作频谱感知中一个需要重点考虑的问题。为了降低信息上传能耗以延长认知无线网络中能量受限次用户的寿命，该文提出一种新的基于删除的协作频谱感知方案，其核心思想是各次用户仅当感知结果与其前一次不同时才向融合中心发送一个指示信号，否则不发送。对比分析了该方案中的上传能耗问题，并以保证主用户利益为约束条件，给出了频谱感知周期和能量检测门限的优化过程。理论分析和仿真结果表明，相比现有研究，提出的方案可以有效降低次用户的上传能耗而不带来任何感知性能的损失。
能量消耗是协作频谱感知中一个需要重点考虑的问题。为了降低信息上传能耗以延长认知无线网络中能量受限次用户的寿命，该文提出一种新的基于删除的协作频谱感知方案，其核心思想是各次用户仅当感知结果与其前一次不同时才向融合中心发送一个指示信号，否则不发送。对比分析了该方案中的上传能耗问题，并以保证主用户利益为约束条件，给出了频谱感知周期和能量检测门限的优化过程。理论分析和仿真结果表明，相比现有研究，提出的方案可以有效降低次用户的上传能耗而不带来任何感知性能的损失。
2013, 35(11): 2572-2578.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01728
摘要:
针对LDPC码的加权比特翻转(WBF)和改进型加权比特翻转(MWBF)算法，该文提出一种改进型算法。该方法以信息节点的平均幅度作为校验方程的可靠度信息，可以提高比特翻转效率。仿真结果表明，在AWGN信道下，误比特率为10-5时，相比于WBF和MWBF算法，该文提出的算法可分别获得约1.65 dB和1.36 dB的增益。同时，平均迭代次数分别降低18.20%~39.91%和17.54%~34.78%。
针对LDPC码的加权比特翻转(WBF)和改进型加权比特翻转(MWBF)算法，该文提出一种改进型算法。该方法以信息节点的平均幅度作为校验方程的可靠度信息，可以提高比特翻转效率。仿真结果表明，在AWGN信道下，误比特率为10-5时，相比于WBF和MWBF算法，该文提出的算法可分别获得约1.65 dB和1.36 dB的增益。同时，平均迭代次数分别降低18.20%~39.91%和17.54%~34.78%。
2013, 35(11): 2579-2583.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00274
摘要:
该文研究了环Rk=Fpm+uFpm++uk-1Fpm上任意长的(1+u)-常循环码的齐次距离分布。首先，介绍了环Rk上给定长度的(1+u)-常循环码的挠码。然后利用挠码得到环Rk上任意长度的(1+u)-常循环码的齐次距离的界，并给出了Rk上某些(1+u)-常循环码的齐次距离的准确值。
该文研究了环Rk=Fpm+uFpm++uk-1Fpm上任意长的(1+u)-常循环码的齐次距离分布。首先，介绍了环Rk上给定长度的(1+u)-常循环码的挠码。然后利用挠码得到环Rk上任意长度的(1+u)-常循环码的齐次距离的界，并给出了Rk上某些(1+u)-常循环码的齐次距离的准确值。
2013, 35(11): 2584-2589.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00234
摘要:
该文研究了一类有信道状态的正交中继信道的容量。在该信道中，源节点到中继节点间的信道与源节点和中继节点到目的节点间的信道是正交的，且这两个正交信道的传输受到同一信道状态的控制，而信道状态在源节点和中继节点处是非因果已知的。基于叠加码，协作的GP(Gelfand-Pinsker) 编码以及部分译码前传(Partial- Decode-and-Forward, PDF)中继策略，该文首先得到了该信道的容量的下界。其次，针对半确定的正交中继信道，其目的节点的信道输出是中继节点信道输入、源节点信道输入以及...
该文研究了一类有信道状态的正交中继信道的容量。在该信道中，源节点到中继节点间的信道与源节点和中继节点到目的节点间的信道是正交的，且这两个正交信道的传输受到同一信道状态的控制，而信道状态在源节点和中继节点处是非因果已知的。基于叠加码，协作的GP(Gelfand-Pinsker) 编码以及部分译码前传(Partial- Decode-and-Forward, PDF)中继策略，该文首先得到了该信道的容量的下界。其次，针对半确定的正交中继信道，其目的节点的信道输出是中继节点信道输入、源节点信道输入以及...
