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2019年 第41卷 第12期
2019, 41(12): 2795-2801.
doi: 10.11999/JEIT181165
摘要:
非正交多址接入(NOMA)技术允许多个发送方共用同一个资源块，接收方通过连续干扰消除(SIC)解码出不同发送方的信息。然而，目前针对NOMA系统的研究大多基于理想SIC的假设，而没有考虑非理想SIC对系统性能带来的影响。针对此问题，该文在非理想SIC的假设下，针对单小区上行NOMA系统提出一套性能分析框架。首先，采用二项式点过程(BPP)对上行NOMA系统中基站和用户设备的空间分布进行建模。基于此模型，采用基于大尺度衰落的干扰消除顺序，对干扰消除的误差情况进行分析。进一步，基于随机几何理论和次序统计理论，推导出距基站由近至远次序为k的用户设备的覆盖概率，并采用平均覆盖概率衡量整个NOMA传输系统的可靠性。理论和仿真结果分析了远近次序、基站半径和发射功率等系统参数对传输可靠性的影响，并验证了理论推导的准确性。
非正交多址接入(NOMA)技术允许多个发送方共用同一个资源块，接收方通过连续干扰消除(SIC)解码出不同发送方的信息。然而，目前针对NOMA系统的研究大多基于理想SIC的假设，而没有考虑非理想SIC对系统性能带来的影响。针对此问题，该文在非理想SIC的假设下，针对单小区上行NOMA系统提出一套性能分析框架。首先，采用二项式点过程(BPP)对上行NOMA系统中基站和用户设备的空间分布进行建模。基于此模型，采用基于大尺度衰落的干扰消除顺序，对干扰消除的误差情况进行分析。进一步，基于随机几何理论和次序统计理论，推导出距基站由近至远次序为k的用户设备的覆盖概率，并采用平均覆盖概率衡量整个NOMA传输系统的可靠性。理论和仿真结果分析了远近次序、基站半径和发射功率等系统参数对传输可靠性的影响，并验证了理论推导的准确性。
2019, 41(12): 2802-2809.
doi: 10.11999/JEIT190001
摘要:
远距离(LoRa)散射通信(BC)不仅成本低、功耗低，而且通信距离远。但现存散射方案的系统组成复杂，且无法应用于实际工程。为此该文提出一种新的LoRa散射通信方法，采用直接数字频率合成(DDS)技术产生频率线性变化的方波作为LoRa散射调制信号，并据此首次展示了基于MCU的LoRa散射通信系统原型样机。实验结果表明，该方法能够在相距208 m的基站和接收端之间的任意位置实现低功耗LoRa散射通信，且兼容现有的商用LoRa射频芯片组。此外，该方法还适用于专用集成电路(ASIC)设计，可使LoRa散射IC有更高的鲁棒性、更低的成本和功耗。
远距离(LoRa)散射通信(BC)不仅成本低、功耗低，而且通信距离远。但现存散射方案的系统组成复杂，且无法应用于实际工程。为此该文提出一种新的LoRa散射通信方法，采用直接数字频率合成(DDS)技术产生频率线性变化的方波作为LoRa散射调制信号，并据此首次展示了基于MCU的LoRa散射通信系统原型样机。实验结果表明，该方法能够在相距208 m的基站和接收端之间的任意位置实现低功耗LoRa散射通信，且兼容现有的商用LoRa射频芯片组。此外，该方法还适用于专用集成电路(ASIC)设计，可使LoRa散射IC有更高的鲁棒性、更低的成本和功耗。
2019, 41(12): 2810-2816.
doi: 10.11999/JEIT190171
摘要:
针对小区内D2D多复用的通信资源块分配问题，该文以一个D2D用户分别复用2个和3个蜂窝为基础，提出基于非均衡求解的D2D多复用模式下的资源块分配方案。利用博弈论将资源块划分问题转化为求解被复用蜂窝用户收益联合最大问题。当纳什均衡解不存在时，分析目标函数特性，在可行域内求解“最优解”，保证对不均衡解处理的最优性；对于均衡解存在的情况，将其取整后作为资源分配方案依据，保持其最优性。通过理论分析及仿真实验表明该算法可以提升系统吞吐率，提高小区通信性能。
针对小区内D2D多复用的通信资源块分配问题，该文以一个D2D用户分别复用2个和3个蜂窝为基础，提出基于非均衡求解的D2D多复用模式下的资源块分配方案。利用博弈论将资源块划分问题转化为求解被复用蜂窝用户收益联合最大问题。当纳什均衡解不存在时，分析目标函数特性，在可行域内求解“最优解”，保证对不均衡解处理的最优性；对于均衡解存在的情况，将其取整后作为资源分配方案依据，保持其最优性。通过理论分析及仿真实验表明该算法可以提升系统吞吐率，提高小区通信性能。
2019, 41(12): 2817-2825.
doi: 10.11999/JEIT181168
摘要:
机器对机器(M2M)通信和设备到设备(D2D)通信都是5G中的关键技术。而M2M通信特别需要考虑提高设备的能量效率(EE)以延长设备的生存周期。该文将M2M技术与D2D技术相结合，考虑M2M设备使用D2D技术进行通信，同时M2M设备复用蜂窝网络中的人对人(H2H)通信的频谱资源。为了同时保证两种系统的服务质量(QoS)需求，建立了最大化M2M的能量效率，最大化H2H系统容量和，以及最小化M2M系统对H2H系统干扰的多目标优化问题(MOOP)。为了解决该问题，采用惩罚函数的方法将二进制变量松弛约束，进而采用凹凸过程(CCCP)方法将非凸的单目标优化问题转化为凸优化问题，并最终通过加权切比雪夫算法得到原多目标优化问题的Pareto最优解。通过与传统的加权和算法进行比较，仿真结果证明了该算法的有效性。
机器对机器(M2M)通信和设备到设备(D2D)通信都是5G中的关键技术。而M2M通信特别需要考虑提高设备的能量效率(EE)以延长设备的生存周期。该文将M2M技术与D2D技术相结合，考虑M2M设备使用D2D技术进行通信，同时M2M设备复用蜂窝网络中的人对人(H2H)通信的频谱资源。为了同时保证两种系统的服务质量(QoS)需求，建立了最大化M2M的能量效率，最大化H2H系统容量和，以及最小化M2M系统对H2H系统干扰的多目标优化问题(MOOP)。为了解决该问题，采用惩罚函数的方法将二进制变量松弛约束，进而采用凹凸过程(CCCP)方法将非凸的单目标优化问题转化为凸优化问题，并最终通过加权切比雪夫算法得到原多目标优化问题的Pareto最优解。通过与传统的加权和算法进行比较，仿真结果证明了该算法的有效性。
2019, 41(12): 2826-2835.
