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2017年 第39卷 第10期
2017, 39(10): 2287-2293.
doi: 10.11999/JEIT170014
摘要:
等效视数(ENL)是极化SAR多视数据统计模型的重要参数。而一些极化SAR图像的自动化应用中，需要在没有人工干预下实现ENL非监督估计。现有的等效视数非监督估计方法在异质程度较高的图像中就难以得到准确估计结果。针对这一问题，该文提出一种将混合区域剔除与纹理信息聚类相结合的等效视数非监督估计方法，有效地减弱了地物混合及纹理两类主要异质因素对估计结果的影响。通过仿真数据和不同复杂度的实际图像验证了该方法的有效性。
等效视数(ENL)是极化SAR多视数据统计模型的重要参数。而一些极化SAR图像的自动化应用中，需要在没有人工干预下实现ENL非监督估计。现有的等效视数非监督估计方法在异质程度较高的图像中就难以得到准确估计结果。针对这一问题，该文提出一种将混合区域剔除与纹理信息聚类相结合的等效视数非监督估计方法，有效地减弱了地物混合及纹理两类主要异质因素对估计结果的影响。通过仿真数据和不同复杂度的实际图像验证了该方法的有效性。
2017, 39(10): 2294-2301.
doi: 10.11999/JETI170118
摘要:
该文提出了结合目标特性与图像多视数对SAR分辨特性进行分析和评定的方法。基于对SAR目标可分辨概率的研究，以及对SAR复散射回波信号特性的分析，得到了目标之间关于信号幅度比、相位差和多视数的联合概率密度函数，建立了SAR分布目标可分辨特性与目标统计特性以及图像多视数之间的数学关系模型。结合目标可区分条件，探讨分析了目标统计特性和多视处理对SAR系统分辨特性的影响。从该文的研究分析可以看出，由于分布目标信号具有的随机特性，在目标间距离小于传统的分辨率时也存在可分辨性，目标间距离大于系统分辨率时也存在不可分辨性。多视处理相当于增加了目标间的相关性，同样对SAR的分辨特性有较大的影响。该文提出的分辨特性评价指标将SAR系统特性与目标特性相结合，更能真实反映SAR的分辨性能，对SAR系统参数设计和评定有重要意义。
该文提出了结合目标特性与图像多视数对SAR分辨特性进行分析和评定的方法。基于对SAR目标可分辨概率的研究，以及对SAR复散射回波信号特性的分析，得到了目标之间关于信号幅度比、相位差和多视数的联合概率密度函数，建立了SAR分布目标可分辨特性与目标统计特性以及图像多视数之间的数学关系模型。结合目标可区分条件，探讨分析了目标统计特性和多视处理对SAR系统分辨特性的影响。从该文的研究分析可以看出，由于分布目标信号具有的随机特性，在目标间距离小于传统的分辨率时也存在可分辨性，目标间距离大于系统分辨率时也存在不可分辨性。多视处理相当于增加了目标间的相关性，同样对SAR的分辨特性有较大的影响。该文提出的分辨特性评价指标将SAR系统特性与目标特性相结合，更能真实反映SAR的分辨性能，对SAR系统参数设计和评定有重要意义。
2017, 39(10): 2302-2310.
doi: 10.11999/JEIT170190
摘要:
针对机载外辐射源雷达多普勒展宽的杂波对消问题，该文提出频域分块距离-多普勒-空间LMS(RDS-LMS)算法。该算法利用杂波的空时依赖性，沿杂波脊进行对消，避免对杂波多普勒带内目标的对消。通过频域分块处理，减小了迭代次数并可以利用FFT快速实现，降低了算法的计算量。基于实测数据的仿真结果表明：该算法能够有效对消杂波，且对杂波带内的目标影响很小，对径向速度大于10 m/s的目标，信噪比损失在1 dB以内。计算复杂度分析表明：频域分块实现使算法计算量降低了42倍，根据在地基外辐射源雷达中已实时实现的FBLMS算法估算，结合GPU并行处理，该文算法处理1 s数据用时为771 ms，能够满足实时性需求。
针对机载外辐射源雷达多普勒展宽的杂波对消问题，该文提出频域分块距离-多普勒-空间LMS(RDS-LMS)算法。该算法利用杂波的空时依赖性，沿杂波脊进行对消，避免对杂波多普勒带内目标的对消。通过频域分块处理，减小了迭代次数并可以利用FFT快速实现，降低了算法的计算量。基于实测数据的仿真结果表明：该算法能够有效对消杂波，且对杂波带内的目标影响很小，对径向速度大于10 m/s的目标，信噪比损失在1 dB以内。计算复杂度分析表明：频域分块实现使算法计算量降低了42倍，根据在地基外辐射源雷达中已实时实现的FBLMS算法估算，结合GPU并行处理，该文算法处理1 s数据用时为771 ms，能够满足实时性需求。
2017, 39(10): 2311-2316.
doi: 10.11999/JEIT170034
摘要:
电离层在地球同步轨道SAR长合成孔径时间内具有明显的时变特性，这使得传统的基于电离层总电子含量(TEC)固定值的校正方法不再适用。为此，该文提出基于4维电子密度的地球同步轨道SAR成像补偿方法。通过基于电离层实测数据的半物理仿真，对校正方法进行实验验证，结果表明该方法可以有效地校正电离层时变特性对地球同步轨道SAR成像质量的影响。
电离层在地球同步轨道SAR长合成孔径时间内具有明显的时变特性，这使得传统的基于电离层总电子含量(TEC)固定值的校正方法不再适用。为此，该文提出基于4维电子密度的地球同步轨道SAR成像补偿方法。通过基于电离层实测数据的半物理仿真，对校正方法进行实验验证，结果表明该方法可以有效地校正电离层时变特性对地球同步轨道SAR成像质量的影响。
2017, 39(10): 2317-2324.
