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    1. 面向多用户NOMA-IRS系统的公平性优化
    韩永康, 陈健, 周雨晨, 杨龙
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 1-10.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.001
    摘要606)   HTML1369)    PDF(pc) (1198KB)(920)    收藏

    多用户非正交多址接入-智能反射面系统,可通过多天线发射机与智能反射面间“发射-反射”联合波束成形,改善系统的用户接入能力。针对多用户非正交多址接入-智能反射面系统用户公平性问题,尝试在射频链路受限的实际场景中,最大限度提升用户最小接收信干噪比,从而无差别地保证各用户的通信质量。为此,根据射频链路数对用户进行分簇,构建了最大-最小接收信干噪比分式规划问题,此问题的发射波束矢量与反射阵元矩阵在接收信干噪比处高度耦合。因此,提出了一种基于半定松弛与算术几何平均算法,通过在每次迭代中交替优化发射波束矢量与反射阵元矩阵,实现各簇中最小信道容量的最大化。并进一步采用二分搜索算法求解簇内功率分配问题,以提升用户最小接收信干噪比。仿真结果表明,相对于迫零方案,提出方案能够以较低的计算复杂度提升用户最小接收信干噪比,从而改善各用户通信质量;且区别于最大比传输方案,提出方案中用户最小接收信干噪比不会随基站发射功率增加而呈现饱和现象,从而实现各用户通信质量的稳定增长。

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    2. 空天地一体化融合组网的挑战与关键技术
    崔新雨, 伍杰, 周一青, 刘玲, 潘振岗
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (1): 1-11.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.01.001
    摘要1652)   HTML637)    PDF(pc) (4215KB)(625)    收藏

    面向全域一致通信体验的需求,协同天基、空基、地基网络,能够消除通信盲区、加强广域互联的空天地一体化融合组网是未来通信重要的发展方向之一。然而,现阶段的空天地一体化融合组网只在一些特殊场景中取得了初步的应用,距离消除通信盲区、广域万物智联的愿景仍然存在诸多挑战。首先,文中概述了未来的空天地一体化融合组网架构;然后,分别从硬件、协议、节点部署和服务保障的角度分析了融合组网过程中面临的四大挑战,包括基于专用硬件的网元节点带来的融合组网功能升级困难、现有卫星通信协议标准性能低、三维广域空间带来的活动基站选址困难以及多样化业务难以进行差异化保障等问题。针对上述挑战,分别介绍了面向卫星的轻量级虚拟化技术、基于5G技术的卫星通信系统、水平与垂直面解耦的的活动基站选址和端到端的空天地一体化网络切片4个解决方案,为空天地一体化融合组网的发展提供参考。

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    3. 欠采样跳频通信信号深度学习重构方法
    齐佩汉,李冰,谢爱平,高向兰
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (4): 1-7.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.04.001
    摘要800)   HTML259)    PDF(pc) (1114KB)(561)    收藏

    压缩频谱感知可以远低于奈奎斯特采样的速率来获取宽带跳频通信信号,但欠采样信号重构作为压缩频谱感知的关键组成环节,将更加直接地决定跳频通信接收性能。针对跳频通信信号压缩感知存在的欠采样重构精度低、计算复杂度高、迭代重构时间长等问题,提出欠采样跳频通信信号深度学习重构方法,将深度学习引入到宽带稀疏欠采样信号重构过程中,设计欠采样样本输入层网络适应结构,再利用变分自编码器构造生成式重构网络替代稀疏优化求解,实现免迭代欠采样跳频通信信号重构输出。仿真并分析了欠采样结构配置、网络模型设置以及信噪比等参数对信号重构性能的影响。仿真表明,相对于稀疏度自适应匹配追踪、正交匹配追踪等经典欠采样信号重构算法以及卷积神经网络欠采样信号重构方法,所提方法在重构误差和重构时间等方面均具有性能优势。该方法可准确、高效、实时地完成欠采样跳频通信信号重构,可成为解决宽带跳频通信信号接收和处理瓶颈的有效途径之一。

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    4. 对数正态纹理海杂波背景非相干CFAR检测方法
    段亭宇, 水鹏朗, 封天
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (5): 1-8.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.05.001
    摘要696)   HTML253)    PDF(pc) (1663KB)(413)    收藏