2013, 35(11): 2590-2595.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01353
摘要:
在认知无线网络中，次用户的频谱切换性能不仅和主用户的通信行为关系密切，而且也和次用户本身的频谱感知精度以及频谱切换策略密切相关。该文采用连续时间马尔科夫模型对次用户在理想感知和非理想感知情况下的频谱切换进行建模，进一步分析与比较不同频谱感知精度对频谱切换性能的影响。为了有效降低次用户在频谱切换过程中的强制中断概率，提出基于信道预留机制的频谱切换策略。数值结果表明，次用户对主用户信号的感知精度明显会影响次用户的频谱切换性能，而有效的频谱切换策略则可以以较小的代价获得更好的频谱切换性能。
在认知无线网络中，次用户的频谱切换性能不仅和主用户的通信行为关系密切，而且也和次用户本身的频谱感知精度以及频谱切换策略密切相关。该文采用连续时间马尔科夫模型对次用户在理想感知和非理想感知情况下的频谱切换进行建模，进一步分析与比较不同频谱感知精度对频谱切换性能的影响。为了有效降低次用户在频谱切换过程中的强制中断概率，提出基于信道预留机制的频谱切换策略。数值结果表明，次用户对主用户信号的感知精度明显会影响次用户的频谱切换性能，而有效的频谱切换策略则可以以较小的代价获得更好的频谱切换性能。
2013, 35(11): 2596-2601.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00265
摘要:
为了提高故障定位性能，降低单一判别参数在单位过程中的约束，该文提出一种基于压缩感知和信息熵差的多参数链路故障定位算法。该算法首先利用贝叶斯网络进行快速故障预测，其次引入参数故障覆盖范围，利用压缩感知进行故障筛选，最后定义参数故障信息熵差完成根源故障定位。仿真结果表明，该算法预测出的故障集合具有可压缩性，筛选后的故障集合保留了真实故障，定位时具有较高的故障检测率和较低的故障误检率。
为了提高故障定位性能，降低单一判别参数在单位过程中的约束，该文提出一种基于压缩感知和信息熵差的多参数链路故障定位算法。该算法首先利用贝叶斯网络进行快速故障预测，其次引入参数故障覆盖范围，利用压缩感知进行故障筛选，最后定义参数故障信息熵差完成根源故障定位。仿真结果表明，该算法预测出的故障集合具有可压缩性，筛选后的故障集合保留了真实故障，定位时具有较高的故障检测率和较低的故障误检率。
2013, 35(11): 2602-2607.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00147
摘要:
Brandsttter等人(2011)结合割圆序列与Sidelnikov序列的概念定义了一个新序列双素数(p,q) Sidelnikov序列，并且分析了双素数Sidelnikov序列的均衡性、自相关函数、相关测度和线性复杂度轮廓，证明了双素数Sidelnikov序列有好的伪随机特性。该文主要研究d = gcd(p, q)=2的双素数Sidelnikov序列的自相关函数，借助于数论中的Legendre符号和有限域中的指数和理论，得到自相关函数的3个定理。通过与Brandsttter论文中自相关函数...
Brandsttter等人(2011)结合割圆序列与Sidelnikov序列的概念定义了一个新序列双素数(p,q) Sidelnikov序列，并且分析了双素数Sidelnikov序列的均衡性、自相关函数、相关测度和线性复杂度轮廓，证明了双素数Sidelnikov序列有好的伪随机特性。该文主要研究d = gcd(p, q)=2的双素数Sidelnikov序列的自相关函数，借助于数论中的Legendre符号和有限域中的指数和理论，得到自相关函数的3个定理。通过与Brandsttter论文中自相关函数...
2013, 35(11): 2608-2614.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00090
摘要:
攻击行为建模对网络安全分析与评估具有重要的作用。该文定义了一种基于广义随机着色Petri网的网络攻击组合模型，该模型能清晰表达攻击组合中各组合部分之间的关联关系，给出了攻击行为、攻击组合运算的定义和攻击组合的建立算法，并对组合模型的结构复杂度进行了度量。在此基础上，从系统性能分析的角度对时间代价进行评估。针对网络实例的分析进一步验证了所提出的组合模型及相关计算方法的有效性。
攻击行为建模对网络安全分析与评估具有重要的作用。该文定义了一种基于广义随机着色Petri网的网络攻击组合模型，该模型能清晰表达攻击组合中各组合部分之间的关联关系，给出了攻击行为、攻击组合运算的定义和攻击组合的建立算法，并对组合模型的结构复杂度进行了度量。在此基础上，从系统性能分析的角度对时间代价进行评估。针对网络实例的分析进一步验证了所提出的组合模型及相关计算方法的有效性。
2013, 35(11): 2615-2622.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01735
摘要:
针对大规模延迟容忍网络中现有认证方案存在通信与计算开销大问题，该文提出适用于大规模延迟容忍网络的高效认证方案。首先设计一种分级身份签名算法，在现有同类算法中计算和通信开销最小，并且具有聚合验签功能。基于该算法设计双向认证方案，并利用聚合验签功能实现并发认证，降低认证开销。基于h-wDBDHI*与ECDDH难题证明了签名算法及方案的安全性。分析与仿真实验表明，该方案的认证开销及认证成功率优于现有方案，更适合在大规模延迟容忍网络中应用。
针对大规模延迟容忍网络中现有认证方案存在通信与计算开销大问题，该文提出适用于大规模延迟容忍网络的高效认证方案。首先设计一种分级身份签名算法，在现有同类算法中计算和通信开销最小，并且具有聚合验签功能。基于该算法设计双向认证方案，并利用聚合验签功能实现并发认证，降低认证开销。基于h-wDBDHI*与ECDDH难题证明了签名算法及方案的安全性。分析与仿真实验表明，该方案的认证开销及认证成功率优于现有方案，更适合在大规模延迟容忍网络中应用。
2013, 35(11): 2623-2629.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00164
摘要:
该文针对多方与多方之间的秘密共享问题，通过对Bell态的两个粒子分别进行相位旋转局域操作，以及Pauli变换与Hadamard变换、I变换之一复合的局域操作，基于密集编码思想提出一种新的多方与多方量子秘密共享协议。该协议不仅可以抵抗现有的攻击策略如密集编码攻击、纠缠交换攻击等，还可以抵抗代理成员的欺骗攻击，即具备可验证功能。同时，该协议还具有高效率、可动态更新子秘密和增减代理成员等特点。
该文针对多方与多方之间的秘密共享问题，通过对Bell态的两个粒子分别进行相位旋转局域操作，以及Pauli变换与Hadamard变换、I变换之一复合的局域操作，基于密集编码思想提出一种新的多方与多方量子秘密共享协议。该协议不仅可以抵抗现有的攻击策略如密集编码攻击、纠缠交换攻击等，还可以抵抗代理成员的欺骗攻击，即具备可验证功能。同时，该协议还具有高效率、可动态更新子秘密和增减代理成员等特点。
2013, 35(11): 2630-2636.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01539
摘要:
该文针对入侵检测系统(IDS)实时报警具有关联性的特点，对一定时间间隔内的报警事件进行动态关联分析，在此基础上提出一种实时的风险评估方法。首先，考虑到安防措施强度与节点漏洞对攻击执行结果的影响，提出了攻击成功率算法；其次，提出攻击威胁度算法，较好地区分了多步关联性攻击行为连续发生与多个孤立攻击行为单独发生之间的威胁度差异；最后利用各节点风险态势值加权计算系统整体的风险态势值，从而获得系统实时的风险态势曲线图。为了验证所提方法的有效性，搭建了攻击测试平台，实验结果表明该方法是科学的、有效的，能够提...
