电讯技术杂志

电讯技术杂志2023年第8期

• 基于FMCW雷达的多通道特征融合人体动作识别方法

  张丽丽,刘博,屈乐乐,陈真

  针对采用单一特征进行人体动作识别准确率不高的问题，提出了一种基于调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW）雷达的多通道特征融合人体动作识别方法。通过对FMCW雷达回波数据进行预处理，得到人体动作的距离参数与多普勒参数，构建出距离-时间特征谱图和多普勒-时间特征谱图数据集。为了进行人体动作特征的充分提取与精确识别，改进了单通道输入的传统卷积神经网络结构，把部分残差连接结构和跨阶段部分连接结构进行了优化应用至雷达人体动作识别领域，设计出端到端的CSP-FCNN（Cross Stage Partial-Fusion Convolutional Neural Network）多通道融合卷积神经网络。采用公开数据集进行实验，结果表明所提方法有效解决了单一特征动作识别信息量欠缺以及网络提取特征不充分的问题，识别准确率较单一特征识别方法提高了5

• 大规模MIMO信号检测IPIC算法的深度学习网络

  曾相誌,涂媛媛,申滨

  针对在大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统中，信道硬化现象减弱时最小均方误差(Minimum Mean Square Error,MMSE)检测算法及Richardson、Jacobi等迭代检测算法检测性能退化严重的问题，提出了一种深度检测网络，称为IPICNet,将深度学习技术和迭代并行干扰消除（Iterative Parallel Interference Cancellation,IPIC）检测算法结合。在IPICNet中，将IPIC检测算法的迭代过程展开为深度网络，并在此基础修改网络架构和添加可训练参数，同时对网络中需要使用的投影函数和损失函数进行了讨论和设计。实验结果表明，训练完成的IPICNet能有效提升IPIC检测算法的检测性能并在信道硬化现象不明显的MIMO系统中稳定工作。

• 反隐身飞机突防战术仿真

  姬伟杰

  为研究体系作战条件下地基雷达组网和预警机结合探测隐身飞机能力，基于隐身飞机三维建模并计算雷达散射截面积（Radar Cross Section，RCS），分析了隐身飞机突防过程中不同时刻雷达探测性能变化情况。首先，采用专业软件建立了某型隐身飞机三角面元模型，采用物理光学法（Physical Optics，PO）计算了飞机RCS。其次，建立了雷达坐标系与飞机机身坐标系转换关系，计算了不同时刻机身坐标系中雷达照射角度。最后，通过构建隐身飞机突防模型，研究不同时刻地基雷达组网和预警机联合探测隐身飞机的雷达探测距离和探测概率变化情况。仿真结果表明，地基雷达组网和预警机能够有效利用隐身飞机侧向、后方和上方RCS较大（10~20 dB）的特点，其中，预警机最大探测距离达151 km，平均探测距离在80 km左右，地基雷达组网的平均距离探测为50 km左右，对隐身飞机具有良好探测能力。

• 多源融合的数据链网络性能评估方法研究

  刘宏波,肖思帅,卢洽然,孟进

  针对无线通信条件下数据链网络性能测试和评估难题，设计了数据链网络性能评估方法。首先，采集数据链的记录数据；然后，通过对战术数据系统（Tactical Data System,TDS）数据的消息协议解析，按照数据链消息标准格式化TDS数据，提取时间、消息类型、数据链平台和收发消息四维变量；最后，结合集合映射理论，分析通信网络连通性，生成连通性评估报告和战术消息时序图。基于数据链网络实际业务数据，分析了测试样本经过传输造成的丢包、误码和时延抖动等影响，验证了多源融合方法的可行性和有效性。

• 一种基于相控阵天线的前向机载防撞系统

  杨沛斌,张紫潇,赵永库

  由于传统飞机的机载防撞系统天线突出飞机表面，对飞机天线布局和气动有一定在影响，且监视距离较近。设计了一种基于相控阵天线的前向机载防撞系统，综合利用飞机机翼等结构共形设计，与飞机同频段功能天线实现共用，降低了天线布局压力及对飞机气动影响。同时由于采用数字相控阵形成和/差波束的单脉冲测角的方式进行目标方位测算，相对于传统的双通道比幅/比相的测角方式，能够较大地提高系统对目标的测角精度，有效提升机载防撞系统性能。

• 面向多模异构任务的无人机集群自主协同优化

  姚昌华,安蕾

  针对无人机集群同时遂行多个异构模式、异构价值、异构需求任务时的自主协同优化问题，构建了集群遂行多模异构任务协同优化模型，提出了一种基于重叠式联盟博弈的分布式协作算法。通过综合考虑任务模式、任务价值、任务需求，以及集群中不同无人机成员的资源情况，基于不同任务类型下联盟内任务成功率和效能计算，优化无人机任务选择和资源分配并实现算法收敛和系统稳定，以及优化的分布式多机协同。仿真结果表明，所提方法能有效提高系统效用和任务成功率，并能在不同环境下实现面向异构任务目标的高效协同。

