电讯技术杂志

电讯技术杂志2022年第12期

• 基于竞争双深度Q网络的动态频谱接入

  梁燕,惠莹

  针对多信道动态频谱接入问题，建立了存在感知错误与接入碰撞的复杂信道场景，提出了一种结合双深度Q网络和竞争Q网络的竞争双深度Q网络学习框架。双深度Q网络将动作的选择和评估分别用不同值函数实现，解决了值函数的过估计问题，而竞争Q网络解决了神经网络结构优化问题。该方案保证每个次要用户根据感知和回报结果做出频谱接入决策。仿真结果表明，在同时存在感知错误和次要用户冲突的多信道情况下，竞争双深度Q网络相比于同类方法具有较好的损失预测模型，其回报更稳定且提高了4%。

• 基于残差网络和注意力机制的步态识别算法

  朱磊,仝超,董亮,张聪

  针对现有行人步态数据集样本较少、多特征融合复杂且识别精准度不高的问题，提出了一种基于残差网络和注意力机制的步态识别算法。首先对每种特征制作标签，然后将表示不同特征的标签做拼接，达到识别多特征的目的。通过迁移ResNet18的预训练模型，并在ResNet18网络第一个和最后一个卷积层后面加入注意力机制，能够加速网络的收敛，提升模型的精准率。〖JP3〗在CASIA-B数据集上进行多次实验，结果表明所提出方法能准确识别行人、状态和不同角度三种步态特征，识别的精准率为97.6%。

• 应用决策树的航天测控干扰识别方法

  操礼长,汪筱阳,刘军锋,朱琳,张宇,李先友,辛鑫

  针对航天测控链路面临的无先验知识的干扰信号的识别问题，应用决策树的分类方法，提出了一种干扰信号识别方法。基于从属性到结论的方式，选取辨识能力强的特征因子，并将特征因子值作为每个树结点的属性值，与预设的门限进行比较判决形成类别集，并据此方式再对下一级的类别集进行判决，多次循环，反复比较，最终识别出干扰信号的类型及其调制方式。仿真结果表明，设计的决策树流程能够有效识别航天测控干扰信号。

• 面向多波束卫星通信网络的步进跟踪方法

  刘越,黄印,何江涛,赵诚,孙永磊,杨健

  面向多波束覆盖的卫星通信网络，为解决相控阵用户终端位置姿态信息无法获取时程序跟踪卫星失效的问题，提出了一种步进扫描跟踪方法。在该方法中，终端仅需比较单个波束的信标接收能量即可判断波束指向，从而降低跟踪时延。在此基础上，为满足终端在动中通场景下的业务通信需求，进一步研究动态条件下的跟踪方法，并讨论跟踪时延的影响因素。实验结果表明，当终端位置姿态变化较小时，所提方法的跟踪性能接近程序跟踪。

• 用于资源动态预留的航天测控资源配置优化算法

  梁军,陈学军,刘建平,原东阳,罗清青

  针对航天测控资源配置优化问题这类约束条件繁杂且数量众多的组合优化问题，提出了可用于资源动态预留的航天测控资源配置优化算法。具体来讲，考虑测控设备和航天器执行任务的唯一性约束以及时间窗口冲突约束，建立了基于原子型任务调度的0-1整数规划模型；设计了能将实际需求和求解算法进行解耦的求解框架，并基于最大化利用测控资源的思想获得了可回溯的并行最佳优先搜索算法。仿真结果表明，所提算法达到了能在国内东部、西部、南部和北部四大测控区域中更加均衡地动态预留出更多、更重要测控设备的资源配置优化效果。

• 一种考虑反向缝的全球低轨卫星通信系统的波束排布方法

  李维梅,施锦文,崔镇,崔兆云,周兰兰

  针对全球低轨卫星通信系统的动态性引起的反向缝区域覆盖问题，采用辐射场到地球覆盖区的转换方法，仿真分析了单个卫星服务区为圆形、椭圆和矩形时的全球覆盖情况，并采用椭圆子波束排布对椭圆和矩形的卫星覆盖进行了分析。结果表明，在不增加波束个数的前提下，采用波导缝隙阵的长椭圆子波束，单个卫星矩形覆盖可以有效解决卫星反向缝区域无法完全覆盖的问题。通过对多星影响下的载干比统计方法进行分析，得出这种卫星波束排布方法满足卫星通信的要求，为低轨卫星的天线波束设计提供了理论参考。

