系统工程与电子技术

贺雄鹏, 廖桂生, 许京伟, 黄鹏辉, 魏嘉琪

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 1-8. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.01

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在机动目标的检测中,目标的速度、加速度会产生距离徙动和多普勒徙动的现象,影响机动目标的积累与检测性能。针对上述问题,提出一种基于频率轴反转变换与广义变尺度傅里叶变换的机动目标检测快速非搜索算法。首先在距离频域-方位时域利用频率轴反转变换校正距离徙动,回波信号变为线性调频信号;接着利用Wigner-Ville分布变换核与广义变尺度傅里叶变换对目标参数进行估计;最后在距离-多普勒域完成目标能量的积累。与现有方法相比,所提方法可以快速校正距离徙动,实现非搜索的目标参数估计,计算复杂度低。仿真实验表明,该方法可有效完成机动目标的检测与参数估计。

基于联合局域相关向量机的雷达导引头状态预测方法

逯程, 徐廷学, 王虹

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 9-16. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.02

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针对雷达导引头机电结构组成复杂、性能指标测试数据信息利用率不足、使用传统基于数据驱动的状态预测方法精度不高的问题,借鉴相关向量机(relevance vector machine,RVM)和Dempster-Shafer (D-S)证据理论,提出了一种基于证据融合和改进局域RVM的状态预测方法。首先,对标准RVM回归模型进行改进,通过构建方差高斯核函数(variance Gauss kernel function, VGKF)来提高核函数的全局性能和泛化能力;然后通过借鉴混沌序列局域预测法中邻近点个数的选取方法,利用Hannan-Quinn (H-Q)准则对训练空间预测嵌入维数进行优化,避免了主观选取的盲目性,完成了改进局域相关向量机模型(local relevance vector machine, LRVM)的构建;最后,利用具有近似退化规律的同源装备测试数据对LRVM进行了改进,通过D-S证据理论对两种模型的预测结果进行了融合,建立了联合局域相关向量机(united local relevance vector machine, U-LRVM)模型。通过对导引头相关参数的实例预测,验证了该方法的可行性和优越性。

基于相关熵的扩频周期估计方法

金艳, 孙玖玲, 姬红兵

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 17-22. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.03

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针对低信噪比下直接序列扩频信号扩频周期估计难题,利用相关熵可度量随机过程局部相似性的特点,提出了一种基于相关熵的估计新方法。首先分析了相关熵隐含的周期性,理论上推导了证明周期性存在的系列表达式,据此分析出可由接收信号的相关熵峰值间隔估计扩频周期。此外,研究了信息码的存在对扩频周期估计性能产生的影响,并针对此问题,在相关熵法的基础上提出了一种延时相乘相关熵分析法。仿真结果表明,与常用的基于功率谱的倒谱法和二次谱法,以及基于自相关函数的波动相关法相比,该文所提出的基于相关熵的新方法有更好的扩频周期估计性能。

基于线性调频步进信号的空间自旋目标时变三维成像方法

孙玉雪, 罗迎, 张群, 胡健

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 23-31. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.04

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三维成像对空间目标测量、分类、识别等具有重要的意义。线性调频步进信号具有瞬时带宽较窄的特点,可获得较远的探测距离,在空间目标监视中具有优势。基于线性调频步进信号模型,提出了一种空间自旋目标时变三维成像的方法,并对由此产生的距离走动等问题进行了详细讨论。通过采用L型三天线雷达,首先分别获得各天线回波对应的高分辨距离像(high resolution range profile, HRRP)序列,然后利用Hough变换提取高分辨距离像序列中各个目标散射点的自旋运动特征,以获得各个散射点的自旋“轨迹”,最后通过对不同干涉平面内的高分辨距离像序列进行干涉处理,获得各散射点在每一慢时间时刻的空间方位向和俯仰向位置,结合高分辨距离像序列获得的距离向信息即可准确重构散射点的时变空间三维位置。仿真实验验证了文中自旋目标时变三维成像方法的有效性。

固定多波束扩频测控信号同步实现技术

丁国栋, 韩月涛, 杨志群

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 32-38. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.05

