电讯技术杂志

电讯技术杂志2024年第4期

• 基于深度卷积网络的二维波达方向估计方法

  袁野,张伟科,许左宏

  为了提高信号波达方向估计技术的实时性和简便性，设计了一种适用于估计均匀圆阵多信号波达方向的深度卷积网络。由阵列观测数据得到的协方差矩阵被当作是包含实部和虚部两个通道的图像，将其当作是卷积神经网络的输入张量，便可以通过训练网络来提取包含在信号协方差矩阵中的波达方向细微特征，从而实现准确快速地同时对多个入射信号的方向进行估计的目的。仿真结果表明，设计的深度卷积网络能够很好地完成二维信号波达方向估计。相比于现有估计方法，卷积网络给出的结果更加精确，且算法相对稳定。因此，提出的深度卷积网络在多目标方位识别与跟踪领域具有潜在的工程应用价值。

• 利用无监督预训练的轨迹深度关联

  李平,李雨航

  针对时空相似度算法关联轨迹的局限性，采用深度学习方法进行轨迹关联，并提出了一种基于无监督预训练的匹配神经网络训练方式。利用Geohash向量嵌入对轨迹信号做特征工程处理，构建自注意力机制神经网络结构，使用无标注轨迹数据基于遮蔽预测任务进行模型预训练;然后构建孪生匹配网络结构，加载预训练模型参数；最后使用标注轨迹对数据基于均方差损失函数微调预训练模型参数得到轨迹对匹配模型。采用Geolife GPS轨迹数据集作为评估数据集进行模型训练与测试，实验结果显示，利用无监督预训练的轨迹关联方法较现有最优算法匹配准确率提高了5个百分点，达到了96.3%，充分证明了该方法的有效性。目前轨迹关联领域基于深度学习预训练模型的研究较少，该方法具有重要的参考意义。

• 融合残差SENet的毫米波大规模MIMO信道估计

  刘庆利,杨国强,张振亚

  在户外光线追踪场景下，针对毫米波大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）系统受户外环境噪声干扰导致估计精度低的问题，提出了一种融合残差挤压激励网络(Squeeze-and-Excitation Network，SENet)的条件生成对抗网络的信道估计方法。该方法采用条件生成对抗网络将低分辨率接收信号重建为高分辨率的原始信号完成信道估计，同时在生成器网络中引入SENet网络模块来抑制户外场景下显著性噪声干扰，提高估计精度；最后将残差网络中的残差块添加到SENet的放缩操作后，提高条件生成对抗网络的收敛速度。仿真结果表明，相较于正交匹配追踪算法、卷积神经网络、去噪卷积神经网络和条件生成对抗网络算法，所提方法在户外噪声环境下估计精度平均提高了约2.2 dB,且在高噪声强度下估计精度的提高更为显著。

• 分布式机器学习在RIS辅助的无线信道估计中的应用

  陈静,邓炳光,冀涵颖

  无线信道估计是部署可重构智能超表面（Reconfigurable Intelligent Surface，RIS）辅助通信系统的关键与前提，然而下行链路传输环境下信道估计困难且导频开销大是对智能超表面辅助通信的重大挑战。针对以上问题，提出了一种基于分布式机器学习（Distributed Machine Learning，DML）训练模型的区域交集切换方案。首先，建立了一个多用户共享的下行信道估计神经网络，通过DML技术协同用户与基站训练网络模型。其次，搭建分层次神经网络结构对用户区域信道进行分类和特征提取。最后，针对用户处于相邻信道交集位置问题采用特征区域模型融合。仿真结果表明，基于区域交集的DML模型方案能在减少信道训练导频开销的同时最大化信道估计的精准性能。