• 5G低轨卫星两步随机接入方案及其FPGA实现

  梁震,崔高峰,王卫东

  为了实现低轨卫星通信系统高效率低时延的用户接入，提出了适用于低轨卫星系统的两步随机接入方案，对随机接入信道的数据发送、信道结构、前导码设计以及映射关系进行了设计，并进行了现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA)实现。针对传统MAX-LOG-MPA算法FPGA处理时延长的问题，提出了一种节点并行迭代更新的FPGA接收机设计来降低处理时延。仿真结果验证了所设计的信道结构以及FPGA实现的可行性，相比传统接入方式可接入的用户数量更多，同时采用并行节点迭代更新的接收机将迭代处理时延降低为1/6。

• 能效最大化的无人机群三维部署策略分析

  董瑶瑶,王亚飞,姚媛媛,云翔

  为了实现大规模随机分布的地面用户全覆盖，提出了基于系统能效最大化的无人机群三维(3D)部署方案，旨在满足用户QoS条件下实现用户“零冗余全覆盖”，同时优化无人机发射功率以提升系统能效。首先通过MCK(Modified Constrained K-means)算法优化无人机的二维平面部署；其次验证了无人机的垂直最佳高度存在且唯一，并且可以通过最小化路径损耗函数获得；最后利用CT(Constrained Threshold)算法优化无人机的发射功率。仿真结果表明，所提部署方案可以有效地优化多无人机的3D空间部署，大大提升系统的能量效率。

• 利用柔性注意力分割模型的X频段航海雷达图像海面溢油检测

  周慧,严凤龙,褚娜,陈明华,刘振宇

  X频段航海雷达图像广泛应用于溢油探测中，但是目前仅用于判断是否有溢油，对油污区域的精确计算较少。针对上述问题，引入了基于柔性注意力机制的图像分割的模型。首先建立以基于特征金字塔的目标检测模型为主干模型的语义分割模型，将多尺度特征进行充分融合，包括高层次的语义信息和低层次的位置信息；然后针对每一个特征层分别引入通道注意力机制，计算特征层中通道之间的权重关系，提高模型对溢油特征提取的表达能力，同时采用像素级别的语义分割打分函数作为评价分割区域质量的指标。对大连区域海面溢油数据集进行检测的实验结果表明，该方法能够提高溢油区域的分割精度，同时与PSPNet、DeepLab V3+和Attention U-net等分割模型相比，基于像素级别的分割准确率提高至85.77%。

• 累积结构特征描述的多模态遥感影像匹配

  谢勋伟

  针对相位一致性图大部分特征值为零且易受噪声干扰，导致其构造的多模态图像特征描述子能力有限的问题，提出了一种累积结构特征图(Cumulative Structural Feature,CSF)构造及其特征描述子建立方法，通过增强图像结构来提高特征点描述子的辨识能力。首先，采用Log-Gabor奇对称滤波器提取多模态图像多个尺度和方向的边缘结构特征，通过特征信号平方和归一化构造CSF，增强图像的结构相似性，并直接在CSF上提取特征点；再利用多个尺度和方向的边缘结构信息构造方向特征图；最后，结合CSF和方向特征图建立特征描述子，提高描述子的辨识能力。六种场景的多模态图像匹配实验表明，与其他方法的最好结果相比，所提方法的平均正确匹配数量提升了27.07%，平均正确率提升了2.26%，且增强了对场景的适应能力。

• 一种地下排水管道流速测量方法

  张文鑫,许荆

  城市地下管网排水系统是整个城市的“血脉”，准确掌握管道水流状况能为制定科学的管理方案提供有效数据支撑。地下管网腐蚀性强、湿度大、毒性重、空间狭小等环境特点，给传统流速测量设备带来挑战。为更好地监测流速情况，设计了一种以0.12 THz频段雷达流速仪，使用透镜天线将雷达电磁波约束在较小的范围内，采用多普勒谱中心频率估计算法计算多普勒频率，结合速度统计滤波法获取稳定可靠的流速测量结果。所设计的太赫兹雷达流速仪具有精度高、体积小、功耗低、耐腐蚀、不受温湿度影响等优点，为地下管网流速测量提供有效可行性方案。

