西安电子科技大学学报

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1. 基于谱压缩的大斜视TOPS BP图像自聚焦算法

周生威, 李宁, 邢孟道

西安电子科技大学学报 2024, 51 (1): 1-10. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230102

摘要（295）

HTML （36）

PDF（pc）（4183KB）（298）

在机动平台大斜视TOPS模式SAR成像时,通过使用地平面直角坐标系BP成像算法,能够在短时间内获取地距平面无畸变的宽幅SAR图像,但实际应用中如何对BP图像快速完成运动误差补偿与旁瓣抑制仍是一个难点。针对此问题,提出了一种改进的谱压缩方法,基于此能够快速实现机动平台大斜视TOPS模式地平面BP图像自聚焦等后续操作。首先,考虑到传统BP谱压缩方法仅适用于聚束成像模式,结合大斜视TOPS SAR虚拟旋转中心理论与波数谱分析,推导出了改进的精确谱压缩函数,能够通过全孔径压缩获得无模糊的地平面TOPS模式BP图像频谱。在此基础上,利用相位梯度自聚焦(PGA)能够快速完成全孔径运动误差估计与补偿。此外,基于提出的改进谱压缩方法得到的无模糊对齐BP图像频谱,可以在方位频域统一加窗实现图像旁瓣抑制。最后,通过仿真数据处理验证了所提算法的有效性。

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2. 无人机集群任务分配的多目标算法研究

高卫峰, 王琼, 李宏, 谢晋, 公茂果

西安电子科技大学学报 2024, 51 (2): 1-12. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230413

摘要（424）

HTML （35）

PDF（pc）（2779KB）（277）

针对目标识别场景下的无人机集群协同任务分配问题,建立了以识别代价和识别收益为目标的优化模型,设计了基于分解的多目标差分进化算法求解该模型。首先,提出了精英初始化方法,在保证所得非支配解分布均匀的基础上,筛选初始解以提高解集的质量;其次,结合模型特性构造整数编码下的多目标差分进化算子,提高算法的收敛速度;最后,设计了带限制的禁忌搜索策略,使得算法具有跳出局部最优的能力。该算法为问题的求解提供一组非支配解集,使得可以根据实际需求选择更加合理的最优解。通过上述方法获得分配方案后,基于拍卖算法设计任务重分配策略,进一步调整分配方案,以应对无人机损毁的突发情况。仿真实验验证了所提算法在求解小、中、大规模任务分配问题上的有效性。相比于其他算法,文中算法所得非支配集具有更高的质量,可以消耗更少的识别代价来获取更高的识别收益,说明算法具有一定的优越性。

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3. 叠加导频传输无标识随机接入方案研究

郝孟男, 李颖, 宋光辉

西安电子科技大学学报 2024, 51 (3): 1-8. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230907

摘要（182）

HTML （40）

PDF（pc）（856KB）（213）

在无标识随机接入中,基站只需要恢复各个活跃设备发送的数据,而不需要识别活跃设备的信息。这使得大量活跃设备可以在无需事先请求资源的条件下,随时接入基站,从而极大地降低信令开销和传输时延,成为近期的研究热点。目前的研究大都采用基于前导序列来设计的随机接入方案,但这类方案在活跃设备数改变时的鲁棒性较差,且不能充分利用信道带宽,导致活跃设备数较大时系统性能较差。针对这一问题,提出一种叠加导频传输方案来提升信道利用率,并通过最优功率分配进一步提升不同活跃设备数下的系统性能,使系统在活跃设备数变化时具有良好的鲁棒性。在该方案中,首先将需要发送的消息序列的前B_p个比特做为索引,选择一对导频序列和交织器。然后,利用选中的交织器对消息序列进行编码、调制和交织,并将选中的导频序列与交织后的调制序列进行叠加来得到发送信号。针对该传输方案,提出基于最小错误概率的功率优化方案来得到不同活跃设备数下的最优功率分配比例,设计了叠加导频检测消除和多用户检测译码的两阶段检测方案。仿真结果表明,叠加导频传输方案可以使基于前导序列的无标识随机接入方案和基于前导的稀疏无标识随机接入方案的性能分别提升约1.6~2.0 dB和0.2~0.5 dB,可以灵活地改变所能承载的活跃设备数量,并具有较低的译码复杂度。

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4. 一种聚类辅助的智能频谱分配技术研究

赵浩钦, 杨政, 司江勃, 石嘉, 严少虎, 段国栋

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 1-12. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20231006

摘要（218）

HTML （30）

PDF（pc）（3593KB）（172）

针对传统频谱分配方案在大规模、高动态电磁频谱战系统中频谱利用率低的问题,开展智能频谱分配技术研究。首先构建复杂高动态电磁频谱作战场景,并在雷达、通信、干扰等多类型设备共存条件下,将复杂电磁环境频谱分配建模为最大化接入设备数量的优化问题。其次,提出一种基于聚类辅助的智能频谱分配算法,针对集中式资源分配算法面临动作空间维度爆炸的问题,使用多DDQN网络表征各节点的决策信息。再基于肘部法则与K-means++算法,提出多节点协同方法,簇内节点通过共享动作信息进行链式决策、簇间节点独立决策,辅助DDQN算法智能分配资源。通过设计状态、动作空间和奖励函数,并采用变学习速率实现算法快速收敛,最终各节点能够根据电磁环境变化,动态分配频/能等多维资源。仿真结果表明:在相同电磁环境下,当节点数为20时,所提算法的可接入设备数较贪婪算法提升了约80%,较遗传算法提升约30%,更适用于动态电磁环境下多设备的频谱分配。

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5. 面向带宽受限场景的高效语义通信方法

刘伟, 王孟洋, 白宝明

西安电子科技大学学报 2024, 51 (3): 9-18. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20240203

摘要（119）

HTML （14）

PDF（pc）（1035KB）（107）

语义通信为通信系统优化和性能提升提供了新的研究角度,然而,目前语义通信的研究忽略了通信开销的影响,未考虑语义通信性能和通信开销的关系,导致带宽资源受限时语义通信性能难以提升。为此,针对带宽受限场景,提出一种基于信息瓶颈的语义通信方法。首先,该方法采用Transformer模型进行语义和信道联合编解码,并设计特征选择模块以识别和删除冗余语义信息,构建了端到端语义通信模型;进而考虑语义通信性能与通信开销之间的折衷关系,基于信息瓶颈理论设计损失函数,在保证语义通信性能的同时,降低通信开销,完成语义通信模型的训练和优化。实验结果显示,在欧洲议会平行语料库上,与基线模型相比,所提方法在保证通信性能的同时可降低约20%~30%的通信开销,在相同带宽条件下该方法的BLEU分数可提升约5%。实验结果表明,所提方法可以有效降低语义通信开销,从而提升带宽资源受限场景下的语义通信性能。

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6. 空间耦合量子LDPC码的双窗口滑动译码

王云江, 朱高辉, 杨宇霆, 马钟, 魏璐

西安电子科技大学学报 2024, 51 (1): 11-20. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230301

摘要（135）

HTML （13）

PDF（pc）（1669KB）（102）

量子纠错码是应对量子计算过程中不可避免的噪声干扰的关键途径。和其经典情形一样,空间耦合量子LDPC码理论上也可在纠错性能和译码时延间取得良好的均衡。考虑到目前采用常规置信传播算法(BPA)的空间耦合量子LDPC(SC-QLDPC)码在译码过程中仍存在复杂度高和译码时延长的问题,受经典滑窗译码算法的启发,并结合和利用SC-QLDPC码所对应的两个奇偶校验矩阵在主对角线和副对角线上具有非零对角带的结构特点,提出了针对量子SC-QLDPC码的滑窗译码算法(称为量子双窗口滑动译码算法)。在该策略中,通过窗口在两个经典校验矩阵主副对角线上的同时滑动,保证了相应量子比特部分译码所需的相位与比特翻转错误图样信息的提取,从而使其在译码性能和时延之间取得良好均衡。对所提量子双窗口滑动译码算法进行仿真验证,结果表明其不仅能提供灵活的低时延译码输出,并且当窗口扩大时,其译码性能逼近标准的量子置信传播算法,显著提升了SC-QLDPC码的应用范围。

