电讯技术杂志

电讯技术杂志2022年第7期

• 采用循环神经网络的战场空中飞行目标型号辨识方法

  王明阳

  针对战场空中飞行目标型号辨识不清的问题，提出了一种采用长短时记忆（Long Short-Term Memory，LSTM）循环神经网络的战场空中飞行目标型号辨识方法。以飞行目标航迹态势数据为数据源，分析数据不同特征特点，设计增加基于数据原有特征的派生特征，构建并训练基于LSTM循环神经网络的目标型号分类器，形成目标型号序列化智能辨识模型，实现仅依赖于航迹的战场空中飞行目标型号时序化准确辨识。经实测数据验证，所提方法识别准确率达到96.73%，F1分数达到?0.968 3?，较梯度提升树模型方法识别准确率至少提高了1.02%，而F1分数至少提高了?0.013 2?，证明了所提方法的有效性。

• 基于深度神经网络的自适应波束形成算法

  任燕飞,杜盈,张劲东

  阵列天线接收到的期望信号和干扰信号，其入射的到达角度(Angle of Arrival，AOA)总是快速变化的，而传统波束形成算法计算量大，无法实时计算。针对这一问题，提出了一种基于深度神经网络的自适应波束形成(Deep Neural Network Adaptive Beamforming，DNNABF)算法，用入射信号AOA组成的向量作为网络输入，网络输出逼近最小方差无失真响应(Minimum Variance Distortionless Response,MVDR)算法求得的权矢量。仿真结果表明，卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)与DNNABF方法都能准确拟合MVDR算法权矢量，可在入射信号AOA快速变化时自适应地形成波束和零陷，但DNN计算速度相对MVDR有将近6.5倍的提升，训练模型时间也远低于CNN。

• 采用区块链技术的卫星编队组网安全认证设计

  李望

  当前，卫星需要完成的空间任务越来越复杂，单颗卫星已经不能满足日益增长的任务需求，由多颗小卫星组成卫星编队系统协同完成任务已成为一种趋势。然而，更多卫星带来了更多挑战，例如卫星之间的安全认证以避免非合作卫星的恶意入侵。当前的卫星安全认证需落地在地面中心完成，时效性难以满足卫星编队安全认证的需求。具有去中心化、分布式信任存储、加密算法等功能的区块链技术能够在编队的卫星间执行分布式安全认证，而不必落地在地面中心完成安全认证。在深入分析卫星编队面临的安全问的基础上，提出了基于区块链的卫星安全认证技术，设计了适用于卫星编队的消息验证方案。通过对比各种加密算法的时间开销，证明使用椭圆加密算法用时最短。

• 大中型飞机分布式通信导航监视系统架构设计

  杨斌,雷国志

  分布式设计已成为下一代大中型飞机设计热点，其中机载通信导航监视（Communication，Navigation and Surveillance，CNS）系统架构设计十分重要。为解决当前架构适航支持能力和新功能插入能力不强的问题，提出了分布式CNS系统的系统架构及系统设计方法，并与联合式、集中式和分布式架构进行对比分析，得出分布式系统架构开放性和适航性好，具备优良的装机特性，可以为下一代机载CNS系统研制奠定基础。

• 多无人机辅助移动用户通信的功率分配和航迹优化

  张军,雍凯,吴怡

  针对多无人机辅助移动用户通信的下行无线传输系统，提出了一种用户吞吐量最大化的多无人机发送功率和飞行航迹分簇优化方法。考虑每架无人机服务的用户分簇、发送功率分配和飞行航迹规划，构建了一个多无人机辅助多用户通信的吞吐量最大化问题。通过引入辅助变量和分离耦合变量的方法，将非凸问题分解为两个近似凸优化问题；再基于贪婪算法的思想和连续凸逼近方法，对两个近似凸优化问题进行迭代交替优化，得到原非凸问题的一个近似次优解。仿真结果表明，所提优化方法能够有效提高用户数据吞吐量。

