电讯技术杂志

电讯技术杂志2022年第8期

• 信息优先级保护的动态频谱分配算法

  毛忠阳,孙林,刘锡国,刘传辉

  为提高海上无人艇编队无线网络频谱利用率，同时满足不同优先级信息的传输需求，提出了一种信息优先级保护的动态频谱分配算法。算法采用完全信息动态博弈模型，引入异步分布式定价（Asynchronous Distributed Pricing，ADP）算法设计效用函数。鉴于传统ADP算法在有较多通信余量时干扰价格定价过高，改进干扰价格定义。为体现优先级对分配的影响，在效用函数中加入信息权重。对效用函数成本部分进一步更改，可在实现高优先级信息优先传输的同时，依据通信速率需求合理分配信道通信容量。经过仿真验证，所提算法在吞吐量和可靠性方面优于基于节点优先级的分配算法。

• 无人机协作通信系统中基于区块链的频谱共享机制

  周平,朱江

  为解决无人机与蜂窝网络在协作频谱共享中的激励与安全问题，提出了一种基于区块链的频谱共享机制。首先，为保证无人机在协作过程中的可靠性和真实性，采用基于信誉的赢家判决方法和维克里（Vickery）拍卖的付款规则，在保证无人机通信最小速率前提下提出最大化蜂窝网络传输容量的优化方案。其次，为避免集中机构带来隐私泄露等危险，提出基于区块链的拍卖框架，使用区块链存储并更新无人机的信誉值，并使用智能合约功能来验证和执行拍卖。最后，通过仿真验证区块链的防篡改性，表明所提机制具有激励兼容性并能提升蜂窝网络的传输容量，且与其他方案相比具有较低的协作中断百分比和较好的公平性。

• 任务迁移的移动边缘计算系统中资源分配和任务卸载策略

  贾淑霞,郝万明,高梓涵,杨守义

  针对在任务卸载时由于设备的移动而导致任务迁移这一问题，将任务卸载过程建模为马尔科夫决策过程，并通过优化资源分配和任务卸载策略，解决基于联合时延和能耗的损耗函数最小的优化问题。首先将问题转化为最小化损耗函数之和，并在决策前对每个任务的传输功率采用二分法进行优化，然后基于获得的传输功率提出一种QLBA（Q-learning Based Algorithm）来完成卸载决策。仿真结果证实所提方案优于传统算法。

• 基于多特征SSA-ELM的调制识别

  肖潇,谢跃雷

  针对当前通信信号调制识别算法在低信噪比环境下识别率不高、训练速度慢、识别类型受限等问题，提出了一种基于多特征麻雀搜索算法-极限学习机(Sparrow Search Algorithm-Extreme Learning Machine,SSA-ELM)的信号调制识别方法。该方法基于四阶和六阶累积量构造两个特征参数，引入分数阶小波变换，利用分数域小波系数构造特征值，组成三维特征向量后输入SSA-ELM网络进行分类。仿真及USRP(Universal Software Radio Peripheral)采集数据验证结果表明，所提特征参数具有较好鲁棒性，且SSA算法优化后的ELM网络分类性能得到明显提高，在SNR等于6 dB时两种方法识别率均达到90%，且最高识别率达到94%。

• 一种面向全空域覆盖阵列的和差比幅测角跟踪方法

  谢伟,陈颖,杨龙,王娜,袁田,王茗

  针对和差比幅方法在全空域相控阵系统应用扩展中出现的辅助波束指向计算、角度估计问题，分别给出了一种基于辅助坐标系的指向计算方法和一种基于方向图高斯拟合的目标角度解算方法，并针对角度跟踪滤波环节的角误差向量估计方法进行了优化。仿真分析结果表明，面向子阵化全空域阵列，和差比幅方法表现出了优越的差波束性能，且在和差比相方法跟踪失效的条件下，该方法仍然能够实现优于0.1倍波束宽度的角跟踪精度。

• 一种全空域球面相控阵天线对非协同目标的过顶跟踪方法

  扈景召,王文政,杜丹,官劲,魏瑞利

  针对天线对非协同目标过顶跟踪时天线角跟踪动态过大的问题，提出了一种应用于全空域球面相控阵天线的角跟踪方法。应用该方法，在球面阵天线对非协同目标的整个跟踪过程中可实现角跟踪系统全程低仰角跟踪，从而避免了球面阵天线在对目标跟踪过程中出现的高仰角过顶跟踪的问题。该方法在航天或航空测控领域有广泛的应用前景。