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7. 注意力去噪与复数LSTM的时变信道预测算法

陈永, 蒋丰源

西安电子科技大学学报 2024, 51 (1): 29-40. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230203

摘要（137）

HTML （15）

PDF（pc）（1707KB）（100）

随着无线通信技术的发展,高速场景下通信技术的研究也越来越广泛,其中获取到准确的信道状态信息对提升无线通信系统的性能具有重要的意义。针对正交频分复用系统在高速场景下,现有信道预测算法未考虑噪声影响及预测精度低的问题,提出了一种注意力去噪与复数卷积LSTM的时变信道预测算法。首先,设计了一种通道注意力信道去噪网络对信道状态信息进行去噪处理,降低了噪声对信道状态信息的影响。然后,提出了基于复数卷积层和长短期记忆网络的信道预测模型,对去噪后历史时刻的信道状态信息进行特征提取,并且对未来时刻的信道状态信息进行预测;改进后的LSTM预测模型增强了对信道时序特征的提取能力,提高了信道预测的精度。最后,结合Adam优化器对未来时刻信道状态信息进行预测输出。仿真结果表明:与对比算法相比,所提基于注意力去噪与复数卷积LSTM的时变信道预测算法对信道状态信息的预测精度更高,能够适用于高速移动场景下的时变信道预测。

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8. 一种特征融合的工作模式识别方法

刘高高, 黄东杰, 席昕, 李昊, 曹旭源

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 13-20. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230705

摘要（166）

HTML （21）

PDF（pc）（810KB）（98）

工作模式识别是通过对信号的处理分析来确定雷达功能和行为状态的,是情报侦察、电子对抗领域的重要手段之一。随着现代机载雷达功能的多样化,其对应的信号样式也变得越来越复杂,而且日益复杂的侦察环境也导致侦察信号的质量参差不齐,这些都给传统的工作模式识别方法带来了巨大的困难。针对这一问题,在现有工作模式识别方法的基础上,提出了一种参数特征识别与D-S证据理论识别相融合的工作模式识别方法。首先,对于各侦察机处理得到的辐射源特征信号,利用特征参数识别算法快速得到工作模式信息,并结合D-S证据理论对识别结果加以验证。其次,对于单平台无法识别的信号,采用D-S证据理论融合识别的方法来完成工作模式的判别。从理论分析可以得出,该识别算法具有运算速度快,结构简单等优点,且新的融合识别方法可以提高工作模式的识别精度。最后,仿真验证了此方法的可行性。

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9. 通信计算联合优化的图分割工作流部署方法

马英红, 吝李婉, 焦毅, 李秦尧

西安电子科技大学学报 2024, 51 (2): 13-27. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20231206

摘要（106）

HTML （14）

PDF（pc）（3074KB）（95）

为提高计算效率,将复杂的大规模任务分解为简单任务并建模为工作流,交由并行分布式计算集群来完成,已成为云中心处理持续增长的计算和网络任务的重要手段。然而,分布式计算的任务间数据传输所带来的通信带宽占用却容易造成云中心的网络拥塞。如何兼顾计算效率和通信开销,科学地部署工作流意义重大。两类典型的工作流部署算法为基于列表的部署算法和基于分簇的部署算法。然而,前者致力于提高计算效率,未关注工作流中任务之间的通信开销,大规模工作流的部署易带来较重的网络负荷;后者关注通信开销的最小化,但牺牲了工作流中任务的并行计算效率,导致工作流完成时间较长。文中从图论的角度出发,充分挖掘工作流中各任务之间的依赖性和并行性,通过对经典图分割算法进行改进,实现了工作流任务分区过程中通信开销最小化和计算并行性最大化之间的平衡。仿真结果表明,在不同的工作流规模下,所提算法的通信开销比列表部署算法平均减少约35%~50%,工作流完成时间比分簇部署算法平均降低约50%~65%,且对于具有不同通信计算比的工作流均具有良好的稳定性。

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10. SAR图像舰船目标检测的轻量化和特征增强研究

龚峻扬, 付卫红, 方厚章

西安电子科技大学学报 2024, 51 (2): 96-106. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230407

摘要（155）

HTML （10）

PDF（pc）（2728KB）（91）

针对合成孔径雷达(SAR)图像中的舰船目标的准确率易受近岸杂波的影响,且现有检测算法复杂度高,在嵌入式设备上的部署难度大的问题,提出一种适用于嵌入式设备的轻量化高精度SAR图像舰船目标检测算法CA-Shuffle-YOLO。基于YOLO v5目标检测算法,对骨干网络进行轻量化及特征精细化提取两个方面的改进,引入轻量化模块以降低网络的计算复杂度,提高推理速度,并引入协同注意力机制模块增强算法对近岸船舶目标的细节信息的提取能力。在特征融合网络中采用加权特征融合以及跨模块融合,增强模型对SAR舰船目标的细节信息的融合能力,同时,利用深度卷积模块降低计算复杂度,提高实时性。通过在SSDD舰船目标检测数据集上的测试及对比实验的结果,表明CA-Shuffle-YOLO的检测准确率约为97.4%,检测帧率为206 FPS,所需运算复杂度为6.1 GFlops,相比原始的YOLO v5,所提方法的检测帧率提升了60 FPS,所需运算复杂度降低为原来的12%。

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11. 电大山区地物环境中电波传播的电磁计算

王楠, 刘俊志, 陈贵齐, 赵延安, 张玉

西安电子科技大学学报 2024, 51 (1): 21-28. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230210

摘要（124）

HTML （6）

PDF（pc）（1446KB）（81）

在无人驾驶与无人机等新兴行业中,信号覆盖范围的要求较高,不仅仅在城市,在人迹罕至的山地、沙漠、森林中也需要无线信号的覆盖才能真正完成远程操控,这些地区更多需要考虑的是地势变化对电磁传播所带来的影响。计算电磁学中的一致性几何绕射理论方法是分析电大环境电磁问题的有效方法,使用计算电磁学的方法研究电磁波在山区地物环境中的传播规律。给出了一种建立不规则地形模型的新方法,可以通过数字高程的网格数据生成电磁算法可用的三次多项式曲面,使用多个立方曲面对不规则地形进行拼接,使用平均均方根误差验证模型数据的准确性。基于所得的地形数据,完成了并行的几何光学算法,并对区域电磁场的分布进行了仿真计算。选取了实际山区地物环境进行了实地测量,测量结果与仿真结果对比趋势一致,验证了该方法在非规则地形中电磁波传播分析中的有效性。考虑环境电磁计算的规模,建立了相应的并行策略,100核测试的并行效率可以保持在80%以上。

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12. 面向多维时间序列异常检测的时空图卷积网络

王静, 何苗苗, 丁建立, 李永华

西安电子科技大学学报 2024, 51 (3): 170-181. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230804

摘要（58）

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PDF（pc）（1548KB）（80）

针对现有多维时间序列异常检测模型对局部和全局时空依赖性捕获能力不足的问题,提出一种基于时空图卷积网络的多维时间序列异常检测模型。首先,在时间维度上利用扩张因果卷积和多头自注意力机制,分别捕获短期和长期时间依赖性,并且引入通道注意力来学习不同通道的重要性权重;其次,在空间维度上利用静态图学习层根据节点嵌入构建静态图邻接矩阵,旨在捕获多维时间序列数据的全局空间依赖性,同时利用动态图学习层构建一系列演化的图邻接矩阵,旨在建模局部动态的空间依赖性;最后,联合优化重构模型和预测模型,通过重构误差和预测误差计算异常分数,然后比较阈值和异常分数的关系,进而检测异常。在MSL、SMAP和SWaT三个公开数据集上的实验结果表明,该模型在异常检测性能指标F1分数方面优于OmniAnomaly、MTAD-GAT和GDN等相关的基线模型。

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13. 灾后无人机自组网高动态多信道TDMA调度算法

孙彦景, 李林, 王博文, 李松

西安电子科技大学学报 2024, 51 (2): 56-67. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230414

