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2017年 第39卷 第4期 刊出日期:2017-03-23
电子技术
α稳定分布噪声下基于稳健S变换的LFM信号参数估计
金艳, 高舵, 姬红兵
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  693-699.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.01
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S变换由短时傅里叶变换发展而来,克服了短时傅里叶变换窗长固定、不能同时展现信号高频及低频的缺点,但在脉冲性较强的α稳定分布噪声下,该方法性能退化甚至失效。对此,基于广义柯西分布,构造了一类可有效应用于强脉冲噪声环境的损失函数,并详细分析了其影响函数的稳健性。在此基础上,根据最大似然估计理论和S变换,提出了一种稳健S变换方法。该方法以S变换作为初始值,采用最大似然估计方法在时频域迭代得到,在保留S变换窗长选取灵活等优点的同时,进一步提高了S变换的时频聚集性。仿真实验表明,在处理脉冲噪声环境下的线性调频信号时,与传统的基于Myriad滤波、Meridian滤波等多种非线性滤波的方法相比,提出的稳健S变换不仅能有效抑制脉冲噪声,且在脉冲性较强的α稳定分布噪声环境下,具有良好的鲁棒性和优良的线性调频信号参数估计性能。

塔克张量域正则极化ESPRIT
李晓聪, 徐友根, 刘志文
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  700-706.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.02
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针对极化敏感阵列信号波达方向(direction-of-arrival, DOA)估计问题,提出了一种基于塔克张量域序贯截断高阶奇异值分解的正则极化旋转不变参数估计(Tucker tensor based regularized polarimetric estimation of signal parameters via rotational invariance technique, trpESPRIT)方法。首先对阵列接收信号进行塔克张量建模,之后通过序贯截断高阶奇异值分解获得塔克张量域信号子空间,最后利用多旋转不变子空间幅相关系获得信号DOA估计。相比于传统矩阵建模方法,塔克张量建模更便于组织多维数据结构,实现高维的数据匹配操作,而序贯截断高阶奇异值分解则可以获得更高的信号子空间估计精度以及后续的DOA估计。仿真结果表明,trpESPRIT方法较之常规矩阵方法和矢量方法可以更好地抑制噪声,具有更高的信号DOA估计精度,在低信噪比和低快拍条件下仍然具有良好的分辨能力。

基于熵的自适应加权投票HRRP融合识别方法
王晓丹, 李睿, 薛爱军, 孙向芳
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  707-713.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.03
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基于不同分类器对同一样本分类能力不同,同一分类器对不同样本可分程度不同的思想,为不同样本赋予不同融合权重,提出了一种基于熵的自适应加权投票高分辨距离像(high range resolution profile, HRRP)融合识别方法。该方法将二分类相关向量机(relevance vector machine,RVM)扩展为多类分类RVM概率模型,并对不同HRRP特征样本进行分类,利用每个多类分类RVM输出的样本后验概率信息计算出的熵值自适应为各个样本赋予权重,使得不同分类器以及同一分类器对不同样本的决策占有不同的比重,熵值越大的样本赋予的融合权重越低,最后通过加权投票方法实现融合识别,得到目标的最终识别结果。仿真实验结果验证了所提方法的有效性。

最大值约束的广义延拓逼近GNSS码鉴相算法
张杰, 马冠一, 李婧华, 王晓岚
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  714-720.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.04
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针对GNSS码跟踪环高精度鉴相需求,提出了一种最大值约束的广义延拓逼近码鉴相算法,利用5个相关臂的相关结果建立广义延拓逼近模型,拟合得到相关值分布函数,进而得到码相位差。同时利用相关结果最大的相关节点对拟合的相关值分布函数进行约束,进一步提高了码相位差的估计精度和适应性。将新算法与常用的归一化超前减滞后包络鉴相算法从鉴相线性范围、牵引范围和鉴相误差三方面进行了对比。蒙特卡罗仿真和在GPS软件接收机上对实际GPS信号采样数据进行测试的结果表明,结合最大值约束的广义延拓逼近鉴相误差性能大大优于传统的归一化超前减滞后包络鉴相,可以有效地提升码鉴相器的鉴相精度。

