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2019年 第41卷 第7期
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2019, 41(7): 1525-1532.
doi: 10.11999/JEIT180722
摘要:
在云接入网络(Cloud-RAN)中，现有工作大多假定射频拉远头(RRH)不具备缓存功能。然而下一代通信网络具有以内容为中心的特性，因此在Cloud-RAN中考虑带缓存的RRHs也变得有必要。该文考虑在Cloud-RAN中有效设计缓存方案，并通过资源分配有效减轻前程链路负担。假设系统采用正交频分多址接入(OFDMA)技术，通过联合优化子载波(SC)分配，RRH选择与传输功率，最小化系统下行总功耗，并通过拉格朗日对偶分解转化非凸问题，获得最优分配方案。仿真结果表明，比起其它缓存方案，该文提出的优化算法可以有效地提升系统能效，满足未来通信需求。
在云接入网络(Cloud-RAN)中，现有工作大多假定射频拉远头(RRH)不具备缓存功能。然而下一代通信网络具有以内容为中心的特性，因此在Cloud-RAN中考虑带缓存的RRHs也变得有必要。该文考虑在Cloud-RAN中有效设计缓存方案，并通过资源分配有效减轻前程链路负担。假设系统采用正交频分多址接入(OFDMA)技术，通过联合优化子载波(SC)分配，RRH选择与传输功率，最小化系统下行总功耗，并通过拉格朗日对偶分解转化非凸问题，获得最优分配方案。仿真结果表明，比起其它缓存方案，该文提出的优化算法可以有效地提升系统能效，满足未来通信需求。
2019, 41(7): 1533-1539.
doi: 10.11999/JEIT180771
摘要:
针对现有研究中缺乏云无线接入网络(C-RAN)场景下对网络切片高效的动态资源分配方案的问题，该文提出一种虚拟化C-RAN网络下的网络切片虚拟资源分配算法。首先基于受限马尔可夫决策过程(CMDP)理论建立了一个虚拟化C-RAN场景下的随机优化模型，该模型以最大化平均切片和速率为目标，同时受限于各切片平均时延约束以及网络平均回传链路带宽消耗约束。其次，为了克服CMDP优化问题中难以准确掌握系统状态转移概率的问题，引入决策后状态(PDS)的概念，将其作为一种“中间状态”描述系统在已知动态发生后，但在未知动态发生前所处的状态，其包含了所有与系统状态转移有关的已知信息。最后，提出一种基于在线学习的网络切片虚拟资源分配算法，其在每个离散的资源调度时隙内会根据当前系统状态为每个网络切片分配合适的资源块数量以及缓存资源。仿真结果表明，该算法能有效地满足各切片的服务质量(QoS)需求，降低网络回传链路带宽消耗的压力并同时提升系统吞吐量。
针对现有研究中缺乏云无线接入网络(C-RAN)场景下对网络切片高效的动态资源分配方案的问题，该文提出一种虚拟化C-RAN网络下的网络切片虚拟资源分配算法。首先基于受限马尔可夫决策过程(CMDP)理论建立了一个虚拟化C-RAN场景下的随机优化模型，该模型以最大化平均切片和速率为目标，同时受限于各切片平均时延约束以及网络平均回传链路带宽消耗约束。其次，为了克服CMDP优化问题中难以准确掌握系统状态转移概率的问题，引入决策后状态(PDS)的概念，将其作为一种“中间状态”描述系统在已知动态发生后，但在未知动态发生前所处的状态，其包含了所有与系统状态转移有关的已知信息。最后，提出一种基于在线学习的网络切片虚拟资源分配算法，其在每个离散的资源调度时隙内会根据当前系统状态为每个网络切片分配合适的资源块数量以及缓存资源。仿真结果表明，该算法能有效地满足各切片的服务质量(QoS)需求，降低网络回传链路带宽消耗的压力并同时提升系统吞吐量。
2019, 41(7): 1540-1547.
doi: 10.11999/JEIT180812
摘要:
针对传统单通道异步直接序列码分多址(DS-CDMA)信号信息序列及伪码序列(PN)难以估计的问题，该文提出一种基于平行因子(PARAFAC)的多通道盲估计方法。该方法首先将信号建模为多通道接收模型，然后将观测数据矩阵等效为平行因子模型，最后使用迭代最小二乘算法对平行因子进行低秩分解，进一步完成对DS-CDMA信号各用户的信息序列及伪码序列进行估计。仿真实验表明，该方法不仅能有效地对同步、异步短码DS-CDMA信号的伪码序列及信息序列进行估计，而且能在通道数为6、信噪比(SNR)为–10 dB的条件下，实现10个用户伪码序列的有效估计。
针对传统单通道异步直接序列码分多址(DS-CDMA)信号信息序列及伪码序列(PN)难以估计的问题，该文提出一种基于平行因子(PARAFAC)的多通道盲估计方法。该方法首先将信号建模为多通道接收模型，然后将观测数据矩阵等效为平行因子模型，最后使用迭代最小二乘算法对平行因子进行低秩分解，进一步完成对DS-CDMA信号各用户的信息序列及伪码序列进行估计。仿真实验表明，该方法不仅能有效地对同步、异步短码DS-CDMA信号的伪码序列及信息序列进行估计，而且能在通道数为6、信噪比(SNR)为–10 dB的条件下，实现10个用户伪码序列的有效估计。
2019, 41(7): 1548-1554.
doi: 10.11999/JEIT180804
摘要:
目前对分布式LT码(DLT)的研究仅限于信源数量较少、且只有1层中继的情况，该文提出一种能够部署在多层中继网络上的分布式LT码，即多层分布式LT码(MLDLT)。该码将信源进行分组，将中继进行分层，通过分层后的中继群，可以将多达几十个乃至上百个信源连接到同一个接收端，从而实现众多信源通过多层中继对同一个接收终端的分布式LT码通信。通过对MLDLT码进行与或树分析，得出其中继度分布的线性优化方程。分别在无损和有损链路上计算该码的渐进性能并进行数值仿真，结果证明MLDLT码在无损和有损链路上的错误平台都比较低。MLDLT码非常适合于信源数量较多的多层中继网络。
目前对分布式LT码(DLT)的研究仅限于信源数量较少、且只有1层中继的情况，该文提出一种能够部署在多层中继网络上的分布式LT码，即多层分布式LT码(MLDLT)。该码将信源进行分组，将中继进行分层，通过分层后的中继群，可以将多达几十个乃至上百个信源连接到同一个接收端，从而实现众多信源通过多层中继对同一个接收终端的分布式LT码通信。通过对MLDLT码进行与或树分析，得出其中继度分布的线性优化方程。分别在无损和有损链路上计算该码的渐进性能并进行数值仿真，结果证明MLDLT码在无损和有损链路上的错误平台都比较低。MLDLT码非常适合于信源数量较多的多层中继网络。
2019, 41(7): 1555-1564.
