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2010年 第32卷 第9期 刊出日期:2010-09-06
电子技术
基于LDPC编码的自适应数据重传方法
吴湛击, 傅婷婷, 欧阳子月, 王文博
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1793-1798.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.01
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提出一种新的基于低密度校验(low density parity check, LDPC)码的自适应数据重传方法。在信道条件差(信噪比低)时, 该方法采用母码为低码率的LDPC码编码,校验位打孔的重传方式;在信道条件好(信噪比高)时,采用母码为高码率的LDPC码编码,信息位打孔的重传方式。该方法既能提高硬件利用率、节约能耗,又能保证在最差信道下数据传输的可靠性。

一种GPS信号码片内多径时延估计算法
莫建文,欧阳缮,肖海林
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1799-1802.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.02
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针对全球定位系统(global position system, GPS)中延迟差小于一个C/A码片的多径时延估计问题,提出一种基于约束增量维纳滤波的多径时延估计算法。该算法利用GPS信号C/A码延时先验估计,对多径冲激信道时延估计值和衰减系数估计值进行区间约束和幅度约束,并将约束条件应用到增量维纳滤波的迭代过程中,从而实现码片内多径时延的估计。理论分析和仿真结果表明,此算法具有时空复杂度低、收敛快,在低信噪比条件下有较高的分辨率等优点。

基于线性预测的ETAM水下目标方位估计方法
侯云山, 黄建国,史文涛
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1803-1806.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.03
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在传统的扩展拖曳阵列测量(extended towed array measurements, ETAM)方法的基础上,提出一种基于线性预测(linear prediction, LP)的ETAM水下目标方位估计新方法(LP-ETAM)来估计多个相干目标的方位。首先,使用传统的ETAM方法由物理阵的接收数据矩阵合成扩展后的虚拟阵的接收数据矩阵。然后,根据虚拟阵的接收数据矩阵来计算向前和向后线性预测的空域滤波器系数,并使用外推插值方法将虚拟阵向左方和右方扩展来得到更长的虚拟阵。最后,对最终得到的虚拟阵使用常规波束形成法输出波束来确定目标的方位。仿真实验显示,与ETAM方法相比,LP-ETAM对水下远程目标具有更好的分辨能力和阵增益。

双基地MIMO雷达参数辨识性分析
刘志国, 廖桂生,王亚利
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1807-1810.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.04
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与传统的相控阵雷达不同,多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达可以发射彼此正交的信号来形成独立信道,通过将各信道内的目标雷达反射截面积(radar cross section, RCS)进行平均可以有效抑制目标衰落,进而提高其参数辨识性能。根据给出的双基地MIMO雷达系统模型,对系统最多可分辨和定位目标的数目进行分析,并给出理论证明。分析表明,利用目标反射系数的非相关特性,双基地MIMO雷达最多可有效分辨和定位收发阵元数的乘积减1个目标。仿真实验证明了结论的正确性。

基于STFT的宽带数字ESM接收技术
王旭东,宋茂忠
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1811-1814.  doi:10.3969/j.issn.1001-06X.2010.09.05
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提出了一种新的基于瞬时测频的宽带数字电子支援(electronic support measure, ESM)接收技术。首先对输入信号进行短时傅里叶变换,通过对变换结果进行快速插值,实现瞬时测频;然后利用多门限完成瞬时频域检测,并根据检测带宽进行抽取。这种新的接收技术能够有效解决ESM系统对宽带同时到达信号的侦收难题,且算法结构规整,易于用现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)芯片进行硬件实现。计算机仿真结果表明,系统单信号检测灵敏度可达-5 dB,当输入信噪比为-5 dB~15 dB时,单信号正确检测概率可达90%以上,动态范围达20 dB,双信号瞬时动态范围可达18 dB。

基于快速数据投影法的多目标角跟踪
王纯,张林让
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1815-1818.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.06
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提出了一种新的多目标波达方向(direction of arrival, DOA)跟踪方法。首先利用可靠且低复杂度的快速数据投影法(fast data projection method, FDPM)自适应更新阵列接收信号的时变信号子空间,再采用高斯〖CD*2〗牛顿法在更新后的信号子空间中,估计多个目标实时变化的DOA观测值,最后采用卡尔曼滤波获得当前时刻多个目标的最优DOA估计值。仿真多个交叉运动目标的情况,验证了该方法具有跟踪速度快、精度高的特点,并且可以避免数据关联。