• Ka频段卫通相控阵封装天线设计与实现

  李秀梅,黄中华,任思,李雪莲,周哲,何小峰

  针对卫星通信对终端天线低剖面、低功耗、极化可变及发射控制等需求，采用平板相控阵架构、极化可变阵列、稀疏布阵等技术，研制了一台基于单板集成封装技术的Ka频段卫星通信相控阵天线。该天线满足高轨同步卫星宽带应用需求和适航符合性验证试验DO-160G要求，经长时间跑车和飞行试验，其性能优良，可靠性高。

• 角度及频率变化率量测下目标运动分析的可观测性条件

  余银,周彬,李银波,刘永旭,吴启星

  研究了角度和频率变化率量测下的单站目标运动分析的可观测性。分别基于相容轨迹法和系统可观测性理论进行了可观测性的定性和定量分析，两种方法相互印证。通过分析指出，有限阶目标运动下，目标运动分析可观测的充要条件是目标与观测平台间存在非径向运动。仿真结果验证了理论分析结论的正确性。

• 弹载俯冲大前斜SAR成像几何校正参数误差影响分析

  陈娟

  弹载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）成像需依托弹道参数完成斜距图像向地距图像的几何校正，在俯冲大前斜SAR成像模式下的几何校正性能对弹道参数的精度非常敏感。针对弹载俯冲大前斜视SAR成像模式下成像斜距图为距离多普勒类型图像的几何校正算法，从理论上分析了多维弹道参数误差带来的几何校正畸变量，通过仿真验证了算法及畸变量分析的有效性。该研究对雷达导引头的系统设计、目标识别技术需求等提供了理论依据，具有重要的工程应用价值。

• 一种宽频段软件无线电平台的设计与实现

  李翔,黄忠凡,赵文超,张健

  针对现代战术通信中背负式或手持电台体积小、功耗小和对不同频段信号兼容性好的应用需求，结合零中频采样和射频直接采样技术，设计了一种可覆盖较宽通信频段的软件无线电平台。通过将模数和数模转换模块与数字信号处理模块集成在一块印制板上，大大减小了该平台的体积。通过平台软件架构的设计，保证不同通信波形体制的实现。最后，通过调频(Frequency Modulation,FM)和正交相移键控（Quadrature Phase Shift Keying，QPSK）波形测试验证了该平台整个频段信号通信性能良好。该平台具有通信频道宽、结构简单、可靠性高等优点，满足小型化、低功耗和对不同频段信号具有高兼容性的使用需求。

• 基于数据质量评价的目标估计

  贺文娇

  针对目标估计过程需要大量人工参与、自动化程度低的问题，提出了基于数据质量评价的目标估计方法。利用目标数据质量评价方法，对不同传感器得到的目标数据质量进行科学、有效的测度和评价，并根据质量得分动态调整各数据源在目标估计过程中所占的权重，从而减少人工干预，提高目标估计效能。仿真试验结果证明了该方法的有效性。

• 基于特征融合和注意力机制的目标分割跟踪算法

  王诗言,张青松,雷国芳,张江山

  在当前的目标跟踪领域，现有的基于分割的算法没有充分利用目标的长距离依赖信息和各个特征层的不同特性，前背景判别能力不强，对目标的多尺度估计不足。针对此问题，提出了自适应特征融合模块和混合域注意力模块，以提高网络对目标的多尺度估计能力和对目标的前背景辨别能力，并将其集成到当前基于视频分割的算法中，提出了一种新的目标跟踪算法，在各大公开数据集上的实验结果证明其达到了领先水平。

• 基于改进Vague集的弹道导弹突防阶段电子防御效能评估

  侯嵬,毕大平,赵禄达

  为解决弹道导弹突防阶段电子防御能力影响因素复杂、不确定性强、评估难的特点，提出了一种基于改进Vague集的弹道导弹突防阶段电子防御效能评估方法。首先，依据弹道导弹突防阶段面临电子对抗威胁主要特点建立效能评估指标体系；其次，在传统Vague集中引入集值迭代法、熵值法相结合的混合赋权方法，建立弹道导弹突防阶段效能评估模型；最后，通过样本数据进行算例分析。分析结果表明，该模型具有合理性与可行性，在效能的综合评价上更加客观、准确。