doi: 10.11999/JEIT170012
摘要:
双基星载高分辨率宽测绘带SAR系统(HRWS-SAR)利用数字波束形成技术(DBF)将俯仰向多通道的回波信号进行快时间域的相干合成，DBF处理性能必然受到双基构型的影响。该文针对一般双基构型的星载HRWS- SAR系统，推导了点目标接收方向角与收发距离和之间的线性近似表达式，建立了俯仰向通道的回波信号模型，进而构建了一种时变加权与FIR滤波相结合的DBF处理方法，并给出了系统实现框图。该文对几种典型双基构型的星载HRWS-SAR系统DBF处理进行了仿真，结果表明合理的双基构型能有效提升星载HRWS-SAR系统的DBF处理性能。
双基星载高分辨率宽测绘带SAR系统(HRWS-SAR)利用数字波束形成技术(DBF)将俯仰向多通道的回波信号进行快时间域的相干合成，DBF处理性能必然受到双基构型的影响。该文针对一般双基构型的星载HRWS- SAR系统，推导了点目标接收方向角与收发距离和之间的线性近似表达式，建立了俯仰向通道的回波信号模型，进而构建了一种时变加权与FIR滤波相结合的DBF处理方法，并给出了系统实现框图。该文对几种典型双基构型的星载HRWS-SAR系统DBF处理进行了仿真，结果表明合理的双基构型能有效提升星载HRWS-SAR系统的DBF处理性能。
2017, 39(10): 2325-2331.
doi: 10.11999/JEIT170093
摘要:
随着合成孔径雷达(SAR)的发展，对目标细节的观测越来越受到重视。SAR图像的分辨率越高，获取的细节信息就越多。目前，一种实用性较高的技术是，利用步进频率线性调频信号波形获取超高分辨率SAR图像。这种技术基于不同子带信号的步进载频关系，通过子带拼接来合成大带宽信号。然而，子带拼接对于基带信号误差非常敏感，该文首先提出一种基于回归和统计学的信号预失真方案。在补偿完子带内的误差后，将子带间的误差转化为一个多变量的优化问题。最后，通过X波段机载SAR系统飞行实测数据验证了所提方法的有效性。
随着合成孔径雷达(SAR)的发展，对目标细节的观测越来越受到重视。SAR图像的分辨率越高，获取的细节信息就越多。目前，一种实用性较高的技术是，利用步进频率线性调频信号波形获取超高分辨率SAR图像。这种技术基于不同子带信号的步进载频关系，通过子带拼接来合成大带宽信号。然而，子带拼接对于基带信号误差非常敏感，该文首先提出一种基于回归和统计学的信号预失真方案。在补偿完子带内的误差后，将子带间的误差转化为一个多变量的优化问题。最后，通过X波段机载SAR系统飞行实测数据验证了所提方法的有效性。
2017, 39(10): 2332-2339.
doi: 10.11999/JEIT170152
摘要:
外辐射源雷达利用非合作照射源信号探测目标，参考信号提纯和监测信号杂波抑制是实现目标信号检测的关键。该文针对数字电视外辐射源雷达接收系统中存在的采样速率偏差问题，首先建立信号模型，从理论上分析了采样速率偏差对参考信号重构性能的影响，然后探讨了采样速率偏差对时域杂波抑制和相关匹配接收的影响。仿真结果说明存在采样速率偏差时，提高接收端采样速率可以降低参考信号的重构误码率；不同的时域杂波抑制算法对采样速率偏差的表现不同；采样速率偏差对时域杂波抑制的影响较大，对相关匹配接收的影响较小。实测数据处理验证了上述结论的正确性，为提高数字电视外辐射源雷达的目标探测性能提供了理论依据。
外辐射源雷达利用非合作照射源信号探测目标，参考信号提纯和监测信号杂波抑制是实现目标信号检测的关键。该文针对数字电视外辐射源雷达接收系统中存在的采样速率偏差问题，首先建立信号模型，从理论上分析了采样速率偏差对参考信号重构性能的影响，然后探讨了采样速率偏差对时域杂波抑制和相关匹配接收的影响。仿真结果说明存在采样速率偏差时，提高接收端采样速率可以降低参考信号的重构误码率；不同的时域杂波抑制算法对采样速率偏差的表现不同；采样速率偏差对时域杂波抑制的影响较大，对相关匹配接收的影响较小。实测数据处理验证了上述结论的正确性，为提高数字电视外辐射源雷达的目标探测性能提供了理论依据。
2017, 39(10): 2340-2345.
doi: 10.11999/JEIT170167
摘要:
粒子群优化算法(PSO)是合成天线阵列预期方向图的有效手段。但对于某些大型平面阵列方向图复杂的非线性优化问题，该算法收敛速度慢且最优粒子易陷入局部最优解，因而使得算法失效。针对这一问题，该文提出一种改进PSO算法来提高传统PSO算法的收敛特性。该算法在初始化最优粒子时采用解析初值而不是随机初值。对于给定的预期方向图，通过矩阵运算解析对应该方向图的阵元权系数。之后将这些权系数指定为任意一个粒子的解析初值，而种群的其他粒子仍然赋随机初值，之后再衔接标准PSO算法的寻优迭代过程。这种初始化方法使得种群粒子在寻优搜索过程开始之前，即可得到最优粒子初值的有效估计。仿真结果表明，相对于全部粒子赋随机初值的标准算法而言，这种改进算法收敛速度更快，适应度值收敛得更深，因而有效提高了算法的收敛特性，从而能够得到满足预期方向图指标要求的优化结果。
粒子群优化算法(PSO)是合成天线阵列预期方向图的有效手段。但对于某些大型平面阵列方向图复杂的非线性优化问题，该算法收敛速度慢且最优粒子易陷入局部最优解，因而使得算法失效。针对这一问题，该文提出一种改进PSO算法来提高传统PSO算法的收敛特性。该算法在初始化最优粒子时采用解析初值而不是随机初值。对于给定的预期方向图，通过矩阵运算解析对应该方向图的阵元权系数。之后将这些权系数指定为任意一个粒子的解析初值，而种群的其他粒子仍然赋随机初值，之后再衔接标准PSO算法的寻优迭代过程。这种初始化方法使得种群粒子在寻优搜索过程开始之前，即可得到最优粒子初值的有效估计。仿真结果表明，相对于全部粒子赋随机初值的标准算法而言，这种改进算法收敛速度更快，适应度值收敛得更深，因而有效提高了算法的收敛特性，从而能够得到满足预期方向图指标要求的优化结果。
2017, 39(10): 2346-2353.
