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2016年 第38卷 第10期 刊出日期:2016-09-28
电子技术
α稳定分布噪声下一种稳健加权滤波的统一框架
金艳, 胡碧昕, 姬红兵
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2221-2227.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.01
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针对传统滤波方法在α稳定分布噪声环境下性能退化的问题,从加权Myriad滤波以及加权Merid滤波方法出发,以M估计理论为基础,推导得到稳健加权(robust weighted,RW)滤波方法的统一算法结构,并据此提出了基于RW滤波的新算法,即基于稳健加权滤波的统一框架,从而将加权Myriad、加权Merid以及基于广义柯西分布的加权滤波器统一起来。此外,针对线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号采用基于RW的LVD(RWLVD)方法估计其参数,并根据估计性能对RW方法的抑噪效果进行分析。仿真结果表明,与基于加权Myriad滤波、加权Merid滤波以及基于广义柯西分布的加权滤波等多种方法相比,在强脉冲噪声下RW滤波方法能有效抑制脉冲噪声,并具有良好的稳健性。

基于GST-Hough变换的LFM信号识别方法
王红卫, 范翔宇, 陈游, 杨远志
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2228-2234.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.02
摘要 ( )   PDF (2333KB) ( )  
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针对线性调频(linear frequency modulated, LFM)信号在低信噪比条件下的信号检测问题,提出将广义S变换(generalized S transform, GST)与Hough变换相结合(generalized S transform based on Hough transform,GSTH)信号检测方法。从理论层面推导出LFM信号在进行GST后对应的参数特性,论证Hough变换的可行性,推导出GSTH变换后LFM信号与噪声的概率密度分布函数,给出了基于奈曼-皮尔逊准则进行峰值检测时,检测门限的计算方法与确定流程。利用GST时频聚焦性提供良好的直线线性,有易于Hough变换的直线检测,提升变换后主峰峰值并降低副峰高度。通过与WHT (WignerHough transform)、分数阶傅里叶变换与周期WHT算法的仿真对比,定量评估算法的适用性,并与经典算法对比,定性的描述出算法良好的时频聚焦性,凸显GSTH算法在强噪声背景下具有更好的检测精度与适用范围。

基于模型类型匹配PHD滤波器和TBM的多目标联合跟踪分类
詹锟, 蒋宏, 赵天衢, 于耀中
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2235-2243.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.03
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为了解决杂波和漏检下多目标的联合跟踪与分类问题,提出了模型类型匹配概率假设密度(probability hypothesis density,PHD)滤波器,同时将其与多传感器的可转移信度模型(transferable belief model,TBM)框架相结合,并用多个运动学雷达和粒子滤波递推实现。该算法对飞行器的先验信息进行估计,从而替代了属性传感器。在预测阶段,根据模型和类型对PHD滤波器进行粒子匹配;传感器得到观测结果后进行粒子权重的更新;再根据粒子对应的权重得到目标的后验状态模型类型分布;这些PHD滤波器可以同时得到目标的状态和类型;结合TBM和航迹粒子标签算法,得到多个传感器的融合结果。仿真表明,本文提出的模型类型匹配PHD滤波器的性能比传统多模型PHD滤波器更精确,同时多传感器的TBM框架也全面提升了算法的性能。

检测低信噪比运动目标的改进DP算法
王硕, 张奕群
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2244-2251.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.04
摘要 ( )   PDF (2559KB) ( )  
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研究了用于检测低信噪比目标的动态规划(dynamic programming, DP)算法。鉴于传统各DP算法对低信噪比运动目标的检测能力较弱的问题,提出了一种改进算法。该算法利用二阶Markov模型描述目标的状态转移过程,并在此基础上将DP的目标寻优过程改进为一系列二维寻优的嵌套。这样,在充分考虑目标的各种运动可能性的前提下,改进算法仍能具有较小的目标搜索范围,从而改善了DP对低信噪比运动目标的检测性能。

