系统工程与电子技术杂志

系统工程与电子技术杂志2021年第10期

• 基于模式/区域分解的无人机集群电磁特性快速分析

  管灵, 朱晨曦, 董纯柱, 殷红成

  无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)集群在军事和民用领域的应用越来越广泛, 针对UAV集群目标电磁散射特性的获取和分析对生成对抗策略及反UAV有着重要的研究价值。目前, UAV集群动态测量数据获取难度较大、成本高; 而对于仿真数据, 传统计算电磁方法建模精度和效率较低, 有效的特性数据不足。因此, 提出了一种基于模式/区域分解的UAV集群目标电磁仿真方法, 该方法在矩量法的基础上, 引入特征模分解和区域分解技术, 前者极大地降低了计算未知量, 后者有效地解决了建模精度问题, 为UAV集群目标特性数据的生成提供了创新技术支撑。

• 雷达目标散射中心正向自动化建模方法研究与实现

  何思远, 朱凌昆, 刘进, 边志丹, 张云华, 朱国强

  为进一步优化散射中心参数化模型建模方法, 本文从目标的几何模型出发, 对复杂目标结构按几何面进行分区编号后, 进行散射中心模型的正向自动化建模。自动化方法主要实现了模型长度、位置等参数的自动推算。该方法实现了对目标散射来源、散射机理和散射中心模型参数的全自动判定, 提高了建模效率。首先对几何模型部件分解, 然后采用射线追踪与分集技术, 将目标散射场依照精度要求简化为部分射线贡献叠加, 并研究了散射中心模型参数的自动推算。最后本文计算了一系列散射中心参数化模型, 并与可靠数据对比, 验证了本文自动化建模方法的有效性。

• 目标电磁散射的面中心立方体网格FDTD方法

  杨利霞, 汪刘丰, 陈伟, 薄勇

  基于面中心立方体(face-centered cube, FCC)网格的空间结构, 由麦克斯韦方程出发, 推导了基于FCC网格的单轴各向异性介质完全匹配层(uniaxial anisotropic media perfectly matched layer, UPML)吸收边界条件以及近-远场外推边界条件的三维迭代式。通过典型算例, 先后验证了基于面中心立方体网格的时域有限差分(FCC-finite difference time domain, FCC-FDTD)方法的UPML吸收边界条件和近远场外推边界条件的正确性。最后通过计算金属球的后向雷达散射截面(radar cross section, RCS)比较了FCC-FDTD方法与传统FDTD方法的计算精度, 结果显示FCC-FDTD方法具有更高的计算精度。

• 典型植被的高效电磁全波分析方法研究

  何姿, 操龙潜, 丁大志, 樊振宏, 陈如山

  (地物的电磁散射特性一直以来在遥感、探测、反隐身等领域具有重要的应用价值。由于地物类型繁多且分布不均匀, 随着计算场景的扩大, 理论模型变的越来越复杂, 计算量也会直线上升。在这种情况下, 现有计算平台和建模能力不足以模拟并准确地得到场景环境较大时典型地物的电磁散射特性, 导致理论模型的预测值与实验测量数据相差甚远。因此, 急需建立一种高效的全波电磁分析方法, 从而能够精确、高效地分析典型地物的电磁散射特性, 为实际大型地面场景特性仿真提供模型与理论支撑。)本文建立了求解TDS、介质的混合积分方程, 采用周期格林函数技术, 实现大场景下典型植被的雷达散射截面积快速计算。

• 复杂场景散射中心模型化与雷达成像应用

  陈彦锡, 郭琨毅, 殷红成, 盛新庆

  在复杂场景中, 目标与环境之间的耦合散射会造成雷达图像特征的干扰, 这一问题给雷达目标自动识别与跟踪技术带来了困难, 成为雷达、电磁领域持续关注的热点研究问题。目前, 使用传统的电磁数值计算方法对复杂场景散射问题进行仿真, 所需计算资源巨大, 耗时很长, 而且多限于针对单一类型复合目标, 难以满足实际工程应用需求。针对此问题，提出了复杂场景散射中心模型化的方法, 集成散射中心模型、物理光学法、积分方程法、四路径模型、射线追踪等方法为一体, 实现了复杂场景、群目标雷达成像快速仿真。本文给出了三种有代表性的复杂场景的逆合成孔径雷达成像仿真结果, 验证了本文方法的可行性及泛用性。

