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2018年 第40卷 第7期 刊出日期:2018-06-26
电子技术
基于Top-hat变换的PM模型弱小目标检测
陆福星, 李夜金, 陈忻, 陈桂林, 饶鹏
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1417-1422.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.01
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为了实现红外复杂背景下弱点目标的有效检测,提出了形态学Top-hat变换和改进的非线性扩散(以Perona-Malik (PM)的研究为基础)模型相结合的滤波算法,用于增强红外弱小目标信号、抑制复杂背景和噪声。该方法首先利用形态学滤波中的Top-hat算子对图像进行目标增强,然后对形态学滤波后的图像采用改进的PM滤波器进行进一步滤波达到抑制背景突出目标的目的,最终通过阈值分割实现弱小目标的检测。对比实验结果表明,该算法能够在低信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)下实现红外弱小目标图像的背景及边缘有效抑制、使图像的信噪比提高20%,检测能力在原有算法上提高了40%。

α稳定分布噪声下基于FHN模型的UWB-IR信号检测
蒋磊, 陈博文, 张群, 李涛
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1423-1428.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.02
摘要 ( )   PDF (1056KB) ( )  
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针对传统FitzHugh-Nagumo (FHN)模型检测方法在α稳定分布噪声条件下检测性能退化的问题,在α稳定分布的统计特性基础上,将三倍分散系数异常值剔除准则引入FHN模型检测方法,提出基于三倍分散系数FHN模型的超宽带冲激无线电(ultra wideband-impulse radio, UWB-IR)检测方法。此外,对传统三倍分散系数准则进行改进,使用样本分位数法对α稳定分布参数进行估计,避免了传统三倍分散系数准则对α稳定分布参数先验信息的依赖,使其适合全盲条件下的UWB-IR信号检测。仿真实验表明,该算法能有效抑制α稳定分布噪声中的强脉冲,可较好地重构UWB-IR信号波形,实现了强α稳定分布噪声条件下UWB-IR信号的有效检测。

非均匀线阵的互耦自校正
张佳佳, 陆晓飞, 陈辉, 季正燕
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1429-1435.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.03
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针对非均匀线阵(non-uniform linear array,NULA)互耦问题进行了研究。与均匀线阵(uniform linear array,ULA)不同的是,NULA的互耦矩阵并不具有带状对称Toeplitz的特性,因而处理起来更为复杂。首先,根据阵列结构的特点,可将其互耦矩阵转换为两个具有Toeplitz特性矩阵相减的形式,从而方便实现角度和互耦系数的解耦合。而后结合子空间原理,同时估计信号的波达方向(direction of arrival, DOA)和互耦系数。算法无需额外的校正源,也不需要非线性的高维搜索和迭代过程,计算量小。仿真结果表明,所提算法能够很好地估计出信号角度和互耦误差系数,具有精度高、分辨力强的特点,可以有效地解决此类NULA的互耦问题。

基于反馈证据冲突度的概率转换
关欣, 刘海桥, 衣晓, 赵静
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1436-1442.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.04
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概率转换是不确定推理中的有效决策方法之一。首先,对现有概率转换公式进行分析,给出两类统一的概率转换公式。针对现有概率转换公式的给出过程较为主观,概率转换方法缺乏严密性的缺陷,提出基于反馈证据冲突度的概率转换方法。再利用遗传算法,求解最小反馈证据冲突度的转换概率。最后,将本文概率转换方法与现有的概率转换方法进行比较,结合仿真分析表明所提方法的有效性。

大气噪声幅度分布与抑制处理分析
罗忠涛, 卢鹏, 张杨勇, 张刚
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1443-1448.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.05
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大气噪声的分析与抑制对低频通信至关重要。结合实测大气噪声数据分析其幅度分布,提出噪声抑制的新非线性变换方法,并理清非线性变换的检测性能与正态性的关系。首先分析实测噪声幅值分布,验证其非高斯性且接近服从对称 α稳定(symmetric α stable,SαS)噪声模型。然后基于高斯化处理后信号检测模型,推导得到新非线性变换方法——过高斯化处理。最后,基于实测大气数据的正态检验统计与误码率(bit error ratio, BER)仿真表明:大气噪声处理技术的BER性能与正态性之间并非一定正相关;过高斯化处理能够有效降低BER,性能接近传统局部最优检测器。

