电讯技术杂志

电讯技术杂志2019年第6期

• 0.33 THz雷达三维近场成像系统设计及成像试验

  黄建,裴乃昌,王志辉,孙智敏

  提出了采用步进频率结合平面扫描的THz雷达近场成像系统设计方案，基于宽带全息成像原理，可以实现三维高分辨率近场成像。采用多通道收发探头阵列缩短机械扫描行程，提高成像速度。给出了基于快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）和Stolt插值的三维图像重建算法，成像理论分辨率与波长相当。利用THz矢量网络分析仪和辅助设备，搭建了0.215~0.33 THz成像试验装置，完成了对多层金属-泡沫目标三维成像，成像分辨率达到预期水平，验证了系统设计和三维图像重建算法的正确性。

• 信号级协同计算平台架构及应用思考

  贾明权,钟瑜,潘灵,陈颖

  针对智能化作战对军事电子信息系统计算能力提升的迫切需求，结合云计算的资源虚拟化、大数据的分布式计算等技术，提出了基于嵌入式CPU+ALL（DSP、FPGA、PPC、GPU、AI处理器等）的异构处理的信号级协同计算平台架构，包括弹性、轻量级异构资源虚拟化模型、分布式实时计算框架和智能计算框架等，形成了一套架构统一、资源共用、使用简便的协同计算和智能计算环境。通过战术级无线电认知和智能信号与信息处理两个典型应用场景，探讨了该信号级协同计算平台可能带来的颠覆性效用。

• LDPC码的自适应补偿最小和译码算法

  王琼,李思舫,罗亚洁

  LDPC码置信传播算法由于复杂度过高而无法实际应用，最小和算法虽然能降低复杂度但却带来了较大的性能损失。补偿最小和算法通过在最小和算法中引入固定修正因子，在几乎不增加算法复杂度的条件下获得接近置信传播算法的性能。为了进一步提升补偿最小和算法的性能，给出了补偿最小和算法的自适应修正因子的计算方法并结合层译码调度策略，提出层自适应补偿最小和算法。仿真表明，所提算法具有更优的性能和更快的收敛速度。

• Ad hoc网络中基于多波束天线的集中式低时延调度算法

  张一宸,彭来献,徐任晖

  UxDMA算法是一种高效的集中式算法，是用于时分多址、频分多址和码分多址信道分配的统一算法。在UxDMA的基础上，利用多波束天线的多波束形成能力，针对低时延定向ad hoc网络提出了一种集中式调度算法——CLSM(Centralized Low-delay Scheduling Algorithm Based on Multi-beam Antennas)。CLSM通过不同时延等级限制的报文来比较着色后发送链路的优先级，优先选择高优先级链路传输。通过仿真验证了CLSM的性能：与UxDMA相比，该算法在多时延限制的发送端调度中表现出了更好的吞吐量和时延性能。

• Ka频段馈源多波束引导概率分析

  黄展,李冰

  针对临近空间高动态飞行器的角度捕获引导问题，从馈源多波束引导与传统引导存在的差异入手，引入一次检测概率与持续检测概率的概念，并结合分组切换影响，设计给出馈源多波束系统引导概率分析方法。分析得出馈源多波束系统的四次引导概率能够超过99.5%，满足任务要求。该分析方法及给出的结论为Ka频段馈源多波束引导自跟踪的工程建设提供技术支持。

• ADC量化位数对阵列天线GNSS接收机的影响

  安毅,李阳

  在处理全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）卫星信号时，针对模数转换器（Analog-to-Digital Converter,ADC）量化位数不同导致输出的信号信噪比下降的问题，推导了阵列天线波束形成后输出信号的信噪比理论计算模型，分析了ADC量化位数对阵列天线抗干扰GNSS接收机的性能影响。在7阵元天线且ADC量化位数为10的条件下，理论模型分析和数据仿真结果表明最大抗干扰能力约为?85 dB?。通过确定ADC量化位数与抗干扰GNSS接收机抗干扰能力之间的关系，其结论为工程应用中抗干扰GNSS接收机的ADC选型和设计提供了理论依据。

• KSA高速卫星基带数据实时处理架构设计与实现

  钟瑜,刘红伟

  地面终端站KSA（Ka-band Single Access）高速卫星数据传输接收系统基带数据的处理既要实现基带数据记录存储、实时转发和事后按可控制的帧频转发等业务，又要满足返向高速基带输出的处理时延不大于40 ms实时性需求。针对基带数据的处理业务多样性和实时性之间的矛盾，提出了一种基于CPCI（Compact Peripheral Component Interconnect）结构且满足基带数据的处理应用业务多样性和高实时性的处理架构，实现了一种高速卫星信号基带数据实时处理平台。经搭建测试平台并拷机500 h，该架构下的处理平台能够稳定地实时处理?600 Mb/s?卫星基带数据的所有业务类型，并在地面终端站KSA卫星信号数据传输系统中得到了工程实践验证。

