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2016年 第38卷 第6期
2016, 38(6): 1271-1327.
doi: 10.11999/JEIT160224
摘要:
业已证明四色猜想的数学证明可归结为刻画4-色漏斗型伪唯一4-色极大平面图的特征。为刻画此类极大平面图的结构特征，本文提出一种构造极大平面图的方法 扩缩运算。研究发现：此方法的关键问题是需要清楚一种构形，称为多米诺构形。文中构造性地给出了多米诺构形的充要条件；在此基础上提出并建立了一个图的祖先图与子孙图理论与构造方法。特别证明了：任一最小度4的n(9)-阶极大平面图必含(n-2)-阶或(n-3)-阶祖先图；给出极大平面图的递推构造法，并用此方法构造出6~12-阶所有最小度的4极大平面图。扩缩运算是本系列文章的基石。
业已证明四色猜想的数学证明可归结为刻画4-色漏斗型伪唯一4-色极大平面图的特征。为刻画此类极大平面图的结构特征，本文提出一种构造极大平面图的方法 扩缩运算。研究发现：此方法的关键问题是需要清楚一种构形，称为多米诺构形。文中构造性地给出了多米诺构形的充要条件；在此基础上提出并建立了一个图的祖先图与子孙图理论与构造方法。特别证明了：任一最小度4的n(9)-阶极大平面图必含(n-2)-阶或(n-3)-阶祖先图；给出极大平面图的递推构造法，并用此方法构造出6~12-阶所有最小度的4极大平面图。扩缩运算是本系列文章的基石。
2016, 38(6): 1328-1353.
doi: 10.11999/JEIT160409
摘要:
一个极大平面图若是从K4出发，不断地在三角面上嵌入3度顶点得到的，则称此极大平面图为递归极大平面图。唯一4-色极大平面图猜想是指：一个平面图是唯一4-可着色的当且仅当它是递归极大平面图。此猜想已有43年历史，是图着色理论中继四色猜想之后另一个著名的未解猜想。为此，该文相继深入研究了哑铃极大平面图与递归极大平面图的结构与特性，结合该系列文章(2)的扩缩运算，给出了证明唯一4-色极大平面图猜想的一种思路。
一个极大平面图若是从K4出发，不断地在三角面上嵌入3度顶点得到的，则称此极大平面图为递归极大平面图。唯一4-色极大平面图猜想是指：一个平面图是唯一4-可着色的当且仅当它是递归极大平面图。此猜想已有43年历史，是图着色理论中继四色猜想之后另一个著名的未解猜想。为此，该文相继深入研究了哑铃极大平面图与递归极大平面图的结构与特性，结合该系列文章(2)的扩缩运算，给出了证明唯一4-色极大平面图猜想的一种思路。
2016, 38(6): 1354-1361.
doi: 10.11999/JEIT150872
摘要:
光无线混合网络的生存性保障程度与部署成本之间存在矛盾。为提高网络资源利用率，该文提出一种低成本的无线功能部署策略。根据网络中无线功能部署情况，综合考虑网络生存性保障程度及部署成本两方面因素，在此基础上，提出基于向量评价的二进制粒子群算法实现其优化过程，进而，由进化得到的种群粒子不断调整光网络单元选取，以较低的成本实现较强生存性的网络部署。结果表明所提出的无线功能部署策略能有效提高网络的生存性，并大幅度的降低网络成本。
光无线混合网络的生存性保障程度与部署成本之间存在矛盾。为提高网络资源利用率，该文提出一种低成本的无线功能部署策略。根据网络中无线功能部署情况，综合考虑网络生存性保障程度及部署成本两方面因素，在此基础上，提出基于向量评价的二进制粒子群算法实现其优化过程，进而，由进化得到的种群粒子不断调整光网络单元选取，以较低的成本实现较强生存性的网络部署。结果表明所提出的无线功能部署策略能有效提高网络的生存性，并大幅度的降低网络成本。
2016, 38(6): 1362-1367.
doi: 10.11999/JEIT151027
摘要:
无线环境复杂经常导致高误码率的出现，该文结合无线传感网对传输能耗有较高要求的特点，针对分组协议字段错误修复问题提出基于贝叶斯网络的最大后验修复方法MAP-BN。该方法使得传感网节点在无需任何编码的情况下可以得到向前纠错的能力。MAP-BN算法利用贝叶斯网络对分组协议字段的先验信息进行建模，并在此基础上利用动态规划算法进行最大后验概率推理，成功降低了最大后验修复的计算复杂度。仿真和分析结果表明，MAP-BN算法具有良好的数据差错控制能力，并可以很大程度上提升网络节点传输数据的能效性。
无线环境复杂经常导致高误码率的出现，该文结合无线传感网对传输能耗有较高要求的特点，针对分组协议字段错误修复问题提出基于贝叶斯网络的最大后验修复方法MAP-BN。该方法使得传感网节点在无需任何编码的情况下可以得到向前纠错的能力。MAP-BN算法利用贝叶斯网络对分组协议字段的先验信息进行建模，并在此基础上利用动态规划算法进行最大后验概率推理，成功降低了最大后验修复的计算复杂度。仿真和分析结果表明，MAP-BN算法具有良好的数据差错控制能力，并可以很大程度上提升网络节点传输数据的能效性。
2016, 38(6): 1368-1376.