摘要（104）

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PDF（pc）（1608KB）（78）

以自然灾害、事故灾难为主要类型的极端突发事件对应急通信网络快速重组与灾情信息实时回传提出了严峻挑战,亟需构建具备快速响应能力、按需动态调整的应急通信网络。为了在断电、断路、断网“三断”极端条件下实现灾情信息实时回传,可通过多无人机形成飞行自组网对受灾区域进行网络通信覆盖。针对灾后复杂环境受限条件下飞行自组织网络通信资源调度不合理引起的信道冲突问题,提出了基于Q-learning的自适应多信道时分多址调度算法。根据无人机间的链路干扰关系建立顶点干扰图,结合图着色理论,将高动态场景下多信道时分多址调度问题抽象为动态二重着色问题。考虑无人机的高速移动性,通过自适应调整Q-learning的学习因子,实现算法的收敛速度与最优解探索能力的权衡优化,以适应高动态的网络拓扑。通过仿真实验证明,所提算法可以实现网络通信冲突和收敛速度的权衡优化,能够解决灾后高动态场景下资源分配决策与快变拓扑适配问题。

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14. 面向雷达行为识别的多尺度卷积注意力网络

熊敬伟, 潘继飞, 毕大平, 杜明洋

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 62-74. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20231005

摘要（106）

HTML （10）

PDF（pc）（8738KB）（76）

针对低信噪比条件下雷达信号特征提取难、识别稳定性低的问题,提出了一种基于深度分组卷积、多尺度卷积和自注意力机制的雷达行为模式识别算法,在不增加训练难度的情况下提高复杂环境下的识别能力。该算法先采用深度分组卷积在浅层网络分离弱相关的通道,再通过多尺度卷积代替常规卷积实现多维特征的提取,最后利用自注意力机制调整优化不同特征图的权值,抑制低相关和负相关的通道与空间带来的影响。对比实验表明,所提MSCANet在0~50%丢失脉冲和虚假脉冲条件下平均识别率达到约92.25%,与基线网络AlexNet、ConvNet、ResNet、VGGNet相比,准确率提升了约5%~20%,不同雷达行为模式识别稳定,模型具有更好的泛化性和鲁棒性。同时,消融实验证明了深度分组卷积、多尺度卷积和自注意力机制对模式识别的有效性。

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15. 智能对抗无人机的干扰组合序列生成算法研究

马小梦, 高梅国, 于默涵, 李云杰

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 44-61. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230903

摘要（147）

HTML （21）

PDF（pc）（8025KB）（75）

随着无人机自主导航飞行技术的成熟与发展,出现了未经授权的无人机在管制空域随意飞行的现象,给人身安全带来了巨大的隐患,造成了一定程度的经济损失。本研究为在识别无人机飞行状态和实时评估对抗效能的基础上,提高在无人机飞控未知情况下的自适应测控和导航干扰有效性,最终实现基于遥控通信干扰和导航定位干扰多类型干扰组合与非智能无人机的智能对抗博弈。以雷达探测、GPS导航定位、无人机遥控通信压制干扰和GPS导航压制及欺骗干扰等功能构建了反无系统与无人机对抗博弈模型,采用深度强化学习技术和马尔可夫决策过程构建数学模型,同时提出了用于对无人机飞行状态分类的态势评估环为反无系统网络感知干扰效能提供基础信息。分别使用了近端策略优化算法、柔性演员-评论家算法和演员-评论家算法,对构建的智能反无系统进行多次训练,最终生成了依据无人机飞行状态和对抗效能产生智能干扰组合序列的网络参数。所采用的各类深度强化学习算法产生的智能干扰组合序列均实现了欺骗无人机这一最初设定的目标,验证了反无人机系统模型的有效性。对比试验表明,所提态势评估环在反无系统感知干扰效能方面信息是充足有效的。

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16. 基于生成对抗网络的雷达脉内信号去噪与识别

杜明洋, 杜蒙, 潘继飞, 毕大平

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 133-147. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230312

摘要（120）

HTML （13）

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近年来,深度神经网络在计算机视觉等领域取得了突破性进展,然而在射频信号处理领域,如电子支援侦察系统中的雷达辐射源识别任务,相关技术的发展仍处于起步阶段。在实际军事应用场景中,噪声的存在是影响深度神经网络性能发挥的关键因素。例如,在高信噪比环境下训练至收敛的深度模型分类器在处理低信噪比数据时往往性能下降严重。为了解决上述问题,提出了一种生成对抗式的去噪网络,实现了端到端的雷达信号去噪和脉内调制类型识别。该模型由生成器、鉴别器和分类器三部分组成,其中,生成器为编解码器结构,通过对称的上采样和下采样操作提取输入雷达信号中高阶特征向量,从噪声中恢复出干净信号;鉴别器则用来判断生成器输出去噪结果的真伪;在此基础上,将分类器与上述两者级联,使得去噪结果符合分类所需的语义信息。实验结果表明,所提算法在密集噪声环境下具备高质量的信号去噪效果和较高的分类准确度;与已有算法相比,算法在低信噪比环境数据上的迁移能力具有一定的优越性。

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17. 融合全局和局部信息的实时烟雾分割算法

张欣雨, 梁煜, 张为

西安电子科技大学学报 2024, 51 (1): 147-156. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230405

摘要（88）

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PDF（pc）（1887KB）（73）

针对烟雾形状不规则、呈半透明状且边界模糊导致烟雾分割困难的问题,提出一种融合全局和局部信息的双分支实时烟雾分割算法。该算法设计了轻量级的Transformer分支和卷积神经网络分支分别提取烟雾的全局特征和局部特征,Transformer分支和卷积神经网络分支共同作用,可以在充分学习烟雾的长距离像素依赖关系的同时保留烟雾细节信息,从而准确区分烟雾和背景像素,改善烟雾分割效果。同时该结构可以满足实际烟雾检测任务的实时性要求;基于多层感知机的解码器充分利用不同尺度的烟雾特征图,并进一步建模烟雾全局上下文信息,增强模型对多尺度烟雾的感知能力,从而提升烟雾分割精度;而且解码器结构简单,可以降低解码器部分的计算量。该算法在自建烟雾分割数据集上的平均交并比为92.88%,模型参数量为2.96 M,推理速度为56.94帧/s。该算法在公开数据集上的综合性能优于其他烟雾检测算法。实验结果表明,该算法分割烟雾的准确率高,推理速度快,可以满足实际烟雾检测任务的准确性和实时性需求。

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18. p-GaN HEMT 强电磁脉冲损伤效应与防护设计研究

王蕾, 柴常春, 赵天龙, 李福星, 秦英朔, 杨银堂

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 34-43. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230502

摘要（114）

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PDF（pc）（4062KB）（71）

如今,恶劣的电磁环境已经对电子系统的安全构成了严重威胁。氮化镓基高电子迁移率晶体管的优异性能使其更加适合于高功率,高频应用领域。随着晶体外延材料质量的不断提高和器件工艺的改进,氮化镓器件向高功率和小型化方向快速发展,器件的可靠性和稳定性受到巨大挑战。深入研究了增强型氮化镓高电子迁移率晶体管的强电磁脉冲损伤效应,通过分析器件内部多物理量分布的变化,探究其失效机理。研究结果表明,强电磁脉冲作用下器件的损伤主要是由自热效应、雪崩击穿和热载流子效应等不同的热累积效应引起的。在此基础上,进行了多重防护设计,并通过仿真研究进行了验证。结果表明,氧化铝作为钝化层材料可以增强器件的击穿特性,提高其抗电磁干扰能力;同时,也可以通过在源极和栅极串联电阻的方式提高器件的抗强电磁脉冲损伤能力。以上结论对于工作在恶劣电磁环境中氮化镓器件设计具有重要的参考意义。

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19. 面向韧性拓扑构造的无人机集群功率分配策略

胡嘉琳, 任智源, 刘安妮, 程文驰, 梁晓东, 李少波

西安电子科技大学学报 2024, 51 (2): 28-45. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230314

