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2015年 第37卷 第2期 刊出日期:2015-01-28
电子技术
模拟-信息转换器研究进展
张弓, 文方青, 陶宇, 刘苏, 贲德
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  229-238.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.01
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随着未来宽带、超宽带通信技术的发展,现有以传统奈奎斯特采样定理为基础的信号的采集、传输、存储和处理系统将面临严峻的挑战,模拟-信息转换器(analog-to-information convertor,AIC)将可能是这些挑战的有效解决途径。AIC是近年来国内外研究的热点,其以压缩感知原理为理论基础,突破传统的奈奎斯特采样定理的约束,以远低于奈奎斯特速率对信号进行采样,并确保能准确重构出原始信号,是稀疏信号的有效获取方法。以稀疏信号采集为主线,综述了近年来AIC设计与实现的研究进展,分析了不同方案在稀疏信号获取方面的优势与不足,描述了国内外的相关研究进展,并对未来AIC可能的发展方向进行了展望。

基于约束等距的块稀疏压缩采样匹配追踪算法
陈鹏, 王成, 孟晨
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  239-245.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.02
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为提高块稀疏信号重构算法性能,利用测量矩阵块相干特性对块稀疏约束等距常数进行估计和讨论。在此基础上,将联合子空间的分块思想引入压缩采样匹配追踪(compressive sampling matching pursuit, CoSaMP)算法,提出了基于约束等距的块稀疏压缩采样匹配追踪(block CoSaMP, BCoSaMP)算法,以子矩阵为单位更新重构支撑集,放宽了约束等距条件。在高斯随机测量矩阵条件下,证明分块尺寸越大、最优相干块更新数量在适当范围内越少,重构误差收敛性越好且信号临界稀疏比越大。最后,利用某型预警雷达多批次回波信号进行重构仿真,验证了本文算法比目前其他块稀疏重构算法具有更高的重构成功率、更优的误差稳定性和更好的应用价值。

贝叶斯模型下的OMP重构算法及应用
李少东, 裴文炯, 杨军, 胡国旗
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  246-252.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.03
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针对稀疏度先验信息缺失的条件下,正交匹配追踪(orthogonal matching pursuit, OMP)算法设置冗余稀疏度时,造成信号过重构、抗噪性能变差等问题,基于贝叶斯检验模型,提出了贝叶斯正交匹配追踪(Bayesian orthogonal matching pursuit, BOMP)算法。并推导了该算法估计信号的克拉美罗下界,最后将算法应用于逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像。理论分析和实验结果表明,由于该算法能够更加真实地估计信号支撑集,因而具有更好的重构精度、抗噪性能,同时降低了计算复杂度。

分布式nested阵列及其高精度DOA估计
王毅, 陈伯孝, 杨明磊, 郑桂妹
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  253-258.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.04
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为了进一步提高分布式阵列的自由度和分辨力,提出一种分布式nested阵列。该阵列将nested阵列作为分布式阵列的子阵。基于KhatriRao积, nested子阵可提高整个阵列的自由度。分布式nested阵列以较少的阵元数及硬件成本实现大的孔径和较高的分辨力,而且提高了目标波达方向(direction of arrival, DOA)估计的精度。并利用基于KhatriRao积的空间平滑酉旋转不变子空间(estimation of signal parameters via rotational invariance techniques, ESPRIT)算法进行DOA估计。其先对协方差矩阵向量化提高自由度,然后利用空间平滑对新数据协方差矩阵进行秩恢复,最后使用双尺度酉ESPRIT算法得到DOA估计。仿真结果证明所提方法的有效性。

基于并行单星约束的导航抗干扰研究
刘延波, 袁洪, 李亮
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  259-265.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.05
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在全球定位系统中使用空时自适应处理算法可以增强接收机的抗干扰性能,为防止算法对卫星信号的衰减,可通过约束条件对卫星信号进行保护,传统的单星约束可以保证每颗卫星输出信噪比最大,但运算量很大。虽然多星约束可以使所有卫星的综合输出性能最优,且减少了运算量,但无法保证单颗卫星的输出信噪比性能。对空时自适应处理算法进行了合理简化,提出了并行单星约束算法,与多星约束相比,所提算法不仅运算量更小,还可保证每颗卫星输出信噪比最大。仿真结果表明,所提算法在对干扰信号进行抑制的同时,有效地实现了对多颗卫星信号的保护。