• 基于固定翼飞机前视近红外图像的实时跑道检测

  余冠锋,张磊,程岳,邹昌昊

  为实时、精确地提取固定翼飞机前视图像中的跑道区域，提出了一种惯性辅助的近红外图像跑道检测算法。首先利用惯性导航信息和跑道角点的大地坐标，生成虚拟跑道轮廓，并估计跑道感兴趣区域(Region of Interest,ROI)；然后对ROI区域进行细节增强，从中提取直线段；在虚拟跑道轮廓的辅助下拟合跑道边缘线，提取跑道特征。经真实数据验证，所提法可以从机载前视红外图像中实时、精确地检测出跑道特征，在33 frame/s的帧率下检测准确率达97%。

• 一种改进的多站AOA/TDOA联合无源定位闭合形式算法

  熊健,熊杰

  为解决多平台协同外辐射源无源定位问题，提出了基于到达角(Angle of Arrival,AOA)与到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)的闭合形式定位解算法。在保持两阶段定位闭合形式算法框架不变的前提下，所提算法不仅考虑了AOA与TDOA观测噪声对定位造成的不利影响，同时还缓解了传感器位置不确定引起的定位精度恶化问题。数值仿真结果验证了所提算法的高精度定位性能。

• 小型机载激光通信系统设计与验证

  张绍英

  针对空空宽带高速通信的需求，设计了小型化机载激光通信系统。仿真分析了300 km、2.5 Gb/s无线激光链路性能，并通过运动仿真台模拟机动环境测试了系统的跟踪与通信性能，其中粗跟踪误差为533.2 μrad(1σ)，精跟踪误差为3.6 μrad(1σ)，测试数据传输240 s，通信误码率为2.82×10-9。仿真与实验验证了该系统用于远距离空空无线激光通信的可行性。

• 一种基于位同步的复杂调制样式识别方法

  解辉,马俊涛,姚智刚,吕萌,尹园威

  针对卫星数字化视频广播第二代标准（Digital Video Broadcasting-Satellite -Second Generation，DVB-S2）中的多进制幅度移相键控（Multiple Amplitude and Phase-Shift Keying，MAPSK）和多进制正交幅度调制（Multiple Quadrature Amplitude Modulation，MQAM）信号的调制识别，提出了基于位同步的识别方法。首先利用信号星座图特征对信号包络进行位同步，然后统计信号码元的幅度值个数及其幅度值分布提取统计特征参数，最后利用特征参数完成识别。仿真结果表明，所提算法在载波频率等参数未知的条件下，能够有效对信号进行调制识别。

• 基于GP分布拟合检验的BPSK/QPSK信号调制识别

  杨莉,胡国兵,胡学龙

  针对二进制相移健控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)/正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keying,QPSK)相位编码信号的调制识别问题，提出了一种基于广义帕雷托(General Pareto,GP)分布拟合优度检验的识别算法。基于极值分布理论，利用观测信号的平方幅度谱构建其超阈值序列，通过检验超阈值序列的分布是否近似服从GP-I分布来实现对BPSK/QPSK调制方式的分类识别。在不同条件下，大量仿真结果证明了所提算法的有效性，并且和已有的调制信号识别算法相比，所提算法具有更好的识别性能。

• 基于模糊KHM聚类的跳频网台分选方法

  钟兆根,杨芸丞,张立民

  针对聚类分析实现跳频网台分选时，分选结果对初始聚类中心敏感且某些样本点“既可以属于类A也可以属于类B”的问题，提出了一种基于模糊K调和均值(KHM)聚类的跳频网台分选方法。首先利用搜索统计直方图位置法预估聚类数目和聚类中心，减少了算法的迭代次数；然后根据跳频信号的各项参数，应用模糊KHM聚类算法对跳频网台进行分选，有效解决了样本点的隶属度问题；最后通过类内类间距法估计得到准确的聚类数目K、聚类中心位置，大幅提升了聚类算法准确度。仿真结果表明，该算法聚类中心接近实际类中心，分选正确率高，迭代次数少。

• 阵列误差下的波达方向估计

  刘骐玮,马彦恒,李根,董健

  由于阵列误差的存在会降低波达角的估计精度，重点研究了迭代求解混合范数约束下的稀疏谱以提高估计精度。考虑一维线性阵列，首先建立了统一的优化函数，高精度地估计信号子空间；然后推导了误差矩阵向量化的方法，简化求解耦合误差和幅相误差的过程；最后推导了Khatri-Rao积下的扩展正交导向矢量，根据优化函数迭代求解空间谱估计。对比不同方法估计参数的均方根误差表明，通过设计优化函数迭代求解阵列误差、波达角等参数的精度较之现有方法有一定的提高。