α稳定分布噪声下水声线性调频信号的识别
孟庆松, 王彬, 邵高平
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1449-1456.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.06
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线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号是一类重要的水声信号,在低信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)和α稳定分布噪声条件下,对LFM信号进行识别会遇到一些困难。针对这个问题,在浅海水声多途脉冲噪声信道条件下,提出了适用于低SNR条件的LFM信号识别方法。该方法首先通过非线性变换抑制脉冲噪声,然后进行离散分数阶傅里叶变换(discrete fractional Fourier transform,DFRFT),通过分数阶傅里叶变换(fractionalFourier transform,FRFT)的结果构造出识别特征量,最后通过支持向量机(support vector machine,SVM)完成对LFM信号的识别。仿真实验结果表明,在混合信噪比(mixed signal-to-noise ratio,MSNR)为-15 dB时正确识别率高于94%。

传感器与信号处理
基于深度卷积神经网络的PolSAR图像变化检测方法
王剑, 王英华, 刘宏伟, 何敬鲁
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1457-1464.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.07
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针对极化合成孔径雷达(polarimetric synthetic aperture radar,PolSAR)图像变化检测问题,提出了结合区域信息和深度卷积神经网络(deep convolutional neural network,DCNN)的PolSAR图像变化检测算法。在本方法中,用超像素分割算法与超像素合并算法提取图像场景的区域信息,利用区域信息和Wishart似然比得到差异图像;再运用预分类算法以得到训练DCNN的伪训练样本和待分类样本;接着用伪训练样本训练DCNN;最后用训练好的DCNN对待分类样本进行分类得到最终结果。实验结果表明,与多种PolSAR变化检测算法相比,所提算法能够获得更好的结果。

基于序优化的多传感器协同雷达辐射控制
李波, 李卿莹, 高晓光, 张春燕
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1465-1471.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.08
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为了提高作战飞机的隐身性能,同时保证飞机的跟踪精度,提出了基于序优化(ordinal optimization, OO)的多传感器协同(multi-sensor collaboration, MSC)辐射控制方法。该方法基于交互式多模型-扩展卡尔曼滤波算法建立了MSC下雷达辐射控制(radar radiation control, RRC)的参数优化模型。在跟踪过程中,利用目标残差范数来确定雷达是否开机。针对RRC的参数优化模型,采用OO的方法对等间隔控制、实时控制和混合控制3种方式进行求解,分别得到3种控制方式最优的雷达辐射周期和辐射控制因子。仿真结果验证了混合控制方式优于另外两种控制方式,且表明OO方法能够保证以足够高的概率求得足够好的解。

高分辨率滑动聚束SAR卫星姿态机动策略
周超伟, 李真芳, 毛琴, 张金强, 索志勇
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1472-1477.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.09
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提出了实现高分辨率滑动聚束星载合成孔径雷达波束指向控制的卫星姿态机动策略。该策略改进了传统中等分辨率滑动聚束模式(sliding spotlight mode, SSM)成像几何,认为高分辨率SSM天线波束指向的焦点位置随方位时刻变化,同时以多普勒中心距离空变量最小为约束条件,实现对SSM成像时长和姿态角变化的计算。该策略认为卫星通过三轴姿态机动实现波束指向控制,克服了大斜视角时单轴或双轴姿态机动出现的场景弯曲,适用于高分辨率滑动聚束成像模式的姿态设计。卫星仿真工具包(satellite tool kit,STK)仿真实验与点目标回波仿真实验验证了所提方法的有效性和精确性。

基于PO/AP的角反射体RCS模型构建及分析
张俊, 胡生亮, 王聘, 范学满
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1478-1485.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.10
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为全面深入掌握角反射体全向雷达截面积(radar cross section, RCS)特性,提出了综合利用物理光学(physical optics, PO)和区域投影(area projection, AP)的混合算法,构建了基于PO/AP的三面角反射体全向RCS模型,研究了包括角反射体形状、尺寸及入射波方位角、俯仰角、频率、极化方式等参数在内的角反射体RCS特性,并对3种反射类型进行了独立分析,最后通过FEKO(一款三维全波电磁仿真软件)仿真对算法的有效性进行了验证。结果表明:所提算法是角反射体全向RCS模型构建及分析行之有效的手段,其在有效保证计算精度的前提下,能够显著提高角反射体RCS的预估效率。