    在相参体系的雷达系统中,相比于相干积累检测方法,非相干积累检测方法具有快速检测的能力,能够满足雷达信号实时处理的需求,在实际应用中具有重大意义。然而,非相干积累检测方法对累积脉冲数、参考单元数、海杂波幅度分布模型的形状参数以及海杂波散斑协方差矩阵均是非恒虚警率的。为了实现对数正态纹理复合高斯海杂波背景下运动目标的快速检测,提出了一种累积前白化和非相干累积级联的检测方法,证明该方法对海杂波幅度分布的尺度参数以及散斑协方差矩阵均是恒虚警率的。此外,分析了功率累积和幅度累积方法对检测性能的影响。通过匹配于海杂波形状参数、累积脉冲数以及参考单元数的检测门限,可以确保所提出检测方法的恒虚警率特性,继而实现对海雷达在大场景下对目标的快速恒虚警率检测。实验结果表明,在检测性能上幅度累积优于功率累积,而且累积前白化总体上提高了运动目标的信杂比,同时对于位于主杂波区之外的高速运动目标也能带来明显的性能改善。

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    5. 目标回波特征辅助的海面多目标跟踪方法
    张逸宸,水鹏朗,廖沫
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (5): 1-10.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20230201
    摘要459)   HTML99)    PDF(pc) (3631KB)(355)    收藏

    由于复杂的海洋环境和近海稠密的海面目标,海用雷达常面临高虚警率、高目标密度的“双高”跟踪场景。来源于海杂波和多个邻近目标的量测点在探测空间中密集出现,传统的跟踪方法仅利用单帧量测的位置信息不能很好区分量测的具体来源,导致跟踪性能严重下降。利用目标回波特征信息可以在不提高算法复杂度的情况下弥补上述缺陷,但目标回波特征的泛化能力较弱,需要针对不同的雷达体制、工作场景及探测需求,因地制宜地选择适合的目标回波特征。以探测大中小型船只为任务的高分辨对海警戒雷达为应用背景,采用检验统计量和目标径向速度量测作为目标回波特征,重构了跟踪方程使得目标回波特征的信息被充分应用于关联、滤波和航迹管理等跟踪的各个环节。此外,采用了一种“两级”跟踪流程,依据航迹质量划分确认航迹和候选航迹,串联跟踪目标并交互信息,有助于跟踪难以形成持续稳定检测的非机动海面小目标。实测和仿真数据实验结果表明,在海面复杂的多目标场景中,所提方法可以实现稳健的目标跟踪。

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    6. 协作干扰时频同步误差对安全通信性能影响
    肖尚辉,陈燕铭,王梓豫,郭文博,邵士海
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (3): 1-9.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.03.001
    摘要347)   HTML751)    PDF(pc) (1144KB)(332)    收藏

    安全通信的前提是在授权接收机对协作干扰信号进行精准重建和对消,但因硬件和传播环境的影响,且受实际工程精度的制约,始终存在时频同步误差。因此,针对物理层安全通信中协作干扰抑制收发非完美时频同步问题,在高斯窃听信道模型下推导了存在时频同步误差的残余干扰功率,从理论上分析时频同步误差对系统性能的影响,得到了授权用户干扰抑制比、解调误码率和安全通信保密容量3个性能评价指标的闭合表达式,进而分析时频同步误差对这3个指标的影响,并对理论性能进行了计算机仿真验证。仿真结果显示,时频同步误差对系统安全性能的影响并不单一。随着时延或频偏增大,系统对协作干扰信号的抑制程度降低,授权用户干扰抑制比、保密容量降低,解调误码率增加;而在一定范围内,时频同步误差不会影响这3个指标性能。当信噪比为10 dB,归一化时延小于0.06且归一化频偏小于10-5时,时延和频偏对系统安全通信的性能影响较小,保密容量损失小于16%。据此,分析时频同步误差对协作干扰安全指标产生的影响,可以为设计安全通信系统提供指导和理论支持。

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    7. 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247)   HTML34)    PDF(pc) (4183KB)(274)    收藏

    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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    8. 融合自注意力机制与CNN-BiGRU的事件检测
    王侃, 王孟洋, 刘鑫, 田国强, 李川, 刘伟
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (5): 181-188.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.05.021
    摘要390)   HTML115)    PDF(pc) (1535KB)(248)    收藏

