信号处理
 
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2020年 36卷 8期
出版日期:2020-08-25

短文与研究通讯
论文
 
       论文
1187 基于脉间特征深度学习的雷达辐射源识别
郑超凡,吴昊,郝云飞,柳征
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.001
多功能雷达在复杂程序调度下,发射信号参数呈现取值范围宽、捷变速度快、变化随机性强等特点,非合作接收方难以对其建立有效的信号模型,给电子侦察系统的雷达辐射源识别带来严峻挑战。本文提出一种基于深度学习的复杂体制雷达辐射源识别方法,利用大样本全脉冲数据形成脉间参数变化的图像特征表示,从宏观上揭示雷达辐射源隐含的波形设计机理,并设计了基于AlexNet网络的图像特征深度学习网络开展辐射源识别,实测数据实验表明了本文的方法对一定时间跨度内的有限部同型多功能雷达具有良好的识别性能,为多功能雷达辐射源智能个体识别提供了新的解决思路。
2020 Vol. 36 (8): 1187-1195 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (2060 KB)  ( 108 )
1196 考虑站址误差的稳健TDOA定位算法
高向颖, 赵拥军, 刘智鑫, 刘成城
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.002
针对现有定位算法非线性运算多,误差易传递,且存在缺秩矩阵,致使算法稳健性低、定位精度差的问题,本文提出一种站址误差条件下基于误差校正的时差定位算法。首先通过引入辅助变量伪线性化时差定位方程,并利用加权最小二乘初步估计目标位置;接着利用辅助变量与目标位置之间的非线性函数关系,构建并求解关于目标位置误差的定位方程,对目标位置初估值进行线性校正,最终得到更为精确的估计结果。理论性能分析表明在噪声较小时,所提算法能够达到克拉美罗下届,且相比于现有定位算法具有更高的定位精度和定位稳健性。仿真结果验证了所提算法具有更好的定位性能。
2020 Vol. 36 (8): 1196-1204 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (997 KB)  ( 47 )
1205 低信噪比下多参数融合的自适应语音端点检测
雷静, 何培宇, 徐自励
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.003
传统语音端点检测方法利用语音和噪声在某单一参数特征上的差异进行信号中语音起止点的切分,但不同参数在低信噪比不同噪声环境下表现不稳定,鲁棒性差。因此,本文提出了基于均匀子带谱方差,能熵比,梅尔倒谱距离,似然比四种参数相融合的语音端点检测方法。该方法能自适应地改变各参数阈值,并通过实时监测噪声段能熵比的值确定所采用的投票判决机制,从而进行语音端点判定。实验结果表明,该方法在低信噪比下较常用的端点检测方法有更高的检测正确率及鲁棒性,对语音信号后续处理工作有一定的借鉴意义。
2020 Vol. 36 (8): 1205-1211 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (1449 KB)  ( 35 )
1212 分布式传感器多目标跟踪改进算法
徐悦,杨金龙,葛洪伟
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.004
利用分布式传感器网络进行目标跟踪,能够有效增加传感器的覆盖范围,提高对运动目标的检测和跟踪能力,但如何充分利用相邻传感器之间的信息进行有效的融合,仍然是一个难点问题。本文在多伯努利滤波框架下,提出了一种改进的分布式融合跟踪算法用于目标数未知且变化的多目标跟踪。提出算法包含三种精度提升策略,即特征级融合反馈、决策级融合输出及交互反馈;其中,决策级融合输出策略可以提取更加准确的估计状态,特征级融合反馈策略可以降低错误融合结果对后续滤波过程的不良影响,交互反馈策略可以避免单传感器因漏检而导致的滤波失败。实验结果表明,提出算法的跟踪精度明显要优于传统的基于GCI分布式融合算法以及粒子多伯努利跟踪算法,具有较好的跟踪性能。
2020 Vol. 36 (8): 1212-1226 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (5324 KB)  ( 60 )
1227 基于相关的SFFT的卫星信号捕获算法
卢丹,李雅丽
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.005
