电讯技术杂志

电讯技术杂志2022年第3期

• 改进生成式对抗网络的图像数据集增强算法

  郭伟,庞晨

  针对现有深度学习中图像数据集缺乏的问题，提出了一种基于深度卷积生成式对抗网络（Deep Convolutional Generative Adversarial Network,DCGAN）的图像数据集增强算法。该算法对DCGAN网络进行改进，首先在不过多增加计算量的前提下改进现有的激活函数，增强生成特征的丰富性与多样性；然后通过引入相对判别器有效缓解模式坍塌现象，从而提升模型稳定性；最后在现有生成器结构中引入残差块，获得相对高分辨率的生成图像。实验结果表明，将所提方法应用在MNIST、SAR和医学血细胞数据集上，图像数据增强效果与未改进的DCGAN网络相比显著提升。

• 结合多层池化的卷积神经网络在表情识别中的应用

  陈佳昌,肖飒,周伟松

  为了解决传统卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）对于人脸微表情识别的泛化能力差的问题，提出了一种改进的Inception结构与残差结构结合的卷积神经网络方法。首先在改进的Inception结构的基础上将输入特征直接映射到输出结果中构成残差结构，并针对表情局部特征复杂模糊等不足采用多层池化的方式进行优化，实现端到端的人脸表情识别。为防止训练数据量少、数据分布不均匀，采用了数据增强技术从原始数据集中生成更多的训练样本。新模型在Fer2013数据集上进行测试，准确率达到71.26%，表明该方法相比于传统的卷积神经网络具有更高的准确率，训练模型更加稳定。

• 高速移动场景5G应用问题研究

  李廷立,王耀天,付永明

  5G标准中定义的指标明确可支持500 km/h移动速度，它是针对高铁设计的，对航空用户能否支持？有什么限制条件？对高速移动场景5G应用进行了技术研究。首先分析了高速运动对移动通信带来的主要挑战，然后通过多普勒频移和载波间干扰计算对5G的移动性设计进行了分析，最后提出通过优化调整5G的帧结构、参考信号设计以及增加新的模块和功能设计等方法解决多普勒频偏、超远距离覆盖问题，实现5G技术在航空高速移动场景中的应用。

• 5G异构网络中基于熵权TOPSIS的小区预切换方法

  陈发堂,杨玲,贾俊文,杜海涛,粟栗

  为了减少5G异构网络中不必要的小区切换次数以及降低无线链路失败率，提出了一种基于熵权优劣解距离法(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal,TOPSIS）的小区预切换方案。熵权TOPSIS法将小区作为预切换对象，将下行信干噪比、预测驻留时间和移动角度均作为切换指标，分析并预测目标切换小区从而达到预切换目的。首先，根据邻小区的参考信号接收功率(Reference Signal Receiving Power,RSRP)值得到候选目标小区列表；然后，采用熵权法计算三个切换指标的权重；最后，使用TOPSIS法对候选小区进行排序，排序最高的小区即为目标切换小区。实验和仿真结果表明，与现有的切换方法比较，所提方案在一定程度上减少了小区切换次数和无线链路失败率。

• 基于双频通信的空间飞行器自组网动态时隙分配

  宋兆涵,曾贵明,梁君

  针对分布式空间飞行器自组网使用传统时分多址（Time Division Multiple Access,TDMA）时隙分配方式时网络时延大、传输效率不高的问题，提出了一种基于双频通信的动态时分多址时隙分配（Dual Frequency Dynamic Time Division Multiple Access,DF-DTDMA）方案。DF-DTDMA方案采用双频通信分别传输低速广播业务和高速定向业务，提高了网络吞吐量。在低频网络层提出了嵌套型时隙分配策略降低网络拓扑变化快带来的定向业务丢包率；在高频网络层提出了基于空间复用的定向无冲突时隙分配策略，避免发生信息碰撞，提高了网络的可靠性。仿真结果表明，相比传统TDMA协议，DF-DTDMA方案有效降低了飞行器网络丢包率，提升了网络吞吐量，具有高可靠性和灵活性。

• 基于云模型的卫星通信抗干扰效能评估

  赵耀,王世练,王昊,赵利娟

  对于卫星通信而言，现有的抗干扰效能评估方法的评估结果受人为主观因素影响较大，尤其是在指标类型较多时这一问题尤为突出。为解决这一问题，首先对评估指标逐层分析，在此基础上建立合理有效的评估指标体系；其次，利用云模型处理定性指标，实现定性概念到定量数据之间的转换，减少指标自身的主观性和模糊性。针对传统层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）中权重向量不具备体现专家判断的随机性和模糊性的缺点，提出了一种云模型改进的层次分析法，利用云模型将多个专家得到的权重向量进行“云”处理，将归一化后的权重向量作为最终方案，最后在美军先进极高频（Advanced Extremely High Frequency，AEHF）系统上得到验证。实验结果表明，此方法有效减少了专家评估的主观性，使得评估结果更加客观合理；同时可以实现对卫星通信抗干扰效能的评估，进而为抗干扰方案的选取提供依据。

