系统工程与电子技术杂志

系统工程与电子技术杂志2022年第8期

• 基于梯度域导向滤波器和改进PCNN的图像融合算法

  王健, 何自豪, 刘洁, 杨珂

  为解决当前融合后图像存在的光晕伪影现象以及不利于视觉感知的问题, 提出了一种基于梯度域导向滤波(gradient domain guided filtering, GDGF)和改进的脉冲耦合神经网络(pulse-coupled neural network, PCNN)的图像融合算法。首先, 利用图像结构、清晰度以及对比度显著性的图像特征构建图像融合模型。其次, 采用梯度域导向滤波取代传统优化方法, 通过像素间相关性优化初始决策图。然后, 将优化决策图作为外部输入刺激改进PCNN模型, 得到融合权重图。最后, 对源图像和融合权重图进行加权操作得到最终融合图像。实验结果表明, 所提方法更好地保留图像边缘、纹理和细节信息, 避免目标边缘的光晕伪影现象, 且利于视觉观察。

• 双插值拟合的共形电磁矢量传感器阵列解相干

  胡毅立, 赵永波, 陈胜, 牛奔

  共形电磁矢量传感器阵列依附在共形载体的几何表面上, 具有很高的分布自由度。但是不同传感器回波的极化矢量随着所依附的共形载体法线指向的变化而变化, 导致无法直接用平滑类算法解决相干信号的参数估计问题。本文创造性地利用双插值拟合思想, 将子阵列虚拟平移后得到一个同极化分量的插值子阵列, 然后对插值子阵列进行极化平滑估计目标参数。同时, 为了降低插值拟合误差对插值子阵列数据的影响, 提出了一种双插值拟合方法实现了回波解相干并有效估计了信号的二维角度和二维极化角。最后，数值结果分析了双插值拟合误差和解相干性能。

• 基于数据融合的分布式综合孔径微波辐射高分辨率成像算法

  胡泰洋, 张晋宇, 卢海梁, 李鹏飞, 李一楠, 吕容川

  为了解决大型综合孔径微波辐射计系统随着分辨率需求的提高, 天线规模和系统复杂度随之增加的难题, 提出了一种基于数据融合的分布式综合孔径微波辐射计成像算法。首先建立了数据融合模型, 其次详细地介绍了数据融合算法, 最后开展了地面验证实验, 并对实验结果进行处理。理论和实验结果均表明: 该数据融合算法是可行的, 能有效提高系统图像的分辨率; 同时为后续被动微波遥感从数据维角度提高空间分辨率提供了一种新的解决方法。

• 太阳射电频谱爆发识别的元学习方法

  郭军成, 万刚, 胡欣杰, 严发宝, 王帅

  太阳射电频谱图像在太阳活动和空间天气的观测、研究和预报中有着重要的作用。太阳射电宽带动态频谱仪是国内观测太阳射电信号的主要设备, 但受到窗口时间、观测设备和太阳活动规律的影响, 其所采集到的频谱数据存在有效样本量少的问题。针对这一现状, 提出了一种基于元学习和迁移学习的少样本学习方法, 用于改善太阳射电频谱图像的分类性能。首先模型在元学习基准数据集上进行元知识的学习, 然后对射电频谱图像进行小样本识别的模型定义, 最后将元知识迁移到频谱图像数据集的分类任务中。通过对多种元学习方法进行实验分析和性能比较, 证明了本文方法的先进性和有效性。

• 基于自适应免疫算法的欺骗信号检测方法

  常浩伟, 庞春雷, 郭泽辉, 张良, 吕敏敏, 张闯

  针对常见的转发式欺骗干扰, 提出了一种基于自适应免疫算法的欺骗信号检测方法。在载波相位双差检测的基础上, 构造正常信号和欺骗信号两种检测模式; 然后利用免疫算法获取待检测数据与监测器的亲和度指数, 筛选出符合阈值要求的监测器, 从而解算出待检测数据隶属于各检测模式的概率。为进一步解决在实际检测过程中出现的虚警问题, 引入自适应算法对交叉概率和变异概率进行非线性自适应调节, 提高了检测结果的准确性。实验结果表明, 所提方法对于欺骗信号检测准确率能够达到98.8%, 有效地实现了欺骗干扰信号检测。