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针对固定多波束扩频测控信号同步和波束扫描问题,提出了一种快速同步及波束扫描实现方法。该方法通过时分复用结构的部分相关匹配滤波和延迟锁定环,可实现大频偏情况下的快速伪码同步,剥离伪码后的信号经去调制处理后,结合基于快速傅里叶变换的前向频率估计和判决反馈锁频锁相环,实现跟踪阵列波束载波同步及波束切换过程中跟踪阵列波束及切换阵列波束的同时跟踪。仿真结果表明,该实现方法能满足高动态多波束扩频测控信号快速同步、快速扫描和切换过程连续解调的要求。

基于高拉伸度遗传算法的相关干涉仪测向算法

王占刚, 王大鸣, 巴斌, 张彦奎

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 39-44. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.06

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针对相关干涉仪测向中相位差模糊导致的强非线性问题,提出一种基于高拉伸度的改进遗传算法,该算法以遗传算法中择优选取机制为基础,通过定义拉伸度,根据相关干涉仪测向中相关函数及其对自变量的偏导数在目标方向附近均趋近于0的特性,设计新的适应度函数,增大全局最大值附近适应度函数的拉伸度,扩大与其他方向的适应度的差距,从而实现对选取机制的优化。仿真实验表明,该算法复杂度低,当测向精度基本相同时,测向时间约为网格法的1/600,且具有良好的适用性,可以广泛应用于其他求解最大值的问题中。

外辐射源雷达参考信号提纯方法

陈刚, 王俊, 王珏, 郭帅, 宋海婷, 邢玉帅

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 45-49. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.07

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在外辐射源雷达中,用于接收直达波信号的参考天线不仅会接收基站的直达信号,同时还会不可避免地接收到经地面建筑等反射的强多路径信号,直接利用参考天线接收的参考信号与目标回波匹配积累会产生额外的检测峰值。针对这个问题,提出了一种该场景下的外辐射雷达参考信号提纯方法。首先,将回波信号投影至参考信号的子空间中提取回波信号中的直达波信号。然后,利用此直达波信号对消参考信号中的干扰获取纯净的参考信号。最后,利用纯净的参考信号与杂波抑制后的目标回波匹配得到检测结果。计算机仿真和理论分析表明,该方法具有较好的参考信号提纯性能。

基于雷达方程的AN/TPY-2雷达作用距离与干扰研究

尹良, 刘红杰, 赵晓峰, 李书芳

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 50-57. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.08

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对AN/TPY-2雷达作用距离研究的目的是分析雷达的工作性能以及建立仿真平台以研究干扰其的方法。首先,利用雷达方程推导了不同雷达截面积(radar cross section,RCS)、信噪比、脉冲累积个数下的雷达最大作用距离。信噪比为5时,前置模式(RCS=10 m²)和末端模式(RCS=0.1 m²)时,作用距离分别约为3 735 km和834 km。其次,针对威胁较强的前置模式,提出使用电子干扰的对抗措施以降低雷达的检测性能。最后,基于SystemVue软件建模了雷达电子干扰系统,对不同信干比条件下的雷达检测概率进行了验证。仿真显示电子干扰能够明显降低该雷达的探测性能。

基于Lorenz混沌的MIMO雷达信号设计及性能分析

张民, 李宗浩, 高明

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 58-64. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.09

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多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达研制中的一项关键内容便是提高所发射信号的正交性能,离散频率编码波形(discrete frequency coded waveform, DFCW)信号是一种常见的MIMO雷达信号,但其自相关旁瓣峰值(autocorrelation sidelobe peak, ASP)一般较高,约为0.21(-13.6dB),不利于微弱目标检测。通过Lorenz混沌系统构造离散频率编码序列,并将DFCW的子脉冲内部构造为线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号,使其自相关性能相较于DFCW信号明显提升。在此基础上,采用脉间分集方法不仅使其抗截获和抗干扰能力提高,而且在多脉冲压缩积累后的输出结果具有更低的旁瓣峰值,从而提高检测性能。

基于改进型PASTd双基地MIMO雷达角度跟踪算法

张正言, 张剑云

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 65-72. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.10