基于单脉冲复角测量减小天线指向波动的方法
肖宇, 郑桂妹, 宫健
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  721-725.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.05
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针对雷达导引头下视超低空目标时,由于多径干扰造成单脉冲测向天线指向波动,导致目标跟踪丢失的问题,提出了一种基于单脉冲复角测量调整天线伺服系统的准则。首先,根据弹目相对运动关系,构建了镜像干扰情况下的单脉冲测角模型,详细分析了天线指向波动对目标稳定跟踪的影响。其次,提出了一种采用单脉冲复角测量目标高度的方法,并利用指向角度与指向高度同步变化的特性,推导出天线指向角的波动关系式,给出了天线伺服系统调整的准则。最后,仿真结果验证了所提方法的有效性。

基于AR模型的飞机尾流距离检测方法
赵兴刚, 王首勇
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  726-732.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.06
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尾流复杂的电磁散射特性使得传统基于快速傅里叶变换(fast Fourier transformation, FFT)的频域检测方法不适用。首先,基于FFT的谱估计方法频率分辨率较低,尤其在短脉冲序列条件下性能较差;其次,尾流作为一种频域扩展目标,其回波能量在频域较为分散,单通道或多通道求和检测都会损失较多能量。利用分辨率更高的自回归(autoregressive, AR) 模型进行谱估计,并基于AR流形上的距离定义一种距离检测器,将尾流谱整体进行检测,能充分利用尾流的多普勒信息,通过利用尾流数据对距离检测器和传统方法的检测性能进行仿真比较分析,验证了所提方法的有效性。

传感器与信号处理
基于压缩感知的高频地波雷达二维DOA估计
赵春雷, 王亚梁, 毛兴鹏, 于长军
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  733-741.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.07
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针对高频地波雷达(high frequency surface wave radar, HFSWR)目标角度估计问题,提出了一种基于压缩感知(compressive sensing, CS)的距离多普勒(range Doppler, RD)域单快拍二维波达方向(direction of arrival,DOA)估计方法。分析了在RD域进行DOA估计的理论可行性及单快拍处理的优势;基于子空间追踪思想提出了一种针对L型阵列的二维DOA估计降维后的角度配对和修正方法,在低信噪比和目标回波幅度接近的情况下仍能保证完成正确的匹配并消除无效的角度组合,从而实现精确的二维DOA估计和目标空域分辨。仿真结果和高频地波雷达实测数据的处理结果分别验证了其性能优势和有效性。

非正侧阵机载雷达杂波谱迭代自适应配准方法
王娟, 王彤, 吴建新
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  742-747.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.08
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对于机载非正侧阵雷达,杂波谱的距离空变性使得直接利用邻近单元数据估计的协方差矩阵与真实协方差矩阵不匹配,导致空时自适应杂波抑制性能下降。基于配准的补偿(registration based compensation, RBC)方法通过时域平滑来估计空时谱,继而对地杂波的距离依赖性进行补偿,由于时域孔径损失使杂波谱峰值的估计精度受到限制。针对这一问题,考虑到杂波空时谱的稀疏性,本文利用迭代自适应算法(iterative adaptive approach, IAA)进行空时谱估计,并重构各辅助距离单元协方差矩阵以实现杂波谱配准,称为IAARBC算法。由于该算法不存在孔径损失,杂波谱配准精度更高。仿真实验表明,即使在样本中存在目标污染等干扰因素的情况下,所提方法相比传统的利用时域平滑的RBC方法也能获得更好的信噪比改善。

基于统计特性差异的距离多假目标识别技术
孙殿星, 王国宏, 盛丹, 杨忠, 贺达超
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  748-757.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.09
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提出了一种基于角度量测统计特性差异的雷达距离多假目标欺骗干扰识别方法。首先针对传统的角度量测卡方检验方法容易将相同角度分辨单元内的多个真实目标误判为距离多假目标干扰的问题,利用虚假目标与真实目标距离量测之差的均值通常为时不变常数的特点,将角度量测卡方检验与距离量测差均值和方差联合检验相结合,实现了距离多假目标干扰存在性的准确判别;然后对多个时刻量测进行积累,并通过对应时刻角度量测做差,构造样本集合;最后利用虚假目标比真实目标角度量测方差大的特点,采用量测方差聚类划分的方法,实现了真假目标的准确鉴别。