• 基于数值仿真的X波段极化SAR海杂波统计建模与特性分析

  杜延磊, 高帆, 刘涛, 杨健

  针对3~5级海况下X波段极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)海杂波的仿真和统计建模, 首先利用Apel海浪谱模型和Monte Carlo方法仿真不同风速下的大尺寸二维粗糙海面, 进而分别利用物理光学模型和弹跳射线法两种高频电磁散射模型考虑海面的单次散射和多次散射, 实现大尺寸海面的极化SAR海杂波仿真, 并利用X波段地球物理模式函数和岸基实测海杂波对仿真海杂波的精度和统计分布进行验证。基于仿真海杂波数据, 利用典型的乘积模型和Mellin类统计量开展海杂波统计建模和特性分析。仿真结果表明, 在2 m×2 m的高分辨率条件下, X波段同极化海杂波并不服从适用于中低分辨率海杂波的K分布, 且在不同风速风向下呈现出不同的纹理特征; X波段交叉极化海杂波表现出较弱的纹理特征, 服从Wishart分布; 随着入射角和雷达视数的增大, 海杂波的纹理特征逐渐减弱。

• RCS测量中目标与金属支架间的耦合散射研究

  刘天金, 许小剑

  在采用低散射金属支架的目标雷达散射截面(radar cross section, RCS)测量中, 被测目标与低散射金属支架之间的耦合散射效应是影响测量数据不确定度的重要因素。以RCS测试中常用的短粗圆柱定标体和飞翼外形隐身飞机模型为被测目标, 重点研究目标与金属支架间的表面波型与多次反射型两种主要耦合散射机理。采用一维高分辨距离像、时频分析、二维逆合成孔径雷达成像等技术, 分析了被测目标与金属支架之间不同类型耦合散射的形成机理, 并据此提出了相应的消除方法。数值计算与仿真结果验证了本文方法的有效性。

• 基于Wishart距离和超像素的极化SAR图像车辆检测

  代晓康, 殷君君, 杨健

  针对极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)在城市区域复杂地物条件下的密集车辆目标检测问题, 提出了一种结合超像素分割和Wishart分类器的非监督目标检测方法。首先，根据不同地物的极化散射特征检测出建筑物。然后，利用不包含建筑物的Wishart分类器和超像素分割获得目标的形态信息。接着，利用包含建筑物的Wishart分类器获得目标中心点。最后，通过区域生长对二者进行信息融合并完成目标检测任务。基于X波段的机载极化SAR数据表明, 所提算法不仅可以对密集目标进行区分和定位, 并且目标形态保持完整; 相比于传统方法, 目标检测与虚警鉴别性能得到较大提升。

• 基于注意力机制的堆叠LSTM网络雷达HRRP序列目标识别方法

  张一凡, 张双辉, 刘永祥, 荆锋

  传统的雷达高分辨距离像(high resolution range profile, HRRP)序列识别方法依赖于人工特征提取, 并且现有的深度学习方法存在梯度消失问题, 导致收敛速度慢, 识别精度低。针对上述问题, 提出一种基于注意力机制的堆叠长短时记忆(attention-based stacked long short-term memory, Attention-SLSTM)网络模型, 该模型通过堆叠多个长短时记忆(long short-term memory, LSTM)网络层, 实现了HRRP序列更深层次抽象特征的提取; 通过替换模型的激活函数, 减缓了堆叠LSTM(stacked LSTM, SLSTM)模型梯度消失问题; 引入注意力机制计算特征序列的分配权重并用于分类识别步骤, 增强了隐藏层特征的非线性表达能力。模型在雷达目标识别标准数据集MSTAR上多种不同目的的实验结果表明, 所提方法具有更快的收敛速度和更好的识别性能, 与多种现有方法对比具有更高的识别率, 证明了所提方法的正确性和有效性。

• 基于属性散射中心的SAR成像方法

  段佳, 曹兰英, 吴亿锋

  传统合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像技术假设目标回波是由各向同性的点散射模型的相干叠加形成, 在大转角成像时不再适用。且各向同性的散射模型忽略了目标同一结构像素间的相关性, 容易导致结构不连续, 给后续目标识别带来困难。为此, 本文提出了一种基于属性散射中心模型的SAR成像算法, 利用不同散射中心表现出的不同特性对其分别进行成像, 增强属于同一结构的像素间的相关性, 提高SAR图像的可视性。最后, 基于仿真和实测数据实验结果, 验证了方法的有效性, 与现有算法对比, 所提算法的图像质量在定性和定量评价指标上都有所提升。

