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2015年 第37卷 第9期
2015, 37(9): 2033-2039.
doi: 10.11999/JEIT150031
摘要:
该文针对视觉跟踪中运动目标的鲁棒性跟踪问题，将深度学习引入视觉跟踪领域，提出一种基于多层卷积滤波特征的目标跟踪算法。该算法利用分层学习得到的主成分分析(PCA)特征向量，对原始图像进行多层卷积滤波，从而提取出图像更深层次的抽象表达，然后利用巴氏距离进行特征相似度匹配估计，进而结合粒子滤波算法实现目标跟踪。结果表明，这种多层卷积滤波提取到的特征能够更好地表达目标，所提跟踪算法对光照变化、遮挡、异面旋转、摄像机抖动都具有很好的不变性，对平面内旋转也具有一定的不变性，在具有此类特点的视频序列上表现出非...
该文针对视觉跟踪中运动目标的鲁棒性跟踪问题，将深度学习引入视觉跟踪领域，提出一种基于多层卷积滤波特征的目标跟踪算法。该算法利用分层学习得到的主成分分析(PCA)特征向量，对原始图像进行多层卷积滤波，从而提取出图像更深层次的抽象表达，然后利用巴氏距离进行特征相似度匹配估计，进而结合粒子滤波算法实现目标跟踪。结果表明，这种多层卷积滤波提取到的特征能够更好地表达目标，所提跟踪算法对光照变化、遮挡、异面旋转、摄像机抖动都具有很好的不变性，对平面内旋转也具有一定的不变性，在具有此类特点的视频序列上表现出非...
2015, 37(9): 2040-2046.
doi: 10.11999/JEIT150086
摘要:
该文对Dempster-Shafer(DS)理论以及Dezert-Smarandache理论(DSmT)进行了深入研究，为了能够在仅需较低计算复杂度的前提下得到更加精确的融合结果，提出一种新的快速DSmT-DS近似推理融合方法。该方法针对超幂集空间仅单子焦元具有信度赋值的情况，将超幂集空间拆分映射成元素为各单子焦元和其补集的二元集合的新的超幂集空间，并求出每个补集的信度赋值；再运用Dezert-Smarandache框架中的第5条比例冲突分配规则(DSmT+PCR5)在新的超幂集空间的二元集合子...
该文对Dempster-Shafer(DS)理论以及Dezert-Smarandache理论(DSmT)进行了深入研究，为了能够在仅需较低计算复杂度的前提下得到更加精确的融合结果，提出一种新的快速DSmT-DS近似推理融合方法。该方法针对超幂集空间仅单子焦元具有信度赋值的情况，将超幂集空间拆分映射成元素为各单子焦元和其补集的二元集合的新的超幂集空间，并求出每个补集的信度赋值；再运用Dezert-Smarandache框架中的第5条比例冲突分配规则(DSmT+PCR5)在新的超幂集空间的二元集合子...
2015, 37(9): 2047-2054.
doi: 10.11999/JEIT141473
摘要:
针对传统C-V模型对颜色不均匀图像分割失败并且对初始轮廓和位置敏感问题，以及现有符号距离正则项存在周期性振荡和局部极值问题。该文提出结合局部能量信息和改进的符号距离正则项的图像目标分割算法。首先，将全局图像信息扩展到HSV空间，并使用局部能量项信息分析每个像素及其领域内的统计特性，从而在较少的迭代次数内有效分割颜色分布不均匀图像。其次，改进现有符号距离正则项，改进后的符号距离正则项在避免水平集函数的重新初始化的同时，提高了计算效率，保证了水平集函数演化过程的稳定性。然后，定义阈值判断法的水平集函...
针对传统C-V模型对颜色不均匀图像分割失败并且对初始轮廓和位置敏感问题，以及现有符号距离正则项存在周期性振荡和局部极值问题。该文提出结合局部能量信息和改进的符号距离正则项的图像目标分割算法。首先，将全局图像信息扩展到HSV空间，并使用局部能量项信息分析每个像素及其领域内的统计特性，从而在较少的迭代次数内有效分割颜色分布不均匀图像。其次，改进现有符号距离正则项，改进后的符号距离正则项在避免水平集函数的重新初始化的同时，提高了计算效率，保证了水平集函数演化过程的稳定性。然后，定义阈值判断法的水平集函...
2015, 37(9): 2055-2061.
doi: 10.11999/JEIT150173
摘要:
该文针对传统的图像质量评价方法无法有效模拟人类视觉系统(HVS)存在的不足，提出基于小波分析的加权稀疏保真度(Weighting Sparse Fidelity, WSF)图像评价算法。算法以模拟人类视觉系统的神经网络为切入点，对图像进行一阶小波分解得到4个不同方向的子带图像，然后将子带图像分成88大小的图像块，采用快速独立分量分析(FastICA)的方法对各个图像块进行训练并提取图像特征检测矩阵，根据特征检测矩阵计算各子带图像块的稀疏特征值并建立稀疏保真度质量评价模型。在此基础上，根据细节信息...
该文针对传统的图像质量评价方法无法有效模拟人类视觉系统(HVS)存在的不足，提出基于小波分析的加权稀疏保真度(Weighting Sparse Fidelity, WSF)图像评价算法。算法以模拟人类视觉系统的神经网络为切入点，对图像进行一阶小波分解得到4个不同方向的子带图像，然后将子带图像分成88大小的图像块，采用快速独立分量分析(FastICA)的方法对各个图像块进行训练并提取图像特征检测矩阵，根据特征检测矩阵计算各子带图像块的稀疏特征值并建立稀疏保真度质量评价模型。在此基础上，根据细节信息...
2015, 37(9): 2062-2068.
doi: 10.11999/JEIT141641
摘要:
针对结构相似(SSIM)图像质量评价算法没有考虑人眼视觉多通道性和对图像高失真评价的不稳定性，提出一种基于视觉显著失真度的图像质量自适应融合(VSAP)评价方法。该方法首先采用log-Gabor滤波提取图像的高频、中频及低频3层视觉特征，基于log-Gabor变换尺度和方向权重系数计算特征值的相似度；然后基于视觉阈值多分辨性迭加计算出特征值的失真度；最后，根据视觉失真度自适应融合相似度评价与失真度评价获得图像质量的最终客观评价。实验结果表明，VSAP方法不但对图像不同类型失真的客观评价与主观感知...