基于高阶瞬态矩迭代的多项式相位干扰抑制
邵高平,安建平,孙红胜,王天仲
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1819-1822.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.07
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提出了一个基于高阶瞬态矩迭代的多项式相位干扰的抑制技术。针对振幅恒定和多项式相位特征的干扰信号,运用高阶瞬态矩和迭代法精确综合出相应干扰信号;然后在时域将其从接收信号中减去,以有效地抑制宽带非平稳干扰。性能仿真结果表明,该方法不仅提高了干扰参数估计的精度,降低了计算的复杂度,而且提高了系统处理的实时性和有效地抑制了多项式相位干扰,获得比较好的误码率性能改善。

基于AF的多相编码脉冲脉内调制参数估计
李宏,秦玉亮,李彦鹏,王宏强,黎湘
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1823-1828.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.08
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雷达信号脉内调制参数估计是电子对抗领域的一个重要问题。推导了P4编码脉冲信号模糊函数(ambiguity function, AF)的表达式,得出AF幅度图像上距离主脊线最近的脊线在时延轴和多普勒轴上截距分别等于编码时长和子码率这一结论。采用RAT(Radonambiguity transform)和图像Radon变换估计信号参数,采用三次多项式插值方法提高估计精度。分析了估计方法应用于不同码型编码脉冲信号的输出信噪比,理论分析和仿真结果都说明,估计算法对P3和Frank编码脉冲比P1、P2和P4有更好的估计性能。

双站ISAR越距离单元徙动分析与校正算法
朱小鹏,张群,朱仁飞,李宏伟
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1828-1832.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.09
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在逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像中,当雷达分辨率较高而目标体积较大时,会产生越距离单元徙动现象。在双站ISAR成像系统中同样存在类似的问题。在双站ISAR成像模式下,对产生越距离单元徙动的原因进行了详细分析及讨论。并与单站ISAR成像中的越距离单元徙动进行了分析比较。在此基础上,采用Keystone变换的方法对解线频调后的时域信号进行处理,消除了目标像的越距离单元徙动,最后对散射点模型进行了仿真验证。

变极化技术抗干扰效能分析
李圭源,张厚,吴文洲,麻来宣
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1833-1836.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.10
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针对变极化技术抗干扰的效能评估问题,以变极化技术抗单一积极干扰效能的评估方法为基础,分析了雷达探测区存在两个线性极化干扰波时变极化技术的抗干扰效能,得出了极化抗干扰得益与两干扰能量比以及极化状态点球半径夹角之间的定量关系。并进一步讨论了雷达探测区存在两个任意极化干扰波以及多个任意极化干扰波时的抗干扰评估方法。实验结果表明,变极化技术抗单一极化有源干扰得益大于20 dB,变极化技术抗复合积极干扰得益大于3 dB。

传感器与信号处理
二维线性与非线性海面电磁散射特性比对研究
李晓飞,许小剑
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1837-1840.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.11
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二维线性和非线性海面模型与低阶小斜率近似(small slope approximation, SSA)法相结合,对比研究了不同海面的统计特征及其电磁散射特性。研究表明:非线性海浪比相应的线性海浪具有更尖锐的波峰和更为平坦的波谷,虽然其高度均方根保持不变,但斜率变大,且偏离高斯分布;相应地,非线性海面归一化雷达散射截面(normalized radar cross section, NRCS)在远离镜面反射方向上略高于线性海面的NRCS,其后向散射系数也有所提高,并且该差异在小擦地角下更为显著。

MPI并行矩量法计算二维粗糙面波束电磁散射
郭立新,麻军,王蕊,刘晓勇
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1841-1845.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.12
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通过有限脉冲响应滤波器理论和快速傅里叶变换方法,模拟了二维高斯随机粗糙面。从电场积分方程出发,利用RWG (Rao-Wilton-Glisson)基函数矩量法结合Galerkin方法,在PC集群并行平台上研究了二维导体高斯粗糙面对波束的电磁散射特性。为使得PC集群信息传递接口(message passing interface, MPI) 并行平台上各参与运算的各进程的负载平衡,对整个阻抗矩阵按行分块,并详细讨论了并行共轭梯度法求解矩量法矩阵方程的并行实现过程。最后在PC集群MPI并行平台上进行数值实验,分析了在波束入射条件下,均方根高度、相关长度和极化方式对二维导体高斯粗糙面的电磁散射特性的影响。