摘要（123）

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PDF（pc）（5173KB）（70）

针对无人机作战网络因自身内部故障或受到敌方攻击干扰而造成的网络性能下降及网络瘫痪问题,提出了一种基于功率分配的强韧性无人机作战网络拓扑构造方法。该方法首先以边连通度作为网络的韧性指标;其次,基于最大流最小割定理将最小割作为韧性指标的测度;在此基础上,考虑到单架无人机及系统整体功率有限,从物理层角度出发,通过调节无人机节点的发射功率以构造拓扑,从而提高网络韧性,提出了功率约束下的无人机作战网络功率分配策略;最后,采用粒子群优化算法解决功率约束下的拓扑结构韧性优化问题。仿真结果表明,在相同的调制方式及功率约束下,面对链路失效模式和节点失效模式,对比其它功率分配算法,基于粒子群优化算法得到的功率分配方案能有效提高无人机作战网络韧性,其所构建的网络在约66.7%的链路失效情况下,平均业务成功到达率仍保持在95%以上,满足实际作战需求。

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20. 外辐射源雷达互模糊函数智能快速计算方法

车吉斌, 王常龙, 贾岩, 任紫正, 刘春恒, 周峰

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 21-33. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20231003

摘要（130）

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PDF（pc）（5554KB）（67）

互模糊运算是外辐射源雷达系统中回波信号与参考信号相干积累的重要手段,然而,外辐射源雷达接收到的目标回波信号非常微弱,需要增加积累时间来提高估计精度;当目标速度较快时,频率搜索范围增加。为了实现一定范围的目标检测需求并兼顾数据处理的实时性,研究互模糊函数快速计算方法具有重要的意义。由于长时间积累与大范围空域搜索的客观需求,导致互模糊函数运算量极大,需要消耗大量计算资源。针对以上问题,通过分析典型静止轨道数字电视信号模糊函数的特点,以粒子群优化理论为框架,设计了一种多种群特征寻优时频差估计算法。该方法引入多种群迭代机制和收缩因子,通过设计有效的搜索策略和粒子更新方法,避免了传统方法冗余计算量大的问题。在保证计算精度的前提下,该方法大幅度减少了模糊函数的计算量,提高了互模糊函数计算搜索效率,大幅度减少了所需的计算量。

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21. 用于语义分割的自监督对比式表征学习

刘博翀, 蔡怀宇, 汪毅, 陈晓冬

西安电子科技大学学报 2024, 51 (1): 125-134. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230304

摘要（97）

HTML （3）

PDF（pc）（2895KB）（66）

为了提升语义分割模型的精度,并减少逐像素标注大规模语义分割数据集的人力和时间成本,研究了自监督对比式表征学习的预训练方法,并结合语义分割任务的特点,设计了全局-局部交叉对比学习(GLCCL)方法。该方法将全局图像和局部分块后的一系列图像块输入到网络中分别编码全局和局部视觉表征,并通过构建包含全局对比、局部对比和全局-局部交叉对比的损失函数来指导模型训练,使得模型能够同时学习全局和局部区域的视觉表征以及跨区域语义相关性。使用该方法预训练BiSeNet再迁移到语义分割任务时,对比现有的自监督对比式表征学习和有监督预训练方法分别具有0.24%和0.9%平均交并比(MIoU)的性能提升。实验结果表明,该方法能够采用无标注的数据训练语义分割模型而实现分割效果的提升,具有一定的实用价值。

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22. 用于精确干扰波形设计的高效流形算法

张铂扬, 褚怡, 杨仲平, 周青松

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 84-92. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20231001

摘要（80）

HTML （9）

PDF（pc）（3224KB）（66）

精确干扰是电子战领域的新概念。其核心思想是将搭载干扰机的无人机蜂群作为超稀疏阵列并发射干扰波形,从而在空域上对敌方设备精准地实施压制式干扰,并确保友方设备不受影响,但现有精确干扰波形设计方法仅能适应特定场景,且计算效率有待提升。为此,提出一种基于复圆流形优化的高效流形设计算法,以提高计算效率,并根据实际需求控制目标和友方区域内干扰能量分布。首先根据精确干扰空间模型和干扰能量在空域内分布的最坏情况建立一个恒模约束下的多目标优化问题。接下来采用L_p范数对极大极小的优化目标进行光滑化近似处理。最后从黎曼几何的角度入手,将恒模约束多目标问题视为复圆流形下的无约束问题,并采用黎曼共轭梯度算法对问题进行高效求解。仿真结果表明,提出的算法通过调整正则化参数可以实现不同区域内的能量控制,从而适应不同场景及任务的精确干扰需求;且较现有算法具有更低的计算复杂度,能够有效提高精确干扰波形设计的计算效率。

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23. 高动态复杂场景下航空自组网路由协议研究

姜来为, 陈正, 杨宏宇

西安电子科技大学学报 2024, 51 (1): 72-85. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230313

摘要（115）

HTML （6）

PDF（pc）（1772KB）（66）

随着航空运输规模的迅速增长,以民航飞机为主的航空自组网通信已经具备通信组网覆盖的基础。能否找到一种有效手段将高动态不确定复杂场景下航空器节点重要数据传输并安全备份,是提高空天地一体化系统可靠性和管理能力的重要措施。然而,航空自组网所具备的网络拓扑结构高动态变化、网络跨度大和网络链路不稳定等特点,给航空自组网网络协议设计,尤其是路由协议设计带来了严峻考验。为了便于未来在航空自组网路由协议设计方面开展深入研究,对航空自组网路由协议设计相关要求进行了全面的分析并对现有的路由协议进行了全面的调研。首先根据航空自组网的特点分析了航空自组网路由协议设计所需要考虑的因素、面临的挑战以及设计原则;然后,根据现有路由协议设计特点,对国内外已有航空自组网路由协议进行了分类综述与分析;最后,探讨了未来航空自组网路由协议设计的研究重点,为推动我国下一代空天地一体化网络研究提供了参考。

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24. 基于归一化循环前缀相关谱的无人机识别技术

张涵硕, 李涛, 李勇朝, 温志津

西安电子科技大学学报 2024, 51 (2): 68-75. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230704

摘要（97）

HTML （4）

PDF（pc）（1621KB）（64）

基于射频的无人机识别技术具有探测距离长、环境依赖性低的优点,已成为无人机监控系统不可或缺的技术手段。如何在低信噪比条件下有效识别无人机是当前热点问题。为保证良好的图传质量,无人机通常采用带有循环前缀结构的正交频分复用(OFDM)调制作为图传链路的调制方式。据此特性,首先提出一种基于归一化循环前缀相关谱和卷积神经网络的无人机识别算法。依据对无人机信号的OFDM符号周期和循环前缀长度的分析结果,计算信号归一化循环前缀相关谱。当归一化循环前缀相关谱的计算参数与无人机信号的调制参数匹配时,谱线中会出现若干相关峰,峰的位置分布反映了无人机信号帧结构、突发规则等协议特征。然后,利用卷积神经网络对归一化循环前缀相关谱进行特征分析和提取,从而识别无人机。最后,利用通用软件无线电平台USRP X310对5款无人机的射频信号进行采集,构建实验数据集。实验结果表明,该算法优于基于频谱和基于时频谱的算法,且在低信噪比下仍然有效。

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25. 多尺度卷积结合Transformer的抑郁脑电分类研究

翟凤文, 孙芳林, 金静

西安电子科技大学学报 2024, 51 (2): 182-195. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230211

摘要（91）

HTML （8）

PDF（pc）（2907KB）（63）

在通过深度学习模型进行抑郁症类脑电信号分析时,针对单一尺度的卷积存在特征提取不充分的问题和卷积神经网络在感知脑电信号全局依赖性方面的局限性,分别设计了多尺度动态卷积网络模块和门控Transformer编码器模块,并与时间卷积网络相结合,提出了混合网络模型(MGTTCNet)进行抑郁症患者和健康对照组的脑电信号分类。该模型首先通过多尺度动态卷积从空间域和频率域捕捉脑电信号的多尺度时频信息。其次通过门控Transformer编码器学习脑电信号中的全局依赖关系,其利用多头注意力机制有效增强网络表达相关脑电信号特征的能力。之后利用时间卷积网络提取脑电信号可用的时间特征,最后将提取的抽象特征输入到分类模块进行分类。在公开数据集MODMA上用留出法和十折交叉验证法对提出模型进行实验验证,分别取得了约98.51%和98.53%的分类准确率,相较于基线单尺度模型EEGNet,分类准确率分别提升了约1.89%和1.93%,F1值分别提升了约2.05%和2.08%,kappa系数值分别提高了约0.038 1和0.038 5;同时消融实验验证了文中设计的各个模块的有效性。