针对结构相似(SSIM)图像质量评价算法没有考虑人眼视觉多通道性和对图像高失真评价的不稳定性，提出一种基于视觉显著失真度的图像质量自适应融合(VSAP)评价方法。该方法首先采用log-Gabor滤波提取图像的高频、中频及低频3层视觉特征，基于log-Gabor变换尺度和方向权重系数计算特征值的相似度；然后基于视觉阈值多分辨性迭加计算出特征值的失真度；最后，根据视觉失真度自适应融合相似度评价与失真度评价获得图像质量的最终客观评价。实验结果表明，VSAP方法不但对图像不同类型失真的客观评价与主观感知...
2015, 37(9): 2069-2075.
doi: 10.11999/JEIT150003
摘要:
针对大部分骨架计算方法对轮廓噪声的极端敏感性问题，该文提出一种基于贝叶斯模型的骨架裁剪方法。该方法利用贝叶斯理论对骨架及其生长过程进行建模，进而通过对模型的迭代优化实现骨架候选分支的筛选裁剪。由于已有的重建误差率在分析骨架时不能很好地体现骨架简洁程度，故该文在骨架重建误差率的基础上综合考虑骨架简洁度，提出骨架有效率的概念来对骨架做客观定量分析。实验结果表明该文算法对轮廓噪声具有较好的鲁棒性，且裁剪出的骨架相比现有算法得到的骨架结构更加简单，对形状描述更加准确。
针对大部分骨架计算方法对轮廓噪声的极端敏感性问题，该文提出一种基于贝叶斯模型的骨架裁剪方法。该方法利用贝叶斯理论对骨架及其生长过程进行建模，进而通过对模型的迭代优化实现骨架候选分支的筛选裁剪。由于已有的重建误差率在分析骨架时不能很好地体现骨架简洁程度，故该文在骨架重建误差率的基础上综合考虑骨架简洁度，提出骨架有效率的概念来对骨架做客观定量分析。实验结果表明该文算法对轮廓噪声具有较好的鲁棒性，且裁剪出的骨架相比现有算法得到的骨架结构更加简单，对形状描述更加准确。
2015, 37(9): 2076-2081.
doi: 10.11999/JEIT150165
摘要:
基于简易深度成像设备的动作捕捉系统因其与传统设备相比更加廉价且易于使用而倍受关注。然而，此类设备图像分辨率很低，肢体间互相遮挡，缺乏3维动作重建的基本数据条件。该文融合人体关节点父子关系与关节点在运动中的多阶马尔可夫性，提出一个描述人体关节点空间关系与动态特性的动态贝叶斯网络(DBN)模型，基于该DBN模型并利用高尔夫挥杆运动的相似性，构建了一种高尔夫挥杆3维重建系统DBN-Motion(DBN-based Motion reconstruction system)，使用简易深度成像设备Kine...
基于简易深度成像设备的动作捕捉系统因其与传统设备相比更加廉价且易于使用而倍受关注。然而，此类设备图像分辨率很低，肢体间互相遮挡，缺乏3维动作重建的基本数据条件。该文融合人体关节点父子关系与关节点在运动中的多阶马尔可夫性，提出一个描述人体关节点空间关系与动态特性的动态贝叶斯网络(DBN)模型，基于该DBN模型并利用高尔夫挥杆运动的相似性，构建了一种高尔夫挥杆3维重建系统DBN-Motion(DBN-based Motion reconstruction system)，使用简易深度成像设备Kine...
2015, 37(9): 2082-2088.
doi: 10.11999/JEIT150074
摘要:
经典数据驱动型TSK(Takagi-Sugeno-Kang)模糊系统在获取模糊规则时，会考虑数据的所有特征空间，其带来一个重要缺陷：如果数据的特征空间维数过高，则系统获取的模糊规则繁杂，使系统复杂度增加而导致解释性下降。该文针对此缺陷，探讨了一种基于模糊子空间聚类的〇阶L2型TSK模糊系统(Fuzzy Subspace Clustering based zero-order L2- norm TSK Fuzzy System, FSC-0-L2-TSK-FS)构建新方法。新方法构建的模糊系统不仅...
经典数据驱动型TSK(Takagi-Sugeno-Kang)模糊系统在获取模糊规则时，会考虑数据的所有特征空间，其带来一个重要缺陷：如果数据的特征空间维数过高，则系统获取的模糊规则繁杂，使系统复杂度增加而导致解释性下降。该文针对此缺陷，探讨了一种基于模糊子空间聚类的〇阶L2型TSK模糊系统(Fuzzy Subspace Clustering based zero-order L2- norm TSK Fuzzy System, FSC-0-L2-TSK-FS)构建新方法。新方法构建的模糊系统不仅...
2015, 37(9): 2089-2096.
doi: 10.11999/JEIT141478
摘要:
为了更加有效地预测图像中吸引视觉注意的关键区域，该文提出一种融合相位一致性与2维主成分分析(2DPCA)的显著性方法。该方法不同于传统的利用相位谱的方式，而是提出采用相位一致性(PC)获取图像中重要的特征点和边缘信息，经快速漂移超像素优化后，融合局部和全局颜色对比度，生成低层特征显著图。接着提出利用2DPCA提取图像块的主成分后，计算主成分空间中图像块的局部和全局可区分性，得到模式显著图。最后，通过空间离散度度量分配合适的权重，使两者融合，提取显著性区域。在两种人眼跟踪数据库上与5种经典算法的实...
为了更加有效地预测图像中吸引视觉注意的关键区域，该文提出一种融合相位一致性与2维主成分分析(2DPCA)的显著性方法。该方法不同于传统的利用相位谱的方式，而是提出采用相位一致性(PC)获取图像中重要的特征点和边缘信息，经快速漂移超像素优化后，融合局部和全局颜色对比度，生成低层特征显著图。接着提出利用2DPCA提取图像块的主成分后，计算主成分空间中图像块的局部和全局可区分性，得到模式显著图。最后，通过空间离散度度量分配合适的权重，使两者融合，提取显著性区域。在两种人眼跟踪数据库上与5种经典算法的实...
