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2017年 第39卷 第12期
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2017, 39(12): 2795-2802.
doi: 10.11999/JEIT170256
摘要:
針對具有多模分布結(jié)構(gòu)的高維數(shù)據(jù)的分類問題，該文提出一種無限最大間隔線性判別投影(iMMLDP)模型。與現(xiàn)有全局投影方法不同，模型通過聯(lián)合Dirichlet過程及最大間隔線性判別投影(MMLDP)模型將數(shù)據(jù)劃分為若干個局部區(qū)域，并在每一個局部學(xué)習(xí)一個最大邊界線性判別投影分類器。組合各局部分類器，實現(xiàn)全局非線性的投影與分類。iMMLDP模型利用貝葉斯框架聯(lián)合建模，將聚類、投影及分類器進(jìn)行聯(lián)合學(xué)習(xí)，可以有效發(fā)掘數(shù)據(jù)的隱含結(jié)構(gòu)信息，因而，可以較好地對非線性可分?jǐn)?shù)據(jù)，尤其是具有多模分布特性數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。得益于非參數(shù)貝葉斯先驗技術(shù)，可以有效避免模型選擇問題，即局部區(qū)域劃分?jǐn)?shù)量。基于仿真數(shù)據(jù)集、公共數(shù)據(jù)集及雷達(dá)實測數(shù)據(jù)集驗證了所提方法的有效性。
針對具有多模分布結(jié)構(gòu)的高維數(shù)據(jù)的分類問題，該文提出一種無限最大間隔線性判別投影(iMMLDP)模型。與現(xiàn)有全局投影方法不同，模型通過聯(lián)合Dirichlet過程及最大間隔線性判別投影(MMLDP)模型將數(shù)據(jù)劃分為若干個局部區(qū)域，并在每一個局部學(xué)習(xí)一個最大邊界線性判別投影分類器。組合各局部分類器，實現(xiàn)全局非線性的投影與分類。iMMLDP模型利用貝葉斯框架聯(lián)合建模，將聚類、投影及分類器進(jìn)行聯(lián)合學(xué)習(xí)，可以有效發(fā)掘數(shù)據(jù)的隱含結(jié)構(gòu)信息，因而，可以較好地對非線性可分?jǐn)?shù)據(jù)，尤其是具有多模分布特性數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。得益于非參數(shù)貝葉斯先驗技術(shù)，可以有效避免模型選擇問題，即局部區(qū)域劃分?jǐn)?shù)量。基于仿真數(shù)據(jù)集、公共數(shù)據(jù)集及雷達(dá)實測數(shù)據(jù)集驗證了所提方法的有效性。
2017, 39(12): 2803-2810.
doi: 10.11999/JEIT170294
摘要:
SL0算法采用最速下降法和梯度投影原理，將選取的平滑函數(shù)逼近l0范數(shù)，以求解最優(yōu)化問題實現(xiàn)信號重建。針對平滑函數(shù)逼近性能、算法精確度和算法運算量3個方面進(jìn)行研究，該文提出一種高效地實現(xiàn)信號重構(gòu)的算法 ICTF-SL0算法。首先，選取復(fù)合三角函數(shù)作為平滑函數(shù)，同時以加權(quán)的方式引入全變差(Total Variation, TV)設(shè)定約束條件；其次，采用Chaotic迭代代替矩陣分解實現(xiàn)梯度投影。仿真結(jié)果證明，相比SL0及其他改進(jìn)算法，ICTF-SL0能夠提高成像精度，降低運算負(fù)擔(dān)，實現(xiàn)稀疏陣列MIMO雷達(dá)單快拍成像。
SL0算法采用最速下降法和梯度投影原理，將選取的平滑函數(shù)逼近l0范數(shù)，以求解最優(yōu)化問題實現(xiàn)信號重建。針對平滑函數(shù)逼近性能、算法精確度和算法運算量3個方面進(jìn)行研究，該文提出一種高效地實現(xiàn)信號重構(gòu)的算法 ICTF-SL0算法。首先，選取復(fù)合三角函數(shù)作為平滑函數(shù)，同時以加權(quán)的方式引入全變差(Total Variation, TV)設(shè)定約束條件；其次，采用Chaotic迭代代替矩陣分解實現(xiàn)梯度投影。仿真結(jié)果證明，相比SL0及其他改進(jìn)算法，ICTF-SL0能夠提高成像精度，降低運算負(fù)擔(dān)，實現(xiàn)稀疏陣列MIMO雷達(dá)單快拍成像。
2017, 39(12): 2811-2818.
doi: 10.11999/JEIT170128
摘要:
干涉合成孔徑雷達(dá)測量地形高程時，復(fù)雜地形區(qū)域的干涉條紋過密會導(dǎo)致干涉相位解纏失敗，從而使得無法精確獲得地形高程信息。該文提出一種降低錯誤解纏率的新方法，通過對干涉復(fù)圖像進(jìn)行增采樣，使得干涉條紋相位梯度降低，從而降低相位濾波和相位解纏處理的難度，降低相位解纏的錯誤率。利用干涉復(fù)圖像頻率與Nyquist頻率之間的關(guān)系，進(jìn)行所提方法對地形的適應(yīng)性分析。理論分析和仿真結(jié)果驗證了所提方法的有效性，尤其是對于符合Nyquist采樣的大坡度區(qū)域，該方法有很好的濾波和解纏效果。該文提出的方法不需要增加額外數(shù)據(jù)，實現(xiàn)簡單，運算速度快，可應(yīng)用于干涉合成孔徑雷達(dá)的地面處理系統(tǒng)中。
干涉合成孔徑雷達(dá)測量地形高程時，復(fù)雜地形區(qū)域的干涉條紋過密會導(dǎo)致干涉相位解纏失敗，從而使得無法精確獲得地形高程信息。該文提出一種降低錯誤解纏率的新方法，通過對干涉復(fù)圖像進(jìn)行增采樣，使得干涉條紋相位梯度降低，從而降低相位濾波和相位解纏處理的難度，降低相位解纏的錯誤率。利用干涉復(fù)圖像頻率與Nyquist頻率之間的關(guān)系，進(jìn)行所提方法對地形的適應(yīng)性分析。理論分析和仿真結(jié)果驗證了所提方法的有效性，尤其是對于符合Nyquist采樣的大坡度區(qū)域，該方法有很好的濾波和解纏效果。該文提出的方法不需要增加額外數(shù)據(jù)，實現(xiàn)簡單，運算速度快，可應(yīng)用于干涉合成孔徑雷達(dá)的地面處理系統(tǒng)中。
2017, 39(12): 2819-2826.
doi: 10.11999/JEIT170223
摘要:
順軌干涉SAR海面復(fù)圖像通常利用靜止陸地參考點進(jìn)行配準(zhǔn)，獲得精確有效的海洋流場干涉相位信息。復(fù)圖像中無參考點時，僅能依據(jù)海浪紋理進(jìn)行配準(zhǔn)，受海面隨機運動以及低信噪比的影響，配準(zhǔn)像素偏移往往會出現(xiàn)像素級誤差，并導(dǎo)致干涉相位圖質(zhì)量嚴(yán)重下降。根據(jù)大尺度海浪變化周期較長，在干涉成像間隔內(nèi)可視作靜止這一特征，該文提出保留大尺度海浪對應(yīng)的方位譜分量以提高數(shù)據(jù)信噪比和相關(guān)性，進(jìn)而提高配準(zhǔn)精度的方法，并選用海面實際方位分辨率作為大尺度海浪方位譜選取范圍的約束條件。通過機載順軌干涉SAR實驗數(shù)據(jù)證明，所提方法可有效提高無參考點海面復(fù)圖像的配準(zhǔn)精度。
順軌干涉SAR海面復(fù)圖像通常利用靜止陸地參考點進(jìn)行配準(zhǔn)，獲得精確有效的海洋流場干涉相位信息。復(fù)圖像中無參考點時，僅能依據(jù)海浪紋理進(jìn)行配準(zhǔn)，受海面隨機運動以及低信噪比的影響，配準(zhǔn)像素偏移往往會出現(xiàn)像素級誤差，并導(dǎo)致干涉相位圖質(zhì)量嚴(yán)重下降。根據(jù)大尺度海浪變化周期較長，在干涉成像間隔內(nèi)可視作靜止這一特征，該文提出保留大尺度海浪對應(yīng)的方位譜分量以提高數(shù)據(jù)信噪比和相關(guān)性，進(jìn)而提高配準(zhǔn)精度的方法，并選用海面實際方位分辨率作為大尺度海浪方位譜選取范圍的約束條件。通過機載順軌干涉SAR實驗數(shù)據(jù)證明，所提方法可有效提高無參考點海面復(fù)圖像的配準(zhǔn)精度。
2017, 39(12): 2827-2833.