基于BP神经网络多类分类的湍流目标探测
张强, 肖刚, 蓝屹群
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1486-1490.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.11
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传统的湍流探测方法需要利用经验公式和参数化模型等,公式与模型的正确性大大影响了探测的准确性。基于反向传播(back propagation,BP)神经网络多类分类方法的气象湍流目标探测算法无需借助经验公式和参数化模型,利用神经网络的分类功能,仅通过对大量数据的学习可有效地确立雷达回波与湍流强度之间的关系。仿真结果表明,所提出的方法在进行湍流强度时有可忽略、轻微、中度、强4个等级分类,有良好的准确性,在进行湍流2个等级分类,即判定湍流有无时,准确率将大大提高。理论和实践结果表明,所提出的方法可以有效地进行湍流目标探测。

系统工程
通信延迟约束下多无人机任务指派冲突消解
符小卫, 冯鹏, 高晓光, 刘重
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1491-1497.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.12
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以复杂战场环境下多无人机任务指派为研究背景,针对分布式结构下通信延迟可能导致指派冲突的问题,设计了通过设置比较阈值和对无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)进行优先级排序的方法,以极小的通信代价预测潜在指派冲突;之后开启编队内通信,通过比较各UAV的指派方案确定当前可执行的最优任务,从而达到冲突消解的目的。通过MultiUAV2仿真平台对提出的方法进行验证。仿真结果表明,该冲突消解机制能够准确高效地预测和消解指派冲突,具有可行性与合理性;且由于采用动态的阈值设定,对不同的作战环境有较好的适用性。

地面运动目标的多UAV协同搜索方法
曾国奇, 白宇, 林伟, 丁文锐
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1498-1505.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.13
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对地面运动目标的搜索是无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)航路规划的重要研究内容之一,受目标运动的影响,传统的垂线扫描搜索方法对速度较大的运动目标搜索能力不足。为了提升对运动目标的搜索效率,提出多无人机(multi-unmanned aerial vehicle, multi-UAV)并排回寻式搜索方法,以回寻速度与推进距离为参数构建了协同搜索数学模型,搜索效率须在搜索速率和发现概率2个指标之间权衡,通过对模型参数进行优化,得出不同应用场景下的最优搜索方案。仿真结果表明:与垂线扫描搜索法相比,在相同的发现概率下,该方法允许目标的运动速度更快;在目标运动速度相同时,目标发现概率更高。在算例的飞行条件下,目标发现概率比垂线扫描法提高约15个百分点。

基于固定时间一致性的无人机集群构型变换
梁晓龙, 刘流, 何吕龙, 史振庆, 任宝祥
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1506-1512.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.14
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针对无人机集群需要在指定时间内完成构型变换的情况,研究了具有一阶积分特性的无人机集群构型变换固定时间一致性控制问题。基于一致性方法设计了编队控制协议,引入编队参考向量,并通过构造Lyapunov函数,证明了在通信拓扑连通条件下无人机集群系统能够实现固定时间一致性并完成期望构型变换。以四旋翼无人机为基础搭建实验验证系统,并进行二维飞行验证,实验结果证明了本文所提方法的有效性。

基于作战网络的反潜活动效能评估
秦茂森, 赵丹玲, 杨克巍
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1513-1520.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.15
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针对航母战斗群反潜作战活动,基于作战环思想构建网络作战模型,根据参与反潜活动的装备能力要素指标,综合利用层次分析法和灰色评估法,分析作战网络节点的效能值,从而评估作战网络边的效能,进一步结合网络模型分析打击敌方目标的效能值,最终得出反潜作战活动针对目标的打击效能。

融合记分函数的直觉模糊集相似度性质再定义与模型设计
江文奇, 祁晨晨, 王晨晨
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1521-1529.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.16
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相似度函数是含有直觉模糊集(intuitionistic fuzzy sets,IFS)的多准则决策的重要内容,直接影响了决策结果。通过比较现有的18种IFS的相似度函数,分析了其与相似度定义的匹配程度。其次,分析了IFS相似度部分性质应用的局限性,依据记分函数来比较直觉模糊数的大小,进而重新定义了IFS的相似度性质。再次,针对重新定义的相似度性质,设计了一种新的IFS相似度度量模型。最后,通过算例分析和灵敏度分析验证本文方法的有效性和对决策结果的区分度。