空间域相关法抗X波段航海雷达同频干扰
卢志忠, 周颖, 黄玉
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  758-767.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.10
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根据X波段航海雷达图像中海杂波的空间相关特性,提出了一种用于检测与抑制同频干扰噪声的方法。首先采用恒虚警率法确定合适阈值,利用相关法检测出干扰噪声线在雷达图像上的位置,然后利用一种改进型拉普拉斯线性增强模板实现干扰线上噪声点的定位,进而采用分段插值方法对检测出的噪声点进行修复以滤除噪声。利用实测雷达数据测试所提算法性能,结果证明:与均值、中值等传统滤波算法相比,所提方法在高海况条件下既能简单快速有效地检测到同频干扰噪声,又能更好地保留原海浪信号的回波信息,满足了海浪信息反演对信号回波质量的要求;在低海况条件下,也能有效去除同频干扰噪声。

基于LFM子脉冲的宽带雷达目标回波模拟方法
张武才, 潘明海, 陈诗弘
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  768-774.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.11
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在宽带雷达目标回波信号的半实物计算中,需要同时满足实时性和仿真精度的要求。提出一种基于线性调频(linear frequency modulation,LFM)子脉冲的宽带雷达目标回波模拟方法,将LFM脉冲信号分成若干个窄带、短时线性调频子脉冲,通过计算各个子脉冲对应的目标回波信号,来重构全脉冲的宽带目标回波信号。采用这种方法可大幅度减少算法的运算量,显著降低了算法对硬件资源的要求,提高了算法的实时性。计算机仿真结果证明了方法的可行性并具有较高的计算精度。

基于距离徙动轨迹的空间目标ISAR距离对准算法
俞翔, 朱岱寅, 李俊强, 云涛, 黄翔飞
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  775-781.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.12
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针对空间目标的运动特征,通过研究目标距离徙动轨迹与等效运动模型,构建了一个欠定的运动方程组,基于全局熵最优化准则求解出目标运动参数,提出了一种全新的距离对准算法。实验结果表明,该算法具有较高的准确性,更重要的是,距离对准过程中不会引入距离像随机偏移误差和高频相位误差,这也是应用大转角高分辨成像方法的前提条件。

系统工程
基于多目标优化算法的多无人机协同航迹规划
周德云, 王鹏飞, 李枭扬, 张堃
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  782-787.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.13
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多无人机协同航迹规划是无人机协同作战的关键技术之一。本文提出的一种针对多无人机协同航迹规划的多目标优化算法,即协同非支配排序进化算法(cooperated nondominated sorting genetic algorithms II,CO-NSGA II),针对多架无人机的航迹距离、安全性、时间以及空间的协同性进行规划。运用多目标优化算法,克服了传统航迹规划中需要为各目标函数取权值的不足,并且可以生成多组可供选择的解。同时引入协同进化策略,将各无人机的航迹规划视作子种群,各子种群间进行合作,子种群内采用非支配排序进化算法(non-dominated sorting genetic algorithms II,NSGA II)进行独立优化。考虑到各机间的协同约束,用时间空间协同系数替代传统算法中的“拥挤距离”参数。仿真结果表明通过本文算法能够有效实现多无人机协同航迹规划。

基于PERT网络的机群保障任务时间成本优化
李军亮, 滕克难, 唐金国, 孙媛, 李季颖
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  788-794.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.14
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针对保障任务时间成本优化问题,建立了机群保障任务的计划评审技术图,假设保障活动工期服从指数分布,任务成本函数为不连续函数,建立机群保障任务时间成本的优化问题模型,采用蚁群算法和蒙特卡罗仿真技术设计求解方法,研究过程中采用不同的参数设置和实验数据对模型进行验证,验证结果表明所建模型有较好的计算结果和合理的计算时间。

基于Agent行动图的作战建模方法
蒲玮, 李雄
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  795-805.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.15
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针对一般的基于Agent作战建模过程中没有实现军事人员主导下的军事概念模型直接驱动的问题,提出一种基于Agent行动图的作战建模方法。在给出基于Agent行动图建模基本原理的基础上,区分Agent行动组织结构图、通信网络图、动作属性图,提出了基于Agent行动图的作战系统静态概念模型建模方法,区分Agent行动指挥交互图、状态行为图,提出了基于Agent行动图的作战系统动态概念模型建模方法;进一步建立了Agent行动图概念模型到行为仿真模型框架转换方法,并设计实现了基于Agent行动图的作战建模工具;最后以装甲分队典型作战行动建模为例,验证了方法的可行性与有效性。