doi: 10.11999/JEIT170085
摘要:
针对联合综合概率数据关联算法(JIPDA)存在的航迹合并问题，将目标建模为随机有限集(RFS)提出改进的JIPDA算法。传统JIPDA首先产生初始概率密度函数(PDF)，之后对该PDF进行近似来估计目标状态。为了使目标状态估计PDF与初始PDF之间的相似性最大化，当目标标签无意义时，提出对JIPDA的初始PDF进行优化。将KL散度作为相似性的衡量标准，建立起优化过程的代价函数。仿真实验表明，所提方法可有效地抑制传统JIPDA引起的航迹合并。
针对联合综合概率数据关联算法(JIPDA)存在的航迹合并问题，将目标建模为随机有限集(RFS)提出改进的JIPDA算法。传统JIPDA首先产生初始概率密度函数(PDF)，之后对该PDF进行近似来估计目标状态。为了使目标状态估计PDF与初始PDF之间的相似性最大化，当目标标签无意义时，提出对JIPDA的初始PDF进行优化。将KL散度作为相似性的衡量标准，建立起优化过程的代价函数。仿真实验表明，所提方法可有效地抑制传统JIPDA引起的航迹合并。
2017, 39(10): 2354-2359.
doi: 10.11999/JEIT170177
摘要:
极化定标是目标检测、分类识别和定量反演等实际应用的重要前提。载机平台的姿态变化会引起极化指向角的变化，从而降低极化定标精度。针对这一问题前人已提出了基于Whitt算法的改进算法。该文详细分析了这些改进算法存在的问题，并在此基础上提出了一种考虑通道不平衡的逐脉冲补偿时变姿态的极化定标算法，能够有效地抑制姿态变化对极化定标的影响。仿真实验和实测数据处理验证了该算法的有效性。
极化定标是目标检测、分类识别和定量反演等实际应用的重要前提。载机平台的姿态变化会引起极化指向角的变化，从而降低极化定标精度。针对这一问题前人已提出了基于Whitt算法的改进算法。该文详细分析了这些改进算法存在的问题，并在此基础上提出了一种考虑通道不平衡的逐脉冲补偿时变姿态的极化定标算法，能够有效地抑制姿态变化对极化定标的影响。仿真实验和实测数据处理验证了该算法的有效性。
2017, 39(10): 2360-2365.
doi: 10.11999/JEIT170163
摘要:
精细化的回波微动调制分析是提取弹道目标运动几何特性的重要技术手段。该文提出一种多频点-调频傅里叶稀疏分解的微动估计方法来分析目标的时频特性。首先，该文介绍弹道目标进动回波微多普勒的一般表达；平动补偿后对回波局部分段并采用调频率傅里叶稀疏分解来估计局部微多普勒调频参数，有效利用了多频点回波的结构稀疏性，联合多频点稀疏分解提高算法稳健性；最后，拼接主频段信号各分段估计结果得到目标的微动曲线。电磁仿真数据验证了算法的有效性和稳健性，可用于弹道目标的微动分析、多目标识别等任务。
精细化的回波微动调制分析是提取弹道目标运动几何特性的重要技术手段。该文提出一种多频点-调频傅里叶稀疏分解的微动估计方法来分析目标的时频特性。首先，该文介绍弹道目标进动回波微多普勒的一般表达；平动补偿后对回波局部分段并采用调频率傅里叶稀疏分解来估计局部微多普勒调频参数，有效利用了多频点回波的结构稀疏性，联合多频点稀疏分解提高算法稳健性；最后，拼接主频段信号各分段估计结果得到目标的微动曲线。电磁仿真数据验证了算法的有效性和稳健性，可用于弹道目标的微动分析、多目标识别等任务。
2017, 39(10): 2366-2373.
doi: 10.11999/JEIT161303
摘要:
针对导弹防御系统中的目标识别问题，该文研究弹道中段目标的2维几何特征反演方法。基于中段目标的特殊物理结构，分析了进动锥体目标在雷达径向投影尺寸的变化规律，建立了中段目标2维几何特征与其径向尺寸序列的映射关系，进而提出一种基于HRRPs的2维几何特征反演方法，能够稳定反演出中段进动目标在不同姿态下的2维几何特征。通过电磁计算数据和暗室测量数据验证了所提方法的有效性和稳定性。
针对导弹防御系统中的目标识别问题，该文研究弹道中段目标的2维几何特征反演方法。基于中段目标的特殊物理结构，分析了进动锥体目标在雷达径向投影尺寸的变化规律，建立了中段目标2维几何特征与其径向尺寸序列的映射关系，进而提出一种基于HRRPs的2维几何特征反演方法，能够稳定反演出中段进动目标在不同姿态下的2维几何特征。通过电磁计算数据和暗室测量数据验证了所提方法的有效性和稳定性。
2017, 39(10): 2374-2381.
doi: 10.11999/JEIT161393
摘要:
针对基于压缩感知(Compressed Sensing, CS)理论的传统遥感图像融合算法未能考虑源图像信息相关性的特点，该文提出一种基于分布式压缩感知(Distributed Compressed Sensing, DCS)的遥感图像融合改进算法。通过DCS的第1联合稀疏模型(Joint Sparsity Model-1, JSM-1)提取源图像低频信息的公共部分和独有部分，再利用独有特征添加(UFA)的融合规则进行融合，从而提高融合精度。选取QuickBird卫星实测图像数据对该文方法和多个传统融合方法进行仿真实验并进行评价指标的对比，结果表明该文方法融合性能相对传统遥感图像融合方法都有不同程度的提高。
针对基于压缩感知(Compressed Sensing, CS)理论的传统遥感图像融合算法未能考虑源图像信息相关性的特点，该文提出一种基于分布式压缩感知(Distributed Compressed Sensing, DCS)的遥感图像融合改进算法。通过DCS的第1联合稀疏模型(Joint Sparsity Model-1, JSM-1)提取源图像低频信息的公共部分和独有部分，再利用独有特征添加(UFA)的融合规则进行融合，从而提高融合精度。选取QuickBird卫星实测图像数据对该文方法和多个传统融合方法进行仿真实验并进行评价指标的对比，结果表明该文方法融合性能相对传统遥感图像融合方法都有不同程度的提高。
2017, 39(10): 2382-2389.