• 采用射频直采技术的超宽带软件无线电平台

  丁晟,孙友礼

  针对现代无线电系统对超宽带、可重构、多功能等需求日益增长的问题，基于射频直接采样技术，构建了一套符合PXI(PCI extensions for Instrumentation)标准的通用化超宽带软件无线电平台，硬件上以数模转换芯片AD9173和模数转换芯片ADC083000为核心，直接采样率高达3 Gsample/s；采用20 nm工艺制程的UltraScale Kintex FPGA，以IP(Intellectual Property)化开发理念设计FPGA固件，实现用户可编程。该平台能够满足0.1~?1.4 GHz?超宽带软件无线电应用需求，瞬时带宽高达?1.3 GHz。

• 一种基于用户终端协助的承载分离机制

  李贵勇,夏苗苗,杨玲,张杰棠

  针对第五代移动通信网络双连接架构中承载分离算法执行时间间隔过长降低分离算法性能的问题，提出了一种基于用户终端协助的承载分离机制。通过构建用户满意度模型，实时计算用户对网络的满意度，根据终端的用户实时满意度和实际数据接收比向主基站发送终端的反馈消息。主基站根据用户的反馈消息及时调整承载分离比例和切换终端的连接模式。该机制可以与现有的承载分离算法相结合。系统仿真结果表明，相对于传统的承载分离算法，该机制能够提升10%的用户满意度；在通信系统负载较大时，能够提升10%的系统总吞吐量。

• 一种运用SVM分类的多源态势数据关联方法

  李川,黄威,孙伟,郝欢

  阐述如何利用多手段获取的战场多源目标态势数据生成战场态势一张图，进一步提高海上方向的监控能力。针对多源目标态势数据存在的时空误差、属性模糊等问题，提出一种运用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类的多源态势数据关联方法。运用机器训练学习方式，获取不同误差下的多源态势关联，识别非线性特征参数，构建多源态势数据关联算法模型，有效形成目标批号和时空位置的唯一性。通过模拟真实数据进行验证，结果表明该算法实现效果较好，在多源态势融合方面具有较好的实用价值。

• 基于改进粒子群算法的分布式频率分集阵栅瓣抑制方法

  陈炽雄,景小荣,刘友永,陈静,金海焱

  以均匀线阵（Uniform Linear Array ,ULA）为子阵，结合频率分集阵（Frequency Diverse Array ,FDA）的思想，构建了一种基于分布式子阵的频率分集阵。针对各子阵按等间距布阵将导致严重的栅瓣问题，提出了一种改进粒子群 (Improved Particle Swarm Optimization ,IPSO) 算法来优化分布式FDA中各子阵间的基线距离，以实现高效的栅瓣抑制。同时，从理论上推导了目标距离和角度均未知时参数估计的克拉美罗下界(Cramer-Rao Lower Bound ,CRLB)。仿真结果表明，优化后分布式FDA的栅瓣得到有效抑制，而且阵列角度维分辨率和估计性能亦得到大幅度提升，验证了所提算法的有效性。

• 降低多用户大规模MIMO-OFDM系统PAPR的加速近端梯度算法

  华磊,王亚军,刘爽

  针对多用户大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）系统存在较高峰值平均功率比（Peak-to-Average Power Ratio，PAPR）问题，在系统的下行链路中利用基站大量天线提供的冗余自由度，将OFDM调制、消除多用户之间干扰及降低PAPR联合成凸优化问题，并设计加速近端梯度算法（Accelerated Proximal Gradient Method，APGM）求解上述优化问题。仿真结果表明，所提方法显著降低了发射信号的峰均比，同时获得了较好的系统误符号率。与其他相关方法对比，APGM具有更低的计算复杂度和更快的收敛速度。