2013, 35(11): 2637-2643.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01402
摘要:
为了增强非可信环境下网络坐标系统生存能力，该文重新解释了经典模型中锚节点作用力的物理意义，以锚节点信誉代替距离预测误差作为权值，提出了网络距离选举计算模型，并将其归结为l1损失函数优化问题求解。针对目标函数的不可微特性，基于增量次梯度算法搜索目标函数极优值，并利用比例控制器实现了迭代步长的负反馈控制。实验证明，在计算代价可接受的前提下，模型不仅实现了可信环境下更高的计算精度，而且体现了远较基准算法为优的入侵容忍能力，在严重非可信环境下仍能提供质量尚可的网络距离计算服务。
为了增强非可信环境下网络坐标系统生存能力，该文重新解释了经典模型中锚节点作用力的物理意义，以锚节点信誉代替距离预测误差作为权值，提出了网络距离选举计算模型，并将其归结为l1损失函数优化问题求解。针对目标函数的不可微特性，基于增量次梯度算法搜索目标函数极优值，并利用比例控制器实现了迭代步长的负反馈控制。实验证明，在计算代价可接受的前提下，模型不仅实现了可信环境下更高的计算精度，而且体现了远较基准算法为优的入侵容忍能力，在严重非可信环境下仍能提供质量尚可的网络距离计算服务。
2013, 35(11): 2644-2649.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00254
摘要:
网络可靠性是虚拟网络设计的一个重要指标，目前得到了越来越多的关注。该文对轻量级可靠的虚拟网络映射问题进行研究。目标是不预留底层网络保护资源，当底层物理网络单节点失效时，虚拟网络拓扑除失效虚拟节点外仍保持连通，将损失降到最小。文章首先给出了存在轻量级可靠虚拟网络映射可能的必要条件并加以证明，然后基于此条件对面向底层单节点失效的轻量级可靠虚拟网络映射问题进行整数线性规划建模，最后设计了一种新的启发式算法对其进行求解。该算法包括拓扑感知的虚拟节点映射策略和一种基于禁忌搜索(tabu search)算法...
网络可靠性是虚拟网络设计的一个重要指标，目前得到了越来越多的关注。该文对轻量级可靠的虚拟网络映射问题进行研究。目标是不预留底层网络保护资源，当底层物理网络单节点失效时，虚拟网络拓扑除失效虚拟节点外仍保持连通，将损失降到最小。文章首先给出了存在轻量级可靠虚拟网络映射可能的必要条件并加以证明，然后基于此条件对面向底层单节点失效的轻量级可靠虚拟网络映射问题进行整数线性规划建模，最后设计了一种新的启发式算法对其进行求解。该算法包括拓扑感知的虚拟节点映射策略和一种基于禁忌搜索(tabu search)算法...
