电讯技术杂志

电讯技术杂志2020年第10期

• 一种基于视觉感知的舰船目标智能化识别方法

  马啸,邵利民,卢惠民,肖军浩,谷东亮

  为有效识别视觉系统采集的可见光图像中的舰船目标，提出了基于YOLO（You Only Look Once）网络模型改进的10层的卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）用于水面舰船目标的智能识别，通过反卷积的方法可视化CNN中不同卷积层提取到的舰船目标特征。按照传统目标识别方法提取了舰船目标的四类典型人工设计特征，将所提CNN的舰船目标识别结果与YOLO网络模型及四类人工设计特征结合支持向量机用于舰船目标识别的结果进行比较。实验结果表明，与YOLO网络模型相比，综合精确率、召回率和效率3个舰船目标识别的性能指标，改进后的CNN性能更好，从而验证了所提方法的有效性。不同数据量下采用典型特征识别舰船目标与基于深度CNN识别舰船目标的识别结果比较说明了不同类型目标识别算法的优劣势，有利于推动综合性视觉感知框架的构建。

• 基于深度学习的跳频信号识别

  吕国裴,谢跃雷

  针对跳频信号分选存在人工提取参数特征具有复杂性的问题，提出了一种基于深度学习的识别方法。首先对跳频信号进行短时傅里叶变换，得到二维的时频矩阵；接着提取信号的轮廓特征，构造三维矩阵作等高线图，并对等高线图进行预处理；最后把预处理后的等高线图输入到卷积神经网络中进行训练、测试，进而实现分类识别。仿真结果表明，在不需要复杂的人工提取参数特征的基础上，在分选率为100〖WT《Times New Roman》〗%〖WTBZ〗时，所提方法经裁剪处理下的信噪比为?-15 dB?，比支持向量机和传统K-Means聚类算法都低?10 dB?。实测数据的算法验证表明，所提方法能够将大疆精灵4Pro、hm无人机、司马航模X8HW以及大疆悟2这四类无人机正确分类。

• 基于5G的警务集群系统

  张志刚,蓝海盛,周昌盛

  通过分析集群通信系统沿专网与公网方向发展演进的技术趋势，结合公安调度需求研究了基于5G切片的警务集群系统体系结构，包括应用层、服务层、传输层、终端层、标准及管理体系和安全保障体系。在网络组网架构方面，通过超高可靠低时延通信(Ultra-reliable and Low Latency Communications，uRLLC)切片传输控制信号，增强型移动宽带(Enhanced Mobile Broadband，eMBB)切片传输业务内容，并提出集群业务软件中通信调度业务逻辑、综合业务适配和维护管理软件的模块组成，对其应用的协同算法、时延保证、安全可靠性和可扩展性等关键技术问题给出建议。基于多智能体控制模型提出多接入边缘计算(Multiple Access Edge Computing，MEC)服务器之间状态同步协调算法，为警务集群系统在5G技术体制下的进一步发展提供了基础。

• 基于LoRa无线扩频通信的水情监测与预警系统

  康云川,钟静

  为解决目前水情监测系统中存在通信距离受限、功耗大、成本高、无法泛组网的问题，提出了一种基于LoRa（Long Range）扩频技术的水情监测与预警系统。通过采用新型的LoRa无线扩频技术，使用无线传感器网络自适应占空比协议优化网络性能与功耗，并结合当前流行的微控芯片、传感器与阿里云物联网（Internet of Things，IoT）平台，构建了一套覆盖范围广、低功耗、低成本、组网灵活简单、能远距离通信、抗干扰能力强的水情远程监测与预警系统。系统设计完成后，在长江水域重庆段对系统进行了测试，验证了系统设计的可行性、组网通信的有效性以及远距离传输数据的特性，为水文水情数据的自动化远程监测提供了一种新的技术方案。