基于Normative算子的HFS数值延拓方法及多属性决策应用
孙贵东, 关欣, 衣晓, 赵静
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1530-1538.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.17
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为解决犹豫模糊集(hesitant fuzzy set,HFS)隶属度数值个数不一致的问题,讨论了现有数值延拓(numerical extending,NE)方法的局限性,提出基于Normative算子的HFS NE方法,在没有新息加入的条件下,依次选取现有HFS隶属度可能值的均值作为一个新的延拓隶属度,直至所有HFS隶属度个数相等为止,并基于有序加权平均(ordered weighted averaging,OWA)算子归纳隶属度统一方法。最后将所提出的方法应用到多传感器电子侦察情报的多属性决策问题中,基于改进的逼近理想解(technique for order preferences by similarity to ideal solution,TOPSIS-ε)法对各信源HFS属性判决进行多属性决策。仿真试验分析了距离、距离参数、属性权重对决策结果的影响,并详细对比和验证了新方法在HFS隶属度NE方面的稳定性和直观性。

基于云模型的改进TODIM方案评价方法
弓晓敏, 于长锐
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1539-1547.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.18
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针对传统方案评价方法只考虑评价信息的模糊性而忽略信息随机性的问题,同时考虑决策者具有参照依赖和损失规避行为,提出基于云模型的改进交互式多属性决策(简称为TODIM)方案评价方法。首先采用云模型对语义评价变量进行量化;其次定义算术平均云,基于云距离测度算法分析专家评价云与算术平均云的相似度,确定专家动态权重,并通过云的集成方法构建加权云决策矩阵;再定义正、负理想云模型并以最大化所有方案的总体贴近度为目标,建立线性规划模型确定指标权重;最后采用基于云距离测度算法的云-TODIM方法计算每个方案相对于其他所有方案的总体优势度,从而对方案排序。以云服务供应商的评价与选择为例,验证了所提方法的有效性。

制导、导航与控制
考虑非最小相位特性的高超声速飞行器轨迹跟踪控制
晁涛, 王雨潇, 王松艳, 杨明
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1548-1553.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.19
摘要 ( )   PDF (1912KB) ( )  
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针对带有非最小相位特性的吸气式高超声速飞行器控制问题,提出了一种输出跟踪控制方法。对于不具有非最小相位特性的速度子系统,运用动态逆控制技术设计了状态反馈控制器;针对具有非最小相位特性的高度子系统,首先选取合理的内外动态变量,通过坐标变换,将纵向俯仰通道模型转换为正则形式。然后通过对内动态进行稳定性分析,提出了飞行器系统非最小相位特性的判定定理。最后通过在动态逆控制器中加入正则变换后的状态反馈,实现了内动态的镇定,并基于Lyapunov方程证明了系统稳定性。仿真结果表明,该方法实现了良好的跟踪控制效果,并有效地镇定了系统的内动态。

采用ESO补偿的再入飞行器姿态预测控制方法
王涛, 张洪波, 汤国建
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1554-1559.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.20
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针对飞行器再入姿态运动设计了一种基于扩张状态观测器(extended states observer,ESO)的预测控制方法。为了降低系统的阶数,将姿态系统分成姿态角子系统和姿态角速率子系统,分别设计控制器。采用动态逆方法将运动方程线性化,并基于此推导了解析的最优预测控制律。为了提高控制器的精度和鲁棒性,采用ESO对模型误差和不确定扰动进行估计,并在预测控制律中进行补偿。最后证明了算法的稳定性。通过六自由度仿真分析,验证了控制方法的良好性能。

