电讯技术杂志

电讯技术杂志2020年第8期

• 一种基于R3D网络的人体行为识别算法

  吴进,安怡媛,代巍

  现有的行为识别算法不能充分地提取抽象的行为特征，为此提出了基于三维残差卷积神经网络（3D Residual Convolutional Neural Network，R3D）的人体行为识别算法。该网络在三维卷积神经网络（3D Convolutional Neural Network，3D-CNN）基础上加入了残差模块，可以更好地提取时空域的特征，然后通过改变步长大小进行特征图降维，提高网络效率，并加入批量归一化层和Softplus激活函数，提高网络的收敛速度和拟合能力；之后添加Dropout层，降低过拟合风险，并且使用全局平均池化层(Global Average Pooling，GAP)代替全连接层，克服了网络参数量过大的问题；最后，使用Softmax进行分类。实验结果表明，使用R3D网络在HMDB-51数据集上获得了62.3%的识别率。

• 基于平方加权质心特征的快速分形图像压缩编码

  王丽,刘增力

  分形图像压缩利用自身图像具有的相似性，结合压缩仿射变换减少图像数据的冗余来实现图像数据的压缩，具有压缩比高、恢复简单的特点。然而，分形图像压缩编码也具有编码时间长、计算复杂的缺点。为了解决上述的缺点，提出了基于平方加权质心特征的快速分形图像压缩编码算法，利用平方加权质心特征可以将基本分形图像压缩编码过程中的全局搜索转化为局部搜索，限定搜索范围，减少码本数量，在巨大图像信息量传输和存储过程中，在一定程度上缩短了编码时间。将平方加权质心特征快速分形图像压缩编码算法和双交叉和算法、改进叉迹算法、规范五点和算法进行比较，仿真结果表明，所提算法在恢复质量可接受情况下，编码时间具有巨大优势。

• 5G安全架构分析

  赵文,田永春,曾浩洋

  5G移动通信系统新应用场景和新技术带来新的安全需求和挑战，因此，在对3GPP 和IMT-2020发布的5G安全架构研究的基础上，分析了现有安全框架可能存在的安全风险，从安全系统、安全功能、安全服务等多维度提出了5G移动通信系统的安全框架，梳理了5G无线接入、网络、业务以及特殊行业等方面的安全机制要求和解决思路，可为5G安全技术的发展提供总体指导和规范约束。

• 微纳卫星组网星间链路设计及关键技术分析

  张旭,陈清刚,蒋宇志,胡建平

  微纳卫星组网应用可大幅度提高航天装备的能力，较单颗大卫星具有明显的优势。首先，介绍了国内外微纳卫星组网的研究情况，以组网侦察应用为例分析了星间测量与通信链路的技术需求，并进行了系统架构和体制设计；其次，在星座设计基础上开展系统仿真，并提出了一体化设备实现方案；最后，分析了微纳卫星组网系统中几项重要的关键技术及其解决方案，对系统的设计和工程实现具有参考价值。

• 采用COTS器件的低轨星载收发信机设计与实现

  曹舟

  在性能、成本和可靠性的多重约束下，采用商用货架（Commercial Off-The-Shelf,COTS）器件设计了一种高性能、低成本星载收发信机。该收发信机的硬件设计不但可同时满足星地和星间应用需要，而且还具有支持多波束、多信道接入的特点。软件设计主要解决了大多普勒频偏条件下的低信噪比解调和变长以太网数据帧的高效处理等问题。地面测试结果表明，在250 kb/s ~ 14 Mb/s信息速率范围内，误比特率低于1.0×10??-6?时所需的解调信噪比(?E???b?/?N???0?)不超过2.8 dB，发射信号误差矢量幅度不超过1.9%，高速应用时处理时延可低至3.0 ms。为降低COTS收发信机的可靠性风险，分别在元器件、电路和系统层面进行了有针对性的可靠性保证措施。该设计经过了在轨测试的验证，对其他低轨商业通信载荷的研制有一定的参考价值。