基于时域弹跳射线法分析电大尺寸目标的散射
丁建军,陈磊,刘志伟,陈如山
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1846-1849.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.13
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通过对频域弹跳射线法的表达式进行逆傅里叶变换推导出时域弹跳射线法的表达式,并且讨论了与时域弹跳射线法相关的八叉树加速算法、Nyquist抽样准则及遮挡判别方法。与时域低频方法(如时域有限差分法、时域积分方程法)相比,时域弹跳射线法的优点是计算速度快、所需内存少,是分析电大尺寸目标宽带雷达散射截面的高效方法。实际算例的数值结果表明,时域弹跳射线法与其他精确方法的结果吻合很好。

斜入射下各向异性阻抗劈散射:表面波的绕射
李骥,余定峰,姚菁晶,朱国强
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1850-1853.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.14
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各向异性阻抗劈的绕射研究对雷达探测、电波传播和高频天线设计等方面有着重要的意义。当平面波照射在各向异性阻抗表面上时,可能激励起导波模形式的表面波,在表面波的传播过程中,若遇到几何参数或者物理参数不连续的目标(例如劈边)则会产生绕射场。考虑到斜入射情况下电场与磁场的耦合,在一致性几何绕射理论(uniform geometrical theory of diffraction, UTD)框架内应用摄动原理,以及Van der Waerden方法得到斜入射情况下各向异性阻抗劈散射场中表面波的绕射场贡献。

有限元边界积分结合撕裂对接法分析电磁散射
宛汀,朱剑,陈如山
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1854-1858.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.15
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有限元边界积分方法采用有限元法分析物体内部复杂材料,采用矩量法分析物体开域表面,充分结合了两种方法的优点。然而单机求解电大尺寸问题面临着运算速度不高和内存容量不足的问题,因此发展有效的并行技术亟不可待。利用区域分解法固有的并行性,将有限元撕裂对接法引入到有限元边界积分方法中,解决了硬件资源不足的问题,提高了求解问题的效率。该方法在处理内部未知量大和内部材料复杂的电大尺寸问题方面具有较大优势。给出的数值算例充分证明了该方法的可行性和有效性。

提升类小波变换加速的模基参数估计算法
陈明生,吴琼,沙威,黄志祥,吴先良
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1859-1862.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.16
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将提升类小波变换(lifting wavelet-like transform, LWLT)应用于矩量法(method of moment, MOM)快速求解电场积分方程(electric field integral equation, EFIE),对生成的稀疏化线性系统采用模基参数估计(model based parameter estimation, MBPE)算法求解,可获得小波域的宽带解,结合小波逆变换,最终实现目标电磁散射特性的宽频分析。通过不同三维散射体的计算分析,验证了算法的正确性。与传统模基参数估计算法相比,所提算法在计算时间和内存耗费上均有很大改善。

基于混合粒子群算法和快速非均匀平面波算法的介质目标反演
钟卫军,童创明,耿艳,王飞
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1863-1867.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.17
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提出了一种重构介质目标的新方法——混合粒子群算法,研究了几何形状已知的介质目标介电参数反演、均匀介质柱的外形轮廓反演及外形轮廓与介电参数均未知时的介质目标反演三类问题。利用快速非均匀平面波算法加速矩量法求解介质目标的雷达散射截面,以介质柱体的散射场的实际测量值与迭代计算值的偏差作为目标函数,通过单纯形法和伪群交叉算法混合的粒子群算法对优化变量进行优化,使目标函数达到最小值来对介质目标的介电特性进行电磁成像。仿真结果表明:混合粒子群算法简单、通用,在反演过程中不用加入正则化处理以确保数值稳定性,比简单遗传算法具有更好收敛性能、更高的成像精度和抗随机噪声干扰的能力。

SAR图像线特征分析与自动提取
陈思,杨健,宋小全
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1868-1874.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.18
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自动提取图像中的线特征,特别是长而直的线特征,对于实现场景的自动解译有重要意义。对合成孔径雷达(syhthetic aperture radar, SAR)图像中的线特征及其自动提取问题的特殊性进行分析,结合对已有方法共性的简单总结,从实际应用需要的角度归纳了SAR图像线特征自动提取方法应满足的基本要求和应遵循的合理思路。提出了一种由粗到细的自动提取方法,定义一组局部方向参数描述图像的局部纹理方向特征,通过多尺度分析实现快速粗提取,在后处理中进行细化并获得知识表达。在日本PISAR实际数据图像上进行的实验表明了提出方法的有效性。