反舰导弹同时临空控制策略研究
杨华东, 燕永敦, 杨侃
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1560-1566.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.21
摘要 ( )   PDF (638KB) ( )  
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针对反舰导弹同时到达实施饱和攻击的战术要求,首先基于控制导弹发射顺序和发射间隔时间的思路,在考虑海洋环境因素对导弹速度影响的条件下,提出了反舰导弹同时临空打击单舰和编队目标的临空时间协同方法;然后,基于通过航路规划控制导弹的飞行航程的思路,建立了航路对称计算模型和动态椭圆计算模型,提出了通过规划航程相等的航路实现导弹同时临空的控制方法,仿真结果表明:该方法可实现齐射的导弹以不同的飞行航路同时到达目标,解决了反舰攻击时发射平台须较长时间保持阵位的问题,提高了导弹攻击和兵力行动的效率。
基于自适应的单形采样UKF组合导航算法
黄平, 孙婷婷, 仝彦龙
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1567-1572.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.22
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在SINS/GPS组合导航系统中,传统的无迹卡尔曼滤波 (unscented Kalman filter,UKF)采用对称采样无迹变换(unscented transform,UT),计算量大,而且采样点到中心点的距离会随着状态维数的增加而增大,产生采样的非局部效应。针对以上问题,利用最小偏度单形采样策略降低UKF计算量以提高系统的实时性,采用比例UT变换来解决采样过程中的非局部效应,通过自适应调整比例因子来提高UKF的估计精度。由此引入了一种改进的UKF算法——自适应比例无迹卡尔曼滤波(adaptive scaled unscented Kalman filter, ASUKF)用于SINS/GPS组合导航系统中。仿真结果表明,这种方法计算量小且精度较高。
差分进化算法结合正则化解算病态方程
纪元法, 朱亮亮, 孙希延, 严素清
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1573-1577.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.23
摘要 ( )   PDF (849KB) ( )  
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针对卫星导航快速定位中的观测方程病态问题,提出一种利用自适应加权的差分进化(differential evolution,DE)算法结合Tikhonov正则化求解病态方程的方法。在深入分析DE算法寻优过程的基础上,通过自适应地改变当前个体的加权因子,并在目标函数中引入正则化项,快速稳健地求解病态方程。仿真实例表明:当法矩阵条件数为105左右时,新方法的解算精度比传统的截断奇异值法、Tikhonov正则化法、遗传算法(genetic algorithm,GA)和DE算法分别高约5倍、2倍、1.5倍和1倍;迭代次数是DE算法的22.37%、GA算法的5.67%,寻优速度最快;加入粗差后,新方法的解算精度基本不变,即具有较好的稳健性。
舰载机着舰非线性反演控制方法研究进展
吴文海, 张杨, 胡云安, 张源原
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1578-1587.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.24
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现在舰载机着舰控制以线性方法为主,而着舰的非线性特征和舰尾流等外部扰动可能导致线性方法失效,因此有待进一步研究非线性方法在着舰控制领域的应用。首先对非线性控制方法在舰载机着舰中的应用进行了综述,总结了各类非线性方法在着舰应用的优势及不足;然后针对反演这一非线性方法进行了重点概述:在分析舰载机传统反演方法不足的基础上,结合舰载机着舰过程中因为外界环境扰动和雷达噪声等因素可能引发的舵面受限,重点总结了受限指令反演方法在一般飞控的研究进展,研究了受限指令反演方法的优势和不足,探讨了将受限指令反演方法引入着舰控制的可能性;最后对未来发展方向进行了展望。
通信与网络
高速降噪差分混沌键控系统
张刚, 郝怡曼, 张天骐
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1588-1594.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.25
摘要 ( )   PDF (3087KB) ( )  
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差分混沌键控(differential chaos shift keying, DCSK)系统的最大缺点是参考信号和数据信号消耗了相同比例的能量和数据传输速率。为了克服这一缺点,提出了一种高速降噪的差分混沌键控(high rate noise reduction differential chaos shift keying, HRNR-DCSK)系统。该系统将数据信号扩展为多个时隙,每个时隙传输不同的数据比特,并且参考时隙的长度随着传输比特数量的增加而缩短,最后在接收端通过降低接收信号噪声的方差来提高系统的误码率(bit error rate,BER)性能。该方式提高了数据传输速率,降低了比特能量。采用高斯近似法(Gaussian approximation, GA)推导出加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise,AWGN)信道以及瑞利信道中的比特BER公式并进行仿真。理论分析和仿真表明:在两种信道中理论推导和仿真曲线有较好的吻合,同时HRNR-DCSK系统能有效改善系统的传输速率,在混沌通信领域具有一定的应用前景。