doi: 10.11999/JEIT150831
摘要:
基于服务质量(QoS)的Web服务最优选择是一个热点问题。高度动态的QoS数据导致QoS模型的不确定性，对可靠的Web服务选择构成巨大的挑战，该文提出动态QoS数据驱动的可靠Web服务选择(DQoS_RSS)。首先利用均值标准差刻画QoS数据的效益和风险，提高QoS描述的准确度；接着建立不确定服务Skyline集，缩小搜索空间，提高选择效率；借鉴优劣解距离法(TOPSIS)，设计2种Web服务选择算法，获得体现用户需求的最优服务。另外，介绍2种QoS模型转换器，以及能够适应QoS动态变化的QoS模型自适应调整机制。最后，实验分析验证了该方法的优越性和高效性。
基于服务质量(QoS)的Web服务最优选择是一个热点问题。高度动态的QoS数据导致QoS模型的不确定性，对可靠的Web服务选择构成巨大的挑战，该文提出动态QoS数据驱动的可靠Web服务选择(DQoS_RSS)。首先利用均值标准差刻画QoS数据的效益和风险，提高QoS描述的准确度；接着建立不确定服务Skyline集，缩小搜索空间，提高选择效率；借鉴优劣解距离法(TOPSIS)，设计2种Web服务选择算法，获得体现用户需求的最优服务。另外，介绍2种QoS模型转换器，以及能够适应QoS动态变化的QoS模型自适应调整机制。最后，实验分析验证了该方法的优越性和高效性。
2016, 38(6): 1377-1384.
doi: 10.11999/JEIT150944
摘要:
针对星载交换结构受空间辐射影响造成的可靠性严重下降问题，该文提出了一种支持全分布式调度的三级Clos网络及其全分布式容错(Fully Distributed Fault Tolerant, FDFT)调度算法，以提高星载交换结构在交叉点故障下的容错能力。该Clos网络的中间级和输出级采用联合输入交叉点队列，以支持Clos网络和交换单元内部的全分布式调度。FDFT采用一种分布式故障检测算法获得交叉点故障信息。基于对交叉点故障影响范围的分析，FDFT在输入级采用一种容错信元分发算法，实现无故障路径的负载均衡。理论分析证明，当任一输入/输出级交换单元故障个数不超过(m-n)或所有中间级交换单元故障个数不超过(m-n)时，其中m, n分别为输入级交换单元输入、输出端口数，FDFT能够达到100%吞吐率。仿真结果进一步验证，故障随机发生情况下，FDFT能够抵抗比故障任意发生情况下更多的故障，且在不同的业务场景下具有良好的吞吐率和时延性能。
针对星载交换结构受空间辐射影响造成的可靠性严重下降问题，该文提出了一种支持全分布式调度的三级Clos网络及其全分布式容错(Fully Distributed Fault Tolerant, FDFT)调度算法，以提高星载交换结构在交叉点故障下的容错能力。该Clos网络的中间级和输出级采用联合输入交叉点队列，以支持Clos网络和交换单元内部的全分布式调度。FDFT采用一种分布式故障检测算法获得交叉点故障信息。基于对交叉点故障影响范围的分析，FDFT在输入级采用一种容错信元分发算法，实现无故障路径的负载均衡。理论分析证明，当任一输入/输出级交换单元故障个数不超过(m-n)或所有中间级交换单元故障个数不超过(m-n)时，其中m, n分别为输入级交换单元输入、输出端口数，FDFT能够达到100%吞吐率。仿真结果进一步验证，故障随机发生情况下，FDFT能够抵抗比故障任意发生情况下更多的故障，且在不同的业务场景下具有良好的吞吐率和时延性能。
2016, 38(6): 1385-1390.
doi: 10.11999/JEIT150967
摘要:
该文提出一种特征域的传输方案(ETS)，用以提高窄带干扰下MIMO系统的容量。首先，发射端在特征域产生N路发射信息，然后根据窄带干扰信号的统计特征，通过预编码将发射信息从特征域变换至时域进行传输。在接收端，时域的接收信号再次被变换为N路特征域信号。据此，期望信道被划分为N路并行子信道，根据各子信道的干扰分布采用相对应的传输方案，以最大化干扰场景下信道的利用率。由计算机仿真可得，当系统容量为15 bit/(s?Hz)时，该文所提特征域传输方案相对于传统干扰抑制算法在22 MIMO系统中取得了约10 dB的性能增益。
该文提出一种特征域的传输方案(ETS)，用以提高窄带干扰下MIMO系统的容量。首先，发射端在特征域产生N路发射信息，然后根据窄带干扰信号的统计特征，通过预编码将发射信息从特征域变换至时域进行传输。在接收端，时域的接收信号再次被变换为N路特征域信号。据此，期望信道被划分为N路并行子信道，根据各子信道的干扰分布采用相对应的传输方案，以最大化干扰场景下信道的利用率。由计算机仿真可得，当系统容量为15 bit/(s?Hz)时，该文所提特征域传输方案相对于传统干扰抑制算法在22 MIMO系统中取得了约10 dB的性能增益。
2016, 38(6): 1391-1397.
doi: 10.11999/JEIT150974
摘要:
频谱感知是认知无线电网络中关键的一个环节，为了保证主用户不受干扰，要求感知算法必须具有较高的检测效率和检测精度。该文主要研究MIMO场景下的频谱感知问题，利用非圆信号的特性，提出一种基于局部最大功效不变检验(LMPIT)的频谱感知方法。根据渐近分布理论，推导了所述方法的理论检测门限。最后，采用蒙特卡洛仿真方法，分别分析了不同信道环境下该方法的检测性能，并与相关的感知算法进行对比。结果表明：在相同的环境下，文中提出的方法相比其他方法检测性能更高，且所需的采样点数更小，能够实现快速且精确的检测。
频谱感知是认知无线电网络中关键的一个环节，为了保证主用户不受干扰，要求感知算法必须具有较高的检测效率和检测精度。该文主要研究MIMO场景下的频谱感知问题，利用非圆信号的特性，提出一种基于局部最大功效不变检验(LMPIT)的频谱感知方法。根据渐近分布理论，推导了所述方法的理论检测门限。最后，采用蒙特卡洛仿真方法，分别分析了不同信道环境下该方法的检测性能，并与相关的感知算法进行对比。结果表明：在相同的环境下，文中提出的方法相比其他方法检测性能更高，且所需的采样点数更小，能够实现快速且精确的检测。
2016, 38(6): 1398-1405.