基于改进粒子滤波的微弱目标检测前跟踪算法
吴孙勇,廖桂生,杨志伟,李彩彩
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1875-1879.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.19
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研究高速微弱目标的积累检测问题,提出了一种改进粒子滤波的检测前跟踪算法。该算法采用与雷达距离-多普勒图像相匹配的量测数据模型,能克服传统点扩散函数的模型误差。采用“新生”粒子从强度最高的分辨单元集内均匀产生,且按概率对权重最低的部分“存活”粒子用“新生”粒子将其替换的粒子更新策略,在增加粒子多样性的同时缓解了粒子的退化。仿真实验表明,本文算法的检测与跟踪性能要优于标准的粒子滤波算法。

HFSS/PO混合分析飞行器放电对雷达目标特性的影响
陈博韬,雷振亚,谢拥军
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1880-1883.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.20
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为精确计算飞行器在飞行过程中静电放电对雷达散射截面(radar cross section, RCS)的影响,采用高频电磁仿真软件Ansoft HFSS与物理光学(physic-optics, PO)法相混合。用HFSS计算放电产生的等离子体所覆盖的局部机翼的散射场,用物理光学法计算飞行器其余部分引起的散射场,将二者的等相位面重合,保持飞行器各散射体之间的相位关系,进而计算出飞行器的宽带雷达散射截面。

基于三角面元的涂层目标FDTD共形网格生成技术
胡晓娟,卢兆林,葛德彪,魏兵,韩奎
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1884-1888.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.21
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提出了一种基于三角面元数据生成涂层目标时域有限差分(finite-difference time domain, FDTD)共形网格的方法。通过将原目标中各三角面元的顶点沿曲面在该点处的法线方向内移(内涂层)或外移(外涂层)所需的厚度,得到一组关于涂层的三角面元数据。其中曲面上各顶点处的法线方向近似等于包围该顶点的各三角面元的单位法向的矢量和。对于局部涂敷的情况,可根据需要只将涂敷部分所包含的三角面元顶点进行相应的移动,而其余顶点的位置保持不变。利用投影求交法,由原目标的三角面元数据和新生成的涂层三角面元数据即可得到共形FDTD计算所需要的共形网格参数。数值结果验证了方法的正确性和有效性。

基于宽带模糊函数的步进频雷达成像特性分析
朱永锋,赵宏钟,付强
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1889-1893.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.22
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频率步进雷达回波脉冲序列时宽-带宽积很大,因此当目标沿雷达视线高速运动时,采用Woodward窄带模糊函数不能准确描述高分辨成像的特性。为此,首先分析频率步进雷达运动目标的回波模型,然后推导频率步进信号的宽带模糊函数,最后通过宽带模糊函数的几个特殊切面分析频率步进雷达高速目标成像在时延域与多普勒域的特性,并通过仿真与窄带模糊函数进行对比。

窄带相参雷达调制谱超分辨处理方法
黄璟,肖志河,任红梅
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1894-1897.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.23
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针对采用时分体制下窄带相参雷达对单个目标的连续跟踪时间变短,导致频谱分辨率降低的问题,提出了一种连接不同时间段回波信号的方法。该方法利用MUSIC算法估计窄带雷达时域回波的模型参数,然后用该模型连接不同时间段信号。通过该方法,可以提高窄带相参雷达时分多目标跟踪时的频谱分辨率,有利于调制谱特征的提取。对仿真和实测数据的分析处理验证了该方法的有效性。

系统工程
并行GSE方法及其在耦合系统优化中的应用
龙腾,刘莉
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1898-1902.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.24
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指出了并行全局灵敏度方程(global sensitivity equation, GSE)方法的优势,定性分析了并行GSE方法的计算性能。在ModelCenter框架下开发了通用并行GSE驱动组件(general parallel GSE driver, GPGDRV),并与优化算法相结合,基于COM技术开发了通用并行GSE优化器(general parallel GSE optimizer, GPGOPT),进而将并行GSE方法用于耦合系统优化。数值算例表明,GSE方法可以显著提高耦合系统灵敏度的求解效率。将GPGDRV和GPGOPT用于某假想的教练机方案优化设计,并与有限差分法进行计算性能定量比较,定量比较结果与定性分析相符。研究还表明,GSE方法极大地提高了耦合系统优化的效率,使优化时间缩短约76%,并行GSE方法可进一步缩短优化时间。GPGDRV和GPGOPT对于耦合系统的分析和优化具有实用性。