• 基于拓扑优化和链路感知的无线体域网路由协议

  廖栋森,祝长鸿,黄业恒,覃团发

  为解决无线体域网(Wireless Body Area Networks,WBAN)在人体运动过程中网络拓扑结构频繁变化导致链路质量和WBAN性能下降等问题，首先根据人体结构对WBAN网络拓扑进行优化，通过添加中继节点建立WBAN主干网，提供节点和hub之间相对稳定的链接，然后提出了适用于WBAN拓扑优化后的路由策略(Routing Protocol Based on Topology Optimization and Link Awareness,R-TOLA)。R-TOLA综合了链路质量感知和代价函数，通过调整主干网中继和节点中继获得最优化路径。仿真实验表明，基于拓扑结构优化和链路感知的R-TOLA协议和其他路由协议相比，在人体拓扑网络结构频繁变化的环境下具有网络生存时间更长、吞吐量更大等优势。

• 语义驱动的颜色恒常决策算法

  刘凯,孙鹏,童世博,解梦达

  不同颜色恒常性算法适用于不同场景下的图像，算法融合是扩展颜色恒常性算法适用范围常用的方法之一，而现有融合性算法在算法选择依据上忽略了语义信息在图像纹理特征描述中的作用，导致光源估计时的精度不高。针对该问题，提出一种语义驱动的颜色恒常决策算法。首先，利用PSPNet(Pyramid Scene Parsing Network)模型对经过一阶灰度边缘算法(1st Gray Edge)偏色预处理后的目标图像进行场景语义分割，并计算场景中各个语义类别的占比；其次，根据语义类别及占比在已训练的决策集合中寻找相似的参考图像，并使用欧氏距离计算两者的语义相似度；最后，将语义相似度与基于多维欧氏空间确定的阈值进行判别，根据判别结果选择合适算法为目标图像实行偏色校正。在Color Checker和NUS-8 camera两种数据集中的实验结果表明，所提算法光源估计角度误差较单一算法均大幅度下降，且较同类型融合性算法分别下降14.02%和8.17%，提高了光源估计的鲁棒性和准确度。

• 天地异构网络资源融合管理与智能调度技术

  赵晶,柳罡,雷璟,严晓云

  针对天地网络资源跨域分散、快速配置调度难、综合利用率低等问题，开展天地异构网络资源特性及融合模式分析，以网络性能优化为目标设计天地异构网络资源融合管理架构。针对资源的异质异构性进行网络资源的分类与虚拟化，针对不同的网络服务需求进行资源多维描述和子网构建，针对业务的动态变化进行虚拟化资源的智能分配与动态调整。采用上述技术实现了网络资源的协同运用与自主调优，通过全网资源的统一调度和智能分配提高了网络资源利用率，提升了网络服务质量。

• 一种共址平台装备的射频干扰抑制系统设计方法

  唐聪,高昕,朱宏权,张金荣,张中山,郑东昊

  在共址平台场景下，大功率发射装备工作时辐射的信号会对其附近的高灵敏度接收机造成严重干扰。针对这一问题，采用一种多抽头射频干扰对消系统，通过控制系统中的时延、幅度和衰减的权值，使得产生的参考信号与干扰信号等幅反向，从而实现干扰信号的对消。为了获得最优的干扰对消性能，提出了一种基于优化算法获取多抽头最优控制权值的方法。与传统获取控制权值的方法相比，所提方法具有抽头支路少、干扰抑制性能高和对数字控制电路要求低等优点。

• 基于IMM-KF算法改进的欺骗式干扰检测算法

  陈世淼,倪淑燕,程凌峰,付琦玮,雷拓峰

  针对基于接收机基线长度的欺骗干扰检测方法在短基线和低定位精度下检测性能差的问题，提出了一种交互多模型卡尔曼滤波（Interactive Multi-model Kalman Filtering,IMM-KF）算法改进的欺骗式干扰检测算法。该方法通过IMM-KF算法对两个接收机天线的位置信息进行最优估计，提高基线解算精度，从而提升基于基线长度的欺骗干扰检测方法的检测性能。首先，详细分析了基于基线长度的欺骗干扰检测方法的数学原理；其次，建立欺骗检测算法模型，并对其性能进行仿真分析；然后，根据算法应用场景引入IMM-KF算法优化基线长度估计量；最后，针对不同的基线长度和定位精度进行仿真实验，对算法进行性能评估。仿真结果表明，该算法可以在接收机伪距测量精度为0.1 m、基线长度为0.5 m的情况下达到86%的检测成功率，而传统算法在此情况下检测成功率仅为10%。