doi: 10.11999/JEIT170043
摘要:
针对非共线多CCD遥感图像匹配点的分布特点，该文提出一种基于聚类的误匹配点去除方法。 首先，根据匹配点的沿轨方向偏移量曲线，获取匹配点的多维特征向量。然后，对匹配点集进行聚类处理，将所有点聚为一个类簇，最后根据簇半径序列曲线的变化趋势区分正确点和误匹配点。通过天绘1号02星全色遥感图像的实验和处理，结果表明在误匹配点去除和正确匹配点保留方面所提算法与其它方法相比具有更好性能。
针对非共线多CCD遥感图像匹配点的分布特点，该文提出一种基于聚类的误匹配点去除方法。 首先，根据匹配点的沿轨方向偏移量曲线，获取匹配点的多维特征向量。然后，对匹配点集进行聚类处理，将所有点聚为一个类簇，最后根据簇半径序列曲线的变化趋势区分正确点和误匹配点。通过天绘1号02星全色遥感图像的实验和处理，结果表明在误匹配点去除和正确匹配点保留方面所提算法与其它方法相比具有更好性能。
2017, 39(10): 2390-2396.
doi: 10.11999/JEIT170099
摘要:
基于自适应-自适应方法在大规模被动声呐阵列降维处理上的应用需求，该文提出一种基于盲分离的自适应-自适应波束形成降维算法。该算法将独立成分分析方法与自适应-自适应降维方法有机结合，通过独立成分分析在不预知干扰来向的条件下自适应地估计干扰源的导向矢量，并进一步采用自适应-自适应方法对阵列信号进行波束空间降维，最后采用稳健自适应方法进行波束形成处理。仿真实验验证了该算法能够有效降低大规模阵列自适应处理的计算量，其波束形成效果以及对误差的稳健性与全阵自适应方法相近。
基于自适应-自适应方法在大规模被动声呐阵列降维处理上的应用需求，该文提出一种基于盲分离的自适应-自适应波束形成降维算法。该算法将独立成分分析方法与自适应-自适应降维方法有机结合，通过独立成分分析在不预知干扰来向的条件下自适应地估计干扰源的导向矢量，并进一步采用自适应-自适应方法对阵列信号进行波束空间降维，最后采用稳健自适应方法进行波束形成处理。仿真实验验证了该算法能够有效降低大规模阵列自适应处理的计算量，其波束形成效果以及对误差的稳健性与全阵自适应方法相近。
2017, 39(10): 2397-2403.
doi: 10.11999/JEIT170088
摘要:
该文针对太阳同步轨道卫星由于通讯误码导致卫星时钟不正常翻转造成的错误，提出了纠错策略。基于卫星时钟和本地时钟授时误差互补的特点，设计了一种应用于低频输入信号和大倍频系数条件下的数字锁相环(DPLL)，利用数字锁相环使本地时钟跟踪卫星时钟秒脉冲的相位波动，实时消除本地时钟的累积误差。对该时钟源进行了理论分析和实验验证，用现场可编程门阵列(FPGA)予以实现。实验表明，该设计实现的时钟源可以实时纠正卫星时钟出现的秒脉冲不正常翻转、秒脉冲丢失、时间包跳变、时间包丢失等错误，最短可以在5个输入时钟周期内进入锁定状态，稳定工作时每秒累积误差小于100 s，可作为星载光谱仪本地时钟源使用。
该文针对太阳同步轨道卫星由于通讯误码导致卫星时钟不正常翻转造成的错误，提出了纠错策略。基于卫星时钟和本地时钟授时误差互补的特点，设计了一种应用于低频输入信号和大倍频系数条件下的数字锁相环(DPLL)，利用数字锁相环使本地时钟跟踪卫星时钟秒脉冲的相位波动，实时消除本地时钟的累积误差。对该时钟源进行了理论分析和实验验证，用现场可编程门阵列(FPGA)予以实现。实验表明，该设计实现的时钟源可以实时纠正卫星时钟出现的秒脉冲不正常翻转、秒脉冲丢失、时间包跳变、时间包丢失等错误，最短可以在5个输入时钟周期内进入锁定状态，稳定工作时每秒累积误差小于100 s，可作为星载光谱仪本地时钟源使用。
2017, 39(10): 2404-2412.
doi: 10.11999/JEIT170059
摘要:
该文针对待拼接图像间的亮度差异而导致拼接图像存在拼接缝的问题，提出一种基于JND(Just Noticeable Difference)模型的新的亮度拼接缝去除方法。该图像拼接缝优化算法分为3个步骤。将待优化图像变换到HSV空间，并提取V分量；在V分量图中自适应确定过渡区域宽度，根据JND模型计算区域内各点的优化阈值确定优化量大小并进行优化；将优化后的V分量与分离的H，S分量结合进行逆变换即可得到最终优化的拼接图像。实验结果表明，该算法能够实现图像亮度的平滑过渡，在亮度差较大的情况下也能得到较好结果。同时，该算法能够有效地避免常用基于RGB空间的拼接缝去除方法所带来的偏色问题，具有更大的适用范围。
该文针对待拼接图像间的亮度差异而导致拼接图像存在拼接缝的问题，提出一种基于JND(Just Noticeable Difference)模型的新的亮度拼接缝去除方法。该图像拼接缝优化算法分为3个步骤。将待优化图像变换到HSV空间，并提取V分量；在V分量图中自适应确定过渡区域宽度，根据JND模型计算区域内各点的优化阈值确定优化量大小并进行优化；将优化后的V分量与分离的H，S分量结合进行逆变换即可得到最终优化的拼接图像。实验结果表明，该算法能够实现图像亮度的平滑过渡，在亮度差较大的情况下也能得到较好结果。同时，该算法能够有效地避免常用基于RGB空间的拼接缝去除方法所带来的偏色问题，具有更大的适用范围。
2017, 39(10): 2413-2420.