基于保障活动流程的保障设备需求量计算模型
文佳,康锐,刘瑞,贾治宇
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1903-0906.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.25
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为解决装备研制阶段保障设备数量预测过程中输入数据难得到、预测精度不高的问题,建立了基于保障活动流程的保障设备需求量计算模型。模型以研制阶段保障系统建模和保障分析数据为输入,分析并计算了功能分析框图中底层保障活动对保障设备的平均需求量和最大需求数量。然后,由功能分析框图中各层保障活动的流程逐层向上汇总得到其顶层保障功能的保障设备需求,进而算得站点内保障设备的配置数量。最后,给出一个歼击机外场保障设备需求量的算例验证了模型的合理性与工程适用性,能够为研制部门预测保障设备数量提供有效的理论与技术支持。

作战单元防空间歇任务到MLDT转换研究
李东东,于永利,张柳,董岳,聂成龙
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1907-1910.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.26
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平均保障延误时间是作战单元保障系统保障能力的重要指标。在分析作战单元防空间歇任务要求的基础上,定义了恢复度函数,并基于作战单元受损装备轻损、中损和重损的比例关系,通过曲线拟合得到了分布函数表达式,以此建立了作战单元防空间歇任务到平均保障延误时间的转换模型,为作战单元其他任务到保障要求的转换提供了思路。最后,以某三个作战单元防空间歇任务为例,对转换模型的任务要求输入参数进行灵敏度分析,结果验证了该转换模型的正确性和实用性。

基于模糊随机概率的电子产品寿命分析方法
郑光宇,胡昌华,张伟
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1911-1914.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.27
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电子产品失效过程是一种兼有随机性和模糊性的模糊随机现象,电子产品的寿命应为一个模糊随机变量。应用模糊随机概率的相关理论,对传统随机概率寿命分析进行改进,建立了一种模糊随机概率寿命分布函数,并且根据寿命的特点提出了选择模糊变量隶属函数的标准。在此基础上,研究了产品失效的可能性分布,以确定产品在某一时刻可能失效的可能性大小。通过实例分析对比,新的寿命分布函数能够反映出更多的寿命信息,且表达更为直观具体,所建立的可能性分布能够真实地反映实际产品失效的可能性大小。

NDGM模型的性质及预测效果分析
朱超余,谢乃明
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1915-1918.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.28
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在近似非齐次指数序列的离散灰色模型(non-homogenous discrete grey model, NDGM)基础上研究了该模型的参数特性,分析了仿射变换导致的模型参数变化特征,结果表明,变换前后所得预测值仍然具有仿射变换关系,验证了NDGM模型对非齐次指数序列预测的无偏性。通过求解NDGM模型,给出针对一般指数序列的完全拟合表达式,并给出了求解近似指数序列最优拟合表达式的算法步骤。最后以1999年~2008年我国人均国内生产总值为例进行模拟和分析,验证了该方法在离散灰色预测中的可行性。

P-集合与双P-数据恢复-辨识
张冠宇,周厚勇,史开泉
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1919-1924.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.29
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利用P-集合(packet sets),介绍内P-数据、外P-数据、 双P-数据概念;双P-数据由内P-数据与外P-数据共同构成;分析双P-数据动态特性。利用这些概念,描述双P-数据依赖与双P-数据依赖的同心圆定理,提出双P-数据恢复-辨识定理与双P-数据恢复-辨识准则,并给出应用。双P-数据恢复-辨识是信息系统中的一个新的研究领域,P-集合是这个研究领域中的一个新工具。

以任务需求为驱动的多传感器资源管理方法
王琳,于雷,寇英信,高成金
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1925-1930.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.30
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针对战斗机火控系统跟踪多目标过程中传感器资源管理问题,提出一种以任务需求为驱动的多传感器管理方法。该方法首先利用矩阵求迹的方式度量跟踪任务的信息需求;然后在分析任务优先级和传感器使用代价的基础上,建立以任务需求为驱动的多传感器集中式管理模型,并根据多个跟踪任务的信息需求自适应地分配传感器资源;对于分配过程中出现的NP (non-deterministic polynomial)难问题,探讨了利用改进蚁群优化算法寻找满足任务需求的最优传感器组合的可行性,并给出传感器自适应分配方案。仿真结果表明,这种管理方法可以在保证跟踪精度的条件下,根据任务的信息需求合理地分配传感器资源;此外,以任务需求为驱动的传感器管理策略可以大幅减少主动式传感器的工作时间,对于提高战斗机的生存性具有重要的工程应用价值。