面向新型成像卫星自主任务规划系统设计
何永明, 陈英武, 邢立宁, 袁驵, 李国梁
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  806-813.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.16
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随着成像卫星硬件水平的提高,其应用目标也有了更高的要求。因为复杂的约束、难以预测的状态信息以及繁杂的需求种类,卫星任务规划问题一直是系统工程领域的难点问题之一。为更好地适应新的应用环境并满足不同用户的需求,设计了自主卫星任务规划系统。其包括星上与地面两个子系统,各子系统中均包含若干模块,分别实现不同的功能并协同完成某些复杂任务。基于对需求分析,整理出了卫星的应用场景、主要模块和关键技术。通过对两套系统的仿真结果比较,论证了该系统框架的可行性与优化效率,并为未来卫星任务规划系统的设计提供了思路。

基于马尔可夫过程的GNSS星座可用性评估
王尔申, 张晴, 曲萍萍, 蓝晓宇, 庞涛, 姜毅
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  814-820.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.17
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卫星导航的星座可用性是评价导航系统性能的重要指标之一。基于马尔可夫过程建立了同时考虑卫星故障率和修复率的单星可用性模型,结合卫星的备份情况提出了空间信号层和服务层的星座可用性评估方法模型。基于上述评估模型,结合大量实测数据分析了空间信号层和服务层的星座可用性概率。结果表明:全球定位系统(global positioning system, GPS)星座可用性评估模型是有效的,GPS星座可用性符合其系统性能规范。提出的星座可用性评估方法对北斗卫星导航系统的全球化建设及其可用性评估有一定的参考价值。

考虑双重预期的云模型决策
林松, 汪军, 朱建军, 张世涛
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  821-828.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.18
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针对指标值为云模型且考虑目标预期和增长预期的多属性决策问题,提出了一种基于前景理论的决策方法。提出了增长预期和目标预期的刻画方法,针对以云模型形式给出的属性评价值和双预期值建立了相似性度量方法,根据累积前景理论和云模型相似度定义了综合前景价值函数,最后根据方案之间的综合前景值总体差异最大化为目标建立权重寻优模型;案例说明了方法应用步骤和可行性。

基于三角模糊数犹豫直觉模糊集的多属性智能决策
谭旭, 吴俊江, 毛太田, 谭跃进
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  829-836.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.19
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通过剖析现实生活中数据对象复杂性以及决策人思考的犹豫模糊性,提出了基于三角模糊数的犹豫直觉模糊集决策方法。首先,给出了三角模糊数犹豫直觉模糊集的定义,构建并证明了三角犹豫直觉模糊元及模糊数的基本运算法则和集成算子。其次,通过对三角犹豫直觉模糊元的得分函数和精确函数的定义,实现了三角犹豫直觉模糊数下的对象间的取值比较,针对三角犹豫直觉模糊数下多属性决策分析中的不确定性权重求解难题,提出了一种基于得分函数和最大熵理论的最优权重求解模型,并构建遗传算法模型实施最优化求解。最后,给出了三角犹豫直觉模糊数下的多属性智能决策算法,并以算例证明了所提方法的可行性和有效性。

制导、导航与控制
基于二阶滑模控制的微分几何制导律
叶继坤, 雷虎民, 赵岩, 李宁波
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  837-845.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.20
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针对机动目标拦截设计了一种零化视线角速率的微分几何制导律。首先,基于古典微分几何原理,对弹目拦截的空间几何关系进行分析,建立了弹目拦截的相对运动学模型;其次,针对外界干扰对非线性仿射系统的影响,设计了二阶滑模变结构控制器,并对控制器的稳定性和有限时间收敛性进行了分析。再次,以二阶滑模控制器为基础,将目标机动作为外界扰动项,基于零化视线角速率的思想设计微分几何制导律。为克服解耦条件下带来的信息丢失,利用李群理论,给出了非解耦条件下导弹制导曲率指令和挠率指令的计算方法,同时为避免拦截过程中制导指令出现奇异,对拦截的初始条件进行了研究,给出了导弹拦截目标的捕获条件。最后仿真表明,所设计的微分几何制导律制导精度高,拦截时间短,过载变化较为平稳,相对于传统的非线性微分几何制导律,大大提升了制导性能。