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26. 无人机干扰辅助认知隐蔽通信资源优化算法

廖晓闽, 韩双利, 朱璇, 林初善, 王海鹏

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 75-83. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230603

摘要（126）

HTML （6）

PDF（pc）（1909KB）（63）

面向无人机干扰辅助下的认知无线电网络隐蔽通信场景,针对无人机干扰源飞行轨迹和发送功率联合优化问题,提出了一种基于迁移式生成对抗网络的资源优化算法。首先,从实际隐蔽通信场景出发,构建了无人机干扰辅助认知隐蔽通信模型;其次,引入迁移学习和生成对抗网络思想,设计了基于迁移式生成对抗网络的资源优化算法,主要由源域生成器、目标域生成器和鉴别器组成。通过迁移学习来提取进行隐蔽通信时合法用户的资源分配主要特征,然后将隐蔽通信问题转化为合法用户与窃听者之间的动态博弈问题,以竞争的方式交替训练目标域生成器和鉴别器,达到纳什均衡,得到隐蔽通信资源优化方案。仿真结果表明,该算法能够在已知窃听者信道分布信息和未知窃听者检测阈值的情况下,生成近似最优的隐蔽通信资源优化方案,并且具有快速收敛的能力。

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27. 非负拉格朗日松弛优化的子空间聚类算法

朱东霞, 贾洪杰, 黄龙霞

西安电子科技大学学报 2024, 51 (1): 100-113. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230204

摘要（81）

HTML （5）

PDF（pc）（2121KB）（62）

传统的子空间聚类和谱聚类中普遍使用谱松弛方法聚类,需要先计算拉普拉斯矩阵的特征向量。特征向量中包含负数,根据元素的正负可以直接得到二类聚类的结果。对于多类聚类问题,需要递归地进行二划分,或在特征向量空间中使用k-means算法聚类,分配类簇标签是间接的,这种后处理的聚类方式会增加聚类结果的不稳定性。针对谱松弛的问题,提出了一种非负拉格朗日松弛优化的子空间聚类算法,在目标函数中集成了自表示学习和秩约束。通过非负拉格朗日松弛来求解相似性矩阵和隶属矩阵,并保持隶属矩阵的非负性。在这种情况下,原来的隶属矩阵就变成了类簇的后验概率,当算法收敛时,只需将数据点分配给具有最大后验概率的类簇,即可得到聚类结果。与已有的子空间聚类和谱聚类方法相比,所提出的算法设计了新的优化规则,可以实现类簇标签的直接分配,不需要额外的聚类步骤。最后,给出了算法的收敛性证明。在5个基准聚类数据集上的大量实验表明,所提算法的聚类性能优于近几年来的子空间聚类方法。

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28. 支持受控共享的医疗数据隐私保护方案

郭庆, 田有亮

西安电子科技大学学报 2024, 51 (1): 165-176. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230104

摘要（111）

HTML （7）

PDF（pc）（1588KB）（61）

患者医疗健康数据信息的合理利用促进了医学研究机构的发展。针对目前患者与医疗研究机构间共享医疗数据隐私易泄露,以及患者对医疗数据的使用情况不可控的问题,提出一种支持受控共享的医疗数据隐私保护方案。首先,将区块链与代理服务器结合设计医疗数据受控共享模型,区块链矿工节点分布式构造代理重加密密钥,使用代理服务器存储和转换医疗数据密文,利用代理重加密技术在保护患者隐私的同时实现医疗数据安全共享。其次,设计用户权限动态调整机制,由患者与区块链授权管理节点交互通过授权列表来更新医疗数据访问权限,实现患者对医疗数据的可控共享。最后,安全性分析表明,所提方案可以在医疗数据隐私保护的同时,实现医疗数据动态共享,并且可以抵抗共谋攻击。性能分析表明,该方案在通信开销、计算开销方面具有优势,适用于患者或医院与研究机构间的数据受控共享。

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29. 一种支持内嵌数据处理的合约漏洞修复方案

彭泳翔, 刘志全, 王立波, 吴永东, 马建峰, 陈宁

西安电子科技大学学报 2024, 51 (1): 178-186. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230208

摘要（57）

HTML （3）

PDF（pc）（1004KB）（60）

智能合约是一段部署在区块链上的程序,为分布式交易提供了可能。然而,由于智能合约携带的金融属性及部署后不可改变的特性,使其成为黑客攻击的目标。因此,为保证合约的安全性,需对漏洞合约进行修复。然而,现有合约漏洞修复方案存在修复成功率低、无法处理复杂合约等问题,为此提出一种支持内嵌数据处理的合约漏洞修复方案。该方案首先研究并形式化以太坊虚拟机动态装载机制,并基于内存拷贝指令构建内嵌数据定位算法,解析并反编译智能合约字节码结构;接着基于蹦床机制对智能合约字节码进行重写,并修正因重写而产生的内嵌数据地址偏移;最终实现智能合约的漏洞修复。基于所提方案实现原型工具SCRepair,部署于本地测试网络Ganache以对其进行性能测试,并与现有漏洞修复工具EVMPatch和Smartshield进行比较。实验结果表明,相比于EVMPatch,SCRepair的合约字节码重写成功率提升了约26.9%,并有着更好的执行重写稳定性,受编译器版本的较影响小;相比于Smartshield,SCRepair能够更好地处理复杂合约。

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30. 关键节点双目标优化的虚假信息传播控制模型

荆军昌, 张志勇, 班爱莹

西安电子科技大学学报 2024, 51 (1): 201-209. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230209

摘要（71）

HTML （5）

PDF（pc）（1554KB）（57）

虚假信息传播控制是全球网络空间安全治理的热点领域。针对目前在线社交网络中的虚假信息传播控制研究,尚未考虑对关键节点集控制所产生的成本开销这一实际问题,提出了一种基于关键节点双目标优化的虚假信息传播控制模型。首先,根据用户节点在社交网络1-hop和2-hop区域的传播影响力以及节点的度中心性、k-shell等多种复杂网络特征,对两个优化目标(控制效果和控制成本)进行数学形式化表示;其次,设计一种融合自适应非线性策略的位翻转变异算法,实现对离散搜索空间的第2代非支配排序遗传算法改进,并将改进后第2代非支配排序遗传算法用于虚假信息传播关键节点集的选取,从而实现虚假信息传播控制效果最大化,控制成本开销最小化;最后,通过在真实在线社交网络平台上开展实验,分析模型参数对控制成本和控制效果的影响。实验结果表明,该模型与现有方法相比,在控制成本和控制效果的组合指标R_TCTE上具有明显的优势。该模型适用于大规模复杂社交网络下最低成本的虚假信息传播控制。

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31. 一种改进的双深度Q网络服务功能链部署算法

刘道华, 魏丁二, 宣贺君, 余长鸣, 寇丽博

西安电子科技大学学报 2024, 51 (1): 52-59. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230310

摘要（91）

HTML （4）

PDF（pc）（869KB）（57）

网络功能虚拟化已成为未来通信网络的关键技术,动态服务功能链的高效部署是提高网络性能迫切需要解决的问题之一。为降低通信网络服务器能量消耗以及改善通信网络服务质量,提出一种改进的双深度Q网络的动态服务功能链部署算法。由于网络状态及服务功能链的动态性,首先将服务功能链部署问题建模为马尔可夫决策过程。根据通信网络中资源的状态以及所选择的动作计算奖励函数值,对双深度Q网络进行在线训练,得到最优深度神经网络模型,从而确定最优的在线服务功能链部署策略。为解决传统深度强化学习从经验回放池中采用均匀抽取经验样本而导致神经网络学习效率低的问题,设计一种基于重要性采样的优先级经验回放方法以抽取经验样本,从而有效地避免训练样本之间的高度相关性,进一步提高离线学习神经网络的效率。仿真结果表明,所提出基于改进双深度Q网络的服务功能链部署算法能够提高奖励值,与传统的双深度Q网络算法相比,在能量消耗与阻塞率方面分别降低约19.89%~36.99%与9.52%~16.37%。