• 基于数字相干体制的激光测距数传一体化技术研究与实现

  杨海峰

  针对传统微波测控通信系统通信速率与测量精度难以同时进一步提升的问题，提出了一种光载波下基于调相体制的高精度测距、测距与通信一体化方法，利用QPSK数字相干激光通信速率高的特点，设计综合信息帧格式，结合双向单程测距与非相干测速，在单个光载波下通过激光通信中的再生时钟得到比特相位级高精度测距信号，实现激光高速通信与高精度测量的一体化，提高信道的集成度。研制了包含两套光学天线及终端的原理样机，验证了星间双向非相干激光链路统一测控与星地双向非相干激光链路统一测控模式，结果表明，在1 550 nm波长无线光信道条件下，测距随机差（1σ）≤1 cm（0.78 cm @6 kHz多普勒动态），测速随机差（1σ）≤1 cm/s（0.221 cm/s @ 6 kHz多普勒动态），误码率≤1×10-9狜10 Gb/s单通道传输速率的性能指标，可为激光统一测控系统及激光星间链路设备等提供技术支撑。

• 低轨卫星星座快速响应链路损毁路由算法

  崔荣芳,徐湛,职如昕

  设计高效弹性的卫星路由算法是未来低轨（Low Earth Orbit，LEO）卫星通信技术的一个重要发展方向。为解决低轨卫星星座网络中星间链路发生故障后存在的传输中断和数据安全问题，提出了一种低轨卫星星座快速响应链路损毁路由算法（Quick-response Link Destruction Routing Algorithm for LEO Satellite Constellation，QRLDRA）。QRLDRA以星座可预测拓扑作为星间路由计算基础，增加星地回传路由设计，快速将星间链路异常回传至地面计算中心处理；引入多优先级动态队列，根据节点链路状态调整星间链路不同数据传输的优先级；综合路由计算、路由上注、链路检测等功能，完成对拓扑变化的及时响应。通过仿真实验与传统算法的比较发现，所提算法有效提高了数据端到端传输的成功率，为用户业务服务质量（Quality of Service，QoS）提供了可靠保障。

• 一种“北斗”卫星导航系统三频周跳探测与修复方法

  王靖君,熊泽凯,劳源基,覃团发

  针对传统伪距-相位组合中伪距噪声过大的问题引入了多普勒观测值进行辅助，同时再联合无几何相位组合构成一种新的周跳探测与修复方法。在信号方面，选择B2a代替B2I，与B1I、B3I组成了“北斗”卫星导航系统（Beidou Navigation Satellite System，BDS）中定位性能更好的“北斗”三频观测组合。在选频方面，选用无几何相位系数\[-1,1,0\]、多普勒辅助伪距-相位系数\[1,0,-1\]，\[1,3,-4\]组合进行周跳的探测。在修复方面，使用搜索法进行周跳的修复，并根据1-范数原则确保修复值的准确性。在1 s的采样率、电离层延迟稳定情况下，所提方法不仅能探测与修复出所有加入的1周在内的周跳，而且相比传统伪距-相位方法在小周跳探测方面性能更佳。

• 一种基于复合测量体制的高精度轨道测量方法

  陈宏烨,朱蓉,李增有,戴由旺

  为解决特殊飞行器超长距离飞行时全航路飞行轨迹的高精度测量难题，提出了一种兼容我国目前两种主流测量体制的复合体制高精度测量系统方案和一种复合转发器构建思路，分析论证了其工作原理，建立了基于复合体制的轨道测量精度评估模型，并结合理论轨道完成了系统测量精度评估的仿真计算。结果表明，复合测量体制可以实现飞行器载荷的高效复用和装备资源的有效整合，弥补了单一测量体制轨道覆盖能力的不足，过渡段测速精度提升70

• 一种应用DS证据理论的雷达目标与IFF点迹关联方法

  闫善勇

  针对目标数量多、目标构成复杂环境下雷达目标与敌我识别（Identification Friend or Foe,IFF）点迹关联不准确的问题，提出了一种基于DS（Dempster-Shafer）证据理论的关联方法。基于区间灰数模型完成雷达目标与IFF点迹的灰关联度计算，并据此生成DS证据理论中辨识框架的基本概率赋值；利用Dempster规则对证据进行组合，当证据之间存在冲突时采用改进Murphy方法对数据进行处理；最终通过概率转换方法完成关联判决，形成对目标敌我属性的判定。典型场景下的仿真结果表明，该方法能够实现雷达目标与IFF点迹的有效关联，通过多次询问及关联过程，可提升不同场景下的关联正确率。