doi: 10.11999/JEIT150860
摘要:
针对高速高动态接收机在长伪码周期、大频偏情况下的快速捕获问题，该文提出一种基于码相位压缩相关器与快速傅里叶变换(CCPC-FFT)的双驻留伪码快速捕获方法。在第一驻留阶段，利用码相位压缩相关器对相邻码相位进行快速、粗略的压缩搜索，同时利用FFT算法完成对多普勒频偏的并行捕获；在第二驻留阶段，利用传统的相关积分方法对第一驻留捕获的所有码相位进行逐个精确搜索。给出了系统性能的理论分析模型，并通过蒙特卡洛仿真验证了理论分析的正确性。最后仿真结果表明：新方法在平均捕获时间上比2维压缩相关(TDCC)捕获方法进一步缩短，同时提高了频偏的捕获带宽和精度，且针对长码的捕获比其他基于FFT的方法节省资源。
针对高速高动态接收机在长伪码周期、大频偏情况下的快速捕获问题，该文提出一种基于码相位压缩相关器与快速傅里叶变换(CCPC-FFT)的双驻留伪码快速捕获方法。在第一驻留阶段，利用码相位压缩相关器对相邻码相位进行快速、粗略的压缩搜索，同时利用FFT算法完成对多普勒频偏的并行捕获；在第二驻留阶段，利用传统的相关积分方法对第一驻留捕获的所有码相位进行逐个精确搜索。给出了系统性能的理论分析模型，并通过蒙特卡洛仿真验证了理论分析的正确性。最后仿真结果表明：新方法在平均捕获时间上比2维压缩相关(TDCC)捕获方法进一步缩短，同时提高了频偏的捕获带宽和精度，且针对长码的捕获比其他基于FFT的方法节省资源。
2016, 38(6): 1406-1411.
doi: 10.11999/JEIT150845
摘要:
可撤销的属性加密方案是属性加密方案的延伸和扩展。该文构造了细粒度属性撤销下的具有两个可撤销属性列表的密钥策略的属性加密方案，该方案是对含有单个属性撤销列表方案的推广，新方案涉及两个属性撤销列表，允许两个列表中被撤销用户存在交集或者无关，同时利用追踪算法，判定了用户与私钥的关联性。在选择安全模型下证明了方案的安全性，将方案的安全性规约到求解判定性双线性Diffie-Hellman 指数问题上。
可撤销的属性加密方案是属性加密方案的延伸和扩展。该文构造了细粒度属性撤销下的具有两个可撤销属性列表的密钥策略的属性加密方案，该方案是对含有单个属性撤销列表方案的推广，新方案涉及两个属性撤销列表，允许两个列表中被撤销用户存在交集或者无关，同时利用追踪算法，判定了用户与私钥的关联性。在选择安全模型下证明了方案的安全性，将方案的安全性规约到求解判定性双线性Diffie-Hellman 指数问题上。
2016, 38(6): 1412-1418.
doi: 10.11999/JEIT150911
摘要:
隐私保护技术是当前信息安全领域的研究热点。然而，现阶段集合并集运算中的隐私保护技术侧重理论研究，在实验模型的开发上较为欠缺。针对该问题，该文首先设计了保护隐私的集合合并运算电路、去重电路和混淆电路，并应用YAO氏通用混淆电路估值技术提出了一种布尔电路上保护隐私的集合并集协议。然后，该文使用模拟器视图仿真法证明了协议的安全性。最后，基于MightBeEvil中的YAO氏混淆电路估值框架，开发了该文理论方案对应的实验模型。实验结果表明，在安全计算稀疏集合的并集时，所提算法效率优于当前布尔电路上的其他算法。
隐私保护技术是当前信息安全领域的研究热点。然而，现阶段集合并集运算中的隐私保护技术侧重理论研究，在实验模型的开发上较为欠缺。针对该问题，该文首先设计了保护隐私的集合合并运算电路、去重电路和混淆电路，并应用YAO氏通用混淆电路估值技术提出了一种布尔电路上保护隐私的集合并集协议。然后，该文使用模拟器视图仿真法证明了协议的安全性。最后，基于MightBeEvil中的YAO氏混淆电路估值框架，开发了该文理论方案对应的实验模型。实验结果表明，在安全计算稀疏集合的并集时，所提算法效率优于当前布尔电路上的其他算法。
2016, 38(6): 1419-1423.
doi: 10.11999/JEIT151056
摘要:
该文利用复数稀疏信号的时域相互关系提出一种新的稀疏贝叶斯算法(CTSBL)。该算法利用复数信号的实部与虚部分量具有相同的稀疏结构的特点，提升估计信号的稀疏程度。同时将多个测量信号间的内部结构信息引入到了信号恢复中，使原始的多测量稀疏信号恢复问题转变为单测量块稀疏信号恢复问题，使恢复性能得到了提升。理论分析和仿真结果证明，提出的CTSBL算法相较于目前的针对复数信号的多测量矢量贝叶斯压缩感知(CMTBCS)算法和块正交匹配追踪算法(BOMP)在估计精度上具有更好的性能。
该文利用复数稀疏信号的时域相互关系提出一种新的稀疏贝叶斯算法(CTSBL)。该算法利用复数信号的实部与虚部分量具有相同的稀疏结构的特点，提升估计信号的稀疏程度。同时将多个测量信号间的内部结构信息引入到了信号恢复中，使原始的多测量稀疏信号恢复问题转变为单测量块稀疏信号恢复问题，使恢复性能得到了提升。理论分析和仿真结果证明，提出的CTSBL算法相较于目前的针对复数信号的多测量矢量贝叶斯压缩感知(CMTBCS)算法和块正交匹配追踪算法(BOMP)在估计精度上具有更好的性能。
2016, 38(6): 1424-1430.