基于等长基线干涉仪的单脉冲被动定位方法
李蔚, 郭福成, 柳征, 姜文利
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  266-270.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.06
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针对单站单脉冲的被动测距问题,提出了一种基于等长基线相位干涉仪的单脉冲定位方法。该方法采用至少3个天线构成等长基线干涉仪对,利用等长基线干涉仪接收到辐射源信号球面波的波前相位2π模糊数相同的原理,通过等长基线相位差的差值和来波方向,确定信号源与观测站之间的距离。在对该算法的基本原理和无模糊定位条件描述的基础上,分析了定位性能,并通过计算机仿真验证了该算法的有效性。
传感器与信号处理
空间目标成像中基于FrFT的高精度距离压缩方法
朱江, 廖桂生, 朱圣棋
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  271-277.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.07
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针对星载雷达空间目标成像遇到的距离向回波调制问题,通过对星载平台下空间高速平稳目标运动特性的分析,提出基于分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FrFT)和多项式拟合的高精度距离向压缩方法。该方法利用FrFT对空间目标的部分解调回波进行距离向压缩,并结合多项式拟合迭代获取随方位时间变化的径向速度,为距离向压缩提供精确的分数阶旋转角。与传统逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)距离向压缩方法相比,该方法能够实现高精度距离向压缩,从而提高成像质量。仿真实验验证了该方法的有效性。

基于混沌同步和滤波的雷达波形设计
胡进峰, 张亚璇, 李强, 李会勇, 夏威
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  278-283.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.08
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可匹配滤波混沌雷达系统可由低成本的模拟器件实现匹配滤波,受到广泛关注。但是该系统发射信号的带限性能不理想,信号在变换和传播过程中容易发生频谱泄露和畸变。针对该问题,提出一种基于混沌同步和滤波的波形设计方法。该方法在雷达发射端,将混沌信号频谱整形为带限信号;在接收端,利用同步和滤波恢复出混沌信号。与传统在数字域上进行信号设计的方法相比,本文方法是在模拟域上实现的,具有低成本优势。此外,在信噪比低至-20 dB时本文方法仍然有效,与直接匹配滤波相比,本文方法变换后的混沌信号匹配滤波后,最大旁瓣抬升很小。

稀疏描述与结构特征融合的极化SAR斑点抑制算法
韩萍, 于晓红, 邓豪, 冯青, 石庆研
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  284-290.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.09
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提出一种稀疏描述与结构特征相结合的极化合成孔径雷达(polarimetric synthetic aperture radar,PolSAR)图像斑点抑制算法。首先利用图像的极化信息对原图像按结构特征分类,形成分类标记图;然后采用正交匹配追踪(orthogonal-matching-pursuit,OMP)算法对图像进行稀疏分解,利用K奇异值分解 (K-singular value decomposition, K-SVD)算法对过完备字典进行训练更新,得到图像相应的训练字典和稀疏系数,重构图像;最后在重构图像中按分类图增强相应的点线目标。利用美国AIRSAR系统采集的半月湾地区数据进行实验表明:该方法在实现图像去噪的同时,能够有效的保持地物的散射特性。

基于非均匀FFT的超宽带合成孔径雷达高效成像算法
邢涛, 胡庆荣, 李军, 王冠勇
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  291-296.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.10
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超宽带合成孔径雷达(ultra-wideband synthetic aperture radar,UWB-SAR)成像算法中后向投影算法(back-projection algorithm,BPA)和可扩展的Omega-K算法成像精度很高,但成像处理中的复数插值操作带来了较大的运算负担。非线性调频变标算法(nonlinear chirp scaling algorithm,NCSA)不存在复数插值处理,成像效率较高,由于级数展开处理存在近似,SAR图像存在一定的距离方位耦合副瓣。提出了一种新的UWB-SAR成像算法,通过对SAR距离脉压后的距离时域数据进行非均匀傅里叶变换,去除距离方位的耦合。图像消除了距离方位耦合副瓣,具有较好的质量。随着成像点数的增多,本文算法成像效率接近NCSA成像效率。仿真结果验证了该算法的正确性。