doi: 10.11999/JEIT170477
摘要:
在小孔徑高頻地波超視距雷達(dá)系統(tǒng)中，普遍存在一種覆蓋一定距離單元，多普勒單元以及全部角度單元的電離層雜波。為抑制該雜波并且提高被其淹沒目標(biāo)的檢測概率，該文提出一種基于空間多波束的電離層雜波抑制算法。該方法充分利用寬波束時波束間具有很強相關(guān)性的特點，以及實際情況下雜波覆蓋的距離單元數(shù)或多普勒單元數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于目標(biāo)所覆蓋的單元數(shù)的特點來實現(xiàn)雜波信息的估計與抑制。仿真實驗與實測數(shù)據(jù)結(jié)果均證明該方法可以有效地抑制電離層雜波，并顯著地提高被淹沒目標(biāo)的檢測概率。
在小孔徑高頻地波超視距雷達(dá)系統(tǒng)中，普遍存在一種覆蓋一定距離單元，多普勒單元以及全部角度單元的電離層雜波。為抑制該雜波并且提高被其淹沒目標(biāo)的檢測概率，該文提出一種基于空間多波束的電離層雜波抑制算法。該方法充分利用寬波束時波束間具有很強相關(guān)性的特點，以及實際情況下雜波覆蓋的距離單元數(shù)或多普勒單元數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于目標(biāo)所覆蓋的單元數(shù)的特點來實現(xiàn)雜波信息的估計與抑制。仿真實驗與實測數(shù)據(jù)結(jié)果均證明該方法可以有效地抑制電離層雜波，并顯著地提高被淹沒目標(biāo)的檢測概率。
2017, 39(12): 2834-2843.
doi: 10.11999/JEIT170482
摘要:
對異址多站雷達(dá)回波相干融合可以將空間觀測視角的分離轉(zhuǎn)換為目標(biāo)積累時間的增加，提高ISAR像方位分辨率。該文針對在軌空間目標(biāo)多站ISAR相干融合成像問題，提出一種基于目標(biāo)軌道先驗信息的優(yōu)化布站方法，提高了回波融合效率；針對多站雷達(dá)回波融合處理問題，利用軌道運動模型分析了融合成像平面的空變特性，提出融合回波越距離單元徙動、多普勒時變等問題的解決方法，使多視角回波有效相干融合。利用空間站軌道驗證了融合成像平面的空變性，從徙動校正效果及分辨率改善等方面驗證了布站及融合算法的有效性。
對異址多站雷達(dá)回波相干融合可以將空間觀測視角的分離轉(zhuǎn)換為目標(biāo)積累時間的增加，提高ISAR像方位分辨率。該文針對在軌空間目標(biāo)多站ISAR相干融合成像問題，提出一種基于目標(biāo)軌道先驗信息的優(yōu)化布站方法，提高了回波融合效率；針對多站雷達(dá)回波融合處理問題，利用軌道運動模型分析了融合成像平面的空變特性，提出融合回波越距離單元徙動、多普勒時變等問題的解決方法，使多視角回波有效相干融合。利用空間站軌道驗證了融合成像平面的空變性，從徙動校正效果及分辨率改善等方面驗證了布站及融合算法的有效性。
2017, 39(12): 2844-2850.
doi: 10.11999/JEIT170287
摘要:
對斷裂或下沉路基等電大尺寸異質(zhì)體目標(biāo)重構(gòu)其幾何特征(如位置，形狀，尺寸等)，在環(huán)境地質(zhì)等工程應(yīng)用及市政基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)中尤為重要。然而由于電磁波在目標(biāo)體內(nèi)部的衰減，使得目標(biāo)下表面反射回波很弱。對此該文提出一種基于內(nèi)部諧振的弱信號補償目標(biāo)重構(gòu)算法。由于有限目標(biāo)邊界的限制，電磁波在目標(biāo)體內(nèi)部沿傳播方向產(chǎn)生多次反射，此現(xiàn)象在采樣時間記錄信號上體現(xiàn)為周期諧振。分析了諧振周期與目標(biāo)寬度的關(guān)系并由此估計目標(biāo)下表面的位置，結(jié)合去除虛像以后的目標(biāo)前表面位置，重構(gòu)目標(biāo)形狀。實驗結(jié)果驗證了提出方法的有效性以及對噪聲的魯棒性。
對斷裂或下沉路基等電大尺寸異質(zhì)體目標(biāo)重構(gòu)其幾何特征(如位置，形狀，尺寸等)，在環(huán)境地質(zhì)等工程應(yīng)用及市政基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)中尤為重要。然而由于電磁波在目標(biāo)體內(nèi)部的衰減，使得目標(biāo)下表面反射回波很弱。對此該文提出一種基于內(nèi)部諧振的弱信號補償目標(biāo)重構(gòu)算法。由于有限目標(biāo)邊界的限制，電磁波在目標(biāo)體內(nèi)部沿傳播方向產(chǎn)生多次反射，此現(xiàn)象在采樣時間記錄信號上體現(xiàn)為周期諧振。分析了諧振周期與目標(biāo)寬度的關(guān)系并由此估計目標(biāo)下表面的位置，結(jié)合去除虛像以后的目標(biāo)前表面位置，重構(gòu)目標(biāo)形狀。實驗結(jié)果驗證了提出方法的有效性以及對噪聲的魯棒性。
2017, 39(12): 2851-2859.
doi: 10.11999/JEIT170466
摘要:
斜視合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar, SAR)能夠?qū)走_(dá)平臺的側(cè)前或側(cè)后方區(qū)域進(jìn)行觀測，極大地增加了雷達(dá)的探測范圍和靈活性。針對斜視SAR子孔徑成像，該文提出一種基于局部最優(yōu)匹配準(zhǔn)則的成像算法。該算法在針對某方位頻率構(gòu)造對應(yīng)的距離徙動校正、2次距離壓縮以及方位補償函數(shù)時，以位于該方位頻率處的點目標(biāo)得到最佳匹配為準(zhǔn)則，不同于傳統(tǒng)方法的以方位中心點獲得最佳匹配為準(zhǔn)則，從而能夠避免距離方位中心較遠(yuǎn)的目標(biāo)的失配，有效地改善了方位邊緣區(qū)域的聚焦效果。文中通過點目標(biāo)仿真驗證了該算法的有效性。
斜視合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar, SAR)能夠?qū)走_(dá)平臺的側(cè)前或側(cè)后方區(qū)域進(jìn)行觀測，極大地增加了雷達(dá)的探測范圍和靈活性。針對斜視SAR子孔徑成像，該文提出一種基于局部最優(yōu)匹配準(zhǔn)則的成像算法。該算法在針對某方位頻率構(gòu)造對應(yīng)的距離徙動校正、2次距離壓縮以及方位補償函數(shù)時，以位于該方位頻率處的點目標(biāo)得到最佳匹配為準(zhǔn)則，不同于傳統(tǒng)方法的以方位中心點獲得最佳匹配為準(zhǔn)則，從而能夠避免距離方位中心較遠(yuǎn)的目標(biāo)的失配，有效地改善了方位邊緣區(qū)域的聚焦效果。文中通過點目標(biāo)仿真驗證了該算法的有效性。
2017, 39(12): 2860-2865.
doi: 10.11999/JEIT170259
摘要:
針對雙重頻解速度模糊系統(tǒng)中，信號參數(shù)選擇不合理導(dǎo)致解速度模糊存在量化誤差的問題，推導(dǎo)了雙重頻解速度模糊的量化要求。為了增大最大不模糊速度，該文提出多層解模糊系統(tǒng)，提出了一種四重頻脈沖串解速度模糊的模型，推導(dǎo)了四重頻信號脈沖個數(shù)的下界，并簡化為了三重頻脈沖串信號模型。仿真驗證了理論推導(dǎo)的正確性。
針對雙重頻解速度模糊系統(tǒng)中，信號參數(shù)選擇不合理導(dǎo)致解速度模糊存在量化誤差的問題，推導(dǎo)了雙重頻解速度模糊的量化要求。為了增大最大不模糊速度，該文提出多層解模糊系統(tǒng)，提出了一種四重頻脈沖串解速度模糊的模型，推導(dǎo)了四重頻信號脈沖個數(shù)的下界，并簡化為了三重頻脈沖串信號模型。仿真驗證了理論推導(dǎo)的正確性。
2017, 39(12): 2866-2873.