doi: 10.11999/JEIT150919
摘要:
针对干扰平台旋转或者在不同方向被探测的情况，该文提出正交多点源反向交叉眼方案，并对方案进行了严格的数学推导和理论分析，得出了角度偏差与其他影响因素的闭合解公式。闭合解公式为与传统两点源反向交叉眼和正交四点源反向交叉眼的对比和评估提供了数学依据，同时为优化方案性能提供了理论依据。通过对比分析了采用正交阵列和线性排布干扰单元的工程实践方法的数学本质。将稳定因数和系统在相同雷达指向角时的角度偏差作为衡量指标，对所提方案和以往的方案进行了数学和实例分析，突显了所提方案在产生稳定的角度偏差方面和产生有效的角度偏差方面的优越性。
针对干扰平台旋转或者在不同方向被探测的情况，该文提出正交多点源反向交叉眼方案，并对方案进行了严格的数学推导和理论分析，得出了角度偏差与其他影响因素的闭合解公式。闭合解公式为与传统两点源反向交叉眼和正交四点源反向交叉眼的对比和评估提供了数学依据，同时为优化方案性能提供了理论依据。通过对比分析了采用正交阵列和线性排布干扰单元的工程实践方法的数学本质。将稳定因数和系统在相同雷达指向角时的角度偏差作为衡量指标，对所提方案和以往的方案进行了数学和实例分析，突显了所提方案在产生稳定的角度偏差方面和产生有效的角度偏差方面的优越性。
2016, 38(6): 1431-1437.
doi: 10.11999/JEIT151008
摘要:
应用于缺失数据恢复的迭代自适应方法(IAA)被证实可利用20%的有效数据估计信号参数，并能高精度恢复缺失数据，优于经典GAPES方法，但当缺失数据超过80%时其数据恢复性能迅速下降。该文基于稀疏迭代协方差估计提出一种新的缺失数据谱分析方法(M-SPICE)及针对该方法的缺失数据修正时域重建方法。该方法将加权缺失数据协方差拟合代价函数转换为凸优化问题，构造循环最小化器保证缺失数据参数估计的全局收敛特性，通过对缺失数据估计算子的更新实现了时域重建方法的修正，使其在有效数据功率谱欠估计的情况下获得更高的数据重建精度。仿真实验表明无论是数据块缺失还是任意缺失，该方法均能够利用更少的有效数据进行谱分析，并重建大比例缺失数据。
应用于缺失数据恢复的迭代自适应方法(IAA)被证实可利用20%的有效数据估计信号参数，并能高精度恢复缺失数据，优于经典GAPES方法，但当缺失数据超过80%时其数据恢复性能迅速下降。该文基于稀疏迭代协方差估计提出一种新的缺失数据谱分析方法(M-SPICE)及针对该方法的缺失数据修正时域重建方法。该方法将加权缺失数据协方差拟合代价函数转换为凸优化问题，构造循环最小化器保证缺失数据参数估计的全局收敛特性，通过对缺失数据估计算子的更新实现了时域重建方法的修正，使其在有效数据功率谱欠估计的情况下获得更高的数据重建精度。仿真实验表明无论是数据块缺失还是任意缺失，该方法均能够利用更少的有效数据进行谱分析，并重建大比例缺失数据。
2016, 38(6): 1438-1445.
doi: 10.11999/JEIT150849
摘要:
针对杂波环境下的多目标跟踪数据互联问题，该文提出基于全邻模糊聚类的联合概率数据互联算法(Joint Probabilistic Data Association algorithm based on All-Neighbor Fuzzy Clustering, ANFCJPDA)。该算法根据确认区域中量测的分布和点迹-航迹关联规则构造统计距离，以各目标的预测位置为聚类中心，利用模糊聚类方法，计算相关波门内候选量测与不同目标互联的概率，通过概率加权融合对各目标状态与协方差进行更新。仿真分析表明，与经典的联合概率数据互联算法(Joint Probabilistic Data Association algorithm, JPDA)相比，ANFCJPDA较大程度地改善了算法的实时性，并且跟踪精度与JPDA相当。
针对杂波环境下的多目标跟踪数据互联问题，该文提出基于全邻模糊聚类的联合概率数据互联算法(Joint Probabilistic Data Association algorithm based on All-Neighbor Fuzzy Clustering, ANFCJPDA)。该算法根据确认区域中量测的分布和点迹-航迹关联规则构造统计距离，以各目标的预测位置为聚类中心，利用模糊聚类方法，计算相关波门内候选量测与不同目标互联的概率，通过概率加权融合对各目标状态与协方差进行更新。仿真分析表明，与经典的联合概率数据互联算法(Joint Probabilistic Data Association algorithm, JPDA)相比，ANFCJPDA较大程度地改善了算法的实时性，并且跟踪精度与JPDA相当。
2016, 38(6): 1446-1451.
doi: 10.11999/JEIT151021
摘要:
在自跟踪接收机中，当输入信噪比较低时，需要通过相参积累来提高信噪比才能获得满意的测角精度。传统提高信噪比的方法为通道内的码捕获算法，需要进行在时间维和多普勒维的2维搜索，必要时还需要进行第3维位跳变的搜索补偿，运算量非常大，无法实现快速测角。该文提出一种基于通道间互相关的相参积累快速测角算法，新算法具有结构简单、运算量低、几乎零延迟的优点，且测角精度可以达到传统相参积累方法的水平，容易满足自跟踪接收机快速测角的要求；理论推导和仿真验证了新算法的有效性。
在自跟踪接收机中，当输入信噪比较低时，需要通过相参积累来提高信噪比才能获得满意的测角精度。传统提高信噪比的方法为通道内的码捕获算法，需要进行在时间维和多普勒维的2维搜索，必要时还需要进行第3维位跳变的搜索补偿，运算量非常大，无法实现快速测角。该文提出一种基于通道间互相关的相参积累快速测角算法，新算法具有结构简单、运算量低、几乎零延迟的优点，且测角精度可以达到传统相参积累方法的水平，容易满足自跟踪接收机快速测角的要求；理论推导和仿真验证了新算法的有效性。
2016, 38(6): 1452-1459.