    基于卷积神经网络和循环神经网络的事件检测已得到广泛研究。然而卷积神经网络只能考虑卷积窗口内的局部信息,忽略了词语的上下文联系。循环神经网络存在梯度消失和短期记忆的问题,且其变体门控循环单元无法得到每个词语的特征。为此,提出一种基于自注意力机制与卷积双向门控循环单元模型的事件检测方法。该模型将词向量和位置向量作为输入,不仅能够通过卷积操作提取不同粒度的词汇级特征,通过双向门控循环单元提取句子级特征,而且通过自注意力机制考虑全局信息,关注对事件检测更重要的特征。将提取的词汇级特征和句子级特征拼接作为联合特征,通过softmax分类器进行候选词分类,从而完成事件检测任务。实验结果显示,在ACE2005英文语料上,事件检测中触发词识别和分类的F值分别达到78.9%和76.0%,优于基线事件检测方法的结果,且模型表现出更好的收敛性。实验结果表明,所提出的基于自注意力机制与卷积双向门控循环单元模型有良好文本特征提取能力,提升了事件检测的性能。

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    9. 融合上下文感知注意力的低光图像去雾网络
    王柯俨,成吉聪,黄诗芮,蔡坤伦,王威然,李云松
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 23-32.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.003
    摘要296)   HTML28)    PDF(pc) (2849KB)(247)    收藏

    现有的低光去雾算法因受图像光照强度低、光照不均匀等影响,其去雾后的图像存在细节丢失、色彩失真等现象。针对上述问题,提出一种融合上下文感知注意力的低光图像去雾网络(ACANet)。首先,在基准网络中引入层内上下文感知注意力模块,分别从通道维度和空间维度结合全局视角辨识和加权同一尺度下的重要特征,使网络突破局部视野的约束,更加高效地提取图像纹理信息;其次,引入层间上下文感知注意力模块,通过投影操作将高级特征映射到信号子空间,以实现不同层之间多尺度特征信息的高效融合,进一步提升对图像细节的重建;最后,引入CIEDE2000色偏损失函数,通过CIELAB色彩空间对图像色调进行约束,并与L2损失一起联合优化网络,使网络准确地学习图像色彩,以解决图像的严重色偏问题。实验结果表明,所提算法在多个数据集上的客观指标均优于现有去雾算法,其峰值信噪比指标较基准网络提高了8.8%,且主观去雾效果更彻底,恢复图像细节更丰富,色彩还原度更好,更接近于真实图像。

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    10. 车载毫米波雷达时域测高技术研究
    沈文皓,杨明磊,郭俊磊,胡晓宇,刘楠
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (5): 9-17.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.05.002
    摘要565)   HTML212)    PDF(pc) (1581KB)(229)    收藏

    针对当前一般的车载雷达不具备目标高度测量能力,或是实现成本高昂的问题,提出了一种在毫米波段下使用单天线时域信息的单散射点目标高度测量方法。该方法利用了车载环境下地面反射后多径信号与直达信号干涉产生的多径效应,在汽车行进过程中获取不同距离时待测目标的回波功率,通过插值使采样点在距离倒数上均匀化,进而使用快速傅里叶变换提取出目标的高度信息。首先推导了车载环境下多径效应存在的条件,构建了毫米波段下通过地面的镜面反射而产生多径效应的几何模型,进而拓展到目标回波的数学模型;其次,详细分析了可能对目标高度测量产生影响的因素,如车载雷达的安装高度、采样间隔和距离等,并针对性地提出了多种优化和改进建议;最后,通过仿真以及模拟高度测量实验获得的实测数据结果显示,使用该方法对单散射点目标进行高度测量具有可行性。相较于现有方法,该方法实现车载环境单散射点目标高度测量有着结构简单,成本低廉的优势。

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    11. 基于交叉熵的1位DAC大规模MIMO预编码方案
    张航宇, 张锐, 廖方圆, 李勇朝
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (6): 1-8.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.06.001
    摘要315)   HTML592)    PDF(pc) (953KB)(219)    收藏