• 利用改进特征金字塔模型的SAR图像多目标船舶检测

  周慧,刘振宇,陈澎

  深度学习模型中的特征金字塔网络（Feature Pyramid Network，FPN）常被用作合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）图像中多目标船舶的检测。针对复杂场景下多目标船舶检测问题，提出了一种基于改进锚点框的FPN模型。首先将特征金字塔模型嵌入传统的RPN（Region Proposal Network）并映射成新的特征空间用于目标检测，然后利用基于形状相似度距离（Shape Similar Distance,SSD）度量的Kmeans聚类算法优化FPN的初始锚点框，并使用SAR船舶数据集测试。实验结果表明，所提算法目标检测精确率达到98.62%，在复杂场景下与YOLO、Faster RCNN、FPN based on VGG/ResNet等模型进行对比，模型准确率提高，整体性能更好。

• 基于逆注意力机制和像素相似度学习的图像分割

  向涛,乔文昇,邓永兴,王延斌

  针对图像语义分割中目标边界容易混淆、定位不准以及边界不平滑问题，在Deeplab v2 Resnet-101网络的基础上引入提出的逆注意层与像素相似度学习层，构造了一种新的语义分割的网络结构，并设计了注意力层和像素相似度学习层的损失函数。首先，使用Deeplab v2 Resnet-101网络提取图像语义特征；然后，利用提出的逆注意力层修正预测网络的分割结果，同时，利用提出的像素相似度学习层解决边界不够平滑的问题；最后融合两者分割的结果，得到语义分割的结果。在PASCAL-Context上取得了像素准确度76.2%、像素平均准确度59.7%、平均IoU(Intersection over Union)准确度指标49.9%的结果，在PASCAL Person-Part、NYUDv2、MIT ADE20K数据集上分别取得了平均IoU准确度指标69.6%、?42.1%?、44.38%的结果，与已有的主流方法相比，所提算法能够提升语义分割的精确度，验证了算法的有效性。

• 利用频移动态特征的辐射源目标盲分选

  乐波,张帅,黄渊凌,王桂良,甘文迓

  利用辐射源目标的频移动态特征进行盲分选时，针对已有的分选方法不能很好解决非合作接收数据非周期、间断、交叠的问题，提出了一种改进的逻辑回归分选算法,将信号分选转化为轨迹分类的问题来处理。首先，借鉴多目标航迹起始模型中的M/N逻辑法的框架，设计新的数据关联门限，以建立目标起始曲线；其次，采用最小二乘拟合方法替代卡尔曼滤波，设计新的外推规则，建立载频变化预测曲线；分析新的接收数据与预测曲线的关联性，不断迭代回归或形成新的分支，最后获得目标分选结果。仿真与实测试验表明，利用逻辑回归分选算法，对不同运动目标搭载的同频辐射源可进行自动分选，4个仿真目标与2个真实目标的分选正确率达到100%。同时，该方法拓展了辐射源目标盲分选中的动态频移特征应用，为辐射源个体识别提供了新的支持。

• 一种资源视角的关系特性分析与建模方法

  黄辉

  为满足联合作战条件下信息系统对资源数据灵活组合应用的需求，从作战资源视角出发，聚焦资源的关系特征维度，开展了资源与资源、资源与功能的关系特性分析，确定了各类关系的概念内涵、基本属性及关系特征要素集的组成，同时研究了资源视角关系特征的表征方法，并针对资源能力溯源及资源能力认知等展开了关系特征模型应用分析。通过资源视角关系特性分析与建模，可提高信息系统对资源的快速组织和应用能力，为从事军事资源联合运筹与信息系统研制提供参考。