doi: 10.11999/JEIT180392
摘要:
该文提出一种基于Mann-Whitney秩和检验的无线局域网(WLAN)室内映射与定位方法。该方法首先根据实际定位精度需求对目标区域中的运动路径进行分段，同时基于Mann-Whitney秩和检验方法合并相似运动路径片段；然后，利用一种基于相似接收信号强度(RSS)序列片段的信号聚类算法，保证同一聚类中RSS样本的物理邻接关系；最后，通过骨干节点的扩散映射，建立物理与信号空间的映射关系，实现对运动用户的定位。实验结果表明，相比于已有WLAN室内映射与定位方法，该文方法在无需运动传感器辅助和构建位置指纹数据库的条件下，能够实现更高的映射与定位精度。
该文提出一种基于Mann-Whitney秩和检验的无线局域网(WLAN)室内映射与定位方法。该方法首先根据实际定位精度需求对目标区域中的运动路径进行分段，同时基于Mann-Whitney秩和检验方法合并相似运动路径片段；然后，利用一种基于相似接收信号强度(RSS)序列片段的信号聚类算法，保证同一聚类中RSS样本的物理邻接关系；最后，通过骨干节点的扩散映射，建立物理与信号空间的映射关系，实现对运动用户的定位。实验结果表明，相比于已有WLAN室内映射与定位方法，该文方法在无需运动传感器辅助和构建位置指纹数据库的条件下，能够实现更高的映射与定位精度。
2019, 41(7): 1565-1571.
doi: 10.11999/JEIT181021
摘要:
在复杂的室内环境中，测得的接收信号强度(RSS)值会出现不同程度的波动，导致无法准确地刻画出无线信号传播模型。为了解决这个问题，在基于Wi-Fi测距定位模型下，该文提出一种普适的粗粒度定位方法。该方法通过对测量到的RSS值进行拟合，以此获取信号的传播模型；在此基础上计算出未知节点与接入点(AP)的距离，再利用天牛须算法实现未知节点定位，通过仿真验证此传播模型的性能以及该优化算法的有效性。
在复杂的室内环境中，测得的接收信号强度(RSS)值会出现不同程度的波动，导致无法准确地刻画出无线信号传播模型。为了解决这个问题，在基于Wi-Fi测距定位模型下，该文提出一种普适的粗粒度定位方法。该方法通过对测量到的RSS值进行拟合，以此获取信号的传播模型；在此基础上计算出未知节点与接入点(AP)的距离，再利用天牛须算法实现未知节点定位，通过仿真验证此传播模型的性能以及该优化算法的有效性。
2019, 41(7): 1572-1578.
doi: 10.11999/JEIT180716
摘要:
针对极化码连续取消列表(SCL)译码算法为获取较好性能而采用较多的保留路径数，导致译码复杂度较高的缺点，自适应SCL译码算法虽然在高信噪比下降低了一定的计算量，却带来了较高的译码延时。根据极化码的顺序译码结构，该文提出了一种分段循环冗余校验(CRC)与自适应选择保留路径数量相结合的SCL译码算法。仿真结果表明，与传统CRC辅助SCL译码算法、自适应SCL译码算法相比，该算法在码率R=0.5时，低信噪比下(–1 dB)复杂度降低了约21.6%，在高信噪比下(3 dB)复杂度降低了约64%，同时获得较好的译码性能。
针对极化码连续取消列表(SCL)译码算法为获取较好性能而采用较多的保留路径数，导致译码复杂度较高的缺点，自适应SCL译码算法虽然在高信噪比下降低了一定的计算量，却带来了较高的译码延时。根据极化码的顺序译码结构，该文提出了一种分段循环冗余校验(CRC)与自适应选择保留路径数量相结合的SCL译码算法。仿真结果表明，与传统CRC辅助SCL译码算法、自适应SCL译码算法相比，该算法在码率R=0.5时，低信噪比下(–1 dB)复杂度降低了约21.6%，在高信噪比下(3 dB)复杂度降低了约64%，同时获得较好的译码性能。
2019, 41(7): 1579-1586.
doi: 10.11999/JEIT180807
摘要:
为满足各工程应用领域对于高精度时间频率同步的需求，降低系统复杂度，保障大规模光纤时频传递网络的顺利建设，该文提出基于伪码调制技术的光纤时间频率一体化传递方法，设计并搭建了光纤时间频率一体化传递系统，完成了光纤单向和双向时频一体化传递。在单向时频传递试验中，分析了温度变化对于系统传输时延的影响；在双向时频传递试验中，实现了时间频率的高精度传递，系统附加时间传递抖动为0.28 ps/s, 0.82 ps/1000 s，附加频率传递不稳定度为4.94×10–13/s, 6.39×10–17/40000 s。试验结果表明，该方法实现了时间、频率一体化高精度同步，且系统附加时间传递抖动优于目前各光纤时间同步方案。
为满足各工程应用领域对于高精度时间频率同步的需求，降低系统复杂度，保障大规模光纤时频传递网络的顺利建设，该文提出基于伪码调制技术的光纤时间频率一体化传递方法，设计并搭建了光纤时间频率一体化传递系统，完成了光纤单向和双向时频一体化传递。在单向时频传递试验中，分析了温度变化对于系统传输时延的影响；在双向时频传递试验中，实现了时间频率的高精度传递，系统附加时间传递抖动为0.28 ps/s, 0.82 ps/1000 s，附加频率传递不稳定度为4.94×10–13/s, 6.39×10–17/40000 s。试验结果表明，该方法实现了时间、频率一体化高精度同步，且系统附加时间传递抖动优于目前各光纤时间同步方案。
2019, 41(7): 1587-1593.