    大规模多进多出系统具有空间分辨率高、频谱效率大、覆盖范围广的优势,其采用1位数模转换器可以显著地减少系统的功耗,降低硬件的复杂度及部署的成本。然而1位数模转换器会引入量化噪声,导致线性预编码后的符号严重失真,系统误比特率极度下降,且随着信噪比增加而过早地达到饱和。针对该问题,与线性预编码不同,非线性预编码方案将量化的影响考虑在内,直接设计量化后的符号,可大幅度地提升系统的误比特率性能。在该系统下,考虑到1位数模转换器量化后的符号属于有限集合且集合元素少,从组合优化的角度对1位量化下非线性预编码问题重新建模,并提出基于交叉熵算法的非线性预编码求解方案。这种方案通过最小化交叉熵自适应地更新每次迭代预编码向量中各元素的概率分布,可快速地收敛得到预编码向量,同时该方案易扩展至采用多位数模转换器的系统。仿真结果表明,所提方案在高信噪比下误比特率性能优于现有基于凸优化的方案,对信道估计错误具有鲁棒性,且适用于多位数模转换器的系统。

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    12. 并行传输编码缓存问题研究
    林霄,罗松,刘楠
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 11-22.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.002
    摘要267)   HTML38)    PDF(pc) (936KB)(218)    收藏

    基于提高网络传输的效率并得到更好的低延迟效果的目的,缓存技术应运而生。不同于传统缓存技术,编码缓存技术通过巧妙创造多播机会,使得服务器的一次广播传输能够同时满足多个用户的不同需求,从而得到全局缓存增益。考虑一个并行传输的编码缓存网络,其中服务器可以向所有用户广播消息,同时,用户之间也可以互发信息。提出了一种非编码预存储的编码缓存方案,该方案可分为三个阶段:预缓存阶段、分配阶段和交付阶段,通过向服务器和用户网络预先分配不同的工作量来获得最佳的传输延迟。仿真结果表明,所提并行传输缓存交付方案相比于单独进行服务器多播传输或单独进行D2D网络节点之间的传输,具备更好的实现效果。同时,所提方案在考虑两种不同信道的传输能力差距后,得到了比忽略信道传输能力时更好的实现效果。最后,证明了在非编码预存储的情况下,所提出的并行传输缓存交付方案在服务器广播信道与D2D网络传输信道的信道容量相同且用户缓存资源充足时的最优性。

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    13. 77GHz宽带低副瓣毫米波微带天线设计
    范文颖, 侯庆文, 陈先中
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (5): 109-116.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.05.013
    摘要573)   HTML109)    PDF(pc) (1591KB)(212)    收藏

    针对微带天线带宽较窄的问题,提出一种适用于地下煤矿机器人环境感知的宽带低副瓣毫米波微带阵列天线。该毫米波天线阵列由主辐射单元层、寄生贴片层以及空气层构成。主辐射单元采取道尔夫-切比雪夫阵列综合方法以实现低副瓣特点,空气层和寄生单元通过降低等效介电常数及增加新的谐振点有效展宽天线带宽,T形功分器馈电网络设计实现良好的阻抗匹配。HFSS仿真结果表明,天线的-10 dB阻抗带宽为7 GHz,工作频率为76.6~83.6 GHz,E面最大副瓣电平为-15 dB,H面最大副瓣电平为-24 dB,最大增益为17 dBi,满足了毫米波雷达远近距离切换和复杂散射介质回波灵敏度的应用需求。与目前的77 GHz毫米波天线相比,此天线有效降低了副瓣电平,进一步拓展了工作带宽,提高了雷达的抗干扰能力以及分辨率。针对地下煤矿复杂的地磁环境特点,该天线所具有的强抗干扰能力和高分辨率等性能在地下巷道环境感知方面有很大的优势。

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    14. 大规模MIMO系统中的改进CG迭代算法
    刘刚,娄增进,林勤华,郭漪
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (4): 8-15.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.04.002
    摘要474)   HTML106)    PDF(pc) (975KB)(193)    收藏