doi: 10.11999/JEIT151070
摘要:
针对LFM噪声雷达波形旁瓣功率水平高的问题，该文将低旁瓣波形设计方法和LFM噪声雷达波形设计方法相结合，提出一种新的低旁瓣LFM噪声雷达波形设计方法。该方法首先建立低旁瓣LFM噪声雷达波形设计目标函数，将确定性二次相位和随机相位的组合关系转化为优化问题的约束条件，然后通过该文提出的修正循环算法(MCAN)迭代求解，使得设计的恒模LFM噪声波形同时具有低旁瓣和高多普勒容忍性。最后，仿真结果表明该算法能够降低波形模糊函数的距离-多普勒2维旁瓣，对静止目标和运动目标均能够起到较好的效果，且保证了波形的低截获概率性能。
针对LFM噪声雷达波形旁瓣功率水平高的问题，该文将低旁瓣波形设计方法和LFM噪声雷达波形设计方法相结合，提出一种新的低旁瓣LFM噪声雷达波形设计方法。该方法首先建立低旁瓣LFM噪声雷达波形设计目标函数，将确定性二次相位和随机相位的组合关系转化为优化问题的约束条件，然后通过该文提出的修正循环算法(MCAN)迭代求解，使得设计的恒模LFM噪声波形同时具有低旁瓣和高多普勒容忍性。最后，仿真结果表明该算法能够降低波形模糊函数的距离-多普勒2维旁瓣，对静止目标和运动目标均能够起到较好的效果，且保证了波形的低截获概率性能。
2016, 38(6): 1460-1467.
doi: 10.11999/JEIT151042
摘要:
该文提出一种新的高速机动目标检测与参数估计算法。首先，通过二阶Keystone变换(KT)消除距离频率与慢时间的二次耦合，并计算对称瞬时自相关函数(SIAF)。其次，对SIAF不同维依次进行尺度逆傅里叶变换(SIFT)、尺度傅里叶变换(SFT)和快速傅里叶变换(FFT)实现能量积累，在新的参数空间进行峰值检测得到径向速度模糊数和径向加速度估计值。最后，根据估计的参数构造补偿函数对距离徙动和多普勒扩散进行补偿，并通过KT算法实现目标检测和距离、模糊径向速度的估计，结合补偿的径向速度模糊数计算出不模糊径向速度。 由于不需要进行参数搜索，并且SIFT和SFT均能通过FFT快速实现，因此算法计算量得到大幅度减小。仿真实验验证了该算法的有效性。
该文提出一种新的高速机动目标检测与参数估计算法。首先，通过二阶Keystone变换(KT)消除距离频率与慢时间的二次耦合，并计算对称瞬时自相关函数(SIAF)。其次，对SIAF不同维依次进行尺度逆傅里叶变换(SIFT)、尺度傅里叶变换(SFT)和快速傅里叶变换(FFT)实现能量积累，在新的参数空间进行峰值检测得到径向速度模糊数和径向加速度估计值。最后，根据估计的参数构造补偿函数对距离徙动和多普勒扩散进行补偿，并通过KT算法实现目标检测和距离、模糊径向速度的估计，结合补偿的径向速度模糊数计算出不模糊径向速度。 由于不需要进行参数搜索，并且SIFT和SFT均能通过FFT快速实现，因此算法计算量得到大幅度减小。仿真实验验证了该算法的有效性。
2016, 38(6): 1468-1474.
doi: 10.11999/JEIT151013
摘要:
现有的低仰角测高方法多采用镜面反射模型，将直达波与多径简化为两远场点源；然而实际中不规则反射面使多径回波波前畸变，远场点源模型难以完全描述多径信号。针对此模型失配问题，该文重点研究低仰角目标多径模型，首先分析经典多径模型，对反射系数和反射面高度进行参数反演；然后提出一种扰动多径模型，将反射面对多径回波的影响建模为扰动反射系数，并利用最大似然算法反演扰动反射系数。计算机仿真结果验证了参数反演方法的有效性；实测数据验证了复杂情形下所建模型的合理性和反演方法的有效性，提高了低仰角测高算法在实际阵地的适用性。
现有的低仰角测高方法多采用镜面反射模型，将直达波与多径简化为两远场点源；然而实际中不规则反射面使多径回波波前畸变，远场点源模型难以完全描述多径信号。针对此模型失配问题，该文重点研究低仰角目标多径模型，首先分析经典多径模型，对反射系数和反射面高度进行参数反演；然后提出一种扰动多径模型，将反射面对多径回波的影响建模为扰动反射系数，并利用最大似然算法反演扰动反射系数。计算机仿真结果验证了参数反演方法的有效性；实测数据验证了复杂情形下所建模型的合理性和反演方法的有效性，提高了低仰角测高算法在实际阵地的适用性。
2016, 38(6): 1475-1481.
doi: 10.11999/JEIT150995
摘要:
在宽带多输入多输出(MIMO)雷达3维成像中，MIMO雷达收发阵元数量和空间分布的限制会导致图像的2维横向分辨率难以满足实际需求。该文利用压缩感知(CS)理论来实现图像在2维横向上的超分辨。考虑到对信号的每一维分别进行超分辨会损失各维间的耦合信息，提出一种基于Kronecker CS(KCS)的2维联合超分辨方法；为解决KCS在多维高分辨应用中存储量大、计算效率低的问题，进一步提出了一种基于低分辨3维图像先验信息的降维KCS方法。仿真和实测数据实验验证了方法的有效性。
在宽带多输入多输出(MIMO)雷达3维成像中，MIMO雷达收发阵元数量和空间分布的限制会导致图像的2维横向分辨率难以满足实际需求。该文利用压缩感知(CS)理论来实现图像在2维横向上的超分辨。考虑到对信号的每一维分别进行超分辨会损失各维间的耦合信息，提出一种基于Kronecker CS(KCS)的2维联合超分辨方法；为解决KCS在多维高分辨应用中存储量大、计算效率低的问题，进一步提出了一种基于低分辨3维图像先验信息的降维KCS方法。仿真和实测数据实验验证了方法的有效性。
2016, 38(6): 1482-1488.