doi: 10.11999/JEIT190173
摘要:
针对合成孔径雷达(SAR)成像中的稀疏特征增强问题，传统方法难以在精度与效率之间实现有效的平衡。该文提出基于复数交替方向多乘子方法(C-ADMM)，针对SAR稀疏特征增强建立增广的拉格朗日优化方程，并引入复数\begin{document}${\ell _1}$\end{document} ![]()
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针对合成孔径雷达(SAR)成像中的稀疏特征增强问题，传统方法难以在精度与效率之间实现有效的平衡。该文提出基于复数交替方向多乘子方法(C-ADMM)，针对SAR稀疏特征增强建立增广的拉格朗日优化方程，并引入复数
2019, 41(12): 2836-2843.
doi: 10.11999/JEIT190148
摘要:
广义Pareto分布的复合高斯模型可以很好地描述高分辨低擦地角对海探测场景中海杂波的重拖尾特性，实现该杂波模型下双参数的有效估计对雷达检测性能具有重要意义。对此，该文提出一种双参数的组合双分位点(CBiP)估计方法。该估计方法基于低阶多项式方程的显式求根表达式，充分组合利用回波中的样本信息，旨在实现高精度的双参数估计过程。此外，考虑到实际雷达工作中存在岛礁、渔船等造成的功率异常大的野点样本时，不同于传统的矩估计、最大似然(ML)估计等方法，组合双分位点估计方法仍可保持估计性能的鲁棒性。仿真及实测数据实验表明，在纯杂波环境中，组合双分位点估计方法可以实现与最大似然估计方法近似的估计精度，若存在异常样本，组合双分位点估计方法的估计性能优于上述几种传统估计方法。
广义Pareto分布的复合高斯模型可以很好地描述高分辨低擦地角对海探测场景中海杂波的重拖尾特性，实现该杂波模型下双参数的有效估计对雷达检测性能具有重要意义。对此，该文提出一种双参数的组合双分位点(CBiP)估计方法。该估计方法基于低阶多项式方程的显式求根表达式，充分组合利用回波中的样本信息，旨在实现高精度的双参数估计过程。此外，考虑到实际雷达工作中存在岛礁、渔船等造成的功率异常大的野点样本时，不同于传统的矩估计、最大似然(ML)估计等方法，组合双分位点估计方法仍可保持估计性能的鲁棒性。仿真及实测数据实验表明，在纯杂波环境中，组合双分位点估计方法可以实现与最大似然估计方法近似的估计精度，若存在异常样本，组合双分位点估计方法的估计性能优于上述几种传统估计方法。
2019, 41(12): 2844-2851.
doi: 10.11999/JEIT181133
摘要:
针对目前相控阵雷达网目标分配模型中约束条件构建不合理以及求解算法性能不高的问题，该文构建了基于服务质量(QoS)的雷达网目标分配模型，并提出基于强凹曲线逼近的模型求解算法。通过QoS模型中资源空间、环境空间的建立准确描述雷达的资源限制以及雷达与目标的可见性约束；通过库恩-塔克(KKT)条件推导出QoS模型最优解存在的充分条件，利用2维快速遍历方法逼近得到强凹函数曲线，最后对每个目标强凹曲线中的操作设定点进行逐步迭代得出优化分配方案。仿真结果表明：模型能够有效完成雷达网任务分配，且所提模型求解算法相比典型的智能搜索算法有更好的性能。
针对目前相控阵雷达网目标分配模型中约束条件构建不合理以及求解算法性能不高的问题，该文构建了基于服务质量(QoS)的雷达网目标分配模型，并提出基于强凹曲线逼近的模型求解算法。通过QoS模型中资源空间、环境空间的建立准确描述雷达的资源限制以及雷达与目标的可见性约束；通过库恩-塔克(KKT)条件推导出QoS模型最优解存在的充分条件，利用2维快速遍历方法逼近得到强凹函数曲线，最后对每个目标强凹曲线中的操作设定点进行逐步迭代得出优化分配方案。仿真结果表明：模型能够有效完成雷达网任务分配，且所提模型求解算法相比典型的智能搜索算法有更好的性能。
2019, 41(12): 2852-2858.
doi: 10.11999/JEIT190096
摘要:
前视合成孔径雷达(SAR)成像存在多普勒左右模糊的问题，需要利用空域资源进行解模糊处理。限于无人机(UAV)的载重与尺寸，接收阵列通常较小，解多普勒模糊的空域波束形成能力不足。此外，前视SAR回波方位多普勒梯度小、带宽窄，使得接收带宽未被充分利用。基于以上问题，该文提出多普勒分集前视SAR成像方法。该算法在前视SAR成像技术的基础上，利用多普勒分集MIMO技术，将多普勒窄带前视回波调制于不同多普勒中心以达到充分利用多普勒接收带宽的目的。进而，可获得一个数倍于真实接收阵列孔径的虚拟接收阵列，极大地扩展了接收通道，有效地改善了前视SAR成像解多普勒左右模糊的性能。
前视合成孔径雷达(SAR)成像存在多普勒左右模糊的问题，需要利用空域资源进行解模糊处理。限于无人机(UAV)的载重与尺寸，接收阵列通常较小，解多普勒模糊的空域波束形成能力不足。此外，前视SAR回波方位多普勒梯度小、带宽窄，使得接收带宽未被充分利用。基于以上问题，该文提出多普勒分集前视SAR成像方法。该算法在前视SAR成像技术的基础上，利用多普勒分集MIMO技术，将多普勒窄带前视回波调制于不同多普勒中心以达到充分利用多普勒接收带宽的目的。进而，可获得一个数倍于真实接收阵列孔径的虚拟接收阵列，极大地扩展了接收通道，有效地改善了前视SAR成像解多普勒左右模糊的性能。
2019, 41(12): 2859-2864.