基于波导不变量的单水平阵被动测距技术
宋雪晶, 赵安邦, 马骏, 毕雪洁
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2252-2257.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.05
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浅海低频声场具有稳定的干涉特性,水听器接收信号声强图中的干涉条纹包含了目标的运动和距离信息。在推导水平直线阵波束域信号声强表达式的基础上,提出一种可用于单水平直线阵的运动目标被动测距技术。该技术利用波导不变量理论并结合水平阵转向前后的波束域声强信息实现目标的被动测距。在使用Hough变换进行运动参数的估计之前,采用对比度拉伸变换和中值滤波的图像预处理方法,以提高低信噪比条件下参数估计的准确性和稳健性。理论分析和仿真研究结果表明,所提算法能够有效地对运动目标进行被动测距,对目标是否通过最近距离点没有限制,具有更广泛的适用性。

传感器与信号处理
超长基线双基机载雷达空时杂波建模与特性
王成浩, 廖桂生, 许京伟, 曾操
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2258-2266.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.06
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超长基线双基机载雷达杂波的空时分布特性不仅严重依赖于双基雷达构型,也取决于地球曲率引入的波束覆盖问题。针对这一问题,推导了地心坐标系下超长基线双基机载雷达等距离环解析表达式,得出等距离环在基线所在铅锤面的投影为抛物线。通过对几种典型双基构型及其公共波束覆盖区域的分析,研究了超长基线双基雷达杂波空时分布的条带式截断特性,给出了杂波分布的距离依赖性分析。仿真实验验证了本文分析结论的正确性和有效性。

时频栅格误差条件下的双基地MIMO雷达角度估计
黄中瑞, 周青松, 张剑云
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2267-2274.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.07
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研究了时频栅格误差引起的匹配滤波器失配下双基地多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达的角度估计问题。首先,建立了存在时延和多普勒频率栅格误差条件下的双基地MIMO雷达信号模型;其次,推导了正交频分复用线性调频信号和相位编码信号的栅格误差失配矩阵,并分析了其对目标收发角度估计的影响;再次,针对正交频分复用线性调频信号,提出了平行因子和最小二乘相结合的发射角度估计算法,该方法能够有效减小栅格误差失配矩阵对发射角度估计的影响;最后,仿真实验表明,栅格误差失配矩阵对相位编码信号的角度估计影响较小,但对正交频分复用线性调频信号的发射角度估计则会产生较大的影响,从而进一步验证了理论分析的正确性。

MIMO同频正交信号的构造及处理
朱凯晖, 位寅生, 许荣庆, 毛智能
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2275-2280.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.08
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同频正交波形即正交编码分集波形(orthogonal code division waveform , OCDW)由于各子阵发射载频相同,相对于正交频率分集波形(orthogonal frequency division waveform, OFDW)更适用于多输入多输出(multiple-input multiple-output, MIMO)雷达。而现有的同频正交序列的相关性能很差。为此,提出了一种同频正交相位编码信号的构造方法,通过使序列的互相关函数在单位元上周期性等间隔分布实现序列正交。进一步地,研究了多普勒频率对信号正交性的影响,分析了通道模糊现象和无模糊测速范围变窄现象,并根据回波特性给出了多普勒补偿以及距离多普勒(range-Doppler,RD)谱映射处理方法,以消除多普勒因素对处理结果的影响。仿真实验表明,该信号具有良好的正交性,给出的处理方法可消除多普勒对处理结果的影响。

基于组网雷达的空间旋转对称进动目标三维重构
胡晓伟, 童宁宁, 王建业, 丁姗姗, 赵小茹
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2281-2286.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.09
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对于空间旋转对称进动目标,单部雷达成像仅能获得目标在雷达视线(line of sight,LOS)方向的一个切面,无法反映目标真实的三维结构,同时进动增加了成像的复杂度。利用组网雷达多视角观测的特点,提出一种基于组网雷达的旋转对称进动目标三维重构方法。首先建立了旋转对称进动目标的回波模型;在估计视线-轴线夹角的基础上,采用复数逆投影方法实现进动目标的二维成像,并分析了允许的夹角误差范围;基于分布式雷达二维图像,提出一种适用于旋转对称目标的三维重构方法,通过对各二维图像进行空间定标、匹配融合、强点检测和曲线圆拟合,最终实现目标的三维重构;最后通过仿真实验初步验证了该方法的有效性。