• 双基地雷达微动空间目标全极化回波仿真方法

  徐志明, 艾小锋, 周柯宏, 赵锋, 肖顺平

  由于双基地雷达具有反隐身、抗干扰、抗摧毁等诸多天然优势, 双基地雷达的目标探测和识别问题逐渐成为研究热点。以双基地雷达微动空间目标为研究对象, 首先分析了电磁计算双基地散射数据和双基地雷达目标回波的对应关系, 然后指出了利用电磁计算数据获得的目标仿真回波与目标真实回波极化坐标系的差异, 并提出了相应的校正方法, 最后进行了仿真验证。结果表明, 所提方法保证了电磁仿真回波数据与实测回波数据的极化一致性, 可以为后续的双基地雷达目标特征提取、目标识别等算法研究提供数据支撑。

• FDA-MIMO雷达目标距离、角度及未知互耦参数估计

  乔理扬, 崔忠马, 杨赟秀, 舒勤

  针对频控阵-多输入多输(frequency diverse array multiple input multiple output, FDA-MIMO)雷达阵列间存在未知互耦合情况的参数估计问题, 提出一种基于数据转换的二维多重信号分类方法。首先, 构造了存在未知互耦合影响的接收信号模型。然后，通过子空间分解的方法得到用于参数估计的谱函数, 并且采用数据转换的方法来解决谱函数由于未知耦合矩阵存在而失真的问题。最后，利用得到的目标距离和角度参数的估计值, 通过类似线性约束最小方差重构优化问题, 估计出耦合系数矩阵。仿真结果验证了所提方法的有效性，能准确估计阵列间存在未知互耦合效应时的参数和互耦合系数。

• 基于近似观测和最小熵约束的SAR稀疏自聚焦方法

  熊旭颖, 李根, 马彦恒

  当采样率较低以及重建散射点数量较多时, 基于两步优化的稀疏自聚焦方法收敛速度较慢且容易陷入误差较大的局部最优解, 导致自聚焦失败。针对此问题，提出了一种基于近似观测和最小熵约束的稀疏自聚焦方法。首先, 为解决测量矩阵规模大、内存占用高的问题, 构建了一种基于近似观测的稀疏自聚焦模型, 在聚焦图像的傅里叶变换域引入误差相位。然后, 在采用最大似然估计器估计误差相位时增加了最小熵约束, 同时采用相位梯度自聚焦法提供误差相位的初始解, 有效降低了迭代次数并使迭代结果更接近全局最优解。机载合成孔径雷达的实测数据成像结果表明, 与常规自聚焦方法相比, 所提方法具有更快的收敛速度和更稳定的自聚焦性能。

• 基于均匀圆阵伪协方差矩阵的单快拍测向方法

  汪鹏, 熊钊, 于俊鹏, 田勇, 李万春

  传统的单快拍测向算法只适用于具有Vandermonde形式的阵列流型, 均匀圆阵的阵列流型不具有Vandermonde矩阵结构, 因此大部分基于线阵的伪协方差矩阵的构造方法无法直接适用于均匀圆阵。针对该问题, 从侦察方的角度对波达方向(direction of arrival, DOA)估计算法进行了研究, 改进了伪协方差矩阵的构造方法, 提出了一种基于均匀圆阵的单快拍测向算法。通过与模式空间前后向平滑(mode forward-backward spatial smoothing, MODE-FBSS)算法的对比仿真, 验证了算法的有效性, 证实了所提方法的性能优于MODE-FBSS算法。

• 高自由度低互耦的广义二阶嵌套MIMO雷达DOA估计

  张宇乐, 胡国平, 周豪, 岳世杰, 赵飞龙

  针对传统二阶嵌套阵自由度低、互耦率高的问题, 提出高自由度、低互耦的广义二阶嵌套多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达阵列, 用于波达方向(direction of Arrival, DOA)估计。首先, 在传统二阶嵌套阵的收发两端分别引入互质扩展因子, 抑制阵元互耦的同时提升阵列的自由度; 其次, 推导了“和差联合阵列”结构下, 包括互质扩展因子、连续虚拟阵元数和总虚拟阵元数在内的自由度闭式解; 最后, 针对不同互质扩展因子造成的离散孔洞问题, 基于原子范数最小化理论, 在不连续点出填补虚拟阵元, 并建立恢复填补虚拟阵元等价接收信号的凸优化模型, 结合多重信号分类算法进行DOA估计。仿真实验验证了阵列结构的合理性和算法的有效性。