• 一种动态频谱分配的多层博弈模型构建分析

  杜海龙,邵霞,张卫党

  采用随机几何和博弈论相结合的方法，研究了蜂窝网络中用户对于移动网络运营商(Wireless Service Provider,WSP)的选择与WSP频谱分配方案的制定之间的联系；构建了一个层次化的博弈框架来模拟用户和WSP之间的复杂交互，采用演化博弈模型来描述用户之间的竞争，用非合作博弈模型来描述WSP之间的竞争，用多领导者多跟随者的Stackelberg博弈模型来描述用户和运营商之间的循环依赖问题；分析了演化博弈模型中演化均衡的存在及其渐近稳定性，并在此基础上证明了非合作博弈模型中纳什均衡的存在。

• SINR概率感知下的无人机覆盖优化

  董瑶瑶,王亚飞,姚媛媛,云翔,侯俊巍

  针对多无人机网络辅助灾区用户通信的场景，构建了一种基于信干噪比(Signal-to-Interference plus Noise Ratio，SINR)检测的概率感知模型，旨在最大化无人机服务区域的覆盖率，同时降低无人机额外能耗，并提升网络吞吐量。在该模型下，提出了两种改进的麻雀搜索算法，分别为Logistic高斯麻雀搜索算法(Logistic Gaussian Sparrow Search Algorithm，LGSSA)和Logistic柯西麻雀搜索算法(Logistic Cauchy Sparrow Search Algorithm，LCSSA)。首先使用Logistic混沌序列产生初始种群，以丰富种群的多样性，提高算法的全局搜索能力；然后，在LGSSA和LCSSA中分别引入高斯变异和柯西变异因子，以改善局部最优解。仿真结果表明改进后的算法可以有效地优化无人机的空中部署，大幅度提升无人机网络的覆盖率。

• 旋转基线相位干涉仪测向精度提高方法

  李冬,焦义文,高泽夫

  旋转基线相位干涉仪测向法利用阵元间相位差最大值与最小值进行来波角度估计，存在噪声干扰时会产生较大测向误差。针对这一问题，采用三参数最小二乘法对解模糊后的相位差曲线进行幅度、初相和偏移量的估计，进而对相位差曲线进行拟合处理。该方法提高了旋转基线相位干涉仪测向的精度，仿真结果证明了该方法的有效性。

• 一种基于混合MCMC的时域波达方向估计算法

  李国彬,宋晓鸥,钮嘉铭

  基于马尔科夫链蒙特卡洛（Markov Chain Monte Carlo,MCMC）方法的时域波达方向估计算法通过构造马尔科夫链的方式来对波达方向进行估计，但是现有的算法在马尔科夫链的收敛速度和结果上并没有表现出很好的鲁棒性。为了优化算法的性能，采用多(短)链并行的方式代替原来的长链生成方式，提高了算法收敛的稳定性；并对特定模型下的构造过程进行分析，优化了状态空间，提高了算法的搜索效率；同时结合多混合的MCMC方法，进一步提高了算法估计的精确度和收敛速度。仿真结果表明，改进后的算法对波达方向估计的准确性和实时性都有很大提升。

• 面向旋翼飞机螺旋桨干扰的AM通信语音信号智能增强方法

  田斌鹏,董文方,张昆,周良辰,文飞

  为改善旋翼飞机空地语音通信质量，针对旋翼飞机螺旋桨造成的幅度调制(Amplitude Modulation,AM)信号复杂多频干扰以及恶劣机舱背景噪声，提出了一种通信语音时频掩膜智能增强方法，从而实现对机舱噪声与复杂干扰的有效抑制。该方法首先对原始时域语音信号进行分帧与加窗，通过短时傅里叶变换获取幅度谱与相位谱；然后将原始幅度谱作为网络输入，采用深度神经网络分析其语音信号的特征，采用长短期记忆网络挖掘语音信号的时序上下文信息，实现对语音时频掩膜的准确估计，并将其用于增强原始幅度谱以得到网络输出；最后结合原始相位谱，通过逆短时傅里叶变换获得增强后的时域语音信号。仿真与实际测试表明，该方法可有效抑制旋翼飞机环境下的干扰噪声，提高通信语音信号质量。