• 基于波束优化赋形方法的斜视星载SAR模糊抑制研究

  王长城,张毅,张永伟,王伟

  距离模糊和方位模糊会严重影响星载合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar,SAR）的成像质量。现有的利用天线波束赋形来抑制模糊的方法在雷达正侧视成像时取得了优异的效果，但并不适用于雷达斜视的情况。针对这一问题，提出了一种基于平面阵列天线波束赋形的星载SAR二维模糊（距离和方位模糊）抑制方法。使用距离-方位模糊综合的模糊比（Ambiguity to Signal Ratio,ASR）指标来替代距离模糊比及方位模糊比，结合对不同斜视情形下天线波束变化的分析，充分考虑包含镜像模糊区在内的所有模糊区，建立了模糊比-天线权重优化模型。以模糊能量为目标函数、天线方向图掩模作为约束确立二次锥（Quadratic Cone Programming,QCP）优化问题，求解得到阵元幅度相位分布。仿真结果表明，所提方法可以通过调节模糊区对应的旁瓣幅值，灵活地抑制SAR斜视成像的距离和方位模糊，进而提高星载SAR的成像质量。

• 一种自适应稀疏度的混合场信道估计算法

  王华华,龚自豪,蒋天宇

  针对6G超大规模多输入多输出(Extremely Large-scale Multiple-Input Multiple-Output,XL-MIMO)系统信道特性变化造成现有的近场和远场信道估计方案不能准确估计XL-MIMO混合场信道的问题，同时考虑到实际系统中稀疏度难以获取，提出了一种基于分段弱正交匹配追踪的混合场信道估计(Hybrid-field Stagewise Weak Orthogonal Matching Pursuit,HF-SWOMP)算法。该算法利用XL-MIMO混合场中近场和远场区域不同的信道特性，分别对近场和远场信道分量进行估计，从而得到混合场信道。仿真结果表明，所提XL-MIMO混合场信道估计算法性能相对于仅考虑近场和远场信道估计方案分别提高了约3.5 dB和3 dB，更符合实际信道场景。

• 半双工译码转发中继信道下的空间耦合RA码设计

  刘洋,李进达,王斌,张育芝

  针对半双工译码转发中继信道，提出了一种可逼近三节点中继信道容量限的空间耦合RA码的设计方法。针对二进制删除信道，源节点分别向中继节点和目的节点发送空间耦合RA码，中继节点先正确恢复出源节点发送的空间耦合RA，然后再次编码产生额外的校验比特并转发给目的节点；目的节点结合中继节点发送的额外校验比特和源节点发送的空间耦合RA码进行译码，正确恢复出源节点的信息。为了评估所设计的空间耦合RA码在三节点中继信道下的渐近性能，推导了密度进化算法用于计算阈值。阈值分析结果表明，所提出的空间耦合RA码能够同时逼近源到中继链路和源到目的链路的容量限。同时，基于半双工二进制删除中继信道，仿真了所设计的空间耦合RA码的误码性能，结果表明，其误码性能与所推导的密度进化算法计算的阈值结果一致，呈现出逼近于容量限的优异性能，且优于采用空间耦合低密度奇偶校验(Low Density Parity Check,LDPC)码的性能。