2013, 35(11): 2650-2656.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01623
摘要:
802.11移动自组网由于其固有的动态拓扑、分布式协作等特点，路由协议普遍采用多播方式以提高无线链接的传输效率，由此带来的拥塞使得移动自组网中多播拥塞控制至关重要。针对移动自组网中节点固有的随机特性，基于802.11 DCF协议，该文提出一种精确描述节点数据产生、排队、发送动态过程的拟生灭模型，并通过矩阵几何方法对其进行稳态分析，得出节点速率阈值方程组，并用OPNET进行了仿真实验，仿真结果与理论值拟合较好，为移动自组网中的拥塞控制提供了一个量化的指标。
802.11移动自组网由于其固有的动态拓扑、分布式协作等特点，路由协议普遍采用多播方式以提高无线链接的传输效率，由此带来的拥塞使得移动自组网中多播拥塞控制至关重要。针对移动自组网中节点固有的随机特性，基于802.11 DCF协议，该文提出一种精确描述节点数据产生、排队、发送动态过程的拟生灭模型，并通过矩阵几何方法对其进行稳态分析，得出节点速率阈值方程组，并用OPNET进行了仿真实验，仿真结果与理论值拟合较好，为移动自组网中的拥塞控制提供了一个量化的指标。
2013, 35(11): 2657-2663.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00134
摘要:
为了提高杂波环境下起伏目标的幅度估计精度，该文提出一种基于最小均方误差准则的发射-接收联合优化自适应滤波方法。首先发射一组探测信号得到接收窗外散射中心的幅度估值，然后利用该信息自适应地优化相位调制信号以抑制接收窗外强散射中心的旁瓣干扰，最后根据各个散射中心的幅度统计信息对回波进行自适应滤波处理。该方法实现了接收机到发射机的闭环反馈，在多脉冲回波的处理上提高了估计精度并降低了运算复杂度。仿真结果证明了该方法的有效性。
为了提高杂波环境下起伏目标的幅度估计精度，该文提出一种基于最小均方误差准则的发射-接收联合优化自适应滤波方法。首先发射一组探测信号得到接收窗外散射中心的幅度估值，然后利用该信息自适应地优化相位调制信号以抑制接收窗外强散射中心的旁瓣干扰，最后根据各个散射中心的幅度统计信息对回波进行自适应滤波处理。该方法实现了接收机到发射机的闭环反馈，在多脉冲回波的处理上提高了估计精度并降低了运算复杂度。仿真结果证明了该方法的有效性。
2013, 35(11): 2664-2671.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01582
摘要:
噪声环境下的稀疏信号重构可以转换为带约束的二次规划问题，通过正则化算法可以有效求解，而正则化参数却是影响重构质量的重要因素。广义交叉验证(Generalized Cross-Validation, GCV)算法是噪声未知条件下估计的有效算法，但当信噪比较低时却无法保证收敛于全局最优，导致重构图像信杂比降低，甚至造成目标丢失。为实现低信噪比环境下稀疏信号的稳健重构，该文提出基于多测量动态聚类(Multi-Measurement Dynamic Clustering, MMDC)的压缩感知(Comp...
噪声环境下的稀疏信号重构可以转换为带约束的二次规划问题，通过正则化算法可以有效求解，而正则化参数却是影响重构质量的重要因素。广义交叉验证(Generalized Cross-Validation, GCV)算法是噪声未知条件下估计的有效算法，但当信噪比较低时却无法保证收敛于全局最优，导致重构图像信杂比降低，甚至造成目标丢失。为实现低信噪比环境下稀疏信号的稳健重构，该文提出基于多测量动态聚类(Multi-Measurement Dynamic Clustering, MMDC)的压缩感知(Comp...
2013, 35(11): 2672-2677.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00377
摘要:
机载线阵3维SAR成像技术在军事和民用方面都有着广泛应用，是当前雷达成像领域的研究热点。其切航迹向分辨率是利用机翼上的线阵所获取，阵列分布直接影响到成像性能。受机翼体积的限制，机载线阵3维SAR系统的阵元数有限，可以采用MIMO技术来获取更多的目标信息，提高切航迹向的空间采样能力。该文研究了机载线阵3维SAR系统的阵列设计问题，即以空间卷积原理为基础，归纳出卷积逆运算的规律，从而通过卷积逆运算求解出多组MIMO线阵设计方案，并从机载线阵3维SAR成像的需求出发，分析了各组设计方案的优缺点，为实际...
机载线阵3维SAR成像技术在军事和民用方面都有着广泛应用，是当前雷达成像领域的研究热点。其切航迹向分辨率是利用机翼上的线阵所获取，阵列分布直接影响到成像性能。受机翼体积的限制，机载线阵3维SAR系统的阵元数有限，可以采用MIMO技术来获取更多的目标信息，提高切航迹向的空间采样能力。该文研究了机载线阵3维SAR系统的阵列设计问题，即以空间卷积原理为基础，归纳出卷积逆运算的规律，从而通过卷积逆运算求解出多组MIMO线阵设计方案，并从机载线阵3维SAR成像的需求出发，分析了各组设计方案的优缺点，为实际...
2013, 35(11): 2678-2685.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01381
摘要:
针对现有Yamaguchi分解的相干矩阵存在不满足非负特征值约束(NER)的问题，该文提出一种基于层次NER的Yamaguchi分解。该文分析得出，NER问题源自于散射功率的过估计，并指出只要解决了余项相干矩阵的NER问题，就能解决所有相干矩阵的NER问题。于是基于非负特征值分解(NNED)，依次建立了抑制散射功率过估计的第1层至第4层NER方法，其中后层的NER方法需要分层次地执行前层的NER方法。第4层NER方法解决了余项相干矩阵的NER问题，进而解决了所有相干矩阵的NER问题。另外，该文还...
针对现有Yamaguchi分解的相干矩阵存在不满足非负特征值约束(NER)的问题，该文提出一种基于层次NER的Yamaguchi分解。该文分析得出，NER问题源自于散射功率的过估计，并指出只要解决了余项相干矩阵的NER问题，就能解决所有相干矩阵的NER问题。于是基于非负特征值分解(NNED)，依次建立了抑制散射功率过估计的第1层至第4层NER方法，其中后层的NER方法需要分层次地执行前层的NER方法。第4层NER方法解决了余项相干矩阵的NER问题，进而解决了所有相干矩阵的NER问题。另外，该文还...