NOMA系统在下行链路中的功率分配
李小瑜, 马文平, 罗炼飞, 赵飞飞
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1595-1599.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.26
摘要 ( )   PDF (2134KB) ( )  
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为了满足非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)系统下行链路的一个多用户集群中不同用户的业务需求,提出了具有用户服务质量(quality of service,QoS)保证与最大最小(max-min)公平性准则的功率分配算法。针对不同用户需求,制定了在基站发射总功率与用户满足的最低速率要求约束下的max-min公平准则的优化问题模型,并利用二分法与Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件对复杂的非凸问题进行求解。仿真结果表明,该功率分配算法既保证了用户的QoS要求又满足了用户的公平性准则,并且NOMA系统的吞吐量相较于传统多址接入系统的吞吐量有较大的提升。
基于数据分解的高速QPSK并行解调方法
闫迪, 王元钦, 吴涛, 孙克
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1600-1607.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.27
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使用通用处理器进行信号处理具有灵活性、可扩展、易维护等优点,是未来软件无线电发展的趋势之一。提出了一种基于数据分解的高速正交相移键控(quadrature phase shift keying,QPSK)并行解调方法,该方法将串行信号流分解为信号块,通过对多个信号块的并行处理,实现高速率QPSK解调。为了消除各信号块处理之间的依赖性,在最大似然理论基础上提出了一种基于三维迭代搜索的QPSK开环解调算法。为了消除各信号块解调结果之间的相位模糊,提出了一种基于数据冗余的模糊一致性方法。仿真结果表明,该并行解调方法的信噪比损失在0.1 dB以内。在惠普Z820工作站上搭建调制解调系统,测得解调信息速率为1 154.2 Mbps。
非完美信道信息下LTE-V2V通信最优功率控制
邱斌, 肖海林
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1608-1614.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.28
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针对非完美信道状态信息下LTE-V2V (long-term-evolution vehicle-to-vehicle)通信系统中V2V用户与蜂窝用户频谱复用带来的共道干扰问题,提出了一种以最大化能效为目标的最优功率控制方案。该方案通过V2V用户间通信距离的变化来刻画车载通信的时变特性,并利用随机几何理论对LTE-V2V通信系统中的共道干扰进行数学建模。同时,在蜂窝用户的中断概率和V2V用户最大功率约束条件下,得到V2V用户传输功率的可行域。并在此基础上,建立起最大化V2V用户能效目标函数,求解得到V2V用户的最优功率。数值分析表明,通过调整V2V用户的接入密度可最大化平均和速率,并且在不同V2V用户最大通信距离下,提出的功率控制方法所对应的能效均大于先前的最大功率分配方法所对应的能效。
多小区全双工MIMO系统中干扰对齐方案
景小荣, 张翠翠
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1615-1625.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.29
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同时同频全双工(full-duplex, FD)与多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)技术的结合尽管可成倍地提升MIMO系统的频谱效率,但由此而引起更为复杂的干扰问题限制了FD技术的实际应用。为此,基于干扰对齐(interference alignment,IA)思想,提出一种适用于多小区FD-MIMO系统的干扰解决方案。该方案同时适用于FD基站FD用户(FD-BS-FD-User)和FD基站半双工(half-duplex,HD)用户(FD-BS-HD-User)两种模型。该方案首先根据多对一(many-to-one,MTO)线性IA算法,通过闭式求解来消除小区间和小区内上行干扰及下行干扰;然后基于上行用户发送对下行用户接收所造成的残留干扰,构建目标函数,接着结合一辅助函数将该目标函数转化为仅与上行用户内层预编码矩阵相关的复合代价函数,进而基于格拉斯曼流形上的最速梯度下降法在上行用户端实现预编码矩阵的迭代求解,以抑制上行用户发送对下行用户接收所造成的干扰。数值仿真结果验证了该IA方案在多小区FD-MIMO系统中的适用性和有效性。
软件、算法与仿真
基于面向对象Petri-net的LWF建模方法
郑学恩, 许承东, 范国超, 赵靖
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1626-1632.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.30