• 基于地形遮蔽的自旋弹测高雷达回波建模与仿真

  王安吉, 曹菲, 许剑锋, 秦建强, 薛春岭

  为解决导弹自旋运动模型复杂、建模计算量大的问题, 建立了一种新的导弹自旋运动模型。在该运动模型的基础上, 考虑了地形起伏对弹载测高雷达回波遮挡的影响, 利用仿真地形, 采用地形遮蔽算法, 建立地形遮挡下的雷达回波模型, 仿真得到不同高度下的雷达回波图和频谱图。通过对回波的分析、得到在高度为10 km, 雷达斜照射角度超过65.3°时, 地形起伏对于雷达回波有显著遮蔽影响雷达回波发生频谱搬移等若干结论。该结论与实际情况一致, 验证了模型的准确性, 为后续弹载测高雷达回波模拟提供一定的理论支撑。

• 基于PRI捷变的雷达通信一体化共享信号设计方法

  刘智星, 全英汇, 肖国尧, 邢孟道

  雷达通信一体化能有效提高频谱利用率, 减小电子设备体积, 是多功能综合一体化电子系统的主要研究方向之一。本文在随机脉冲重复间隔(pulse repetition interval, PRI)雷达的基础上, 提出一种新的基于PRI捷变的雷达通信一体化共享信号设计方法。通过改变发射信号的PRI, 将通信信息嵌入到发射信号中, 在雷达信号处理端, 引入压缩感知理论来完成方位向相参积累, 并实现对目标速度的超分辨估计; 在通信信号处理端, 通过检测脉冲的PRI来完成信息的解调。仿真试验表明, 所提方法在保证雷达探测性能的前提下, 可实现通信信息的稳定传输。

• 面向非协作多功能雷达的波形单元提取方法

  阳榴, 朱卫纲, 吕守业, 马爽

  针对当前波形单元提取技术难以应用于非协作多功能雷达(multi-function radar, MFR)实侦数据的问题, 构建了基于MFR多参数序列的二分类模型, 在此基础上提出了一种自适应确定输入参数的密度聚类算法进行分类。该方法无需依靠MFR波形库的先验知识, 采用无监督学习的方式提取波形单元。同时, 充分利用多参数间的联合变化和数据集的整体分布信息提高算法鲁棒性, 并通过引入输入参数λ可对不同用户需求调整算法性能。仿真实验表明, 该算法可以有效地提取非协作MFR波形单元, 同时能够适应测量误差和脉冲丢失的干扰, 具有良好的鲁棒性和准确性, 有利于实际工程应用。

• 基于辐射能量缩减约束的双机雷达协同目标跟踪方法

  孙萍, 汪飞, 窦山岳, 周建江, 陈军

  辐射能量减缩是提高机载雷达射频隐身性能的有效途径。针对目标跟踪过程中辐射能量的减缩量约束, 首先通过分析双机雷达协同的目标回波信噪比, 分别从双机与目标距离比和目标雷达散射截面积推导了其对雷达总辐射能量减缩值的贡献; 然后针对雷达目标跟踪过程中的采样间隔算法, 分析了基于滤波残差的递推法与其他两种方法的目标跟踪精度与仿真计算效率; 最后利用交互式多模型卡尔曼滤波算法与基于滤波残差的递推采样间隔法仿真, 验证了目标跟踪过程中双机雷达辐射能量的减缩量, 并仿真了有源无源协同目标跟踪对双机雷达总辐射能量减缩值的贡献。实验结果表明，本文设计的跟踪策略具有更佳的隐身性能。

• 突出重点目标跟踪的分布式MIMO雷达阵元选取

  蒋春启, 郑娜娥, 左宗, 王盛, 陈翔

  在分布式多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达执行目标检测和跟踪多任务时, 为了在多个目标中突出对重点目标的跟踪, 提出了基于改进公平起点搜索的阵元选取模型与求解算法。在限定目标检测性能、跟踪性能和系统资源的前提下, 以最小的阵元集合为代价函数, 建立优化模型。为在同一框架下讨论系统的不同性能指标, 对参数进行预处理, 将表征跟踪性能的位置估计误差界进行去量纲化、归一化处理。分别引入表征目标重要程度和任务重要程度的权重因子, 得到表征系统综合性能的参数。遍历每一个初始阵元对, 逐次增加对系统贡献最大的阵元, 最终完成阵元集的选择。仿真结果表明, 所提算法能够提供接近穷举算法的性能并有效降低系统计算量。