• 动与静目标双重检测的手势检测方案及硬件设计

  许云岚,李翔宇

  基于超声波的手势识别系统中引入手势检测方案一方面可以在无手势的时候不执行高复杂度的识别运算，有效地降低功耗；另一方面还可以分割出有效时间片段，提高手势识别的精度。为提升手势识别系统的性能，提出了一种手势检测方案并且以硬件实现了相应功能。采用动目标与静目标双重检测以及杂波图技术，提供手势识别系统在低功耗的检测模式以及高精度运算的识别模式间切换的条件，实现对环境静态杂波的跟踪和滤除，同时解决了传统单纯动目标检测在连续手势操作时存在的漏检问题。本方案由检测模式向识别模式切换的漏警率为0，识别模式向检测模式切换的虚警率为2

• 毫米波系统中基于压缩感知的波束空间信道估计

  陈发堂,梁志勇,王阳阳

  波束空间信道估计中大多为窄带信道模型，因此，将基于天线开关网络（Antenna Switching Network，ASN）的导频分组方案应用到宽带信道中，将信道估计构建为稀疏信号恢复问题。针对稀疏信号重构算法中基于广度优先准则的多径匹配追踪算法（Breadth First Based Multipath Matching Pursuit,MMP-BF）需要已知稀疏度的问题，使用分段弱正交匹配追踪算法(Stagewise Weak Orthogonal Matching Pursuit,SWOMP)的阈值准则代替MMP-BF算法的相关性准则，并在每一次迭代结束后根据估计值再次采用阈值准则进行回溯以提高原子选择的准确性。仿真结果表明，在信噪比为0 dB时，改进算法在低导频开销下相比正交匹配追踪（Orthogonal Matching Pursuit，OMP）等传统算法估计精度提高了至少2 dB，相比MMP-BF算法在不同路径个数下具有更好的鲁棒性。

• 双智能反射面辅助的毫米波系统和速率最大化研究

  魏思悦,岳殿武,苏雨苗,戈忠义,李光辉

  智能反射面（Intelligent Reflecting Surface，IRS）作为一种低成本的无源设备，它能够智能地控制无线传播环境。考虑一种双IRS辅助下行毫米波多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）系统，通过联合优化两个反射面的反射相移矩阵和基站预编码矩阵，最大化多用户和速率，同时满足发射功率约束以及IRS反射系数的模一约束。由于两个反射面之间存在反射链路，优化问题中的优化变量高度耦合，因此采用交替优化对原问题进行解耦，子问题中分别采用流形优化和最小均方误差方法来求解。仿真结果表明，所提方案获得了比现有块坐标下降方案以及随机相位方案更好的和速率优势。

• 通信受限条件下的多节点信号快速关联算法

  朱明军,黄渊凌,纪晓婷

  多节点采集信号关联是多无人机协同信号处理的关键前置步骤。为了解决通信受限条件下多节点信号快速关联问题，提出了一种基于抽取互相关检测的信号快速关联算法，各无人机节点将抽取后的信号传输至数据处理节点进行互相关判决，从而实现信号的快速关联。为了在保证关联性能的同时提升关联速度，基于方差伽马分布推导了抽取互相关检测的性能描述模型，基于该模型实现了对算法参数的优化配置。仿真结果表明，与高斯近似性能描述模型相比，所提性能描述模型更加精确，采用该模型优化的算法在满足关联性能的前提下能够有效降低通信流量需求，提升关联速度。

• 针对时间交织采样的后台自适应频域校准技术

  丁晟,孙友礼

  针对高速双通道时间交织采样（Time-interleaved Analog-to-Digital Converter,TIADC）系统通道失配的问题，提出了一种后台自适应频域校准技术。该技术采用数字混频+低通滤波技术，将失配镜像点搬移至零频，并形成I/Q复数信号；然后基于信号统计学进行校准系数计算，并利用该系数完成共轭对消校准；最后将校准后信号通过数字混频搬移回原始频率，完成整个校准过程。进一步提出了基于FPGA/ASIC的算法实现电路。经实物测试验证，在6 Gsample/s双通道TIADC系统中，该技术能够优化失配比达33.3 dBc以上，失配优化程度高，同时具有全流水实时后台处理特性，且不需要增加额外系统资源。