• 融合自注意力的卷积门控循环网络语音增强

  胡少东,袁文浩,时云龙

  语音时频特征的时间依赖性、局部相关性、全局相关性等特性，使得传统的神经网络结构与时频域语音增强任务无法完全相适应。针对这一问题，首先利用卷积层代替门控循环单元网络中的全连接层，构成卷积门控循环网络，解决门控循环单元网络在时间维度建模时无法提取频率维度局部相关性的问题；又因卷积层无法提取频率维度的全局相关性，进一步利用注意力机制关注全局相关性的能力，解决卷积门控循环网络无法关注频率维度全局相关性的问题，最后提出了一种深度融合自注意力机制的自注意-卷积门控循环网络。实验证明，该网络通过关注时频域特征的多种特性，有效地提升了语音增强性能。

• 基于EVM约束的预留子载波峰均比抑制

  杨奎,刘志祥,刘旺,王天乐

  传统预留子载波(Tone Reservation,TR)技术要求预留的子载波与数据子载波正交，占据的带宽受限，因而其降低峰值平均功率比(Peak-to-Average Power Ratio,PAPR)能力有限。提出了一种基于误差适量幅度(Error Vector Magnitude,EVM)约束的TR算法，将传统的预留子载波扩展至数据子载波生成峰值消除信号，从而大幅度降低峰值功率。基于系统误码率的考虑，在优化问题中加入数据子载波上会出现的最大EVM约束，采用凹凸过程(Concave-convex Procedure,CCCP)优化算法求解提出的优化问题。仿真结果表明，所提算法在发送端峰均比改善?5.6 dB?的同时，接收端解调性能仅损失?1 dB?。

• 改进混沌方程及其在保密VoIP系统中的应用与实现

  杨轶,荣锋,武志刚

  传统二维Henon混沌映射由于复杂度低、混沌区间小，在应用于加密算法时存在安全隐患。针对这一问题提出了一种改进型Henon映射，相较传统映射混沌区间提升了82.35%，复杂度提升了60.8%，更加适用于混沌保密通信系统的设计。在ARM平台上，基于改进型Henon映射设计实现了一种保密通信系统。其中，加密端由音频编解码芯片产生明文数字话音信号，主控芯片使用二值混沌序列对其进行流密码加密，并通过以太网芯片完成密文话音在IP网的传输，解密端在帧同步后通过逆过程实现话音回放。实现结果表明，在计算精度范围内系统对密钥敏感性强，加密前后话音信号统计相关特性低于0.3，保密效果较好。

• 一种基于FPGA的多面阵雷达时序控制器设计

  陈昌勇,张良俊,杨媛,刘文佳,叶舟,冯正康

  多面阵雷达是一种利用多个两维相扫阵面协同工作的相控阵雷达，具有复杂的时序控制需求。针对该需求，提出了一种时序控制器设计方案。该方案利用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,,FPGA)的灵活性和时序准确性，结合参数化设计，实现了Peripheral Component Interconnect express(PCIe)总线接口、通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,UART)接口、时序产生等功能，很好地保证了复杂时序的统一调度。实际工程应用表明，该时序控制器设计合理，具有良好的稳定性和可测试性。

• 一种Ku频段弯折结构小型化频率选择表面

  张沂,孙延龙

  针对当前微波系统对小型化频率选择表面的需求，提出了一种基于弯折结构的小型化频率选择表面，通过将三极子和末端圆弧组合的方式实现尺寸的缩减。对设计的结构进行了仿真设计与加工测试，实验结果表明，其谐振频率为?13.06 GHz?，呈现带通特性，单元尺寸为谐振波长的0.16倍，?-10 dB?带宽为?0.159 GHz?，并且具有良好的入射角度稳定性。所采用的这种弯折单元结构的设计方法可以在其他小型化频率选择表面结构中应用。