部分可观条件下空对地打击中的动态资源分配
李远,苏菲,朱华勇,沈林成
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1931-1936.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.31
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针对静态分配模型的不足,基于部分可观的马尔可夫决策过程建立对单个目标的多阶段决策模型,以反映任务执行效果及反馈信息中的不确定性,进而提出对多个目标的动态资源分配模型。在离线优化阶段中,通过对偶分解法将其分解为一系列较易求解的子问题,并基于次梯度算法调整资源价格,以协调子问题所构造策略中资源的使用量。在实时决策中,根据所得策略及实际执行情况指定对目标的具体行动方案,确保约束条件得以满足。仿真结果表明了方法的有效性。

基于IBPSO的编队协同对地攻击目标分配算法
夏庆军,张安,张耀中
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1937-1940.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.32
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针对编队协同对地攻击目标分配问题特点,对二进制粒子群算法应用于编队协同对地攻击目标分配的若干问题进行研究。首先,通过战斗机毁伤目标收益和攻击目标代价建立了目标分配问题的评估标准。然后,在引入了一系列操作符的基础上,对二进制粒子群算法的速度和位置更新计算公式进行了改进,并利用改进的二进制粒子群算法完成了编队协同对地攻击目标分配。仿真结果表明,改进的二进制粒子群算法比遗传算法具有更强的全局寻优能力、更快的收敛速度。

基于博弈论的目标分配策略空间构建与搜索
马飞,曹泽阳,刘晖
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1941-1945.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.33
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动态武器目标分配(dynamic weapon target assignment, DWTA)问题是军事运筹学研究的重要理论问题,也是作战指挥决策中迫切需要解决的现实问题。DWTA问题不能使用静态武器目标分配(static weapon target assignment, SWTA)的动态规划方法来解决。在考虑攻防双方武器系统损耗的基础上建立了DWTA模型,模型分析表明,DWTA问题可以尝试用博弈理论解决。构建DWTA策略空间,并改进了邻域搜索算法(variable neighborhood search algorithm, VNS)。算法正确度和复杂度分析结果表明,算法快速有效,在一定程度上满足防空作战对DWTA问题决策实时性的要求。

地面站数传系统的RBFNN模型及算法
常飞,武小悦
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1946-1950.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.34
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针对难以建立精确数学模型的地面站数传系统,提出改进梯度迭代学习的径向基神经网络建模方法。改进梯度学习算法通过训练样本相关性矩阵的主成分分析确定网络隐含层初始节点数;改进迭代过程中网络参数的梯度信息计算方式,加快了迭代收敛速度;并增加结构调整过程,实现对网络规模的精简。通过采集地面站数传系统输入-输出数据,将改进梯度学习算法应用于网络离线训练,并给出具体实现步骤。地面站数传资源配置优化实例验证了模型具有较高泛化能力,且算法稳定性较佳。

制导、导航与控制
再入机动飞行器最优轨迹设计与跟踪
李海军,黄显林,葛东明
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1951-1956.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.35
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提出了一种再入机动飞行器(maneuvering reentry vehicle, MRV)的最优制导与控制方案。针对MRV再入机动轨迹优化问题,提出了新的基于Gauss伪谱优化方法的分段优化策略;由产生的最优参考轨迹,生成系统的外环最优制导指令。接着利用轨迹线性化控制(trajectory linearization control, TLC)方法设计系统的内环控制律。基于MRV完整的非线性六自由度模型,仿真表明提出的再入轨迹优化设计方法是有效的,而且内环TLC控制器可以准确地跟踪外环的最优制导指令和最优轨迹,并对系统未建模特性和参数不确定性具有一定的鲁棒性能。

有连续推力控制的卫星轨道确定算法
李恒年,李济生,黄永宣
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1957-1961.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.36
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连续推力轨道控制跟踪过程,观测量中包含推力加速度信息,反映轨道机动过程中卫星动力学的模型误差。以跟踪和精确定位空间机动目标为目的,给出基于地面雷达观测,实时估计推力加速度,修正卫星动力学模型的轨道确定算法。建立连续推力控制过程变质量动力学模型,给出常推力变加速度满足的运动学微分方程;建立变加速度估计系统状态方程和扩展卡尔曼滤波轨道确定算法;并给出连续推力控制过程中卫星运动状态关于变加速度的变分运动方程。实际飞行控制中应用表明,通过离散观测数据,实时估计连续推力变加速度,解决连续推力过程轨道精确确定问题是可行的。