doi: 10.11999/JEIT170247
摘要:
針對雙基地MIMO雷達(dá)自適應(yīng)非對稱聯(lián)合對角化(AAJD)跟蹤算法性能低的問題，該文提出一種改進(jìn)AAJD雙基地MIMO雷達(dá)多目標(biāo)跟蹤算法。AAJD算法角度估計時重復(fù)利用上一時刻的角度信息，導(dǎo)致跟蹤性能的下降。通過證明AAJD算法求出的特征矢量每一列都對應(yīng)著一個目標(biāo)，改進(jìn)AAJD算法直接求解目標(biāo)的收發(fā)角度，提高了跟蹤性能，更加適用于大機動目標(biāo)跟蹤，并對ESPRIT算法進(jìn)行改進(jìn)，實現(xiàn)了目標(biāo)角度的自動配對與關(guān)聯(lián)。仿真結(jié)果表明改進(jìn)AAJD算法跟蹤性能高于AAJD算法，特別是跟蹤大機動目標(biāo)時改進(jìn)AAJD算法性能更優(yōu)，驗證了理論分析的有效性。
針對雙基地MIMO雷達(dá)自適應(yīng)非對稱聯(lián)合對角化(AAJD)跟蹤算法性能低的問題，該文提出一種改進(jìn)AAJD雙基地MIMO雷達(dá)多目標(biāo)跟蹤算法。AAJD算法角度估計時重復(fù)利用上一時刻的角度信息，導(dǎo)致跟蹤性能的下降。通過證明AAJD算法求出的特征矢量每一列都對應(yīng)著一個目標(biāo)，改進(jìn)AAJD算法直接求解目標(biāo)的收發(fā)角度，提高了跟蹤性能，更加適用于大機動目標(biāo)跟蹤，并對ESPRIT算法進(jìn)行改進(jìn)，實現(xiàn)了目標(biāo)角度的自動配對與關(guān)聯(lián)。仿真結(jié)果表明改進(jìn)AAJD算法跟蹤性能高于AAJD算法，特別是跟蹤大機動目標(biāo)時改進(jìn)AAJD算法性能更優(yōu)，驗證了理論分析的有效性。
2017, 39(12): 2874-2880.
doi: 10.11999/JEIT170449
摘要:
高頻雷達(dá)由于工作在擁擠的高頻頻段(3~30 MHz)，連續(xù)頻帶資源十分有限，有限的帶寬限制了對目標(biāo)的分辨能力。該文引入一種合成寬帶的發(fā)射信號，同時針對該信號，提出一種基于矩陣填充(Matrix Completion, MC)的1維和2維目標(biāo)參數(shù)估計方法，分別稱之為矩陣填充1維估計(MCE-1D)和矩陣填充2維估計(MCE-2D)方法，該方法將不完備采樣集合變換成低秩矩陣，通過構(gòu)造雙重漢克爾(two-fold Hankel)矩陣將其轉(zhuǎn)化為半定規(guī)劃(Semi- Definite Programming, SDP)問題求解。新方法應(yīng)用于高頻雷達(dá)中，可以在非連續(xù)譜的背景下獲得場景中目標(biāo)位置的準(zhǔn)確估計，很好地解決了非網(wǎng)格目標(biāo)在傳統(tǒng)網(wǎng)格類方法中的基失配問題，新方法對于非網(wǎng)格目標(biāo)具有更高的分辨能力及抗噪性能。仿真處理結(jié)果驗證了該方法的有效性。
高頻雷達(dá)由于工作在擁擠的高頻頻段(3~30 MHz)，連續(xù)頻帶資源十分有限，有限的帶寬限制了對目標(biāo)的分辨能力。該文引入一種合成寬帶的發(fā)射信號，同時針對該信號，提出一種基于矩陣填充(Matrix Completion, MC)的1維和2維目標(biāo)參數(shù)估計方法，分別稱之為矩陣填充1維估計(MCE-1D)和矩陣填充2維估計(MCE-2D)方法，該方法將不完備采樣集合變換成低秩矩陣，通過構(gòu)造雙重漢克爾(two-fold Hankel)矩陣將其轉(zhuǎn)化為半定規(guī)劃(Semi- Definite Programming, SDP)問題求解。新方法應(yīng)用于高頻雷達(dá)中，可以在非連續(xù)譜的背景下獲得場景中目標(biāo)位置的準(zhǔn)確估計，很好地解決了非網(wǎng)格目標(biāo)在傳統(tǒng)網(wǎng)格類方法中的基失配問題，新方法對于非網(wǎng)格目標(biāo)具有更高的分辨能力及抗噪性能。仿真處理結(jié)果驗證了該方法的有效性。
2017, 39(12): 2881-2888.
doi: 10.11999/JEIT170224
摘要:
因受電離層調(diào)制影響，傳統(tǒng)的高頻海雜波模型難以全面描述天波超視距雷達(dá)海雜波的空域非均勻性和時域非平穩(wěn)性。該文首先基于傳統(tǒng)的Walsh 高頻海雜波模型分析了洋流的影響，提出電離層子反射面模型的概念，揭示了相干處理間隔內(nèi)電離層對高頻信號頻譜的調(diào)制機理；然后通過建立電離層等效反射面，并將其分解為多個子反射面的方式，給出可以綜合反映不同海態(tài)、不同電離層狀態(tài)的天波超視距雷達(dá)海雜波修正模型。最后結(jié)合數(shù)學(xué)描述，利用該文修正模型反演分析了由電離層的空域非均勻、時域非平穩(wěn)引起的典型高頻海雜波多普勒偏移、展寬、分裂和多徑復(fù)雜現(xiàn)象的實測數(shù)據(jù)多普勒譜，仿真與實測數(shù)據(jù)多普勒譜驗證了所提修正模型的準(zhǔn)確性與魯棒性。
因受電離層調(diào)制影響，傳統(tǒng)的高頻海雜波模型難以全面描述天波超視距雷達(dá)海雜波的空域非均勻性和時域非平穩(wěn)性。該文首先基于傳統(tǒng)的Walsh 高頻海雜波模型分析了洋流的影響，提出電離層子反射面模型的概念，揭示了相干處理間隔內(nèi)電離層對高頻信號頻譜的調(diào)制機理；然后通過建立電離層等效反射面，并將其分解為多個子反射面的方式，給出可以綜合反映不同海態(tài)、不同電離層狀態(tài)的天波超視距雷達(dá)海雜波修正模型。最后結(jié)合數(shù)學(xué)描述，利用該文修正模型反演分析了由電離層的空域非均勻、時域非平穩(wěn)引起的典型高頻海雜波多普勒偏移、展寬、分裂和多徑復(fù)雜現(xiàn)象的實測數(shù)據(jù)多普勒譜，仿真與實測數(shù)據(jù)多普勒譜驗證了所提修正模型的準(zhǔn)確性與魯棒性。
2017, 39(12): 2889-2898.
doi: 10.11999/JEIT170303
摘要:
針對ISAR目標(biāo)在大轉(zhuǎn)角情況下轉(zhuǎn)動和平動分量耦合在一起，難以對平動分量精確補償?shù)膯栴}，該文提出一種大轉(zhuǎn)角ISAR兩維自聚焦平動補償方法。首先對平動粗補償，再通過極坐標(biāo)格式算法(PFA)對轉(zhuǎn)動和平動2維解耦，最后利用自聚焦算法提取誤差相位，從中估計剩余平動并補償。所提方法可以同時校正由平動引起的包絡(luò)誤差和相位誤差，且相比于傳統(tǒng)的包絡(luò)對齊級聯(lián)自聚焦的平動補償方法精度更高，相比于包絡(luò)相位聯(lián)合優(yōu)化求解方法效率更高。仿真數(shù)據(jù)和暗室實測數(shù)據(jù)的實驗結(jié)果證了所提方法的有效性與實用性。
針對ISAR目標(biāo)在大轉(zhuǎn)角情況下轉(zhuǎn)動和平動分量耦合在一起，難以對平動分量精確補償?shù)膯栴}，該文提出一種大轉(zhuǎn)角ISAR兩維自聚焦平動補償方法。首先對平動粗補償，再通過極坐標(biāo)格式算法(PFA)對轉(zhuǎn)動和平動2維解耦，最后利用自聚焦算法提取誤差相位，從中估計剩余平動并補償。所提方法可以同時校正由平動引起的包絡(luò)誤差和相位誤差，且相比于傳統(tǒng)的包絡(luò)對齊級聯(lián)自聚焦的平動補償方法精度更高，相比于包絡(luò)相位聯(lián)合優(yōu)化求解方法效率更高。仿真數(shù)據(jù)和暗室實測數(shù)據(jù)的實驗結(jié)果證了所提方法的有效性與實用性。
2017, 39(12): 2899-2904.