空空导弹平台相控阵导引头隔离度特性
杜肖, 鲁天宇, 夏群利
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  846-853.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.21
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为了满足空空导弹在跟踪高速大机动目标时对导引隔离度特性提出的严苛的要求,采取平台式相控阵导引头结构。提出的平台式相控阵导引头采用外框拉杆驱动、内框电机驱动的模型,并在此基础上建立了平台相控阵导引头的跟踪模型、隔离度传递函数模型,通过平台角速度前馈实现角速度解耦。研究了采用不同的前馈角速度提取点时对隔离度特性的不同影响。基于不同的隔离度模型研究了隔离度寄生回路稳定域分析和隔离度度寄生回路对制导系统的影响研究。通过上述研究,获得了平台相控阵导引头结构的数学模型,为后续工作奠定理论基础,验证了平台相控阵导引头结构方案具有与相控阵导引头相同的快速性,并且其隔离度水平为相控阵隔离度与平台隔离度的乘积,能够有效提高空空导弹制导精度。

弹性高超声速飞行器抗输入饱和动态神经网络控制
赵贺伟, 梁勇, 杨秀霞
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  854-865.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.22
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针对弹性高超声速飞行器纵向动力学模型,分析了弹性模态的动态过程,研究了控制器设计问题。控制器设计采用内环与外环相结合的控制方式,内环控制器设计是以攻角和俯仰角速度为被控对象,将俯仰舵偏角作为控制输入,在考虑弹性模态动态过程的情况下设计抗输入饱和辅助系统处理输入饱和问题,采用反演设计方法设计控制器,并利用全局调节动态神经网络逼近控制输入的饱和特性;外环控制器设计是以飞行速度为被控对象,将燃料当量比作为控制量,保证弹性模态良好动态特性的情况下,设计抗饱和辅助系统处理输入饱和问题,采用终端滑模控制方法设计控制器,利用全局调节动态神经网络逼近输入饱和特性,理论分析证明了闭环系统所有信号均有界并指数收敛到原点的一个领域内,仿真分析验证了设计的控制策略可以保证弹性模态具有良好动态特性的情况下,系统的状态可以有效跟踪期望指令信号。

小型尾坐式飞行器航姿测量系统设计与验证
胡永江, 武斌, 陈鹏, 王长龙
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  866-875.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.23
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针对小型尾坐式飞行器航姿测量问题,设计了航姿测量系统。采用四元数法更新航姿参数再转换成欧拉角输出。由于小型尾坐式飞行器姿态变化范围大,针对传统四元数到欧拉角的转换算法在扰动下航向和姿态角易发生振荡的问题,提出了一种改进的全姿态四元数转换到欧拉角的转换算法,通过分析姿态矩阵中元素的符号,由四元数得到两组欧拉角,以姿态控制利益为牵引,选择正确的一组。针对无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)算法在外界噪声干扰下测量精度降低的问题,引入自适应算法,使量测噪声统计特性随噪声的变化而自适应的调整,提高系统的抗干扰能力。针对小型尾坐式飞行器姿态易突变的问题,设计了强跟踪滤波器,利用多个渐消因子减小历史数据在测姿中的作用,提高当前信息的比重,提高系统对突变姿态的跟踪精度。最后,通过实验验证了全姿态解算算法、自适应UKF滤波算法和强跟踪算法的可行性,实验结果表明了设计的航姿测量系统对小型尾坐式飞行器的适用性。

基于扩张观测器的反射镜平台自适应鲁棒控制
宋江鹏, 周荻, 孙广利
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  876-882.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.24
摘要 ( )   PDF (3334KB) ( )  
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针对反射镜稳定平台视轴运动强耦合和非线性的特点,同时考虑外界干扰力矩和建模误差的不确定性,设计了一种基于扩张观测器的反射镜稳定平台自适应鲁棒控制器。首先,利用光学矢量理论和动量矩定理建立了某型反射镜稳定平台的动力学模型。然后,在此基础上,引入非线性自适应鲁棒控制器,对摩擦参数和转动惯量等系统参数进行在线调整,对摩擦力矩进行了有效补偿,并保证了自适应学习的稳定性。同时,采用扩张观测器准确的获取了未知外界干扰力矩。最后,仿真和实验结果表明了所设计的控制器在隔离外界扰动和提高跟踪精度方面的有效性和可行性。