    大规模多入多出技术以其高的频谱效率和能量效率,成为未来移动系统的关键技术之一。但是,随着用户天线数目的增加,多入多出检测算法的计算复杂度会急剧增加,导致在实际系统中难以快速、有效地实现。针对大规模多入多出检测计算复杂度高、收敛速度慢等问题,提出了一种改进的共轭梯度迭代算法。首先将理查森迭代算法的初始矩阵作为牛顿迭代算法的初始矩阵进行迭代;随后将迭代结果作为共轭梯度迭代算法的迭代初始矩阵进一步迭代,在保持较低计算复杂度的同时,实现快速收敛;最后通过理论定量分析了算法的计算复杂度。通过仿真实验对比,分析了多种大规模多入多出检测算法在误码率性能和收敛速度方面的性能。结果表明,相比其他算法,所提算法具有更低的计算复杂度和更快的收敛速度。在调制方式为64QAM、天线规模为32×256或64×1 024时,仅需要3次迭代,检测性能即可接近最小均方误差算法。

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    15. 面向流量预测的时间相关图卷积网络构建方法
    张可涵,李红艳,刘文慧,王鹏
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (5): 11-20.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.20221103
    摘要233)   HTML27)    PDF(pc) (4522KB)(190)    收藏

    现有数据中心虚拟网络中流量预测方法难以表征链路之间相关性,导致数据中心网络流量预测精度难以提升。基于此,提出了一种时间相关图卷积神经网络(TC-GCN),使能数据中心网络链路流量的时间和空间相关性表征,提升了流量预测精度。首先,构建具有时间属性的图卷积神经网络邻接矩阵,解决虚拟网络链路间流量异步性导致的预测偏差问题,实现了链路相关性的精准表征;其次,设计基于长/短窗口图卷积神经网络加权的流量预测机制,利用有限长度长/短窗口适配流量序列的平滑段与波动段,有效避免了神经网络梯度消失问题,提升了虚拟网络的流量预测精度;最后,设计了一个误差加权单元对长短窗口图卷积神经网络的预测结果进行加权求和,该网络的输出即为链路流量的预测值。为保障结果的实用性,基于真实的数据中心网络数据对所提时间相关图卷积网络进行了仿真实验。实验结果表明,所提预测方法相比于传统的图卷积神经网络流量预测方法具有更高的预测精度。

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    16. 极化码在水下光通信系统中的应用研究
    邢莉娟,李卓,王庆港
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 33-41.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.004
    摘要249)   HTML23)    PDF(pc) (1004KB)(179)    收藏

    为了验证不同水质条件对水下光通信的影响,采用蒙特卡罗模拟算法模拟了水下光信道的离散冲激响应。在此基础上结合具有抗衰落优点的正交频分复用技术搭建了水下光通信系统,针对收发端已知信道状态信息前提下,采用16正交幅度调制方式,结合蒙特卡罗构造算法完成极化码的构造,译码端使用基于循环冗余校验辅助的串行抵消译码算法,设计并实现了基于正交频分复用技术的水下光通信系统中的极化码编译码方案。通过实验验证了不同水质条件下码长等参数对极化码性能的影响,证明了在高信噪比时,极化码相比同等码长的低密度奇偶校验码在不同水质下具有0.2 dB~0.6 dB左右的性能增益;随着水质环境越差,其渐进性能优势表现得越明显,且不会出现误码平层的问题。极化码的编码结构更加清晰简单,译码复杂度与低密度奇偶校验码相差不大,且在译码中不需要多次迭代。因此相比于其他编码方案,极化码具有较低的编译码复杂度,在水下光通信场景中具有很强的竞争力和应用潜力。

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    17. 融合注意力机制的多尺度显著性目标检测网络
    刘迪,郭继昌,汪昱东,张怡
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (4): 118-126.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.04.014
    摘要436)   HTML20)    PDF(pc) (2670KB)(177)    收藏

    目前大多数显著性目标检测方法会受到图像复杂背景的干扰并且会出现检测结果亮度不均匀、边缘模糊的现象。针对上述问题,提出一种融合注意力机制的多尺度显著性目标检测网络方法。首先,网络以编码器-解码器架构为基础,并采用在编解码过程中连接相邻层特征的多尺度特征融合方法,以便于捕捉到图像中不同尺度的显著性目标;其次,在网络中融合注意力机制,用以关注特征的空间信息和通道信息,目的是得到均匀完整且边缘更加清晰的显著性目标检测结果;最后,在编码器与解码器之间使用一种并行多分支结构即上下文特征提取模块实现不同感受野下的特征提取,进一步提升显著性目标检测性能。实验结果表明,在ECSSD显著性目标检测数据集上检测平均绝对误差MAE和F-measure指标,相较于对比网络至少有10%和0.7%的提高。所提网络不仅能准确定位显著性目标并使其均匀显示,而且在复杂背景下能够精确预测显著性目标边缘。