2013, 35(11): 2686-2692.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00063
摘要:
在穿墙成像中，墙体反射波、天线耦合波等杂波常常将目标信号淹没，严重影响了目标的探测、定位等后续处理。为解决这一问题，该文采用因子分析法抑制杂波，并提出一种新的准则图像对比度，作为因子选择的衡量标准。为验证了这一方法的有效性，该文设计了暗室穿墙实验，分别对木板墙和混凝土墙后目标进行探测，并采用所提出的方法对得到的回波数据进行处理，实验结果表明，该方法能够在目标信息未知的条件下，得到最优的杂波抑制结果。
在穿墙成像中，墙体反射波、天线耦合波等杂波常常将目标信号淹没，严重影响了目标的探测、定位等后续处理。为解决这一问题，该文采用因子分析法抑制杂波，并提出一种新的准则图像对比度，作为因子选择的衡量标准。为验证了这一方法的有效性，该文设计了暗室穿墙实验，分别对木板墙和混凝土墙后目标进行探测，并采用所提出的方法对得到的回波数据进行处理，实验结果表明，该方法能够在目标信息未知的条件下，得到最优的杂波抑制结果。
2013, 35(11): 2693-2699.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00077
摘要:
针对前视阵频率分集雷达，该文在其空时信号模型的基础上，详细分析了其杂波谱空时2维展宽特性和相位距离走动特性。杂波谱展宽特性表现为杂波谱时域和空域展宽，当步进频率较小并且阵元脉冲数不多时，杂波在空时2维平面展宽很小。相位距离走动只与距离、步进频率及脉冲重复频率有关；相位距离走动效应，导致距离模糊杂波在空域上的分离特性，将有利于距离模糊杂波的抑制。仿真实验验证了该文分析结果的正确性。
针对前视阵频率分集雷达，该文在其空时信号模型的基础上，详细分析了其杂波谱空时2维展宽特性和相位距离走动特性。杂波谱展宽特性表现为杂波谱时域和空域展宽，当步进频率较小并且阵元脉冲数不多时，杂波在空时2维平面展宽很小。相位距离走动只与距离、步进频率及脉冲重复频率有关；相位距离走动效应，导致距离模糊杂波在空域上的分离特性，将有利于距离模糊杂波的抑制。仿真实验验证了该文分析结果的正确性。
2013, 35(11): 2700-2706.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00106
摘要:
为了解决杂波环境下脉冲多普勒(PD)雷达的多目标跟踪问题，提出一种距离模糊情况下基于概率假设密度滤波(PHDF)和数据关联(DA)的联合解距离模糊和多目标跟踪方法。该方法使雷达采用一组脉冲重复频率(PRF)交替变换的工作模式，并对雷达生成的模糊量测进行多假设，得到扩展量测集；然后，利用PHDF可以有效滤除杂波和避免目标-量测数据关联的突出优点，对扩展量测集进行滤波，得到粗略的目标状态估计；最后，对PHDF的滤波结果进行航迹-估计值关联，给出多目标航迹信息。仿真结果表明，该算法可以同时给出目标个数...
为了解决杂波环境下脉冲多普勒(PD)雷达的多目标跟踪问题，提出一种距离模糊情况下基于概率假设密度滤波(PHDF)和数据关联(DA)的联合解距离模糊和多目标跟踪方法。该方法使雷达采用一组脉冲重复频率(PRF)交替变换的工作模式，并对雷达生成的模糊量测进行多假设，得到扩展量测集；然后，利用PHDF可以有效滤除杂波和避免目标-量测数据关联的突出优点，对扩展量测集进行滤波，得到粗略的目标状态估计；最后，对PHDF的滤波结果进行航迹-估计值关联，给出多目标航迹信息。仿真结果表明，该算法可以同时给出目标个数...
2013, 35(11): 2707-2713.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00568
摘要:
针对现有MIMO雷达发射方向图设计方法无法直接推广到平面阵MIMO雷达的问题，在平面阵方向图可以由水平和垂直方向的线阵方向图合成的思想基础上，该文提出一种应用基波束和概率选择方法设计平面阵MIMO雷达发射方向图的方法。该方法首先将期望方向图沿方位角累加，形成1维俯仰角方向图，建立垂直方向线阵的俯仰角基波束集合和该集合元素的概率选择优化模型；其次针对每个俯仰角对应的1维方位角期望方向图，建立水平方向线阵的方位角基波束集合和该集合元素的概率选择优化模型；最后合成2维基波束集合和集合中元素的选择概率，...
针对现有MIMO雷达发射方向图设计方法无法直接推广到平面阵MIMO雷达的问题，在平面阵方向图可以由水平和垂直方向的线阵方向图合成的思想基础上，该文提出一种应用基波束和概率选择方法设计平面阵MIMO雷达发射方向图的方法。该方法首先将期望方向图沿方位角累加，形成1维俯仰角方向图，建立垂直方向线阵的俯仰角基波束集合和该集合元素的概率选择优化模型；其次针对每个俯仰角对应的1维方位角期望方向图，建立水平方向线阵的方位角基波束集合和该集合元素的概率选择优化模型；最后合成2维基波束集合和集合中元素的选择概率，...