• 侧扫声纳检测沉船目标的轻量化DETR-YOLO法

  汤寓麟, 李厚朴, 张卫东, 边少锋, 翟国君, 刘敏, 张晓平

  基于YOLOv5算法的侧扫声纳海底沉船目标检测方法虽然在检测精度和速度上取得了不错的成绩, 但是如何在复杂海洋噪声背景下进一步提高小目标检测的准确性、降低重叠目标漏警和虚警率的同时实现模型的轻量化是一个亟需解决的课题。为此, 本文创新融合DETR(end-to-end object detection with transformers)与YOLOv5结构, 提出了基于DETR-YOLO模型的轻量化侧扫声纳沉船目标检测模型。首先, 加入多尺度特征复融合模块, 提高小目标检测能力。然后, 融入注意力机制SENet(squeeze-and-excitation networks), 强化对重要通道特征的敏感性。最后, 采用加权融合框(weighted boxes fusion, WBF)策略, 提升检测框的定位精度和置信度。实验结果表明, 本文模型在测试集AP_0.5和AP_0.5∶0.95值分别达到84.5%和57.7%, 较Transformer和YOLOv5a模型大幅度提高, 以较小的效率损失和权重增加为代价取得了更高的检测精度, 在提升全场景理解能力和小尺度重叠目标处理能力的同时满足轻量化工程部署需求。

• 基于关键点的遥感图像舰船目标检测

  张涛, 杨小冈, 卢瑞涛, 谢学立, 刘闯

  针对当前舰船目标检测算法存在锚框遍历计算成本高和特征旋转适应性不足等问题, 提出基于关键点的遥感图像舰船目标检测方法, 通过预估舰船中心点实现目标检测。首先, 引入深度可分离卷积降低参数冗余, 结合SimAM无参注意力机制, 增强对舰船目标的关注度。其次, 引入方向不变模型(orientation-invariant model, OIM)生成方向不变特征图, 增强网络对旋转目标的适应能力。最后, 考虑到遥感图像舰船目标任意方向密集排列, 但舰船目标中心点不变的特点, 采用直接预测目标的中心点, 再回归偏移量、目标尺度和角度的思路, 摆脱锚框遍历机制, 提高检测速度。在HRSC2016和RFUE2021数据集上进行对比实验, 实验结果充分说明了本文方法的有效性和先进性。

• 基于多模型蒸馏的时间正则化相关滤波跟踪算法

  仇祝令, 查宇飞, 李振宇, 李禹铭, 张鹏, 朱川

  目前大多数基于相关滤波的跟踪方法是通过对模型采取简单的线性加权融合或是将历史模型作为时间正则化项来约束模型更新的方式, 增强滤波器对目标的判别能力, 但这种方式对目标时域信息利用有限, 容易造成模型退化漂移。本文提出一种基于多模型蒸馏的时间正则化相关滤波跟踪算法, 该方法通过收集跟踪过程中利用当前样本产生的独立模型, 在建立包含背景信息的局部样本库中来指导滤波器更新, 以此保留目标在时域中的鲁棒特征。同时，根据每一个模型对当前目标的表征能力不同进行可靠性权值更新。最后，利用交替方向乘子(alternating direction multiplier，ADMM)算法进行模型迭代优化。通过在大量的数据库进行实验, 结果表明本文的方法在精确度与成功率上有了大幅提升。

• 基于迁移学习的雷达杂波幅度统计模型选择

  杨立儒, 刘永祥, 杨威

  在对目标进行探测和识别的过程中, 雷达杂波幅度统计模型选择是重要步骤。为了提升杂波幅度统计模型选择的准确率, 基于样本分布适配, 提出了一种加权再均衡分布适配的迁移学习方法, 实现了仿真数据的信息向实测海杂波IPIX数据的迁移。通过与已有算法进行比较, 实验结果表明改进后的算法在IPIX数据集上能取得更好的分类准确率, 在迁移学习公共数据集Office-Caltech10上的验证结果也表明了算法的普适性。

• 有源RCS及其应用

  谢拥军, 高杰, 武沛羽, 牛立强

  随着电子设备和雷达系统的迅速发展, 电磁环境变得愈加复杂。在复杂电磁环境中, 针对多辐射源和有源设备照射下雷达目标电磁散射特性评估的需求, 提出并综述了有源雷达散射截面(active radar cross section, ARCS)的定义、仿真方法和应用示例。ARCS可以计算多辐射源相干和非相干照射条件下, 雷达端观察到的视在雷达散射截面(radar cross section, RCS)值。本文给出了ARCS的仿真分析步骤, 利用仿真软件得出计算ARCS所需远场量。在单入射源情况下, ARCS等同于传统RCS, 验证了ARCS计算方法的准确性。此外, 以分布式相参雷达和有源对消目标隐身为例, 介绍了ARCS的应用, 利用ARCS的概念评估了有源对消的效果。最后, 探讨了目前研究存在的技术问题以及未来可能发展的研究方向。