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    18. 利用非局部上下文信息的遥感图像小目标检测
    李阳阳, 毛鹤亭, 张小龙, 陈彦桥, 柴兴华
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (5): 117-124.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.05.014
    摘要429)   HTML87)    PDF(pc) (1420KB)(169)    收藏

    近年来,基于深度学习的目标检测方法取得了令人瞩目的成果,并被成功应用到遥感领域。但是由于遥感图像覆盖面广,而小目标的有效信息少且定位困难,想要精确地检测出小目标并不容易。针对这一问题,利用图像中的非局部特征以及上下文信息来提高小目标检测的质量。首先采用改善特征金字塔网络和跨层注意力网络的组合结构作为主干网络,改善特征金字塔网络用于提取小目标丰富的特征信息,跨层注意力网络用来提取非局部信息并均衡分配给各层;其次使用上下文转移模块,将包含了非局部特征的上下文信息传递给对应的感兴趣区域;最后采取级联网络作为检测网络,改善小目标定位框质量。在Small-DOTA、DIOR和OHD-SJTU-S遥感图像数据集上进行了实验。实验结果表明,所提方法在3个数据集的平均精度均值都达到了最高;在DIOR数据集中包含小目标比较多的船、车辆和风车3个类别上,该算法的平均精度也是最高。这说明与现有方法相比,所提方法能进一步改善遥感图像小目标检测性能。

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    19. 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180)   HTML26)    PDF(pc) (3593KB)(159)    收藏

    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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    20. 注意力机制的SAR图像车辆目标检测网络
    张强, 杨欣朋, 赵世祥, 卫栋栋, 韩臻
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (1): 36-47.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.01.005
    摘要571)   HTML37)    PDF(pc) (4278KB)(156)    收藏

    在SAR图像车辆目标检测过程中,车辆轮廓定位不仅能够提供车辆位置信息,而且还能够为车辆状态分析提供依据,是SAR图像理解的关键步骤。但SAR图像中乘性斑点噪声会对轮廓定位造成干扰,增加车辆目标检测的难度。针对这一问题,提出了一种注意力机制的SAR图像像素级车辆目标检测网络。该网络由目标筛选、目标定位和轮廓细化三个模块构成。目标筛选在一个轻量级的特征提取网络中采用通道注意力和自注意力机制,在抑制噪声影响的同时对包含目标图像进行快速筛选,并提供稳定的定位热力图;目标定位利用掩码交叉注意力机制根据定位热力图优化粗尺度特征细化目标定位,并融入细尺度信息改善目标轮廓细节;轮廓细化通过轮廓点筛选消除上采样及噪声带来的轮廓不确定点获取准确的轮廓像素点置信度。对MSTAR数据集进行车辆像素级标注,建立SAR图像车辆数据集及大场景图像数据集用于网络测试。实验结果表明,该网络具有良好的像素级检测性能,可实现大场景SAR图像中车辆目标的快速精确检测。

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    21. 一种采用信号虚拟分解的多址接入方法
    李钊,胡娇娇
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (1): 12-18.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.01.002
    摘要505)   HTML67)    PDF(pc) (1629KB)(151)    收藏

    多用户通信系统中的共道干扰是制约无线通信系统性能改善的关键因素。现有的基于信号处理的多用户传输方法在调整信号以避免共道干扰的同时,也会损害以这些信号为载体的数据传输的性能。利用无线信号间的相互作用,提出一种基于信号虚拟分解的多址接入方法,通过引入一个调和发射机,并使该调和发射机发送一个调和信号,调和信号与公共接收机处的多用户信号相互作用,可以使公共接收机无干扰地恢复出相互正交的多路期望信号。所提方法不仅能够避免期望发射机因对其发射信号进行调整而导致的期望信号传输质量的降低,而且不存在因公共接收机抑制干扰导致的期望信号功率损失问题。仿真结果表明,相比于已有方法,当信噪比超过0分贝时,所提方法对多用户通信系统的频谱效率和功率归一化频谱效率的改善超过10%。