2015, 37(9): 2097-2102.
doi: 10.11999/JEIT150033
摘要:
该文提出一种基于多尺度分解的k邻域随机查找快速图像修复方法。基于双边滤波下采样分解图像，从图像最粗糙层开始，对每一粗糙层采用基于最小堆的k邻域随机查找算法快速搜索最佳匹配块，利用鲁棒优先级函数确定下一待修复块。每一粗糙层修复后用双边滤波上采样重建下一粗糙层，迭代得到最终的修复结果。与相关工作比较，所提方法的修复结果能够保持图像的细节和边缘信息，取得更高的修复质量。利用客观指标评价修复结果。实验结果表明该方法有效易行，修复的图像具有良好的可视效果。
该文提出一种基于多尺度分解的k邻域随机查找快速图像修复方法。基于双边滤波下采样分解图像，从图像最粗糙层开始，对每一粗糙层采用基于最小堆的k邻域随机查找算法快速搜索最佳匹配块，利用鲁棒优先级函数确定下一待修复块。每一粗糙层修复后用双边滤波上采样重建下一粗糙层，迭代得到最终的修复结果。与相关工作比较，所提方法的修复结果能够保持图像的细节和边缘信息，取得更高的修复质量。利用客观指标评价修复结果。实验结果表明该方法有效易行，修复的图像具有良好的可视效果。
2015, 37(9): 2103-2109.
doi: 10.11999/JEIT150019
摘要:
无切分维吾尔文文档识别技术能够有效避免字符切分错误，但是对于低数据资源的新样本类型，原有模型往往难以获得较高的识别性能。为此，该文提出共享常用维文字体间相对稳定的字符结构信息，并用Bootstrap方法提高样本利用效率的解决方法。通过在实际书籍样本上的实验表明，仅利用规模约原始训练样本1/5的新类型样本，该方法在测试集上的平均字符识别准确率就可以达到95.05%；而与常用的最大后验概率估计方法相比，也能使识别错误率相对降低55.76%~63.84%。因此，该方法能够有效解决低数据资源条件下的维文...
无切分维吾尔文文档识别技术能够有效避免字符切分错误，但是对于低数据资源的新样本类型，原有模型往往难以获得较高的识别性能。为此，该文提出共享常用维文字体间相对稳定的字符结构信息，并用Bootstrap方法提高样本利用效率的解决方法。通过在实际书籍样本上的实验表明，仅利用规模约原始训练样本1/5的新类型样本，该方法在测试集上的平均字符识别准确率就可以达到95.05%；而与常用的最大后验概率估计方法相比，也能使识别错误率相对降低55.76%~63.84%。因此，该方法能够有效解决低数据资源条件下的维文...
2015, 37(9): 2110-2116.
doi: 10.11999/JEIT141651
摘要:
针对阵列通道不一致性引起的幅相误差校正问题，基于多级维纳滤波器(MSWF)，该文提出幅相误差快速校正的简化的多级维纳滤波器(SMSWF)算法。SMSWF算法利用校正源的方位和波形信息对阵列幅相参数进行估计，无需估计协方差矩阵和进行特征值分解，大大地减小了计算量，且具有与特征分解方法相同的幅相参数估计性能。研究发现，单个信源入射到阵列且信源波形已知时，SMSWF算法获得的信号子空间等价于特征分解法得到的信号子空间，这表明SMSWF算法能够替代特征分解法，从而极大减小基于特征分解法的信号处理方法的计...
针对阵列通道不一致性引起的幅相误差校正问题，基于多级维纳滤波器(MSWF)，该文提出幅相误差快速校正的简化的多级维纳滤波器(SMSWF)算法。SMSWF算法利用校正源的方位和波形信息对阵列幅相参数进行估计，无需估计协方差矩阵和进行特征值分解，大大地减小了计算量，且具有与特征分解方法相同的幅相参数估计性能。研究发现，单个信源入射到阵列且信源波形已知时，SMSWF算法获得的信号子空间等价于特征分解法得到的信号子空间，这表明SMSWF算法能够替代特征分解法，从而极大减小基于特征分解法的信号处理方法的计...
2015, 37(9): 2117-2123.
doi: 10.11999/JEIT150139
摘要:
借鉴语音声学的研究成果，音色可作为区分不同目标的依据。由于舰船辐射噪声的音色信息包含在其信号的波形结构特征中，可以通过提取舰船辐射噪声的波形结构特征判断目标类型。该文对水面目标信号时域波形结构特征提取进行了研究，构建了基于信号统计特性的特征矢量，包括过零点波长、峰峰幅度、过零点波长差分以及波列面积等。应用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)作为分类器识别两类水面目标信号，核函数为径向基函数(RBF)。提出了差分进化和粒子群算法的混合算法，优化了惩罚因子和径向基函数...
借鉴语音声学的研究成果，音色可作为区分不同目标的依据。由于舰船辐射噪声的音色信息包含在其信号的波形结构特征中，可以通过提取舰船辐射噪声的波形结构特征判断目标类型。该文对水面目标信号时域波形结构特征提取进行了研究，构建了基于信号统计特性的特征矢量，包括过零点波长、峰峰幅度、过零点波长差分以及波列面积等。应用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)作为分类器识别两类水面目标信号，核函数为径向基函数(RBF)。提出了差分进化和粒子群算法的混合算法，优化了惩罚因子和径向基函数...