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32. 一种超轻量化卫星目标形心定位算法

刘路远, 韩璐瑶, 李娇娇, 夏晖, 饶鹏, 宋锐

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 120-132. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230307

摘要（83）

HTML （8）

PDF（pc）（8558KB）（57）

天基光电探测单元具有视场角大、载重小和机动灵活的特性,在空间作业的监视任务中有重要应用,其中卫星目标的识别和形心定位是其重要功能之一。由于目前在轨载荷处理器的算力较弱,在近距离测角任务中无法使用深度神经网络算法进行复杂定位。针对这一问题,深入分析了目标的特点,依据卫星几何特性设计了一种超轻量化实时处理方法。该算法设计了直线特征和帆板边缘特征提取器,提出了一种利用特殊几何关键点计算目标最小外接矩形的策略,提升外接矩形与目标边缘的贴合度。算法在仿真数据集上进行了测试,并在物理模拟试验场采集的影像数据上进行了验证。测试结果表明,算法的检测精度优于主流深度学习目标检测网络Yolov5n,计算量仅为对比算法的10%。在嵌入式实时处理平台上移植后,实时定位速度可达到5 120×5 120@5 fps。在验证环境下,基于所提算法形心定位的结果进行测角,测角精度优于0.05°,满足应用场景的精度要求。

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33. 面向云存储的数据流行度去重方案

何欣枫, 杨琴琴

西安电子科技大学学报 2024, 51 (1): 187-200. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230205

摘要（86）

HTML （6）

PDF（pc）（2040KB）（56）

随着云计算的发展,企业和个人倾向于把数据外包给云存储服务器来缓解本地存储压力,导致云端存储压力成为一个日益突出的问题。为了提高云存储效率,降低通信成本,数据去重技术得到了广泛应用。现有的数据去重技术主要包括基于哈希表的相同数据去重和基于布隆过滤器的相似数据去重,但都很少考虑数据流行度的影响。实际应用中,用户外包给云服务器的数据分布是不均匀的,根据访问频率可以划分为流行数据和非流行数据。流行数据访问频繁,在云服务器中会存在大量的副本和相似数据,需要执行高精度的数据去重;而非流行数据访问频率低,云存储服务器中的副本数量和相似数据较少,低精度的去重即可满足要求。针对上述问题,将数据流行度和布隆过滤器相结合,提出一种基于数据流行度的动态布隆过滤器;同时,提出一种基于数据流行度的动态布隆过滤器的数据去重方案,可以根据数据流行度动态调整去重精度。仿真结果表明,该方案在时间消耗、空间消耗和误判率之间取得了良好的平衡。

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34. 一种空频域联合优化的精确干扰波形设计方法

王静, 张可迪, 张剑云, 周青松, 吴明霖, 李志汇

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 93-104. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230805

摘要（84）

HTML （4）

PDF（pc）（3199KB）（56）

精确干扰技术是当前新型电子战的热点研究方向之一。为解决准确调节干扰功率空频域分布特性的问题,提出了基于交替乘子法的精确干扰波形设计方法。首先给出了空频域特性联合优化目标下设计恒模精确干扰波形优化问题的数学模型,通过进一步引入变量,将原始目标函数中包含的非凸四次项转化为二次项,从而使优化问题可以通过交替乘子法求解。经理论推导得到交替乘子法每次迭代时的最优闭式解,进而降低了算法的计算复杂度。仿真实验表明,相较已有只优化空域干扰功率分布的精确干扰波形设计方法而言,该算法设计出的精确干扰波形在预设干扰区域内的合成信号具有更好的功率谱分布特性,这更符合实际干扰任务的需求;同时,相较于已有的空频域联合优化算法,提出的算法考虑了波形恒模约束,这更符合工程实现的需要且提出算法的计算复杂度更低,并可以通过并行计算进一步降低运算时间。

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35. 联邦加密流量分类中的细粒度防御方法

曾勇, 郭晓亚, 马佰和, 刘志宏, 马建峰

西安电子科技大学学报 2024, 51 (1): 157-164. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230303

摘要（65）

HTML （5）

PDF（pc）（1972KB）（55）

为了避免异常流量对联邦加密流量分类模型造成危害,研究者们提出了多种鲁棒算法和防御方案。已有方法通过移除异常模型的所有流量来提高鲁棒性。但这种清除节点所有流量的方法是一种粗粒度的防御方法。粗粒度的防御会造成正常流量损失和防御过当的问题。为避免上述问题,结合协作式联邦加密流量分类框架,提出清除异常流量的一种细粒度防御方法。该方法首先通过高效划分异常节点的本地数据集来缩小异常流量的搜索范围,实现细粒度定位异常节点的流量;然后在模型聚合时通过清除异常流量来降低正常流量损失,实现细粒度防御,解决防御过当问题。实验结果表明,与已有防御方案相比,提出的细粒度防御方法可以在不影响准确率的前提下,显著提高模型检测效率。所提出的细粒度防御方法检测准确率可以达到约91.4%,且检测效率与已有方法相比提高了约32.3%。

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36. 张量分解和自适应图全变分的高光谱图像去噪

蔡明娇, 蒋俊正, 蔡万源, 周芳

西安电子科技大学学报 2024, 51 (2): 157-169. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230412

摘要（84）

HTML （3）

PDF（pc）（2394KB）（55）

高光谱图像在采集过程中受到观测条件、成像仪材料属性、传输条件等客观因素的影响,不可避免地会引入各种噪声。这严重降低了高光谱图像的质量以及限制了后续处理的精度。因此,高光谱图像去噪是一个极其重要的预处理步骤。针对高光谱图像去噪问题,提出了低秩张量分解和自适应图全变分的高光谱图像去噪算法。首先,利用低秩张量分解来描述高光谱图像的全局空间和光谱相关性,并使用自适应权重图全变分来刻画高光谱图像空间维度上的分段平滑特性和保留高光谱图像的边缘信息;此外,采用l₁-范数、Frobenius-范数分别刻画包括条纹噪声、脉冲噪声、死线噪声在内的稀疏噪声和高斯噪声。由此高光谱图像去噪问题归结为一个包含低秩张量分解和自适应图全变分的约束优化问题。利用增广拉格朗日乘子法对该优化问题进行交替求解。实验结果表明,所提出的高光谱图像去噪算法与现有的算法相比,能够充分刻画高光谱图像数据的内在结构特性,具有更好的去噪性能。

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37. 无人机平台运动状态下节点间高精度时间同步

陈聪, 段柏宇, 徐强, 潘文生, 马万治, 邵士海

西安电子科技大学学报 2024, 51 (3): 19-29. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20231207

摘要（95）

HTML （8）

PDF（pc）（1363KB）（55）

节点间的时间同步是无人机集群资源调度、协同定位、数据融合的基础,在同步精度要求较高的场景中常用双向时间同步进行节点间的时间同步。然而无人机的相对运动会导致两次同步消息的传播时延不等,进而引起时间同步误差。针对该问题,首先从线性方程组求解角度分析了时间同步误差的产生原因,提出了一种利用双触发双向时间同步以增加方程个数、并在节点匀速运动前提下减少未知量个数的方法。然后推导了该方法下钟差的求解公式,结果表明钟差求解与节点的匀速运动速度无关。随后比较了在加性高斯白噪声信道中双触发式双向时间同步方法与现有运动补偿方法的钟差估计性能,并分析了时间戳处理时延和速度改变对钟差求解精度的影响。最后通过外场实验验证了双触发式双向时间同步的有效性。仿真及实验结果表明,相比于传统双向时间同步,双触发式双向时间同步不会因节点的匀速运动导致主从节点间的时间同步出现系统偏差。

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38. 考虑HPSA的IRS辅助室内VLC系统光源优化

何慧萌, 杨婷, 施会丽, 王平, 邴喆, 王星, 白勃

西安电子科技大学学报 2024, 51 (2): 46-55. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20240103