doi: 10.11999/JEIT180737
摘要:
针对现有可生存虚拟网络链路保护方法无差别对待所有虚拟链路、备份资源消耗多且故障后网络恢复时延长的问题，该文提出一种核心链路感知的可生存虚拟网络链路保护(CLA-SVNLP)方法。首先，综合考虑虚拟链路动态和静态两方面因素构建虚拟链路核心度度量模型，依据虚拟网络生存性需求，对核心度较高的虚拟链路进行备份保护；其次，将p圈引入可生存虚拟网络链路保护，依据虚拟网络特点构建p圈，为核心虚拟链路提供1:N保护，即每条核心虚拟链路平均消耗1/N条的备份链路带宽资源以减少备份链路资源消耗，并将单物理链路保护问题转化为多个p圈内的单虚拟链路保护问题；最后网络编码技术与p圈结合，将备份链路对核心虚拟链路提供的1:N保护转化为1+N保护，避免了故障后定位、检测及数据重传。仿真结果表明，该方法提高了备份资源利用率且缩短了故障后的网络恢复时延。
针对现有可生存虚拟网络链路保护方法无差别对待所有虚拟链路、备份资源消耗多且故障后网络恢复时延长的问题，该文提出一种核心链路感知的可生存虚拟网络链路保护(CLA-SVNLP)方法。首先，综合考虑虚拟链路动态和静态两方面因素构建虚拟链路核心度度量模型，依据虚拟网络生存性需求，对核心度较高的虚拟链路进行备份保护；其次，将p圈引入可生存虚拟网络链路保护，依据虚拟网络特点构建p圈，为核心虚拟链路提供1:N保护，即每条核心虚拟链路平均消耗1/N条的备份链路带宽资源以减少备份链路资源消耗，并将单物理链路保护问题转化为多个p圈内的单虚拟链路保护问题；最后网络编码技术与p圈结合，将备份链路对核心虚拟链路提供的1:N保护转化为1+N保护，避免了故障后定位、检测及数据重传。仿真结果表明，该方法提高了备份资源利用率且缩短了故障后的网络恢复时延。
2019, 41(7): 1594-1600.
doi: 10.11999/JEIT180764
摘要:
基于非相似余度架构(DRS)的网络空间安全技术是一种主动防御技术，其利用非相似性、冗余性等特性阻断或者扰乱网络攻击，以提高系统的可靠性和安全性。该文在研究异构性是如何提高系统的安全性的基础上，指出对异构性进行量化评估的重要性，将DRS的异构性定义为其执行体集的复杂性与差异性，并依此提出一种量化异构性的方法。实验结果表明，该方法可以将10个执行体集分为9类，而香浓-维纳指数、辛普森指数和Pielou指数只能分为4类。在理论上为DRS异构性量化评估提供了一种新方法，并为工程实现DRS系统提供了指导。
基于非相似余度架构(DRS)的网络空间安全技术是一种主动防御技术，其利用非相似性、冗余性等特性阻断或者扰乱网络攻击，以提高系统的可靠性和安全性。该文在研究异构性是如何提高系统的安全性的基础上，指出对异构性进行量化评估的重要性，将DRS的异构性定义为其执行体集的复杂性与差异性，并依此提出一种量化异构性的方法。实验结果表明，该方法可以将10个执行体集分为9类，而香浓-维纳指数、辛普森指数和Pielou指数只能分为4类。在理论上为DRS异构性量化评估提供了一种新方法，并为工程实现DRS系统提供了指导。
2019, 41(7): 1601-1609.
doi: 10.11999/JEIT180775
摘要:
为了克服物理不可克隆函数(PUF)面对建模攻击的脆弱性，该文提出一种基于敏感度混淆机制的控制型PUF架构。根据PUF的布尔函数定义及Walsh谱理论，推导出各个激励位具有不同敏感度，分析并归纳了与混淆值位宽奇偶性有关的位置选取规则。利用该规则指导了多位宽混淆算法(MWCA)的设计，构建了具有高安全性的控制型PUF架构。将基础PUF结构作为控制型PUF的防护对象进行实验评估，发现基于敏感度混淆机制的控制型PUF所产生的响应具有较好的随机性。采用逻辑回归算法对不同PUF结构进行建模攻击，实验结果表明，相比基本ROPUF、仲裁器PUF以及基于随机混淆机制的OB-PUF，基于敏感度混淆机制的控制型PUF能够显著提高PUF的抗建模攻击能力。
为了克服物理不可克隆函数(PUF)面对建模攻击的脆弱性，该文提出一种基于敏感度混淆机制的控制型PUF架构。根据PUF的布尔函数定义及Walsh谱理论，推导出各个激励位具有不同敏感度，分析并归纳了与混淆值位宽奇偶性有关的位置选取规则。利用该规则指导了多位宽混淆算法(MWCA)的设计，构建了具有高安全性的控制型PUF架构。将基础PUF结构作为控制型PUF的防护对象进行实验评估，发现基于敏感度混淆机制的控制型PUF所产生的响应具有较好的随机性。采用逻辑回归算法对不同PUF结构进行建模攻击，实验结果表明，相比基本ROPUF、仲裁器PUF以及基于随机混淆机制的OB-PUF，基于敏感度混淆机制的控制型PUF能够显著提高PUF的抗建模攻击能力。
2019, 41(7): 1610-1617.
doi: 10.11999/JEIT180729
摘要:
LiCi是由Patil等人(2017)提出的轻量级分组密码算法。由于采用新型的设计理念，该算法具有结构紧凑、能耗低、占用芯片面积小等优点，特别适用于资源受限的环境。目前该算法的安全性备受关注，Patil等人声称：16轮简化算法足以抵抗经典的差分攻击及线性攻击。该文基于S盒的差分特征，结合中间相遇思想，构造了一个10轮的不可能差分区分器。基于此区分器，向前后各扩展3轮，并利用密钥编排方案，给出了LiCi的一个16轮的不可能差分分析方法。该攻击需要时间复杂度约为283.08次16轮加密，数据复杂度约为259.76选择明文，存储复杂度约为276.76数据块，这说明16轮简化的LiCi算法无法抵抗不可能差分攻击。
LiCi是由Patil等人(2017)提出的轻量级分组密码算法。由于采用新型的设计理念，该算法具有结构紧凑、能耗低、占用芯片面积小等优点，特别适用于资源受限的环境。目前该算法的安全性备受关注，Patil等人声称：16轮简化算法足以抵抗经典的差分攻击及线性攻击。该文基于S盒的差分特征，结合中间相遇思想，构造了一个10轮的不可能差分区分器。基于此区分器，向前后各扩展3轮，并利用密钥编排方案，给出了LiCi的一个16轮的不可能差分分析方法。该攻击需要时间复杂度约为283.08次16轮加密，数据复杂度约为259.76选择明文，存储复杂度约为276.76数据块，这说明16轮简化的LiCi算法无法抵抗不可能差分攻击。
2019, 41(7): 1618-1624.