doi: 10.11999/JEIT170382
摘要:
該文提出一種基于壓縮感知(Compressive Sensing, CS)的恒虛警率(Constant False Alarm Rate, CFAR)目標(biāo)檢測算法，首先分析了目標(biāo)在距離單元上具有稀疏特性，并構(gòu)造了目標(biāo)回波的稀疏字典，設(shè)計特定的測量矩陣以及基于CS的CFAR檢測結(jié)構(gòu)，然后實現(xiàn)了對回波信號的壓縮測量和CFAR檢測，無需對回波信號重構(gòu)。該文提出的算法具有很好的降噪性能并提高了檢測效率，可以對低信噪比、低信雜比信號成功檢測。仿真結(jié)果表明：當(dāng)信噪比為-14 dB，信雜比為-10 dB時，該算法與傳統(tǒng)匹配濾波檢測算法相比，減少了一半數(shù)據(jù)運算量，性能明顯優(yōu)于壓縮匹配濾波檢測算法。
該文提出一種基于壓縮感知(Compressive Sensing, CS)的恒虛警率(Constant False Alarm Rate, CFAR)目標(biāo)檢測算法，首先分析了目標(biāo)在距離單元上具有稀疏特性，并構(gòu)造了目標(biāo)回波的稀疏字典，設(shè)計特定的測量矩陣以及基于CS的CFAR檢測結(jié)構(gòu)，然后實現(xiàn)了對回波信號的壓縮測量和CFAR檢測，無需對回波信號重構(gòu)。該文提出的算法具有很好的降噪性能并提高了檢測效率，可以對低信噪比、低信雜比信號成功檢測。仿真結(jié)果表明：當(dāng)信噪比為-14 dB，信雜比為-10 dB時，該算法與傳統(tǒng)匹配濾波檢測算法相比，減少了一半數(shù)據(jù)運算量，性能明顯優(yōu)于壓縮匹配濾波檢測算法。
2017, 39(12): 2905-2911.
doi: 10.11999/JEIT170467
摘要:
針對傳統(tǒng)方法對線性調(diào)頻(LFM)信號檢測與參數(shù)估計運算量大的問題，該文提出一種基于高效FrFT的快速算法。首先，分析了高效FrFT原理，指出高效FrFT存在旋轉(zhuǎn)角度的選取、易受初始頻率影響以及抗噪性能差等問題。針對以上問題，該文利用修正的功率譜平滑濾波方法對高效FrFT進(jìn)行改進(jìn)。理論分析表明，該文提出的改進(jìn)算法僅用3次旋轉(zhuǎn)角度即可實現(xiàn)較低信噪比下LFM信號的檢測和參數(shù)估計。與傳統(tǒng)的FrFT相比，在保證參數(shù)估計精度不變的情況下，運算復(fù)雜度大大降低，更符合工程上實時處理的要求。仿真結(jié)果驗證了該算法的有效性。
針對傳統(tǒng)方法對線性調(diào)頻(LFM)信號檢測與參數(shù)估計運算量大的問題，該文提出一種基于高效FrFT的快速算法。首先，分析了高效FrFT原理，指出高效FrFT存在旋轉(zhuǎn)角度的選取、易受初始頻率影響以及抗噪性能差等問題。針對以上問題，該文利用修正的功率譜平滑濾波方法對高效FrFT進(jìn)行改進(jìn)。理論分析表明，該文提出的改進(jìn)算法僅用3次旋轉(zhuǎn)角度即可實現(xiàn)較低信噪比下LFM信號的檢測和參數(shù)估計。與傳統(tǒng)的FrFT相比，在保證參數(shù)估計精度不變的情況下，運算復(fù)雜度大大降低，更符合工程上實時處理的要求。仿真結(jié)果驗證了該算法的有效性。
2017, 39(12): 2912-2920.
doi: 10.11999/JEIT170208
摘要:
相干變化檢測(CCD)利用重軌SAR數(shù)據(jù)對場景中表現(xiàn)為低相干特性的變化區(qū)域具有良好的檢測性能，然而場景中諸如植被、陰影、強散射旁瓣、低散射等區(qū)域也呈現(xiàn)低相干特性，對檢測結(jié)果造成干擾，尤其在高波段SAR CCD中，對檢測效果影響更加明顯。該文利用多時相SAR數(shù)據(jù)形成的相干變化差異圖像(CCD圖像)建立概率圖模型，提出一種多時相CCD處理方法。該方法以多時相CCD圖像作為觀測量，通過選取合適的參與處理圖像數(shù)量及優(yōu)化場景中變化區(qū)域的分類，計算目標(biāo)變化區(qū)域的后驗概率，可有效減小低相干干擾區(qū)域造成的影響。仿真和實測數(shù)據(jù)結(jié)果驗證了該方法的正確性和有效性。
相干變化檢測(CCD)利用重軌SAR數(shù)據(jù)對場景中表現(xiàn)為低相干特性的變化區(qū)域具有良好的檢測性能，然而場景中諸如植被、陰影、強散射旁瓣、低散射等區(qū)域也呈現(xiàn)低相干特性，對檢測結(jié)果造成干擾，尤其在高波段SAR CCD中，對檢測效果影響更加明顯。該文利用多時相SAR數(shù)據(jù)形成的相干變化差異圖像(CCD圖像)建立概率圖模型，提出一種多時相CCD處理方法。該方法以多時相CCD圖像作為觀測量，通過選取合適的參與處理圖像數(shù)量及優(yōu)化場景中變化區(qū)域的分類，計算目標(biāo)變化區(qū)域的后驗概率，可有效減小低相干干擾區(qū)域造成的影響。仿真和實測數(shù)據(jù)結(jié)果驗證了該方法的正確性和有效性。
2017, 39(12): 2921-2928.
doi: 10.11999/JEIT170141
摘要:
針對具有已知掃描周期特性的輻射源無源定位問題，該文提出一種基于主瓣到達(dá)角(DOA)和掃描截獲時間差(TDOI)的聯(lián)合定位體制。通過對其定位誤差的克拉美-羅下限(CRLB)推導(dǎo)，給出了聯(lián)合定位體制的性能與DOA和信號截獲時間(TOI)觀測量的等效測角噪聲功率比的關(guān)系。為了利用非線性聯(lián)合觀測量確定掃描輻射源的位置，通過將TDOI觀測量轉(zhuǎn)換成等效DOA觀測量，給出一種加權(quán)偽線性最小二乘(WPLS)定位方法；為消除觀測矩陣相關(guān)噪聲導(dǎo)致的WPLS估計偏差，提出了一種加權(quán)輔助變量(WIV)定位方法，算法復(fù)雜度約為WPLS算法的2倍。仿真結(jié)果表明，WIV方法的定位誤差在輻射源單個掃描周期內(nèi)即可達(dá)到CRLB，定位性能與極大似然(ML)定位方法相當(dāng)；隨著觀測次數(shù)的增多，WIV方法可以漸近達(dá)到無偏估計。
針對具有已知掃描周期特性的輻射源無源定位問題，該文提出一種基于主瓣到達(dá)角(DOA)和掃描截獲時間差(TDOI)的聯(lián)合定位體制。通過對其定位誤差的克拉美-羅下限(CRLB)推導(dǎo)，給出了聯(lián)合定位體制的性能與DOA和信號截獲時間(TOI)觀測量的等效測角噪聲功率比的關(guān)系。為了利用非線性聯(lián)合觀測量確定掃描輻射源的位置，通過將TDOI觀測量轉(zhuǎn)換成等效DOA觀測量，給出一種加權(quán)偽線性最小二乘(WPLS)定位方法；為消除觀測矩陣相關(guān)噪聲導(dǎo)致的WPLS估計偏差，提出了一種加權(quán)輔助變量(WIV)定位方法，算法復(fù)雜度約為WPLS算法的2倍。仿真結(jié)果表明，WIV方法的定位誤差在輻射源單個掃描周期內(nèi)即可達(dá)到CRLB，定位性能與極大似然(ML)定位方法相當(dāng)；隨著觀測次數(shù)的增多，WIV方法可以漸近達(dá)到無偏估計。
2017, 39(12): 2929-2936.
doi: 10.11999/JEIT170252
摘要:
空間信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展呈現(xiàn)出節(jié)點異構(gòu)和功能多樣化趨勢，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的時間同步是實現(xiàn)協(xié)同任務(wù)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。論文對空間信息網(wǎng)絡(luò)的時間同步業(yè)務(wù)特性進(jìn)行了分析，并提出基于多跳中繼的時間同步誤差模型。針對非實時時間同步業(yè)務(wù)特點，提出了鐘差相對不變性概念，并基于此提出了面向時間同步業(yè)務(wù)的空間信息網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚酆蠄D模型。不同于面向通信業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停撃Ｐ偷慕⒁怨?jié)點時鐘性能和時間比對鏈路性能為約束條件，反映了時間同步業(yè)務(wù)的特性和需求。針對該模型進(jìn)行了空間信息網(wǎng)絡(luò)時間同步仿真實驗，實驗結(jié)果表明基于該模型進(jìn)行多跳中繼時間同步，可以減少時間同步過程的路由篩選及建鏈次數(shù)，降低時間同步業(yè)務(wù)的鏈路資源消耗，同時可以達(dá)到更高的時間同步精度。
空間信息網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展呈現(xiàn)出節(jié)點異構(gòu)和功能多樣化趨勢，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的時間同步是實現(xiàn)協(xié)同任務(wù)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。論文對空間信息網(wǎng)絡(luò)的時間同步業(yè)務(wù)特性進(jìn)行了分析，并提出基于多跳中繼的時間同步誤差模型。針對非實時時間同步業(yè)務(wù)特點，提出了鐘差相對不變性概念，并基于此提出了面向時間同步業(yè)務(wù)的空間信息網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚酆蠄D模型。不同于面向通信業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ停撃Ｐ偷慕⒁怨?jié)點時鐘性能和時間比對鏈路性能為約束條件，反映了時間同步業(yè)務(wù)的特性和需求。針對該模型進(jìn)行了空間信息網(wǎng)絡(luò)時間同步仿真實驗，實驗結(jié)果表明基于該模型進(jìn)行多跳中繼時間同步，可以減少時間同步過程的路由篩選及建鏈次數(shù)，降低時間同步業(yè)務(wù)的鏈路資源消耗，同時可以達(dá)到更高的時間同步精度。
2017, 39(12): 2937-2944.