doi: 10.11999/JEIT150990
摘要:
在局部极坐标系下，快速多级后向投影算法(FFBPA)可以以较低的采样率对子孔径成像，但在不同局部极坐标系之间需大量的2维图像域插值实现图像融合。相比极坐标系，图像融合在直角坐标系下更容易实现。但在直角坐标系下进行子孔径成像的奈奎斯特采样率较高，这将影响直角坐标系下的成像效率。该文针对此问题提出一种谱压缩技术，通过对距离时域和距离频域两次补偿，大幅压缩了直角坐标系下子孔径成像的方位谱宽度。该文算法具有堪比原始后向投影算法(BPA)的成像质量和优于FFBPA的计算效率，且能够应用于非线性轨道SAR。最后通过星载0.1 m仿真实验和机载0.2 m实测实验验证了算法的有效性。
在局部极坐标系下，快速多级后向投影算法(FFBPA)可以以较低的采样率对子孔径成像，但在不同局部极坐标系之间需大量的2维图像域插值实现图像融合。相比极坐标系，图像融合在直角坐标系下更容易实现。但在直角坐标系下进行子孔径成像的奈奎斯特采样率较高，这将影响直角坐标系下的成像效率。该文针对此问题提出一种谱压缩技术，通过对距离时域和距离频域两次补偿，大幅压缩了直角坐标系下子孔径成像的方位谱宽度。该文算法具有堪比原始后向投影算法(BPA)的成像质量和优于FFBPA的计算效率，且能够应用于非线性轨道SAR。最后通过星载0.1 m仿真实验和机载0.2 m实测实验验证了算法的有效性。
2016, 38(6): 1489-1495.
doi: 10.11999/JEIT151334
摘要:
针对光学遥感图像中受阴影干扰的油罐目标识别率低的问题，该文提出一种将改进的视觉显著模型与似圆阴影区域特征检测相结合的由粗到精的油罐目标检测方法。首先建立改进的视觉显著模型，将油罐从复杂背景中粗分离。然后对分离结果中由油罐产生的似圆阴影区域进行精检测，得到疑似油罐目标。再去除阴影，获得油罐目标的初步检测结果。最后基于图搜索策略及先验知识，确定油罐目标并定位油库区域。实验结果表明，该方法对检测光学遥感图像中存在似圆阴影的油罐目标具有较高的鲁棒性和准确率。同时，在不同环境的光学遥感图像中使用该方法可快速准确地定位油库区域。
针对光学遥感图像中受阴影干扰的油罐目标识别率低的问题，该文提出一种将改进的视觉显著模型与似圆阴影区域特征检测相结合的由粗到精的油罐目标检测方法。首先建立改进的视觉显著模型，将油罐从复杂背景中粗分离。然后对分离结果中由油罐产生的似圆阴影区域进行精检测，得到疑似油罐目标。再去除阴影，获得油罐目标的初步检测结果。最后基于图搜索策略及先验知识，确定油罐目标并定位油库区域。实验结果表明，该方法对检测光学遥感图像中存在似圆阴影的油罐目标具有较高的鲁棒性和准确率。同时，在不同环境的光学遥感图像中使用该方法可快速准确地定位油库区域。
2016, 38(6): 1496-1502.
doi: 10.11999/JEIT150981
摘要:
GPS层析反演和电离层斜向返回探测反演可以给出电离层大尺度2维电子浓度分布，该文基于3次电离层垂测、GPS层析探测和斜向返回探测的实验结果，比较了GPS层析反演和电离层斜向返回探测反演得到的大尺度电子密度2维分布。结果表明GPS层析和电离层斜向返回探测都能较好地重构电离层电子密度分布，反映电离层大尺度的空间结构。通过和电离层垂测结果的比较，表明GPS层析和斜向返回探测反演得到电离层F2层最大电子密度和峰高具有较好的精度。
GPS层析反演和电离层斜向返回探测反演可以给出电离层大尺度2维电子浓度分布，该文基于3次电离层垂测、GPS层析探测和斜向返回探测的实验结果，比较了GPS层析反演和电离层斜向返回探测反演得到的大尺度电子密度2维分布。结果表明GPS层析和电离层斜向返回探测都能较好地重构电离层电子密度分布，反映电离层大尺度的空间结构。通过和电离层垂测结果的比较，表明GPS层析和斜向返回探测反演得到电离层F2层最大电子密度和峰高具有较好的精度。
2016, 38(6): 1503-1511.
doi: 10.11999/JEIT150950
摘要:
运动目标检测是计算机视觉领域极具挑战性的难题，该文针对这一问题提出一种基于空时多线索融合的超像素运动目标检测方法。首先利用简单线性迭代聚类算法将当前帧分割为超像素集合，根据帧间的像素级时变线索找到当前帧中包含运动信息的前景超像素子块；然后根据运动目标的一致性原则建立前一帧目标模型，结合目标空间线索进一步确定包含运动目标的检测窗口，将目标检测问题转化为目标分割问题，利用密集角点检测将目标从窗口中分割出来。在多个具有挑战性的公开视频序列上同几种流行检测算法的实验对比结果证明了所提算法的有效性和优越性。
运动目标检测是计算机视觉领域极具挑战性的难题，该文针对这一问题提出一种基于空时多线索融合的超像素运动目标检测方法。首先利用简单线性迭代聚类算法将当前帧分割为超像素集合，根据帧间的像素级时变线索找到当前帧中包含运动信息的前景超像素子块；然后根据运动目标的一致性原则建立前一帧目标模型，结合目标空间线索进一步确定包含运动目标的检测窗口，将目标检测问题转化为目标分割问题，利用密集角点检测将目标从窗口中分割出来。在多个具有挑战性的公开视频序列上同几种流行检测算法的实验对比结果证明了所提算法的有效性和优越性。
2016, 38(6): 1512-1518.