doi: 10.11999/JEIT190136
摘要:
人们常用Rohling教授提出的3种典型背景即均匀背景、多目标和杂波边缘来对检测器的恒虚警率(CFAR)性能进行衡量，但在现有的文献中缺乏秩和(RS)非参数检测器在杂波边缘中虚警概率的解析表达式，缺乏RS检测器与经典的参量型恒虚警率(CFAR)检测器在杂波边缘中虚警控制能力的比较，这在理论研究上是不完整、不全面的。该文给出了RS检测器在杂波边缘中虚警概率的解析表达式，并比较了它与非相干积累单元平均(CA)，选大(GO)和有序统计(OS)恒虚警方法在杂波边缘中的虚警控制能力。可以看出，在强、弱杂波均为瑞利分布的情况下，RS检测器在杂波边缘的虚警控制能力处于非相干积累CA方法和非相干积累OS方法之间。但是当长拖尾分布的非高斯杂波进入参考滑窗时，非相干积累CA, GO和OS参量型检测方法的虚警概率都产生了3个以上数量级的上升，且不能回到原始设定的虚警概率。而RS检测器显示出了非参量检测器的优势，即当杂波背景的分布类型发生变化后，它仍然可以保持虚警概率的恒定。
人们常用Rohling教授提出的3种典型背景即均匀背景、多目标和杂波边缘来对检测器的恒虚警率(CFAR)性能进行衡量，但在现有的文献中缺乏秩和(RS)非参数检测器在杂波边缘中虚警概率的解析表达式，缺乏RS检测器与经典的参量型恒虚警率(CFAR)检测器在杂波边缘中虚警控制能力的比较，这在理论研究上是不完整、不全面的。该文给出了RS检测器在杂波边缘中虚警概率的解析表达式，并比较了它与非相干积累单元平均(CA)，选大(GO)和有序统计(OS)恒虚警方法在杂波边缘中的虚警控制能力。可以看出，在强、弱杂波均为瑞利分布的情况下，RS检测器在杂波边缘的虚警控制能力处于非相干积累CA方法和非相干积累OS方法之间。但是当长拖尾分布的非高斯杂波进入参考滑窗时，非相干积累CA, GO和OS参量型检测方法的虚警概率都产生了3个以上数量级的上升，且不能回到原始设定的虚警概率。而RS检测器显示出了非参量检测器的优势，即当杂波背景的分布类型发生变化后，它仍然可以保持虚警概率的恒定。
2019, 41(12): 2865-2872.
doi: 10.11999/JEIT180933
摘要:
双基雷达具有隐蔽性高、抗干扰性能强等优点，在现代电子战中发挥重要作用。基于雷达关联成像原理，该文研究运动目标双基雷达关联成像问题。首先，针对采用均匀线性阵列作为收发天线的双基雷达系统，在发射随机频率调制信号条件下，分析运动目标雷达回波信号特点，建立双基雷达关联成像参数化稀疏表征模型；其次，针对建立的参数化稀疏表征模型，提出一种基于稀疏贝叶斯学习的迭代关联成像算法。该算法在建立贝叶斯模型基础上，通过贝叶斯推理，得到稀疏重构信号，从而实现对运动目标成像和运动参数的精确估计。最后，通过仿真实验验证所提方法的有效性。
双基雷达具有隐蔽性高、抗干扰性能强等优点，在现代电子战中发挥重要作用。基于雷达关联成像原理，该文研究运动目标双基雷达关联成像问题。首先，针对采用均匀线性阵列作为收发天线的双基雷达系统，在发射随机频率调制信号条件下，分析运动目标雷达回波信号特点，建立双基雷达关联成像参数化稀疏表征模型；其次，针对建立的参数化稀疏表征模型，提出一种基于稀疏贝叶斯学习的迭代关联成像算法。该算法在建立贝叶斯模型基础上，通过贝叶斯推理，得到稀疏重构信号，从而实现对运动目标成像和运动参数的精确估计。最后，通过仿真实验验证所提方法的有效性。
2019, 41(12): 2873-2880.
doi: 10.11999/JEIT180953
摘要:
针对机动平台大斜视(HS) SAR存在的方位相位系数空变特性，该文提出一种基于多普勒重采样的改进谱分析(SPECAN)成像方法。首先，对于恒加速度HS SAR，给出了一种正交坐标斜距模型，可以处理传统方法中距离走动校正(RWC)引起的坐标旋转，解决了斜距模型与信号之间的失配问题。在此基础上通过方位多普勒重采样校正相位系数的空变性，并且结合SPECAN技术实现方位向聚焦。最后，通过仿真数据验证了该文算法的有效性，与参考算法相比该文方法聚焦质量有明显提升。
针对机动平台大斜视(HS) SAR存在的方位相位系数空变特性，该文提出一种基于多普勒重采样的改进谱分析(SPECAN)成像方法。首先，对于恒加速度HS SAR，给出了一种正交坐标斜距模型，可以处理传统方法中距离走动校正(RWC)引起的坐标旋转，解决了斜距模型与信号之间的失配问题。在此基础上通过方位多普勒重采样校正相位系数的空变性，并且结合SPECAN技术实现方位向聚焦。最后，通过仿真数据验证了该文算法的有效性，与参考算法相比该文方法聚焦质量有明显提升。
2019, 41(12): 2881-2888.
doi: 10.11999/JEIT190108
摘要:
雷达目标的后向散射对目标姿态与雷达视线的相对几何关系十分敏感，同一目标相对于雷达视线的姿态不同时，散射特性十分不同。倾斜地表和倾斜建筑物等目标可能扭转后向散射回波的极化基，进而导致交叉极化分量过高，图像体散射成分过估计。该文针对图像体散射成分过估计的现象，提出一种基于极化特征参数(\begin{document}$ H/{\alpha} $\end{document} ![]()
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雷达目标的后向散射对目标姿态与雷达视线的相对几何关系十分敏感，同一目标相对于雷达视线的姿态不同时，散射特性十分不同。倾斜地表和倾斜建筑物等目标可能扭转后向散射回波的极化基，进而导致交叉极化分量过高，图像体散射成分过估计。该文针对图像体散射成分过估计的现象，提出一种基于极化特征参数(
2019, 41(12): 2889-2895.