• 无区域识别的单台链双曲线定位GDOP计算

  黄媛媛,何在民,王璐璐,鲁刚,矫殿成,武文俊

  无线电双曲线定位精度由测距差误差与几何精度衰减因子（Geometrical Dilution of Precision,GDOP）共同决定。经典的单台链双曲线定位GDOP值计算需进行严格的区域识别，区域识别方法复杂且易误判。为此，从GDOP定义与球面三角定位方程出发，结合误差传播理论，提出无区域识别的单台链双曲线定位GDOP计算方法。以俄罗斯阿尔法无线电导航系统为例，计算两个不同矩形区域内的GDOP值，结果表明，所提方法与经典方法相比，在(20°N,40°E)、(70°N,140°E)所围跨越大区域内，两者计算GDOP值变化趋势吻合；在(29°N,103°E)、(38°N,113°E) 所围试验验证小区域内，两者计算GDOP值绝对偏差最大值为0.076，均值为0.048，证明所提方法的正确性和可用性。

• 基于频域差分的“北斗”三号信号快速捕获算法

  盛志超,秦瑾,周勃,顾思琪

  针对“北斗”三号导航信号快速捕获问题，提出了一种能够克服“北斗”三号信号中Neuman-Hoffman(NH)码跳变并提高“北斗”三号导航卫星信号B1I频点信号信噪比的快速捕获算法。该算法基于频域差分非相干的部分匹配滤波和快速傅里叶运算（Fast Fourier Transform,FFT）算法，利用加窗和补零的方式提高FFT的频点分辨率并抑制扇贝损失，通过频域差分的方式弥补相干积分时间短和非相干平方损失带来的信噪比不足。理论分析和仿真实验证明，该算法优于传统非相干积分，能实现“北斗”三号信号的快速捕获。

• 海上无线网状网中基于Q-Learning的自适应路由算法

  张强,陈晓静,何荣希,王雨晴

  针对海上无线网状网通信环境复杂多变、船舶节点具有特殊移动模型等特点，提出一种基于Q-Learning的自适应路由（Q-Learning Based Adaptive Routing，QLAR）算法。综合考虑海上无线电波传播特性、船舶航程信息以及相应海区气象信息等因素的影响，提出链路可靠性、链路稳定性和节点航程相似度等概念，并对链路状态进行评估；然后，根据链路状态评估结果，利用Q-Learning算法寻找源、目的节点间最稳定的路径以传输数据分组；最后，利用OPNET搭建仿真平台对算法进行测试。仿真结果表明，与4种对比算法中性能最优的算法相比，QLAR算法最高可提升分组投递率4.89%，降低平均分组时延17.42%，减少归一化路由开销21.99%。

• 车联网中基于网络编码的优先级信息分发方案

  王力,陈超,章国安

  车联网中信息的共享尤其是紧急信息的分发至关重要。然而，传统的广播方式易引起网络风暴，导致信息传输时延高，预警效果差。为了实现海量信息的共享以及紧急信息的快速分发，提出了一种基于优先级的信息网络编码算法（Priority-based Information Network Coding Algorithm，PINCA），根据信息类别确定优先级别，优先对高优先级数据包进行线性网络编码与传输。仿真结果表明，相同仿真环境下，采用所提的PINCA时，紧急信息传输时延比现有传输方案下的时延减小了至少?23.494 4 ms?，同时算法的时间复杂度也低于现有方案，可应用于路边设备稀疏的车联网系统中。

• 基于循环谱的BPSK信号符号速率盲估计

  杨蛟龙,陈爱平,张玉峰

  在非协作通信中，符号速率估计是信号解调的关键过程。提出了一种基于循环谱分析的二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying,BPSK)信号符号速率的盲估计方法，利用BPSK信号在循环频率维度中区别于其他相移键控(Phase Shift Keying,PSK)信号的峰值奇异特征，精确提取BPSK信号的载波频率，之后利用载波频率值估计符号速率。仿真结果表明，在信噪比不低于?2 dB?时，所提方法估计结果值与理论值完全一致。

• 改进混沌方程及其多混沌新型图像加密方法

  楚春阳,高瑜翔,谢建峰,黄坤超,陈超

  针对传统混沌系统Lyapunov指数低和混沌性差、图像加解密性能不够高的问题，提出了一种改进Feigenbaum混沌方程，与Logistic和sine混沌方程共同构建了一个多混沌新型图像加密系统，并在加密过程中使用多级像素扩散较好地打破了图像像素的关联性，有效提高了图像加密系统的安全性。加解密综合分析与仿真实验表明，在8位灰度图像中该加密方法的信息熵值最高能够达到?7.999 3?，加密后的相关性值最低可达10??-3?，且能抗多种攻击。