• 基于量测转换序贯滤波的GMPHD机动目标跟踪

  侯子林, 程婷, 彭瀚

  针对多普勒雷达杂波环境下的多机动目标跟踪, 提出了一种基于去相关无偏量测转换序贯滤波的多模型高斯概率假设密度算法。针对量测的非线性, 将位置量测进行无偏量测转换, 将多普勒量测进行去偏量测转换, 并通过序贯滤波方式提高跟踪精度。针对多目标的机动性, 在高斯混合概率假设密度(Gaussian mixture probability hypothesis density, GMPHD)中引入多模型思想对模型相关的高斯分量进行预测、更新处理。仿真结果显示, 所提算法可以在杂波环境中实现有效的机动多目标跟踪, 与无迹卡尔曼多模型GMPHD相比不仅跟踪精度提升了38.15%, 而且大大改善了算法效率; 与无迹卡尔曼最适高斯近似GMPHD相比, 在效率上有小幅度的增加, 且跟踪精度提升了36.47%。

• 基于改进的CNN和数据增强的SAR目标识别

  王彩云, 吴钇达, 王佳宁, 马璐, 赵焕玥

  针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像目标识别问题, 提出了基于改进的卷积神经网络和数据增强的SAR目标识别方法。首先在训练阶段引入Dropout, 随机删除部分神经元, 增强网络的泛化能力。其次, 在网络中引入L2正则化, 简化模型的同时降低结构风险, 并且能有效地抑制过拟合。然后, 采用Adam优化网络, 提高模型的收敛效率。最后, 采用优选的数据增强方法, 扩充SAR目标数据集, 为网络训练提供更为充足的样本, 进一步提高识别的准确率和模型的泛化性。在运动和静止目标获取与识别(moving and stationary target acquisition and recognition, MSTAR)数据集上进行了实验, 结果表明设计的卷积神经网络识别准确率高, 且具有更好的泛化性。

• 基于马尔可夫的多功能雷达认知干扰决策建模研究

  朱霸坤, 朱卫纲, 李伟, 杨莹, 高天昊

  多功能雷达是现代电磁战场上不可或缺的重要装备, 针对多功能雷达的干扰一直是一个难题。本文在研究多功能雷达信号特点和雷达对抗过程的基础上, 提出了雷达状态联合表征的方法, 将多功能雷达的干扰决策问题建模为一个带收益的马尔可夫决策过程, 设计了认知干扰决策系统, 并通过基于Q-Learning的认知干扰决策算法求解该模型下的最佳干扰策略。通过仿真实验, 证明了基于Q-Learning的认知干扰决策算法能够在缺乏先验经验的情况下学习到最佳干扰策略, 具备“认知”的特性, 并且在不稳定的环境中也具有较强的适应性, 有效支撑了本文所提的干扰决策模型。

• 基于迭代离散度序贯检测的航迹抗差关联算法

  关欣, 国佳恩

  针对批处理关联方式对航迹整体信息利用不足以及现有抗差算法无法实现大系统误差下的关联等问题, 提出一种基于迭代离散度序贯检测的航迹抗差关联算法。该算法首先引入迭代离散度作为关联统计量, 并根据基于误差重构的随机量测量推导得到不同时刻离散度的概率分布; 然后根据检测终点的不同设计了两种关联判定准则, 在不同判定准则下进行离散度的序贯检测实现航迹的抗差关联。实验结果表明, 算法在密集目标、大系统误差等复杂场景下均有较高的正确关联率, 并且较常规算法关联速度提升明显。

• 基于空时约束的自适应迭代单脉冲估计方法

  熊元燚, 谢文冲

  在机载雷达参数估计过程中, 在主瓣杂波区附近自适应和差波束会发生畸变, 角度和多普勒频率参数估计之间存在耦合, 导致传统和差单脉冲估计方法的参数估计性能严重下降。针对此问题，提出了一种基于空时约束的机载雷达自适应迭代单脉冲估计方法。该方法首先通过导数约束和零点约束确保所形成的差波束为最优差波束; 其次利用广义单脉冲法进行参数估计, 解决了多参数估计之间存在的相互耦合问题; 最后通过自适应迭代方式进一步提高目标参数的估计精度。计算机仿真结果验证了所提方法的有效性。