• 功率约束下的星地协作网络中断概率分析

  黄爱军,喻火根

  针对星地协作网络，考虑中继节点转发卫星节点信号时会受发射功率和干扰功率约束，提出了一种基于中继节点与目的节点间链路最大信噪比准则来选择中继节点的放大转发部分中继选择策略。在卫星链路遭受阴影莱斯衰落和地面链路遭受瑞利衰落情况下，推导出系统中断概率下界的闭合表达式。仿真结果表明了理论分析的正确性，并展示了不同阴影莱斯信道参数、不同中继数目、不同功率约束对中断概率的影响。

• Ka频段遥感卫星数据接收系统ACM与VCM性能比较

  黄展

  对Ka频段遥感卫星数据接收系统的自适应编码调制（Adaptive Coding and Modulation,ACM）与可变编码调制（Variable Coding and Modulation,VCM）的传输性能进行了分析比较。根据ITU标准，建立低轨遥感卫星轨道与多个地面接收站之间的链路衰落时间序列。在多轨长时间统计维度的基础上，仿真对比了ACM与VCM的数据传输吞吐量和可用度性能，并对ACM测站环与中心环两种反馈延时环路的性能进行了比较。结果表明，以最大化传输吞吐量为原则，合理设定VCM的链路余量并结合自动重传请求(Automatic Repeat Request,ARQ)技术，可确保VCM比ACM系统传输效率性能下降不大于3〖WT《Times New Roman》〗%〖WTBZ〗；以最大化链路可用度为原则，ACM体制传输效率优于VCM体制；ACM中心环和测站环两种信道状态反馈的方式对系统性能影响差别较小。

• 综合化航电系统驻留功能组合失效分析方法

  赵长啸,刘嘉琛,王鹏

  针对综合航电功能组合失效等级会随综合功能的数量增加而升级的问题，分析了典型机型综合航电系统的驻留方案，选取了适用于综合航电系统特征的分析策略，通过综合考虑共因问题、多备份系统驻留、系统设计特征、信息依赖关系等因素，实现功能组合失效影响的确认与分析，并以波音787飞机驻留方案为例证明了所提方法的正确性。

• 一体化联合作战背景下的信号群研究

  龙慧敏,南建设,曹广平

  一体化联合作战背景下，作战体系应用的通信、指挥、控制、导航、识别、侦察、制导等无线电信号形成多源立体交错的信号集合。通过多学科类比分析，根据信号集合具备的“群”共性特征，提出了一种基于“信号群”的分析方法，并围绕其内涵、产生机理、功能角色组成、组织结构等方面初步建立信号群基础理论。通过典型信号群实例的研究，总结了信号群个性特征，阐述了信号群与作战体系任务行为的强关联性，分析了信号群分析方法对信号分析方向的重大意义，并展望了信号群分析技术的发展前景。

• 一种利用均匀圆阵对称特性的近场源酉变换估计算法

  唐涛,尹洁昕,张莉,吴志东

  针对现有均匀圆阵的近场源三维参数估计算法运算量大的缺点，提出了一种基于均匀圆阵对称特性的近场源酉变换估计算法。该算法利用均匀圆阵对称特性将阵列导向矢量进行酉变换和对角化分离处理，消除距离参数，把三维搜索问题化简为二维搜索问题，同时把复值方向矢量转化为实值方向矢量。计算机仿真结果显示,所提算法估计性能优于相关序列降维估计方法，与三维多重信号分类算法性能相当，且通过矩阵分离降维和实值化处理，减少了运算量，有利于工程实时处理。

• 一种基于卷积运算与全变分模型的图像去噪方法

  呼亚萍,孔韦韦,黄翠玲,李萌

  梯度模值较易受到外界影响，导致全变分模型在大噪声点处往往不能很好地消除噪声，从而产生阶梯效应。针对该问题，提出了一种基于卷积运算与全变分模型的图像去噪方法。首先，针对以扩散形式获得的图像像素点进行卷积运算，利用滤波去噪降低大噪声点的灰度值；其次，以能量泛函形式构建图像全变分模型，并求解泛函对应的拉格朗日方程极小值来实现图像去噪；最后，将去噪后图像作为双边滤波算法的引导图像进行二次去噪，从而进一步提升图像去噪质量。仿真实验结果表明，与经典方法相比，该模型对去噪过程中的阶梯效应问题具有较好的处理效果。