SAR多普勒移频间歇采样转发干扰方法
房明星, 毕大平, 沈爱国
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2287-2295.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.10
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针对波形捷变合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)提出一种新的干扰方法:多普勒移频间歇采样转发干扰。首先依据调频斜率捷变SAR信号方位向时延和多普勒移频的耦合特性,提出SAR多普勒移频干扰方法,在此基础上,为产生方位向位置精确可控的多假目标,结合方位向间歇采样转发干扰技术,研究了SAR多普勒移频间歇采样转发干扰机理,并对干扰效果及影响因素进行了详细分析。为同时形成距离向超前和滞后的假目标,建立了干扰应用模型,给出了各阶假目标能量补偿系数及多组假目标产生方法,可同时满足重点目标和重要区域的防护需求。理论分析和仿真实验证明了干扰方法的可行性、有效性。

基于相位补偿和等效运动的太赫兹SAR运动目标成像方法
张野, 吴称光, 邓彬, 秦玉亮, 王宏强
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2296-2302.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.11
摘要 ( )   PDF (6677KB) ( )  
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太赫兹合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)带宽大,能够对运动目标高分辨成像,但目标运动导致成像移位和模糊。针对不同的运动形式,分别提出基于相位补偿和等效运动的运动目标成像方法。首先分析不同运动参数对成像的影响,然后通过补偿相位和等效载机速度获得运动目标聚焦、背景模糊的图像。通过恒虚警率(constant false alarm rate,CFAR)检测和逆成像处理获得目标和背景分别聚焦的图像。最后对两幅图像进行叠加,实现了在静止背景上对运动目标的准确成像。不同信噪比条件下的电磁计算数据仿真结果验证了所提方法的有效性。

系统工程
基于Memetic算法的舰载机舰面一站式保障调度
苏析超, 韩维, 萧卫, 蒋婷婷
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2303-2309.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.12
摘要 ( )   PDF (980KB) ( )  
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面向舰载机舰面保障效率和资源利用率等效能指标,系统分析了一站式保障流程约束和资源约束条件,建立了舰载机多机舰面一站式保障调度的数学优化模型。针对传统优化算法难以求解大规模调度问题,提出了一种Memetic算法。首先,为了使可更新类资源负载均衡化,采用一种嵌入资源分配策略的串行调度方案;其次,设计了一种基于子拓扑结构的自适应变异策略以提升算法的探索能力,并引入基于模拟退火机制的局部搜索方法;最后,基于不同调度规模案例的仿真结果验证了模型和算法的可行性和有效性。

基于网格PRM的无人机多约束航路规划
曾国奇, 赵民强, 刘方圆, 丁文锐
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2310-2316.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.13
摘要 ( )   PDF (3081KB) ( )  
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目前,无人机航路规划技术存在约束条件少,不能满足实际飞行需求,规划效率低等不足,文章主要针对上述问题提出改进措施。首先,将航路约束条件进行分类,提出了基本约束、平台安全约束和链路载荷约束,并对约束条件建模,完善无人机航路约束模型。为了提高无人机航路规划效率,提出了网格概率地图法(grid-probabilistic-roadmap, GPRM),利用约束模型构建代价函数,实现无人机航路的多约束快速航路规划。GPRM的实验仿真表明,GPRM规划效率相比较传统PRM有显著提升,同时规划结果更加符合实际任务需求,证明基于GPRM的无人机航路规划具有一定的工程应用价值。

HPM武器电子毁伤效能评估方法
唐鑫, 杨建军, 严聪, 任宝祥
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2317-2323.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.14
摘要 ( )   PDF (1508KB) ( )  
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为综合考虑高功率微波(high-power-microwave,HPM)电子毁伤过程中涉及的各要素并给出特定概率下的毁伤程度分级,提出HPM武器电子毁伤效能的灰色贝叶斯网络评估方法。通过分析HPM武器的电子毁伤过程,构建了毁伤的评估指标体系,并采用层次分析法和熵权法确定了指标权重;根据各指标的取值定义了基于隶属度的均匀评分规则,并以此为输入,借助灰色和贝叶斯网络理论,构建了HPM武器电子毁伤等级和毁伤概率评估模型,明确了干扰、削弱、损伤及破坏4种毁伤等级对应的评估值区间,计算了相应毁伤等级下的毁伤概率。最后通过算例进行了验证,效果良好。该评估方法对定量研究HPM武器的电子毁伤具有一定的参考价值。