• 基于功能图的作战体系关键节点分析

  龚建兴, 朱雷, 王华兵, 丁佩元, 路程昭

  目前大多数基于网络拓扑的作战体系关键节点分析方法只是单纯考虑作战节点的拓扑连接关系, 缺乏从实际业务角度考虑体系中各节点在功能之间的相互依赖。而多数基于作战环的作战体系关键节点分析方法又需要分析人员具有很强的专业背景知识, 且存在分析数据难以获取等问题。基于此, 提出了一种基于功能图的作战体系关键节点分析方法。首先, 介绍了基于任务、反映作战体系功能的功能图概念。然后, 提出了基于功能图的度中心性、介数中心性、接近中心性、PageRank算法、节点移除和收缩等关键节点分析方法。最后, 以某作战体系为例, 作战环为其功能图, 采用介数中心性、接近中心性、基于功能图的介数中心性、基于功能图的接近中心性、基于功能图数量的节点移除法等关键节点分析方法对作战体系中关键节点进行分析, 验证了该方法的简单性、可行性及有效性。

• 基于生成对抗网络的防空体系态势辅助分析

  刘戎翔, 吴琳, 谢智歌, 刘虹麟

  针对当前从体系视角对防空体系进行态势分析的模型较为缺乏, 且模型结果不易于指挥员分析理解的问题, 提出了基于生成对抗网络的防空体系态势辅助分析模型。首先, 通过图形化的方法对防空体系态势信息以及作战能力进行描述, 便于人类指挥员更好的理解。然后, 利用生成对抗网络模拟人类指挥员态势分析的过程, 从浅层态势特征推理得到防空体系能力图。最后, 利用多个指标对各类模型的结果进行对比。实验结果表明, 所提模型可以从体系视角进行分析, 得到防空体系能力图, 生成图像的准确率较其他模型至少提高34.1%。

• 基于模糊聚类和专家评分机制的无人机多层次模块划分方法

  杨建峰, 肖和业, 李亮, 白俊强, 董维浩

  本文基于初步划分-综合评价-精准划分的多层次递进模块划分架构, 为模块化无人机设计中模块划分提供可信、有效的方法。以提升模块划分结果的可信度为目标, 在模块划分指标评价中引入基于专家信度的评分机制, 形成了基于模糊聚类和专家评分机制的多层次模块划分方法。以一次性、可重复使用无人机为例, 采用本文提出的模块划分方法, 进行零部件聚类并形成模块划分方案。由模块划分结果可知, 本文模块划分方法可对不同模式的无人机获得符合其使用特点、可信的模块划分方案, 进而验证了方法的合理性和有效性。

• 基于Agent的体系过程A-GERT网络“刺激-反应”学习模型

  方志耕, 夏悦馨, 张靖如, 熊仪, 陈静邑

  针对图示评审技术(graphic evaluation and review technique, GERT)网络应用于体系活动决策过程中未考虑网络节点自身的学习能动性问题, 基于智能体(Agent)技术, 结合刺激-反应模型构建A-GERT网络模型。首先, 根据体系活动的逻辑, 搭建A-GERT网络框架, 并通过提出网络传递效用函数, 设计带有反馈机制的A-GERT网络。然后, 利用刺激-反应模型的自适应优势构建学习方程, 以GERT网络期望概率与期望时间等指标度量刺激强度, 进一步拓展刺激-反应模型。最后, 给出网络智能决策节点的学习步骤, 并以创新技术开发体系活动进行算例研究, 结果表明了所提方法的有效性与实用性。

• 基于背景还原的红外伪装效果评价方法

  赵晓枫, 吴飞, 徐叶斌, 牛家辉, 蔡伟, 张志利

  针对复杂环境背景下目标红外伪装效果评价问题, 提出了一种基于背景还原的红外伪装效果评价方法。首先利用改进的Criminisi算法对目标遮蔽下的背景区域进行修复, 得到背景还原图像, 然后与原图进行相似性度量; 考虑到实际还原背景与理想还原背景之间因图像修复算法局限性而引起的偏差, 使用IL-NIQE模型对背景还原图像的修复质量和还原效果进行评价; 最后将相似性度量值与还原效果度量值进行非线性融合, 完成目标红外伪装效果的综合评价。实验表明, 该评价方法符合人眼视觉特性, 能够对复杂环境背景下目标的红外伪装效果进行较好的客观评价。