• 余弦相位BOC信号互相关延迟无模糊跟踪方法

  周艳玲,袁志鑫,高瑜那,张若凡

  二进制偏移载波调制信号（Binary Offset Carrier,BOC）是具有高精度和抗多径潜质的导航信号，然而余弦相位BOC(Cosine-phased BOC,CosBOC) 信号的自相关函数（Auto-correlation Function,ACF）的复杂多峰易引起跟踪模糊且难以消除。根据CosBOC信号形状码向量设计出本地辅助信号，与接收到信号相关运算形成子互相关函数，再进行延迟移位、线性组合和非线性处理获得无模糊相关函数，从而消除副峰并实现无模糊跟踪。针对CosBOC(10,5)的仿真结果表明，当载噪比大于27 dB-Hz时，该方法的码跟踪精度优于类二进制相位键控（Binary Phase Shift Keying Like,BPSK Like）法和伪相关函数（Pseudo-correlation Function,PCF）法,且该方法的多径误差包络面积小于BPSK Like方法和PCF方法。

• 卫星位置高时空分辨率实时预报的FPGA实现

  郑金秀

  针对高时空分辨率的卫星信号模拟问题，设计了卫星位置实时预报方法。该方法基于现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）器件，根据卫星轨道参数，在每个模拟信号的采样时刻计算并给出卫星位置，最大限度地支撑模拟器给出高精度模拟信号。仿真结果验证了该方法的有效性。

• 一种低轨卫星动态链路预算评估模型

  张朝贤,张毅,徐帆

  针对低轨卫星透明转发通信系统，提出了一种动态链路预算评估模型，为透明转发卫星互联网设计提供参考。该模型给出了星地透明转发两跳链路信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）计算方法，在计算信号传播链路中自由空间路径损耗、阴影衰落、大气吸收、云雾衰减和降雨衰减的基础上，分析了我国大陆地区在全球典型低轨卫星星座覆盖下的两跳链路SNR，以及不同位置用户解调所需的信关站等效全向辐射功率要求。仿真结果表明，该方法考虑了馈电链路和用户链路的共同作用，能较好地评估卫星星座设计、用户地理位置对两跳链路SNR的影响。

• 一种适用于星地网络的流量负载均衡算法

  郑健阳,李晖,周又玲,王萍,林志阳

  在星地网络的背景下，为了降低由于地面网络链路负载过高导致的传播时延，提出了一种适用于星地网络的负载均衡算法。算法基于网络的链路容量设置一个链路资源利用率作为阈值，当发现路径出现过载的时候分成两步进行路径的预规划：第一步，运用蚁群算法为链路过载的数据流选择其他的路径，以满足地面网内部的负载均衡；第二步，如果仍出现链路超阈值的情况，通过卸载延迟容忍数据流来执行地面与卫星网络之间的负载均衡。仿真结果表明，设定自适应的过载阈值可以有效降低链路的拥塞，与现有算法相比该算法不仅可以更加均匀地分配地面网络中的流量，而且借助卫星网络使地面网络的平均时延降低了18.3%，提高了网络的服务质量。

• 考虑磁差的鲁棒DME/VOR/SINS组合导航算法

  方涛

  测距仪（Distance Measuring Equipment,DME）/伏尔（Very High Frequency Omnidirectional Range,VOR）/捷联惯导系统（Strap-down Inertial Navigation System,SINS）的组合是实现区域导航的重要导航源，国内针对其开展的理论研究未考虑VOR台站磁差的影响；此外，当飞机飞行至台站上空附近时，方位测量中的野值将导致组合导航精度迅速恶化。针对上述问题，提出了一种改进的DME/VOR/SINS组合导航算法。首先，在建立状态空间模型过程中将磁差扩维进状态变量，以解决已有研究中存在的理论缺陷；其次，推导了DME斜距测量误差与位置误差间的数学关系，结合方位误差量测方程，建立卡尔曼滤波的量测方程；最后，采用一种鲁棒的基于M估计的卡尔曼滤波算法实现信息融合。测试结果表明，所设计的DME/VOR/SINS组合导航算法可以准确地估计出VOR台站磁差，显著提高了组合导航精度和算法的适用性；能有效应对方位测量值中的野值，具备较高的工程应用价值。