• 全空域球面相控阵波束形成器的优化设计

  冯林高,王锋,魏瑞利

  针对目前全空域球面相控阵测控系统工程应用中波束数量、信号瞬时带宽等数字波束形成器性能和复杂度难以兼顾的问题，分析了常规波束形成方法在基于半球形结构的S频段大型共形天线阵列工程应用中的局限，给出了一种基于子阵划分的宽带数字波束形成器优化设计方法，通过优化幅相和时延补偿方式，使算法不受子阵尺寸限制，工程实现复杂度较低。系统建模和仿真验证表明该方法可以获得良好的瞬时带宽性能，具有较好的工程应用价值。

• 主动雷达与惯导设备安装夹角的标校

  纪斌

  针对主动雷达与惯导设备安装夹角引起的测角误差问题，提出了一种高效、高精度的标校方法。采用差分全球定位系统(Global Positioning System,GPS)分别测量目标和雷达在大地坐标系中的位置信息，并转换到目标地理坐标系中；同时通过雷达和惯导测量的雷达坐标系下的目标角度、距离信息，建立目标地理坐标系和雷达坐标系的转换方程，计算出雷达和惯导在目标地理坐标系下的安装夹角。性能分析和仿真结果表明，在确保差分GPS坐标、惯导输出姿态角和雷达测量角精度的条件下，所提方法能有效和高精度的测量出安装夹角。该方法通过了外场试验标定和机载试验验证，可推广到车载或机载雷达与惯导设备的安装夹角标校中。

• 宽频带宽角域扫描的圆极化相控线阵设计

  谢明聪,姜兴,彭麟,李晓峰,朱傲琪

  针对传统相控阵工作频带窄、圆极化波束扫描角度小的问题，设计了一款宽波束天线单元以及1×6相控线阵。采用叠层贴片技术展宽天线的阻抗带宽，设计新型的三维地结构拓展天线的波束宽度，利用介质匹配层技术改善天线在低仰角区域的阻抗匹配，并通过双点馈电实现圆极化辐射。仿真与实测结果表明，天线单元的?3 dB?波束宽度在4.3~?5.6 GHz?的频带内均大于115°。天线阵列在4.5~5.3 GHz的频带内，主波束的最大扫描范围为-57°~58.5°，其?3 dB?波束覆盖范围达到185°，在主波束的扫描范围内轴比小于?6 dB?，具有良好的宽频带宽角域的圆极化扫描特性，在卫星通信、移动基站等领域有广阔的应用前景。

• 微带线和槽结构对多层滤波器性能影响的对比研究

  戴薇,姬五胜,童荥贇,张志悦,赵思雨

  微带线和槽结构是多层结构微波滤波器实现小型化、高性能的关键，因此需研究不同形状的微带线和槽结构对微波滤波器性能的影响。通过使用全波电磁仿真软件对各种结构微波滤波器S参数进行仿真，发现改变顶层、底层拓扑结构对微波滤波器整体性能影响不明显，表明不同形状的拓扑结构在面积相等时可近似等效；而改变中间层耦合槽的结构则对滤波器整体性能影响较大，表明改变耦合槽形状是一种比较理想的能调谐滤波器性能的方法。

• GNSS抗干扰技术综述

  尹继东,冯雪峰

  随着电磁环境的日益复杂、干扰技术的不断进步，全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）的各类应用受到了严重阻碍，在强干扰环境中，扩频增益不足以对干扰进行有效抑制，需采用各种抗干扰措施。对GNSS抗干扰技术进行了分类，概述了不同抗干扰技术的研究现状及进展，并对GNSS干扰源与干扰类型进行了归纳总结，给出了不同干扰类型对应的抗干扰方法，进一步对比分析了几类常见自适应算法的性能，最后指出了GNSS抗干扰技术未来的研究趋势。