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针对双基地多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)雷达目标角度跟踪问题,提出了一种改进型紧缩投影近似子空间跟踪(projection approximation subspace tracking deflation,PASTd)算法。PASTd算法性能较好,被大量应用于双基地MIMO雷达角度跟踪中,但是PASTd算法不能跟踪相同发射角(direction of departure,DOD)或接收角(direction of arrival,DOA)的目标,并且无法实现不同时刻同一目标角度的自动关联。改进PASTd算法首先给出了目标角度自动关联算法,且能够实现收发角度的自动配对。然后利用估计出的收发角度,得到此时的收发联合导向矢量。最后用收发联合导向矢量更新PASTd算法估计出的特征矢量,作为下一时刻跟踪算法的初始矢量。改进算法克服了PASTd算法的不足,能够成功跟踪相同角度的目标,并且实现了目标收发角度自动配对和关联。仿真结果验证了理论分析的有效性。

近区低旁瓣的OFDM MIMO雷达波形设计

柏婷, 任修坤, 郑娜娥

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 73-79. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.11

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雷达系统在临近目标分辨中存在近区旁瓣过高的问题,导致了弱目标淹没、临近目标回波主旁瓣混叠等现象。针对这一问题,该文提出了一种抑制近区距离旁瓣的正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM) 多输入多输出雷达波形设计方法。首先,构造一组基于相位编码调制的OFDM发射波形集,在此基础上,以极小化极大原理和近区积分旁瓣水平建立目标函数,令发射波形恒模为约束条件;然后,借助发射波形与相位的对应关系,将波形设计转化为无约束优化问题,并利用Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno算法求解。理论分析和仿真结果表明,该文方法较现有方法具有更好的近区旁瓣抑制特性和更低的运算复杂度。

基于干扰机组网主瓣干扰的单脉冲雷达航迹欺骗干扰技术

欧阳志宏, 沈阳, 李修和

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 80-85. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.12

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以组网干扰对抗现代雷达为研究背景,针对单脉冲雷达航迹欺骗问题,提出了基于干扰机组网主瓣干扰的航迹欺骗干扰技术。分析了单脉冲雷达干扰基本原理和航迹欺骗要点,给出了组网主瓣干扰航迹欺骗机理和实现过程。首先通过干扰信号传输路径和相位控制,构造两点源相干干扰条件,建立两台干扰机在雷达主瓣内形成可控欺骗点迹的基本模型。在此基础上,设计干扰机组网工作模式,采用组内协同和组间接力的方式对干扰模型进行扩展,形成持续性高逼真欺骗航迹。仿真结果证明了该技术的可行性和有效性。

基于人工免疫克隆选择算法的无人机三维航迹规划

武健, 舒健生, 李亚雄, 苏国华, 何艳萍

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 86-90. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.13

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无人机航迹规划作为一个规模大、约束多、指标多的优化问题,其复杂性导致自动规划比较困难。构建了基于局部极坐标的水平航迹控制变量和基于特定平飞段飞行高度的纵向航迹控制变量,以水平航迹控制变量为优化变量,采用分步规划的策略,建立了基于人工免疫克隆选择算法的无人机航迹自动规划模型,该模型能够充分发挥计算机速度快、容量大的特点,能够对基于预处理结果的人工规划方法进行一定程度的改进。仿真结果验证了模型的可行性和有效性。

基于Holon组织的有人/无人机作战联盟形成

韩博文, 姚佩阳

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 91-97. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.14

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基于Holon组织构建理论,分析了有人/无人机群对目标群协同作战的任务分配问题。有人/无人机群Holon联盟(Holon coalition of manned/unmanned vehicle swarm,HCVS)形成过程即是无序的有人/无人机群面向任务需求形成各个作战编队的过程。将对目标群的总任务分解为不同类型的子任务,根据无人机作战资源能力与任务资源需求,定义机群资源冗余指标、资源冗余方差指标,构建了HCVS形成的多目标优化模型。最后提出了一种多目标混合蜂群求解算法,并利用算例验证了算法的有效性与优越性。

基于选择性维修的装备战场抢修决策建模

曹文斌, 贾希胜, 胡起伟, 苏续军

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 98-105. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.15