• 基于回波预处理和相参积累的C&I干扰抑制算法

  张亮, 王国宏, 孙殿星, 于亦文, 张翔宇

  C&I(chopping and interleaving)干扰是一种针对线性调频(linear frequency modulation, LFM)雷达的典型干扰样式, 干扰子信号调频斜率与雷达发射信号相同, 利用信号处理工具分离真实回波与干扰信号难度较大。针对该问题, 以LFM相参雷达抗自卫式C&I干扰为背景, 提出基于回波预处理和相参积累的干扰抑制算法。根据估计的回波时延, 设置距离窗截取受干扰回波段, 在此基础上, 通过对回波预处理, 改变不同重复周期内假目标的快时间位置分布, 通过相参积累实现干扰抑制。仿真试验表明, 所提算法能够有效抑制强干扰背景下的C&I干扰, 干扰抑制后真实目标检测概率大幅提高, 虚假目标数量明显减少。

• 基于功能依赖的网络信息体系建模及重心分析

  王哲, 李建华, 刘子杨, 康东

  功能依赖是大型复杂系统性能或体系能力生成的重要影响因素之一, 各类要素实体间功能依赖关系的表示、识别和度量是复杂体系研究的重要问题。通过对网络信息体系(networked information system of systems, NISoS)中要素系统间交互行为的依赖性分析, 基于功能依赖网络(function dependency network, FDN)构建了NISoS依赖网络模型(dependency network model of NISoS, DNMN)。综合考虑NISoS作战属性与任务完成效果, 提出了体系节点重要性的度量指标, 在此基础上给出了一种体系重心度量方法。最后, 通过某海上方向联合作战NISoS实例计算, 演示验证了提出的体系模型和重心度量方法的有效性。

• 基于MBSE的民机系统功能建模方法

  王文浩, 毕文豪, 张安, 范秋岑

  针对传统系统工程存在的迭代周期长、开发效率低、模型二义性等问题, 结合基于模型的系统工程理念, 将敏捷系统工程概念引入到民机研制过程中, 并利用系统建模语言定义了基于场景的功能建模方法, 详细分析了民机自动飞行控制系统高度控制用例的顶层功能愿景, 建立了对应的功能模型和接口描述视图。该方法以迭代的形式展开系统功能建模, 能够充分保证需求和功能模型紧密结合, 正向构建满足民机系统以需求为导向的功能建模方法, 为民机系统的架构设计工作提供基础。

• 结冰条件下飞机全包线模态特性分析方法

  伍强, 徐浩军, 裴彬彬, 朱和铨, 武欣

  针对飞机带冰飞行时全包线范围内飞行品质评估问题, 提出一种结合自适应拟配初值计算与时域等效系统拟配对整个包线内的典型模态参数快速计算方法。建立了典型的人-机-环系统模型, 通过数值仿真得到飞机对于方向舵倍脉冲操纵的响应数据, 在分析时域响应数据特征的基础上, 提出自适应计算横航向等效系统拟配初值的方法, 解决了拟配初值的敏感性问题。运用时域等效系统拟配法, 分别获取了某型飞机干净构型及不同结冰严重程度时, 整个包线范围内横航向模态参数特性, 进而从整体的角度量化了结冰对飞机飞行品质的影响。仿真结果表明，所提方法在全包线范围内具有较好的适应性，为快速分析飞行器纵横向典型模态特性提供了新的思路，具有较好的工程应用前景。

• 基于改进灰狼算法优化SVR的航天侦察装备效能评估

  韩驰, 熊伟

  定量评估航天侦察装备效能是武器装备体系建设的重要环节之一, 对装备发展和作战应用具有重要的现实意义。针对评估样本数据少、效能在多指标因素影响下变化规律非线性等条件下的效能评估问题, 提出一种基于改进灰狼(improved grey wolf optimizer, IGWO)算法优化的支持向量回归机(support vector regression, SVR)评估方法(IGWO-SVR)。引入反向学习策略及余弦非线性收敛因子改进灰狼优化算法收敛性能及全局寻优能力, 并将其应用于基于支持SVR效能评估参数的优化。基于航天侦察装备特点, 构建评估指标体系及航天侦察装备效能评估模型。最后, 通过对一定作战想定背景下航天侦察装备效能进行仿真评估, 验证了所提方法的合理性及优化模型的有效性。

