电讯技术杂志

电讯技术杂志2020年第1期

• 一种基于CNN与LSTM结合的微表情识别算法

  吴进,闵育,马思敏,张伟华

  微表情表现强度微弱且非常短暂。针对微表情识别效果不理想的问题，以视觉几何组（Visual Geometry Group，VGG）网络为基础，提出卷积神经网络（Convolutionnal Neural Network，CNN）与长短期记忆网络（Long Short-Term Memory，LSTM）结合的识别算法。CNN提取数据集CASME II的空域特征，LSTM处理时域特征，实现空域与时域特征的结合。针对深度学习训练困难以及过拟合问题，加入批量归一化算法与丢弃法，提高网络训练速度，有效防止过拟合。针对数据集稀缺的问题，固定每次读取帧序列的长度，随机生成起始帧的位置，不断循环读取以遍历整个数据集并达到数据扩增。根据实验结果，五类微表情(高兴、惊讶、厌恶、抑郁、其他)识别率最高可达72.3%。?

• 一种面向非视距环境的涅尔区全息多点聚焦方法

  罗文宇,许丽,张立健

  菲涅尔区多点聚焦已成为一种应用广泛的电磁能量聚合方法。然而，多点聚焦的能量传输效率受无线环境特别是非视距（Non-Line of Sight，NLOS）环境的影响较大。针对该问题，首先研究了可编程超表面的功能模型，在此基础上，提出一种基于可编程超表面的菲涅尔区全息多点聚焦方法；然后，针对该方法中的超表面结构单元、可编程超表面及其聚焦和准直特性进行了仿真分析。仿真结果表明，在相同的NLOS环境下，不采用可编程超表面的方法传输效率不高于5%；而所提方法允许针对不同无线设备以最适宜的方式进行电磁传播规律的编程定制，最高具有近60%的传播效率。因此，所提方法能够有效突破NLOS环境的限制，大大提高菲涅尔区多点聚焦的传输效率，有望应用在医疗超声、光学成像、无线能量传输、新一代移动通信等多个领域。?

• 适用于海上卫星通信终端的快速测试系统

  饶浩,梁显锋,张津舟,田野,谌德军,安军社

  针对海上卫星通信终端在性能调试、系统联试和试验现场环节中关键特性的快速检测需求，设计和开发了一套便携式测试系统。测试系统可模拟生成码片速率为3.069 Mchip/s的星地前向扩频信号，接收解调数据速率最大为2.0 Mb/s的返向正交相移键控（Quadrature Phase Shift Keying，QPSK）调制信号，且具备快速检测终端捕获和跟踪卫星信号时间是否优于7.0 s的能力。采用软件无线电思想，基于Matlab的卫星信号模拟程序替代现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)完成数据的组帧、加扰和扩频处理，降低了测试系统开发难度和周期，并提高了适应性和灵活性。各阶段的应用结果表明，便携式测试系统能够快速测试卫星通信终端的关键特性，为现场及时发现并定位问题提供了可靠依据。?

• 基于模型的综合模块化航电系统测试性设计方法

  文佳,李阜东

  针对综合模块化航电系统对测试性提出的更高要求及其工程实践中存在的典型问题，定义了一种分布-集中式的系统测试诊断架构，以适应其体系架构的特点和生产配套关系的变化；提出了一种基于模型的系统测试性设计方法和流程，以测试性模型为驱动指导航电系统的测试性方案设计、评估与优化过程，取代传统的基于指标的测试性设计方法。在某机载综合射频系统上开展了方法应用，成功解决了该系统综合化以后测试诊断架构设计与测试性分配的非线性问题。?

• 无人机地空信道模型仿真与特性分析

  胡健生,罗卫兵,刘颖

  针对当前无人机地空信道模型存在的局限性，根据实际测量结果，对现有模型进行改进和仿真验证，并对其时变特性和稀疏特性进行了分析。首先，分析了多径的间歇性和瞬时多普勒频移特性。其次，从微观时间尺度上，得到多径的时延和增益仿真数据。最后，对宽带通信系统下的离散信道冲激响应进行了定量分析，即在连续几个符号周期内，抽头增益近似线性变化，并且在时域上具有明显的稀疏特性。研究成果为无实测数据下的无人机地空通信系统提供了验证模型，为线性时变信道稀疏重构方法的应用提供了依据。?