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装备战场抢修决策是在战场条件下对损伤装备进行抢修决策的过程。针对传统战场抢修决策缺乏定量模型支持的问题,综合考虑抢修时限要求、抢修器材约束、复杂抢修过程等实际情况,基于选择性维修理论,建立了面向随机任务的战场抢修决策模型,为优化生成装备战场抢修方案提供决策模型支持。研究结果表明,选择性维修可有效解决多资源约束情况下面向任务的装备战场抢修决策问题;通过优化抢修任务分工,可缩短装备抢修时间,能有效提高资源利用率和装备任务可靠度。

装备保障平台战时运用优化决策分析模型

赵晓东, 李雄

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 106-113. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.16

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针对装备保障平台战时如何优化运用的问题,根据平台在机动中遭敌火力打击及自我维修过程所具有的马尔可夫性特点,将受打击时间按照打击次数离散化,从而将该过程描述为状态离散、时间离散的马尔可夫链,由此构建了无条件自我维修和有条件自我维修的马尔可夫链模型,实现了单平台战时运用优化决策。基于战场抢修率最大化的目标,运用规划理论,构建了综合考虑遭敌打击的装备保障平台编组优化模型,提出了平台编组战时运用优化决策分析方法。应用实例表明,所建模型运算简单、方便、实用,能为指挥员在战时科学使用装备保障平台提供决策依据。

基于插值-拟合-迁移学习算法的机载设备故障概率预测

顾涛勇, 郭建胜, 李正欣, 王健, 王腾蛟

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 114-118. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.17

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针对不同工作环境的机载设备故障概率预测问题,提出自适应权重的插值-拟合-迁移学习 (interpolation-fitting-transfer learning, ITF)算法。算法根据数据量和数据特征(分布相似度和信息熵)对插值、拟合、迁移学习赋予一定的权重进行线性组合。插值和拟合方法可以对故障频率进行平滑,而迁移学习可以规避数据贫化所引起的预测风险。分析该方法的可行性,通过仿真实例展示算法在预测准确度上的优势,并讨论算法中仍待解决的问题和下一步的工作。

基于滑模观测补偿的四旋翼飞行器鲁棒动态逆控制

陈诚, 韦常柱, 琚啸哲, 刘鹏云

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 119-126. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.18

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四旋翼飞行器为欠驱动形式,其模型存在强耦合、大不确定性的特征,需设计具有强抗扰和强鲁棒能力的控制器以提升四旋翼飞行性能。首先建立包含结构参数不确定性的四旋翼飞行器动力学模型,分析其特性并基于时标分离原则进行模型的双回路划分。利用小角度假设对模型进行线性化处理并求取模型的状态空间表达形式,给出满足不确定性区间内稳定控制要求的鲁棒控制律,并采用Lyapunov理论进行控制律的全局收敛性证明。为增强控制器的抗扰性,利用Super-twisting算法设计了滑模干扰观测器对外部扰动进行观测并予以补偿。仿真结果表明,所设计的基于滑模观测补偿的鲁棒动态逆控制器在应对较大结构不确定性和外部扰动情况具有良好的控制品质。

基于星联合分布的星图识别

姜笛, 张科, DEBEIR Olivier

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 127-131. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.19

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针对栅格类算法中难以合适选取栅格尺寸的缺点,设计了将星图划分为多个多边形的划分方法,使星图中所有星都位于与其唯一对应的多边形中,提取多边形几何特征,对导航星库和观测星图的特征模式进行匹配。根据仿真数据进行验证,表明这一方法避免了栅格类算法中可能使多颗星位于同一栅格中的现象,同时也克服了栅格类算法不能正确选取定位星进而使星图识别失败的缺点,有效提升了星图识别的准确度。

尾坐式无人机过渡模式纵向解耦控制

张迪洲, 陈自力, 胡永江

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 132-138. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.20

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针对尾坐式无人机不同飞行模式过渡过程中纵向飞行速度和高度的协调控制问题,采用计算流体力学的方法对尾坐式无人机进行了气动特性计算和分析,根据总能量控制理论设计了过渡模式的在线解耦控制策略,为了适应尾坐式无人机过渡过程攻角和飞行速度的大幅变化,考虑阻力的影响,设计了非线性形式的总能量控制系统。通过仿真对比实验,基于总能量控制理论设计的解耦控制器,使尾坐式无人机在过渡过程取得良好的纵向解耦控制效果,验证了算法的有效性。