doi: 10.11999/JEIT190033
摘要:
针对传统的微多普勒特征提取技术难以解决多目标分辨和微动参数估计这一问题，该文针对进动多目标，提出一种曲线交叠外推的微动多目标宽带分辨算法。该算法以各个滤波数据点间的相对距离为准则，结合各曲线的历史斜率信息，对交叠点后的点迹进行外推估计，实现各个分量信号微动曲线的区分关联。在此基础上，通过分析各曲线的微动特性差异实现多目标分辨。仿真实验验证了所提算法的有效性和稳定性。
针对传统的微多普勒特征提取技术难以解决多目标分辨和微动参数估计这一问题，该文针对进动多目标，提出一种曲线交叠外推的微动多目标宽带分辨算法。该算法以各个滤波数据点间的相对距离为准则，结合各曲线的历史斜率信息，对交叠点后的点迹进行外推估计，实现各个分量信号微动曲线的区分关联。在此基础上，通过分析各曲线的微动特性差异实现多目标分辨。仿真实验验证了所提算法的有效性和稳定性。
2019, 41(12): 2896-2902.
doi: 10.11999/JEIT181152
摘要:
在采用相位干涉测角的分布式阵列雷达系统中，系统阵面相位中心位置误差和相位误差对测角精度影响很大，且阵面相位中心位置与物理中心位置通常不一致，因此需要对其进行精细标准补偿。传统的雷达系统误差校正方法通常采用远场辐射源来对雷达进行校正，但是对于单元间距很大的分布式阵列空间目标监视雷达而言，要实现远场辐射校准往往很难。该文提出一种利用多弧段的精轨卫星精密星历对阵面相位中心位置误差引起的相位误差进行白化，然后搜索相位中心坐标和相位差使匹配方差最小的校正方法，无需使用特定仪器测量，且能很好地标定误差；计算机仿真以及实测数据验证了使用该文校正方法后，测角精度得到了显著提升。
在采用相位干涉测角的分布式阵列雷达系统中，系统阵面相位中心位置误差和相位误差对测角精度影响很大，且阵面相位中心位置与物理中心位置通常不一致，因此需要对其进行精细标准补偿。传统的雷达系统误差校正方法通常采用远场辐射源来对雷达进行校正，但是对于单元间距很大的分布式阵列空间目标监视雷达而言，要实现远场辐射校准往往很难。该文提出一种利用多弧段的精轨卫星精密星历对阵面相位中心位置误差引起的相位误差进行白化，然后搜索相位中心坐标和相位差使匹配方差最小的校正方法，无需使用特定仪器测量，且能很好地标定误差；计算机仿真以及实测数据验证了使用该文校正方法后，测角精度得到了显著提升。
2019, 41(12): 2903-2910.
doi: 10.11999/JEIT181102
摘要:
脉冲多普勒(PD)雷达能够检测目标多普勒频率和有效抑制杂波，该优势使得PD雷达得到了广泛应用。但速度模糊的存在，往往对PD目标检测带来困难。该文紧密结合PD雷达体制的特点，在基于PD雷达参差重频模式下，提出一种基于全相位离散傅里叶变换(DFT)相位差频谱校正的最优余数封闭式鲁棒中国余数定理(CFRCRT)的多普勒频率估计算法。理论分析和仿真实验表明该文算法在测量精度和实时性能上可以满足工程上应用的需求。
脉冲多普勒(PD)雷达能够检测目标多普勒频率和有效抑制杂波，该优势使得PD雷达得到了广泛应用。但速度模糊的存在，往往对PD目标检测带来困难。该文紧密结合PD雷达体制的特点，在基于PD雷达参差重频模式下，提出一种基于全相位离散傅里叶变换(DFT)相位差频谱校正的最优余数封闭式鲁棒中国余数定理(CFRCRT)的多普勒频率估计算法。理论分析和仿真实验表明该文算法在测量精度和实时性能上可以满足工程上应用的需求。
2019, 41(12): 2911-2918.
doi: 10.11999/JEIT190142
摘要:
针对双频段低剖面椭圆波束天线的需求，该文提出了一种新型混合结构椭圆波束天线的设计技术。该混合结构由主、副反射面内环部分构成的椭圆波束环焦天线和外环部分构成的椭圆波束卡塞格伦天线组成。该文描述了椭圆波束天线的设计思路、设计步骤和赋形计算公式，给出一个600 mm×1200 mm椭圆波束天线的设计实例，并进行了容差分析，该天线的工作频率覆盖了Ku/Ka双频段，效率达到56%以上，电压驻波比(VSWR)低于1.27，俯仰面第1旁瓣低于–12.2 dB，方位面第1旁瓣低于–14.6 dB。商业软件Grasp和CST全波仿真的结果吻合很好，证明了该新颖结构和设计方法的有效性。
针对双频段低剖面椭圆波束天线的需求，该文提出了一种新型混合结构椭圆波束天线的设计技术。该混合结构由主、副反射面内环部分构成的椭圆波束环焦天线和外环部分构成的椭圆波束卡塞格伦天线组成。该文描述了椭圆波束天线的设计思路、设计步骤和赋形计算公式，给出一个600 mm×1200 mm椭圆波束天线的设计实例，并进行了容差分析，该天线的工作频率覆盖了Ku/Ka双频段，效率达到56%以上，电压驻波比(VSWR)低于1.27，俯仰面第1旁瓣低于–12.2 dB，方位面第1旁瓣低于–14.6 dB。商业软件Grasp和CST全波仿真的结果吻合很好，证明了该新颖结构和设计方法的有效性。
2019, 41(12): 2919-2924.
doi: 10.11999/JEIT181145
摘要:
基于电子注纵横运动与电磁场纵横分量同时同步相互作用，该文从麦克斯韦方程和线性伏拉索夫方程出发，推导出将回旋共振和契伦科夫共振同时考虑在内的平面单栅注波互作用热色散方程。在合理选择几何参数和电参数的基础上，通过热色散方程数值计算和分析，发现具有回旋共振增强效应下的注波互作用增益和频带都高于只有契伦科夫共振辐射下的结果。
基于电子注纵横运动与电磁场纵横分量同时同步相互作用，该文从麦克斯韦方程和线性伏拉索夫方程出发，推导出将回旋共振和契伦科夫共振同时考虑在内的平面单栅注波互作用热色散方程。在合理选择几何参数和电参数的基础上，通过热色散方程数值计算和分析，发现具有回旋共振增强效应下的注波互作用增益和频带都高于只有契伦科夫共振辐射下的结果。
2019, 41(12): 2925-2931.