ISAR图像质量评估方法
句彦伟, 张燕
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  297-303.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.11
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首先,基于信号分解、超分辨以及时频分析技术,提出了一种基于多种处理算法提高逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像质量的方法;其次,重点针对目前ISAR图像难以定量评估的问题,提出了一个图像质量定量评估模型,该模型图像质量评估得分由客观评估得分和主观评估得分两部分组成,每部分又由多种评价准则组成,可以从不同方面进行详细客观评价,也给出了图像质量评估模型在实际应用中需要注意的问题;最后,仿真试验验证了模型的合理性,实测数据证明了评估模型的有效性。

WGS-84坐标系下多空基无源传感器最大似然配准
吴卫华, 江晶
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  304-309.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.12
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相比多运动平台有源传感器配准或异质传感器配准问题,多平台无源传感器的配准由于无距离信息将更为复杂,鲜有相关研究。为此,首先构建了WGS-84坐标系下有偏无源观测模型,然后将最大似然配准(maximum likelihood registration, MLR)算法扩展到空基多运动平台无源传感器的配准。运用复合函数求导链式法则,推导出应用MLR算法时至为关键的传感器观测量对目标状态的雅克比矩阵。为计算该矩阵,研究了WGS-84坐标系下两平台利用仅角度观测对目标的无源定位问题。理论和仿真结果表明该方法可实现无源传感器配准,配准误差逼近其Cramer-Rao界,验证了该方法的有效性。

系统工程
军事信息栅格级联失效模型及鲁棒性策略研究
沈迪, 李建华, 张强, 朱瑞
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  310-317.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.13
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构建了军事信息栅格(military information grid,MIG)级联失效模型,深入分析MIG级联失效特性,并在此基础上提出了鲁棒性建设策略。基于相互依存网络理论分析模型,将MIG划分为通信基础网和信息服务网,改进了节点介数计算方法,突出了服务关系对通信流量的影响,并定义了节点失效判定准则,研究了失效节点通信负荷和信息服务负荷重分配规律及因此造成的失效传播原理。通过引入成本惩罚函数和砥柱节点的概念,构建数学模型,研究并提出了兼顾投入成本和抗毁效益的建设策略。仿真实验结果表明,少量砥柱节点能力的加强,即可有效提高全栅格体系的抗级联失效特性。

基于分级规划策略的A*算法多航迹规划
李枭扬, 周德云, 冯琦
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  318-322.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.14
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为了避免设置运行参数,稳定地生成多条航迹,提出一种基于分级规划策略的A*算法多航迹规划技术。采用分级规划策略将规划过程分成初始航迹规划和精细航迹规划两部分。在初始航迹规划中,通过设置中间航迹点并利用A*算法得到多条初始可行航迹,然后为了避免K均值算法对初始聚类中心敏感的问题,提出采用层次聚类法对所得到的初始可行航迹进行聚类,得到初始参考航迹。在精细航迹规划中,设计了一种变宽度的航迹规划通道,并在通道内进行航迹规划以得到最终的多条航迹。仿真实验证明了算法的可行性。