doi: 10.11999/JEIT170106
摘要:
圖信號處理技術(shù)將經(jīng)典信號處理的概念和算法延展到圖結(jié)構(gòu)信號的處理領(lǐng)域。對于帶限圖信號，可以通過分析信號之間的關(guān)聯(lián)性，重建出未采樣的信號。該文分析了未采樣信號的構(gòu)成架構(gòu)，提出一個基于擴散算子的未采樣信號迭代重建算法。在每次迭代過程中，將已采樣信號的重建殘差擴散至所有未采樣的信號節(jié)點，并進(jìn)一步通過初步估計結(jié)果與重建殘差的加權(quán)處理，提升算法的收斂速度。采用合成數(shù)據(jù)和真實數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真驗證，實驗結(jié)果顯示所提出的算法具有低重建誤差和快速收斂的特點。
圖信號處理技術(shù)將經(jīng)典信號處理的概念和算法延展到圖結(jié)構(gòu)信號的處理領(lǐng)域。對于帶限圖信號，可以通過分析信號之間的關(guān)聯(lián)性，重建出未采樣的信號。該文分析了未采樣信號的構(gòu)成架構(gòu)，提出一個基于擴散算子的未采樣信號迭代重建算法。在每次迭代過程中，將已采樣信號的重建殘差擴散至所有未采樣的信號節(jié)點，并進(jìn)一步通過初步估計結(jié)果與重建殘差的加權(quán)處理，提升算法的收斂速度。采用合成數(shù)據(jù)和真實數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真驗證，實驗結(jié)果顯示所提出的算法具有低重建誤差和快速收斂的特點。
2017, 39(12): 2945-2952.
doi: 10.11999/JEIT170235
摘要:
隨著深度特征在圖像顯著檢測領(lǐng)域中發(fā)揮越來越重要的作用，傳統(tǒng)的RGB圖像顯著檢測模型由于未能充分利用深度信息已經(jīng)不能適用于RGB-D圖像的顯著檢測。該文提出顯著中心先驗和顯著-深度(S-D)概率矯正的RGB-D顯著檢測模型，使得深度特征和RGB特征間相互指導(dǎo)，相互補充。首先，依據(jù)3維空間權(quán)重和深度先驗獲取深度圖像初步顯著圖；其次，采用特征融合的流形排序算法獲取RGB圖像的初步顯著圖。接著，計算基于深度的顯著中心先驗，并以該先驗作為顯著權(quán)重進(jìn)一步提升RGB圖像的顯著檢測結(jié)果，獲取RGB圖像最終顯著圖；再次，計算顯著-深度矯正概率，并對深度圖的初步顯著檢測結(jié)果使用此概率進(jìn)行矯正。接著，計算基于RGB的顯著中心先驗，并以該先驗作為顯著權(quán)重進(jìn)一步提升深度圖像矯正后的顯著檢測結(jié)果，獲取深度圖像的最終顯著圖；最后，采用優(yōu)化框架對深度圖像最終顯著圖進(jìn)行優(yōu)化得到RGB-D圖像最終的顯著圖。所有的對比實驗都是在公開的數(shù)據(jù)集NLPR RGBD-1000數(shù)據(jù)集上進(jìn)行，實驗結(jié)果顯示該文算法較當(dāng)前流行的算法有更好的性能。
隨著深度特征在圖像顯著檢測領(lǐng)域中發(fā)揮越來越重要的作用，傳統(tǒng)的RGB圖像顯著檢測模型由于未能充分利用深度信息已經(jīng)不能適用于RGB-D圖像的顯著檢測。該文提出顯著中心先驗和顯著-深度(S-D)概率矯正的RGB-D顯著檢測模型，使得深度特征和RGB特征間相互指導(dǎo)，相互補充。首先，依據(jù)3維空間權(quán)重和深度先驗獲取深度圖像初步顯著圖；其次，采用特征融合的流形排序算法獲取RGB圖像的初步顯著圖。接著，計算基于深度的顯著中心先驗，并以該先驗作為顯著權(quán)重進(jìn)一步提升RGB圖像的顯著檢測結(jié)果，獲取RGB圖像最終顯著圖；再次，計算顯著-深度矯正概率，并對深度圖的初步顯著檢測結(jié)果使用此概率進(jìn)行矯正。接著，計算基于RGB的顯著中心先驗，并以該先驗作為顯著權(quán)重進(jìn)一步提升深度圖像矯正后的顯著檢測結(jié)果，獲取深度圖像的最終顯著圖；最后，采用優(yōu)化框架對深度圖像最終顯著圖進(jìn)行優(yōu)化得到RGB-D圖像最終的顯著圖。所有的對比實驗都是在公開的數(shù)據(jù)集NLPR RGBD-1000數(shù)據(jù)集上進(jìn)行，實驗結(jié)果顯示該文算法較當(dāng)前流行的算法有更好的性能。
2017, 39(12): 2953-2961.
doi: 10.11999/JEIT170215
摘要:
行人再識別就是在無重疊視域多攝像機監(jiān)控系統(tǒng)中，識別出相同的行人。針對來自于不同攝像頭行人圖片存在著視角、光照和尺度變化的問題。該文提出了基于支持樣本間接式匹配的行人再識別方法。該算法首先通過聚類的方法分別提取不同攝像頭下的支持樣本，當(dāng)要對來自不同攝像頭的行人進(jìn)行匹配時，在距離測度的基礎(chǔ)上利用支持樣本分別判別出其所在攝像頭下的行人類別，通過類別的對比判斷是否為同一行人。該方法避免了不同攝像頭下行人圖片直接匹配，有效解決不同攝像頭帶來的視角、光照和尺度問題。實驗結(jié)果表明該文的算法相比一些經(jīng)典算法識別率有一定的提高，并且在數(shù)據(jù)集VIPeR, CAVIAR4ReID和CUHK01上，Rank1分別達(dá)到了43.60%, 41.36%, 43.82%。
行人再識別就是在無重疊視域多攝像機監(jiān)控系統(tǒng)中，識別出相同的行人。針對來自于不同攝像頭行人圖片存在著視角、光照和尺度變化的問題。該文提出了基于支持樣本間接式匹配的行人再識別方法。該算法首先通過聚類的方法分別提取不同攝像頭下的支持樣本，當(dāng)要對來自不同攝像頭的行人進(jìn)行匹配時，在距離測度的基礎(chǔ)上利用支持樣本分別判別出其所在攝像頭下的行人類別，通過類別的對比判斷是否為同一行人。該方法避免了不同攝像頭下行人圖片直接匹配，有效解決不同攝像頭帶來的視角、光照和尺度問題。實驗結(jié)果表明該文的算法相比一些經(jīng)典算法識別率有一定的提高，并且在數(shù)據(jù)集VIPeR, CAVIAR4ReID和CUHK01上，Rank1分別達(dá)到了43.60%, 41.36%, 43.82%。
2017, 39(12): 2962-2969.
doi: 10.11999/JEIT170267
摘要:
針對低照度下圖像降質(zhì)嚴(yán)重的問題，該文提出一種基于邊界約束與圖像亮度的低照度圖像增強算法。該算法首先通過改進(jìn)的邊界約束對偽霧圖進(jìn)行透射率估計，并對其進(jìn)行優(yōu)化；同時從偽霧圖霧的形成原理出發(fā)，利用低照度圖像的亮度分量進(jìn)行偽霧圖大氣光值的估計；最后將增強后的偽霧圖反轉(zhuǎn)，即得到增強后的低照度圖像。實驗結(jié)果表明，針對低照度下的圖像，該算法可以有效地提升對比度和亮度，過增強現(xiàn)象得到改善；效果優(yōu)于對比算法，且復(fù)雜度低。
針對低照度下圖像降質(zhì)嚴(yán)重的問題，該文提出一種基于邊界約束與圖像亮度的低照度圖像增強算法。該算法首先通過改進(jìn)的邊界約束對偽霧圖進(jìn)行透射率估計，并對其進(jìn)行優(yōu)化；同時從偽霧圖霧的形成原理出發(fā)，利用低照度圖像的亮度分量進(jìn)行偽霧圖大氣光值的估計；最后將增強后的偽霧圖反轉(zhuǎn)，即得到增強后的低照度圖像。實驗結(jié)果表明，針對低照度下的圖像，該算法可以有效地提升對比度和亮度，過增強現(xiàn)象得到改善；效果優(yōu)于對比算法，且復(fù)雜度低。
2017, 39(12): 2970-2975.