doi: 10.11999/JEIT150986
摘要:
该文针对传统机场噪声预测模型存在的建模成本高、实用性差的不足，引入时间序列相空间重构理论，提出一种新的基于快速极限学习机和差分进化算法的机场噪声一体化预测模型。该模型利用相空间重构理论对机场噪声时间序列进行重构，并使用快速极限学习机对重构的相空间矢量进行学习建模，同时采用改进的差分进化算法实现对重构参数和模型参数的同步优化选择，整个建模过程简洁高效，无需人工干预。实验结果表明，该一体化预测模型能较好地跟踪机场噪声的变化趋势，且具有较同类模型更小的预测误差。
该文针对传统机场噪声预测模型存在的建模成本高、实用性差的不足，引入时间序列相空间重构理论，提出一种新的基于快速极限学习机和差分进化算法的机场噪声一体化预测模型。该模型利用相空间重构理论对机场噪声时间序列进行重构，并使用快速极限学习机对重构的相空间矢量进行学习建模，同时采用改进的差分进化算法实现对重构参数和模型参数的同步优化选择，整个建模过程简洁高效，无需人工干预。实验结果表明，该一体化预测模型能较好地跟踪机场噪声的变化趋势，且具有较同类模型更小的预测误差。
2016, 38(6): 1519-1527.
doi: 10.11999/JEIT150926
摘要:
在应急救援、商场导购、患者导医、参观引导等导航应用场景中，往往需要室内平面图作为先验知识，从而使得大量室内导航系统缺乏可扩展性和鲁棒性。针对该问题，该文提出基于动态地标的在线室内平面图生成方法，减少现有方法对先验知识的依赖。首先利用智能移动设备内置的惯导传感器数据和航位推算法获取粗粒度移动轨迹，继而提出一个同步静态地标(楼梯、电梯以及手扶电梯等)和动态地标(轨迹拐点)的识别方法；其次，利用这些地标信息提出多用户参与的轨迹自校正和组合方法实现室内平面图生成；最后，利用原型系统获取的数据评价所提方法。分析结果显示，该文方法的最大误差以及平均误差分别为1.90 m和0.90 m。
在应急救援、商场导购、患者导医、参观引导等导航应用场景中，往往需要室内平面图作为先验知识，从而使得大量室内导航系统缺乏可扩展性和鲁棒性。针对该问题，该文提出基于动态地标的在线室内平面图生成方法，减少现有方法对先验知识的依赖。首先利用智能移动设备内置的惯导传感器数据和航位推算法获取粗粒度移动轨迹，继而提出一个同步静态地标(楼梯、电梯以及手扶电梯等)和动态地标(轨迹拐点)的识别方法；其次，利用这些地标信息提出多用户参与的轨迹自校正和组合方法实现室内平面图生成；最后，利用原型系统获取的数据评价所提方法。分析结果显示，该文方法的最大误差以及平均误差分别为1.90 m和0.90 m。
2016, 38(6): 1528-1535.
doi: 10.11999/JEIT150982
摘要:
该文针对行人识别中的特征表示问题，提出一种混合结构的分层特征表示方法，这种混合结构结合了具有表示能力的词袋结构和学习适应性的深度分层结构。首先利用基于梯度的HOG局部描述符提取局部特征，再通过一个由空间聚集受限玻尔兹曼机组成的深度分层编码方法进行编码。对于每个编码层，利用稀疏性和选择性正则化进行无监督受限玻尔兹曼机学习，再应用监督微调来增强分类任务中视觉特征表示，采用最大池化和空间金字塔方法得到高层图像特征表示。最后采用线性支持向量机进行行人识别，提取深度分层特征遮挡等与目标无关部分自然分离，有效提高了后续识别的准确性。实验结果证明了所提出方法具有较高的识别率。
该文针对行人识别中的特征表示问题，提出一种混合结构的分层特征表示方法，这种混合结构结合了具有表示能力的词袋结构和学习适应性的深度分层结构。首先利用基于梯度的HOG局部描述符提取局部特征，再通过一个由空间聚集受限玻尔兹曼机组成的深度分层编码方法进行编码。对于每个编码层，利用稀疏性和选择性正则化进行无监督受限玻尔兹曼机学习，再应用监督微调来增强分类任务中视觉特征表示，采用最大池化和空间金字塔方法得到高层图像特征表示。最后采用线性支持向量机进行行人识别，提取深度分层特征遮挡等与目标无关部分自然分离，有效提高了后续识别的准确性。实验结果证明了所提出方法具有较高的识别率。
2016, 38(6): 1536-1540.
doi: 10.11999/JEIT150994
摘要:
该文基于MEMS电场敏感芯片，研制出了一种新型的地面大气电场传感器，解决了现有场磨式电场仪易磨损、功耗大、故障率高等问题。敏感芯片采用SOIMUMPS加工工艺制备，其芯片面积仅为5.5 mm5.5 mm。该文提出了传感器敏感芯片的弱信号检测方法，设计出了满足环境适应性的传感器整体结构方案，并建立了传感器的灵敏度分析模型。对电场传感器进行测试，测量范围为-50 kV/m~50 kV/m，总不确定度为0.67%，分辨力达到10 V/m，功耗仅为0.62 W。外场试验结果表明，MEMS地面大气电场传感器在晴天和雷暴天的电场探测结果，与Campbell公司场磨式电场仪探测结果都有较好的一致性，说明该传感器能满足预测雷暴要求，实现雷电监测和预警功能。
该文基于MEMS电场敏感芯片，研制出了一种新型的地面大气电场传感器，解决了现有场磨式电场仪易磨损、功耗大、故障率高等问题。敏感芯片采用SOIMUMPS加工工艺制备，其芯片面积仅为5.5 mm5.5 mm。该文提出了传感器敏感芯片的弱信号检测方法，设计出了满足环境适应性的传感器整体结构方案，并建立了传感器的灵敏度分析模型。对电场传感器进行测试，测量范围为-50 kV/m~50 kV/m，总不确定度为0.67%，分辨力达到10 V/m，功耗仅为0.62 W。外场试验结果表明，MEMS地面大气电场传感器在晴天和雷暴天的电场探测结果，与Campbell公司场磨式电场仪探测结果都有较好的一致性，说明该传感器能满足预测雷暴要求，实现雷电监测和预警功能。
2016, 38(6): 1541-1546.