卫星导航信号设计中调制方式的新选择
胡修林,冉一航,刘禹圻,柯颋
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1962-1967.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.37
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针对在拥挤的L频段设计更高性能卫星导航信号体制的问题,提出该频段部分信号采用最小频移键控(minimum shift keying, MSK)调制。首先建立最小频移键控-二进制偏移载波(minimum shift keyingbinary offset carrier, MSK-BOC)调制的通用数学模型,然后以典型的GPS L1-CA、GPS L1-P(Y)和GPS L1-M信号为例,仿真并对比讨论了这3种信号分别采用MSK调制和二相移相键控(binary phase shift keying, BPSK)调制时的码跟踪误差、多径误差包络、自相关函数和功率谱密度。分析结果表明,当卫星导航信号满足一定条件时,采用MSK调制能够获得比BPSK调制更好的性能,论证了在卫星导航系统L频段采用MSK调制的可能性。

导弹协同作战编队飞行控制系统研究
韦常柱,郭继峰,赵彪
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1968-1972.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.38
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提出了具有3个回路的导弹协同作战编队飞行控制系统,分别对3个回路进行设计分析,并重点分析导弹的四维制导控制外回路和编队控制回路。面向具有过载自动驾驶仪内回路的增广飞控系统,设计了基于总能量控制理论的高度/速度解耦控制器,能够实现导弹制导控制外回路的高度/速度解耦。基于导弹编队队形的位置偏差关系设计了导弹编队控制器,最后综合3个回路构成了导弹编队飞行控制系统。仿真结果表明,各回路以及导弹编队控制系统具有很好的控制性能,能够快速、稳定地完成导弹编队的队形调整动作,进而实现任务规划系统对导弹编队提出的作战任务。

一种动态逆解算的RLV混合规划控制分配研究
贺成龙,陈欣,杨一栋
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1973-1976.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.39
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可重复使用运载器的飞行包线大,操纵机构多样,根据其飞行状态对各操纵机构进行优化分配使用是必要的。针对可重复使用运载器三轴角运动的耦合,采用动态逆对控制力矩进行解耦计算。为优化各操纵机构的使用并最大限度使用气动操纵面,减小反作用控制系统的消耗,提出了一种混合规划策略来进行控制分配。气动操纵面与反作用控制系统两者之间的力矩采用链式递增分配,气动操纵面饱和后才启动反作用控制系统,而各气动操纵面之间的控制分配采用二次规划求解,反作用控制系统的力矩分配转化成各喷管开关的0-1整数线性规划进行求解。仿真结果表明,采用混合规划的控制分配能很好实现各操纵机构的优化使用。

基于协方差分析描述函数法的非线性交会精度分析
梁立波,罗亚中,杏建军,唐国金
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1977-1981.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.40
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交会精度分析是交会对接任务设计和实施过程的一类重要问题。传统的Monte Carlo方法计算成本较高,协方差方法对于大导航偏差或长时间交会问题误差较大。针对这些问题,提出了一种新的非线性交会精度分析方法。采用协方差分析描述函数法(covariance analysis description equation technique, CADET),考虑导航偏差和控制偏差,建立了含J2摄动的非线性交会精度分析模型。采用一个寻的交会问题和多圈非共面交会问题测试了提出的算法,并和Monte Carlo方法及协方差方法进行比较。结果表明,相比Monte Carlo方法和协方差方法,导航偏差较大或长时间交会时采用CADET方法,计算速度快、精度高,具有较好的工程实用价值。

载体姿态变化对水下磁场定位精度的影响及监测方法
黄玉,孙枫,郝燕玲
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1982-1986.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.41
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基于地磁异常反演的水下载体定位方法是为解决水下地磁图不易构建而提出的。将水下地磁异常视为偶极子磁性目标,其磁场大小及梯度由捷联于载体的十单轴磁力计测得,再根据磁场大小及梯度确定载体相对于目标的位置。对目标磁场大小及梯度与载体姿态间的关系,及姿态变化对定位精度的影响进行了理论分析与数值仿真,表明姿态变化对磁场大小的测量几乎没有影响,而对磁场梯度影响大,但载体相对于目标的距离却不随姿态改变而变化。根据目标磁矩与载体姿态角的关系,提出了利用磁矩解算载体姿态变化的新方法,对其进行了理论分析与数值仿真,结果表明,该方法原则上具有较高的解算精度,为监测载体姿态变化提供了一种新途径。

基于UKF的导弹SINS/CNS姿态估计方法
邓红,刘光斌,陈昊明,邓春林
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1987-1990.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.42
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针对中远程弹道导弹的特点,在分析研究捷联惯性导航系统/天文导航系统(strapdown inertial navigation system/celestial navigation system, SINS/CNS)组合导航测量修正方案的基础上,建立了导弹四元数运动学方程、陀螺测量模型,星敏感器测量模型等系统方程,将无轨迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)算法应用于主动段关机点环境,通过对陀螺常值漂移、一阶漂移的在线估计,达到高精度导弹姿态的实时输出。与EKF、QUEST、MLS和捷联惯性迭代递推算法比较,仿真结果表明了UKF算法具有更高的精度,收敛快,适于在无控飞行阶段的工程应用。