基于非对称模型的欠驱动USV自适应路径跟踪控制

陈霄, 刘忠, 张建强, 董蛟

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 139-150. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.21

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研究海流等外界扰动环境下一类非对称欠驱动无人艇的路径跟踪问题,提出了一种自适应路径跟踪控制算法。首先,基于坐标变换解除控制输入与欠驱动运动自由度的耦合;其次,利用级联系统理论,分别设计了自适应位置误差控制律和艏向角误差控制律。其中,提出的自适应位置误差和期望艏向角控制律中前视距离和积分增益都是以位置误差为函数的时变量,自适应估计并补偿外界扰动造成的侧滑角,从而获得对位置误差的镇定。艏向角误差则利用动态反馈线性化比例微分控制方法,根据滤波后的连续平滑信号去镇定。最后,基于级联系统理论和李雅普诺夫理论证明了当所有控制目标实现时,控制系统为一致半全局指数稳定和一致全局渐进稳定的,理论分析和仿真实验说明了算法的有效性。

高超声速飞行器分解集成轨迹预测算法

韩春耀, 熊家军, 张凯, 兰旭辉

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 151-158. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.22

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针对无动力滑翔高超声速飞行器的轨迹预测问题,提出了分解集成轨迹预测模型。依据运动轨迹的周期跳跃特性,运用先集成再分解的轨迹预测思路,首先将运动轨迹序列分解为具有趋势性、周期性和随机性特征的子序列,再针对每项子序列的特征采用相应的子轨迹预测模型,最后将各子轨迹预测模型预测结果的集成作为最终预测值。由于子序列与子轨迹预测模型具有更高的契合度,使得分解集成轨迹预测

算法相对于使用单一模型的轨迹预测算法更具优势。仿真实验表明,分解集成轨迹预测算法显著提高了轨迹预测精度。

基于容积变换的平滑变结构滤波及应用

林孝工, 焦玉召, 李恒, 梁坤, 聂君

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 159-164. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.23

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针对非线性系统状态估计中,平滑变结构滤波(smoothing variable structure filter,SVSF)算法要求系统是连续可微的且需要计算系统Jacoby矩阵的问题,提出了基于球面径向基容积规则的平滑变结构滤波(cubature-smoothing variable structure filter,C-SVSF)算法,该算法避免了对非线性系统Jacoby矩阵的计算;同时受计算机计算字长的限制,算法会有一定的舍入误差,误差的积累有时会导致协方差矩阵失去非负定性和对称性,从而使得滤波计算发散。因而进一步提出了CSVSF的平方根形式,即平方根容积平滑变结构滤波算法。最后在动力定位船状态估计仿真实验中,说明了算法的有效性。

基于存储机制的LT码编译码方法

姚渭箐, 易本顺

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 165-170. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.24

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提出一种基于存储(memorybased, MB)机制的Luby变换码的编译码方法,来实现信息在二进制删除信道(binary erasure channel, BEC)中的可靠传输。首先,发送端的编码器采用泊松鲁棒孤子分布(Poissonrobust soliton distribution, PRSD)产生普通编码包,同时产生携带存储信息的“存储包”。然后,源源不断在BEC中发送编码包和“存储包”给接收端。接收端的译码器根据接收到的“存储包”的数量不同,采取不同方式对输入包进行译码。如果“存储包”全部被接收,则所有输入包都能通过“存储包”中的存储信息直接获得;如果部分“存储包”丢失,则结合“存储包”和置信传播(belief propagation, BP)算法进行译码;如果所有“存储包”丢失,则仅采用BP算法进行译码。仿真结果表明,相比LT码的传统编译码方法,采用PRSDMB方法可以大大降低误比特率,提高编译码效率。

基于高阶累积量和小波变换的调制识别算法

谭晓衡, 褚国星, 张雪静, 杨扬

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 171-177. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.25

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针对当前调制识别算法在低信噪比下识别率不高的问题,提出结合高阶累积量和小波变换的混合调制识别算法。该算法利用了小波变换提取的两个特征参数,以及基于四阶和六阶累积量构造出一个新的特征参数,并应用反向传播神经网络分类器对调制信号进行识别。仿真结果证明,该算法能够在信噪比低至2 dB时,识别率仍可达到98%以上,由此证明了该方法的有效性和稳健性。