• 群队级兵棋实体智能行为决策方法研究

  刘满, 张宏军, 徐有为, 冯欣亮, 冯玉芳

  计算机兵棋能够对敌对双方或多方的军事行动进行模拟, 为军事智能决策的研究提供贴近真实战争的决策背景和试验环境。随着被控制棋子类型和数量增加, 这些作战实体的行为决策控制将面临巨大的挑战。本文提出了知识与数据互补的兵棋行为决策算法, 针对较多作战实体(50个左右)的群队级兵棋, 提出了按实体类型分组决策、作战目标指引、位置评估指标并行计算等方法, 设计了群队级兵棋人工智能(artificial intelligence, AI)技术框架, 并实现了一个群队级兵棋AI。该兵棋AI将知识、数据和学习融为一体, 具有设计简单、迁移能力强、决策灵活等优点。

• 海上基地攻防博弈模型及纳什均衡策略研究

  曾斌, 王睿, 李厚朴, 张鸿强

  针对海上保障基地安全的反潜资源调度是当前海上作战指挥的主要问题，通过分析海上利益冲突中敌我双方的攻防策略及约束条件, 建立了反潜资源调度的不完全信息零和博弈模型和对应的收益矩阵。考虑敌方为理性对手和非理性对手2种情况, 分别提出了求解小规模问题精确解的线性规划算法和求解大规模近似解的改进迭代算法, 并进一步给出了对应纳什均衡和最优反应的求解步骤, 得到了反潜资源调度博弈的混合策略。通过仿真实验验证了算法的复杂性、可行性和有效性, 并分析了混合策略的适用环境。

• 基于可能度的语言直觉模糊PROMETHEE多属性群决策

  王雯琦, 江登英

  针对权重信息未知的语言直觉模糊多属性群决策问题, 提出了一种基于改进的可能度和偏好顺序结构评估法(preference ranking organization method for enrichment evaluations, PROMETHEE)的语言直觉模糊多属性群决策方法。首先，基于Atanassov偏序和犹豫度, 改进语言直觉模糊数的可能度, 并证明其具有互补性、传递性等良好性质。其次，基于改进的可能度, 通过最大化决策者在属性上的加权平方可能度, 构造多目标规划模型, 求得每位决策者的属性权重。然后，建立群体共识反馈模型, 提高群体共识度, 结合修正的偏好关系和决策者主观权重, 提出修正系数来确定决策者权重。最后，通过实证分析验证该方法的可行性和有效性。

• 基于扰动观测器的飞行器轨迹跟踪控制器设计

  李传旭, 孟秀云, 王捷

  针对多种扰动作用下的固定翼飞行器三维轨迹跟踪问题, 设计了一种基于改进非线性扰动观测器的非奇异快速终端滑模轨迹跟踪控制器。首先推导固定翼飞行器三维轨迹跟踪误差模型, 考虑模型误差和飞行过程中的未知扰动, 设计了一种基于状态估计误差反馈的非线性扰动观测器对扰动进行观测。基于非奇异快速终端滑模控制方法, 采用双幂次趋近律设计轨迹跟踪控制器, 并证明了闭环控制系统的稳定性。仿真结果表明, 在多种扰动的作用下, 所设计的轨迹跟踪控制器能够对三维机动轨迹进行准确、稳定的跟踪。

• 小偏心率空间碎片天基短弧定轨方法和实验

  李大卫, 刘静, 彭喜衍, 张耀, 解延浩

  低轨空间碎片数量巨大, 对航天器在轨安全运行造成严重影响。天基光学是空间碎片观测的重要发展方向。低轨天基光学观测平台观测低地球轨道空间厘米级碎片的观测弧段相对较短, 由单个观测弧段难以确定目标的初始轨道, 初始轨道的误差也不容易评估。本文基于可行域方法, 建立了初始轨道确定和误差估计算法。针对天基短弧光学观测数据的初始轨道不易确定的问题, 本文提出了圆轨道辅助可行域方法。通过与商业遥感卫星合作, 利用遥感视频星开展了低轨空间碎片观测实验, 并利用天基实测数据对所提出的计算方法进行了验证, 为后续利用初始轨道进行弧段间关联奠定了基础。