doi: 10.11999/JEIT170462
摘要:
針對現(xiàn)有的M通道過采樣圖濾波器組整體性能較差的問題，該文提出一種過采樣圖濾波器組設(shè)計的新算法。在新算法中，分兩步來設(shè)計圖濾波器組。首先，從頻譜特性方面考慮來設(shè)計分析濾波器，以分析濾波器的通帶波紋和阻帶能量為目標(biāo)函數(shù)，以3 dB約束為約束條件，通過半正定規(guī)劃求解出頻譜選擇性較好的分析濾波器；然后，從完全重構(gòu)特性方面考慮來設(shè)計綜合濾波器，以綜合濾波器的阻帶能量為目標(biāo)函數(shù)，以完全重構(gòu)條件為約束函數(shù)。上述兩個約束優(yōu)化問題都是半正定規(guī)劃問題，都可有效地求解。新算法綜合考慮了濾波器組的重構(gòu)特性和頻率特性，因此可以設(shè)計得到整體性能良好的M通道雙正交過采樣的圖濾波器組。仿真對比表明，與已有的設(shè)計算法相比，新算法設(shè)計所得的圖濾波器組具備更小的重構(gòu)誤差。
針對現(xiàn)有的M通道過采樣圖濾波器組整體性能較差的問題，該文提出一種過采樣圖濾波器組設(shè)計的新算法。在新算法中，分兩步來設(shè)計圖濾波器組。首先，從頻譜特性方面考慮來設(shè)計分析濾波器，以分析濾波器的通帶波紋和阻帶能量為目標(biāo)函數(shù)，以3 dB約束為約束條件，通過半正定規(guī)劃求解出頻譜選擇性較好的分析濾波器；然后，從完全重構(gòu)特性方面考慮來設(shè)計綜合濾波器，以綜合濾波器的阻帶能量為目標(biāo)函數(shù)，以完全重構(gòu)條件為約束函數(shù)。上述兩個約束優(yōu)化問題都是半正定規(guī)劃問題，都可有效地求解。新算法綜合考慮了濾波器組的重構(gòu)特性和頻率特性，因此可以設(shè)計得到整體性能良好的M通道雙正交過采樣的圖濾波器組。仿真對比表明，與已有的設(shè)計算法相比，新算法設(shè)計所得的圖濾波器組具備更小的重構(gòu)誤差。
2017, 39(12): 2976-2982.
doi: 10.11999/JEIT170463
摘要:
對于雙向多輸入多輸出(MIMO)中繼系統(tǒng)，如何在減少中繼負(fù)擔(dān)的情況下獲得精確的信道狀態(tài)信息(CSI)成為信道估計的一個難點。該文針對雙向MIMO中繼系統(tǒng)，提出一種低復(fù)雜度的聯(lián)合信道估計方法。所提方法在兩個用戶端同時發(fā)送正交信道訓(xùn)練信號至中繼，中繼采用所設(shè)計的放大因子放大所接收的信號并轉(zhuǎn)發(fā)至兩個用戶。每個用戶對所接收的信號構(gòu)造平行因子(PARAFAC)模型，并根據(jù)實際系統(tǒng)要求，分別設(shè)計了迭代和非迭代的兩種擬合算法對PARAFAC模型進(jìn)行擬合，從而聯(lián)合估計出所有信道的CSI。所提信道估計方法無需在中繼處進(jìn)行信道估計，減輕了中繼的負(fù)擔(dān)。與已有信道估計方法相比，所提方法設(shè)計靈活，采用的擬合算法具有較低的復(fù)雜度，而且在使用較少信道訓(xùn)練信號的情況下具有較高的信道估計精度。
對于雙向多輸入多輸出(MIMO)中繼系統(tǒng)，如何在減少中繼負(fù)擔(dān)的情況下獲得精確的信道狀態(tài)信息(CSI)成為信道估計的一個難點。該文針對雙向MIMO中繼系統(tǒng)，提出一種低復(fù)雜度的聯(lián)合信道估計方法。所提方法在兩個用戶端同時發(fā)送正交信道訓(xùn)練信號至中繼，中繼采用所設(shè)計的放大因子放大所接收的信號并轉(zhuǎn)發(fā)至兩個用戶。每個用戶對所接收的信號構(gòu)造平行因子(PARAFAC)模型，并根據(jù)實際系統(tǒng)要求，分別設(shè)計了迭代和非迭代的兩種擬合算法對PARAFAC模型進(jìn)行擬合，從而聯(lián)合估計出所有信道的CSI。所提信道估計方法無需在中繼處進(jìn)行信道估計，減輕了中繼的負(fù)擔(dān)。與已有信道估計方法相比，所提方法設(shè)計靈活，采用的擬合算法具有較低的復(fù)雜度，而且在使用較少信道訓(xùn)練信號的情況下具有較高的信道估計精度。
2017, 39(12): 2983-2989.
doi: 10.11999/JEIT170136
摘要:
針對天線雷達(dá)截面減縮問題，該文提出一種基于二極管控制的可重構(gòu)頻率選擇表面結(jié)構(gòu)，并將其用于天線的雷達(dá)截面減縮技術(shù)。論文將可重構(gòu)技術(shù)應(yīng)用于頻率選擇表面設(shè)計，使得頻率選擇表面可以在帶通型以及帶阻型之間進(jìn)行相互切換。為了在保證天線輻射特性的前提下降低天線的雷達(dá)截面，該文考慮將可重構(gòu)頻率選擇表面作為天線反射板用以置換一般的金屬反射板。通過二極管導(dǎo)通/截斷使得可重構(gòu)頻率選擇表面反射板處于不同狀態(tài)，以實現(xiàn)天線在不同工作狀態(tài)下的RCS減縮控制及切換。仿真及實測結(jié)果表明，使用可重構(gòu)頻率選擇表面反射板，天線雷達(dá)截面的最大減縮量可達(dá)20 dB以上，減縮角域可達(dá)-60+60，同時天線的輻射特性幾乎未發(fā)生變化。該方法可在保證天線輻射特性的基礎(chǔ)上極大程度降低天線的雷達(dá)截面，并能做到天線雷達(dá)截面減縮頻段的可重構(gòu)。
針對天線雷達(dá)截面減縮問題，該文提出一種基于二極管控制的可重構(gòu)頻率選擇表面結(jié)構(gòu)，并將其用于天線的雷達(dá)截面減縮技術(shù)。論文將可重構(gòu)技術(shù)應(yīng)用于頻率選擇表面設(shè)計，使得頻率選擇表面可以在帶通型以及帶阻型之間進(jìn)行相互切換。為了在保證天線輻射特性的前提下降低天線的雷達(dá)截面，該文考慮將可重構(gòu)頻率選擇表面作為天線反射板用以置換一般的金屬反射板。通過二極管導(dǎo)通/截斷使得可重構(gòu)頻率選擇表面反射板處于不同狀態(tài)，以實現(xiàn)天線在不同工作狀態(tài)下的RCS減縮控制及切換。仿真及實測結(jié)果表明，使用可重構(gòu)頻率選擇表面反射板，天線雷達(dá)截面的最大減縮量可達(dá)20 dB以上，減縮角域可達(dá)-60+60，同時天線的輻射特性幾乎未發(fā)生變化。該方法可在保證天線輻射特性的基礎(chǔ)上極大程度降低天線的雷達(dá)截面，并能做到天線雷達(dá)截面減縮頻段的可重構(gòu)。
2017, 39(12): 2990-2998.