考虑可信度和优先级的犹豫模糊信息集成算子
阮传扬, 杨建辉
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2324-2330.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.15
摘要 ( )   PDF (670KB) ( )  
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研究了具有专家可信度与属性优先级的犹豫模糊信息集成问题,对每一个犹豫模糊数给出相应的可信度,用来表示专家对属性的熟悉程度。考虑到专家可信度的重要影响,提出了考虑专家可信度的犹豫模糊熵值算法,并在此基础上结合属性优先级提出了考虑专家可信度和属性优先级的混合赋权方法,该赋权方法既能保证属性优先级恒定,又可以有效区分专家意见的统一程度以及专家对属性的熟悉程度。之后,在此基础上给出了考虑专家可信度与属性优先级的犹豫模糊信息集成算子,并给出了基于该类算子的多属性决策方法。

基于本体语义建模的航天工程风险管理知识库
麦强, 王宁, 安实, 王钊
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2331-2337.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.16
摘要 ( )   PDF (2765KB) ( )  
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工程风险分析方法已经提出了大量的风险事件、发生概率及风险管理措施,但是这些信息分布在不同的部门和项目中,没有形成统一的、可重复使用的风险管理知识,致使许多风险分析工作是重复劳动,效率低下。针对某航天工程,构建了一种基于本体语义建模的风险管理Ontology知识库。该Ontology知识库由4个主要的知识模型组成,分别是系统组成类模型、风险源类模型、风险分类模型和风险事件模型。通过形式验证和内容验证,证明了该Ontology知识库的完整性和一致性。最后,应用Protégé软件建立了该Ontology知识库原型,说明了该方法在风险管理中的有效性和适用性。

技术创新项目群资源配置模型
戴维序, 吴伟伟, 于渤, 孔宝红
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2338-2345.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.17
摘要 ( )   PDF (662KB) ( )  
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为解决技术创新项目群的资源分配问题,首先以研发人员为主要资源,分析了技术创新项目群资源配置的步骤和假设条件,然后提出以时间目标、成本目标和质量目标作为约束条件,构建了以时间、成本和质量为变量的多属性效用函数。在此基础上,以多项目间的时间、成本和质量的综合优化为目的,建立了技术创新项目群资源配置的数学规划模型。最后通过技术创新项目群实例验证了该模型的有效性,可以为国防技术创新项目资源配置提供决策支持。

制导、导航与控制
一种适用于红外制导弹药的偏置比例导引律
王广帅, 林德福, 范世鹏, 臧路尧
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2346-2352.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.18
摘要 ( )   PDF (3571KB) ( )  
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针对弹道成型制导律不适用于红外制导弹药的落角约束,提出了一种无需剩余飞行时间信息的偏置比例导引律。根据建立的弹目相对运动几何模型和碰撞三角形,推导出了期望落角与需用偏置积分量之间的函数关系;求出了偏置比例导引无量纲弹道闭环解与稳定域,并分析了不同因素对偏置比例导引律制导性能的影响;最后对比研究了偏置比例导引制导律与弹道成型的性能。仿真结果表明,偏置比例导引律在落角精度、制导精度与最大需用过载这些关键制导性能指标方面接近于弹道成型制导律,适用于红外制导弹药对地面运动装甲目标的落角约束问题。