基于速度障碍法的多UAV可飞行航迹优化生成
张毅, 杨秀霞, 周硙硙
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  323-330.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.15
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研究无人飞行器(unmanned aerial vehicle, UAV)在线可飞行航迹的自主规划对UAV适应非结构化环境、提高机动作战能力具有重要的现实意义。提出了一种基于Pythagorean-Hodograph (PH)曲线的UAV在线航迹生成算法,可以根据UAV当前的飞行状态、目标点信息及传感器探测信息实时规划出曲率连续的可避碰飞行航迹。考虑系统动态性能约束,采用分布估计算法对航迹参数进行优化选取,提出基于区间选优的全局精英个体概率选择机制,提高了航迹生成的速度及精度。根据速度障碍法原理,结合PH曲线的特点,给出了高动态环境下多UAV的实时动态避碰规划算法,该算法能使轨迹快速趋近于目标。对一组UAV的航迹规划在不同环境下进行了仿真实验,仿真结果证明了算法的有效性和实用性。

基于前景理论的编队作战决心方案优选研究
王玮, 叶强, 谢春思, 李涛
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  331-335.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.16
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针对信息化条件下编队指挥所的作战指挥决策问题,对编队作战指挥决策行为进行了分析,旨在为贴近实战解决不确定条件下的编队作战指挥决策问题探索新的途径。在此基础上,运用前景理论,研究了定下作战决心的风险决策问题。首先,给出了编队指挥所的作战指挥决策流程,基于此用数学形式描述了编队作战决心方案优选问题;然后,依据前景理论的决策框架,对所描述的问题进行求解方法研究,从而提出了基于前景理论的编队作战决心方案优选方法;最后,通过案例分析说明了所提方法的有效性。

基于IDPSO的武器目标分配优化算法
范成礼, 邢清华, 郑明发, 王振江
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  336-342.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.17
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装甲分队动态武器目标分配中蚁群算法终止控制
常天庆, 陈军伟, 郝娜, 马殿哲
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  343-347.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.18
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针对较大规模静态武器目标分配问题中算法实时性差、分配方案不适用于发生变化的战场态势的问题,分析了装甲分队动态武器目标分配问题的特点,以解效用最大为目标函数,提出了一种算法终止控制策略,其综合考虑了解的质量、继续计算改善解质量的效率、模型参数变化的影响。将该策略应用于一种改进蚁群算法中,仿真结果表明,应用此种策略可在确保一定解质量的前提下,避免解失效并有效提高解效用,减少计算迭代次数,缩短计算时间。

考虑再造的多产品维修零配件供应优化研究
任骥, 谭跃进
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  348-353.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.19
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现代战场环境具有高度的不确定性,对维修零配件的需求数量是不确定的。同时,对战场上的战损件进行及时修复再造,与后方调运的零配件共同满足维修零配件需求,既可以及时满足战场需求,又能降低维修零配件的储运成本。但是战损件能否修复存在一定的不确定性,给战场维修零配件的供应优化带来新的挑战。在考虑维修零配件需求和战损件修复不确定性的条件下,研究了战场上多产品维修零配件供应优化问题,建立了优化问题的数学模型,基于拉格朗日松弛开发了模型的求解算法,以不同规模的随机测试算例验证了算法的有效性与鲁棒性。

基于修正高维云的故障映射模型
董磊, 阎芳, 王鹏
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  354-359.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.20
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故障预测需要完成从状态空间到趋势空间再到故障空间的两个映射过程。为使后一个映射结果更为准确,在借鉴多元正态分布理论的基础上,提出了一种基于修正高维云的故障映射模型。采用能够描述论域相关程度的协熵和协超熵来代替原来的熵和超熵,从而更好地解决了多论域之间的相关性问题。利用修正高维云发生器组成的多规则推理系统建立故障映射模型,将趋势预测数据准确映射到故障空间,得到最终故障预测结果。为验证方法的有效性,针对飞机操纵面损伤故障进行了仿真和分析,仿真结果充分表明所提出的模型具有较高的映射精度和效率。

分层系统序贯诊断策略
黄以锋, 景博, 毋养民
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  360-364.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.21
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根据复杂系统一般由多个分系统组成,其结构往往具有层次性的特点,研究了分层系统的测试模型,在对模型进行分层处理的基础上,采用Rollout算法对分层系统中各个子系统的相关性矩阵模型进行计算,并按照得出测试序列和层次结构建立故障诊断树,从而建立了一种分层系统诊断策略。实例分析表明,基于分层考虑的诊断策略可以按照测试需求,方便地将故障隔离到各个层次,而且通过对系统进行分层处理,可降低系统的计算复杂度,缩短计算时间。