• 基于相关比幅测向的圆阵干涉仪解模糊算法

  姚志成,吴智慧,杨剑,张盛魁

  针对比幅测向精度较低而干涉仪测向相位易模糊这一问题，提出了一种基于多波束比幅测向的圆阵相关干涉仪解模糊改进算法，实现对小型无人机方位的快速估计。首先，根据目标无人机的图传信号特征值建立离线数据库，利用改进的多波束相关比幅法对无人机来波方向进行粗略测量，通过二次插值法对“栅栏效应”造成的估计偏差进行一定修正；然后，将修正后的角度测量值对干涉仪实测相位差进行解模糊；最后，利用无模糊的相位差通过相关运算实现来波方向的精确估计。该算法将相关运算运用在比幅测向中，有效提高了干涉仪解模糊概率。与传统的比幅测向法和干涉仪测向法相比，该算法只需3组天线就能完成测向功能，其测向精度提高至2°以内，并且该算法对天线一致性要求低，实时性高，可实际应用于圆形阵列测向体制，实现对无人机的快速测向。?

• 基于改进ERFNet的无人直升机着舰环境语义分割

  刘健,张祥甫,于志军,吴中红

  为增强无人直升机对着舰环境的感知理解，促进其安全高效地实现自主着舰，将ERFNet网络模型应用于无人直升机着舰场景语义分割任务中。首先，结合非对称残差模块和弱瓶颈模块对ERFNet网络模型进行改进，提高运行速度、减少精度损失；其次，利用MultiGenCreator和VegaPrime等技术开发无人机自主着舰仿真系统，并建立无人机自主着舰场景数据集；最后，采用PyTorch深度学习框架实现网络模型，采取模型再训练方法对网络进行学习和训练。实验结果表明，所提网络综合优势明显，平均交并比(Mean Intersection over Union，MIOU)达到76.35%，前向传播时间?为22.37 ms?。?

• 一种稳健的多径估计和抑制算法

  李平敏,梁绣滟,朱铁林,邹泉博

  针对通信系统中多径干扰难以估计和抑制的问题，提出了一种地面采用智能天线自适应跟踪的方法。以均匀直线阵为基础，采用前后向空间平滑算法对阵列接收相干信号进行预相干处理，再利用MUSIC（Multiple Signal Classification）算法实现信号来波方向（Direction of Arrival，DOA）估计，应用一种新的对角加载稳健波束形成技术减小主峰偏移，实现多径干扰抑制。仿真分析验证了所提算法的正确性和有效性，系统具有良好的稳健性，具有较高的工程实践价值。?

• 基于双通道相位同步修正的距离零值校准

  李增有,王琼

  双通道接收机是测控雷达实现大姿态飞行目标跟踪测量的常规设备，也是高精度雷达通用的链路配置形式。采用常规的距离零值标校方法对该类型系统进行标校，稳定性较差，精度不高，无法达到亚米级距离零值的校准目的。在传统标校方法的基础上，融合双通道相位同步修正技术，优化了系统距离零值标校方法。仿真和测试结果结果表明，50 dB动态条件下零值校准精度优于1 m，弥补了传统标校方法的不足，可以作为工程方法推广使用。?

• 基于数字变频处理的GPS/BDS双模捕获

  徐勉之

  全球定位系统（Global Positioning System，GPS）与“北斗”定位导航系统（Beidou Navigation Satellite System，BDS）的双模导航能够提高定位稳定性与精确性，但通常在前端硬件设计中需要建立双通道对GPS和BDS射频信号分别进行处理，极大地增加了硬件设计复杂度以及功率的消耗。针对双通道硬件设计的复杂性问题，提出了在Matlab环境下对GPS/BDS双频信号进行数字变频处理的方法。该方法将硬件中的变频功能在软件中实现，从而降低了硬件设计的复杂度且保证了算法与不同全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)以及前端硬件的兼容性。实验结果表明，在不同的单通道硬件设计下，利用该方法能够成功在软件中消除与L1或B1的频偏得到捕获信号，并捕获到GPS/BDS可见卫星信息。?