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    22. 可见光通信数字基带系统设计及其FPGA实现
    王鹤潼,牛书强,施会丽,王平,郭立新,刘忠玉
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (4): 31-38.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.04.005
    摘要427)   HTML29)    PDF(pc) (1966KB)(151)    收藏

    可见光通信物理层主要使用的非对称限幅和直流偏置两种光正交频分复用方案,只能在频谱效率与功率效率间选择其一。为了兼顾二者,基于自适应偏置的光正交频分复用提出了一种适于可见光通信的数字基带系统设计方案,并通过现场可编程逻辑门阵列搭建的室内可见光通信硬件平台对该方案进行了实现和验证。研究中首先通过自适应偏置光正交频分复用的MATLAB离线实现验证了使用光正交频分复用信号在室内进行可见光通信的可行性,并确定了数字基带系统中使用的参数。其次给出了可见光通信数字基带系统的设计方案。最后基于该方案,通过现场可编程逻辑门阵列搭建了室内可见光通信硬件平台,并对收发端主要模块进行介绍。测试表明所提出的可见光通信数字基带系统有效提高了频谱资源利用率,降低了系统能耗。其中物理层特殊的帧结构设计提高了快速傅里叶变换窗口检测的准确性和信道估计与均衡的能力,从而有效降低了误码率,保证了通信传输速率,进而提升了数字基带系统的整体性能。

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    23. 一种改进CenterNet的轻量化目标检测算法
    李悦言, 程培涛, 杜淑幸
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (5): 137-144.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.05.016
    摘要649)   HTML110)    PDF(pc) (4599KB)(150)    收藏

    CenterNet算法结构复杂,导致其参数量大、计算复杂度高和检测速度较慢。针对这一问题,提出了一种CenterNet-encoder算法。该算法使用深度为104层的沙漏网络作为backbone,并将其中的残差模块替换为fire模块来减少算法的参数量,提高算法的计算速度;另外,在backbone和head之间加入了编码层,在不损失分辨率的同时增大了感受野,减少了内存的占用,让输出囊括更多尺度的信息;最后,使用均方误差损失进行边界框的回归,加快算法的收敛,进一步提升了算法的检测精度。CenterNet-encoder算法最终在MS-COCO test-dev数据集上的平均检测精度为40.5%,参数量为47×106。在AMD5900X/32GB/RTX3090环境配置下,检测速度达到了18帧/s。实验结果表明,CenterNet-encoder算法虽然牺牲了一定的精度,但参数量比原算法下降了约77.6%,同时检测速度提升了约69.3%。与其他轻量化目标检测算法相比,在参数量、推理时间和检测精度上也有一定的优势。

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    24. GCN-GRU:一种无线传感器网络故障检测模型
    陈俊杰, 邓洪高, 马谋, 蒋俊正
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (5): 60-67.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.05.007
    摘要585)   HTML88)    PDF(pc) (2848KB)(150)    收藏

    无线传感器网络已经成为一种实时监测环境的解决方案并被广泛应用于各种领域。由于网络中的传感器容易受到复杂工作环境和自身硬件等因素影响而发生故障,因此无线传感器网络故障检测在其应用领域中是不可缺少的环节。针对无线传感器网络中的故障检测问题,提出了一种融合图卷积网络和门控循环单元的故障检测模型GCN-GRU,该模型由输入层、时空处理层和输出层组成。输入层接收传感器网络数据和由无线传感器网络构建的图模型并将其传输至时空处理层;在时空处理层中,运用图卷积网络提取无线传感器网络的空间分布特征及故障在高维空间的特征,并将其构造为时序序列的高维数据作为门控循环单元的输入,之后通过门控循环单元对传感器网络数据的时间演变特征和空间演化特征进行提取和融合,最后在输出层得到故障检测结果。为了评估GCN-GRU模型的性能,将其与现有的无线传感器网络故障检测算法进行仿真对比。仿真结果表明,GCN-GRU模型相较于对比算法显著地提高了故障检测率并降低了虚警率,能更有效地识别出故障传感器。