GPS(Global Positioning System)接收机中,常用的捕获方法有时域串行捕获方法、基于FFT( Fast Fourier Transform)的并行频率捕获方法和基于FFT的并行码相位捕获方法,但在某些应用场景下,会对卫星信号的捕获速度提出更高的要求,因此给出了一种基于相关的SFFT(Sparse Fast Fourier Transform)的卫星信号快速捕获算法。该算法结合卫星信号伪随机码的强自相关性的特性,将原有的SFFT的幅度估值去掉,利用时域串行的捕获方法,将SFFT算法中输出的大值坐标点对应的本地伪码与接收卫星信号做相关,进而捕获卫星信号。通过实验对算法进行验证,并与已有的卫星信号捕获方法进行对比,结果表明该方法能有效地运用于卫星信号捕获中,并且该算法的运算量要比传统捕获算法更低。
2020 Vol. 36 (8): 1227-1233 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (1942 KB)  ( 24 )
1234 基于最大余弦比的LDPC码闭集识别
刘仁鑫, 张立民, 钟兆根,孙雪丽
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.006
为改善低信噪比条件下LDPC码闭集识别的性能,本文提出了一种基于最大余弦比的软判决识别算法。该算法在分析了最大均值似然比算法存在的问题的基础上,利用LDPC码的编码结构特点,将识别过程归结为二元域中线性关系的检测问题;同时引入能够有效表征线性编码约束关系成立可能性大小的余弦检验函数,基于正确校验矩阵与错误校验矩阵下的余弦检验函数统计特性不同的事实,将两种情况下的余弦比作为编码器判定依据,从而实现低信噪比下LDPC码闭集的有效识别。仿真结果表明,在信噪比为0dB条件下,算法能够可靠识别出常用的IEEE802.16e协议中LDPC码,同时与现有算法相比,算法性能提升近1dB。
2020 Vol. 36 (8): 1234-1242 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (1099 KB)  ( 29 )
1243 基于改进烟花算法的多目标多机器人任务分配
张涛,刘天威,李富章,胡孟阳
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.007
多机器人任务规划是多机器人系统研究的主要问题之一,多目标多机器人任务规划是指同时对多机器人系统的多个指标进行优化。近年来,启发式算法越来越多地被用来解决多目标问题。本文提出了一种基于改进烟花算法的多目标多机器人任务分配方法,并详细讨论了多目标解的排序方法和选择策略。为了验证该方法的性能,对7个实例进行了实验,并对该方法和其他四种多目标算法,Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II), Strength Pareto Evolutionary Algorithm 2 (SPEA2),Pareto Envelope-based Selection Algorithm (PESA ) 和一种改进的Strength Pareto Genetic Algorithm 2 (SPGA2)在S-metric指标上进行了比较。实验结果表明,在解集质量、解集覆盖度方面,基于改进烟花算法的多目标多机器人任务分配方法具有明显的优势。
2020 Vol. 36 (8): 1243-1252 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (1856 KB)  ( 31 )
1253 基于有限零和博弈和变换域优选的智能抗干扰策略研究
李明, 任清华, 吴佳隆
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.008
针对目前变换域通信系统面临的通信干扰对抗具有认知性、智能性的特点,急需智能的抗干扰策略以提升系统的适应性和可靠性。通过分析系统的变换域选择和干扰方式选择间的博弈对抗关系,提出了基于有限零和博弈和变换域优选的智能抗干扰策略。通过理论分析建立了变换域抗干扰博弈对抗模型,并给出了纯策略和混合策略的纳什均衡解求解方法,并根据纳什均衡原理求解得出变换域智能抗干扰的最佳选择决策。仿真结果表明,该策略在完全信息情况下,面对新兴的认知干扰机可以实现变换域优选的智能抗干扰,使得误码率相较于最差情况有大幅度降低;同时,验证了基于博弈论分析变换域抗干扰的可行性,为进一步提升变换域通信系统的战场通信抗干扰能力提供了理论支撑。
2020 Vol. 36 (8): 1253-1262 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (2671 KB)  ( 31 )