• LT码中高效联合度分布的设计

  刘聪,费炜,胡胜

  度分布是影响数字喷泉码性能的关键因素。传统的经典度分布如理想孤子分布、鲁棒孤子分布、二进制指数分布等，由于其明显的性能缺陷，已不能满足日益增长的多媒体业务的需求。为了设计一种性能优良的度分布，提出了两种新的联合度分布设计方案。首先，将泊松分布和滑动-鲁棒孤子分布相结合，构成一个比例系数的联合度分布；然后，将泊松分布、理想孤子分布、滑动-鲁棒孤子分布这三种度分布相结合，构成两个比例系数的联合度分布；最后，通过仿真查找的方法确定两种方案中的比例系数的最优值。仿真结果表明，提出的两种新方案和已知的经典度分布、单比例系数的联合度分布相比较，在译码成功率、误码率等性能指标上都有大幅提升。?

• 一种低复杂度的自适应并行两箱预失真方法

  缪幸吉,刘传辉,陆发平,康家方,王红星

  自适应预失真方法能自适应调节阈值，仅对调制信号中大幅值分量进行预失真处理，有效降低了预失真算法复杂度，但由于该方法仍采用正交记忆多项式进行预失真处理，算法复杂度仍旧较高。围绕如何进一步降低预失真处理算法复杂度，引入信号并行处理思想和递推最小二乘算法，提出了一种低复杂度的自适应并行两箱预失真方法。结合调制信号的解析信号表达式，利用算法复杂度更低的递推最小二乘算法分支路对实部和虚部进行预失真处理，有效降低了预失真算法复杂度。理论分析和仿真结果表明，在保证系统误码性能正常的前提下，与并行两箱预失真方法和自适应预失真方法相比，所提算法复杂度分别降低约93%和27.62%。?

• 基于图形小波变换的遥感图像表示与去噪

  石翠萍,韩崇彬,邓强强,陈洋

  离散小波变换（Discrete Wavelet Transform，DWT）通常用于图像的表示。然而，对于具有不规则形状边缘的图像，尤其是对于纹理和细节信息较多的遥感图像，DWT却很难有效表示，进而影响后续去噪效果。针对该问题，提出了一种基于图形小波变换（Graphic Wavelet Transform，GWT）的图像去噪方法。首先，将图像表示为图形信号，并通过该图形信号的谱表示构造相应的变换矩阵；然后，设计了一种改进自适应阈值的图像去噪方法，在GWT变换域内对图像去噪。实验结果表明，与常用的图像去噪方法相比，所提算法能够提供更好的图像主观质量。采用均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）和峰值信噪比（Peak Signal-to-Noise Ratio，PSNR）作为客观指标，结果表明，采用所提方法得到的重建图像客观质量更优。?

• 采用双网络结构的压缩视频超分辨率重建

  周航,何小海,王正勇,熊淑华,KarnPradeep

  在实际应用中，为了节省带宽和方便存储，图像和视频通常被下采样和压缩，而降质的图像与视频无法满足人们的实际需求。针对这一问题，采用了一种双网络结构的超分辨率重建方法，首先建立下采视频与压缩后的低分辨率视频的映射关系，然后建立质量增强的压缩视频与原始视频的映射关系，最终在输出端可以得到质量提升的视频帧。在网络中，采用密集残差块来提取压缩视频中丰富的局部分层特征，并结合全局残差学习恢复视频中的高频信息。在压缩环节，采用高性能视频编码来验证所提算法的有效性。实验结果表明，相比于主流的视频编码标准和先进的超分辨率重建算法，所提方法能有效提升编码视频的率失真性能。?