摘要（81）

HTML （9）

PDF（pc）（2522KB）（54）

针对可见光通信(VLC)系统中接收平面光功率分布不均匀的问题,提出了一种基于混合粒子群算法(HPSA)的智能反射面(IRS)辅助室内VLC系统光源优化设计方案。以16个发光二极管(LED)的矩形和混合型布局为例,设置接收光功率方差为适应度函数,将所提出的HPSA与IRS技术相结合,对LED的位置布局、半功率角以及IRS的偏航角与滚转角进行优化。仿真对比了初始的(未经优化)、基于HPSA优化的室内VLC系统,以及基于HPSA优化的IRS辅助VLC系统的性能。结果表明,在考虑一次反射链路的情况下,与初始的VLC系统相比,采用HPSA优化的系统在两种光源布局下的接收光功率以及信噪比波动都明显降低;基于HPSA优化的IRS辅助室内VLC系统在矩形布局下对接收光功率波动的改善与基于HPSA优化的VLC系统效果相当,其在混合型布局下明显低于仅采用HPSA优化的VLC系统的光功率波动。3种可见光通信系统中,基于HPSA优化的IRS辅助VLC系统的平均接收光功率最大。此外,上述3种VLC系统采用混合型布局的平均均方时延拓展性能均优于矩形布局。研究工作对室内可见光通信系统光源分布研究具有一定参考价值。

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39. 几类高非线性度密码函数的构造

刘欢, 伍高飞

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 237-250. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230416

摘要（88）

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PDF（pc）（882KB）（54）

布尔函数在密码学中有着重要应用。Bent函数作为非线性度最大的布尔函数一直是对称密码学的热点研究对象。从频谱的角度来看,bent函数在Walsh-Hadamard变换下具有均匀频谱。Negabent函数是bent函数的推广,它在nega-Hadamard 变换下具有均匀频谱。广义negabent函数是指在广义nega-Hadamard变换下具有均匀频谱的函数。Bent函数自1976年被提出以来,人们对其进行了广泛和深入的研究。然而,对于negabent函数和广义negabent函数的相关研究则较少。文中分析了广义negabent函数和广义bent-negabent函数的性质,并构造出一系列广义negabent函数、广义bent-negabent函数和广义semibent-negabent函数。首先,通过分析广义布尔函数的nega-互相关函数与广义nega-Hadamard变换之间的关系,提出一个广义negabent函数的判据。基于该判据,构造了一类广义negabent函数。其次,利用直和构造给出了两类形如f(x)=c₁f₁(x⁽¹⁾)+c₂f₂(x⁽²⁾)+…+c_rf_r(x⁽^r⁾)的广义negabent函数。最后,利用直和构造得到了几类Z₈上的广义bent-negabent函数和广义semibent-negabent函数。文中提出了一些广义negabent函数构造的新方法,丰富了广义negabent函数的结果。

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40. 支持访问控制与密钥更新的加密去重方案

哈冠雄, 贾巧雯, 陈杭, 贾春福, 刘兰清

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 195-206. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230306

摘要（94）

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PDF（pc）（2150KB）（53）

在数据外包的场景中,访问控制与密钥更新具有重要的应用价值。然而,现有的加密去重方案难以为用户外包数据提供灵活有效的访问控制与密钥更新。针对此问题,提出一个支持访问控制与密钥更新的加密去重方案。首先,基于密文策略属性基加密和所有权证明技术设计了加密去重场景下的高效访问控制方案,其将访问控制与所有权证明相结合,仅需通过客户端与云服务器之间的一轮交互,便可同时验证客户端是否具有正确的访问权限以及是否具有完整的数据内容,可有效防止敌手的数据未授权访问和所有权欺骗攻击,具有计算开销低和通信轮数少等特性;其次,结合服务器辅助加密和随机收敛加密的设计思路,设计了适用于加密去重场景的可更新加密方案,并将其与所提的访问控制方案相结合,实现了多层次且用户透明的密钥更新。安全分析与性能评估的结果表明,所提方案可为用户外包数据提供机密性和完整性,同时可实现高效的数据加解密和密钥更新。

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41. 自适应密度峰值聚类算法

张强, 周水生, 张颖

西安电子科技大学学报 2024, 51 (2): 170-181. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230604

摘要（100）

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PDF（pc）（3821KB）（53）

密度峰值聚类(DPC)以其简单、高效的特点被广泛应用。然而,其有两个不足:① 集群密度不均匀和不平衡的数据集在DPC所提供的决策图中,很难识别真正的聚类中心;② 存在一个区域密度最高的点的错误分配将导致该区域内的所有点都指向同一个错误的聚类的“链式效应”。针对这两个不足,引入新的自然邻域(NaN)的概念,提出了一种基于自然邻域的密度峰值聚类算法(DPC-NaN)。算法使用新的自然邻域密度识别噪声点,选择初始预聚类中心点,将非噪声点按密度峰值方法进行分配以得到预聚类;并通过确定预聚类的边界点和合并半径,自适应地将预聚类结果合并为最终聚类。所提算法无需人工预设参数,也缓解了“链式效应”的问题。实验结果表明,与相关聚类算法相比,所提出的算法可在典型的数据集上获得更好的聚类结果,同时在图像分割表现良好。

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42. 融合模式搜索的蝗虫优化算法及其应用

肖怡心, 刘三阳

西安电子科技大学学报 2024, 51 (2): 137-156. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230602

摘要（74）

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PDF（pc）（2873KB）（52）

在智能优化算法应用于复杂优化问题的求解过程中,平衡开发和探索以获得最优解具有重要意义。因此针对传统蝗虫优化算法在处理一些较为复杂的优化问题时出现的收敛精度低、搜索能力弱且容易陷入局部最优等缺陷,提出一种融合模式搜索的蝗虫优化算法。首先引入Sine混沌映射初始化蝗虫个体种群位置,减少个体重叠概率以增强种群迭代初期的多样性;其次利用模式搜索法,对种群目前找到的最优目标展开局部搜索,提高算法的收敛速度与寻优精度;同时为了避免算法后期陷入局部最优,引入了基于凸透镜成像的反向学习策略。实验部分通过对改进的蝗虫算法进行消融实验,验证了Sine 混沌映射、模式搜索、反向学习每个策略的独立有效性。并用两组测试函数进行仿真实验,采用Wilcoxon秩和检验、Friedman 检验的方法进行结果分析。实验结果均表明了融合模式搜索法改进的蝗虫算法在收敛速度与寻优精度上得到明显提高。最后,将其应用于移动机器人路径规划,测试结果进一步验证了改进算法的有效性。

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43. HCPP:一种数据高效的分层车辆跟随方法

王旭, 商尔科, 苗启广, 戴斌, 刘泱

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 161-171. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230309

摘要（73）

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PDF（pc）（1970KB）（52）

现有的基于控制理论的车辆跟随控制方法需要对两辆车的速度和距离等建立模型,缺乏泛化性并难以实现稳定平滑的控制效果。为了解决这个问题,提出了一种不依赖车辆运动学模型的数据高效的分层车辆跟随控制方法。该方法的上层利用车辆坐标、速度和其他车载传感器的感知结果构建数据集,并训练深度强化学习模型,避免了依赖先验知识的问题,并不需要在真实世界中进行训练。训练过程中从数据集中随机采样样本,提高了数据利用率。该方法的下层通过比例积分微分控制算法实时控制车辆的加速度和角速度,避免了深度强化学习策略不稳定导致的控制抖动,从而使车辆的控制更加平滑。为了验证该算法的性能,进行了仿真实验和实车实验。实验结果表明,该算法可以使跟随车与目标车之间的距离始终保持在安全合理的范围内。通过对比实验,证明了该算法在横向和纵向上都实现了更稳定、平滑和安全的车辆跟随控制。

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44. Winograd转置卷积快速实现方法研究

李钊,黄程程,何益智,苏晓杰

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 148-160. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230308