doi: 10.11999/JEIT181049
摘要:
该文设计了一种基于3种反射型单元共享孔径的新型宽带低RCS超表面反射屏，与传统人工磁导体反射屏相比，引入一种相量干涉单元，利用新型相位对消关系完成了对传统人工磁导体(AMC)反射屏相位对消频带的拓展。通过将3种反射单元交错排布，合理设计阵列使其满足新型相位对消条件，并进一步优化单元结构参数，实现了阵列RCS缩减和缩减带宽的拓展。在不同极化波垂直入射条件下，新型阵列均有较好的低散射性能。仿真与实测结果表明：在5.2～13.9 GHz范围内后向RCS缩减量达到10 dB以上，相对带宽达到91%，为宽带低RCS反射屏设计提供了新的方法。
该文设计了一种基于3种反射型单元共享孔径的新型宽带低RCS超表面反射屏，与传统人工磁导体反射屏相比，引入一种相量干涉单元，利用新型相位对消关系完成了对传统人工磁导体(AMC)反射屏相位对消频带的拓展。通过将3种反射单元交错排布，合理设计阵列使其满足新型相位对消条件，并进一步优化单元结构参数，实现了阵列RCS缩减和缩减带宽的拓展。在不同极化波垂直入射条件下，新型阵列均有较好的低散射性能。仿真与实测结果表明：在5.2～13.9 GHz范围内后向RCS缩减量达到10 dB以上，相对带宽达到91%，为宽带低RCS反射屏设计提供了新的方法。
2019, 41(12): 2932-2938.
doi: 10.11999/JEIT181127
摘要:
针对复杂声学环境下，现有目标声源定位算法精度低的问题，该文提出了一种基于时频单元选择的双耳目标声源定位算法。该算法首先利用双耳目标声源的频谱特征训练1个基于深度学习的时频单元选择模型，然后使用时频单元选择器从双耳输入信号中提取可靠的时频单元，减少非目标时频单元对定位精度的负面影响。同时，基于深度神经网络的定位系统将双耳空间线索映射到方位角的后验概率。最后，依据与可靠时频单元相对应的后验概率完成目标语音的声源定位。实验结果表明，该算法在低信噪比和各种混响环境，特别是存在与目标声源类似的噪声环境下目标声源的定位精度得到明显改善，性能优于对比算法。
针对复杂声学环境下，现有目标声源定位算法精度低的问题，该文提出了一种基于时频单元选择的双耳目标声源定位算法。该算法首先利用双耳目标声源的频谱特征训练1个基于深度学习的时频单元选择模型，然后使用时频单元选择器从双耳输入信号中提取可靠的时频单元，减少非目标时频单元对定位精度的负面影响。同时，基于深度神经网络的定位系统将双耳空间线索映射到方位角的后验概率。最后，依据与可靠时频单元相对应的后验概率完成目标语音的声源定位。实验结果表明，该算法在低信噪比和各种混响环境，特别是存在与目标声源类似的噪声环境下目标声源的定位精度得到明显改善，性能优于对比算法。
2019, 41(12): 2939-2944.
doi: 10.11999/JEIT181125
摘要:
惩罚优化问题常常用于在有噪声的条件下用较少的观测个数来求解线性逆问题。目前，对惩罚优化问题恢复误差的研究主要存在以下两点不足：一是对权重参数往往有要求；二是噪声的方向对误差的影响未知。针对这两个问题，该文研究了当存在有界噪声时，惩罚优化问题恢复的误差界。首先，该文从问题的几何出发，给定了一个几何条件。当这一条件满足时，就能够推导出惩罚优化问题恢复的一个明确的误差界。这个误差界保证了恢复的解是稳定的，也就是说，恢复误差不会超过观测误差的常数倍。同时，这一误差界对于任意的正权重参数都成立，并且揭示了恢复误差以及最优的权重选择与观测噪声的方向之间的联系。进一步地，当观测矩阵是一个高斯矩阵时，依据这一几何条件可以得到高概率稳定恢复所需的观测次数。仿真实验证明了理论结果的正确性。
惩罚优化问题常常用于在有噪声的条件下用较少的观测个数来求解线性逆问题。目前，对惩罚优化问题恢复误差的研究主要存在以下两点不足：一是对权重参数往往有要求；二是噪声的方向对误差的影响未知。针对这两个问题，该文研究了当存在有界噪声时，惩罚优化问题恢复的误差界。首先，该文从问题的几何出发，给定了一个几何条件。当这一条件满足时，就能够推导出惩罚优化问题恢复的一个明确的误差界。这个误差界保证了恢复的解是稳定的，也就是说，恢复误差不会超过观测误差的常数倍。同时，这一误差界对于任意的正权重参数都成立，并且揭示了恢复误差以及最优的权重选择与观测噪声的方向之间的联系。进一步地，当观测矩阵是一个高斯矩阵时，依据这一几何条件可以得到高概率稳定恢复所需的观测次数。仿真实验证明了理论结果的正确性。
2019, 41(12): 2945-2950.
doi: 10.11999/JEIT190012
摘要:
针对非高斯背景下的弱信号检测问题，该文提出一种基于Sigmoid函数的信号检测(SFD)方法。首先依据混合高斯模型对非高斯背景建模，在此基础上系统研究了参数k与SFD的检测性能以及检测特性的关系，确定了k的最佳的取值，并指出SFD在检测性能达到最优的同时也具有恒虚警特性。其次通过固定k值得到了一种新的非参量检测方法，较传统的匹配滤波性能有明显提升。最后进行仿真分析验证了SFD的有效性和优越性。
针对非高斯背景下的弱信号检测问题，该文提出一种基于Sigmoid函数的信号检测(SFD)方法。首先依据混合高斯模型对非高斯背景建模，在此基础上系统研究了参数k与SFD的检测性能以及检测特性的关系，确定了k的最佳的取值，并指出SFD在检测性能达到最优的同时也具有恒虚警特性。其次通过固定k值得到了一种新的非参量检测方法，较传统的匹配滤波性能有明显提升。最后进行仿真分析验证了SFD的有效性和优越性。
2019, 41(12): 2951-2956.