逼近非合作目标的自适应二阶终端滑模控制
刘海龙, 史小平, 张杰, 毕显婷
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2353-2360.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.19
摘要 ( )   PDF (3734KB) ( )  
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针对逼近非合作目标过程中的相对轨道姿态耦合控制问题,综合考虑系统不确定性、外部干扰以及滑模控制中的抖颤问题,设计了无抖颤的自适应二阶非奇异终端滑模(second order nonsingular terminal sliding mode, SONTSM)控制器。首先根据视线坐标系下的相对运动方程和体坐标系下的相对姿态方程建立了相对位置和姿态一体化模型。将高阶滑模控制思想与非奇异终端滑模控制理论相结合,使所设计控制器克服了传统滑模的抖颤问题,并同时具有收敛快、精度高、鲁棒性强及能量消耗小等优势。基于Lyapunov理论,对系统稳定性进行了严格的证明。数值仿真验证了控制器的正确性和良好的控制性能。

无码载波频率初值估计与导航星识别
卢欢, 郁丰, 刘莹, 朱海微
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2361-2366.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.20
摘要 ( )   PDF (2303KB) ( )  
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当导航卫星的民码信号不可用时,利用无码载波恢复技术测量各个导航卫星的多普勒频移能够实现多普勒定轨。针对伪码未知的情况,提出了基于相位补偿及数据块累加来增强信号,并结合快速傅里叶变换估计载波频率的方法;为解决无码条件下的导航卫星识别问题,提出了一种基于多普勒频移特征的导航星识别方法,研究了基于三分法快速搜索优化平移量的匹配算法,并采用全局匹配、局部剔除的策略来提高卫星识别的全局可信度。仿真结果表明,对于80 ms的卫星中频数据,无码载波频率估计误差保持在7 Hz之内,并且正确估计的卫星数在9颗以上;在考虑先验参数不精准及测量误差的情况下,正确识别的卫星数大多为6颗及以上,满足定轨要求的最少卫星数目。

基于矢量约束的随机特征点选取算法
马旭, 程咏梅, 郝帅
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2367-2374.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.21
摘要 ( )   PDF (2695KB) ( )  
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无人机利用视觉在未知区域自主着降时,提取的特征点具有数量多、随机性强等特点。针对利用随机特征点进行位姿估计精度低、稳定性差的问题,提出一种基于矢量约束的随机特征点选取算法。首先通过分析位姿估计方程可知,特征点地理坐标是影响方程组求解精度的重要因素;然后在引入矢量角均分度、矢量模值均值及矢量模值最大值三项约束指标基础上,制定了一种基于矢量约束的特征点选取策略;最后利用正交迭代算法对所选取的特征点进行位姿估计精度验证。实验结果表明,提出的算法相比于随机选取的特征点进行相对位姿估计精度更高,鲁棒性更强。

基于延时对准船用捷联惯导舒勒振荡抑制方法
赵琳, 李久顺, 程建华, 贾春, 王秋帆
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2375-2380.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.22
摘要 ( )   PDF (3653KB) ( )  
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针对捷联惯性导航系统精度受振荡误差影响的问题,提出了一种舒勒振荡误差抑制方法。基于捷联惯导系统可并行执行多套导航算法的特点,通过延长初始对准时间,使得导航算法2相对于导航算法1延迟半个舒勒振荡误差周期执行。延时对准使得算法2中舒勒振荡误差相位与算法1相差一个圆周率。取算法1和算法2相应导航输出结果的均值补偿舒勒振荡误差,达到了提高捷联惯导系统精度的目的。经过仿真和实验验证,该方法对船用捷联惯性导航系统的舒勒振荡误差具有良好的抑制效果。

基于AIS信息的舰船位置标校方法
任文娟, 周志鑫, 吕守业, 师栋锋
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2381-2388.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.23
摘要 ( )   PDF (5523KB) ( )  
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为了提高时差型卫星定位系统对舰船的定位精度,提出了一种基于船舶自动识别系统(automatic  identification  system,AIS)信息的舰船位置标校方法,该方法将具有AIS信息的民船作为标校源对军舰位置进行校正。首先,针对AIS信息无法直接用于位置标校的问题,提出了标校源雷达位置及其误差估计方法;其次,针对标校源雷达位置存在的误差,建立了标校方法的误差分析模型和标校源有效性分析方法,理论分析了标校定位精度及其改善程度,为标校源的选择提供了依据。最后,仿真分析验证了提出的标校方法的有效性。