doi: 10.11999/JEIT180735
摘要:
该文给出了一般的2次多项式混沌系统与Tent映射拓扑共轭的充分条件，并依据该条件，给出了一类2次多项式混沌系统及其概率密度函数；进一步得到了能够将这类系统均匀化的变换函数；给出了一个新的2次多项式混沌系统并进行均匀化处理，对其产生的序列进行了信息熵、Kolmogorov熵和离散熵分析，结果显示该均匀化方法的均匀化效果显著且不改变序列混沌程度。
该文给出了一般的2次多项式混沌系统与Tent映射拓扑共轭的充分条件，并依据该条件，给出了一类2次多项式混沌系统及其概率密度函数；进一步得到了能够将这类系统均匀化的变换函数；给出了一个新的2次多项式混沌系统并进行均匀化处理，对其产生的序列进行了信息熵、Kolmogorov熵和离散熵分析，结果显示该均匀化方法的均匀化效果显著且不改变序列混沌程度。
2019, 41(7): 1625-1632.
doi: 10.11999/JEIT180798
摘要:
为了更好地对3D视频中深度图进行编码，该文将3维高效视频编码(3D-HEVC)标准新引入了深度建模模式(DMMs)，新模式在提高了编码质量的同时改进了原有算法的复杂度。在设计DMM-1编码器电路时，传统架构电路的编码周期均较长，只能满足较低分辨率和帧率的视频实时编码要求。为了进一步提高3D-HEVC中DMM-1编码器的性能，该文对DMM-1算法架构进行了研究，针对其中楔形块评估无数据相关性的特点，提出了一种5级流水线架构的DMM-1编码器硬件电路，以期能够降低一个深度块编码所需的编码周期，并使用Verilog HDL进行实现。实验表明：该架构与Sanchez等人(2017年)的工作相比，以电路门数增加约1568门为代价，可减少至少52.3%的编码周期。
为了更好地对3D视频中深度图进行编码，该文将3维高效视频编码(3D-HEVC)标准新引入了深度建模模式(DMMs)，新模式在提高了编码质量的同时改进了原有算法的复杂度。在设计DMM-1编码器电路时，传统架构电路的编码周期均较长，只能满足较低分辨率和帧率的视频实时编码要求。为了进一步提高3D-HEVC中DMM-1编码器的性能，该文对DMM-1算法架构进行了研究，针对其中楔形块评估无数据相关性的特点，提出了一种5级流水线架构的DMM-1编码器硬件电路，以期能够降低一个深度块编码所需的编码周期，并使用Verilog HDL进行实现。实验表明：该架构与Sanchez等人(2017年)的工作相比，以电路门数增加约1568门为代价，可减少至少52.3%的编码周期。
2019, 41(7): 1633-1640.
doi: 10.11999/JEIT180793
摘要:
本体作为指导知识图谱数据构建的上层结构，在知识图谱技术中具有重要意义。本体在发展的过程中会形成结构上的冗余。现有的本体消冗方法无法处理含有等价关系的本体结构，只能针对单一类属关系进行冗余的检测与消除。该文针对含有等价关系的本体提出一种基于超节点理论的消冗算法，首先将相互等价的节点看作超节点，消除单一类属关系之间的的冗余；然后还原等价节点，消除等价关系与类属关系之间的冗余。在计算机生成网络和真实网络上的实验和分析表明，该算法能够准确识别关系冗余，具有较高的稳定性和综合性能。
本体作为指导知识图谱数据构建的上层结构，在知识图谱技术中具有重要意义。本体在发展的过程中会形成结构上的冗余。现有的本体消冗方法无法处理含有等价关系的本体结构，只能针对单一类属关系进行冗余的检测与消除。该文针对含有等价关系的本体提出一种基于超节点理论的消冗算法，首先将相互等价的节点看作超节点，消除单一类属关系之间的的冗余；然后还原等价节点，消除等价关系与类属关系之间的冗余。在计算机生成网络和真实网络上的实验和分析表明，该算法能够准确识别关系冗余，具有较高的稳定性和综合性能。
2019, 41(7): 1641-1649.
doi: 10.11999/JEIT180792
摘要:
基于语音数据分析的帕金森病(PD)诊断存在样本量小、训练与测试数据分布差异明显的问题。为了解决这些问题，需要从降维和样本扩充两个方面同时进行。因此，该文提出结合加噪加权卷积稀疏迁移学习和样本特征并行优选的PD分类算法。该算法可从源域的公共语音库中学习有利于表达PD语音特征的有效结构信息，同时完成降维和样本间接扩充。样本特征并行优选考虑到了样本和语音特征间的关系，从而有助于获取高质量的特征。首先，对公共语音库进行特征提取构造公共特征库；然后，以公共特征库对PD目标域的训练数据集及测试数据集进行稀疏编码，这里分别采用传统稀疏编码(SC)与卷积稀疏编码(CSC)两种稀疏编码方法；接着，对编码后的语音样本段和特征数据进行同时优选；最后，采用支撑向量机(SVM)进行分类。实验结果表明，该算法针对受试者的分类准确率最高值达到了95.0%，均值达到了86.0%，较相关被比较算法有较大提高。此外，研究还发现，相较于传统稀疏编码方法，卷积稀疏编码更有利于提取PD语音数据的高层特征；同样，迁移学习也有利于提高该算法性能。
基于语音数据分析的帕金森病(PD)诊断存在样本量小、训练与测试数据分布差异明显的问题。为了解决这些问题，需要从降维和样本扩充两个方面同时进行。因此，该文提出结合加噪加权卷积稀疏迁移学习和样本特征并行优选的PD分类算法。该算法可从源域的公共语音库中学习有利于表达PD语音特征的有效结构信息，同时完成降维和样本间接扩充。样本特征并行优选考虑到了样本和语音特征间的关系，从而有助于获取高质量的特征。首先，对公共语音库进行特征提取构造公共特征库；然后，以公共特征库对PD目标域的训练数据集及测试数据集进行稀疏编码，这里分别采用传统稀疏编码(SC)与卷积稀疏编码(CSC)两种稀疏编码方法；接着，对编码后的语音样本段和特征数据进行同时优选；最后，采用支撑向量机(SVM)进行分类。实验结果表明，该算法针对受试者的分类准确率最高值达到了95.0%，均值达到了86.0%，较相关被比较算法有较大提高。此外，研究还发现，相较于传统稀疏编码方法，卷积稀疏编码更有利于提取PD语音数据的高层特征；同样，迁移学习也有利于提高该算法性能。
2019, 41(7): 1650-1657.