• 智能反射面实现空间调制的安全系统性能分析

  姚金慧,于秀兰

  为了解决安全空间调制系统中合法信道增益差的问题，提出了一种用智能反射面(Intelligent Reflective Surface,IRS)实现空间调制的物理层安全传输方案。IRS接收到发射端发射的幅相调制信号后，通过选择不同的IRS反射元件序号对空域部分信息进行映射，再将信号反射到接收端，以增大窃听端获取完整信息的难度。此外，在发射端采用波束赋形和天线分集技术，提高了系统有效性和可靠性。对系统的保密速率和误比特率进行的理论分析和仿真实验结果表明，所提方案不仅可以提高系统保密速率，还可以降低合法接收端的误比特率。

• 基于RLS的二次加权相关时延估计算法

  徐菁,倪淑燕,廖育荣

  针对测向定位中时延估计的问题，提出了一种基于递推最小二乘（Recursive Least Squares，RLS）算法的二次加权相关时延估计方法。该方法在二次相关算法基础上，一方面引入RLS算法，在二次相关前进行自适应滤波，提高系统抗噪能力，且具有较快的收敛速度；另一方面借鉴广义互相关的思路，引入加权函数，并且采用二次加权方式，提高时延估计的性能。仿真结果表明，在低信噪比环境下，基于RLS的二次加权相关时延估计法使谱峰更加尖锐，抑制了噪声的影响，提高了估计的精度。

• 基于稀疏系统辨识的改进的零吸引LMS算法

  辛龙坤,孟金,易胜宏,刘挺

  针对当前的稀疏最小均方(Least Mean Square,LMS)算法普遍存在的收敛速度和稳态均方差(Mean Square Deviation,MSD)不能同时达到一个较好状态的问题，提出了一种改进的零吸引最小均方(Improving Zero-attracting LMS,IZA-LMS)算法。在滤波器估计较大或较小的冲激响应时，IZA-LMS算法的零吸引函数分别采用重新加权的零吸引LMS(Reweighting ZA-LMS，RZA-LMS)算法的零吸引函数和改进的?l?0?-norm惩罚函数，使算法同时满足较快的收敛速度和较低的MSD值。理论分析和仿真证明，IZA-LMS算法比目前的诸多稀疏LMS算法的收敛速度更快且稳态MSD更低。

• 实时高精度雷达噪声信号产生方法与FPGA实现

  蔡俊晖,潘明海

  针对各种典型分布的噪声信号在雷达系统半实物仿真和噪声雷达波形设计中的实际需求，基于Box-Muller算法提出了一种能够实时产生多种分布特性噪声的信号生成方法。首先使用线性反馈移位寄存器产生均匀分布随机序列，然后利用能够实现高精度、低延迟的坐标旋转数字算法(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)实现Box-Muller变换中复杂函数的快速计算，将均匀随机序列转换成高斯分布随机序列，最后利用高斯随机序列经过相关数学运算得到其他复杂分布的随机序列，在此基础上产生具有各种分布特性的噪声信号。基于Xilinx XC7VX415T 现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)芯片的实验结果表明，所提方法在保证小数位数据精度为20 b时，可实时产生速率为2.5 Gb/s的高精度随机数据序列，进而生成服从多种函数分布下的噪声信号。所提方法整体资源占用率较少，具有较强的实用性。

• 多脉冲群组合的TACAN空/地信号仿真实现

  郝彦超,侯进,王祥宇,杨宗源,文志龙,李天宇,李昀喆

  通过仿真实现TACAN空/地信号能够有效降低侦收系统的设计成本。以TACAN空/地信号的侦收为目的，通过研究TACAN空/地信号的信号特征（脉冲宽度、脉冲数量、触发条件）、数学描述及调制方式，基于多脉冲群组合方式设计了TACAN空/地模式下X、Y两类信号的仿真算法。经验证，两类仿真信号均满足TACAN信号的侦收要求。

• 美“海上一体化防空火控”体系发展及对抗思路分析

  宫尚玉,陈亮,王月悦

  美国海军在“网络中心战”思想指导下，提出建设“海上一体化防空火控”体系（Naval Integrated Fire Control-Counter Air,NIFC-CA），目前已完成海上杀伤链的部署。NIFC-CA较现有综合防空系统性能有极大提升，对传统的空中电子进攻体系带来新挑战。在简要介绍NIFC-CA项目背景、体系组成与功能、典型作战场景和发展方向基础上，从四个方面提出了针对NIFC-CA的体系对抗思路。