1263 角度估计辅助量子密钥分发的毫米波大规模MIMO系统安全传输方案
张博, 李飞, 季薇, 郑宝玉
DOI: 南京邮电大学通信与信息工程学院
毫米波大规模多输入多输出(multiple input multiple output ,MIMO)技术是第五代移动通信的关键技术之一,能够同时服务于多用户,显著提高系统吞吐量,但数据高速传输的同时,会面临很多安全威胁,容易受到攻击。现有的安全传输方案通常采用经典加密算法来保障通信安全,其安全性基于算法的计算复杂度,无法察觉窃听。量子密钥分发基于量子力学基本原理使通信双方产生并分享一个随机密钥,且一旦有第三方试图窃听则通信双方便会察觉,因此具有更高的安全性。本文提出一种基于量子密钥分发的毫米波大规模MIMO系统安全传输方案,同时用角度估计的方法产生参考序列作为量子密钥分发选择量子基的依据,既利用量子态的特性保证了通信系统的安全,又利用了毫米波MIMO通信系统的信号角度信息以提高密钥效率。实验结果表明,本文所提利用角度信息的方案相较于直接利用量子密钥分发,在充分保障系统通信安全的同时,密钥生成效率也有显著提升。
2020 Vol. 36 (8): 1263-1271 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (1550 KB)  ( 26 )
1272 引入高阶注意力机制的人体行为识别
王增强, 张文强, 张良
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.010
现有的视频行为识别方法在特征提取过程中,存在忽略各个特征之间相互作用关系的问题,对近似动作的区分效果不理想。因此,提出引入高阶注意力机制的人体行为识别方法。在深度卷积神经网络中引入高阶注意力模块,通过注意力机制建模和利用复杂和高阶的统计信息,对训练过程中特征图各个部分的权重进行重新分配,从而关注局部细粒度信息,产生有区别性的关注建议,捕获行为之间的细微差异。在UCF101和HMDB51这两个人体行为数据集上的实验结果表明,与现有方法相比,识别率得到了一定的提升,验证了所提出方法的有效性和鲁棒性,提高了对近似行为的辨别能力。
2020 Vol. 36 (8): 1272-1279 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (1583 KB)  ( 21 )
1280 密集杂波环境下的简化JPDA多目标跟踪算法
盛涛,夏海宝,杨永建,肖冰松
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.011
为简化联合概率数据关联算法(Joint Probabilistic Data Association, JPDA)的计算复杂度,增强JPDA算法的实时性,设计了一种新的JPDA简化算法。首先根据目标航迹与量测之间的关联规则,定义了一种新的计算关联概率的方法,之后分析公共量测对目标的影响,引入公共量测影响因子修正关联概率。该算法不用进行确认矩阵拆分,有效解决了在密集杂波环境下因回波密度增加而造成的计算上的组合爆炸问题。仿真结果表明,简化的JPDA算法能够在保持对目标有效跟踪的情况下,大大缩短计算时间,提高算法的实时性。
2020 Vol. 36 (8): 1280-1287 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (1612 KB)  ( 26 )
1288 基于量子索引图像的SoC信息隐藏技术
王兵, 郝梦奇, 李盼池, 肖红
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.012
针对量子索引图像在量子计算机信息安全领域中的应用问题,本文提出一种基于分量和(sum of components, SoC)的量子索引图像信息隐藏算法。量子索引图像包括数据矩阵和调色板2种数据结构。基于SoC的量子索引图像信息隐藏算法首先根据颜色值分量和的奇偶性(1或0)和颜色值距离,为量子调色板中每一个颜色匹配一个符合条件的颜色组成颜色对;嵌入消息时,根据颜色对和消息比特对量子数据矩阵的像素索引值进行更新;提取消息时,量子索引图像每个像素颜色值分量和的奇偶性即为嵌入的消息,属于盲提取算法。此方法可在未来量子计算机上执行。根据经典计算机上的仿真结果从视觉质量、嵌入容量、鲁棒性和安全性4个方面验证了该方法的有效性。
2020 Vol. 36 (8): 1288-1299 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (3245 KB)  ( 23 )