• 知识牵引与数据驱动的兵棋AI设计及关键技术

  程恺, 陈刚, 余晓晗, 刘满, 邵天浩

  在分析知识推理型与数据学习型兵棋人工智能(artifical intelligence, AI)优缺点的基础上, 提出了基于知识牵引与数据驱动的AI设计框架。针对框架中涉及的基于数据补全的战场态势感知，基于遗传模糊系统的关键点推理，基于层次任务网的任务规划、计划修复与重规划，基于深度强化学习的算子动作策略优化等关键技术进行深入探讨。结果表明，所提框架具有较强的适应性, 不仅能够满足分队、群队、人机混合等兵棋推演的应用需求, 而且适用于解决一般回合制或即时策略性的博弈对抗问题。

• 基于指标函数的舰载机机队回收调度优化研究

  万兵, 韩维, 梁勇, 苏析超

  由于复飞逃逸、飞行故障等因素随机发生, 传统静态调度方法难以有效解决动态随机调度问题。对此，提出一种基于飞机优先序指标函数的蒙特卡罗模拟-差分进化搜索的实时调度算法。在离线模拟回收环境下，由算法完成基于随机模型的指标函数系数优化，后由该指标函数实现对机队优先序的实时评估排序，进而完成回收在线动态调度。仿真结果表明所提算法能有效解决回收调度问题。在相同机队初始输入下, 目标值呈现较好统计特性, 其期望值能够快速收敛到一定范围, 且无复飞情况下着舰时间窗目标呈显著正态性; 不同回收机队输入对指标系数最优值的散布较小, 表明指标函数评估优先序具有较好的通用性和有效性; 模拟回收调度发现, 着舰成功率的提高将显著降低机队复飞次数, 提高回收效率。

• IWSN物理层防全双工攻击节点的多层Stackelberg博弈模型

  何崇林, 孙子文

  针对工业无线传感器网络通信链路上存在的节点安全问题, 提出一种可抵御节点攻击的多层Stackelberg博弈模型。选择最佳协作干扰节点协同抵御全双工攻击节点, 将合法节点与攻击节点之间的对抗关系以及合法节点间的内部协作关系建模成多层Stackelberg博弈模型, 分析博弈模型的闭式均衡解; 设计分阶最优响应迭代算法求解Stackelberg博弈均衡。仿真结果表明, 所提的最佳协同干扰节点选择方案对攻击节点具有较好的干扰效果且节省能耗; 与其他功率控制模型相比, 所提模型可有效增加协作干扰节点的收益，提高协作的积极性。

• 基于双目视觉的空中加油锥套定位与对接控制

  张易明, 艾剑良

  针对插头-锥套式自主空中加油对接过程中实时获取加油锥套空间位置及控制导引的问题, 提出了一种结合深度学习(改进的YOLOv4-Tiny)和双目视觉匹配的快速定位方法。通过插入空间金字塔池化(spatial pyramid pooling, SPP)模块和修改部分卷积层结构, 改进后的YOLOv4-Tiny对416×416的输入检测速度达到182 Hz。与原网络相比, 体积减小20.47%, 在测试集上的平均交并比提高5%;制作了加油锥套的缩比模型进行开展视觉定位实验, 实验中平均深度预测误差小于5%, 空间位置预测符合预期。通过引入一种建立在Yolo预测基础上的快速边缘拟合方法, 获得锥套的椭圆形特征。此外, 建立了一种基于投影算子的模型参考自适应控制(model reference adaptive control, MRAC)增广控制器, 在受油机机体坐标系下跟踪锥套目标。仿真结果显示, 受油机在锥套平面中的平均跟踪误差小于加油锥套的捕获半径, 满足对接要求。