区间可调节的变增益加速迭代学习控制
兰天一, 林辉
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  883-887.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.25
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为加快迭代学习控制律的收敛速度,针对线性时不变系统,以P型、D型学习律为例,提出了区间可调节的、具有指数加速、含反馈信息的迭代学习控制算法。首先,根据每次学习效果,确定下一次迭代需要修正的区间并在该区间内修正控制律增益;其次,分析了所提算法的收敛性并给出其收敛条件;最后,理论结果表明收敛速度主要取决于被控对象、控制律增益、修正指数和学习区间的大小。相同仿真条件下,与传统算法相比,所提算法具有更快的收敛速度。

通信与网络
基于方向极化状态调制的卫星MIMO安全传输方法
罗章凯, 王华力, 吕望晗
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  888-892.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.26
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为提高卫星信息传输过程中窃听难度,提出一种基于方向极化状态调制技术的双极化卫星多输入多输出(multi input multi output, MIMO)安全传输方法。该方法将传输信号的极化状态与接收机方位信息相结合,实现信号差异性发射,增大非期望方向接收机解调信息的难度。理论分析和仿真结果表明,相比于传统调制技术,基于方向极化状态调制技术为双极化卫星MIMO系统的信息传输提供了一种更加安全的传输方案。

基于叠加度的有限长系统LT码编码方案
焦健, 王小博, 吴绍华, 杨志华, 张钦宇
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  893-898.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.27
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提出了一种基于叠加度的系统卢比变换(Luby transform, LT)码编码方案。与需要预编码的系统Raptor码或交织编码的准系统掺杂LT码方案不同,由掺杂度分量与弱鲁棒孤波分布进行叠加的叠加度分布,使得系统LT码的中间节点能以LT编码方式构造输出节点。理论分析了优化掺杂度分量叠加比例的系统LT码具有译码渐近性能,对给定码长k和冗余开销ε的编译码复杂度为O(k·ln(1/ε))。仿真验证了优化后的有限长系统LT码克服了系统Raptor码在信道删除概率大于0.01即出现误码平台的问题,在译码失败概率10e-4时相对于准系统掺杂LT码的所需译码冗余开销可降低12%~20%。

femtocell双层网络中基于分簇的资源分配
张海波, 张春艳, 朱江
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  899-904.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.28
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针对异构网络中毫微微小区(femtocell)之间的同层干扰和femtocell与宏小区(macrocell)之间的跨层干扰,提出一种基于分簇的资源管理方案。该方案包括两部分:第1部分是宏基站(macrocell base station,MBS)利用三轮子信道分配算法为宏用户分配子信道,再采用注水算法分配功率;第2部分首先采用遗传模拟退火算法为femtocell分簇,再利用启发式算法和卡罗需-库恩-塔克(Karush-Kuhn-Tucker,KKT)条件为毫微微用户分别分配子信道和功率。仿真结果表明,该方案有效地抑制了网络中的这两种干扰,满足了用户的数据速率需求,有效地提高了频谱效率。

二维时频低碰撞区跳频序列集的构造
许成谦, 马雅楠
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  905-909.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.29
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基于低碰撞区跳频序列的准同步跳频通信系统在低碰撞区内具有低的多址干扰。将已有的一维跳频序列低碰撞区扩展到时频二维,给出了两种构造二维时频低碰撞区跳频序列集的方法。构造法分别基于Welch Costas阵列和Golomb Costas阵列,通过序列循环移位的方法分别得到一类二维时频低碰撞区跳频序列集。新的序列集满足跳频序列的二维周期汉明自相关函数和互相关函数构成的理论界,同时在二维时频低碰撞区内具有最优的自相关特性和互相关特性。