1300 基于PCB特征加权的行人重识别算法
赵师亮, 吴晓富, 张索非
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.013
为充分挖掘行人重识别特征,最近流行的PCB算法给出了一种特征均匀分块并通过RPP网络对齐特征的方法。PCB算法充分发挥了局部特征的作用,有效提高了行人重识别的准确率。为进一步提高行人重识别的性能,本文基于全局特征与局部特征对网络性能的影响差异提出了一种特征加权的PCB行人重识别算法。在典型的行人识别数据库Market1501、DukeMTMC-Reid上的实验结果表明:所提算法具有更好的首中准确率(Rank1)和平均准确率(mAP);相比与经典的PCB+RPP算法,所提算法在Market1501数据集上Rank1提高了0.8%,mAP提高了4.5%;在DukeMTMC-Reid数据集上Rank1提高了5.5%,mAP提高了约7%。
2020 Vol. 36 (8): 1300-1307 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (2082 KB)  ( 26 )
1308 非合作通信中循环前缀线性调频信号的频率估计
吴迪, 訾琳溁, 胡涛
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.014
针对非合作通信中循环前缀线性调频信号频率估计范围小的问题,提出了一种宽范围高精度的频率估计算法。该算法首先利用循环前缀的相关性确定符号周期起点,然后利用部分线性调频信号匹配相关确定接收信号的零频达到时刻,根据两者的时延差得到大范围频偏粗估计。最后,利用高精度单频估计算法估计匹配相关后波形的残余频偏,提高频率估计精度。理论分析和仿真结果表明,所提算法在保证估计精度的同时大大提高了频率估计范围,更适用于非合作接收环境。
2020 Vol. 36 (8): 1308-1314 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (1643 KB)  ( 21 )
1315 用户簇分布的异构网络建模与覆盖分析
胡海霞, 贾向东, 吕亚平, 曹胜男
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.015
针对第五代/后五代 (The Fifth generation/Beyond The Fifth Generation ,5G/B5G)移动网络以用户为中心的小基站密集部署问题,构建了一个用户簇分布的三层异构网络模型。该网络模型由宏基站(Macro Base Station, MBS)、微微基站(Pico Base Station, PBS)和毫微微基站(Femto Base Station, FBS)组成。采用随机几何理论对三层异构网络的基站部署进行建模。充分分析了毫微微基站层基于SSA干扰管理的网络干扰统计特性,考虑了有序FBS和无序FBS两种情况,给出了FBS下行链路的覆盖概率。通过仿真,验证了理论结果的正确性,分析了覆盖半径、方差以及宏基站密度对覆盖概率的影响,得出有序FBS方案和无序FBS方案在覆盖概率方面的好坏性取决于系统参数。
2020 Vol. 36 (8): 1315-1325 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (1894 KB)  ( 30 )
1326 基于LSTM神经网络的卫星频谱多门限感知算法
刘东健,杨霄鹏,肖楠,朱圣铭
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.016
针对在卫星认知通信场景下传统频谱感知算法感知性能低、受通信时延影响大的问题,提出了一种基于长短期记忆(LSTM)神经网络的卫星频谱多门限感知算法。首先构建卫星认知通信模型,其次将仿真数据送入长短期记忆(LSTM)神经网络进行预测感知,采用动量随机梯度下降(SGDM)算法对网络进行更新,然后提出多门限算法对网络输出进行优化,最后与其他神经网络算法作性能对比。该算法无需构建特征值,实验结果表明:在卫星信道条件下,当面对低接收信噪比及低网络迭代次数时,该算法频谱感知性能要优于其他神经网络算法。
2020 Vol. 36 (8): 1326-1334 [摘要] ( 1 ) HTML (1 KB)  PDF (3666 KB)  ( 32 )
1335 多分支协作OSNet的微结构优化研究
张磊,吴晓富,张索非,尹梓睿
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.017