doi: 10.11999/JEIT170228
摘要:
針對傳統(tǒng)天線選擇算法在大規(guī)模天線陣列應(yīng)用中的局限性，該文在多用戶場景下提出一種基于容量相關(guān)字典的5G毫米波大規(guī)模天線隨機選擇算法。該算法通過特定環(huán)境中不同位置處的多用戶與基站的交互，快速提取大規(guī)模天線單元間容量的強弱相關(guān)特性，并建立相關(guān)字典；在天線選擇時，先搜索最優(yōu)信道容量單元連接射頻鏈路，再隨機選擇相關(guān)字典中與最優(yōu)單元容量相關(guān)大的天線單元接入其余射頻鏈路。該方法大大降低了傳統(tǒng)天線選擇算法應(yīng)用的復(fù)雜度，只與環(huán)境有關(guān)且較為穩(wěn)定，當(dāng)新用戶加入時也無需重新建立相關(guān)字典。該方法通過損失一部分性能來換取較低的復(fù)雜度，適用于天線單元多的大規(guī)模天線陣列。此外，該文在室內(nèi)開放式辦公室開展了26 GHz視距和非視距下的大規(guī)模天線信道測試，分析了不同場景下的天線陣列行間單元間的容量相關(guān)性，并對該算法的系統(tǒng)信道容量性能進(jìn)行了實驗驗證。
針對傳統(tǒng)天線選擇算法在大規(guī)模天線陣列應(yīng)用中的局限性，該文在多用戶場景下提出一種基于容量相關(guān)字典的5G毫米波大規(guī)模天線隨機選擇算法。該算法通過特定環(huán)境中不同位置處的多用戶與基站的交互，快速提取大規(guī)模天線單元間容量的強弱相關(guān)特性，并建立相關(guān)字典；在天線選擇時，先搜索最優(yōu)信道容量單元連接射頻鏈路，再隨機選擇相關(guān)字典中與最優(yōu)單元容量相關(guān)大的天線單元接入其余射頻鏈路。該方法大大降低了傳統(tǒng)天線選擇算法應(yīng)用的復(fù)雜度，只與環(huán)境有關(guān)且較為穩(wěn)定，當(dāng)新用戶加入時也無需重新建立相關(guān)字典。該方法通過損失一部分性能來換取較低的復(fù)雜度，適用于天線單元多的大規(guī)模天線陣列。此外，該文在室內(nèi)開放式辦公室開展了26 GHz視距和非視距下的大規(guī)模天線信道測試，分析了不同場景下的天線陣列行間單元間的容量相關(guān)性，并對該算法的系統(tǒng)信道容量性能進(jìn)行了實驗驗證。
2017, 39(12): 2999-3003.
doi: 10.11999/JEIT170260
摘要:
隨著無線通信頻段的不斷提高，非理想載波所引入的相位噪聲對OFDM系統(tǒng)正交性的破壞也越來越不容忽視。與此同時，受天線間距離等實際因素的限制，發(fā)送或接收端的天線間可能無法共用載波時鐘，導(dǎo)致不同天線上的相位噪聲互相獨立。該文在各天線獨立的相位噪聲的假設(shè)下，得出了MIMO-OFDM系統(tǒng)各子流檢測誤差的自相關(guān)矩陣的近似表達(dá)式，其中公共相位誤差(CPE)，載波間干擾(ICI)和熱噪聲的影響具有可加性，且對于CPE和ICI二者而言，收發(fā)相位噪聲的影響也近似可加。上述理論推導(dǎo)的合理性通過計算機仿真得以驗證。
隨著無線通信頻段的不斷提高，非理想載波所引入的相位噪聲對OFDM系統(tǒng)正交性的破壞也越來越不容忽視。與此同時，受天線間距離等實際因素的限制，發(fā)送或接收端的天線間可能無法共用載波時鐘，導(dǎo)致不同天線上的相位噪聲互相獨立。該文在各天線獨立的相位噪聲的假設(shè)下，得出了MIMO-OFDM系統(tǒng)各子流檢測誤差的自相關(guān)矩陣的近似表達(dá)式，其中公共相位誤差(CPE)，載波間干擾(ICI)和熱噪聲的影響具有可加性，且對于CPE和ICI二者而言，收發(fā)相位噪聲的影響也近似可加。上述理論推導(dǎo)的合理性通過計算機仿真得以驗證。
2017, 39(12): 3004-3012.
doi: 10.11999/JEIT170276
摘要:
針對室內(nèi)可見光通信調(diào)制技術(shù)和多用戶接入問題，該文基于直流偏置和極性編碼信號單極化思想提出兩種系統(tǒng)復(fù)雜度低、頻帶利用率高的可見光多維無載波幅度相位(DCO-MCAP, U-MCAP)調(diào)制方案。首先利用最大最小優(yōu)化算法構(gòu)建無頻譜泄漏的頻域目標(biāo)方程，采用完全重建(PR)條件作為非線性約束方程，求取時域正交的多維CAP濾波器組，然后分別采用添加直流偏置和零值位置極性編碼實現(xiàn)信號單極性，以滿足可見光通信強度調(diào)制/直接檢測的要求?；诶什椛淠Ｐ?，可見光背景噪聲建模為加性高斯白噪聲(AWGN)，推導(dǎo)了DCO- CAP/MCAP, U-CAP/MCAP 4種調(diào)制方案的誤符號率理論解，仿真驗證了其準(zhǔn)確性。在5 m5 m3 m的室內(nèi)場景下，仿真對比分析了2維、3維、4維可見光CAP調(diào)制系統(tǒng)的頻帶利用率、誤碼率等性能。結(jié)果表明，相同星座尺寸時，多維CAP調(diào)制的誤碼性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)2維；相同頻帶利用率時，3種維度系統(tǒng)誤碼性能相近，可見光多維CAP調(diào)制為多用戶接入提供可能性。此外，討論了信道參數(shù)對可見光CAP系統(tǒng)的影響，發(fā)射機輻射角與收發(fā)信機之間距離都與信噪比損失呈現(xiàn)出正相關(guān)性。
針對室內(nèi)可見光通信調(diào)制技術(shù)和多用戶接入問題，該文基于直流偏置和極性編碼信號單極化思想提出兩種系統(tǒng)復(fù)雜度低、頻帶利用率高的可見光多維無載波幅度相位(DCO-MCAP, U-MCAP)調(diào)制方案。首先利用最大最小優(yōu)化算法構(gòu)建無頻譜泄漏的頻域目標(biāo)方程，采用完全重建(PR)條件作為非線性約束方程，求取時域正交的多維CAP濾波器組，然后分別采用添加直流偏置和零值位置極性編碼實現(xiàn)信號單極性，以滿足可見光通信強度調(diào)制/直接檢測的要求?；诶什椛淠Ｐ?，可見光背景噪聲建模為加性高斯白噪聲(AWGN)，推導(dǎo)了DCO- CAP/MCAP, U-CAP/MCAP 4種調(diào)制方案的誤符號率理論解，仿真驗證了其準(zhǔn)確性。在5 m5 m3 m的室內(nèi)場景下，仿真對比分析了2維、3維、4維可見光CAP調(diào)制系統(tǒng)的頻帶利用率、誤碼率等性能。結(jié)果表明，相同星座尺寸時，多維CAP調(diào)制的誤碼性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)2維；相同頻帶利用率時，3種維度系統(tǒng)誤碼性能相近，可見光多維CAP調(diào)制為多用戶接入提供可能性。此外，討論了信道參數(shù)對可見光CAP系統(tǒng)的影響，發(fā)射機輻射角與收發(fā)信機之間距離都與信噪比損失呈現(xiàn)出正相關(guān)性。
2017, 39(12): 3013-3022.
doi: 10.11999/JEIT170199
摘要:
密文策略屬性加密方案，特別是不受某個特定值限制的大規(guī)模屬性集下的密文策略屬性加密方案在云存儲中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，它能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)粒度的訪問控制。但是在原始的屬性加密方案中，解決動態(tài)的用戶與屬性撤銷，是當(dāng)前面臨的重要挑戰(zhàn)。為了解決這一問題，該文提出一個標(biāo)準(zhǔn)模型下可證明安全的支持大規(guī)模屬性集的密文策略屬性加密方案，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)屬性級的用戶撤銷，即若用戶的某個屬性被撤銷，不會影響該用戶其他合法屬性的正常訪問。為了實現(xiàn)撤銷，將密鑰分為兩部分：為用戶生成的私鑰以及為云存儲中心生成的授權(quán)密鑰。在該方案中，若用戶的屬性被撤銷，那么該屬性對應(yīng)的密文將進(jìn)行更新，只有該屬性沒有被撤銷的用戶才能夠成功地進(jìn)行密鑰更新而解密密文。該文基于q-type 假設(shè)在標(biāo)準(zhǔn)模型下對方案進(jìn)行了選擇訪問結(jié)構(gòu)明文攻擊的安全性證明。最后對方案進(jìn)行了性能分析與實驗驗證，實驗結(jié)果表明，與已有相關(guān)方案相比，雖然為了實現(xiàn)屬性撤銷，增加了存儲中心的計算負(fù)載，但是不需要屬性中心的參與，因此降低了屬性中心的計算負(fù)載，而且用戶除了密鑰外不需要其它額外參數(shù)來實現(xiàn)屬性撤銷，因此大大節(jié)省了存儲空間。
密文策略屬性加密方案，特別是不受某個特定值限制的大規(guī)模屬性集下的密文策略屬性加密方案在云存儲中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，它能夠?qū)崿F(xiàn)細(xì)粒度的訪問控制。但是在原始的屬性加密方案中，解決動態(tài)的用戶與屬性撤銷，是當(dāng)前面臨的重要挑戰(zhàn)。為了解決這一問題，該文提出一個標(biāo)準(zhǔn)模型下可證明安全的支持大規(guī)模屬性集的密文策略屬性加密方案，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)屬性級的用戶撤銷，即若用戶的某個屬性被撤銷，不會影響該用戶其他合法屬性的正常訪問。為了實現(xiàn)撤銷，將密鑰分為兩部分：為用戶生成的私鑰以及為云存儲中心生成的授權(quán)密鑰。在該方案中，若用戶的屬性被撤銷，那么該屬性對應(yīng)的密文將進(jìn)行更新，只有該屬性沒有被撤銷的用戶才能夠成功地進(jìn)行密鑰更新而解密密文。該文基于q-type 假設(shè)在標(biāo)準(zhǔn)模型下對方案進(jìn)行了選擇訪問結(jié)構(gòu)明文攻擊的安全性證明。最后對方案進(jìn)行了性能分析與實驗驗證，實驗結(jié)果表明，與已有相關(guān)方案相比，雖然為了實現(xiàn)屬性撤銷，增加了存儲中心的計算負(fù)載，但是不需要屬性中心的參與，因此降低了屬性中心的計算負(fù)載，而且用戶除了密鑰外不需要其它額外參數(shù)來實現(xiàn)屬性撤銷，因此大大節(jié)省了存儲空間。
2017, 39(12): 3023-3029.