doi: 10.11999/JEIT161397
摘要:
目前基于压缩感知的跳频信号参数估计方法大多是在高斯背景噪声下进行的研究，而在非高斯稳定分布脉冲噪声环境下，已有基于高斯噪声数学模型设计的算法性能下降。针对上述问题，该文分析了稳定分布噪声的大幅值脉冲满足近似稀疏性条件，利用跳频信号与噪声之间的时域特征差异将信噪分离，实现噪声抑制。并在压缩感知框架下，建立与跳频信号特点相匹配的3参数字典，采用最优匹配(Optimal Match, OM)方法对跳频信号自适应分解，获取匹配原子，基于这些时频原子包含的信息估计跳频信号的参数。仿真验证表明，在稳定分布噪声中，与常规的跳频信号估计方法相比，该文提出的先利用噪声稀疏性去噪，再采用最优匹配提取跳频信号参数的方法(Sparsity-OM, SOM)，能够较好地抑制脉冲噪声，获得准确的参数信息，具有良好的鲁棒特性。
目前基于压缩感知的跳频信号参数估计方法大多是在高斯背景噪声下进行的研究，而在非高斯稳定分布脉冲噪声环境下，已有基于高斯噪声数学模型设计的算法性能下降。针对上述问题，该文分析了稳定分布噪声的大幅值脉冲满足近似稀疏性条件，利用跳频信号与噪声之间的时域特征差异将信噪分离，实现噪声抑制。并在压缩感知框架下，建立与跳频信号特点相匹配的3参数字典，采用最优匹配(Optimal Match, OM)方法对跳频信号自适应分解，获取匹配原子，基于这些时频原子包含的信息估计跳频信号的参数。仿真验证表明，在稳定分布噪声中，与常规的跳频信号估计方法相比，该文提出的先利用噪声稀疏性去噪，再采用最优匹配提取跳频信号参数的方法(Sparsity-OM, SOM)，能够较好地抑制脉冲噪声，获得准确的参数信息，具有良好的鲁棒特性。
2017, 39(10): 2421-2427.
doi: 10.11999/JEIT170024
摘要:
求根多重信号分类(Root-MUSIC)算法以多项式求根代替谱峰搜索，降低了波达方向(DOA)估计的计算量，但当阵元数较大时，其计算量依然很大。为进一步降低计算量，该文提出一种降阶Root-MUSIC(RD-Root-MUSIC)算法。该算法基于谱分解将Root-MUSIC多项式的阶次降低一半，再根据矩阵特征多项式与求根多项式的关系构造友阵，采用Arnoldi迭代计算得到友阵的L个大特征值(L为信号数)并估计DOA。仿真结果表明，RD-Root-MUSIC估计精度与Root-MUSIC相近，但其在大阵元下具有比Root-MUSIC更低的计算量。
求根多重信号分类(Root-MUSIC)算法以多项式求根代替谱峰搜索，降低了波达方向(DOA)估计的计算量，但当阵元数较大时，其计算量依然很大。为进一步降低计算量，该文提出一种降阶Root-MUSIC(RD-Root-MUSIC)算法。该算法基于谱分解将Root-MUSIC多项式的阶次降低一半，再根据矩阵特征多项式与求根多项式的关系构造友阵，采用Arnoldi迭代计算得到友阵的L个大特征值(L为信号数)并估计DOA。仿真结果表明，RD-Root-MUSIC估计精度与Root-MUSIC相近，但其在大阵元下具有比Root-MUSIC更低的计算量。
2017, 39(10): 2428-2436.
doi: 10.11999/JEIT170193
摘要:
该文将TL1范数应用于子空间聚类的研究中，提出基于TL1范数约束的子空间聚类优化模型。尽管该优化模型是非凸的，在无噪音的情形下，证明了它的最优解为具有块对角结构的系数矩阵，这对随后进行的谱聚类提供了理论保证；在有噪声的情形下，它的约束条件等价于以干净数据为字典的优化模型，因而求解出的系数矩阵提高了聚类的精确度。进一步，利用增广拉格朗日-交替方向乘子方法给出该优化模型的求解方法。实验结果表明，基于TL1范数的子空间聚类方法不仅增强了系数矩阵的稀疏性，而且在聚类精确度，对噪音的鲁棒性方面要优于低秩子空间聚类方法和稀疏子空间聚类方法。
该文将TL1范数应用于子空间聚类的研究中，提出基于TL1范数约束的子空间聚类优化模型。尽管该优化模型是非凸的，在无噪音的情形下，证明了它的最优解为具有块对角结构的系数矩阵，这对随后进行的谱聚类提供了理论保证；在有噪声的情形下，它的约束条件等价于以干净数据为字典的优化模型，因而求解出的系数矩阵提高了聚类的精确度。进一步，利用增广拉格朗日-交替方向乘子方法给出该优化模型的求解方法。实验结果表明，基于TL1范数的子空间聚类方法不仅增强了系数矩阵的稀疏性，而且在聚类精确度，对噪音的鲁棒性方面要优于低秩子空间聚类方法和稀疏子空间聚类方法。
2017, 39(10): 2437-2441.
doi: 10.11999/JEIT170003
摘要:
为了解决FDK重建算法在锥束CT重建中运算量大，耗时较多，以及针对不同的应用环境提供不同分辨率的3维医学图像问题，该文提出一种基于小波变换的多分辨率锥束CT图像快速3维重建算法。首先对采集到的投影图像进行相应尺度的小波变换，得到各尺度小波分解系数，选择相应尺度的小波系数进行FDK重建，可以得到相应低分辨率的3维图像数据，还可根据需要由得到的低分辨率重建数据分别沿着径向取断层图像，进行相应的小波逆变换，进而得到高分辨率的3维图像数据。实验数据表明，该方法不仅能够得到不同分辨率的3维图像数据，而且相较于传统的FDK算法生成分辨率相同、精度相近的高分辨率3维图像数据，重建速度可以提高1倍以上。
为了解决FDK重建算法在锥束CT重建中运算量大，耗时较多，以及针对不同的应用环境提供不同分辨率的3维医学图像问题，该文提出一种基于小波变换的多分辨率锥束CT图像快速3维重建算法。首先对采集到的投影图像进行相应尺度的小波变换，得到各尺度小波分解系数，选择相应尺度的小波系数进行FDK重建，可以得到相应低分辨率的3维图像数据，还可根据需要由得到的低分辨率重建数据分别沿着径向取断层图像，进行相应的小波逆变换，进而得到高分辨率的3维图像数据。实验数据表明，该方法不仅能够得到不同分辨率的3维图像数据，而且相较于传统的FDK算法生成分辨率相同、精度相近的高分辨率3维图像数据，重建速度可以提高1倍以上。
2017, 39(10): 2442-2448.