模糊度固定解PPP/INS紧组合模型
刘帅, 孙付平, 张伦东
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2389-2394.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.24
摘要 ( )   PDF (3098KB) ( )  
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差分全球定位系统(difference global positioning system, DGPS)与惯性导航系统(inertial navigation system,INS)所构成的组合定位测姿系统已广泛应用于高精度移动测量领域,但由于需要基准站支持,该系统作业范围有限、作业复杂且成本高。模糊度为浮点解的精密单点定位(precise point positioning,PPP)与INS所构成的组合系统,虽不需要架设基准站,但定位精度有限且收敛时间较长,其原因就在于模糊度为浮点解。针对以上问题,提出将模糊度为固定解的PPP与INS进行紧组合,给出了该新组合详细的观测模型和系统模型。实测车载组合导航实验对新组合进行了验证,结果表明,仅用单台GPS接收机,只需约10余分钟就能获取首次固定解;一旦实现固定,新组合的位置误差迅速由分米级降低到稳定的厘米级。

通信与网络
Underlay认知无线电网络功率与允入控制优化算法
任晓岳, 陈长兴
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2395-2404.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.25
摘要 ( )   PDF (2789KB) ( )  
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频谱共享认知无线电网络中允入控制算法对系统总吞吐量、总传输概率及认知用户中断概率的影响,并提出两种新功率与允入控制联合优化算法。所提算法基于信干噪比与功率对应关系,引入有效信干噪比、有效链路增益比两个新权值。在非可行系统中依据新权值逐步移除违规认知用户,使允入认知用户数目最大化并有效控制总传输功率。在可行系统中利用新权值将“极大—极小”服务质量和总吞吐量优化两个问题转化为易解决的传统线性规划问题。仿真实验结果表明,新算法复杂度低、用户中断概率小且系统吞吐量大。

基于变换域滤波的直扩通信单通道混合信号分离抗干扰方法
朱行涛, 刘郁林, 何为, 晁志超
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2405-2412.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.26
摘要 ( )   PDF (768KB) ( )  
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针对直扩通信信号和干扰在时/频域严重重叠这一实际情况,提出一种基于变换域滤波的直扩通信单通道混合信号分离抗干扰算法。该方法首先利用直扩信号和干扰的二阶循环平稳差异,基于直扩信号部分调制先验信息,构造基于变换域的单通道混合信号分离模型;然后基于训练序列和最小均方误差准则设计代价函数,使输出信号接近于导频序列并得到此时的分离向量;最后利用该分离向量,从含有强干扰的业务混合信号的频移向量中分离出期望的通信信号,提升了直扩通信在强干扰下的抗干扰能力。仿真结果表明,未分离信号在单音/多音干扰、扫频干扰等强干扰下的误码率接近0.5,而本文算法在此条件下的误码率可低至10-3以下。

多用户MIMO-OFDM的多维协同安全策略
鲁凌云, 霍丽丽, 杜海峰
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2413-2419.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.27
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将高级加密标准(advanced encryption standard,AES)和通信纠错领域性能优的低密度奇偶校验码(low density parity check code,LDPC)相结合,考虑了多用户应用场景,设计了一种为多输入多输出-正交频分复用(multiple-input multiple-output-orthogonal frequency division multiplexing, MIMO-OFDM)系统所用的协同安全策略。此方案采用了分组长度为256 bit的6轮加密LDPC纠错密码,采用宽轨迹策略的分组密码,密钥由128 bit AES密钥和LDPC校验矩阵组成。并且分析了LDPC纠错密码的在特定的离散余弦变换MIMO-OFDM系统中的安全性能和纠错能力,通过仿真可知该策略不但保证多用户的传输性能,还具有一定的安全性能和纠错性能。

MIMO干扰信道下基于自适应复合代价函数的干扰对齐预编码设计
景小荣, 凌荣桢
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2420-2427.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.28
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在多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)干扰信道中,针对传统的单边干扰对齐(interference-alignment,IA)算法不能有效地保留期望信号而导致系统容量受限的问题,提出一种利用辅助中间变量实现单边IA的设计思想,并以此为基础,给出一种基于自适应复合代价函数(adaptive composite cost function,ACCF)的IA预编码设计方法。该方法首先定义期望子空间内的残留干扰和有用信号功率的自适应加权差作为代价函数;进而通过一辅助函数,将干扰抑制矩阵转化为中间变量,以构造复合代价函数;最后利用格拉斯曼(Grassmann)流形上的梯度下降法实现复合代价函数的优化求解。数值仿真结果验证了基于ACCF的IA方法在MIMO干扰信道中的有效性。