• 飞翼无人机多形翼尖P频段RCS特性及影响分析

  王若尘,杨延平,张国鑫,王波,马晓平

  全机隐身特性是先进无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）最为重要的设计目标之一。为探究不同翼尖形状对飞翼无人机P频段电磁散射特性的影响，对典型飞翼无人机翼尖进行多切面建模。采用高精度多层快速多极子方法（Multilevel Fast Multiple Algorithm,MLFMA）分析了不同翼尖方案下飞翼无人机全机在P频段雷达散射截面（Radar Cross Section,RCS）随迎角的变化，设计出优选方案，并进一步分析了优选方案下不同切割位置对整机前向平均RCS的影响。结果表明，在参考线15%处的直切翼尖方案具有最优的P频段电磁散射特性。

• 基于双通道GoogLeNet网络的旋翼无人机分类

  孙延鹏,任广龙,屈乐乐,刘妍

  针对利用雷达微多普勒效应的旋翼无人机识别问题，提出了一种基于双通道GoogLeNet网络的分类识别方法。首先对旋翼无人机的回波信号进行短时傅里叶变换（Short-Time Fourier Transform,STFT）从而获得信号时频谱，对时频谱沿时间轴进行傅里叶变换得到节奏速度图（Cadence-Velocity Diagram,CVD）。然后将时频图和CVD作为双通道GoogLeNet网络的输入进行特征提取用以获得回波信号的时频域和节奏速度域的特征，最后将所获得的特征输入到Softmax分类器中进而实现旋翼无人机的分类识别。基于实际雷达数据的实验结果表明，所提旋翼无人机分类方法准确率可达到98.9%。

• 机载CNI系统外场原位性能检测技术

  童大鹏,周靖宇,黄泽贵

  针对机载通信导航识别（Communication,Navigation and Identification,CNI）系统外场检测中广泛存在的检测覆盖率低、性能测试能力不足、测试诊断效率低等问题，提出了一种改进的面向机载CNI系统的外场原位性能检测技术。首先通过资源整合改进原位性能检测架构，在此基础上改进音频信号、灵敏度、频谱分析测试方法，设计了一种复合推理机，最后通过外场实测数据验证了原位性能检测技术的效果提升与诊断的自动化程度提升。

• 机载TACAN设备接收信道健康评估方法

  李光彩,任震,文佳,梁淏翔,梁天辰

  根据现代飞机视情维修模式下机载设备健康评估实时性与可量化的要求，提出了一种基于自动增益控制（Automatic Gain Control,AGC）偏差的机载战术空中导航（Tactical Air Navigation,TACAN）设备接收信道健康评估方法，以解决目前工程实践中机载TACAN设备机内测试结果无法量化与地面测试开展时机受限的问题。该方法以机载TACAN设备在飞行中记录的设备工作模式、空空或空地测距结果、接收信道AGC衰减值等数据为输入，建立接收信道AGC衰减值偏差、增益损耗与TACAN功能作用距离的计算模型，以及以增益损耗为健康表征参数的接收信道健康度评估模型，并采用实测数据与仿真分析相结合的方式证明了方法的可行性。该方法可用于维护人员在飞行数据离线分析时精准、量化评估机载设备的健康状态，以减少因设备故障导致的停机时间。

• 一种基于属性散射中心的SAR遮挡目标识别方法

  郑秋菊,邓华阳,陈欣

  针对合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）图像遮挡目标识别问题，提出基于属性散射中心局部最优匹配的方法。综合考虑匹配对数量以及匹配对之间的差异，采用粒子群算法构建测试样本和模板样本的属性散射中心集之间的局部最优匹配关系。在此基础上，引入SAR遮挡目标带来的散射中心变化特性，定义稳健的相似度准则。基于散射中心匹配结果计算测试样本与各类模板的相似度进而判定其目标类别。在MSTAR数据集上的实验结果表明，所提方法在标准操作条件下对10类目标取得98.72%的平均识别率，在随机缺失、方向缺失两种遮挡模型下也取得优于对比方法的性能，证明了所提方法对于SAR遮挡目标识别的有效性。