doi: 10.11999/JEIT161365
摘要:
该文给出一类相互正交的二元零相关区序列集构造法。基于二元正交矩阵，首先构造得到了一类相互正交的非周期互补序列集，进而构造了相互正交的二元零相关区序列集，每个序列集参数都是最佳的。同已有方法相比，该文方法能生成更多的相互正交的二元零相关区序列集，解决了集合数目大于2且相互正交的最佳二元零相关区序列集构造问题，可以为准同步码分多址系统提供更多的序列。
该文给出一类相互正交的二元零相关区序列集构造法。基于二元正交矩阵，首先构造得到了一类相互正交的非周期互补序列集，进而构造了相互正交的二元零相关区序列集，每个序列集参数都是最佳的。同已有方法相比，该文方法能生成更多的相互正交的二元零相关区序列集，解决了集合数目大于2且相互正交的最佳二元零相关区序列集构造问题，可以为准同步码分多址系统提供更多的序列。
2017, 39(10): 2449-2455.
doi: 10.11999/JEIT170051
摘要:
在雷达等高速移动的通信系统中，由于传输过程中的时延和多普勒频移，在分析跳频序列的性能时，需要对其时频2维汉明相关性进行分析。线性移位寄存器序列(m-序列)具有良好的随机、平衡等性质，因此m-序列已被广泛应用到跳频序列的构造中。该文对基于m-序列的跳频序列集的时频2维汉明相关性进行分析，计算了其时频2维汉明相关值的分布；构造了具有新参数的跳频序列集。在相同多普勒频移下，新序列集的2维相关性与已有基于m-序列的跳频序列集的2维相关性相比较更稳定。
在雷达等高速移动的通信系统中，由于传输过程中的时延和多普勒频移，在分析跳频序列的性能时，需要对其时频2维汉明相关性进行分析。线性移位寄存器序列(m-序列)具有良好的随机、平衡等性质，因此m-序列已被广泛应用到跳频序列的构造中。该文对基于m-序列的跳频序列集的时频2维汉明相关性进行分析，计算了其时频2维汉明相关值的分布；构造了具有新参数的跳频序列集。在相同多普勒频移下，新序列集的2维相关性与已有基于m-序列的跳频序列集的2维相关性相比较更稳定。
2017, 39(10): 2456-2463.
doi: 10.11999/JEIT161376
摘要:
密集异构蜂窝网络节点布置的随机性、动态性、复杂性等特点，导致实际场景中该系统的安全性能受非理想信道估计的影响更严重，然而目前对该系统安全性能的研究主要集中于理想场景，缺乏在非理想场景中的研究。针对这一问题，该文从密集异构蜂窝网自身结构及实际部署的特点出发，分析了信道估计存在误差时系统的安全性能。首先基于随机几何对系统建模，推导了非理想情况下K层密集异构蜂窝网的安全中断概率；然后分析了部分参数对系统安全性能的影响；最后，通过仿真验证了理论推导的有效性。
密集异构蜂窝网络节点布置的随机性、动态性、复杂性等特点，导致实际场景中该系统的安全性能受非理想信道估计的影响更严重，然而目前对该系统安全性能的研究主要集中于理想场景，缺乏在非理想场景中的研究。针对这一问题，该文从密集异构蜂窝网自身结构及实际部署的特点出发，分析了信道估计存在误差时系统的安全性能。首先基于随机几何对系统建模，推导了非理想情况下K层密集异构蜂窝网的安全中断概率；然后分析了部分参数对系统安全性能的影响；最后，通过仿真验证了理论推导的有效性。
2017, 39(10): 2464-2471.
doi: 10.11999/JEIT161359
摘要:
在移动中继协助下的终端直通(Device-to-Device, D2D)中，由于频带复用，D2D链路与已有蜂窝链路会产生同频干扰。另外，考虑到终端设备功率受限，该文提出一种联合功率控制、信道分配和移动中继选择方案最大化D2D链路总能量效率。原问题为分数规划问题，可转化为通过Dinkelbach算法求解的参数规划问题，此外，上述参数规划问题可进一步分解为功率控制子问题和联合优化信道分配与移动中继选择子问题。其中，功率控制子问题属于DC(Difference-of-Concave)规划问题，其一般意义下为NP-hard难题，可借助序列凸优化方法得到有效的近似解，基于上述结果，联合优化信道分配与移动中继选择子问题可转化为二分图中的最大匹配问题，继而借助匈牙利算法在多项式时间内求得最优解。通过仿真，验证了该方案在优化能量效率的效果。
在移动中继协助下的终端直通(Device-to-Device, D2D)中，由于频带复用，D2D链路与已有蜂窝链路会产生同频干扰。另外，考虑到终端设备功率受限，该文提出一种联合功率控制、信道分配和移动中继选择方案最大化D2D链路总能量效率。原问题为分数规划问题，可转化为通过Dinkelbach算法求解的参数规划问题，此外，上述参数规划问题可进一步分解为功率控制子问题和联合优化信道分配与移动中继选择子问题。其中，功率控制子问题属于DC(Difference-of-Concave)规划问题，其一般意义下为NP-hard难题，可借助序列凸优化方法得到有效的近似解，基于上述结果，联合优化信道分配与移动中继选择子问题可转化为二分图中的最大匹配问题，继而借助匈牙利算法在多项式时间内求得最优解。通过仿真，验证了该方案在优化能量效率的效果。
2017, 39(10): 2472-2478.
doi: 10.11999/JEIT161374
摘要:
针对弹性光网络频谱利用率降低和带宽阻塞率高等问题，该文提出一种频谱可用性和保护带宽共享度感知的生存性多路径策略(M-SDSAA)。首先，该策略对业务采用单路径路由，通过区分业务的持续时间，分别采用首次命中和末端命中的工作路径频谱分配方式，并且为不同大小共享频谱块设定不同链路权重值。若单路径路由或频谱分配失败，引入多路径传输策略，自适应选择消耗频隙数少的策略，并且引入共享保护机制，提高保护带宽共享度。最后，当业务阻塞时，且存在单路径业务的保护路径预置在频隙消耗次优的路径，则启动重配置机制进一步降低阻塞率，将该业务重配置到保护频隙消耗最少的路径。仿真结果表明所提算法能有效地提高频谱利用率，降低网络的带宽阻塞率。
针对弹性光网络频谱利用率降低和带宽阻塞率高等问题，该文提出一种频谱可用性和保护带宽共享度感知的生存性多路径策略(M-SDSAA)。首先，该策略对业务采用单路径路由，通过区分业务的持续时间，分别采用首次命中和末端命中的工作路径频谱分配方式，并且为不同大小共享频谱块设定不同链路权重值。若单路径路由或频谱分配失败，引入多路径传输策略，自适应选择消耗频隙数少的策略，并且引入共享保护机制，提高保护带宽共享度。最后，当业务阻塞时，且存在单路径业务的保护路径预置在频隙消耗次优的路径，则启动重配置机制进一步降低阻塞率，将该业务重配置到保护频隙消耗最少的路径。仿真结果表明所提算法能有效地提高频谱利用率，降低网络的带宽阻塞率。
2017, 39(10): 2479-2486.