• 一种多约束条件下的三脉冲交会优化设计方法

  李君龙, 李松洲, 周荻

  针对空间快速接近定点观测任务, 研究了具有交会时间和转移路径约束的多约束条件下的共面圆轨道间远距离三脉冲最优交会问题, 将Hill制导方法与粒子群算法相结合求解转移路径点以及转移时机的最优解。在求解过程中, 提出一种等价变换的方法, 将原始待求量转化为一组新的相互独立的待求变量, 将原始的各约束项转化为易描述和处理的搜索空间边界条件, 为完成算法的初始化过程带来了便利, 使得算法设计过程更为简洁。最后, 给出了两组三脉冲最优交会仿真实验, 仿真结果不仅验证了所提算法的有效性, 而且表明, 相对于常规的设置惩罚项处理约束的方法, 采用本文所提出的等价变换方法处理约束项后, 算法表现出更强大的搜索能力及更好的稳定性。

• 基于正态-逆伽马分布的反巡航导弹命中概率估计方法

  李康, 史宪铭, 李广宁, 刘昊邦

  有效估计反巡航导弹武器系统命中概率是确定反巡航导弹武器系统弹药消耗的基础, 反巡航导弹试验成本高, 导致数据不足, 给估计反巡航导弹武器系统的命中概率带来困难。本文以防空试验中靶面落点服从二维联合正态分布的现象为切入点, 结合巡航导弹等效矩形域的特点, 提出了基于正态-逆伽马分布的反巡航导弹武器系统命中概率估计方法。选取正态分布和逆伽马分布作为反巡航导弹武器系统命中概率特征参数的先验分布, 并通过贝叶斯分析方法得到相应的后验分布函数。采用参数估计得到先验分布中的超参数, 确定命中概率的最大后验估值, 示例表明了方法的可操作性, 具有广阔应用前景。

• 基于a&ω六自由度运动模型的船舶运动参数发生器

  卞鸿巍, 祝中磊, 王荣颖, 马恒, 文者

  针对航海模拟器中船舶运动数学模型建立过程过于复杂、仿真的有效性难以验证的问题, 结合船舶自身机动特点设计了一种新的船舶运动参数发生器, 可生成航海模拟器所需的各船舶运动参数。首先, 在响应模型的基础上, 建立了基于线加速度和角速度(linear acceleration and angular velocity, a & ω)的船舶运动模型。然后, 通过船舶运动微分方程求解了船舶位置、速度、姿态、航向等运动参数信息。最后, 提出相似度评估指标并将其应用于基于实测数据的仿真的验证。仿真验证结果表明, 船舶运动参数发生器能有效地模拟船舶在多种机动状况下的运动, 各船舶运动参数的相似度均在80%以上, 是一种有效的航海模拟器的船舶运动模拟仿真研究方法。

• 5G系统对大规模NGSO卫星系统干扰分析等效建模方法

  李灵慧, 李伟, 靳瑾, 匡麟玲

  在5G系统和大规模非静止轨道(non-geostationary orbit, NGSO)卫星系统的同频共存场景中, NGSO系统的星座规模大且具有动态时变性, 5G系统基站和用户数量众多, 存在难以确定5G系统实际位置以及干扰计算量较大等问题。本文以5G系统对NGSO系统的干扰为例分析了建模方法, 在对卫星星座建模时, 利用划分星座子空域方法减少干扰计算量, 在对5G系统建模时, 依据聚类方法以及全球城市人口数量, 使5G系统热点区域分布符合城市发展现状, 并利用辐射能量计算方法减少干扰计算量。仿真结果表明, 与传统外推方法对比, 本文方法具有相似的准确度, 并且可以大幅提高计算效率。

• FrFT-OFDM系统中联合ICI自消除方案

  王震铎, 朱云飞, 宁晓燕, 刁鸣

  针对分数阶傅里叶变换正交频分复用(fractional Fourier transform orthogonal frequency division multiplexing, FrFT-OFDM)系统中由时频双选信道产生的子载波间干扰(inter-carrier interference, ICI)的问题, 提出了一种基于ICI自消除编码和频率偏移补偿的联合自消除方案。该方案运用带有相位补偿的自消除矩阵对信号进行编码, 通过利用FrFT-OFDM系统子载波旋转角度可调的结构优势, 在适宜的旋转角度下进行分数阶傅里叶变换, 对频率偏移进行补偿, 达到在相同编码效率下比传统ICI自消除技术更好的ICI抑制效果。仿真结果验证了该方案的性能。