2015, 37(9): 2124-2131.
doi: 10.11999/JEIT141618
摘要:
非线性随机共振系统具有利用噪声增强微弱信号的能力，为强噪声背景下的信号检测开辟了新的途径。该文提出一种变参数随机共振(VPSR)模型，实现对非周期信号的有效检测、噪声去除和信号恢复。通过以恢复信号的拟合决定系数和互相关系数作为评判标准，研究分析了不同参数变化对系统输出的影响，分析结果表明该模型能有效地从噪声背景中恢复时变信号。该方法拓展了随机共振用于时变信号检测技术的领域，在时变信号检测和处理以及雷达通讯等方向有着一定的潜在应用价值。
非线性随机共振系统具有利用噪声增强微弱信号的能力，为强噪声背景下的信号检测开辟了新的途径。该文提出一种变参数随机共振(VPSR)模型，实现对非周期信号的有效检测、噪声去除和信号恢复。通过以恢复信号的拟合决定系数和互相关系数作为评判标准，研究分析了不同参数变化对系统输出的影响，分析结果表明该模型能有效地从噪声背景中恢复时变信号。该方法拓展了随机共振用于时变信号检测技术的领域，在时变信号检测和处理以及雷达通讯等方向有着一定的潜在应用价值。
2015, 37(9): 2132-2137.
doi: 10.11999/JEIT150204
摘要:
为了解决传统GPS接收机对弱信号频率牵引速度比较慢、成功率较低的问题，该文提出基于FFT的频率估计方法。为了克服导航数据比特反转带来的影响，用平方法和差分法分别构造的新变量作为FFT运算的输入。实验结果显示，没有比特边沿先验信息的情况下，差分构造变量的方法在21 dBHz弱信号时正确估计频率概率在95%以上，有比特边沿先验信息的情况下，平方构造变量的方法在19 dBHz弱信号下正确检测频率概率仍能达到95%。
为了解决传统GPS接收机对弱信号频率牵引速度比较慢、成功率较低的问题，该文提出基于FFT的频率估计方法。为了克服导航数据比特反转带来的影响，用平方法和差分法分别构造的新变量作为FFT运算的输入。实验结果显示，没有比特边沿先验信息的情况下，差分构造变量的方法在21 dBHz弱信号时正确估计频率概率在95%以上，有比特边沿先验信息的情况下，平方构造变量的方法在19 dBHz弱信号下正确检测频率概率仍能达到95%。
2015, 37(9): 2138-2143.
doi: 10.11999/JEIT150116
摘要:
该文提出基于时间-调频斜率分布(TCD)的目标回波线性调频(LFM)信号的多普勒调频斜率估计算法。分析目标回波LFM信号的TCD表明自项和交叉项均在多普勒调频斜率处取得极大值，采用垂直调频斜率轴投影积分可以有效抑制TCD的非多普勒调频斜率交叉项及噪声，增强多普勒调频斜率项。同时，采用二次搜索方法搜索TCD投影积分量最大值保证多普勒调频斜率估计精度，有效减少运算量；理论分析表明，通过合理控制搜索步长，可以使得计算耗时在一定条件下最小。仿真实验验证了该方法的有效性，该方法具有较高的估计精度以及抗噪性...
该文提出基于时间-调频斜率分布(TCD)的目标回波线性调频(LFM)信号的多普勒调频斜率估计算法。分析目标回波LFM信号的TCD表明自项和交叉项均在多普勒调频斜率处取得极大值，采用垂直调频斜率轴投影积分可以有效抑制TCD的非多普勒调频斜率交叉项及噪声，增强多普勒调频斜率项。同时，采用二次搜索方法搜索TCD投影积分量最大值保证多普勒调频斜率估计精度，有效减少运算量；理论分析表明，通过合理控制搜索步长，可以使得计算耗时在一定条件下最小。仿真实验验证了该方法的有效性，该方法具有较高的估计精度以及抗噪性...
2015, 37(9): 2144-2150.
doi: 10.11999/JEIT141659
摘要:
该文提出一种基于频谱残留变换的红外遥感图像舰船目标检测方法。该方法首先根据海洋红外图像中自然背景和干扰的特性设计频谱残留变换的模型参数；然后对海洋红外图像实施频谱残留变换；最后在变换图像上进行目标检测。实验结果表明：该方法可以有效消除红外图像中的大尺度干扰和图像噪声，增强图像中舰船目标的信杂比，提高舰船检测的准确性。
该文提出一种基于频谱残留变换的红外遥感图像舰船目标检测方法。该方法首先根据海洋红外图像中自然背景和干扰的特性设计频谱残留变换的模型参数；然后对海洋红外图像实施频谱残留变换；最后在变换图像上进行目标检测。实验结果表明：该方法可以有效消除红外图像中的大尺度干扰和图像噪声，增强图像中舰船目标的信杂比，提高舰船检测的准确性。
2015, 37(9): 2151-2157.
doi: 10.11999/JEIT150125
摘要:
InISAR系统能够实现对目标的3维几何估计，更加有利于目标的分类和识别。同时多功能ISAR/InISAR系统针对的多是机动性很强的目标，在某些情况下对单个目标仅能获取稀疏孔径观测，尤其是在目标存在机动特性的情况下，更是增加了ISAR成像的难度，这些对传统的ISAR成像算法提出了挑战。为了解决上述这些问题，该文针对机动目标提出一种基于稀疏孔径的联合稀疏约束InISAR 3维成像方法。对匀加速转动的目标，回波的多普勒调制可以建模成线性调频的形式，并用chirp-傅里叶字典来表征其机动性。接着将联合...
InISAR系统能够实现对目标的3维几何估计，更加有利于目标的分类和识别。同时多功能ISAR/InISAR系统针对的多是机动性很强的目标，在某些情况下对单个目标仅能获取稀疏孔径观测，尤其是在目标存在机动特性的情况下，更是增加了ISAR成像的难度，这些对传统的ISAR成像算法提出了挑战。为了解决上述这些问题，该文针对机动目标提出一种基于稀疏孔径的联合稀疏约束InISAR 3维成像方法。对匀加速转动的目标，回波的多普勒调制可以建模成线性调频的形式，并用chirp-傅里叶字典来表征其机动性。接着将联合...