• 航空机载软件全数字仿真测试系统的设计与实现

  刘涛,卢希,冯飞,王月波

  针对航空机载软件测试环境与开发环境冲突、测试环境可控性和通用性差、非干预性测试困难的问题，分析了全物理实装测试环境、半实物仿真测试环境的优缺点，研究了全数字仿真测试技术，设计并实现了一种航空机载软件全数字仿真测试系统。该系统由仿真核心平台、仿真工具组件、协同仿真组件和人机交互组件构成，提供了航空机载处理器、内存、外设等多种可重用库。提出了基于底层虚拟机的动态二进制翻译技术、协同仿真时间同步和数据通信机制等关键技术，实现了航空机载软件全数字高速闭环仿真运行。工程实践证明，该系统能达到降低硬件设备的依耐性、简化测试环境搭建的复杂度、提高测试效率约42%的目的。

• 阵面机械轴误差对相控阵雷达测角精度影响分析与验证

  唐晓雷,王索建

  天线阵面机械轴误差在多个维度上共同影响相控阵雷达测角精度，实际应用中难以测量、分析和验证，是高精度相控阵雷达实现精确测角迫切需要解决的关键问题之一。基于机械轴误差对相控阵雷达测角精度影响模型，推导出实际条件下空间直角坐标系到阵面直角坐标系的变换矩阵，对相控阵雷达波束指向公式进行修正，详细分析了机械轴误差及波束扫描角变化对相控阵雷达测角精度的影响。根据机械轴误差在方位法向上对相控阵雷达测角误差的影响特性，推导出机械轴误差解算公式，利用无人机加装差分全球卫星定位系统的雷达精度标校方法，结合设定的航路，即可验证机械轴误差。仿真分析结果验证了该方法的可行性和有效性。

• 变换域干扰抑制算法在中继终端中的应用

  蒋文丰

  结合工程实践，设计和实现了一种变换域处理抗干扰算法，提出了一种对干扰谱线二次识别和二次置零的处理方法。该方法可降低算法处理信噪比损失，在干信比不小于60 dB时能降低4.5 dB。仿真分析和专用集成芯片实物测试证明了算法的有效性，在载噪比不大于60 dB时，由抗干扰算法引入的信噪比损失不大于2.5 dB。

• 飞机舵面缝隙缺陷建模及电磁散射特性分析

  马若冰,艾俊强,崔力,张扬

  为了研究飞机舵面缝隙在飞机头向威胁角域的散射特性，提取舵面前端缝隙设计了雷达散射截面（Radar Cross Section，RCS）数值仿真分析模型。采用混合场积分方程和多层快速多极子算法进行了RCS仿真计算，并以RCS峰值、波峰宽度、均值增量三个评价指标分析散射特点。舵面前端缝隙的垂直极化散射明显（不同频率下的均值增量为3.33~10.72 dB），而水平极化散射较弱（均值增量小于1.6 dB），贯通缝隙散射强于沟槽式缝隙。选取了缝隙宽度、长度、频率三个典型参数对通缝垂直极化散射进一步研究，结果表明，峰值随宽度和长度增加而增加；波峰宽度随缝隙宽度增加变化相对平缓，随缝隙长度变化不大，随频率增加而减小；均值增量随宽度增加先增大后平缓，随长度增加先减小后增大，随频率增加先降低后平缓。研究得到的结果可为飞机舵面散射特性分析和RCS减缩设计提供参考。

• 一种直升机避障电力线检测方法

  朱佩佩

  电力线是一类形状细长、特征稀疏、随着视角的变化容易混淆在大量背景信息中的特殊障碍物，常规电力线检测识别算法得到的目标框对电力线所在位置的估计不够准确。为此，提出了一种相对角度估计方法，基于常规电力线目标检测与识别算法，并结合电力线相对角度估计，从而提高电力线的检测识别过程中所在位置的精度。相比电力线绝对角度回归的方法，提出的相对角度估计方法容易训练易收敛，计算量小，适用于实时性要求较高的应用场合。

• 人工噪声辅助的多用户安全传输方法

  曾海彬,肖燕平,马松,苗留成,谢伟

  针对传统人工噪声辅助的安全传输方法无法适用于发射天线数等于接收天线数的多用户（Multiuser,MU）多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）系统的问题，提出了一种人工噪声辅助的多用户安全传输新方法。通过合理设计人工噪声与预编码矩阵，该方法可在同时满足所有用户传输需求的基础上，显著提升发射天线数等于接收天线数的MU-MIMO系统的安全性。同时，针对提出的方法进行了检测算法与平均保密速率的推导与分析。理论分析与仿真结果表明，所提方法可有效提升无线通信系统的安全性，在信噪比为20 dB时，该方法较传统方法的平均保密速率提升达到120%。