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设计工作流是一种非公平性的环形工作流(loop workflow, LWF),这种工作流模型增加了陷入活锁状态的风险,导致设计流程无法向下进行。针对设计工作流活锁问题,提出了基于面向对象Petri网的扩展工作流网。该方法设计了跃迁状态转移机制和虚拟托肯的网标识,使LWF从无限循环的活锁状态转变为可计数的有限循环迭代状态,同时给出了能够描述虚拟托肯标识的可达性分析方法。分析结果表明应用所提方法建立的弹箭设计工作流模型避免了活锁,且具有可达性。
基于峰值优化的改进PTS算法
季策, 张超
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1633-1638.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.31
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针对正交频分复用系统的峰均功率比(peak-to-average power ratio,PAPR)较高的问题,提出基于峰值优化的部分传输序列(partial transmit sequence, PTS)算法。该算法通过分析每个采样位置的最大峰值功率出现的特点,对每个采样位置的最大峰值功率进行估计,得到采样点峰值功率的度量函数Pn,只对Pn大于等于预设阈值γ的点进行优化处理,降低了计算复杂度。提出的PTS算法与文献[20]相比,在计算复杂度和误码率性能基本相同的情况下,PAPR性能有一定程度的改善和提升。
基于PSO的不确定时间序列模体发现算法
王菊, 刘付显, 靳春杰
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1639-1645.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.32
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针对不确定时间序列(uncertain time series, UTS)的模体发现(motif discovery,MD)问题,提出了基于粒子群(particle swarm optimization, PSO)的UTS MD算法。该算法根据UTS的特点,设计了基于PSO的UTS MD的研究框架,并通过对时间序列片段的起始时刻和持续时间进行编码和修正,实现了在该框架下对UTS的MD。在实验中,针对所提出的算法,验证了其可行性,比较了其与MK、MOEN算法在运行时间、占用内存和收敛性方面的性能,并分析了其MD准确率,结果表明所提方法占用较少内存与运行时间,可以发现不同长度的模体,且具有收敛性和较高的准确率。
信号级水下作战实验复杂声纳系统仿真技术研究
唐帅, 笪良龙, 李玉阳, 韩梅, 范培勤
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1646-1653.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.33
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首先,给出了水下作战实验仿真的内涵和重要作用,并从水下信息攻防精细化仿真及复杂系统高性能计算两类应用需求,讨论了发展信号级水下作战实验复杂声纳系统仿真技术发展需求,介绍了国内外相关的技术概况。接着,分析了信号级水下作战实验复杂声纳系统仿真技术需要重点研究的科学问题,并从水声信号宽带波形快速预报、基于高性能平台的信号级仿真建模及大规模信号级仿真系统调控策略等3个方面论述了信号级水下作战实验复杂声纳系统关键仿真技术,包括其研究内容和作者所在团队研究成果;最后,给出了信号级水下作战实验复杂声纳系统仿真技术进一步的研究方向。
可靠性
面向模型检查的NuSMV统一建模方法
陈露, 焦健, 魏钱锌
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1654-1659.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.34
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以形式化建模和利用模型检查进行自动化分析验证为核心的基于模型的安全性分析(model based safety analysis, MBSA)技术能够提高工作效率和分析结果的客观性,已在复杂大型装备系统的安全性工作中得到广泛重视与应用。现有的MBSA框架下的建模过程较为复杂,且通常需要模型转换,易造成模型信息的损失,影响安全性分析结果的准确性和全面性。面向模型检查,提出了基于符号语言构建统一系统模型的方法,研究了形式化语言元素与系统功能、结构和故障模式之间的分配与映射关系,利用时态逻辑公式规范了系统安全性要求的定义。最后,以飞控系统的前主桨舵机为例进行了案例应用,验证建模方法的有效性和适用性。
基于贝叶斯混合概率分布融合的系统可靠性分析与预测方法
杨乐昌, 郭艳玲
系统工程与电子技术. 2018, 40(7):  1660-1668.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2018.07.35
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针对一般系统可靠性分析与预测方法在处理多层次信息分布不均衡(multi-level & information imbalanced, MLII)系统时的一些局限性,提出了基于贝叶斯推理与信息提取融合的系统可靠性分析方法。该方法通过引入直接先验分布、间接先验分布与融合先验分布的方式,重构了经典贝叶斯推理算法。主要创新性包括提出了基于自更新权重系数的贝叶斯混合算法,该算法可充分利用底层单元的完备数据,自下而上地补偿顶层匮乏的信息,获得较为准确的系统可靠性分析与预测结果。将该方法应用于具有MLII特点的复杂机电系统,分析结果较传统方法有更高的准确性。
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