2015, 37(9): 2158-2163.
doi: 10.11999/JEIT150108
摘要:
：针对传统局部最优检测器在显著非高斯杂波背景下导致检测性能下降的问题，该文提出一种分数低阶局部最优雷达目标检测方法。首先对局部最优检测器的模型进行简化，在此基础上，根据分数低阶统计量理论，利用分数低阶相关矩阵描述杂波的相关特征，并以分数低阶二次型作为局部最优检测器的权值，改善了显著非高斯杂波背景下的雷达目标检测性能。利用仿真数据和IPIX雷达数据进行实验分析，结果表明，针对显著的非高斯杂波背景下的弱目标信号，相对于传统的局部最优检测方法，该文方法的检测性能显著提高。
：针对传统局部最优检测器在显著非高斯杂波背景下导致检测性能下降的问题，该文提出一种分数低阶局部最优雷达目标检测方法。首先对局部最优检测器的模型进行简化，在此基础上，根据分数低阶统计量理论，利用分数低阶相关矩阵描述杂波的相关特征，并以分数低阶二次型作为局部最优检测器的权值，改善了显著非高斯杂波背景下的雷达目标检测性能。利用仿真数据和IPIX雷达数据进行实验分析，结果表明，针对显著的非高斯杂波背景下的弱目标信号，相对于传统的局部最优检测方法，该文方法的检测性能显著提高。
2015, 37(9): 2164-2170.
doi: 10.11999/JEIT141523
摘要:
该文针对发射阵列、接收阵列以及多级延迟器均为非均匀配置的双基地MIMO雷达，提出基于时域和空域二次自由度扩展的发射角、接收角以及多普勒频率估计的ESPRIT (Estimating Signal Via Rotational Invariance Techniques)新方法。该方法利用双基地MIMO雷达特殊的方向矢量特点(矩阵的Khatri-Rao积形式)，对接收信号进行两次行置换以及去冗余处理，实现了时域和空域孔径自由度的二次扩展。然后对新数据进行时空滑窗处理，利用ESPRIT算法分别估计出...
该文针对发射阵列、接收阵列以及多级延迟器均为非均匀配置的双基地MIMO雷达，提出基于时域和空域二次自由度扩展的发射角、接收角以及多普勒频率估计的ESPRIT (Estimating Signal Via Rotational Invariance Techniques)新方法。该方法利用双基地MIMO雷达特殊的方向矢量特点(矩阵的Khatri-Rao积形式)，对接收信号进行两次行置换以及去冗余处理，实现了时域和空域孔径自由度的二次扩展。然后对新数据进行时空滑窗处理，利用ESPRIT算法分别估计出...
2015, 37(9): 2171-2176.
doi: 10.11999/JEIT141593
摘要:
针对认知雷达合成的时域恒模波形能量谱误差大的问题，该文提出了一种基于迭代凸优化的恒模波形合成方法。该方法首先将波形合成过程转化成峰均功率比(PAPR)约束下的优化问题，克服了常规波形合成过程中时域和频域独立优化导致的整体收敛速度慢，局部最优值能量谱误差大的问题。其次通过最小化加权误差矢量值(WEVM)降低阻带功率水平，提高干扰及强杂波抑制能力。最后通过一系列变换操作将优化问题转化成二阶锥规划(SOCP)问题求解。计算机仿真验证了所提算法的有效性。
针对认知雷达合成的时域恒模波形能量谱误差大的问题，该文提出了一种基于迭代凸优化的恒模波形合成方法。该方法首先将波形合成过程转化成峰均功率比(PAPR)约束下的优化问题，克服了常规波形合成过程中时域和频域独立优化导致的整体收敛速度慢，局部最优值能量谱误差大的问题。其次通过最小化加权误差矢量值(WEVM)降低阻带功率水平，提高干扰及强杂波抑制能力。最后通过一系列变换操作将优化问题转化成二阶锥规划(SOCP)问题求解。计算机仿真验证了所提算法的有效性。
2015, 37(9): 2177-2182.
doi: 10.11999/JEIT150079
摘要:
天地波混合体制高频雷达(简称天地波雷达，HFHSSWR)海面一阶谱的频移和展宽特性，使得其一阶谱的提取比高频地波雷达(HFSWR)更困难。该文研究了天地波雷达一阶谱频移和展宽特性，并基于其在2维距离-多普勒谱上连续分布的特点，将信噪比方法应用于天地波雷达一阶谱提取。通过双基地角、电离层和海流等对一阶谱频移及展宽特性的定量分析，确定了信噪比方法中一阶谱中心位置、谱峰宽度、左右一阶谱间距等参数的计算方法和取值范围。并利用2维信噪比方法，解决由于天地波雷达信噪比下降引起的一阶谱边界检测不精确的问题。最...
天地波混合体制高频雷达(简称天地波雷达，HFHSSWR)海面一阶谱的频移和展宽特性，使得其一阶谱的提取比高频地波雷达(HFSWR)更困难。该文研究了天地波雷达一阶谱频移和展宽特性，并基于其在2维距离-多普勒谱上连续分布的特点，将信噪比方法应用于天地波雷达一阶谱提取。通过双基地角、电离层和海流等对一阶谱频移及展宽特性的定量分析，确定了信噪比方法中一阶谱中心位置、谱峰宽度、左右一阶谱间距等参数的计算方法和取值范围。并利用2维信噪比方法，解决由于天地波雷达信噪比下降引起的一阶谱边界检测不精确的问题。最...
2015, 37(9): 2183-2190.
doi: 10.11999/JEIT141580
摘要:
该文在同频全双工技术快速发展的背景下，针对物理层安全研究中波束成形技术的高复杂度和发端天线选择(TAS)技术的低性能，提出一种联合发端天线选择和收端人工噪声(AN)的物理层安全传输方法TAS-rAN。首先，有多根天线的发端，利用天线选择技术，选取能使合法接收方接收信噪比最大的天线发送保密消息；其次，有同频全双工能力的收端，在接收到消息的同时，发送人工噪声来扰乱窃听方对保密消息的窃听。在Nakagami-m信道下，推导了安全中断概率的闭合表达式，并基于此，得到非零安全容量的概率表达式；通过渐进安全...
该文在同频全双工技术快速发展的背景下，针对物理层安全研究中波束成形技术的高复杂度和发端天线选择(TAS)技术的低性能，提出一种联合发端天线选择和收端人工噪声(AN)的物理层安全传输方法TAS-rAN。首先，有多根天线的发端，利用天线选择技术，选取能使合法接收方接收信噪比最大的天线发送保密消息；其次，有同频全双工能力的收端，在接收到消息的同时，发送人工噪声来扰乱窃听方对保密消息的窃听。在Nakagami-m信道下，推导了安全中断概率的闭合表达式，并基于此，得到非零安全容量的概率表达式；通过渐进安全...