doi: 10.11999/JEIT180780
摘要:
针对复杂背景下目标容易发生漂移的问题，该文提出一种基于空间可靠性约束的目标跟踪算法。首先通过预训练卷积神经网络(CNN)模型提取目标的多层深度特征，并在各层上分别训练相关滤波器，然后对得到的响应图进行加权融合。接着通过高层特征图提取目标的可靠性区域信息，得到一个二值注意力矩阵，最后将得到的二值矩阵用于约束融合后响应图的搜索范围，范围内的最大响应值即为目标的中心位置。为了处理长时遮挡问题，该文提出一种基于首帧模板信息的随机选择更新策略。实验结果表明，该算法在应对相似背景干扰、遮挡、超出视野等多种场景均有良好的性能表现。
针对复杂背景下目标容易发生漂移的问题，该文提出一种基于空间可靠性约束的目标跟踪算法。首先通过预训练卷积神经网络(CNN)模型提取目标的多层深度特征，并在各层上分别训练相关滤波器，然后对得到的响应图进行加权融合。接着通过高层特征图提取目标的可靠性区域信息，得到一个二值注意力矩阵，最后将得到的二值矩阵用于约束融合后响应图的搜索范围，范围内的最大响应值即为目标的中心位置。为了处理长时遮挡问题，该文提出一种基于首帧模板信息的随机选择更新策略。实验结果表明，该算法在应对相似背景干扰、遮挡、超出视野等多种场景均有良好的性能表现。
2019, 41(7): 1658-1665.
doi: 10.11999/JEIT180777
摘要:
随着机器学习被广泛的应用，其安全脆弱性问题也突显出来。该文提出一种基于粒子群优化(PSO)的对抗样本生成算法，揭示支持向量机(SVM)可能存在的安全隐患。主要采用的攻击策略是篡改测试样本，生成对抗样本，达到欺骗SVM分类器，使其性能失效的目的。为此，结合SVM在高维特征空间的线性可分的特点，采用PSO方法寻找攻击显著性特征，再利用均分方法逆映射回原始输入空间，构建对抗样本。该方法充分利用了特征空间上线性模型上易寻优的特点，同时又利用了原始输入空间篡改数据的可解释性优点，使原本难解的优化问题得到实现。该文对2个公开数据集进行实验，实验结果表明，该方法通过不超过7%的小扰动量生成的对抗样本均能使SVM分类器失效，由此证明了SVM存在明显的安全脆弱性。
随着机器学习被广泛的应用，其安全脆弱性问题也突显出来。该文提出一种基于粒子群优化(PSO)的对抗样本生成算法，揭示支持向量机(SVM)可能存在的安全隐患。主要采用的攻击策略是篡改测试样本，生成对抗样本，达到欺骗SVM分类器，使其性能失效的目的。为此，结合SVM在高维特征空间的线性可分的特点，采用PSO方法寻找攻击显著性特征，再利用均分方法逆映射回原始输入空间，构建对抗样本。该方法充分利用了特征空间上线性模型上易寻优的特点，同时又利用了原始输入空间篡改数据的可解释性优点，使原本难解的优化问题得到实现。该文对2个公开数据集进行实验，实验结果表明，该方法通过不超过7%的小扰动量生成的对抗样本均能使SVM分类器失效，由此证明了SVM存在明显的安全脆弱性。
2019, 41(7): 1666-1673.
doi: 10.11999/JEIT180751
摘要:
针对多元宇宙优化(MVO)算法中虫洞存在机制、白洞选择机制等不足，该文提出一种改进多元宇宙优化算法(IMVO)。设计固定概率的虫洞存在机制和前期快速收敛后期平缓收敛的虫洞旅行距离率，加快算法全局探索能力和快速迭代能力；提出黑洞的随机白洞选择机制，设计黑洞围绕白洞恒星进行公转并模型化，解决代间宇宙信息沟通的问题，中低维度数值比较实验验证了改进算法的优良性能。选取大规模实值问题较难优化的3个基准测试函数进行对比实验，改进算法在大规模优化问题上的求解精度和成功率方面具有较好的适用性和鲁棒性。
针对多元宇宙优化(MVO)算法中虫洞存在机制、白洞选择机制等不足，该文提出一种改进多元宇宙优化算法(IMVO)。设计固定概率的虫洞存在机制和前期快速收敛后期平缓收敛的虫洞旅行距离率，加快算法全局探索能力和快速迭代能力；提出黑洞的随机白洞选择机制，设计黑洞围绕白洞恒星进行公转并模型化，解决代间宇宙信息沟通的问题，中低维度数值比较实验验证了改进算法的优良性能。选取大规模实值问题较难优化的3个基准测试函数进行对比实验，改进算法在大规模优化问题上的求解精度和成功率方面具有较好的适用性和鲁棒性。
2019, 41(7): 1674-1681.
doi: 10.11999/JEIT180720
摘要:
针对利用抽象语义(AMR)图来预测摘要子图存在的语义结构不完整问题，该文提出一种基于整数线性规划(ILP)重构AMR图结构的语义摘要算法。首先将数据预处理生成一个AMR总图；然后基于统计特征从AMR总图中抽取出摘要子图重要节点信息；最后利用ILP的方法来对摘要子图中节点关系进行重构，利用完整的摘要子图恢复生成语义摘要。实验结果表明，相比其他语义摘要方法，所提方法的ROUGE值和Smatch值都有显著提高，最多分别提高了9%和14%，该方法有利于提高语义摘要的质量。
针对利用抽象语义(AMR)图来预测摘要子图存在的语义结构不完整问题，该文提出一种基于整数线性规划(ILP)重构AMR图结构的语义摘要算法。首先将数据预处理生成一个AMR总图；然后基于统计特征从AMR总图中抽取出摘要子图重要节点信息；最后利用ILP的方法来对摘要子图中节点关系进行重构，利用完整的摘要子图恢复生成语义摘要。实验结果表明，相比其他语义摘要方法，所提方法的ROUGE值和Smatch值都有显著提高，最多分别提高了9%和14%，该方法有利于提高语义摘要的质量。
2019, 41(7): 1682-1689.