2013, 35(11): 2714-2720.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00045
摘要:
该文针对空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing, STAP)中目标参数估计问题，提出一种基于压缩感知(Compressed Sensing, CS)技术的估计方法，该方法根据目标信号在空时域的稀疏特性，利用CS技术实现目标信号重构从而估计出目标参数。为了解决稀疏恢复有效性与参数估计精度之间的矛盾，该文构造较小维数的基字典以确保基字典中各原子向量之间相关性尽可能小，并将此时得到的目标参数作为粗估值；接着在以粗估结果为邻域的区间内进行局部寻优，得到精确的估计结果...
该文针对空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing, STAP)中目标参数估计问题，提出一种基于压缩感知(Compressed Sensing, CS)技术的估计方法，该方法根据目标信号在空时域的稀疏特性，利用CS技术实现目标信号重构从而估计出目标参数。为了解决稀疏恢复有效性与参数估计精度之间的矛盾，该文构造较小维数的基字典以确保基字典中各原子向量之间相关性尽可能小，并将此时得到的目标参数作为粗估值；接着在以粗估结果为邻域的区间内进行局部寻优，得到精确的估计结果...
2013, 35(11): 2721-2727.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01366
摘要:
全球地表雷达后向散射系数(NRCS)的统计特性分析是开展星载降水测量雷达(SPR)系统论证的基础，但大范围、长时间地表NRCS的测量难度大、费用高，目前，我国Ku频段小入射角大范围地表NRCS的测量、统计特性研究几乎还处于空白状态。该文提出利用热带降水测量计划(TRMM)卫星2011年度观测数据对全球地表NRCS进行了统计特性分析，得到了NRCS的均值、均方差等统计量与入射角的关系。在此基础上，分析了其对星载降水测量雷达的系统动态范围、天线旁瓣、脉冲压缩旁瓣、雷达定标等方面系统设计的影响，为我国...
全球地表雷达后向散射系数(NRCS)的统计特性分析是开展星载降水测量雷达(SPR)系统论证的基础，但大范围、长时间地表NRCS的测量难度大、费用高，目前，我国Ku频段小入射角大范围地表NRCS的测量、统计特性研究几乎还处于空白状态。该文提出利用热带降水测量计划(TRMM)卫星2011年度观测数据对全球地表NRCS进行了统计特性分析，得到了NRCS的均值、均方差等统计量与入射角的关系。在此基础上，分析了其对星载降水测量雷达的系统动态范围、天线旁瓣、脉冲压缩旁瓣、雷达定标等方面系统设计的影响，为我国...
2013, 35(11): 2728-2732.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00251
摘要:
为提高极限学习机(Extreme Learning Machine, ELM)的分类性能，同时保留其训练速度快的优点，该文提出融合ELM的方法，详细分析了特征级融合及决策级融合两种实现方式。为实现决策级融合ELM，提出概率极限学习机(Probabilistic ELM, PELM)，将传统ELM的数值型输出转化为概率型输出，使得不同特征的判决结果统一在固定范围。在此基础上，采用自适应权值的方式实现决策级融合，该方法充分考虑了分类器针对不同特征的判决准确率差异，无需先验知识及主观定义。实验证明，该...
为提高极限学习机(Extreme Learning Machine, ELM)的分类性能，同时保留其训练速度快的优点，该文提出融合ELM的方法，详细分析了特征级融合及决策级融合两种实现方式。为实现决策级融合ELM，提出概率极限学习机(Probabilistic ELM, PELM)，将传统ELM的数值型输出转化为概率型输出，使得不同特征的判决结果统一在固定范围。在此基础上，采用自适应权值的方式实现决策级融合，该方法充分考虑了分类器针对不同特征的判决准确率差异，无需先验知识及主观定义。实验证明，该...
2013, 35(11): 2733-2738.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01397
摘要:
稀疏恢复问题是目前国际数学与信息处理领域的一个研究热点，主要通过凸松弛法和贪婪追踪法两大类方法求解。但前者在恢复效率方面，后者在恢复能力方面都存在缺陷，而且两者都不能对高斯信号在较大的稀疏度下或在较小的观测度下获取有效的恢复。该文基于粒子群优化并结合了贪婪追踪法的思想，提出了一种新的稀疏恢复算法。数值实验表明，与其它方法相比，该文提出的算法不仅能获得更有效的恢复，而且在一般的稀疏度和观测度条件下运行速度较快。
稀疏恢复问题是目前国际数学与信息处理领域的一个研究热点，主要通过凸松弛法和贪婪追踪法两大类方法求解。但前者在恢复效率方面，后者在恢复能力方面都存在缺陷，而且两者都不能对高斯信号在较大的稀疏度下或在较小的观测度下获取有效的恢复。该文基于粒子群优化并结合了贪婪追踪法的思想，提出了一种新的稀疏恢复算法。数值实验表明，与其它方法相比，该文提出的算法不仅能获得更有效的恢复，而且在一般的稀疏度和观测度条件下运行速度较快。
2013, 35(11): 2739-2743.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00917
摘要:
该文针对自动曝光导致的背景动态变化问题，提出一种基于相机响应模型的运动检测算法。在初始化阶段，通过基于惩罚项的能量函数设计和海量数据筛选，求解相机响应函数。在线检测阶段，首先，通过将当前帧与背景帧建模为含有异常数据的单高斯分布，使用维纳滤波实时得到当前帧与背景帧之间的曝光比；然后，在检测自动曝光发生时，通过相机响应模型得到与当前帧曝光系数一致的背景参考帧，从而消除自动曝光导致的运动错检。实验结果表明，该算法满足实时处理的要求，且相比于经典算法，能更好地消除自动曝光所致的运动错检。
该文针对自动曝光导致的背景动态变化问题，提出一种基于相机响应模型的运动检测算法。在初始化阶段，通过基于惩罚项的能量函数设计和海量数据筛选，求解相机响应函数。在线检测阶段，首先，通过将当前帧与背景帧建模为含有异常数据的单高斯分布，使用维纳滤波实时得到当前帧与背景帧之间的曝光比；然后，在检测自动曝光发生时，通过相机响应模型得到与当前帧曝光系数一致的背景参考帧，从而消除自动曝光导致的运动错检。实验结果表明，该算法满足实时处理的要求，且相比于经典算法，能更好地消除自动曝光所致的运动错检。
2013, 35(11): 2744-2750.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01051
摘要:
该文针对红外图像中含有非均匀性噪声和高斯噪声的退化模型，提出了一种基于各向异性 (Perona Malik, PM)扩散的神经网络非均匀校正(PM-NN-NUC)算法。建立了关于非均匀校正的极小化模型。通过对新模型的最陡下降方程和偏微分方程的推导，可以看出PM-NN-NUC算法利用了神经网络校正和PM扩散在滤波过程中的相似性，不仅直接用于产生神经网络校正的期望值，还作用于计算迭代步长，而校正系数又反作用于PM的扩散过程，更好地将PM扩散和神经网络校正统一地结合在一起。通过对实际含噪红外图像进行实...