• 单天线连续波雷达发射泄漏噪声全链抑制技术

  雷云,王礼麒,石秀琨

  为提升单天线连续波雷达对弱小目标的远距离探测能力，分析了发射泄漏信号噪声对雷达检测性能的影响，提出了基于发射噪声全链抑制的解决方法。该方法首先在天馈链路中采用射频对消和反射对消技术抑制发射泄漏信号的功率电平，其次在接收机链路中采用相参混频噪声对消技术进一步遏制发射泄漏噪声对接收机热噪声的影响，最后在发射链路上采用超低相噪的波形产生技术控制发射噪声电平。整机试验结果表明，该方法应用到单天线连续波雷达中，不仅实现了对电力线等弱小目标的远距离探测，而且与同样功能的脉冲雷达相比具有更优的性能和装机适应性。

• 一种雷达导引头天线罩误差数字补偿方法

  杨胜华

  针对天线罩引入的误差对视线角速率的影响，提出采用单脉冲跟踪测角方法测量雷达导引头天线罩误差特性。分析了天线罩误差特性和数字补偿方法，并通过建模仿真和试验验证了其补偿过程及结果。该方法有效降低了天线罩误差对雷达导引头输出视线角速率的影响，在其他工程研制中值得推广使用。

• 一种基于等价字符的不完整时间序列相似度算法

  黄辰,张蔚,吕敏

  针对几种典型相似度算法在求解不完整时间序列相似度问题上准确率低、适应性差的问题，利用差分变换、量化处理、符号化处理、等价字符变换方法并借鉴最长公共子序列、贪婪字符串匹配算法优点，提出了一种适用于不完整时间序列的相似度求解算法。针对等长脉冲缺失时间序列，该算法的相似度结果经加权平均处理，准确率比典型算法提高了10%以上；而对于更具一般性的非等长脉冲缺失时间序列，相似度结果准确率也有明显提高。实验结果表明该算法对不完整时间序列具有较好的数据关联效果，在真实数据环境下具有较强的鲁棒性。

• 针对细微特征进行K-means聚类的电台分选识别技术

  杨亮亮

  现代战场中的无线通信设备日益增多，精准获取个体信息已成为研究热点，但也是难点。针对通信电台，提出了一种分选识别技术。该技术从电台物理层特性出发，对其辐射信号的细微特征进行K-means聚类以实现分选，分选的同时提取各个个体的特征属性值，未知信号通过与特征属性值相关运算实现个体识别。该技术无需先验知识，无需训练运算，通过实验验证，其可行、高效，易于工程实现。

• 基于信源数目估计的超定盲信号分离

  马诚,李云红,陈锦妮

  针对盲信号分离中信道噪声大、信号分离效果差等问题，在传统主分量分析和特征值分解方法的基础上，提出了一种基于信源数目估计的超定盲信号分离方法。首先，采用主分量分析和最大似然估计方法分别对混合矩阵和噪声协方差进行估计，用于对信道噪声的估计与去除；然后，采用交叉验证法对源信号维数进行估计，实现盲信号分离。为了验证提出算法的分离效果，对轻拖尾与轻拖尾混合信号以及重拖尾与轻拖尾信号混合情况进行仿真实验验证，结果表明该算法具有良好的分离效果。

• 残差扰动网络辅助的BP译码算法

  王华华,徐勇军,秦红,方泽圣

  极化码的置信传播(Belief Propagation,BP)译码算法性能相比于其他极化码译码算法并不具有优势。为了改善这一现象，提出了一种基于残差网络和扰动译码算法相结合的BP译码算法。该算法通过在传统BP译码算法的基础上添加残差神经网络对接收信号进行处理，使其更大概率地落在可正确译码区域内，从而达到改善传统BP译码算法的译码性能的目的。仿真结果表明，在误比特率为?10???－4?时，所提算法相比于传统的BP译码算法约有?0.7 dB?的性能增益，相比于BP-RNND(50)（BP- Residual Neural Network Decoder）译码算法约有?0.6 dB?的性能增益；同时，在低信噪比时所提算法的平均迭代次数相比于传统BP译码算法约有60%的降低。