2015, 37(9): 2191-2197.
doi: 10.11999/JEIT141579
摘要:
该文研究存在多个相互勾结的单天线窃听者的多中继传输系统中，采用零空间人工噪声和放大转发的中继波束赋形的物理层安全传输方案。在中继窃听端的信道状态信息不准确的情况下，基于半定规划理论，对中继的波束赋形加权矩阵和人工噪声协方差矩阵进行联合优化，有效减少相互勾结的多个窃听者所获得的信息量，显著提高系统保密容量，是一种具有良好鲁棒性的物理层安全传输方案。仿真结果显示方案具有良好的性能。
该文研究存在多个相互勾结的单天线窃听者的多中继传输系统中，采用零空间人工噪声和放大转发的中继波束赋形的物理层安全传输方案。在中继窃听端的信道状态信息不准确的情况下，基于半定规划理论，对中继的波束赋形加权矩阵和人工噪声协方差矩阵进行联合优化，有效减少相互勾结的多个窃听者所获得的信息量，显著提高系统保密容量，是一种具有良好鲁棒性的物理层安全传输方案。仿真结果显示方案具有良好的性能。
2015, 37(9): 2198-2203.
doi: 10.11999/JEIT150088
摘要:
该文针对多用户大规模多输入多输出(MIMO)移动通信上行系统，提出一种基于能效优化的资源分配算法。所提方法在采用最大比合并(MRC)接收情况下，满足用户数据速率和可容忍的干扰水平约束条件下，以最大化系统能效下界为准则建立优化模型。根据分数规划的性质，把原始的分数最优化问题转换成减式的形式，进而采用凸优化的方法，通过联合调整基站端的发射天线数和用户的发射功率来优化能效函数。仿真结果表明，所提算法与穷举算法在能效上的差距不足9%，并且有较好的系统频谱效率性能，同时算法复杂度得到了显著降低。
该文针对多用户大规模多输入多输出(MIMO)移动通信上行系统，提出一种基于能效优化的资源分配算法。所提方法在采用最大比合并(MRC)接收情况下，满足用户数据速率和可容忍的干扰水平约束条件下，以最大化系统能效下界为准则建立优化模型。根据分数规划的性质，把原始的分数最优化问题转换成减式的形式，进而采用凸优化的方法，通过联合调整基站端的发射天线数和用户的发射功率来优化能效函数。仿真结果表明，所提算法与穷举算法在能效上的差距不足9%，并且有较好的系统频谱效率性能，同时算法复杂度得到了显著降低。
2015, 37(9): 2204-2210.
doi: 10.11999/JFIT141621
摘要:
该文在基于随机不完全着色干扰避免资源调度算法基础上，提出一种改进式随机不完全着色算法以优化无线体域网间干扰协调，通过控制已着色节点继续参与下一轮的着色算法实现网络更高的资源空间复用，通过限制相邻节点分配颜色数量差距保证节点间资源分配的公平性。仿真结果表明该文所提改进式随机不完全着色算法可在避免无线体域网用户间干扰的同时，进一步提高网络吞吐量和频谱空间复用率。
该文在基于随机不完全着色干扰避免资源调度算法基础上，提出一种改进式随机不完全着色算法以优化无线体域网间干扰协调，通过控制已着色节点继续参与下一轮的着色算法实现网络更高的资源空间复用，通过限制相邻节点分配颜色数量差距保证节点间资源分配的公平性。仿真结果表明该文所提改进式随机不完全着色算法可在避免无线体域网用户间干扰的同时，进一步提高网络吞吐量和频谱空间复用率。
2015, 37(9): 2211-2217.
doi: 10.11999/JEIT141395
摘要:
针对ZigBee通信中易遭受同频攻击导致数据阻塞和失真问题，该文提出一种同频攻击检测模型。该模型利用信号频谱的高斯分布规律和同频攻击对变换域幅值的影响进行同频攻击检测。在此基础上，通过嵌入空闲频带信道跳变机制和基于可变退避周期及接入概率的自适应退避算法，给出了同频攻击检测抑制方案。实验结果表明，该文模型和方案可以有效抵御同频攻击。
针对ZigBee通信中易遭受同频攻击导致数据阻塞和失真问题，该文提出一种同频攻击检测模型。该模型利用信号频谱的高斯分布规律和同频攻击对变换域幅值的影响进行同频攻击检测。在此基础上，通过嵌入空闲频带信道跳变机制和基于可变退避周期及接入概率的自适应退避算法，给出了同频攻击检测抑制方案。实验结果表明，该文模型和方案可以有效抵御同频攻击。
2015, 37(9): 2218-2224.
doi: 10.11999/JEIT150023
摘要:
针对网络流量特征属性不确定性和模糊性的特点，将直觉模糊推理理论引入异常检测领域，该文提出一种基于包含度的直觉模糊推理异常检测方法。首先设计异常检测中特征属性的隶属度与非隶属度函数，其次，给出基于包含度的强相似度计算方法并生成推理规则库，再次给出多维多重式直觉模糊推理规则，最后建立异常检测中的直觉模糊推理方法。通过对异常检测标准数据集KDD99的实验，验证该方法的有效性，与常见经典异常检测方法对比，该方法具有更良好的检测效果。
针对网络流量特征属性不确定性和模糊性的特点，将直觉模糊推理理论引入异常检测领域，该文提出一种基于包含度的直觉模糊推理异常检测方法。首先设计异常检测中特征属性的隶属度与非隶属度函数，其次，给出基于包含度的强相似度计算方法并生成推理规则库，再次给出多维多重式直觉模糊推理规则，最后建立异常检测中的直觉模糊推理方法。通过对异常检测标准数据集KDD99的实验，验证该方法的有效性，与常见经典异常检测方法对比，该方法具有更良好的检测效果。
2015, 37(9): 2225-2231.
doi: 10.11999/JEIT150205
摘要:
密钥信息泄露是互联云服务难题之一，为解决该问题，该文提出一种基于属性环签名的用户密钥撤销方案。该方案以互联云的用户密文访问方法为研究对象，论述了无属性泄露的密文矩阵映射机制，多授权者自主扩展属性集生成密钥，从而令云服务提供者(CSP)无法获得用户完整属性，达到消除属性存储负载的目的。另外，该方案以撤销环与单调张成算法为基础设计用户签名验证撤销机制，令CSP、授权者与用户共同组成属性环，接受CSP定义密文访问结构，用户签名只有通过源CSP验证才能访问密文，授权者撤销部分属性失效用户解密密钥，从而达...