• 融合WaveNet和BiGRU的网络入侵检测方法

  马泽煊, 李进, 路艳丽, 陈晨

  为解决当前入侵检测算法对于网络入侵的多分类准确率普遍不高的问题, 鉴于网络入侵数据具有时间序列特性, 提出一种融合WaveNet和双向门控循环单元(bi-directional gated recurrent unit, BiGRU)的网络入侵检测方法。为解决原始攻击数据分布广、离散性强的问题, 首先对数据进行独热编码及归一化处理, 之后使用WaveNet进行卷积操作, 对数据进行序列缩短处理, 同时使用最大、平均池化融合的方法全面提取数据特征, 最后由BiGRU完成对模型的训练并实现分类。基于NSL-KDD、UNSW-NB15以及CIC-IDS2017数据集进行了对比实验, 结果表明, 所提方法对于上述数据集的准确率分别能够达到99.62%、83.98%以及99.86%, 较同类型的CNN-BiLSTM分别提升了0.4%、1.9%以及0.1%。

• 基于最大化能效的海上中继通信频谱分配算法

  孙林, 毛忠阳, 康家方, 张磊

  为提升海上无人艇编队多跳中继网络整体能效, 降低中断发生概率, 提出一种基于最大化能效的分布式多跳中继频谱分配算法。为将节点间通信中断概率控制在阈值范围内, 首先对莱斯衰落信道进行分析, 计算满足需求的最低发射功率; 之后计算所需最多子载波个数, 引入异步分布式定价算法选取备选子载波组; 而后通过求解KKT条件, 利用次梯度法从备选子载波组中选取子载波并分配功率, 求得优化分配的次优解; 最后在系统可靠性与能效等方面进行仿真分析, 验证了所提算法的有效性。

• 移动终端异系统间切换的改进

  陈发堂, 张杰棠, 何沛, 黄俊霖

  在5G网络建设初期, 相比于4G网络的全面覆盖来说, 5G网络的覆盖并不完善, 所以5G终端会频繁在两种网络之间进行切换, 如果终端只是快速经过5G网络的覆盖范围, 那么终端将会执行两次不必要的切换流程, 造成信令和电量的浪费。在分析了移动终端协议栈非接入层的信令流程之后, 提出了采用延迟切换的方法来控制终端进行网络切换, 在切换到5G网络之前先要等待一段时间。对延迟切换方法进行建模和仿真可以发现, 所提方法在有效减少切换次数的前提下，也能保证用户体验质量。通过分析, 给出了如何设置延迟时间的大小能使延迟切换策略的收益更大。

• 云化虚拟化网络业务可用度多参数敏感性分析

  朱杰, 黄宁, 程亮

  网络功能的虚拟化使得网络中软硬件设备类型变多, 不同的设备有不同的故障修复参数, 这些参数均会对业务可用度造成影响。由于不同的业务共享网络资源难以找到对业务可用度影响最大的关键设备参数，现有的局部敏感性分析方法难以保证结果的正确性。全局敏感性分析方法需要大量的仿真样本，操作困难，所以本文将网络中的参数分为异类和同类, 对异类参数采用全效应指数法，对同类参数采用动态业务介数法, 最终综合两种方法分析的结果找到网络中的关键参数。该方法能够保证结果准确性的同时极大减少仿真的样本量。

• 一种机载系统研制保证等级分配的优化方法

  荘露, 陆中, 宋海靖, 周伽

  为系统的设备/功能分配研制保证等级并实施相应的研制保证活动, 能使研制过程发生错误的可能性最小化。以设备/功能的研制保证等级为决策变量, 以研制保证等级分配原则和系统顶层失效状态发生概率要求为约束条件, 以系统研制成本最小为优化目标, 构建了机载系统研制保证等级分配模型。以所有设备/功能的研制保证等级组成的向量为个体, 提出了基于遗传粒子群(genetic algorithm and particle swarm optimization, GA-PSO) 混合算法的分配模型求解方法。最后, 结合某假定机载系统和某飞机电传飞控系统给出了应用实例, 结论表明本文方法有效降低了对设计人员经验的依赖, 并且对比单一算法具有更高的精确度和计算效率。