• 综合孔径辐射成像系统的轨道摄动误差修正

  钱满义,王世英,申艳,祝聪

  为了提高综合孔径辐射成像系统在地球物理摄动因素影响下的图像精度，对低轨星载综合孔径辐射成像系统的成像误差的修正方法进行了研究，提出了针对地球形状摄动、大气阻力摄动以及两种摄动共同作用的空域补偿动力学模型，结合空域摄动法和数值分析方法对这一空域误差补偿动力学模型进行了模型简化以及误差补偿算法的研究，并给出了空域补偿算法的流程图。仿真结果表明，所提出的空域补偿算法极大地提高了综合孔径辐射成像系统对于目标场景物体的恢复精度，有效降低了综合孔径辐射成像系统成像的摄动力误差。

• 一种低复杂度的CPM信号最大似然块检测算法

  王晓婷,白鹤峰,李文屏,王杨

  为了降低连续相位调制(Continuous Phase Modulation,CPM)信号多符号非相干检测的运算复杂度，提出了一种低复杂度的最大似然块检测算法。该算法充分利用已判决输出的符号对检测过程中的符号向量取值进行约束，有效减少判决统计量计算时的运算量，进而降低算法复杂度。另外，该算法引入判决长度变量，通过调整单次检测时判决符号数使算法能够在检测性能与运算量之间灵活折中。仿真结果表明，提出的低复杂度检测算法能够适用于全响应和部分响应CPM信号，相比原最大似然块检测算法能够在不损失检测性能的前提下降低算法运算量至少50〖WT《Times New Roman》〗%〖WTBZ〗，并且能够通过选择不同的判决长度提高算法应用的灵活性。

• 一种并行化的改进型灰狼分簇算法

  赵彦,孙俊

  针对传统的分簇算法在解决超大规模数据集的分簇问题上不具有高效的时间和空间复杂度且易于陷入局部最优的问题，提出了改进型灰狼分簇算法（Improved Gray Wolf Clustering Algorithm，IGWCA），将灰狼行为规则与灰狼狩猎策略相融合，同时引入狄利克雷分布（Dirichlet Distribution）实现先验，在基准数据集上完成IGWCA与其他分簇算法的对比分析。实验结果表明IGWCA不仅具有较强的探索和开发能力，还具有较小的分散度。使用Hadoop框架的MapReduce模型实现IGWCA的并行化（IGWCA on MapReduce，IGWCA-MR），通过F-Measure和平均运行时间验证IGWCA-MR的分簇质量，并在真实数据集上验证了IGWCA-MR的运行时间和加速性能。实验结果证明，IGWCA-MR可以有效解决超大规模数据集的分簇问题，是一种高效的替代算法。

• 基于MEA-GRNN的RFID室内定位

  宋宁佳,崔英花

  针对采用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)优化广义回归神经网络(Generalized Regression Neural Network,GRNN)的射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）室内定位模型存在的早熟、收敛速度慢、不能保证解是全局最优等问题，提出采用思维进化算法(Mind Evolutionary Algorithm,MEA)来寻找广义神经网络的最优光滑因子，从而确定最优定位模型。首先用GRNN建立节点定位模型，阅读器与标签的接收信号强度值作为GRNN的输入，节点坐标作为输出，根据适应度函数值，通过MEA寻找GRNN的最优平滑参数。实验结果表明，通过MEA优化的GRNN模型的定位精度比GA优化的GRNN定位模型的精度高、泛化能力强，并且比后者的效率高,能够避免GA陷入局部最优的问题。

• 多总线结构MHAL路由方法

  邵龙

  在分析传统调制解调级硬件抽象层（Modem Hardware Abstract Layer,MHAL）路由方法局限性的基础上,提出了一种多总线结构MHAL路由方法，并详细介绍了该方法的设计实现及验证。基于多总线结构MHAL路由方法在不违反软件通信结构规范的前提下，解决了传统方法不能解决的处理器间多总线路由、处理器多端口路由以及数据包路由转发问题。该技术已在某大型软件无线电系统中得到应用。