密钥信息泄露是互联云服务难题之一，为解决该问题，该文提出一种基于属性环签名的用户密钥撤销方案。该方案以互联云的用户密文访问方法为研究对象，论述了无属性泄露的密文矩阵映射机制，多授权者自主扩展属性集生成密钥，从而令云服务提供者(CSP)无法获得用户完整属性，达到消除属性存储负载的目的。另外，该方案以撤销环与单调张成算法为基础设计用户签名验证撤销机制，令CSP、授权者与用户共同组成属性环，接受CSP定义密文访问结构，用户签名只有通过源CSP验证才能访问密文，授权者撤销部分属性失效用户解密密钥，从而达...
2015, 37(9): 2232-2237.
doi: 10.11999/JEIT150058
摘要:
针对多径路由带来的端到端测量路径不确定性以及布尔模型不能很好地解决多拥塞链路的问题，该文在识别端到端测量路径的基础上，提出一种基于扩展状态空间的网络拥塞链路识别算法。首先基于探测流时延相关性进行自适应聚类，进而得到各路径与探测流之间的映射关系。其次采用多门限的方式，将具有不同丢包程度的拥塞路径赋予不同的拥塞状态。最后将拥塞链路识别问题转化为一个约束最优化问题，并提出基于扩展状态空间的拥塞链路识别算法(ESSCLI)算法求解该问题。仿真结果表明，ESSCLI算法能够在多种不同网络场景下取得比当前算...
针对多径路由带来的端到端测量路径不确定性以及布尔模型不能很好地解决多拥塞链路的问题，该文在识别端到端测量路径的基础上，提出一种基于扩展状态空间的网络拥塞链路识别算法。首先基于探测流时延相关性进行自适应聚类，进而得到各路径与探测流之间的映射关系。其次采用多门限的方式，将具有不同丢包程度的拥塞路径赋予不同的拥塞状态。最后将拥塞链路识别问题转化为一个约束最优化问题，并提出基于扩展状态空间的拥塞链路识别算法(ESSCLI)算法求解该问题。仿真结果表明，ESSCLI算法能够在多种不同网络场景下取得比当前算...
2015, 37(9): 2238-2245.
doi: 10.11999/JEIT141649
摘要:
现实世界存在大量二分网络，研究其社区结构有助于从新角度认识和理解异质复杂网络。非负矩阵分解模型能够克服二分结构的限制，有效地挖掘二分网络的潜在结构，但也存在着时间复杂度高、收敛慢等问题。该文提出一种基于图正则化的三重非负矩阵分解(NMTF)算法应用于二分网络社区发现，通过图正则化将用户子空间和目标子空间的内部连接关系作为约束项引入到三重非负矩阵分解模型中；同时将NMTF分解为两个最小化近似误差的子问题，并给出了乘性迭代算法以交替更新因子矩阵，从而简化矩阵分解迭代，加快收敛速度。实验和分析证明：对...
现实世界存在大量二分网络，研究其社区结构有助于从新角度认识和理解异质复杂网络。非负矩阵分解模型能够克服二分结构的限制，有效地挖掘二分网络的潜在结构，但也存在着时间复杂度高、收敛慢等问题。该文提出一种基于图正则化的三重非负矩阵分解(NMTF)算法应用于二分网络社区发现，通过图正则化将用户子空间和目标子空间的内部连接关系作为约束项引入到三重非负矩阵分解模型中；同时将NMTF分解为两个最小化近似误差的子问题，并给出了乘性迭代算法以交替更新因子矩阵，从而简化矩阵分解迭代，加快收敛速度。实验和分析证明：对...
2015, 37(9): 2246-2253.
doi: 10.11999/JEIT141626
摘要:
构建层次型拓扑结构是延长网络生存时间的有效方法。该文将拓扑构建过程分为由簇成员组成的感知层和由簇头组成的平面数据转发层，建立了基于无线信号不规则性的网络能耗模型以及节点成簇稳定性模型，提出了基于无线信号不规则性的层次型拓扑控制(WSIBTC)算法。WSIBTC算法根据节点平均有效传输距离将监测区域划分为多个子区域，由成簇稳定性和节点在簇中的位置决定最终簇头，簇头间形成平面拓扑结构，延长网络生存时间。分析和仿真结果表明由WSIBTC算法得到的网络拓扑大幅度地提升了网络生存时间。
构建层次型拓扑结构是延长网络生存时间的有效方法。该文将拓扑构建过程分为由簇成员组成的感知层和由簇头组成的平面数据转发层，建立了基于无线信号不规则性的网络能耗模型以及节点成簇稳定性模型，提出了基于无线信号不规则性的层次型拓扑控制(WSIBTC)算法。WSIBTC算法根据节点平均有效传输距离将监测区域划分为多个子区域，由成簇稳定性和节点在簇中的位置决定最终簇头，簇头间形成平面拓扑结构，延长网络生存时间。分析和仿真结果表明由WSIBTC算法得到的网络拓扑大幅度地提升了网络生存时间。
2015, 37(9): 2254-2259.
doi: 10.11999/JEIT150077
摘要:
针对低频地波衰减因子预测算法中积分方程算法与其它经典算法在均匀/分段均匀光滑路径模型下求解结果不一致的问题进行研究分析。引入球面校正因子和高程转换技术，对积分方程方法进行改进，提高其与其它经典算法在光滑路径模型下预测结果的一致性。在此基础上，将改进算法用于实际不规则地面模型地波衰减因子预测，并与实测结果进行比较。与原算法相比，改进后的算法更适合考虑地球曲率影响下复杂长距离地面及空中地波衰减因子的求解。
针对低频地波衰减因子预测算法中积分方程算法与其它经典算法在均匀/分段均匀光滑路径模型下求解结果不一致的问题进行研究分析。引入球面校正因子和高程转换技术，对积分方程方法进行改进，提高其与其它经典算法在光滑路径模型下预测结果的一致性。在此基础上，将改进算法用于实际不规则地面模型地波衰减因子预测，并与实测结果进行比较。与原算法相比，改进后的算法更适合考虑地球曲率影响下复杂长距离地面及空中地波衰减因子的求解。
2015, 37(9): 2260-2264.