doi: 10.11999/JEIT170049
摘要:
SPECK系列算法是2013年由美国国家安全局提出的轻量分组密码算法。算法整体为变形的Feistel结构，轮函数为模整数加法、循环移位和异或的组合，即所谓的ARX模块。在不可能差分研究方面，目前仅有LEE等人给出了SPECK 64算法的一些6轮不可能差分特征。该文进一步找到了SPECK 32/64算法和SPECK 48/96算法的一些6轮不可能差分特征，并在其前面添加1轮后面添加3轮，给出了对两个算法的10轮不可能差分分析。
SPECK系列算法是2013年由美国国家安全局提出的轻量分组密码算法。算法整体为变形的Feistel结构，轮函数为模整数加法、循环移位和异或的组合，即所谓的ARX模块。在不可能差分研究方面，目前仅有LEE等人给出了SPECK 64算法的一些6轮不可能差分特征。该文进一步找到了SPECK 32/64算法和SPECK 48/96算法的一些6轮不可能差分特征，并在其前面添加1轮后面添加3轮，给出了对两个算法的10轮不可能差分分析。
2017, 39(10): 2487-2494.
doi: 10.11999/JEIT161380
摘要:
为了解决当前椭圆曲线密码处理器普遍存在灵活性低、资源占用大的问题，该文采用统计建模的方式，以面积-时间(AT)综合性能指标为指导，提出了一种面向椭圆曲线密码并行处理架构的量化评估方式，并确定3路异构并行处理架构可使处理器综合性能达到最优。其次，该文提出一个分离分级式存储结构和一个运算资源高度复用的模运算单元，可增强存储器的访问效率和运算资源的利用率。在90 nm CMOS工艺下综合，该文处理器的面积为1.62mm2，完成一次GF(2571)和GF(p521)上的点乘运算分别需要2.26 ms/612.4J和2.63 ms/665.4J。与同类设计相比，该文处理器不仅具有较高的灵活性、可伸缩性，而且其芯片面积和运算速度达到了很好的折中。
为了解决当前椭圆曲线密码处理器普遍存在灵活性低、资源占用大的问题，该文采用统计建模的方式，以面积-时间(AT)综合性能指标为指导，提出了一种面向椭圆曲线密码并行处理架构的量化评估方式，并确定3路异构并行处理架构可使处理器综合性能达到最优。其次，该文提出一个分离分级式存储结构和一个运算资源高度复用的模运算单元，可增强存储器的访问效率和运算资源的利用率。在90 nm CMOS工艺下综合，该文处理器的面积为1.62mm2，完成一次GF(2571)和GF(p521)上的点乘运算分别需要2.26 ms/612.4J和2.63 ms/665.4J。与同类设计相比，该文处理器不仅具有较高的灵活性、可伸缩性，而且其芯片面积和运算速度达到了很好的折中。
2017, 39(10): 2495-2503.
doi: 10.11999/JEIT161362
摘要:
随着脑机接口技术(Brain-Computer Interface, BCI)在新兴医疗健康监测领域的广泛应用，其受到的安全威胁越来越多，导致其隐私保护问题受到了关注。该文针对BCI应用中的隐私保护问题提出一种通信模型，并为其设计了一种基于密文策略的属性基(Ciphertext-Policy Attribute Based Encryption, CP-ABE)访问控制方案，利用代理重加密技术实现细粒度的属性撤销。经分析表明，方案有效地解决了BCI模型中敏感数据的隐私保护问题，并且在能量损耗及通信计算开销等性能评估中表现优异。
随着脑机接口技术(Brain-Computer Interface, BCI)在新兴医疗健康监测领域的广泛应用，其受到的安全威胁越来越多，导致其隐私保护问题受到了关注。该文针对BCI应用中的隐私保护问题提出一种通信模型，并为其设计了一种基于密文策略的属性基(Ciphertext-Policy Attribute Based Encryption, CP-ABE)访问控制方案，利用代理重加密技术实现细粒度的属性撤销。经分析表明，方案有效地解决了BCI模型中敏感数据的隐私保护问题，并且在能量损耗及通信计算开销等性能评估中表现优异。
2017, 39(10): 2504-2512.
doi: 10.11999/JEIT161310
摘要:
准确预测节目流行度是互联网电视节目系统设计与优化所要解决的关键问题之一。针对现有预测方法存在模型训练时间长、样本数量多、且对突发热点节目流行度预测效果差等问题，该文测量了某互联网电视平台280万用户的60亿条收视行为数据，采用行为动力学分类方法将节目流行度演化过程分为内源临界、内源亚临界、外源临界和外源亚临界4种类型，运用双种群粒子优化的最小二乘支持向量机对每种类型分别构建了一种互联网电视节目流行度预测模型BD3P，并将BD3P模型应用于实际数据测验。实验结果表明，与现有其他方法相比，BD3P模型预测精度可提升17%以上，并能有效缩短预测周期。
准确预测节目流行度是互联网电视节目系统设计与优化所要解决的关键问题之一。针对现有预测方法存在模型训练时间长、样本数量多、且对突发热点节目流行度预测效果差等问题，该文测量了某互联网电视平台280万用户的60亿条收视行为数据，采用行为动力学分类方法将节目流行度演化过程分为内源临界、内源亚临界、外源临界和外源亚临界4种类型，运用双种群粒子优化的最小二乘支持向量机对每种类型分别构建了一种互联网电视节目流行度预测模型BD3P，并将BD3P模型应用于实际数据测验。实验结果表明，与现有其他方法相比，BD3P模型预测精度可提升17%以上，并能有效缩短预测周期。
2017, 39(10): 2513-2519.