制导、导航与控制
大气层外主动防御三维自适应滑模制导律
邹昕光, 周荻, 杜润乐, 刘佳琪
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  365-371.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.22
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针对提高弹道导弹中段突防成功概率问题,提出了主动防御滑模自适应制导律。首先,推导出目标、拦截导弹和防御导弹的三维相对运动方程。其次,基于三角拦截制导策略,利用Lyapunov稳定性理论设计了主动防御滑模自适应制导律(active defense adaptive sliding mode guidance law,AD-ASMG)。该制导律能同时达到两个制导目标:防御导弹处在目标和拦截导弹视线上,保持三点共线;零化防御导弹对拦截导弹的视线转率。最后,针对开关式轨控发动机推力大小不可调节的问题,考虑了发动机动态特性,设计了精确的脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)控制方法,获得可变的等效力,适应制导指令变化的要求。六自由度仿真结果表明了该制导律的有效性。

变后掠翼航弹最优弹道自适应滑模跟踪控制
李伟明, 孙瑞胜, 白宏阳, 刘鹏云
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  372-378.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.23
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根据变后掠翼航弹在预定弹翼构型下对最优方案弹道跟踪的精确性和鲁棒性要求,设计了一种轨迹姿态双回路自适应滑模控制器。外环轨迹跟踪回路以位置偏差为参考输入,得到方案攻角参考指令,同时基于Lyapunov稳定性理论给出外环滑模收敛的充分条件;内环姿态跟踪回路则设计了参数自适应律,抑制由后掠角引起的时变参数摄动,同时生成舵偏控制指令,以实现对姿态的跟踪控制。仿真对比结果表明,该自适应滑模控制器在有效消除参数不确定性影响的同时保证了变后掠翼航弹在弹翼预定作动时对最优方案弹道跟踪的稳定性,并且消除了常规滑模控制的抖振现象。

无人机航迹角的非线性增益递归滑模控制
孙秀霞, 刘希, 徐嵩, 蔡鸣, 高杨军, 唐强
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  379-384.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.24
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针对固定翼无人机(unmanned aerial vehicles,UAVs)自主着陆过程中的航迹角跟踪控制问题,提出了一种非线性增益递归滑模控制方法。通过引入一个新的非线性增益函数,并设计含有积分项的递归滑模面,在保证航迹角跟踪控制精度的同时有效改善了控制系统的动态品质,克服了常规动态面控制(dynamic surface control, DSC)方法对于量测噪声敏感、容易引起执行器饱和的缺点。理论证明了所得航迹角跟踪控制系统所有状态半全局一致最终有界,航迹角跟踪误差可以收敛至原点的指定小邻域,且对于非时变干扰和常值指令不存在稳态跟踪误差。在YF-22模型机上进行的数值仿真验证了本文方法的优越性。

基于联合分布状态信息滤波的机器人协同定位
奔粤阳, 郭妍, 李敬春, 李倩, 霍亮
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  385-393.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.25
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针对现有扩展卡尔曼滤波算法在协同定位应用计算复杂的问题,提出一种基于联合分布状态的信息滤波算法,并将其运用在多机器人协同定位中。从3个方面解决计算复杂的问题:第一,借鉴机器人同步构图与定位,利用联合分布状态将关键历史状态保留在滤波中,避免时间更新的复杂计算;第二,利用滤波信息参数的稀疏性,减小滤波所涉及的计算复杂度;第三,根据Cholesky矩阵分解的特殊性质,进一步减少计算复杂度,节省存储空间,简化通信管理,便于工作负载均衡分配。理论分析与仿真结果表明,该方法在确保计算与存储复杂度的同时保证了估计精度和协同定位的有效性。