OSNet是一种有效的轻量级行人重识别网络,因其兼具有轻量化和高性能的优异特点引起了行人重识别领域的关注。最近的研究表明:多分支协作OSNet网络——BC-OSNet能取得更高的识别率。本文在此基础上继续研究网络微结构的调整对BC-OSNet模型性能的影响,重点通过通用池化GeM、连续高斯Dropout、注意力学习Batch DropBlock(BDB)/Relation-Aware Global Attention (RGA)等微结构的有效融入,研究微结构优化的BC-OSNet性能提升效果。实验结果表明:经微结构优化的BC-OSNet在四个行人重识别数据集Market1501,Duke,CUHK03_Labeled和CUHK03_Detected上的mAP分别达到了89.9%,82.1%,84.2%和81.5%,相比初始的BC-OSNet提高0.6%,1.4%,1.1%和1.7%。
2020 Vol. 36 (8): 1335-1343 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (2379 KB)  ( 25 )
       短文与研究通讯
1344 视野有限的传感器网络中分布式多目标跟踪
段苛苛,邰滢滢
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.018
在传感器网络的多目标跟踪研究中,大多数现有的跟踪算法通常设定网络中所有节点具有相同的视野,即所有节点都能够得到目标的测量,但在实际中,节点的感测范围通常是有限的。针对这一问题,本文提出了一种能够在感测范围有限的多传感器网络中实现多目标跟踪的分布式概率假设密度滤波算法,该算法通过融合传感器网络视野范围内的后验概率假设密度粒子集来克服传感器节点感测范围的局限。仿真结果表明,提出的算法可以在感测范围有限的情况下实现多目标状态和数目的有效跟踪,同时可以在一定程度上抑制杂波,具有较好的跟踪稳定性。
2020 Vol. 36 (8): 1344-1351 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (1358 KB)  ( 31 )
1352 基于WiFi信号的多维参数估计与三维轨迹跟踪算法
吴习芊, 江小平, 丁昊, 汪汉新
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.019
在未来物联城市的规划和现有的发展情况下,基于位置的服务变得越来越重要。室内定位在很多场景都有着明朗的应用前景,如轨迹跟踪、老人看护、手势识别等。但是现存的室内定位通常需要在离线阶段大量实验以建立相应特征库,有些系统还对设备有特殊要求。另外,现有的定位系统多是基于对二维平面上的运动进行定位,未曾考虑对进行三维运动的人进行定位。对此我们提出了一种基于商用WiFi路由器和无线网卡下的系统,对人体反射回的无线信号做处理,从而得到多普勒频移、信号飞行时间、到达角度这些多维参数,对进行三维运动的人进行跟踪定位。我们的系统只用两个接收端,可以动态的适应环境,提取出多维用以估计位置的参数,达到0.7m精度的三维轨迹跟踪。
2020 Vol. 36 (8): 1352-1362 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (2178 KB)  ( 23 )
1363 采用改进Faster R-CNN的遥感图像目标检测方法
李玉峰,顾曼璇,赵亮
DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2020.08.020
遥感图像目标检测能为军事和民用领域提供重要的可利用信息,成为近年来的研究热点。针对现有目标检测技术不能兼顾检测速度和精度的问题,本文对Faster R-CNN做了优化:将轻量化的深度可分离残差网络作为Faster R-CNN的基础网络,降低基础网络模型的参数数量;将基础网络中的多层卷积特征经局部响应归一化后进行融合,增强目标特征信息的完备性,改善小目标易漏检的问题;联合softmax损失函数和中心损失函数训练网络模型,增加类别之间的差异性,缩小类内变化,使网络模型能学习到更具差异性的目标特征。在VEDAI、NWPU VHR-10、DOTA三个数据集上对本文方法进行验证,与传统Faster R-CNN相比,本文方法的检测精度提高了约7.0%。
2020 Vol. 36 (8): 1363-1373 [摘要] ( 0 ) HTML (1 KB)  PDF (2659 KB)  ( 37 )

 · 《信号处理》“雷达通信一体化技术”专题(正刊)征稿延期到2020年7月30日
 · 《信号处理》“知识驱动下智能信号处理与分析”专题(正刊)征稿通知
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