doi: 10.11999/JEIT190067
摘要:
声信号在空间中的传播具有较强的多径效应，在接收端往往以卷积形式相互叠加，尤其在海洋、剧场等强混响条件下，混合滤波器冲激响应的长度会显著增加，现有的频域卷积盲分离算法将失效。为了消除长脉冲响应导致解混合模型失效的问题，该文对观测信号进行两次短时傅里叶变换(STFT)，第1次STFT缩短了脉冲响应长度，第2次STFT将信号模型转化为瞬时盲分离，最终利用联合对角化(JD)技术估计出分离矩阵。与现有方法相比，所提方法解决了深度卷积混合下模型失效的问题，并且当源信号数较多或存在加性噪声时，可以得到更好的分离性能。仿真结果验证了方法的有效性和性能优势。
声信号在空间中的传播具有较强的多径效应，在接收端往往以卷积形式相互叠加，尤其在海洋、剧场等强混响条件下，混合滤波器冲激响应的长度会显著增加，现有的频域卷积盲分离算法将失效。为了消除长脉冲响应导致解混合模型失效的问题，该文对观测信号进行两次短时傅里叶变换(STFT)，第1次STFT缩短了脉冲响应长度，第2次STFT将信号模型转化为瞬时盲分离，最终利用联合对角化(JD)技术估计出分离矩阵。与现有方法相比，所提方法解决了深度卷积混合下模型失效的问题，并且当源信号数较多或存在加性噪声时，可以得到更好的分离性能。仿真结果验证了方法的有效性和性能优势。
2019, 41(12): 2957-2964.
doi: 10.11999/JEIT190144
摘要:
野值是一种异于总体数据的非高斯量测值，在实际传输中野值的加入常使信号出现厚尾特性。粒子滤波是基于贝叶斯框架的适用于非线性/非高斯系统的一种滤波方法。如果在量测噪声中存在野值会使粒子滤波的精度下降。该文利用学生t分布建模量测噪声模型，结合变分贝叶斯(VB)递推方法设计一种新颖的边缘粒子滤波(MPF-VBM)，它在滤波同时可对量测噪声的包括均值在内的全部参数进行实时估计。进一步，利用该估计算法，在量测噪声时变条件下研究了噪声关联的粒子滤波算法(MPF-VBM-COR)。通过对典型单变量增长模型的仿真，验证了所提两种算法相比于已有算法在状态估计上具有更优越的鲁棒性。
野值是一种异于总体数据的非高斯量测值，在实际传输中野值的加入常使信号出现厚尾特性。粒子滤波是基于贝叶斯框架的适用于非线性/非高斯系统的一种滤波方法。如果在量测噪声中存在野值会使粒子滤波的精度下降。该文利用学生t分布建模量测噪声模型，结合变分贝叶斯(VB)递推方法设计一种新颖的边缘粒子滤波(MPF-VBM)，它在滤波同时可对量测噪声的包括均值在内的全部参数进行实时估计。进一步，利用该估计算法，在量测噪声时变条件下研究了噪声关联的粒子滤波算法(MPF-VBM-COR)。通过对典型单变量增长模型的仿真，验证了所提两种算法相比于已有算法在状态估计上具有更优越的鲁棒性。
2019, 41(12): 2965-2971.
doi: 10.11999/JEIT180947
摘要:
辐射源无调制信息的暂态信号能够表征辐射源发射机的无意调制特性，对该暂态信号分析可实现辐射源识别。而跳频电台在开机以及频率转换瞬间，都存在一个无信息传送的暂态调整时间，该暂态调整瞬间，电台发射的信号是无调制信息的非线性、非平稳和非高斯信号。该暂态时间序列可反映跳频电台的器件特性，同时该序列往往呈现复杂的混沌特性。因此，借鉴混沌时间序列分析的思想，同时利用暂态信号的Low-rank特性，该文提出了一种基于暂态信号混沌吸引子重构和Low-rank聚类的跳频信号电台分选算法。实验测试表明：跳频电台的暂态信号时间序列属于混沌时间序列，同时实测多跳频信号的电台分选结果证明了Low-rank聚类算法在跳频电台分选上的可行性。
辐射源无调制信息的暂态信号能够表征辐射源发射机的无意调制特性，对该暂态信号分析可实现辐射源识别。而跳频电台在开机以及频率转换瞬间，都存在一个无信息传送的暂态调整时间，该暂态调整瞬间，电台发射的信号是无调制信息的非线性、非平稳和非高斯信号。该暂态时间序列可反映跳频电台的器件特性，同时该序列往往呈现复杂的混沌特性。因此，借鉴混沌时间序列分析的思想，同时利用暂态信号的Low-rank特性，该文提出了一种基于暂态信号混沌吸引子重构和Low-rank聚类的跳频信号电台分选算法。实验测试表明：跳频电台的暂态信号时间序列属于混沌时间序列，同时实测多跳频信号的电台分选结果证明了Low-rank聚类算法在跳频电台分选上的可行性。
2019, 41(12): 2972-2979.
doi: 10.11999/JEIT190032
摘要:
为了更好增强图像中的有用信息，改善图像视觉效果，该文提出了一种基于非局部多尺度分数阶微分图像增强算子(NMFD)。该算子首先将图像分成若干块子图像，计算每一块子图像的边缘强度系数、熵值和粗糙度等细节特征,将得到的特征数据在全局图像范围进行统一尺度的归一化，然后对这些归一化的数据进行加权求和作为图像的非局部特征值，最后利用指数函数建立图像细节特征和分数阶微分算子阶次之间的非线性量化关系，在不同的图像子块区域，确定不同尺度的分数阶微分阶次，实现图像的非局部多尺度增强。
为了更好增强图像中的有用信息，改善图像视觉效果，该文提出了一种基于非局部多尺度分数阶微分图像增强算子(NMFD)。该算子首先将图像分成若干块子图像，计算每一块子图像的边缘强度系数、熵值和粗糙度等细节特征,将得到的特征数据在全局图像范围进行统一尺度的归一化，然后对这些归一化的数据进行加权求和作为图像的非局部特征值，最后利用指数函数建立图像细节特征和分数阶微分算子阶次之间的非线性量化关系，在不同的图像子块区域，确定不同尺度的分数阶微分阶次，实现图像的非局部多尺度增强。
2019, 41(12): 2980-2986.