软件、算法与仿真
相关邻近集合分布式多跳层次路由协议
汪秉文,汤强,胡晓娅,戴志诚,尹安
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1991-1996.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.43
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提出了基于相关邻近集合的能耗均衡多跳分簇路由协议(relative neighborhood set based distributed multihop clustering routing protocol, RNS-MCRP)。网络初始化阶段,基站计算若干个簇头节点以及所有节点的相关邻近集合,并广播簇头信息和所有节点的相关邻近集合。网络启动后,所有节点根据簇头节点的位置信息划分自己的邻居集合,并从邻居集合中选择剩余能量最大的节点作为下一跳节点。簇头节点推举本簇内部最大剩余能量的节点作为下一轮的簇头节点。实验结果显示,与LEACH (low energy adaptive clustering hierarchy)协议相比较,RNSMCRP具有更好的能耗均衡特性,提高了网络生命时间。

基于测试重要度的Petri网序列优化算法
朱敏,杨春玲,周毓龙
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  1997-2000. 
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针对故障诊断测试序列优化问题,提出一种基于测试重要度的Petri网序列优化算法。该方法依据测试代价原则,并引入测试重要度函数,采用Petri网全局搜索算法,在传统测试优化目标测试费用和故障检测率的基础上,选择包含故障信息量大的测试,有效缩减测试序列的长度,并结合测试代价的反馈计算,减少总体测试费用。研究表明,所提出的优化算法克服了传统算法陷入局部优化的缺点,能够有效地减少总体测试代价。

基于采样优化的蒙特卡罗移动节点定位算法
孙燕,尚军亮,刘三阳
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  2001-2004.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.45
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针对无线传感器网络中蒙特卡罗移动节点定位算法的不足,提出了一种采样优化的蒙特卡罗移动节点定位算法。该算法根据运动连续性,利用曲线拟合方法,得出样本节点位置后验密度分布取值较大的区域,对该区域内样本节点的权值进行优化,从而完成未知节点的定位。仿真结果表明,改进后的算法能够显著地减少定位所需的样本数,有效提高了无线传感器网络移动节点定位的准确性和鲁棒性。

采用平均加权的ad hoc网络分布式时隙同步算法
王波,叶晓慧,赵玉亭
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  2005-2008.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.46
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为了降低现有ad hoc网络分布式时隙同步算法复杂度,基于研究多个体系统行为特征的Vicsek模型,提出一种采用平均加权的分布式时隙同步算法。各节点通过计算自身及其邻节点时隙起始时刻的算术平均调整时隙位置,最终达到所有节点时隙位置的统一,实现全网同步。对算法在不同网络连接下的收敛性进行逐一分析,并对网络节点随机分布时的算法收敛性进行仿真,结果表明,算法适用于各种连通性网络且收敛速度较快。

遥感影像K均值聚类中的初始化方法
钟燕飞,张良培
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  2009-2014.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.47
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遥感影像非监督分类对初始点十分敏感。以K均值(K-means)算法为例,利用各种遥感影像实验比较5种初始化方法(随机法、Forgy法、Macqueen法、Kaufman法、MaxMin法)对非监督分类方法的影响。实验表明,Kaufman法相对于其他方法更稳定,获得分类结果更优,适合于各种遥感影像的非监督分类,并指出可以通过采样来加快Kaufman法的运算速度。同时,通过实验分析了采样数和影像区域对初始化方法的影响。

组件化仿真模型交互模式的并行化改造
苏年乐,李群,王维平
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2010, 32(9):  2015-2020.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2010.09.48
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微处理器的多核化及众核化发展趋势为推广并行仿真提供了机遇。依照仿真模型可移植性标准开发的组件化仿真模型之间通过接口、事件和数据流三种模式进行交互,但其立即响应的特点无法满足并行仿真的需求。研究了三种交互模式的并行化改造方法,在组件交互的对外表现层作适当调整,但基本保持原有风格;在组件交互的实现层,三种交互模式都被转化为并行离散事件仿真的经典事件交互范式,通过时间同步协议保证仿真逻辑的正确性及并行仿真的运行效率。组件化并行仿真模型的三种交互模式各有适用场合,丰富了并行仿真的模型交互方法。

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