• 非接入层拒绝服务攻击分析与设计

  王华华,黄俊霖,何沛,吴妙灵,张杰棠

  随着移动通信网络的迅猛发展，其安全漏洞产生的影响更为广泛，使得安全性研究尤为重要。根据长期演进（Long Term Evolution,LTE）非接入层协议的漏洞，构建了针对网络端和终端的两种拒绝服务攻击模型，通过获取不同终端的国际移动用户标识并分别伪造鉴权拒绝消息和附着请求消息对目标发起不同危害程度的拒绝服务攻击。实验结果表明，采用鉴权拒绝发起的攻击会使目标终端强制降为2G网络；而采用附着请求发起的攻击会使核心网侧中央处理器（Central Processing Unit,CPU）使用率由30%提升至80%，造成网络资源消耗巨大，导致用户很难正常接入。研究结论有助于推进非接入层协议的安全演进。

• 无线磁感应透地通信传输距离分析

  刘宝衡,付天晖,侯文达

  无线磁感应透地通信通过准静态磁场耦合的方式实现信息传输，可以有效解决传统电磁波透地通信中信道不稳定、传输距离近、天线尺寸大等问题。建立了磁感应透地通信模型，分析了磁感应透地通信中产生的磁场在不同方向上的衰减规律，以及发射天线主要参数、接收机的位置、接收机传感器灵敏度、大地磁导率对透地传输距离的影响，得到了透地传输距离关于上述参数的函数关系。通过仿真与分析得出结论：磁感应透地通信具有传输距离远、受地层介质影响小等优点，在合适的参数配置下穿透深度可达600 m以上。

• 一种基于时间-频率特征分析的自适应信道化技术

  匡宏印

  针对按频率均匀划分子信道的数字信道化技术缺乏灵活性、资源利用率低等问题，提出了一种基于信号时间-频率特征分析的自适应信道化技术。对中频数据进行时-频分析，根据信号时-频特征参数差异对子信道进行跟踪、聚类，自适应动态调整参与反变换的子信道，实现宽带复杂调制信号的完整截获、跟踪、分离。仿真分析结果验证了算法的有效性，且其计算复杂度低，可应用于现场可编程逻辑门阵列等工程实现，为复杂电磁环境下的宽带雷达信号侦察提供有力支撑。

• 基于深度行为分类的人员轨迹盲推方法

  郑秋菊,陈欣

  针对传统的非足部基于人员轨迹盲推的室内定位（Pedestrian Dead Reckoning,PDR）方法仅适合单个行为条件下的定位，无法适应真实定位场景的问题，提出了一种基于深度行为分类的人员轨迹盲推方法。该方法首先利用基于循环神经网络（Recurrent Neural Network,RNN）的深度学习进行人员行为分类，并且根据分类结果（手持条件下、口袋中、自由晃动）设计不同的模型进行迈步检测、步长估计和航向估计，从而对人员的位置进行估计。实测实验验证了所提方法的有效性，其行为识别的准确率达到98%，并且相比于两种传统的单一行为定位方法，定位精度分别提高了1.7 m和2.3 m。

• 一种Xilinx FPGA有效配置位保护方法

  王鹏,刘正清,田毅

  机载电子设备中广泛采用的静态随机存储器（Static Random Access Memory，SRAM）型现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）易受到大气中子辐射的影响而发生单粒子翻转。为了提高抗干扰能力，针对SRAM型FPGA需要进行抗单粒子翻转防护，提出了一种Xilinx FPGA有效配置位的保护方法。该方法提取电路中的有效配置位，纠错电路检测到电路中发生单粒子翻转时，纠正有效配置位上发生的翻转。实验表明该方法可以有效保护Xilinx FPGA的有效配置位并提高了纠错电路的效率。

• 230 MHz无线专网小型化平板天线设计

  储建新,龚书能,李名文,刘敏伟,姚近,王韬樾

  提出了一种用于电力230 MHz无线专网的平板天线，天线工作频率228~237 MHz，相对带宽3.9%。该天线由单层1 mm厚度FR4印制板的倒F结构辐射体组成，天线整体尺寸300 mm×260 mm×1 mm。天线通过匹配传输结构将馈电点放置于辐射体背部，便于安装。经过仿真天线增益性能良好，水平全向增益1.5 dBi，电压驻波比优于2。设计的天线经过微波暗室实地测试，测试结果与仿真结果吻合。

• 民用无人机反制技术及应用场景分析

  程擎,伍瀚宇,吉鹏,赵义欣,张强

  随着民用无人机市场的快速增长与违规飞行现象的不断发生，无人机反制领域成为了研究热点。考虑到不同反制技术各有特点，为提升在实际应用场景中的反制技术利用的有效性，首先综述了国内外无人机反制技术的研究现状，然后详细分析了捕获技术、摧毁技术、信号干扰技术、信号欺骗技术的原理与特点，最后指出了不同反制技术在不同场景中的应用前景。