该文针对红外图像中含有非均匀性噪声和高斯噪声的退化模型，提出了一种基于各向异性 (Perona Malik, PM)扩散的神经网络非均匀校正(PM-NN-NUC)算法。建立了关于非均匀校正的极小化模型。通过对新模型的最陡下降方程和偏微分方程的推导，可以看出PM-NN-NUC算法利用了神经网络校正和PM扩散在滤波过程中的相似性，不仅直接用于产生神经网络校正的期望值，还作用于计算迭代步长，而校正系数又反作用于PM的扩散过程，更好地将PM扩散和神经网络校正统一地结合在一起。通过对实际含噪红外图像进行实...
2013, 35(11): 2751-2757.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00347
摘要:
关键点匹配技术是计算机视觉中的一项重要技术，其最主要的问题是寻找一种快速鲁棒的关键点匹配算法。该文提出了一种基于分层学习的二值描述符匹配算法。该方法将二值描述符学习过程分为粗细两个层次，结合了固定点抽样模式和随机抽样模式的优点，提高了学习效率；另外，该方法建立了更加合理的点对辨识模型并将其应用到关键点匹配算法中，提高了匹配精度。实验结果表明，在低计算复杂度下，该方法的匹配精度仍优于其它经典的二值描述符匹配算法。
关键点匹配技术是计算机视觉中的一项重要技术，其最主要的问题是寻找一种快速鲁棒的关键点匹配算法。该文提出了一种基于分层学习的二值描述符匹配算法。该方法将二值描述符学习过程分为粗细两个层次，结合了固定点抽样模式和随机抽样模式的优点，提高了学习效率；另外，该方法建立了更加合理的点对辨识模型并将其应用到关键点匹配算法中，提高了匹配精度。实验结果表明，在低计算复杂度下，该方法的匹配精度仍优于其它经典的二值描述符匹配算法。
2013, 35(11): 2758-2763.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01334
摘要:
针对导向矢量失配和样本协方差矩阵估计误差导致自适应波束形成性能下降的问题，该文提出一种基于波束域导向矢量估计的稳健方法。该方法首先利用期望信号角度失配区域的补集构造波束域转换矩阵，克服了当样本协方差矩阵中存在期望信号分量时现有算法出现有用信号对消的缺点。其次推导出波束域导向矢量估计方法，并将其转化为包含恒模约束的非凸二次约束二次规划问题，然后采用半正定松弛规划估计实际的波束域导向矢量。计算机仿真验证了该文所提方法的有效性。
针对导向矢量失配和样本协方差矩阵估计误差导致自适应波束形成性能下降的问题，该文提出一种基于波束域导向矢量估计的稳健方法。该方法首先利用期望信号角度失配区域的补集构造波束域转换矩阵，克服了当样本协方差矩阵中存在期望信号分量时现有算法出现有用信号对消的缺点。其次推导出波束域导向矢量估计方法，并将其转化为包含恒模约束的非凸二次约束二次规划问题，然后采用半正定松弛规划估计实际的波束域导向矢量。计算机仿真验证了该文所提方法的有效性。
2013, 35(11): 2764-2770.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00087
摘要:
自适应波束形成器对模型失配与运动干扰非常敏感，特别是训练数据中包含期望信号分量时，较小的系统误差也会导致算法性能严重下降。该文提出一种零陷展宽鲁棒自适应波束形成算法，通过重构和优化干扰加噪声协方差矩阵，并估计真实导向矢量来提高算法抗系统误差与运动干扰的鲁棒性。该算法还可以通过调整主瓣宽度来优化波束旁瓣。仿真实验验证了所提算法的正确性和有效性。
自适应波束形成器对模型失配与运动干扰非常敏感，特别是训练数据中包含期望信号分量时，较小的系统误差也会导致算法性能严重下降。该文提出一种零陷展宽鲁棒自适应波束形成算法，通过重构和优化干扰加噪声协方差矩阵，并估计真实导向矢量来提高算法抗系统误差与运动干扰的鲁棒性。该算法还可以通过调整主瓣宽度来优化波束旁瓣。仿真实验验证了所提算法的正确性和有效性。
2013, 35(11): 2771-2777.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2012.01554
摘要:
该文针对传统算法中预处理函数类型有限，对预处理函数所带来的性能改进分析不足及分数低阶协方差时差估计算法精度不够高的缺点进行改进，提出一类预处理函数，指出其需要满足的一组条件；并理论推导得到接收信号通过任意满足该组条件的函数处理后，其分数低阶协方差的方差减小且是无偏估计，从而提高了分数低阶协方差的峰值检测精度，提高了时差估计精度。最后提出了两种满足条件的预处理函数，仿真验证了在对称稳定分布噪声中该文算法提高时差估计精度的有效性及在高斯噪声环境下的适用性。
该文针对传统算法中预处理函数类型有限，对预处理函数所带来的性能改进分析不足及分数低阶协方差时差估计算法精度不够高的缺点进行改进，提出一类预处理函数，指出其需要满足的一组条件；并理论推导得到接收信号通过任意满足该组条件的函数处理后，其分数低阶协方差的方差减小且是无偏估计，从而提高了分数低阶协方差的峰值检测精度，提高了时差估计精度。最后提出了两种满足条件的预处理函数，仿真验证了在对称稳定分布噪声中该文算法提高时差估计精度的有效性及在高斯噪声环境下的适用性。
2013, 35(11): 2778-2783.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00101
摘要:
该文研究了量子理论与量子神经网络原理，深入分析了量子前向对传网模型与基于递归加权最小二乘的量子前向对传算法。提出了量子前向对传网的定义与知识集，提出了自适应量子前向对传算法，证明了算法的收敛性。该算法全面考虑了在本次学习之前学习速率的总体状况，通过自适应地改变学习速率，控制学习速率适时变化，改善网络的收敛性。有效克服了学习速率过高导致网络振荡发散与学习速率太小降低网络收敛速度的缺陷。仿真结果表明，自适应量子前向对传算法相对基于递归加权最小二乘的量子前向对传算法具有较少的网络训练迭代次数和较高的分...
该文研究了量子理论与量子神经网络原理，深入分析了量子前向对传网模型与基于递归加权最小二乘的量子前向对传算法。提出了量子前向对传网的定义与知识集，提出了自适应量子前向对传算法，证明了算法的收敛性。该算法全面考虑了在本次学习之前学习速率的总体状况，通过自适应地改变学习速率，控制学习速率适时变化，改善网络的收敛性。有效克服了学习速率过高导致网络振荡发散与学习速率太小降低网络收敛速度的缺陷。仿真结果表明，自适应量子前向对传算法相对基于递归加权最小二乘的量子前向对传算法具有较少的网络训练迭代次数和较高的分...
2013, 35(11): 2784-2789.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00242
摘要:
从通道互连结构角度考虑，该文提出一种降低FPGA中开关矩阵漏电流的方法。根据漏电流与电路输入、输出状态有关的结论，利用连线开关盒(SWB)对信号的传输特性，将FPGA中开关矩阵的漏电优化等效在小规模的矩阵单元中实现。因为能够在有限的输出状态组合中搜寻最小漏电状态，相比仅通过电平恢复器确定SWB输出状态的方法，该算法能有效地降低漏电流，并且兼容电路级的漏电流优化方法。
从通道互连结构角度考虑，该文提出一种降低FPGA中开关矩阵漏电流的方法。根据漏电流与电路输入、输出状态有关的结论，利用连线开关盒(SWB)对信号的传输特性，将FPGA中开关矩阵的漏电优化等效在小规模的矩阵单元中实现。因为能够在有限的输出状态组合中搜寻最小漏电状态，相比仅通过电平恢复器确定SWB输出状态的方法，该算法能有效地降低漏电流，并且兼容电路级的漏电流优化方法。
2013, 35(11): 2790-2794.
doi: 10.3724/SP.J.1146.2013.00223
摘要:
对于一个任意给定的信号，判断其傅里叶变换是否存在一直是尚未解决的问题。由于此问题在信号分析类课程的教学或工程应用中常给人们带来困扰，该文对此进行了分析。从质疑斜坡信号的傅里叶变换入手，通过与常见能量信号和功率信号的傅里叶变换特征相对比，指出了斜坡信号傅里叶变换的一些问题。分析表明斜坡信号不满足傅里叶积分定理，并据此认为斜坡信号的傅里叶变换不成立。最后，通过仿真分析对所持观点进行了验证，并对一些常见信号傅里叶变换的一般规律进行了归纳总结。
对于一个任意给定的信号，判断其傅里叶变换是否存在一直是尚未解决的问题。由于此问题在信号分析类课程的教学或工程应用中常给人们带来困扰，该文对此进行了分析。从质疑斜坡信号的傅里叶变换入手，通过与常见能量信号和功率信号的傅里叶变换特征相对比，指出了斜坡信号傅里叶变换的一些问题。分析表明斜坡信号不满足傅里叶积分定理，并据此认为斜坡信号的傅里叶变换不成立。最后，通过仿真分析对所持观点进行了验证，并对一些常见信号傅里叶变换的一般规律进行了归纳总结。