• 卫星导航系统点波束功率增强信号参数优化设计

  吕志成, 李蓬蓬, 李立勋

  导航卫星面向特定区域播发点波束功率增强信号, 是提高导航信号抗干扰性能的一种有效措施。针对点波束功率增强信号具有波束宽度窄、指向可变的特点, 研究了信号功率增强幅度、半波束角和扫描角等工作参数对覆盖性能的影响。分析结果表明, 功率增强幅度在0~20 dB变化时, 等效载噪比线性增加, 具有最好的增强效果。当高轨地球同步轨道(geosynchronous earth orbit, GEO)/倾斜地球同步轨道(inclined geosynchronous earth orbit, IGSO)卫星和中轨道(medium earth orbit, MEO)天线半波束角分别为0.86°和1.31°时, 在卫星发射总功率不变的条件下可实现20 dB的点波束功率增强, 对应的作用区半径分别为542 km和494 km。当GEO/IGSO卫星和MEO卫星天线扫描角分别取7.79°和11.90°时, 最大功率增强覆盖范围半径可达到9 046 km和8 538 km。

• 基于多尺度网格细胞的路径整合模型

  赵辰豪, 吴德伟, 韩昆, 朱浩男, 代传金

  针对类脑机制下空间位置自主推算问题, 提出一种基于新型叠加算法的路径整合模型, 通过引入多尺度网格细胞提高路径整合结果的准确性。在路径整合模型中, 基于吸引子网络构建网格细胞与头朝向细胞模型, 通过头朝向变化量来判断运行体的运行状态, 完成不同运动的整合过程; 采用动态权重值分别计算直线运动与曲线运动过程中多尺度网格细胞的位移变化量, 提高路径整合的精度。仿真结果表明, 单一尺度与多尺度网格细胞路径整合模型都能够完成路径整合, 且在3 000 m的距离内, 多尺度网格细胞模型误差不超过15 m, 证明了多尺度网格细胞模型能够提高路径整合的精度, 验证了该路径整合模型的有效性。

• 弹目相对状态测量误差对拦截效果的影响分析

  张涛涛, 方登建, 李静, 申森

  针对拦截弹中末交班过程中弹目相对状态测量误差引起的脱靶量变化问题, 在视线旋转坐标系下推导了弹目相对运动方程并进行解耦分析, 基于协方差转换法、连续离散混合系统的协方差描述函数法推导得到了弹目相对状态测量误差在末段传播的解析解及脱靶量均值、方差的计算方法。仿真解析计算与蒙特卡罗法计算结果一致, 并通过解析计算得到拦截弹相对状态测量误差与脱靶量的对应关系以及为实现拦截可允许的相对状态测量误差集。同时，仿真结果可为拦截弹中末交班信息测控精度、加速度饱和限制设计等工作提供技术参考。

• 横列式双旋翼矢量飞行器的改进ADRC姿态控制算法

  杨立本, 魏文军, 杨剑锋, 李泰国, 王栋

  横列式双旋翼矢量飞行器具备飞行时间长、风阻小、机动性强等优点, 但其机械结构复杂, 状态之间耦合严重, 抗干扰能力弱。针对其控制特性提出一种基于改进自抗扰控制(active disturbance rejection control, ADRC)的姿态抗干扰解耦控制算法, 该算法利用扩张状态观测器(extended state observer, ESO)实现姿态干扰和状态间耦合项的跟踪和估计, 将非线性多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统转化成线性单输入单输出(single input single output, SISO)系统, 采用改进的粒子群优化算法(particle swarm optimization, PSO)对姿态控制系统进行参数优化。通过仿真结果验证了该算法具备良好的抗干扰能力，并设计了实际的飞行控制系统, 进行了飞行器的悬停试验, 实现了稳定悬停。

• 可重构智能面辅助的低精度量化大规模MIMO系统的信道估计

  李彬睿, 张忠培

  针对可重构智能面辅助的低精度量化的大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统中信道估计问题进行了研究。该系统的信道估计难点在于可重构智能面由近无源反射天线构成, 没有基带信号处理能力。系统观测值通过低精度的模数转换器量化使信道估计问题变得更富挑战性。本文基于基站-可重构智能面-用户的级联信道推导出等效信道, 并证明在虚拟角域上，该有效信道是结构稀疏信号。提出了基于期望最大化的近邻学习广义近似消息传递算法，从低精度量化的观测值中恢复等效信道。仿真结果表明所提出算法比传统算法具有更好的性能表现。