摘要（68）

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Winograd转置卷积算法是现场可编程门阵列中广泛使用的卷积加速方法,可通过分组后执行Winograd卷积来解决转置卷积的零填充问题。然而该方法需要对输入特征映射和卷积核进行分组运算,且需要对运算结果进行重组,以生成完整的输出特征映射,复杂的元素坐标计算增加了设计的复杂度。针对上述问题,提出一种采用统一转换矩阵计算Winograd转置卷积的方法,使用统一的转换矩阵代替对输入特征映射和卷积核进行分组,有效解决了重叠求和、零填充、卷积核翻转、分解和重组等问题。并在该方法的指导下,结合数据重用、双缓冲区设计和流水线等方法,完成了现场可编程门阵列上转置卷积的加速器的设计。选择高斯-泊松生成对抗网络进行实验验证,并与主流的转置卷积设计方法进行了综合比较。实验结果表明,提出的方法可有效降低资源消耗和功耗,加速器的有效性能比现有的转置卷积方法提高了约1.13至23.92倍。

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45. 抗理性敌手共谋的安全K-prototype聚类

田有亮, 赵敏, 毕仁万, 熊金波

西安电子科技大学学报 2024, 51 (2): 196-210. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230305

摘要（78）

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PDF（pc）（1874KB）（51）

针对云环境下数据隐私泄露及聚类过程中云服务器间共谋的问题,提出一种抗理性敌手共谋的安全协作K-prototype聚类方案,目的在不泄露各方隐私数据情况下根据距离度量将相似的数据进行聚类。首先,考虑到同态加密不直接支持非线性计算,基于同态加密和加性秘密共享技术设计安全比较协议和安全大于协议,并确保输入数据、中间结果及模型参数均为加性秘密份额形式,以防止单个服务器能够获得完整数据,且能实现非线性函数的精确计算,在已设计的安全计算协议基础上,实现安全距离计算、安全聚类标签更新、安全聚类中心更新、聚类标签及聚类中心重构;其次,根据博弈均衡理论设计多种高效激励机制,构造互制合约及举报合约以约束云服务器诚实非共谋地执行聚类任务;最后,对所提的安全计算协议及合约进行理论分析,并对该方案的性能进行实验验证。实验结果表明,与明文环境下的模型精度相比,该方案的模型精度损失控制在0.22%内,进而验证了所提方案的有效性。

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46. 软件定义网络中流规则安全性研究进展

熊婉寅, 毛剑, 刘子雯, 刘文懋, 刘建伟

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 172-194. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230904

摘要（82）

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PDF（pc）（9557KB）（50）

随着网络功能的日益多元化,具有集中控制与可编程性的软件定义网络(SDN)架构已在众多领域被广泛应用。然而,SDN特有的层次结构与运行机制也引入了新的安全挑战,其中,流规则作为控制平面管理决策的载体和数据平面网络行为的依据,已成为SDN网络攻防的重点。针对SDN中流规则的安全性问题,首先分析了SDN架构的特点及安全隐患。再基于SDN中的流规则机制,将针对流规则的攻击分为干扰控制平面决策和破坏数据平面执行两类,并介绍了攻击实例。对于提升流规则安全性的研究,分别从检验与增强两个方面展开分析,总结了现有的实现机制并简要分析了其存在的局限性。其中,分析探讨了基于建模检测和基于数据包探测的两种主流的检验方案,介绍讨论了基于权限控制、基于冲突解决和基于路径验证的3种具体的流规则增强思路。最后,展望了流规则安全性未来的发展方向。

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47. 一种添加振荡抑制的移动机器人避障算法

吴庭明, 吴宪云, 邓亮, 李云松

西安电子科技大学学报 2024, 51 (2): 84-95. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230701

摘要（59）

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PDF（pc）（5324KB）（49）

针对室内移动机器人动态避障算法易出现局部死区问题,提出一种改进VFH动态避障算法。首先,针对传统VFH类算法,在候选波谷评价函数中引入波谷宽度和路径长度评价指标以降低移动机器人陷入局部死区的概率,提高路径平滑性;其次,针对局部避障算法受限于局部环境易在障碍物附近发生来回振荡的问题,引入振荡评价函数,通过计算移动机器人位姿到起始点和终点的加权欧氏距离绘制振荡评价曲线,利用自动峰值检测和一阶前向差分曲线获取振荡位置,并添加振荡抑制,使移动机器人逃离局部死区。仿真验证表明,在100组仿真场景中,改进算法陷入局部死区的场景减少约70组,平均规划迭代次数降低约32.3次,平均路径长度降低约26.2%,平均累计转折角度降低约79.6%。该算法有效降低了局部避障的代价,提高路径平滑度的同时降低在局部特殊环境下陷入死区的概率。

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48. 一种高效的软件模糊测试种子生成方法

刘振岩, 张华, 刘勇, 杨立波, 王梦迪

西安电子科技大学学报 2024, 51 (2): 126-136. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230901

摘要（81）

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PDF（pc）（1912KB）（48）

模糊测试技术作为当前软件工程领域用于挖掘漏洞的有效方式之一,其在发现软件潜在漏洞方面有着非常显著的效果。针对传统模糊测试技术中种子选择策略无法快速有效地生成高质量的种子集,导致变异生成的测试用例无法到达更深路径、触发更多安全漏洞的问题,基于改进生成对抗网络(GAN)提出了一个种子生成方法以实现高效模糊测试。通过优化LeakGAN网络结构提高生成种子的质量和多样性,引入编解码技术实现灵活扩展生成种子的类型,并显著提高了在不同输入格式下目标程序的模糊测试性能。实验结果表明,采取的种子生成策略在覆盖率、触发唯一崩溃等指标上有明显提升,并有效地提高了种子生成速度。文中选择了6个具有不同高度结构化输入的开源程序和不同的模糊测试工具来验证策略的有效性,相较原策略分支覆盖率平均增长约2.79%,并且多发现了约10.35%的唯一路径以及约86.92%的唯一崩溃。

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49. 一种计算ARX密码差分—线性偏差的新方法

张峰, 刘正斌, 张晶, 张文政

西安电子科技大学学报 2024, 51 (2): 211-223. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230404

摘要（67）

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PDF（pc）（1106KB）（48）

ARX密码由模加、循环移位和异或这3种基本运算组成。目前ARX密码差分—线性区分器偏差的计算大多采用统计分析的方法。在2022年美密会上,NIU等给出了一种计算ARX密码差分—线性区分器相关度的非统计分析的方法,并给出了SPECK32/64的10轮差分—线性区分器。基于BLONDEAU等和BAR-ON等的方法,给出了差分—线性特征的定义,并首次提出了用差分—线性特征计算差分—线性区分器偏差的方法。同时,提出了一种基于布尔可满足性问题(SAT)自动化技术搜索差分—线性特征的方法,给出了计算ARX密码差分—线性区分器偏差的非统计分析的新方法。作为应用,对NIU等给出的SPECK32/64的10轮差分—线性区分器偏差进行计算,得到的理论值为2^-15.00,非常接近统计分析的实验值2^-14.90,且优于NIU等给出的理论值2^-16.23。同时,首次给出了SIMON32/64的9轮差分—线性区分器偏差的理论值2^-8.41,接近统计分析得到的实验值2^-7.12。实验结果说明了这种方法的有效性。

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50. 应用注意力机制的文档图像篡改与脱敏定位

郑铿涛, 李斌, 曾锦华

西安电子科技大学学报 2023, 50 (6): 207-218. DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230105

摘要（93）

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PDF（pc）（6344KB）（48）

诸如合同、证明文件和通知书等一些重要的文档材料,常常以电子图像格式被存储和传播。然而,由于包含关键的文字信息,此类图像往往容易被非法篡改利用,造成严重的社会影响和危害;与此同时,考虑到个人的隐私安全问题,人们往往也会对这类图像做脱除敏感信息处理。恶意篡改与脱敏均会给原始图像引入额外痕迹,但在动机上存在区别,且在操作方式上也存在一定差异。因此,有必要对二者进行区分,从而更准确地定位出篡改区域。针对这个问题,提出了一个卷积编解码网络,通过U形连接获取编码器多级特征,有效学习篡改和脱敏处理痕迹;同时,在解码网络引入多个挤压激励注意力机制模块,抑制图像内容,关注更微弱的处理痕迹,提高网络的检测能力。为了有效地辅助网络训练,构建了一个包含常见篡改操作和脱敏操作的文档图像取证数据集。实验结果表明,算法模型在此数据集上表现良好,在公开的篡改数据集上也有不错的性能,并优于对比算法。同时,所提的算法对几种常见的后处理操作具有较好的鲁棒性。

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