doi: 10.11999/JEIT170133
摘要:
該文基于網(wǎng)絡(luò)多媒體業(yè)務(wù)QoS(Quality of Service)特征特點，提出網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)QoS類識別算法。探索了新的多媒體業(yè)務(wù)QoS類劃分模式，在QoS分類的基礎(chǔ)上，可以通過將具有相同或相似QoS需求特征的業(yè)務(wù)流聚集生成聚集流。聚集流劃分使用較少的QoS特征，借助聚集流可以在合理的粒度上區(qū)分多媒體業(yè)務(wù)。該文從QoS特征出發(fā)分析了聚集流識別的特點，利用網(wǎng)絡(luò)多媒體業(yè)務(wù)典型QoS特征的稀疏性，使用改進(jìn)K-SVD(Kernel Singular Value Decomposition)進(jìn)行字典學(xué)習(xí)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)多媒體業(yè)務(wù)QoS類識別。實驗結(jié)果表明，該文算法比現(xiàn)有方法具有更高的QoS類識別準(zhǔn)確性。
該文基于網(wǎng)絡(luò)多媒體業(yè)務(wù)QoS(Quality of Service)特征特點，提出網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)QoS類識別算法。探索了新的多媒體業(yè)務(wù)QoS類劃分模式，在QoS分類的基礎(chǔ)上，可以通過將具有相同或相似QoS需求特征的業(yè)務(wù)流聚集生成聚集流。聚集流劃分使用較少的QoS特征，借助聚集流可以在合理的粒度上區(qū)分多媒體業(yè)務(wù)。該文從QoS特征出發(fā)分析了聚集流識別的特點，利用網(wǎng)絡(luò)多媒體業(yè)務(wù)典型QoS特征的稀疏性，使用改進(jìn)K-SVD(Kernel Singular Value Decomposition)進(jìn)行字典學(xué)習(xí)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)多媒體業(yè)務(wù)QoS類識別。實驗結(jié)果表明，該文算法比現(xiàn)有方法具有更高的QoS類識別準(zhǔn)確性。
2017, 39(12): 3030-3038.
doi: 10.11999/JEIT170233
摘要:
航空磁法勘探是一種高效、便捷的地球物理勘探方法。使用多個光泵磁力儀實現(xiàn)全軸梯度測量是航空磁法勘探中的一種重要手段。該文針對無人機飛行平臺設(shè)計了一種航磁全軸總場梯度測量系統(tǒng)，并提出使用前饋網(wǎng)絡(luò)的方法來實現(xiàn)航磁數(shù)據(jù)的補償。系統(tǒng)通過4個光泵磁力儀獲得全軸總場梯度數(shù)據(jù)，經(jīng)過前饋網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)補償后，全軸總場梯度數(shù)據(jù)補償質(zhì)量的提升比分別為15.2, 4.7和5.9，數(shù)據(jù)峰值信噪比的提升分別為17.1 dB, 6.5 dB和6.5 dB，交叉標(biāo)定系數(shù)表明前饋網(wǎng)絡(luò)具有很好的泛化性能。實驗結(jié)果驗證了該文采用的全軸梯度系統(tǒng)和數(shù)據(jù)補償方法的正確性和有效性，能夠有效地應(yīng)用于高精度航磁勘探領(lǐng)域。
航空磁法勘探是一種高效、便捷的地球物理勘探方法。使用多個光泵磁力儀實現(xiàn)全軸梯度測量是航空磁法勘探中的一種重要手段。該文針對無人機飛行平臺設(shè)計了一種航磁全軸總場梯度測量系統(tǒng)，并提出使用前饋網(wǎng)絡(luò)的方法來實現(xiàn)航磁數(shù)據(jù)的補償。系統(tǒng)通過4個光泵磁力儀獲得全軸總場梯度數(shù)據(jù)，經(jīng)過前饋網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)補償后，全軸總場梯度數(shù)據(jù)補償質(zhì)量的提升比分別為15.2, 4.7和5.9，數(shù)據(jù)峰值信噪比的提升分別為17.1 dB, 6.5 dB和6.5 dB，交叉標(biāo)定系數(shù)表明前饋網(wǎng)絡(luò)具有很好的泛化性能。實驗結(jié)果驗證了該文采用的全軸梯度系統(tǒng)和數(shù)據(jù)補償方法的正確性和有效性，能夠有效地應(yīng)用于高精度航磁勘探領(lǐng)域。
2017, 39(12): 3039-3044.
doi: 10.11999/JEIT170097
摘要:
該文提出一種新的絕對誤差函數(shù)，應(yīng)用該函數(shù)進(jìn)行非線性模型參數(shù)提取可以避免計算誤差，顯著降低參數(shù)提取的不準(zhǔn)確性。由于氮化物半導(dǎo)體器件，尤其是AlGaN/GaN HEMT器件已經(jīng)開始得到廣泛應(yīng)用，其模型和參數(shù)對射頻和電力電子器件和電路設(shè)計至關(guān)重要，分別使用3種誤差函數(shù)對 AlGaN/GaN HEMT器件模型進(jìn)行了參數(shù)提取并對比，對比結(jié)果表明該文提出的誤差函數(shù)更加精確和有效。同時為今后的電子器件的模型參數(shù)提取提供了一種有效且精確的方法。
該文提出一種新的絕對誤差函數(shù)，應(yīng)用該函數(shù)進(jìn)行非線性模型參數(shù)提取可以避免計算誤差，顯著降低參數(shù)提取的不準(zhǔn)確性。由于氮化物半導(dǎo)體器件，尤其是AlGaN/GaN HEMT器件已經(jīng)開始得到廣泛應(yīng)用，其模型和參數(shù)對射頻和電力電子器件和電路設(shè)計至關(guān)重要，分別使用3種誤差函數(shù)對 AlGaN/GaN HEMT器件模型進(jìn)行了參數(shù)提取并對比，對比結(jié)果表明該文提出的誤差函數(shù)更加精確和有效。同時為今后的電子器件的模型參數(shù)提取提供了一種有效且精確的方法。
2017, 39(12): 3045-3050.
doi: 10.11999/JEIT170203
摘要:
異構(gòu)簽密可以保證異構(gòu)密碼系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的機密性和不可偽造性。2016年，劉景偉等人提出了傳統(tǒng)公鑰密碼和無證書公鑰密碼之間的PCHS和CPHS雙向異構(gòu)簽密方案。但是，經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)PCHS方案和CPHS方案均不安全。首先描述了第2類敵手對兩個方案的攻擊過程，其次分析了兩個方案存在第2類敵手攻擊的原因，最后對PCHS方案和CPHS方案進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)方案克服了原方案的安全性問題，保證了傳統(tǒng)公鑰密碼和無證書公鑰密碼環(huán)境之間數(shù)據(jù)的安全傳輸。
異構(gòu)簽密可以保證異構(gòu)密碼系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的機密性和不可偽造性。2016年，劉景偉等人提出了傳統(tǒng)公鑰密碼和無證書公鑰密碼之間的PCHS和CPHS雙向異構(gòu)簽密方案。但是，經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)PCHS方案和CPHS方案均不安全。首先描述了第2類敵手對兩個方案的攻擊過程，其次分析了兩個方案存在第2類敵手攻擊的原因，最后對PCHS方案和CPHS方案進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)方案克服了原方案的安全性問題，保證了傳統(tǒng)公鑰密碼和無證書公鑰密碼環(huán)境之間數(shù)據(jù)的安全傳輸。