doi: 10.11999/JEIT180796
摘要:
水下线谱目标被动检测中，目标辐射线谱信号的方位、频率、个数等信息通常未知，且线谱检测性能容易受到宽带干扰及背景噪声的影响。针对此问题，该文提出一种时空域联合的未知线谱目标检测方法(STJD)。首先，利用线谱信号的相干特性，构建了一种能够自主匹配未知线谱信号的时空域联合滤波器，用以滤除接收信号中的宽带背景干扰及噪声。之后，对滤波信号进行常规频域波束形成得到空时2维波束输出，其具有相对纯净的线谱谱峰。在此基础上提取线谱并利用线谱信息计算空间方位谱，进而实现对线谱目标的检测。理论推导及仿真结果表明该文方法能够对未知线谱信号进行最小均方误差意义下的时空滤波，并能充分地利用线谱信息进行线谱目标的被动检测。与已有基于线谱特征的线谱目标检测方法相比，该文方法对信噪比(SNR)的要求较低，在多目标、多线谱等复杂情况下具有较好的线谱目标检测性能。
水下线谱目标被动检测中，目标辐射线谱信号的方位、频率、个数等信息通常未知，且线谱检测性能容易受到宽带干扰及背景噪声的影响。针对此问题，该文提出一种时空域联合的未知线谱目标检测方法(STJD)。首先，利用线谱信号的相干特性，构建了一种能够自主匹配未知线谱信号的时空域联合滤波器，用以滤除接收信号中的宽带背景干扰及噪声。之后，对滤波信号进行常规频域波束形成得到空时2维波束输出，其具有相对纯净的线谱谱峰。在此基础上提取线谱并利用线谱信息计算空间方位谱，进而实现对线谱目标的检测。理论推导及仿真结果表明该文方法能够对未知线谱信号进行最小均方误差意义下的时空滤波，并能充分地利用线谱信息进行线谱目标的被动检测。与已有基于线谱特征的线谱目标检测方法相比，该文方法对信噪比(SNR)的要求较低，在多目标、多线谱等复杂情况下具有较好的线谱目标检测性能。
2019, 41(7): 1690-1697.
doi: 10.11999/JEIT180723
摘要:
为解决基于稀疏阵列的宽带欠定信号到达角(DOA)估计问题，该文提出基于分布式压缩感知(DCS)的宽带DOA估计算法。首先，对稀疏阵列宽带信号处理模型进行理论推导与分析，将宽带信号DOA估计建模成DCS问题；其次，利用经典DCS算法实现稀疏阵列上的宽带欠定信号DOA估计；最后，引入网格失配误差，建立包含网格失配参数的DCS模型，并进行迭代求解，实现对DOA和网格失配参数的联合估计。仿真结果表明，该算法能够实现宽带欠定信号DOA估计，较现有成果而言，在保证测向精度的同时，具备分辨率高、运算速度快的优点。
为解决基于稀疏阵列的宽带欠定信号到达角(DOA)估计问题，该文提出基于分布式压缩感知(DCS)的宽带DOA估计算法。首先，对稀疏阵列宽带信号处理模型进行理论推导与分析，将宽带信号DOA估计建模成DCS问题；其次，利用经典DCS算法实现稀疏阵列上的宽带欠定信号DOA估计；最后，引入网格失配误差，建立包含网格失配参数的DCS模型，并进行迭代求解，实现对DOA和网格失配参数的联合估计。仿真结果表明，该算法能够实现宽带欠定信号DOA估计，较现有成果而言，在保证测向精度的同时，具备分辨率高、运算速度快的优点。
2019, 41(7): 1698-1704.
doi: 10.11999/JEIT180719
摘要:
针对阵元间距大于信号波长引起阵列方向图出现栅瓣的问题，该文提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的宽带真延时方向图栅瓣抑制方法。该方法首先定义了基于宽带真延时的阵列能量方向图，其次构造了以阵列能量方向图的最高副瓣电平作为适应度函数，最后利用粒子群优化算法优化阵元分布来实现对阵列方向图栅瓣的进一步抑制。仿真结果表明：相比于单独使用粒子群算法和单独使用宽带真延时方法，该方法对方向图栅瓣的抑制性能更加有效，在此基础上，该文还研究了阵元个数、平均阵元间距、信号时宽和信号中心频率等因素对方法抑制栅瓣性能的影响。
针对阵元间距大于信号波长引起阵列方向图出现栅瓣的问题，该文提出一种基于粒子群优化(PSO)算法的宽带真延时方向图栅瓣抑制方法。该方法首先定义了基于宽带真延时的阵列能量方向图，其次构造了以阵列能量方向图的最高副瓣电平作为适应度函数，最后利用粒子群优化算法优化阵元分布来实现对阵列方向图栅瓣的进一步抑制。仿真结果表明：相比于单独使用粒子群算法和单独使用宽带真延时方法，该方法对方向图栅瓣的抑制性能更加有效，在此基础上，该文还研究了阵元个数、平均阵元间距、信号时宽和信号中心频率等因素对方法抑制栅瓣性能的影响。
2019, 41(7): 1705-1711.
doi: 10.11999/JEIT180332
摘要:
针对期望信号波达角(DOA)估计误差较大时相干波束形成性能下降的问题，该文提出一种基于多级阻塞的稳健相干自适应波束形成算法。该算法首先定义阻塞矩阵，推导多级阻塞原理，并利用其滤除阵列接收信号中的期望信号；然后给出空间中只存在期望信号时，子阵与全阵间阵列流型的映射关系，据此推导全阵扩展变换，并证明其在干扰信号存在条件下的有效性；最终利用扩展变换获取全阵最优权矢量，实现相干波束形成。该算法对期望信号波达角估计误差稳健，且无需干扰信号来向的先验信息，同时可以有效避免阵列孔径的损失。仿真分析验证了算法的优越性和理论分析的有效性。
针对期望信号波达角(DOA)估计误差较大时相干波束形成性能下降的问题，该文提出一种基于多级阻塞的稳健相干自适应波束形成算法。该算法首先定义阻塞矩阵，推导多级阻塞原理，并利用其滤除阵列接收信号中的期望信号；然后给出空间中只存在期望信号时，子阵与全阵间阵列流型的映射关系，据此推导全阵扩展变换，并证明其在干扰信号存在条件下的有效性；最终利用扩展变换获取全阵最优权矢量，实现相干波束形成。该算法对期望信号波达角估计误差稳健，且无需干扰信号来向的先验信息，同时可以有效避免阵列孔径的损失。仿真分析验证了算法的优越性和理论分析的有效性。
2019, 41(7): 1712-1720.