基于软符号重构的迭代子载波间干扰补偿方法

王磊, 张慧敏, 从婉, 刘海涛

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 178-183. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.26

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脉冲熄灭是正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)接收机常用脉冲干扰抑制方法,但该方法将导致子载波间干扰(inter carrier interference, ICI),恶化OFDM接收机链路传输的可靠性。为克服脉冲熄灭OFDM接收机ICI的问题,提出基于软符号重构的迭代ICI抑制方法。接收机信道译码器输出的码字比特软信息交织后计算得到发送符号的软估计值,然后利用信道频率响应重构接收信号,最后对熄灭信号样值进行时域补偿。仿真结果表明,所提出方法可有效消除脉冲熄灭法产生的ICI,提高OFDM接收机链路传输的可靠性。

短参倍速差分混沌键控系统

张刚, 郝怡曼, 张天骐

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 184-190. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.27

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由于差分混沌键控(differential chaos shift keying system,DCSK)系统存在参考时隙不传输码元却和数据时隙消耗相同发射功率这一缺点,提出了一种短参倍速差分混沌键控系统(short reference multifold rate-DCSK,SRMR-DCSK)。该系统将参考时隙长度缩短,同时数据时隙携带多比特码元。该方式降低了每比特发射功率,同时能有效改善系统的传输速率。采用高斯近似法推导了在加性高斯白噪声信道以及瑞利信道中的误码率性能并进行仿真实验。理论分析和仿真结果表明,在两种信道环境中理论误码率和仿真曲线很好地一致。同时,证明该系统具有较好的性能以及实用参考价值,在混沌通信领域具有很好的应用前景。

结合非正交子载波的空频索引调制技术

王媛, 刘文龙, 金明录

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 191-197. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.28

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广义空频索引调制(generalized space and frequency index modulation,GSFIM)技术的提出显示了其相比传统多输入多输出正交频分复用技术更优的系统性能。然而,GSFIM有着较复杂的系统结构以及高复杂度的检测器。讨论一种特殊形式的空频索引调制技术,即基于频率正交幅度调制(frequency and quadrature amplitude modulation,FQAM)/频相移键控(frequency and phase shift keying,FPSK)的空间调制(spatial modulation,SM)技术,其大大简化了系统结构。为了进一步提升该系统的频谱效率,提出了结合非正交子载波的FQAM/FPSK-SM。仿真结果表明,在不同的参数配置下,通过调整压缩系数,非正交FQAM/FPSK-SM系统不仅能够带来频谱效率的提升,而且能够在发送速率相同的前提下达到与正交系统基本相同的性能,提高了系统的单位带宽吞吐量。

基于聚类的新型多目标分布估计算法及其应用

张秀杰, 高肖霞, 张虎, 赵杰

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 198-208. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.29

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为改善常见的多目标分布估计算法在求解多目标优化问题的过程中存在的不足,即:对问题的规则特性考虑不够,对种群中异常解的处理不当,种群多样性容易丢失,过多的计算开销用于构建最优概率模型,提出一种基于聚类的新型多目标分布估计算法(clusteringbased multiobjective estimation of distribution algorithm, CEDA)。CEDA在每一代运用凝聚层次聚类算法发掘种群个体的邻近结构,基于此结构,为每个个体构建一个多元高斯模型逼近种群结构并抽样产生新个体。为了降低建模计算开销,邻近个体共享相同的协方差矩阵建立高斯模型。基于标准测试题的对比实验表明CEDA能够解决复杂的多目标优化问题。基于齿轮减速器优化设计的实际应用表明CEDA同样具有良好的实用性和优越性。

基于用户行为反馈的云资源调度机制

丁丁, 艾丽华, 罗四维, 徐保民

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 209-216. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.30