软件、算法与仿真
L0正则化增量正交投影非负矩阵分解的目标跟踪算法
王海军, 葛红娟
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2428-2434.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.29
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针对传统跟踪算法不能在复杂场景下进行有效跟踪的问题,提出一种基于L0正则化增量正交投影非负矩阵分解(incremental orthogonal projective nonnegative matrix factorization,IOPNMF)的目标跟踪算法。在粒子滤波框架下采用IOPNMF算法在线获得跟踪目标基于部分的表示以构建模板矩阵,然后将每帧中的候选样本建立基于模板矩阵的线性表示,对表示系数进行L0正则化约束,并提出快速数值解法,同时引入粒子筛选机制,加快跟踪速度。实验结果表明,新算法能够解决跟踪过程中出现的遮挡、光照变化、运动模糊等影响跟踪性能的因素,具有较高的平均覆盖率和较低的平均中心点误差。

基于多元组提高射频仿真角度精度的方法
唐波, 盛新庆, 金从军, 赵小阳
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2435-2440.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.30
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射频仿真技术在弹载射频系统的研发过程中发挥着重要作用,然而现有基于传统三元组的射频仿真系统角度精度的进一步提高存在瓶颈。研究了利用多元组结构来提高角度精度的方法,相较于传统的三元组,多元组的幅度取值存在冗余,可以通过优化求解,获得各辐射单元的最优的幅度取值,给出了在此最优幅度下多元组所能达到的最优仿真角度误差方差的表达式。数值计算结果表明,幅度优化后的多元组能够显著提高射频仿真系统的角度精度。研究结果对于射频仿真技术能力的提升具有理论意义和应用价值。

求解子集问题的鲶鱼效应蝙蝠蚁群优化
刘艺, 刁兴春, 曹建军, 丁鲲, 许永平
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2441-2448.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.31
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为求解子集问题,提出一种新的基于图的蚂蚁系统——鲶鱼效应蝙蝠蚁群优化(catfish bat algorithmant colony optimization,CBA-ACO)。基于子集问题的构造图,利用路径概率转移公式进行路径搜索,采用等效路径信息素增强进行信息素更新;动态维护一定数量较好路径作为档案信息;使用混沌映射并结合鲶鱼效应对蝙蝠算法(bat algorithm,BA)进行改进,在全局最优解多次未更新时,利用档案信息初始化鲶鱼效应增强搜索,返回较好路径解;采用本轮迭代最优更新和增强搜索更新两种方式更新信息素,兼顾算法的收敛速度和搜索能力。对算法进行了描述并分析算法复杂度。结果表明,CBA-ACO具有更好的稳定性和获取较好解的能力。

融合粗糙集和扩散二元萤火虫算法的属性约简方法
程美英, 倪志伟, 朱旭辉
系统工程与电子技术. 2016, 38(10):  2449-2456.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2016.10.32
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从一维细胞自动机模型入手,将自然界中种群的扩散行为引入二元萤火虫算法(binary glowworm swarm optimization, BGSO)中,提出了一种扩散二元萤火虫算法 (spread binary glowworm swarm optimization, SBGSO)。该算法对萤火虫个体设置营养值及营养阈值的上下限,然后执行扩散操作,以正态分布方式产生新的个体,并淘汰一些持续表现很差的个体,释放资源给其他个体,以保持种群的动态多样性。然后将SBGSO作为搜索策略,粗糙集 (rough set, RS) 作为评价准则,应用于大数据预处理的属性约简问题。为验证本文算法的可行性,采用5个UCI数据集进行实验,并结合10-fold和支持向量机(support vector machine,SVM)算法对预测结果分类准确率进行分析,通过与其他算法对比,表明本文算法具有较好的约简效果。

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