doi: 10.11999/JEIT180851
摘要:
得益于数字储频技术的快速发展，间歇采样转发干扰(ISRJ)得到广泛应用，现有抗干扰方法尚无法有效对抗此种干扰。在深入研究ISRJ的基础上，针对其时域采样不连续的特点，该文提出一种基于LFM分段脉冲压缩的抗间歇采样干扰方法。该方法利用LFM分段信号之间的正交性，结合掩护波形的思想，通过窄带滤波器组对干扰和目标进行分选，然后剔除干扰，最后在脉内和脉间进行积累。理论分析和仿真结果表明，分段脉冲压缩方法能有效对抗多干扰机情况下不同样式的间歇采样干扰组合。
得益于数字储频技术的快速发展，间歇采样转发干扰(ISRJ)得到广泛应用，现有抗干扰方法尚无法有效对抗此种干扰。在深入研究ISRJ的基础上，针对其时域采样不连续的特点，该文提出一种基于LFM分段脉冲压缩的抗间歇采样干扰方法。该方法利用LFM分段信号之间的正交性，结合掩护波形的思想，通过窄带滤波器组对干扰和目标进行分选，然后剔除干扰，最后在脉内和脉间进行积累。理论分析和仿真结果表明，分段脉冲压缩方法能有效对抗多干扰机情况下不同样式的间歇采样干扰组合。
2019, 41(7): 1721-1727.
doi: 10.11999/JEIT180766
摘要:
该文提出一种基于实值处理的联合波束域双基地多输入多输出(MIMO)雷达测角方法。与直接采用离散傅里叶变换(DFT)空域滤波器的传统波束域方法不同，该方法的空域滤波器通过凸优化方法进行设计，能够灵活控制空域滤波器的带宽并抑制旁瓣电平。基于这种特性，设计的空域滤波器的主旁瓣比能够得到很大提高，从而提高测角性能。更重要的是，所提算法对发射和接收波束矩阵的结构进行设计，这种特殊的结构是构造实值信号模型的必要条件。最后，该文通过建立映射关系的方法对插值误差进行补偿。仿真结果验证了该算法的有效性。
该文提出一种基于实值处理的联合波束域双基地多输入多输出(MIMO)雷达测角方法。与直接采用离散傅里叶变换(DFT)空域滤波器的传统波束域方法不同，该方法的空域滤波器通过凸优化方法进行设计，能够灵活控制空域滤波器的带宽并抑制旁瓣电平。基于这种特性，设计的空域滤波器的主旁瓣比能够得到很大提高，从而提高测角性能。更重要的是，所提算法对发射和接收波束矩阵的结构进行设计，这种特殊的结构是构造实值信号模型的必要条件。最后，该文通过建立映射关系的方法对插值误差进行补偿。仿真结果验证了该算法的有效性。
2019, 41(7): 1728-1734.
doi: 10.11999/JEIT180758
摘要:
该文提出一种载机偏航下基于广义相邻多波束(GMB)自适应处理的低空风切变风速估计的方法，该方法首先利用基于回波数据的杂波距离依赖性补偿方法对杂波进行距离依赖性矫正，估计出杂波协方差矩阵。然后同时组合空域的相邻多个波束与时域的相邻多个多普勒通道来计算降维变换矩阵，并对待测距离单元内的雷达回波数据进行降维处理，进而构造GMB自适应处理器的最优自适应权矢量对降维后的回波数据实现自适应滤波。最后完成载机偏航下风场速度的准确估计。仿真结果验证了该方法能够在载机偏航情况下，获得风场速度的有效估计。
该文提出一种载机偏航下基于广义相邻多波束(GMB)自适应处理的低空风切变风速估计的方法，该方法首先利用基于回波数据的杂波距离依赖性补偿方法对杂波进行距离依赖性矫正，估计出杂波协方差矩阵。然后同时组合空域的相邻多个波束与时域的相邻多个多普勒通道来计算降维变换矩阵，并对待测距离单元内的雷达回波数据进行降维处理，进而构造GMB自适应处理器的最优自适应权矢量对降维后的回波数据实现自适应滤波。最后完成载机偏航下风场速度的准确估计。仿真结果验证了该方法能够在载机偏航情况下，获得风场速度的有效估计。
2019, 41(7): 1735-1742.
doi: 10.11999/JEIT180747
摘要:
鉴于稀疏ISAR成像方法的成像质量受到待成像场景的稀疏表示不准确的限制，该文将字典学习(DL)技术引入到ISAR稀疏成像中，以提升目标成像质量。该文给出基于离线DL和在线DL两种ISAR稀疏成像方法。前者通过已有同类目标ISAR图像进行学习，获得更优稀疏表示，后者在成像过程中从现有数据中通过优化获得稀疏表示。仿真和实测ISAR数据成像结果表明，结合离线DL和在线DL的成像方法均可获得比现有方法更优的成像结果，离线DL成像优于在线DL成像，而且前者计算效率优于后者。
鉴于稀疏ISAR成像方法的成像质量受到待成像场景的稀疏表示不准确的限制，该文将字典学习(DL)技术引入到ISAR稀疏成像中，以提升目标成像质量。该文给出基于离线DL和在线DL两种ISAR稀疏成像方法。前者通过已有同类目标ISAR图像进行学习，获得更优稀疏表示，后者在成像过程中从现有数据中通过优化获得稀疏表示。仿真和实测ISAR数据成像结果表明，结合离线DL和在线DL的成像方法均可获得比现有方法更优的成像结果，离线DL成像优于在线DL成像，而且前者计算效率优于后者。
2019, 41(7): 1743-1750.