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云计算中不断增长的资源种类、数量以及不断变化的用户需求给资源调度带来了极大的挑战,其中之一就是如何在复杂纷纭的云计算环境中为用户寻找真实所需的资源。针对这一问题,从用户的角度着手,基于用户行为对云资源调度问题进行深入的研究,提出了基于用户行为反馈的资源调度机制(user behavior-based resource scheduling mechanism with feedback control, UBRSM-FC)。UBRSM-FC利用用户交互行为,将用户行为信息融入到资源调度过程中,并结合相关反馈机制,建立用户需求的主动发现网络和反馈网络对调度过程不断微调和优化,使资源调度的结果与用户的主观感知更加接近。实验结果表明,UBRSM-FC通过反馈控制能够更好地满足不同用户不同程度的资源请求,提高了用户满意度,而且能够兼顾系统资源的利用率。

基于Nash-Q的网络信息体系对抗仿真技术

闫雪飞, 李新明, 刘东, 王寿彪

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 217-224.

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武器装备体系作战仿真研究隶属于复杂系统研究范畴,首次对基于Nash-Q的网络信息体系(network information system-of-systems,NISoS)对抗认知决策行为进行探索研究。Nash-Q算法与联合Qlearning算法具有类似的形式,其区别在于联合策略的计算,对于零和博弈体系作战模型,由于Nash-Q不需要其他Agent的历史信息即可通过Nash均衡的求解而获得混合策略,因此更易于实现也更加高效。建立了战役层次零和作战动态博弈模型,在不需要其他Agent的完全信息时,给出了Nash均衡的求解方法。此外,采用高斯径向基神经网络对Q表进行离散,使得算法具有更好的离散效果以及泛化能力。最后,通过NISoS作战仿真实验验证了算法的有效性以及相比基于Q-learning算法以及Rule-based决策算法具有更高的收益,并且在离线决策中表现优异。

多元时间序列缺失数据填补方法

李正欣, 张凤鸣, 王瑛, 陶茜, 李超

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 225-230. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.32

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多元时间序列是一种普遍存在的数据类型,受多种干扰因素的作用,序列中难免存在缺失数据,影响后续的分析处理。首先,针对存在缺失数据的序列,搜索与其同类的相似序列,构建训练集;然后,利用最小二乘支持向量机,分别进行多变量填补和单变量填补;第三,根据多变量和单变量填补结果的差异度,提出了一种组合阈值填补方法。最后,对所提方法进行了实验验证,结果表明,它具有较高的填补精度且适用于缺失数据较多的场合。

多态系统可靠性分析广义灰色贝叶斯网络模型

曹颖赛, 刘思峰, 方志耕, 张秦

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 231-237. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.33

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针对多态系统可靠性分析过程中部件和系统的故障状态难以准确界定、故障逻辑关系难以精确测度等问题,基于模糊数学和灰色系统理论提出了一种广义灰色贝叶斯网络模型。该模型首先运用含有区间灰数的模糊子集表征部件所处的故障状态;然后通过运用区间灰数表示系统故障发生的条件概率表征多态系统复杂多样的故障逻辑关系;最后基于贝叶斯网络推理算法和区间灰数运算规则,给出系统处于不同故障状态的概率和部件重要度等可靠性特征信息,为不确定条件下的多态系统可靠性分析提供了完整的解决方案。通过对某民航飞机的可脱离应急跟踪设备的案例研究,表明了所提模型的可行性。

基于发生函数的模糊多状态复杂系统可靠性通用评估方法

史跃东, 金家善, 徐一帆, 胡俊波

系统工程与电子技术. 2018, 40(1): 238-244. doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.01.34

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复杂系统结构组成、运行过程、使用环境复杂,可靠性要求高，评估难度大,且不易获取有效观测数据。发展复杂系统可靠性评估理论,对于控制采购成本、优化维修策略、满足使用需求,具有重要意义。以模糊多状态船用汽轮发电系统为对象,综合模糊状态理论和发生函数算法,实现复杂装备系统模糊多状态可靠性建模,并给出可用度解算、评估、分析方法。研究表明,建模方法对于模糊多状态复杂系统具有普适性,能真实反映系统可靠性特征;克服观测数据不确定性的模糊解算理论,以及回避大自由度微分运算的发生函数解算方法,通用性强、适用范围广、解算效果好,可为复杂系统可靠性建模、评估及其工程决算,提供理论支撑和技术借鉴。

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