doi: 10.11999/JEIT190261
摘要:
该文提出一种基于头脑风暴智能优化算法的BP神经网络模糊图像复原方法(OBSO-BP)。该方法在聚类和变异两方面优化了头脑风暴智能算法，利用头脑风暴优化算法易于解决多峰高维函数问题的特点，自动搜寻BP神经网络更佳的初始权值和阈值，以减少BP网络对其初始权值和阈值的敏感性，避免网络陷入局部最优解，增加网络的收敛速度，减小网络误差，提高图像还原质量。该文采用20张不同的图像，对其模糊图像分别进行维纳滤波复原(Wiener)、基于头脑风暴算法的维纳滤波复原(Wiener-BSO)、BP神经网络复原以及基于头脑风暴算法的BP神经网络(BSO-BP)图像复原实验。实验结果表明，该方法能够取得更好的图像复原效果。
该文提出一种基于头脑风暴智能优化算法的BP神经网络模糊图像复原方法(OBSO-BP)。该方法在聚类和变异两方面优化了头脑风暴智能算法，利用头脑风暴优化算法易于解决多峰高维函数问题的特点，自动搜寻BP神经网络更佳的初始权值和阈值，以减少BP网络对其初始权值和阈值的敏感性，避免网络陷入局部最优解，增加网络的收敛速度，减小网络误差，提高图像还原质量。该文采用20张不同的图像，对其模糊图像分别进行维纳滤波复原(Wiener)、基于头脑风暴算法的维纳滤波复原(Wiener-BSO)、BP神经网络复原以及基于头脑风暴算法的BP神经网络(BSO-BP)图像复原实验。实验结果表明，该方法能够取得更好的图像复原效果。
2019, 41(12): 2987-2994.
doi: 10.11999/JEIT190043
摘要:
基于卷积神经网络的图像篡改检测算法利用卷积神经网络的学习能力可以实现不依赖于单一图像属性的图像篡改检测，弥补传统图像篡改检测方法依赖单一图像属性、适用度不高的缺陷。利用深层多神经元的单一网络结构的图像篡改检测算法虽然可以学习更高级的语义信息，但检测定位篡改区域效果并不理想。该文提出一种基于级联卷积神经网络的图像篡改检测算法，在卷积神经网络所展示出来的普遍特性的基础上进一步探究其深层次的特性，利用浅层稀神经元的级联网络结构弥补以往深层多神经元的单一网络结构在图像篡改检测中的缺陷。该文提出的检测算法由级联卷积神经网络和自适应筛选后处理两部分组成，级联卷积神经网络实现分级式的篡改区域定位，自适应筛选后处理对级联卷积神经网络的检测结果进行优化。通过实验对比，该文算法展示了较好的检测效果，且具有较高的鲁棒性。
基于卷积神经网络的图像篡改检测算法利用卷积神经网络的学习能力可以实现不依赖于单一图像属性的图像篡改检测，弥补传统图像篡改检测方法依赖单一图像属性、适用度不高的缺陷。利用深层多神经元的单一网络结构的图像篡改检测算法虽然可以学习更高级的语义信息，但检测定位篡改区域效果并不理想。该文提出一种基于级联卷积神经网络的图像篡改检测算法，在卷积神经网络所展示出来的普遍特性的基础上进一步探究其深层次的特性，利用浅层稀神经元的级联网络结构弥补以往深层多神经元的单一网络结构在图像篡改检测中的缺陷。该文提出的检测算法由级联卷积神经网络和自适应筛选后处理两部分组成，级联卷积神经网络实现分级式的篡改区域定位，自适应筛选后处理对级联卷积神经网络的检测结果进行优化。通过实验对比，该文算法展示了较好的检测效果，且具有较高的鲁棒性。
2019, 41(12): 2995-2999.
doi: 10.11999/JEIT180939
摘要:
低重线性码在结合方案、认证码以及秘密共享方案等方面有着极其重要的作用，因而低重线性码的设计一直是线性码的重要研究方向。该文通过选取恰当的定义集，构造了有限域\begin{document}${F_p}$\end{document} ![]()
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低重线性码在结合方案、认证码以及秘密共享方案等方面有着极其重要的作用，因而低重线性码的设计一直是线性码的重要研究方向。该文通过选取恰当的定义集，构造了有限域
2019, 41(12): 3000-3005.
doi: 10.11999/JEIT190071
摘要:
基于欧拉商模奇素数幂构造的伪随机序列均具有良好的密码学性质。该文根据剩余类环理论，利用模\begin{document}$2{p^m}$\end{document} ![]()
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\begin{document}$p$\end{document} ![]()
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\begin{document}$m \ge 1$\end{document} ![]()
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基于欧拉商模奇素数幂构造的伪随机序列均具有良好的密码学性质。该文根据剩余类环理论，利用模
2019, 41(12): 3006-3013.
doi: 10.11999/JEIT190013
摘要:
在网络功能虚拟化(NFV)环境中，针对服务功能链(SFC)部署时的可靠性问题，该文提出对备份虚拟网络功能选择、备份实例放置和服务功能链部署的联合优化方法。首先，定义一个单位开销可靠性提高值的虚拟网络功能衡量标准，改进备份虚拟网络功能选择方法；其次，采用联合备份的方式调整相邻备份实例之间的放置策略，以降低带宽资源开销；最后，将整个服务功能链可靠性保障的部署问题构建成整数线性规划模型，并提出一种基于最短路径的启发式算法，克服整数线性规划求解的复杂性。仿真结果表明，该方法在优先满足网络服务可靠性需求的同时，优化资源配置，提高了请求接受率。
在网络功能虚拟化(NFV)环境中，针对服务功能链(SFC)部署时的可靠性问题，该文提出对备份虚拟网络功能选择、备份实例放置和服务功能链部署的联合优化方法。首先，定义一个单位开销可靠性提高值的虚拟网络功能衡量标准，改进备份虚拟网络功能选择方法；其次，采用联合备份的方式调整相邻备份实例之间的放置策略，以降低带宽资源开销；最后，将整个服务功能链可靠性保障的部署问题构建成整数线性规划模型，并提出一种基于最短路径的启发式算法，克服整数线性规划求解的复杂性。仿真结果表明，该方法在优先满足网络服务可靠性需求的同时，优化资源配置，提高了请求接受率。
2019, 41(12): 3014-3021.