• 一种基于圆环模型的网格搜索定位算法

  王浩祥,邓平

  为了降低非视距(Non-Line-of-Sight,NLOS)误差对定位精度的不利影响，提出了一种基于圆环模型的到达时间(Time of Arrival，TOA)/到达角(Angle of Arrival，AOA)混合定位算法。假设各基站(Base Station,BS)接收的多径信号都经历了散射体的单次散射，首先利用圆环模型的几何特征搜索圆环的半径，再根据圆环的半径、TOA信息和AOA信息确定散射体的位置;然后将散射体作为虚拟基站规划移动台(Mobile Station,MS)的可能位置范围，并使用网格搜索和约束判断来获得多个MS可能的估计位置;最后根据误差目标函数的大小进行选择性平均。在不同NLOS场景下的仿真结果表明，与现有算法相比，所提算法取得了更好的定位性能。

• 基于后验噪声的贝叶斯鲁棒卡尔曼滤波器

  张楚元,曹林,赵宗民,王东峰

  目标跟踪的精度取决于滤波器的性能，但在许多实际的毫米波雷达测量场景中，模型及相关参数的不确定会导致传统滤波器的性能下降。为了应对这种情况，基于贝叶斯准则设计了一种鲁棒卡尔曼滤波器。利用Metropolis Hastings算法，从不确定噪声参数的似然函数中采样并以样本分布来近似后验噪声分布，然后计算其统计平均值，并借助后验噪声统计量扩展了经典卡尔曼滤波器。另外，针对采样时提议分布（Proposal Distribution）难以确定的问题，提出了一种提议分布自适应方法，即利用离散Fréchet距离来评价候选分布与先验分布变化趋势的相似性，然后选取相似性最大的候选分布为提议分布。通过处理毫米波雷达的测量数据证明了该滤波器在应对观测噪声不确定的场景时性能优越。

• 面向独热编码的有限状态机抗单粒子翻转设计

  王鹏,邓智,范毓洋

  在空间高能粒子影响下，电路容易发生单粒子翻转，而在电路设计中处于核心地位的有限状态机一旦受到单粒子翻转影响，可能无法进行正常的状态转移，从而导致有限状态机失去数据控制功能。为此，面向独热编码的有限状态机进行了抗单粒子翻转设计，并以航空全双工交换以太网中的入队数据总线控制模块作为验证模型，通过故障注入验证了设计方法的正确性。最后对该设计进行了可靠性评估，结果表明相比于传统的三模冗余加固方法，该方法的失效概率降低了两个数量级，此外还能根据实际需求调整纠正位数。相比于编码方式，该方法采用的逻辑更简单，更便于设计人员的开发和使用，具有较强的实用性。

• 一种可编程Slice的FC路由访问控制设计与实现

  王兆辉,邓豹,沈剑良,陈艇

  针对传统的航空电子环境下的光纤通道（Fibre Channel-Avionics Environment，FC-AE）交换网络路由访问控制灵活性不足的问题，设计了一种可编程协议处理单元（slice）进行FC的协议解析、匹配与处理，从而实现FC网络路由访问控制。该设计可根据用户需求对自定义的报文域段进行规则检查，并根据用户定义的访问策略进行报文的输出控制。相比于传统配置ZONE（物理端口分区）或者虚拟端口分区（Virtual SAN,VSAN）的路由访问控制策略，该设计可以将可选的配置域段范围带宽增加10倍，具有更高的安全性和灵活性。

• 一种全国产化方案冷或门电路设计与实现

  张波,周新

  随着机载二次电源系统设计的不断更新和发展，机载用电设备对供电电源的要求不断提高，供电电源冗余备份成为一项基本要求，同时近年来全国产器件电路设计方案已经成为机载二次电源系统设计的必然趋势。针对以上两方面需求，提出了一种基于全国产化器件的冷或门电路设计方案，用于机载电源冗余备份电路设计，提高机载供电电源的可靠性。仿真与实验测试结果验证了方案的有效性和可行性。

• 面向“互联网+”的民机数据链系统发展趋势

  刘天华,林静,王丽,王勇

  未来的飞机是空地数据网络中的一个节点。数据链基于多种传输链路，构建网络化的生态系统，为飞机、空管部门、航空公司提供丰富的航迹、气象、放行等数据，提高飞行安全和效率。在总结国外数据链发展规划和路线的基础上，介绍了国内数据链发展规划及路线，针对未来数据链在民机上的应用提出了一种未来民机机载数据链系统架构，分析了数据链地面网络的发展趋势，展望了数据链在下一代空管系统中的应用。