• 基于改进CenterNet的图像多篡改检测模型

  夏涛,黄俊,徐太秀

  针对目前的图像篡改数据集中缺少同时包含多种篡改操作的单张图像的问题，构建了包含多种图像篡改手段的综合数据集（MTO Dataset），每张图片包含复制移动、拼接和移除中的2种或3种篡改操作。针对多篡改检测，提出了一种基于改进CenterNet的图像多篡改检测模型，将RGB图像和经过隐写分析得到的噪声特征图作为特征提取网络的输入，在特征提取网络ResNet-50的每一层卷积前加入门控通道注意力转换单元以促进特征通道间关系。为得到更具辨别性的特征，通过改进后的注意力机制自适应学习并调节特征权重，最后使用改进的损失函数优化边框预测的准确度。实验结果证明，与当前先进模型DETR、EfficientDet和VarifocalNet相比，该模型的F1分数提升0.4

• 基于多模型融合的航空电子产品故障预测方法

  文佳,梁天辰,陈擎宙,钱东

  针对复杂机载环境应力条件下航空电子产品故障预测所面临的退化趋势差异大、训练数据样本量小等问题，提出了一种改进长短期记忆（Long Short-Term Memory,LSTM）神经网络模型与集成学习框架相结合的故障预测方法，以满足现代综合航空电子系统智能调度管理与自主维护保障的需求。该方法在LSTM模型中引入Dropout机制，构建基于不同历史数据集的差异性LSTM模型组，以解决故障预测时序信息记忆问题与小样本条件下数据驱动模型训练过拟合问题；采用Adaboosting算法计算模型权重，并基于实时数据动态调整，以滤除复杂机载环境应力引入的预测误差，解决多模型融合的性能差异问题。最后，采用NASA公开的锂电池退化数据集进行仿真验证,实验结果表明,相较于传统BP神经网络、经典LSTM和LSTM基模型，该方法具有更高的趋势拟合度和预测精度。

• 小样本下的低压电力线网络故障量化

  刘臻,白桦,吴笛,林斌,褚如旭,王韬樾

  低压电力线网络的区域性的故障告警难以量化分析。同时，由于节点数目众多，对低压电力线节点单节点级别的故障告警进行专家分析的成本过高，进一步增加了网络故障区域性量化的难度。为此，从实际出发，给出了专家标注样本较少情况下的低压电力线网络节点级和区域级量化的方法。首先，设计了一个基于注意力机制的节点故障量化图卷积神经网络（Nodal Fault Quantization Graph Convolutional Neural Network，NFQ-GCN），以不同节点、不同重要性因子作为神经网络的输入。进一步地，设计了区域性节点故障量化图卷积神经网络（Regional Fault Quantization Graph Convolutional Neural Network，RFQ-GCN），通过约束节点扩增时区域嵌入位置振动函数至利普希茨（Lipschitz）连续条件，使区域的故障量化可解释地满足小样本的专家标注模式。通过设计上述两个神经网络，可以实现节点级和区域级的智能故障量化，降低故障分析成本。

• 一种磁耦合激励的圆极化滤波天线

  汤晓云,王震,丁卓富,肖利

  提出了一种磁耦合激励的圆极化滤波天线。该天线采用磁耦合技术，实现了TEM模到TE10模的小型化转换，再经过矩形到圆波导的过渡，结合圆极化片的调节，获得向自由空间高效率转换的圆极化电磁波。在介质矩形波导中，引入了4个尺寸不同的耦合探针，通过对这些探针尺寸的调节，可以产生谐振和非谐振模式，获得期望的谐振频率、传输零点、滤波极点和谐振器间的耦合系数等，最终实现良好带外抑制的低频滤波天线性能。实测结果充分验证了设计的合理性。该设计思路对其他多级滤波天线也同样具有借鉴意义。

• 扰流小通道液冷冷板流动与传热特性的数值研究

  马岩,倪涛,张立,谢欢欢

  为降低常规蛇形小通道液冷冷板的热阻，提高其对流换热能力，在流道内引入了一种强化换热结构，设计了扰流蛇形小通道液冷冷板，并利用数值模拟方法对两者进行了比较分析。相比于常规蛇形小通道液冷冷板，新的流道设计能够显著降低冷板的总热阻和进、出口压降，降幅分别可达9.2

• 水面导航与监视雷达技术进展

  彭祥龙

  国土与领海安全以及水面和海洋经济的发展，对水面导航与监视雷达提出了新的需求。梳理了水面导航与监视雷达的应用功能需求变化，综述了近十年来国内外的最新产品与技术发展状况，分析了该类雷达相关技术的一些发展方向，指出综合集成多种雷达体制、多频段、多极化与多功能将是新产品的常态，基于特征的目标检测与弱小目标检测前跟踪是学术研究的主要方向，经典的目标检测与跟踪算法仍然在工程应用上持续完善。