doi: 10.11999/JEIT190016
摘要:
针对传统无线传感网络(WSN)中资源部署与特定任务的耦合关系密切，造成较低的资源利用率，进而给资源提供者带来较低的收益问题，根据虚拟传感网络请求(VSNR)的动态变化情况，该文提出虚拟传感网络(VSN)中基于半马尔科夫决策过程(SMDP)的资源分配策略。定义VSN的状态集、行为集、状态转移概率，考虑传感网能量受限以及完成VSNR的时间，给出奖赏函数的表达式，并使用免模型强化学习算法求解特定状态下的行为，从而最大化网络资源提供者的长期收益。数值结果表明，该文的资源分配策略能有效提高传感网资源提供者的收益。
针对传统无线传感网络(WSN)中资源部署与特定任务的耦合关系密切，造成较低的资源利用率，进而给资源提供者带来较低的收益问题，根据虚拟传感网络请求(VSNR)的动态变化情况，该文提出虚拟传感网络(VSN)中基于半马尔科夫决策过程(SMDP)的资源分配策略。定义VSN的状态集、行为集、状态转移概率，考虑传感网能量受限以及完成VSNR的时间，给出奖赏函数的表达式，并使用免模型强化学习算法求解特定状态下的行为，从而最大化网络资源提供者的长期收益。数值结果表明，该文的资源分配策略能有效提高传感网资源提供者的收益。
2019, 41(12): 3022-3028.
doi: 10.11999/JEIT181101
摘要:
针对大规模无线传感器网络(WSN)中节点难以定位的问题，该文提出一种基于改进牛顿法的分布式定位算法。该算法包括网络划分和分布式算法。首先，根据节点位置和节点之间直接相连的距离信息，将无线传感器网络划分为若干个重叠的子区域，并将子区域的定位问题归结为无约束优化问题，每个子区域可以独立计算；然后，使用分布式算法估计子区域中的节点位置并进行局部融合。实验结果表明，与已有算法相比，该算法具有良好的扩展性，在大规模网络中定位精度更高，能满足大规模无线传感器网络中节点定位需求。
针对大规模无线传感器网络(WSN)中节点难以定位的问题，该文提出一种基于改进牛顿法的分布式定位算法。该算法包括网络划分和分布式算法。首先，根据节点位置和节点之间直接相连的距离信息，将无线传感器网络划分为若干个重叠的子区域，并将子区域的定位问题归结为无约束优化问题，每个子区域可以独立计算；然后，使用分布式算法估计子区域中的节点位置并进行局部融合。实验结果表明，与已有算法相比，该算法具有良好的扩展性，在大规模网络中定位精度更高，能满足大规模无线传感器网络中节点定位需求。
2019, 41(12): 3029-3035.
doi: 10.11999/JEIT190168
摘要:
针对传统虚拟网节能映射中存在的节点映射分散、链路映射跳数多等问题，利用虚拟网请求的最小生成树拓扑将节点和链路同时映射，该文提出了基于滑动区域的粒子群虚拟网节能映射算法(EVNE_SRPS)。当一个虚拟网请求到达时，生成其最小生成树拓扑，根节点为路径和最短的节点；在底层网络随机选取多个区域作为粒子对象，并在区域中心映射虚拟网请求的最小生成树拓扑；计算粒子的适应度，求出群体和个体最优解，并在最优解的指导下确定滑动方向、更新区域位置，经过迭代后得到虚拟网的映射方案。实验结果表明，与现有算法相比，该算法降低了网络能耗，提高了运营商的收益成本比。
针对传统虚拟网节能映射中存在的节点映射分散、链路映射跳数多等问题，利用虚拟网请求的最小生成树拓扑将节点和链路同时映射，该文提出了基于滑动区域的粒子群虚拟网节能映射算法(EVNE_SRPS)。当一个虚拟网请求到达时，生成其最小生成树拓扑，根节点为路径和最短的节点；在底层网络随机选取多个区域作为粒子对象，并在区域中心映射虚拟网请求的最小生成树拓扑；计算粒子的适应度，求出群体和个体最优解，并在最优解的指导下确定滑动方向、更新区域位置，经过迭代后得到虚拟网的映射方案。实验结果表明，与现有算法相比，该算法降低了网络能耗，提高了运营商的收益成本比。
2019, 41(12): 3036-3042.
doi: 10.11999/JEIT181169
摘要:
面对多变的网络环境，现有的网络服务质量(QoS)映射中流聚集方法缺乏灵活性。针对现有聚集方法的缺陷，该文提出一种动态聚集方法。使用增强粗糙K均值算法(ERKM)，按照网络流的QoS属性将网络流进行合理聚集，并且在网络处于高负载状况时，通过隶属度弹性聚集网络流，从而适应网络的变化，使得网络流聚集具有灵活性。最后进行了网络流聚集实验和调度实验。实验表明，相比于现有的方法，该方法能够更加弹性地应对不同网络状态，并且更好地保障网络流的QoS指标。此外，还进一步验证了该文方法在不同网络环境下的QoS类聚集的一致性。
面对多变的网络环境，现有的网络服务质量(QoS)映射中流聚集方法缺乏灵活性。针对现有聚集方法的缺陷，该文提出一种动态聚集方法。使用增强粗糙K均值算法(ERKM)，按照网络流的QoS属性将网络流进行合理聚集，并且在网络处于高负载状况时，通过隶属度弹性聚集网络流，从而适应网络的变化，使得网络流聚集具有灵活性。最后进行了网络流聚集实验和调度实验。实验表明，相比于现有的方法，该方法能够更加弹性地应对不同网络状态，并且更好地保障网络流的QoS指标。此外，还进一步验证了该文方法在不同网络环境下的QoS类聚集的一致性。
2019, 41(12): 3043-3050.
doi: 10.11999/JEIT190004
摘要:
针对物理环境下旁路分析技术对电路中规模较小的硬件木马检出率低的问题，该文引入边界Fisher分析(MFA)方法，并提出一种基于压缩边界Fisher分析(CMFA)的硬件木马检测方法。通过减小样本的同类近邻样本与该样本以及类中心之间距离和增大类中心的同类近邻样本与异类样本之间距离的方式，构建投影空间，发现原始功耗旁路信号中的差异特征，实现硬件木马检测。AES加密电路中的硬件木马检测实验表明，该方法具有比已有检测方法更高的检测精度，能够检测出占原始电路规模0.04%的硬件木马。
针对物理环境下旁路分析技术对电路中规模较小的硬件木马检出率低的问题，该文引入边界Fisher分析(MFA)方法，并提出一种基于压缩边界Fisher分析(CMFA)的硬件木马检测方法。通过减小样本的同类近邻样本与该样本以及类中心之间距离和增大类中心的同类近邻样本与异类样本之间距离的方式，构建投影空间，发现原始功耗旁路信号中的差异特征，实现硬件木马检测。AES加密电路中的硬件木马检测实验表明，该方法具有比已有检测方法更高的检测精度，能够检测出占原始电路规模0.04%的硬件木马。