doi: 10.11999/JEIT150192
摘要:
该文利用多模稳态非线性理论，研究损耗材料加载和导引中心半径调节对回旋行波管稳定性改善的效果。结果表明，随着损耗材料电导率的减小返波振荡强度逐渐减小直至完全消失，同时工作模式输出功率显著增大；适当增大导引中心半径后，完全抑制返波振荡需要的损耗更小，可以减轻热损耗散热的困难，同时还能减小管子输出性能对电导率变化的敏感性。
该文利用多模稳态非线性理论，研究损耗材料加载和导引中心半径调节对回旋行波管稳定性改善的效果。结果表明，随着损耗材料电导率的减小返波振荡强度逐渐减小直至完全消失，同时工作模式输出功率显著增大；适当增大导引中心半径后，完全抑制返波振荡需要的损耗更小，可以减轻热损耗散热的困难，同时还能减小管子输出性能对电导率变化的敏感性。
2015, 37(9): 2265-2271.
doi: 10.11999/JEIT150095
摘要:
随着数字微流控生物芯片在生化领域中的广泛应用，对芯片可靠性和制造成本的要求也越来越高，在线测试对于确保微流控生物芯片正常工作异常重要。该文针对引脚约束的数字微流控生物芯片，提出一种基于改进最大最小蚁群算法的在线并行测试方案，在满足各种约束条件的情况下，采用伪随机比例原则，建立禁忌判断策略，自适应地改变信息素的残留系数，实现引脚约束数字微流控生物芯片的在线并行测试。实验结果表明，该方法可以同时用于离线和在线测试，相对于单液滴离线和在线测试，可有效减少芯片的测试时间，提高了测试工作效率。
随着数字微流控生物芯片在生化领域中的广泛应用，对芯片可靠性和制造成本的要求也越来越高，在线测试对于确保微流控生物芯片正常工作异常重要。该文针对引脚约束的数字微流控生物芯片，提出一种基于改进最大最小蚁群算法的在线并行测试方案，在满足各种约束条件的情况下，采用伪随机比例原则，建立禁忌判断策略，自适应地改变信息素的残留系数，实现引脚约束数字微流控生物芯片的在线并行测试。实验结果表明，该方法可以同时用于离线和在线测试，相对于单液滴离线和在线测试，可有效减少芯片的测试时间，提高了测试工作效率。
2015, 37(9): 2272-2276.
doi: 10.11999/JEIT150167
摘要:
该文基于迭代散射算法(ISP)对柱体阵列的散射场进行分析。通过矢量柱面波函数展开，根据理想导体表面边界条件，建立柱体表面入射场与散射场的关系式。将前一次迭代时柱体阵列的近区散射场作为下一次迭代的入射场，推导出柱体阵列散射场系数间的迭代关系。通过分析不同迭代次数下2~4个柱体的散射场，确定3次迭代即可保证算法的准确度。对比数值结果表明，迭代散射算法具有与矩量法(MoM)结果同等的准确度，并具有明显优于矩量法的计算速度。
该文基于迭代散射算法(ISP)对柱体阵列的散射场进行分析。通过矢量柱面波函数展开，根据理想导体表面边界条件，建立柱体表面入射场与散射场的关系式。将前一次迭代时柱体阵列的近区散射场作为下一次迭代的入射场，推导出柱体阵列散射场系数间的迭代关系。通过分析不同迭代次数下2~4个柱体的散射场，确定3次迭代即可保证算法的准确度。对比数值结果表明，迭代散射算法具有与矩量法(MoM)结果同等的准确度，并具有明显优于矩量法的计算速度。
2015, 37(9): 2277-2281.
doi: 10.11999/JEIT141566
摘要:
为了避免如WiMax, WLAN和X频段卫星系统等窄带通信系统对超宽带通信系统的影响，该文提出一种具有可控三陷波特性的超宽带天线。该天线通过在辐射贴片和接地板上开槽，并在基板背面增加环形寄生单元的方法实现三陷波特性。天线在3.1~10.6 GHz的超宽带频段内能够有效地工作并抑制3种不同的窄带通信系统的干扰。同时在环形寄生单元处增加开关设置，使天线能够实现双/三陷波的功能切换，并增强陷波性能。实测和仿真结果吻合，该天线实现了良好的陷波功能，在工作频段内有良好的辐射方向特性。
为了避免如WiMax, WLAN和X频段卫星系统等窄带通信系统对超宽带通信系统的影响，该文提出一种具有可控三陷波特性的超宽带天线。该天线通过在辐射贴片和接地板上开槽，并在基板背面增加环形寄生单元的方法实现三陷波特性。天线在3.1~10.6 GHz的超宽带频段内能够有效地工作并抑制3种不同的窄带通信系统的干扰。同时在环形寄生单元处增加开关设置，使天线能够实现双/三陷波的功能切换，并增强陷波性能。实测和仿真结果吻合，该天线实现了良好的陷波功能，在工作频段内有良好的辐射方向特性。
2015, 37(9): 2282-2286.
doi: 10.11999/JEIT150105
摘要:
为了降低传感器的驱动电压，提高该器件的品质因数和信噪比，该文研究封装材料和工艺对真空封装性能的影响，针对一种微机电系统(MEMS)谐振式微型电场敏感结构芯片，采用独特的共晶键合技术，实现该传感器的芯片级真空封装。实验结果表明，该传感器封装后的品质因数达到了30727.4，是常压封装的500倍；该封装器件具有更低的驱动电压，只需要直流分量100 mV和交流分量60 mVp-p，与常压测试时相比，分别只有原来的1/200和1/16。
为了降低传感器的驱动电压，提高该器件的品质因数和信噪比，该文研究封装材料和工艺对真空封装性能的影响，针对一种微机电系统(MEMS)谐振式微型电场敏感结构芯片，采用独特的共晶键合技术，实现该传感器的芯片级真空封装。实验结果表明，该传感器封装后的品质因数达到了30727.4，是常压封装的500倍；该封装器件具有更低的驱动电压，只需要直流分量100 mV和交流分量60 mVp-p，与常压测试时相比，分别只有原来的1/200和1/16。