• 区间量测下自适应交互多模型箱粒子滤波机动目标跟踪

  张俊根

  针对现有交互多模型箱粒子滤波(Interacting Multiple Model Box Particle Filter,IMMBPF)算法在区间量测目标跟踪过程中模型切换和跟踪精度方面的不足，结合自适应交互多模型算法，提出了一种自适应交互多模型箱粒子滤波(Adaptive IMMBPF,AIMMBPF)算法。该算法利用模型似然后验信息构建修正因子，并结合阈值对马尔可夫转移概率矩阵进行自适应修正，使得匹配模型的概率快速增大，并且可以减小非匹配模型的影响，即使在目标运动模型先验信息不足或者不准确情况下，也能对模型转移概率进行自适应更新。对于量测常受到未知分布和偏差的区间误差所影响而呈现区间形式的问题，将箱粒子代替普通粒子，拟合后验概率密度从而进行滤波。仿真结果表明，相比于原有算法，该算法在区间量测机动目标跟踪的应用中，拥有更优的模型匹配度和目标跟踪精度。

• 应用消息传递和卡尔曼模型的无线传感网定位跟踪算法

  赵恒,袁正道,孙鹏,张园园,吴胜

  针对无线传感网系统中传感节点的定位跟踪问题，提出了一种基于消息传递和卡尔曼模型的定位跟踪算法。将目标物与多个锚节点之间的测距整理为线性混合模型，通过贝叶斯公式进行因式分解，建立因子图。假定目标物位置随时间连续移动，相邻的定位坐标之间存在潜在的缓变关系，并利用卡尔曼模型挖掘该关系，即将测距、定位和卡尔曼模型整体进行优化。在因子图中选择合适的消息更新规则，对每条边上的消息进行更新计算，形成定位跟踪算法。最后，建立虚拟和实测环境对所提算法进行数值验证。由于将测距、跟踪和卡尔曼模型融合为一个整体进行优化，相比文献中已有方法，所提定位跟踪算法在仿真环境中表现出超过2 dB的性能优势，在实测场景下也具有接近1 dB的性能增益，证明了其有效性。

• 基于人体运动识别约束的室内定位方法

  李嘉智,刘宁,节笑晗,王靖骁,赵辉

  针对传统的行人航迹推算（Pedestrian Dead Reckoning,PDR）方法无法满足多运动状态下的定位问题，提出了一种基于神经网络运动识别辅助室内定位的方法。构建出卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)和门控循环单元（Gated Recurrent Unit,GRU）组合的神经网络模型，用于识别人体的运动状态并完成分类。根据运动分类的结果应用到行人航迹推算中，分析和筛选运动参数特征作为算法的阈值约束条件来提高定位精度。在算法中运动步数由合加速度计数据波形检测得到，步长由运动状态的特征自适应调整步长模型。通过实验验证，CNN-GRU模型在自建数据集上的准确率达到99.6%。将识别结果应用到PDR中，在112 m 4种动作的矩形路线中定位误差为1.8 m，误差远低于传统PDR定位的19.9 m。实验结果验证了该方法的可行性。

• 一种基于多重同步压缩的高动态信号捕获技术

  程凌峰,倪淑燕,陈世淼,廖育荣

  为了解决高速飞行器通信时的高动态信号捕获问题，根据多普勒变化特点，将信号建模为非线性调频信号，采用时频分析的方式提取瞬时频率，设计了一种基于多重同步压缩(Multisynchro Squeezing Transform,MSST)的时频分析方法，有效提高了时频能量聚集能力和鲁棒性。为了避免时频图起始点选择错误引起的频率估计误差过大的问题，提出了一种分段能量泛函最小化法，将时频面分成多个部分，向前向后分别提取脊线，提高了低信噪比下频率估计的准确性。仿真结果表明，对6玀a、40g、100玤/s的高动态信号，相比传统时频分析方法频率估计精度提高50%以上，所提方法捕获概率可达到95%以上，对低信噪比高动态信号有较强的适应能力。