• 基于CRC的ASM信号维特比纠错算法

  张培欣, 王建新, 任鹏, 杨树树, 宋海伟

  为提高甚高频数据交换系统(very high frequency data exchange system, VDES)中应用特定消息(application-specific messages, ASM)的解码性能, 提出一种基于循环冗余校验(cyclic redundancy check, CRC)的改进维特比纠错算法。通过合理降低符号状态数和使用部分CRC参与纠错, 使该算法平衡了纠错性能和计算量, 同时提出了新的分支度量以解决过于理想化的传统分支度量导致的性能损失。仿真表明, 新分支度量相比传统分支度量提升了1 dB的误帧率(packet error rate, PER)性能, 在用12个CRC寄存器参与纠错的条件下，该方法比相干解调算法提升了1 dB的PER性能, 同时通过合理的符号状态数降低策略将计算量降为传统算法的1/4。

• 多载波PSWFs-CPM联合调制信号设计与分析

  杨大伟, 王红星, 张磊, 刘传辉, 康家方

  连续相位调制(continuous phase modulation, CPM)信号具有恒包络、较高功率效率等优势, 基于椭圆球面波函数(prolate spheroidal wave functions, PSWFs)信号多载波调制解调系统具有较高频带利用率。结合CPM技术和基于PSWFs信号的多载波调制方法, 提出一种基于PSWFs信号的多载波调制与CPM联合调制信号(multi-carriers modulation based on PSWFs with CPM，MCM-PSWFs-CPM)模型, 对该信号的功率谱特性、峰均功率比、误码率性能等进行了分析。仿真结果表明, 相比现有基于PSWFs的多载波调制解调系统, 该模型所得信号功率谱带外衰减可以相对较快, 当载波数为64、互补累计分布函数(complementary cumulative distribution function, CCDF)为10-3时, 可有效降低峰均功率比值约2.70 dB, 采用多符号周期检测方法, 可以获得较好的解调增益, 且符号数越大, 检测性能越好, 但是检测复杂度也会相应增加。

• 改进型正交多载波降噪差分混沌键控通信系统

  贺利芳, 吴雪霜, 张鹏, 陈俊

  传统的多载波差分混沌移位键控系统存在误码性能差、传输速率和能量效率低的缺点, 由此结合开关函数、希尔伯特变换技术和正交调制技术, 研究了一种改进型正交多载波降噪差分混沌移位键控通信系统。在发送端, 通过使用开关函数实现参考信号由奇数帧到偶数帧的复制, 并引入正交调制技术和希尔伯特变换技术用于提升系统的传输速率。在接收端, 通过引入滑动平均滤波器对接收信号进行降噪处理, 以改善系统的误码性能。推导了该系统在加性高斯白噪声信道和多径瑞利衰落信道下的比特误码率公式并进行了仿真。仿真结果表明, 相比于多载波差分混沌移位键控系统, 该系统能有效提升误码性能、传输速率和能量效率。

• 基于流量优化的可靠服务功能链部署方法

  阳勇, 孟相如, 康巧燕, 赵文文

  针对网络功能虚拟化环境中服务功能链部署的资源开销问题, 提出一种基于流量优化的可靠服务功能链部署方法。首先, 根据虚拟链路流量变化对虚拟网络功能进行聚合, 使带宽需求大的虚拟链路部署到底层网络后, 其流量变为服务器的内部流量。其次, 综合考虑可靠性、综合时延以及拓扑属性, 利用离差最大化的多指标决策算法对物理节点进行评价, 并使用链路约束降低流量的乒乓效应。最后, 采用k-最短路径算法将虚拟链路部署到满足带宽需求的物理链路上。仿真实验表明, 所提方法在保证服务功能链可靠性的基础上, 对长期收益开销比、映射成功率、端到端时延以及带宽开销有较大优化。

• 基于交互作用矩阵-多维云模型的飞机重着陆风险评估方法研究

  史佳辉, 徐吉辉, 陈玉金, 王晓琳

  针对飞机重着陆风险具有的系统性、复杂性、多因素影响等特征, 从系统角度入手, 提出一种能反映因素-因素、因素-系统间交互作用的模型—交互作用矩阵。采取多维云模型对其编码进行改进, 可有效弱化交互作用矩阵的主观性; 选取接地速度偏差、接地仰角偏差、接地垂直加速度和接地距离偏差作为重着陆风险的影响因素, 以系统的角度确定因素重要度; 结合每个风险因素以多维云理论生成5朵四维风险等级云模型, 以软件程序实现实例例证, 与实际风险等级、组合赋权云、证据-云评估结果保持一致, 证明所提方法的合理有效, 为降低着陆阶段风险提供参考。