• 无人机数据链暗室拉距测试方法

  赵凯,黄璇,徐华伟,刘斌辉

  无人机数据链的有效通信距离是无人机的一项重要指标，如何准确高效地对有效通信距离进行测试表征，对于无人机安全运行和评估系统正常工作的可靠度具有重要意义。在分析无人机数据链通信链路中传输损耗构成的基础上，从测试环境可控性、测试效率、可重复性、贴近业务应用等方面比较了当前主要测试方法之间的优劣，设计了室内拉距测试方法并完成相应测试，最后根据吞吐量指标对有效通信距离与实际业务应用间的关系进行了讨论。所提出的无人机数据链有效通信距离测试方法简单易行，测试结果准确，具有较强的实用价值。

• 基于三元闭包理论的软件回归测试影响域分析方法

  刘涛,李继秀,王月波,蒲卿路,孙云

  为提高测试充分性，减少系统维护的代价，提出了一种基于三元闭包理论的软件回归测试影响域分析方法。将软件系统抽象为一个社交网络，软件系统提供的功能抽象为虚拟人，为虚拟人之间定义交流通道类型，通过图论和三元闭包理论构建非直接发生联系的人的关系，给出回归建议。建立有向有权图模型，再结合三元闭包理论，利用算法计算每个测试项推荐系数，如果推荐系数大于0.5，则将该测试项纳入回归测试。该算法实现了测试用例集约简的同时，结合测试项社区网络针对性地将可能有缺陷的测试用例进行回归测试，满足网络频率规划管理软件等项目工程回归测试的应用需求，大大降低了人力成本，提高了回归测试效率。

• 国外电子任务飞机现状与发展趋势

  魏恒东,何丽莎

  机载电子任务系统以其高灵活性和强适应能力成为世界各军事强国装备体系的重要组成部分，在历次局部战争中展现出越来越重要的价值，发挥了重要的作用。近年来，随着人工智能技术的不断发展和成熟，无人化装备迅速发展，但在一定时期内依然是有人、无人并存，各有侧重，共同组成完整的航空装备体系。分析了世界军事强国典型任务电子飞机的发展现状、作战运用方式，并总结了当今任务电子飞机发展的几个重要趋势。

• 基于MPTCP的非对称多链路传输调度方法述评

  章广梅,张建丰,王炜发,李勇

  随着通信及网络技术的发展，移动终端设备往往配备多个网络接口，具有多链路的网络接入能力。为实现多链路传输，互联网工程任务组提出了新型的多路径传输控制协议（Multipath Transmission Control Protocol，MPTCP）。如何合理进行MPTCP数据包调度为用户提供更大带宽、提高数据传输可靠性，并最大化网络资源利用率，成为网络通信领域的重要课题。首先，介绍了MPTCP的基本功能和其在数据调度中面临的主要挑战；然后，针对非对称多链路下的MPTCP传输调度算法，从减少数据包乱序、降低传输延迟、提高链路利用率，以及结合强化学习四个角度分析和比较了近年来的多路径传输相关研究；最后，结合当前研究热点展望了MPTCP的未来发展趋势。

• 超大规模MIMO信道测量建模研究综述

  丁瑞,钱晓涵,刘道华,王珏,高锐锋,胡英东,孙强

  超大规模多天线技术(Extra-large Scale Massive Multiple-Input Multiple-Output，XL-MIMO)，是5G大规模MIMO进一步向更高空间维度的扩展和延伸。随天线数目大幅增加，XL-MIMO部署呈现超大孔径阵列等新形态；其传播信道在5G大规模MIMO信道模型近场传播、空间非平稳等特性基础上，进一步呈现出用户可视区域不同等新特点，因此，需要新的模型架构对其进行描述。基于此，对文献中XL-MIMO相关的信道测量、特征分析与建模方法进行综述。从传统无线信道模型出发，对有限维MIMO、大规模MIMO、XL-MIMO共同的信道建模理论与手段、随阵列尺寸增加所表现出的信道新特性以及新特性所催生的新模型架构进行了详细阐述，对XL-MIMO信道特性下出现的挑战与机遇进行了展望，以期为未来超大规模MIMO传输设计提供重要参考。