• TDMA信号的宽范围载波同步译码联合迭代处理

  侯骁宇,李天昀,杨司韩

  针对时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)信号提出了宽范围的载波同步译码联合迭代处理的方案。该方案主要分为三个部分，首先利用TDMA信号的同步码进行数据辅助同步，对信号中的大频偏和相偏进行粗估计和纠正；然后利用线性调频Z变换(Chirp-Z Transform,CZT)算法针对整突发帧进行非数据辅助同步，精确估计和纠正信号的剩余频偏；最后通过利用译码器输出的软信息进行编码辅助同步，多次迭代得到剩余相偏的精确估计，最终实现载波的精确同步并输出译码结果。实验结果表明，所提方案具有同步捕获范围宽、参数估计精度高、译码输出误比特率低等优点，在低信噪比环境下也能表现出优良性能。

• 物联网燃气表系统的设计与实现

  何进,仲元昌,孙利利,姚博文

  针对现有远程抄表系统的不足，结合计算机及通信领域的最新科技成果，提出了一种基于LoRa(Long Range)和GPRS(General Packet Radio Service)相结合的网络化远程抄表系统。其无线智能燃气表终端采用超低功耗微处理器MSP430进行智能化设计，完成气表数据采集与处理；采用LoRa技术进行测控组网；集中器和管理中心通过GPRS无线通信网络实现数据的远程交互。最后，给出了抄表系统的可靠性解决方案。实验结果表明，该系统比传统的远程抄表系统能耗低，且更快捷、可靠、方便，可广泛应用于无线远程抄表领域。

• 基于BGA互联的毫米波模块三维集成设计

  周江,张先荣,钟丽

  设计了一种利用微波基板作为转接板的毫米波系统级封装（System in Package，SIP）模块。采用球栅阵列(Ball Grid Array，BGA)作为射频信号层间垂直互联传输和隔离结构，实现了三维集成毫米波模块的低损耗垂直传输。对样件测试结果显示，在28~31 GHz频率范围之间，其端口驻波小于1.5，增益大于30 dB。该三维集成结构简单，射频传输性能良好，其体积仅为传统二维平面封装结构的20%，实现了模块的小型化，可广泛用于微波和毫米波电路与系统。

• 一种高增益微波光子天线阵列的设计

  王斓,余建国,李依桐,李欣国

  设计了一种中心频率为20 GHz的8单元微带光子天线阵列，利用微波光子技术解决了传统微波技术在高频、宽带等方面的问题。天线单元为矩形微带贴片天线，馈电网络采用具有λ/4阻抗匹配枝节设计的多级T型等分功分器。采用光子上变频技术产生20 GHz的微波信号，光载微波信号经光纤传输后由阵列天线发射。利用三维高频结构电磁场仿真对该天线阵模型的搭建和优化进行仿真，结果表明天线阵仿真阻抗带宽为1.15 GHz，在带宽内最大增益为13.6 dBi。将天线阵列应用到微波光子系统发射端，测量结果表明，最大增益可以达到6.92 dBi。该天线阵列性能良好，可广泛应用于未来移动通信网络覆盖领域。

• 一种新型混合结构X频段宽带功分器

  童荥贇,姬五胜,王林年,姬晓春,张志悦

  分析了不对称槽线混合结构T型接头的传输特性，设计了一种由不对称槽线混合桥结构组成的X频段宽带功分器，应用于8~10.3 GHz频段。该功分器主要包括微带-槽线过渡结构和不对称槽线混合桥结构，在实现电磁能量耦合传输的同时还具有良好的功率分配性能。电路没有引入专门的相移电路就可实现可调的相移。电路仿真结果表明，在工作频段内，回波损耗优于-15 dB，插入损耗优于-5 dB，隔离度优于-5.8 dB。测试结果与仿真结果基本吻合，证明了设计的有效性。

• 多无人机协同侦察任务规划方法研究综述

  庞强伟,胡永江,李文广,赵月飞,褚丽娜

  由于军事侦察任务的复杂性不断提高，且侦察方式逐渐向多无人机协同的方向发展，而任务规划是无人机执行侦察任务的关键技术，因此研究多无人机协同侦察任务规划方法具有重要意义。根据侦察对象的不同将其分为“点对点”协同侦察和“点对面”协同侦察两种任务模式。对于“点对点”协同侦察，对其目标分配算法与航迹规划算法的原理、优势与不足及改进方法进行了分析，介绍了航迹平滑的常用方法。对于“点对面”协同侦察，从环境信息是否可知的角度对当前的侦察方法进行了分析并总结。最后指出了未来多无人机协同侦察的发展趋势为多无人机携带多种载荷对环境未知的区域进行多角度覆盖侦察。