基于线性近似和神经网络逼近的模型预测控制
盖俊峰, 赵国荣, 宋超
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  394-399.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.26
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针对非线性系统的模型预测控制问题,提出了一种基于线性近似和神经网络逼近的控制算法。用Taylor级数展开法对非线性系统进行线性近似时,要求对象系统中的非线性函数必须连续可微。为了突破这一限制,引入了Stirling插值公式线性近似法,拓展了可处理的非线性系统范围。通过对线性化过程中产生的非线性高阶项进行径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络逼近,显著提高了对象系统模型精确度。为了降低数值计算复杂度,将控制性能指标函数重构为易于处理的二次型最优化问题,通过对该二次型最优化问题的求解得到了最优控制序列。控制过程考虑了约束条件的影响以模拟真实的工业生产过程。仿真结果证明了所提出预测控制方案的有效性。

通信与网络
基于最优中继集合选择的HDAF算法
肖海林, 王丽元, 闫坤, 李民政
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  400-405.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.27
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为减少协作通信系统资源消耗,提出了一种基于混合译码放大前传(hybrid-decode-amplify-and-forward, HDAF)的中继选择算法。该算法以降低系统的中断概率和最小化总功率为目标,采用等效信道增益参数排序的方法,得到了最优中继集合的选择算法。该算法既保证通信过程更可靠,不易中断,又减少多余中继节点的使用,节省资源。仿真结果表明,采用最优中继集合选择算法,在10~30 dB的信噪比范围内,HDAF协作方式的中断概率要小于放大转发(amplify-and-forward, AF)和译码转发(decode-and-forward, DF)协作方式。该算法与功率分配相结合,在相同中断概率条件下,源节点所需功率比AF和DF协作方式少1~4 dBm,节约了系统资源的消耗。

认知无线电网络中授权用户参数估计
杨小龙, 谭学治
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  406-411.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.28
摘要 ( )   PDF (2889KB) ( )  
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针对认知用户在频谱切换过程中无法实时地获取授权用户到达率与服务率的问题,提出了基于隐式马尔可夫模型的参数估计算法。首先利用排队论对授权用户队列进行建模与分析,推导出授权用户队列状态转移概率;其次利用能量感知算法检测授权用户队列真实状态,获得可观测序列值;然后利用隐式马尔可夫模型描述两种随机过程,即授权用户队列状态变化随机过程和可观测序列随机过程;最后利用forward-backward算法估计隐式马尔可夫模型,从而获得授权用户到达率与服务率。仿真结果表明,该方法能够实现实时的、较为精确的估计,从而实时地为认知用户选择频谱切换策略提供依据。

跳频序列偶相关函数及其理论界研究
许成谦, 王嘉星
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  412-416.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.29
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在通信系统的接收端采用与发送端不同的跳频序列,用户的地址码就是这两个序列组成的序列偶。在以跳频序列偶为地址码的跳频通信系统中,跳频序列偶的自相关函数和互相关函数满足的理论界是判断跳频序列偶和跳频序列偶集好坏的标准。提出了跳频序列偶和跳频序列偶的汉明相关函数的概念,给出了由跳频序列偶的汉明相关值、频隙个数、序列的长度、序列偶的个数构成的理论界。

基于自相似业务流的AOS延时累积调度算法
赵运弢, 冯永新, 刘恒驰, 刘猛
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  417-422.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.30
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针对自相似业务流量下的高突发性及重尾性所引起的空间数据系统调度性能下降问题,分析了高级在轨系统(advanced orbiting system, AOS)虚拟信道存取(virtual channel access, VCA)子层调度策略以及现有基于短相关模型调度算法的不足,引入Hurst参数、紧迫度、流量离差、成帧时间因子等权值参量,提出一种基于延时累积的自适应轮询调度(scheduling of delay accumulated adaptive polling, SDAAP)算法,通过自适应改变延时阀值因子实现多业务的差异化调度,从而优化AOS虚拟信道服务质量及调度性能。采用多信源重尾分布的ON/OFF流量分布模型进行仿真验证,实验结果表明,针对自相似业务流,SDAAP算法在溢出率、平均延迟等方面优于AOS固定阀值和等时调度算法。