doi: 10.11999/JEIT150968
摘要:
物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function, PUF)电路利用结构完全相同的电路在制造过程中存在的随机工艺偏差，产生具有唯一性、随机性和不可克隆性的密钥。该文通过对共源共栅电流镜的研究，提出一种基于电流镜工艺偏差的多端口可配置PUF电路。该PUF电路由输入寄存器、偏差电压源、复用网络、判决器阵列和扰乱模块构成，通过激励信号配置偏差电压源，无需更换硬件便可实现输出密钥的变化，且可在一个时钟周期内输出多位密钥。在SMIC 65 nm CMOS工艺下，采用全定制方式设计具有36个输出端口的PUF电路，版图面积为24.8 m77.4 m。实验结果表明，该PUF电路具有良好的唯一性和随机性，且工作在不同温度(-40~125C)和电压(1.08~1.32 V)下的可靠性均大于97.4%，可应用于信息安全领域。
物理不可克隆函数(Physical Unclonable Function, PUF)电路利用结构完全相同的电路在制造过程中存在的随机工艺偏差，产生具有唯一性、随机性和不可克隆性的密钥。该文通过对共源共栅电流镜的研究，提出一种基于电流镜工艺偏差的多端口可配置PUF电路。该PUF电路由输入寄存器、偏差电压源、复用网络、判决器阵列和扰乱模块构成，通过激励信号配置偏差电压源，无需更换硬件便可实现输出密钥的变化，且可在一个时钟周期内输出多位密钥。在SMIC 65 nm CMOS工艺下，采用全定制方式设计具有36个输出端口的PUF电路，版图面积为24.8 m77.4 m。实验结果表明，该PUF电路具有良好的唯一性和随机性，且工作在不同温度(-40~125C)和电压(1.08~1.32 V)下的可靠性均大于97.4%，可应用于信息安全领域。
2016, 38(6): 1547-1551.
doi: 10.11999/JEIT151039
摘要:
混沌系统是基于混沌的数据加密领域的一个重要研究对象，Logistic混沌映射是最简单和有效的混沌系统，被广泛应用在大多数混沌加密算法中，Logistic映射的安全性成为研究的热点。针对Logistic序列存在的吸引子与空白区问题，该文提出一种基于初始值和分形控制参数之间关系的Logistic映射改进方法。利用两者之间关系对映射自变量区间进行合理分段，扩大了混沌控制参数区域，将满射范围扩大到整个控制参数区间，使产生的序列分布更均匀，解决了稳定窗与空白区等问题。通过将改进Logistic与其它分段Logistic映射进行仿真对比，实验结果表明改进后的映射产生的序列混沌特性得到显著加强，分布更均匀，具有更好的随机性能测试指标。另外，改进Logistic映射计算复杂度低，实现简单，在扩频通信与混沌密码等领域有广阔的应用前景。
混沌系统是基于混沌的数据加密领域的一个重要研究对象，Logistic混沌映射是最简单和有效的混沌系统，被广泛应用在大多数混沌加密算法中，Logistic映射的安全性成为研究的热点。针对Logistic序列存在的吸引子与空白区问题，该文提出一种基于初始值和分形控制参数之间关系的Logistic映射改进方法。利用两者之间关系对映射自变量区间进行合理分段，扩大了混沌控制参数区域，将满射范围扩大到整个控制参数区间，使产生的序列分布更均匀，解决了稳定窗与空白区等问题。通过将改进Logistic与其它分段Logistic映射进行仿真对比，实验结果表明改进后的映射产生的序列混沌特性得到显著加强，分布更均匀，具有更好的随机性能测试指标。另外，改进Logistic映射计算复杂度低，实现简单，在扩频通信与混沌密码等领域有广阔的应用前景。
2016, 38(6): 1552-1556.
doi: 10.11999/JEIT151005
摘要:
提出一种新的基于图割和边缘行进的腹部CT序列图像肝脏分割方法。首先，针对输入序列的数据特征，建立肝脏亮度和外观模型，突出肝脏区域抑制非肝脏区域；然后，将肝脏亮度、外观模型以及相邻切片之间的位置信息有效融入图割能量函数，实现CT序列肝脏的自动初步分割；最后，针对血管欠分割问题，提出了一种基于边缘行进的结果优化方法。通过对XHCSU14和SLIVER07数据库提供的30个病人肝脏序列的分割实验，以及与其他多种肝脏分割方法的比较，表明该方法能完整有效地分割肝脏，准确性高，鲁棒性强。
提出一种新的基于图割和边缘行进的腹部CT序列图像肝脏分割方法。首先，针对输入序列的数据特征，建立肝脏亮度和外观模型，突出肝脏区域抑制非肝脏区域；然后，将肝脏亮度、外观模型以及相邻切片之间的位置信息有效融入图割能量函数，实现CT序列肝脏的自动初步分割；最后，针对血管欠分割问题，提出了一种基于边缘行进的结果优化方法。通过对XHCSU14和SLIVER07数据库提供的30个病人肝脏序列的分割实验，以及与其他多种肝脏分割方法的比较，表明该方法能完整有效地分割肝脏，准确性高，鲁棒性强。