软件、算法与仿真
倾转旋翼飞行器飞行力学建模及验证分析
鲁可, 刘春生, 汪正中, 陈仁良
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  910-916.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.30
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为了进一步提高倾转旋翼飞行器的建模精度,考虑旋翼挥舞运动、采用有限状态尾迹模型描述旋翼诱导速度,进而建立旋翼气动力数学模型;考虑旋翼/机翼/干扰,建立相应气动力数学模型;针对倾转旋翼飞行器操纵冗余问题,建立了适用于全模态的操纵策略数学模型。最后以通用倾转旋翼飞行器数学模型和飞行试验数据,对建立的数学模型进行验证。仿真结果表明建立的飞行动力学模型具有良好的精度,适用于飞行动力学其他问题的分析研究。

基于Apriori算法的作战仿真探索实验控制
王枭, 刘雅奇, 齐锋
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  917-923.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.31
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Apriori算法可用于从作战仿真实验数据中挖掘作战规律,但通常需要以大量实验数据为支撑。为减少规律发现的成本,提出一种边实验边挖掘的序贯探索方法,及时发现并确认低支持度、高置信度的“潜在规则”,再利用规则库避免重复探索,最终提高规律发现的效率。概述了Apriori算法的原理及其在作战仿真实验中的应用;介绍了利用Apriori算法对探索实验进行序贯控制的思路流程及关键技术;最后通过蒙特卡罗仿真验证了该方法的有效性。为开展规律发现型作战仿真实验提供了新思路。

基于Petri网模型的系统仿真验证方法
柯文俊, 陈静, 江山
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  924-930.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.32
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随着系统工程的发展,对系统的质量提出了更高的要求。首先以系统建模语言活动图模型为焦点,提出一种将活动图模型自动转换为Petri网模型的机制,接着对某指挥控制系统的发射模块进行建模,并通过转换机制将活动图模型转化为Petri网模型,然后使用Petri网验证工具对转后之后的模型进行仿真验证,保证了指挥信息系统的正确性。

考虑全过程优化的支持向量机预测方法
帅勇, 宋太亮, 王建平
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  931-940.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.33
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针对支持向量机(support vector machine, SVM)预测过程中影响因素选择、输入特征集优化、核函数选择及参数优化方面存在的问题,提出了一种全过程优化方法。首先使用频繁模式增长关联规则分析和模糊贝叶斯网络组合模型来解决影响因素选择中存在的主观性问题,然后使用在异常值处理和类内距离与类间距离方面进行改进的模糊C均值聚类算法优化输入特征集,减小支持向量机预测模型冗余度及训练样本集过修正度,通过比较各核函数的特点选择径向基核函数作为SVC的核函数,改进了粒子群优化算法中微粒速度和位置函数及惯性权重值算法,使用该方法优化SVM参数并建立预测模型。最后,通过案例运算和分析,证明该文方法具有更高的预测精度。

可靠性
基于变失效阈值的竞争失效可靠性模型
黄文平, 周经伦, 宁菊红, 金光
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  941-946.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.34
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针对同时经历性能退化过程和外界冲击过程的系统,在假设性能退化过程为线性退化过程,冲击过程分别为极值冲击模型和δ冲击模型的基础上,分析了性能退化量对突发失效的失效阈值影响,建立了基于变失效阈值的竞争失效可靠性模型,求出了系统可靠性的解析表达式。结合实例对可靠性模型进行了分析,对突发失效的失效阈值进行了灵敏性分析。结果表明该模型可以有效地提高可靠性评估精度,具有较好的工程实践指导意义和理论参考价值。

基于AADL体系结构模型的构件系统可靠性评估
凌冬怡, 王世海, 刘斌
系统工程与电子技术. 2017, 39(4):  947-952.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2017.04.35
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为了支持新一代航电系统在体系结构设计阶段进行系统可靠性分析和评估,对复杂嵌入式系统利用体系结构分析与设计语言(architecture analysis and design language, AADL)进行系统的建模。提出了一种基于AADL系统体系结构模型的可靠性建模方法,设计出一套转换规则,对AADL体系结构模型的软硬件构件进行模型转换,实现从AADL系统体系结构可靠性模型到系统体系结构广义随机Petri网(system architecture general stochastic Petri net,SAGSPN)的转换,并基于加权的SAGSPN可靠性计算模型对系统进行可靠性评估。最后通过对某飞控系统进行可靠性评估,验证了方法的有效性,证明该方法对航电系统的体系结构设计提供了支持。

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