考虑记忆交叉项的宽带功放行为建模方法
李伟, 孟进, 何方敏, 李毅, 唐健
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  423-427.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.31
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针对宽带功率放大器的强记忆效应,提出了一种前馈交叉记忆多项式模型。该模型由主信号对消和畸变注入两个环路构成。信号对消环路采用记忆多项式模型对带内动态线性记忆效应进行建模;畸变注入环路采用记忆时刻信号间的交叉记忆项对带外扩展频谱行为进行建模。为克服最小二乘法在模型辨识中带来的数值不稳定问题,采用共轭梯度的方法对模型的参数进行辨识。为消除噪声和测量误差对模型参数辨识带来的影响,采用ADS软件包络仿真的方法获取精确的功放输入输出信号复包络数据,并对该模型进行充分的性能分析和评估。实验结果表明,所提方法对宽带功放的非线性动态特性具有很好的逼近能力,特别是带外频谱扩展特性,较之常用的方法提升了近10 dB。

软件、算法与仿真
基于视觉字典的在线多示例目标跟踪
吴京辉, 唐林波, 赵保军, 邓宸伟, 李嘉桐
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  428-435.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.32
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在线多示例目标跟踪算法无法判别目标丢失以及无法适应目标尺度的变化。提出了一种基于视觉字典的在线多示例目标跟踪算法。算法将视觉字典和多示例跟踪分别作为检测器和跟踪器,利用互反馈技术提高跟踪性能。跟踪器完成目标的跟踪并为视觉字典的构建和更新提供训练样本;检测器则对跟踪器的结果(候选样本)进行判定,目标丢失时,暂停跟踪并重新检测目标,目标未丢失时,利用Ransac算法获得目标的尺度变换系数并在新尺度下更新跟踪器。为了提高目标丢失判别的准确性,提出了一种局部随机抽样的直方图相似性度量技术,采用局部划分思想和Noisy-NR模型计算候选样本与训练样本特征直方图的相似性,减少了传统直方图匹配由于受目标局部遮挡影响造成的误判。实验结果表明,该算法能够适应目标的尺度变化,检测目标的丢失,提高了跟踪稳定性。

电子技术
基于栅格地图的智能车辆运动目标检测
周俊静, 段建民
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  436-442.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.33
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运动目标检测是智能车辆动态环境感知中的关键问题。栅格地图是一种实用的环境感知方法。以激光雷达作为传感器,针对基于贝叶斯框架和证据理论的4种栅格地图更新算法,分别提出了不同的运动目标检测方法,并通过仿真和实验对4种方法在栅格地图构建和运动目标检测中的性能进行了对比研究。实验结果表明,通过对比当前时刻局部栅格地图和上一个时刻的全局栅格地图,原始的贝叶斯推理算法和证据理论框架中的经典Dempster组合规则能够清楚完整地检测到运动目标,并能滤除静态障碍物和空白区域中的测量噪声,性能优于修正的贝叶斯推理算法和冲突信息按比例重分配规则。

软件、算法与仿真
结合Contourlet与ACPSO的红外热波图像增强
吴一全, 殷骏
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  443-448.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.34
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针对无损检测红外热波图像对比度低、边缘模糊、含大量噪声的问题,提出了基于Contourlet变换和混沌变异双粒子群优化(adaptive chaotic variation particle swarm optimization,ACPSO)的自适应增强方法。红外热波图像经Contourlet变换分解成低通和带通方向子带。低通子带系数依据一种适应于人类视觉系统的灰度级变换调整,待定参数由ACPSO确定,为了得到最佳增强效果,适应度函数由一种对比度测量函数确定;带通方向子带系数的调整则采用非线性增益函数实现,从而抑制噪声并增强细节。大量红外热波图像增强实验结果表明,与现有的4种增强方法相比,能大大提高缺陷和背景之间的对比度,增强缺陷的边缘细节。进一步采用倒数熵多阈值分割方法时,能更有效地提取缺陷,为后续准确进行缺陷识别和尺寸测量奠定了基础。