doi: 10.11999/JEIT161379
摘要:
传统的压缩感知定位方法均假设目标准确落在某一预设的固定网格上。当目标偏离该网格，所采用的字典与真实稀疏表示字典之间存在失配，导致这些方法的定位性能大大降低。针对该问题，该文提出一种面向压缩感知定位的动态字典算法。该算法将真实稀疏表示字典建模为一个以网格为参数的动态字典，从而将定位问题转化为联合稀疏重构和参数估计问题。利用一阶泰勒展开对真实稀疏表示字典进行近似，将非凸的参数优化问题松弛为凸优化问题。仿真结果表明，相比于传统的静态字典算法，该文所提出的动态字典算法具有更好的性能。
传统的压缩感知定位方法均假设目标准确落在某一预设的固定网格上。当目标偏离该网格，所采用的字典与真实稀疏表示字典之间存在失配，导致这些方法的定位性能大大降低。针对该问题，该文提出一种面向压缩感知定位的动态字典算法。该算法将真实稀疏表示字典建模为一个以网格为参数的动态字典，从而将定位问题转化为联合稀疏重构和参数估计问题。利用一阶泰勒展开对真实稀疏表示字典进行近似，将非凸的参数优化问题松弛为凸优化问题。仿真结果表明，相比于传统的静态字典算法，该文所提出的动态字典算法具有更好的性能。
2017, 39(10): 2520-2525.
doi: 10.11999/JEIT170191
摘要:
该文提出一种新型的C单元的连接方法，将距离输出节点比较远的P型和N型晶体管的栅端与C单元的输出节点相连接，利用晶体管自身的反馈机制形成反馈路径，实现了自恢复功能，因此大幅降低动态消耗和硬件开销；采用点加强型C单元作为输出级电路并进行优化，使得电路抵御单粒子翻转的能力更强；基于上述改进，搭建出一个新的抗软错误锁存器，将输入信号经过传输门以后接传到输出端，以降低输入信号传到输出节点的延迟，利用节点之间的反馈比较机制进一步提升各个电路节点的临界电荷量。在22 nm的先进工艺下进行仿真，实验结果表明，提出的新型锁存器电路不仅具有优秀的抗软错误能力，并且在功耗延迟积方面比现有的锁存器电路性能提升了26.74%~97.50%。
该文提出一种新型的C单元的连接方法，将距离输出节点比较远的P型和N型晶体管的栅端与C单元的输出节点相连接，利用晶体管自身的反馈机制形成反馈路径，实现了自恢复功能，因此大幅降低动态消耗和硬件开销；采用点加强型C单元作为输出级电路并进行优化，使得电路抵御单粒子翻转的能力更强；基于上述改进，搭建出一个新的抗软错误锁存器，将输入信号经过传输门以后接传到输出端，以降低输入信号传到输出节点的延迟，利用节点之间的反馈比较机制进一步提升各个电路节点的临界电荷量。在22 nm的先进工艺下进行仿真，实验结果表明，提出的新型锁存器电路不仅具有优秀的抗软错误能力，并且在功耗延迟积方面比现有的锁存器电路性能提升了26.74%~97.50%。
2017, 39(10): 2526-2530.
doi: 10.11999/JEIT161337
摘要:
弹载合成孔径雷达在子孔径信号处理时，由于运动的复杂性和距离方位的强耦合，增加了成像处理的难度。针对这一问题，该文分析了该成像体制下的距离徙动特性并引入二次调频函数进行统一距离徙动校正；在方位向处理上则通过频域投影补偿调频率空变。与传统算法相比，新算法可对子孔径回波进行更有效的成像与聚焦，仿真结果证明了算法的正确性和有效性。
弹载合成孔径雷达在子孔径信号处理时，由于运动的复杂性和距离方位的强耦合，增加了成像处理的难度。针对这一问题，该文分析了该成像体制下的距离徙动特性并引入二次调频函数进行统一距离徙动校正；在方位向处理上则通过频域投影补偿调频率空变。与传统算法相比，新算法可对子孔径回波进行更有效的成像与聚焦，仿真结果证明了算法的正确性和有效性。
2017, 39(10): 2531-2535.
doi: 10.11999/JEIT170028
摘要:
对于典型的数字信道化接收机之后级联相位差分法测频的处理架构，现有的测频精度表达式未考虑波形复包络对测量精度的影响。该文针对这一问题，推导了考虑波形复包络影响的新的测频精度表达式，并进行了仿真。仿真分析的结果与推导的精度表达式一致，表明改进的测频精度表达式能够有效反映信号波形对测频性能的影响。
对于典型的数字信道化接收机之后级联相位差分法测频的处理架构，现有的测频精度表达式未考虑波形复包络对测量精度的影响。该文针对这一问题，推导了考虑波形复包络影响的新的测频精度表达式，并进行了仿真。仿真分析的结果与推导的精度表达式一致，表明改进的测频精度表达式能够有效反映信号波形对测频性能的影响。
2017, 39(10): 2536-2540.
doi: 10.11999/JEIT161399
摘要:
多进制频移键控(MFSK)信号被广泛应用于各种军用、民用通信系统中。针对其调制参数估计，现有的方法大多基于小波变换，但其存在抗噪性能差，参数不易选取等问题。通过对语图不确定原理的研究，该文提出一种语图逻辑与运算方法，并引入波形变换理论改善时频变换波形占空比，提高了估计算法的信噪比门限，完成低信噪比下MFSK信号调制参数的自适应盲估计。仿真表明，所提算法在抗噪声、频偏性能及参数选取鲁棒性上均优于现有常用算法，适合工程实践。
多进制频移键控(MFSK)信号被广泛应用于各种军用、民用通信系统中。针对其调制参数估计，现有的方法大多基于小波变换，但其存在抗噪性能差，参数不易选取等问题。通过对语图不确定原理的研究，该文提出一种语图逻辑与运算方法，并引入波形变换理论改善时频变换波形占空比，提高了估计算法的信噪比门限，完成低信噪比下MFSK信号调制参数的自适应盲估计。仿真表明，所提算法在抗噪声、频偏性能及参数选取鲁棒性上均优于现有常用算法，适合工程实践。