• 一种4 Gsample/s 12 b ADC接口电路中的发送器设计

  张博,陶晓旭,刘宇

  针对一种4 Gsample/s 12 b模数转换器（Analog-to-Digital Converter，ADC）中的接口电路发送器的设计难度大的问题，基于吉比特收发器（Gigabit Transceiver,GTX），遵循JESD204B子类1标准，设计并验证了一种四字节并行发送器。采用四字节并行方案实现8B/10B编码器和加扰器，将系统时钟由?1 GHz?降至?250 MHz?，降低了设计难度；通过添加均衡指示位，提高了电路最大工作频率。基于赛灵思ZC706开发板，完成了该发送器与接收端IP的联合验证。实验结果表明，接收数据与发射数据一致且通道间数据无偏移，该发送器满足?4 Gsample/s? ?12 b? ADC接口电路的传输带宽需求。相同处理效果下，相比单字节、双字节设计方案资源占比更少。

• 应用酉变换近似消息传递的大规模MIMO接收机设计

  王友顺,高童迪,袁正道,王家斌,朱政宇

  由于天线间距较近和一些非白高斯干扰，大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）系统的信道矩阵存在如列相关、低秩和非零均值等“病态”特征，给基于近似消息传递的迭代接收机算法造成了严重的性能损失。为此，提出了一种基于酉变换近似消息传递(Unitary Transformation Approximate Message Passing,Ut-AMP)的接收机算法。首先针对均值非零、列相关和条件数过大三种常见的病态特征，分析了酉变换的必要性；其次，利用变量间的马尔科夫特性将大规模MIMO系统进行因式分解和因子图建模，推导了联合置信传播、平均场和Ut-AMP的消息传递算法，并与现有算法的复杂度进行了对比；最后建立大规模MIMO接收机模型，对所有相关算法进行数值仿真。仿真结果表明，所提接收机算法能够以复杂度略有提升为代价，在病态信道矩阵环境中大幅提升接收机的鲁棒性，具有很高的研究和应用价值。

• 一种单层贴片式双频双极化滤波天线

  蔡惠萍,林福民

  设计了一种单层式跨频段双频双极化滤波天线。该天线在同一平面上的高频低频辐射贴片共用一个馈电端口，且均可以在两个垂直方向馈电实现交叉方向的线极化辐射。该天线通过在馈电点与低频辐射贴片之间插入一个低通滤波器，明显提高了高频辐射贴片的交叉极化隔离度。研究结果表明，带滤波结构的天线在两个频率点的反射系数小于?-20 dB?，?4.9 GHz?的最大增益大于?4.8 dBi?，?26 GHz?的最大增益?11.7 dBi?，〖JP2〗两个辐射频率的辐射方向图均体现良好的线极化特性，且主极化比交叉极化大?20 dBi?。该天线可作为未来微波与毫米波共用的5G通信终端天线或5G通信基站的MIMO天线阵元，相关技术和结论对于研制一体化集成的双频交叉极化相控阵天线也有重要参考价值。

• 美军E频段通信技术发展述评

  夏克强,陈飞,张晓,张海涛

  美国国防高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA)采用E频段通信，设计、建立并验证了移动设备与机载平台间的自组织、可扩展的数据回传网络及稳健的、大容量骨干网络。对美军E频段通信的发展情况进行了梳理，针对“移动热点”与“100 Gb/s”两个典型项目从应用场景、性能指标、进度安排、关键技术等方面进行了分析，最后给出了对我国相关领域技术创新的启示与思考。

• 双频圆极化天线设计方法综述

  唐澜菱,朱永忠,董琳,谢文宣

  根据圆极化和双频天线的设计原理，总结了双频圆极化天线的设计方法,通过不同馈电方式和谐振方式分为四类进行阐述。归纳了近几年拓展双频圆极化天线带宽的方法，从结构上分别按照微带缝隙天线、平面单极子天线和阵列天线进行介绍。列表分析了各种设计方法的实现难度和典型天线各项性能参数，最后简述了适用于双频圆极化天线小型化的优化方案，并对未来发展趋势进行了展望。