基于自适应参数回归的非局部图像滤波算法
滕炯华, 徐婧林, 卢隆, 周三平, 韩军伟
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  449-454.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.35
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针对图像加性高斯白噪声,提出一种优化的自适应参数滤波算法。该算法以非局部欧氏中值(non-local Euclidean medians, NLEM)滤波算法为基础,根据含噪图像梯度幅值在一定噪声范围内服从Rayleigh分布这一特性,求得以梯度幅值和噪声标准差为自变量的二元自适应滤波参数,并将它引入到邻域的权值计算中。其次,噪声的变化影响着lp范数回归的选择,在一定范围内以噪声标准差为自变量对参数p进行多项式拟合,得到自适应lp范数回归。在自适应滤波参数基础上,用自适应lp范数回归进一步改进NLEM滤波算法的l1范数回归。所选图像的实验结果表明,本文算法在一定噪声范围内不但获得满意的去噪效果,而且有效地减少人机交互程度。
可靠性
基于空间相似性和波动阈值的退化模型一致性检验方法
许丹, 陈志军, 王前程, 陈云霞, 康锐
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  455-459.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.36
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针对退化模型中存在模型一致性检验不充分问题,借鉴数理统计知识和灰色系统理论,提出一种基于空间相似性和波动阈值的退化模型一致性检验方法。首先,考虑基于正态总体的波动阈值一致性检验,确定退化模型和验证试验结论具有动态一致性,即退化模型结论在容许的波动阈值内;然后,考虑基于灰色关联的空间形状相似性一致性检验,确定退化模型曲线之间的相似度;最后,根据退化模型同时满足基于正态总体的波动阈值一致性检验和基于灰色关联的空间形状相似性一致性检验,认为退化模型通过一致性检验;反之,认为不通过一致性检验。通过实例建模和试验数据对比,验证了所提方法的有效性。

基于SEBS-TOMS分层组合框架的导弹武器系统可用性建模与仿真
杨继坤, 徐廷学, 丛林虎, 董琪
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  460-467.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.37
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研究部署与任务期间导弹武器系统可用性建模方法与仿真实验设计。阐述了可用性概念,明确了量化指标,构建建模与仿真(modeling and simulation, M&S)一体化框架,利用分层组合的思想,提出了基于体系-实体-行为状态(system-of-system, entity, behavior, state, SEBS)的可用性建模方法,即以体系组织集成建模为框架,以变结构实体建模为主体,以可用性为中心的行为建模为支撑,以基于故障与战损的可用状态建模为核心,并对模型的形式化描述展开研究。探讨了仿真实验设计的关键技术,提出基于测试使用-维修-保障(test, operation, maintain, support, TOMS)的实验空间串联分割方法,并对随机变量建模、仿真优化设计、仿真系统可信度评估进行阐述。仿真结果表明,该分层组合评估方法快捷有效,仿真实验设计合理可行,极大地提高了可用性评估和分析的效率,为精确保障奠定了基础。

产品可靠性新型顺序约束及评估算法改进
应新雅, 张志华
系统工程与电子技术. 2015, 37(2):  468-472.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2015.02.38
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在产品研制过程中,通常经过多个阶段试验及改进才能达到最后定型要求,产品研制的每个阶段均产生有大量可靠性信息。利用产品可靠性增长规律,对传统的顺序约束条件进行改进,给出了一种新型顺序约束关系,该新型顺序约束关系更为准确地反映了产品可靠性增长规律。基于新型顺序约束关系给出了一种新的顺序约束Bayes评估方法,并通过Bayes评估方法进行合理改进,有效降低了Bayes估计的计算复杂性。最后,通过模拟仿真实例分析,说明提出的改进方法计算简单,与传统的顺序约束Bayes评估方法相比,得到的产品在各阶段可靠性评估结果具有较高精度,能够简单高效地运用于工程实际问题。

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