• 窄带物联网信道接收端检测算法的并行化实现

  张新,王瑜,山蕊,王昱,吴皓月

  针对窄带物联网物理随机接入信道检测和到达时间估计算法处理数据量大、计算耗时的问题，通过分析接收端检测算法的可并行性和数据相关性，基于可重构阵列处理器提出了一种并行化硬件实现方案。该算法在高层配置参数产生的前导符号和通过前期信道处理后的接收符号具有最大相关性时，将此时的到达时间和残留子载波偏移作为估计指标，通过流水线的方式使用多个轻核处理元（Processor Element，PE）实现并行计算以提高运算效率。实验结果表明，使用6个PE同时调度实现算法的映射，运行了35 985个周期，其性能比单个PE提升36.18%。用可重构多核阵列处理器实现该算法的运行时间相较于用Matlab实现，降低了173.09倍，有效提高了接收端检测算法的运算效率。?

• 一种适用于概率LDPC译码器的双路更新边缘存储器

  吴廷勇,林于敬

  针对采用传统边缘存储器结构的概率低密度奇偶校验（Low Density Parity Check，LDPC）译码器中仍存在锁存问题的现象，借鉴全并行Turbo译码器中的多路更新策略，提出了一种增强的变量节点和校验节点双路更新边缘存储器结构。利用双路更新结构引入的增强随机选择特性，可以显著降低概率迭代译码过程中的锁存现象。仿真分析表明，相比于单路更新结构，采用双路更新边缘存储器结构的概率LDPC译码器能够在误比特率接近10??-4?量级处获得?0.4 dB?左右的译码性能增益，同时也能够显著降低迭代译码周期数量，提升译码速率。?

• 区域多任务安全隐患排除的机器人调度策略

  李靖,杨帆

  针对灰狼优化算法易陷入局部最优且单一算法不易解决障碍物空间多机器人隐患搜排的调度问题，提出了一种分步引导式多机器人安全隐患协同排除调度策略。首先引入非线性收敛因子调整策略和静态加权平均权重策略改进灰狼优化算法以避免算法陷入局部最优；随后通过改进的灰狼优化算法先后两次求解遍历顺序，引导机器人规划搜索路径与排除隐患点路径；最后在领航者-跟随者模型的基础上多机器人编队与队形变换避障，逐一到达隐患点位置实现多机器人的调度策略。通过国际通用6个基准函数进行测试，改进的灰狼优化算法在收敛速度、搜索精度及稳定性上均有明显提高，验证了区域多任务安全隐患排除的分步引导式多机器人协同调度策略的有效性。?

• 云计算中的轻量级查询结果验证机制

  洪军,王秀娟,付崇国,刘怡文,康珺

  存储在云计算服务器上的数据可能被篡改或删除，查询完整性验证的作用是确保查询用户能够验证查询结果中的数据是真实的，且包含所有满足条件的数据。提出了一种基于签名链结构的查询完整性验证机制。方案使用代数签名机制替代数字签名实现校验值的计算，从而有效降低计算和查询验证开销。此外，通过维护一种新的、简单的索引结构实现了仅需下载少量数据即可实现校验值的更新。实验结果表明，所提方案比基于数字签名的签名链方案具有更小的更新开销和更高的验证效率。?

• 基于PRI信息的雷达脉冲信号分选技术研究综述

  石荣,吴聪

  基于脉冲重复间隔（Pulse Repetition Interval，PRI）信息的雷达脉冲信号分选是电子侦察信号处理中的核心关键技术之一。以公开文献资料为来源，从直接搜索判定分选、直方图统计分选、PRI变换分选、平面变换分选、多方法综合应用等多个方面对该技术方向上的各种方法的原理、流程、特点、适用条件等进行了分类对比与归纳总结，指出了其所面临的巨大挑战，展现了其未来的发展趋势，为该方向上技术研究的深入推进与工程应用的优化推广提供了重要参考。?