• 航天地面站低代码开发平台方案设计

  王钧慧,李婷

  为了满足新形势下航天地面站快速交付、灵活部署与升级的需求，分析了基于模型的系统工程（Model-based Systems Engineering，MBSE）的航天地面系统模型，设计了一种适用于航天地面系统的低代码开发平台。该平台基于MBSE模型并通过可视化接口来构建包含软件功能、运行流程、数据处理等内容的应用程序。应用低代码软件平台，降低了软件开发的复杂性，满足装备快速升级的需求,研制时间较传统方法缩短了近45%。

• 基于扩频多址的差转游标测距方法与应用

  刘庆元,王佳钰,史学威,杨文波,陈祝明

  针对游标测距法在转发测距中无法实现多址测距的问题，提出了一种基于扩频多址的差转游标测距方法。该方法采用游标法实现高精度测距，采用直接序列扩频技术以正交的伪随机码（PN码）区分不同的测距信号，利用不同的差转频率区分不同的转发信标。基于该方法构建了测距系统，系统的测距精度可达亚米级。转发信标使用电池供电和无线通信调度，结构简单，成本低,功耗小,安装简单。该系统非常适用于工业场景的人员定位管理。

• 一种基于凸优化的装备能力指标权重赋值方法

  葛萌萌

  针对装备能力评估中指标权重配置问题，提出了一种基于凸优化的指标权重赋值方法。首先，介绍了装备能力评估的指标体系设计原则及流程，并以机载雷达系统为例设计了其能力评估指标体系；然后基于极大熵准则，以最大化各指标权重的熵值总和作为目标函数，专家/历史经验知识等先验信息作为约束条件，构建指标权重配置凸优化模型，并利用凸优化工具箱求解指标权重；最后，通过案例分析验证该方法的有效性与合理性。

• 一种紧凑的射频CMOS放大器LC输出匹配电路

  赵晓冬

  提出了一种紧凑的射频互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)放大器LC输出匹配电路，利用放大器漏极偏置电感、输出端隔直电容与放大器输出端并联电感电容形成高阶LC谐振网络，可在占用较小芯片面积的条件下实现较传统L型匹配电路更宽频率范围的输出阻抗匹配。推导了该LC输出匹配电路元件值的计算式，并根据提出的设计方法，采用65 nm CMOS工艺设计了一款K频段放大器，其输出匹配电路尺寸仅98 μm ×150 μm。仿真结果表明，在16.5~22.1 GHz频率范围内放大器的玈22<-10 dB，阻抗匹配带宽相比L型匹配电路增加166%。放大器实测S参数和仿真结果相符，验证了该LC匹配电路可实现紧凑的宽带阻抗匹配。

• 多功能相控阵雷达行为辨识综述

  付雨欣,黄洁,王建涛,党同心,李一鸣,孙震宇

  多功能相控阵雷达是指具备相位控制阵列，能同时实现搜索、跟踪、制导等多种功能的雷达。随着雷达对抗的不断升级以及各国对于电子战的日益重视，作为获取多功能相控阵雷达信息的重要手段，其行为辨识技术的研究得到了进一步发展。结合目前多功能相控阵雷达行为辨识的背景与意义，对已有的不同多功能相控阵雷达信号模型进行梳理，对高密度、大噪声信号环境下的波形单元提取算法和基于深度学习的工作模式识别算法进行识别性能、适用场景等方面的系统性对比，并归纳了不同仿真数据集的实际应用情况，最后总结了该技术存在的问题并提出了未来展望。

• 车载毫米波雷达目标检测综述

  丁左武,徐杰,周龙,童金武

  目标检测技术作为主动刹车系统的重要组成部分，对测距传感器的检测精度要求极高，毫米波雷达传感器是目标检测的最优选择。综述了毫米波雷达的发展状况、国内外现状、毫米波雷达目标检测算法，介绍了国内外多个重点实验室对毫米波雷达目标检测算法的研究情况，重点放在多传感器融合检测和毫米波雷达多目标检测上。阐述了车载毫米波雷达目标检测的技术难点，对未来毫米波雷达的发展方向提出了建议，以期为后续的研究开发做准备。