doi: 10.11999/JEIT180707
摘要:
天波超视距雷达(OTHR)舰船目标的检测性能受目标区海杂波的影响严重，准确且自适应的海杂波抑制效能对改善低可探测舰船目标的检测性能意义重大。该文针对基于高阶奇异值分解(HOSVD)的海杂波抑制算法非自适应机制的不足，通过引入峰值信噪比(PSNR)，提出一种改进的基于PSNR-HOSVD的自适应算法。该算法仅利用第3等效模式展开矩阵的左奇异向量构造一个投影矩阵，相比于HOSVD算法，该文算法可有效降低计算复杂度，同时由于海杂波仅在第3等效模式展开矩阵的列空间中具有聚集特性，因此该文算法具有比HOSVD算法更好的海杂波抑制性能。实测数据处理结果表明，在电离层状态理想和非理想的情况下，该文PSNR-HOSVD自适应算法的性能均优于EVD自适应算法和HOSVD非自适应算法。
天波超视距雷达(OTHR)舰船目标的检测性能受目标区海杂波的影响严重，准确且自适应的海杂波抑制效能对改善低可探测舰船目标的检测性能意义重大。该文针对基于高阶奇异值分解(HOSVD)的海杂波抑制算法非自适应机制的不足，通过引入峰值信噪比(PSNR)，提出一种改进的基于PSNR-HOSVD的自适应算法。该算法仅利用第3等效模式展开矩阵的左奇异向量构造一个投影矩阵，相比于HOSVD算法，该文算法可有效降低计算复杂度，同时由于海杂波仅在第3等效模式展开矩阵的列空间中具有聚集特性，因此该文算法具有比HOSVD算法更好的海杂波抑制性能。实测数据处理结果表明，在电离层状态理想和非理想的情况下，该文PSNR-HOSVD自适应算法的性能均优于EVD自适应算法和HOSVD非自适应算法。
2019, 41(7): 1751-1757.
doi: 10.11999/JEIT180520
摘要:
合适的弹头结构建模是正确估计弹头参数的基础。该文提出一种描述弹头的钝头倒角锥模型，该模型将球冠散射中心和倒角散射中心看作是滑动散射中心，并引入锥体侧面遮挡效应对散射中心位置的影响，给出散射中心位置变化的一般形式；接着分析了钝头倒角锥模型各个散射中心的微动特性；在此基础上，提出了一种估计目标运动参数和结构参数的非线性优化的方法；最后，仿真结果验证了该文模型的正确性及参数估计方法的有效性。
合适的弹头结构建模是正确估计弹头参数的基础。该文提出一种描述弹头的钝头倒角锥模型，该模型将球冠散射中心和倒角散射中心看作是滑动散射中心，并引入锥体侧面遮挡效应对散射中心位置的影响，给出散射中心位置变化的一般形式；接着分析了钝头倒角锥模型各个散射中心的微动特性；在此基础上，提出了一种估计目标运动参数和结构参数的非线性优化的方法；最后，仿真结果验证了该文模型的正确性及参数估计方法的有效性。
2019, 41(7): 1758-1765.
doi: 10.11999/JEIT181061
摘要:
随着对地观测技术的发展，要求SAR系统能够同时实现高分辨率和宽测绘带，天基阵列多通道SAR结合数字波束形成(DBF)技术为解决该问题提供了很好的思路，但各个通道之间相位误差会很大程度上降低DBF的性能，常规通道误差补偿方法估计精度不足，应用场景受限。针对上述问题，该文提出一种基于方向图和多普勒相关系数的天基阵列SAR通道相位误差补偿方法，不仅利用天线方向图先验信息，还充分利用场景不同多普勒相关性信息，通过最小化天线方向图和多普勒的组合差异，实现对通道之间相位误差的估计。结合RADAR-SAT数据的仿真试验结果验证了该算法的有效性。
随着对地观测技术的发展，要求SAR系统能够同时实现高分辨率和宽测绘带，天基阵列多通道SAR结合数字波束形成(DBF)技术为解决该问题提供了很好的思路，但各个通道之间相位误差会很大程度上降低DBF的性能，常规通道误差补偿方法估计精度不足，应用场景受限。针对上述问题，该文提出一种基于方向图和多普勒相关系数的天基阵列SAR通道相位误差补偿方法，不仅利用天线方向图先验信息，还充分利用场景不同多普勒相关性信息，通过最小化天线方向图和多普勒的组合差异，实现对通道之间相位误差的估计。结合RADAR-SAT数据的仿真试验结果验证了该算法的有效性。
2019, 41(7): 1766-1773.
doi: 10.11999/JEIT181171
摘要:
基于微机电系统(MEMS)的惯性器件和全球定位系统(GPS)的组合导航系统在卫星信号失锁时存在误差发散的问题，该文提出一种基于人工蜂群算法(ABC)改进的径向基函数(RBF)神经网络增强改进的自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF)。在GPS信号失锁的情况下利用训练好的神经网络输出预测信息来对捷联惯导系统进行误差校正。最后通过车载半实物仿真实验验证该方法的性能。实验结果表明该方法在失锁情况下对于捷联惯导系统的误差发散有较为明显的抑制效果。
基于微机电系统(MEMS)的惯性器件和全球定位系统(GPS)的组合导航系统在卫星信号失锁时存在误差发散的问题，该文提出一种基于人工蜂群算法(ABC)改进的径向基函数(RBF)神经网络增强改进的自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF)。在GPS信号失锁的情况下利用训练好的神经网络输出预测信息来对捷联惯导系统进行误差校正。最后通过车载半实物仿真实验验证该方法的性能。实验结果表明该方法在失锁情况下对于捷联惯导系统的误差发散有较为明显的抑制效果。
2019, 41(7): 1774-1778.
doi: 10.11999/JEIT180761
摘要:
该文提出一种基于判别邻域嵌入(DNE)算法的说话人识别。判别邻域嵌入算法作为流形学习方法的一种，可以通过构建邻接图获取数据的局部邻域结构信息；同时该算法可以充分利用类间判别信息，具有更强的判别能力。在美国国家标准技术研究院2010年说话人识别评测(NIST SRE 2010)电话-电话核心测试集上的实验结果表明了该算法的有效性。
该文提出一种基于判别邻域嵌入(DNE)算法的说话人识别。判别邻域嵌入算法作为流形学习方法的一种，可以通过构建邻接图获取数据的局部邻域结构信息；同时该算法可以充分利用类间判别信息，具有更强的判别能力。在美国国家标准技术研究院2010年说话人识别评测(NIST SRE 2010)电话-电话核心测试集上的实验结果表明了该算法的有效性。