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    25. 视觉拐弯:转角视野盲区无线感知监测算法
    王潮, 周梦, 丁寅凡, 汤霖
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 197-204.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.020
    摘要163)   HTML18)    PDF(pc) (2118KB)(148)    收藏

    驾驶人视野盲区是交通事故频发的一个关键问题。现有的摄像头、转角镜以及传感器在感知环境时容易受到天气或光线不足的影响,从而导致意外事故的发生。因此,基于Wi-Fi网络低功耗、低成本、全天时的泛在感知能力,提出一种基于无线信道状态智能化感知的盲区动态对象监测系统。在类似转角或拐弯的场景下,通过无线感知技术与模式识别,提前监测是否有行人即将进入与行进方向垂直的车辆视野盲区的行为,实现“视觉拐弯”,从而预警来往车辆,避免事故的发生。实验结果表明,所提出的盲区监测系统在5 m范围内的视野盲区中实现行人检测的平均精确度可达到96%,具有鲁棒性与普适性等优势。与传统的监测方式相比,该系统在黑暗环境下能良好地工作,同时不会侵犯人们的隐私,在复杂城市交通网络中具备应用潜力,对社会改善交通状况、保障行人出行安全具有重要意义。

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    26. 自适应安全的支持模式匹配的流加密方案
    李一鸣,刘胜利
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (4): 1-10.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.04.001
    摘要171)   HTML30)    PDF(pc) (1249KB)(144)    收藏

    支持模式匹配的流加密方案为同时实现模式匹配以及用户隐私保护提供了解决思路。一方面,支持模式匹配的流加密方案可以对加密后的消息进行模式匹配操作,即通过密文查找某个关键字是否出现在明文中或出现在明文消息的哪些位置;另一方面,支持模式匹配的流加密方案的安全性保证了除模式匹配的结果外,不会泄露关于明文消息的任何额外信息。目前已经有很多关于支持模式匹配的流加密方案的工作,但尚没有支持模式匹配的流加密方案能够同时满足基于非交互式安全假设(特别是基于后量子假设)实现、具有自适应安全性以及支持带通配符的模式匹配。针对这一问题,首先,以函数加密方案为组件提出了一个支持模式匹配的流加密方案的通用构造方案。该通用构造方案具有自适应安全性且支持带通配符的模式匹配;进一步地,使用已有的基于容错学习假设的函数加密方案对支持模式匹配的流加密方案的通用构造方案进行实例化,并由此得到了一个基于非交互式后量子假设(容错学习假设)、具有自适应安全性和支持带通配符模式匹配的流加密实例化方案。

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    27. 一种智能超表面辅助的非视距安全通信方法
    高建邦, 高国旺
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 64-70.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.007
    摘要184)   HTML15)    PDF(pc) (936KB)(143)    收藏

    针对发射机与期望用户之间存在阻挡时的非视距物理层安全传输问题,提出了智能超表面辅助的阵列天线物理层安全通信方法。首先,建立智能超表面阵列天线系统模型,通过阵列天线直传链路和智能超表面反射链路完成无线系统的安全通信。随后,针对窃听者被动接收信号,无法确定窃听者具体位置的情况,提出了在确保期望用户可靠接收信号的同时以最大化人工噪声干扰功率为目标联合优化发射波束成形矢量和智能超表面反射系数矩阵的优化方法。最后,分析优化问题,并利用辅助变量和半定松弛等方法得到最优解,达到抑制窃听者接收信号的同时,确保期望用户可靠和安全通信的目的。仿真实验证实,智能超表面辅助的物理层安全通信方法提高了非视距场景下信息传输的可靠性与安全性。

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    28. 导航卫星星地双基SAR时频同步误差估计方法
    遆晶晶, 索志勇, 王婷婷, 赵秉吉, 张乐茹
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 42-53.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.005
    摘要207)   HTML19)    PDF(pc) (6117KB)(142)    收藏

    为验证长合成孔径时间下地球同步轨道合成孔径雷达对地成像的机理,采用北斗3号IGSO导航卫星作为照射源,地面静止接收的星地双基构型进行等效性验证。针对导航卫星信号特点和星-地双基合成孔径雷达面临的时间频率同步难题,提出了一种基于回波数据估计导航卫星测距码延迟误差,并进行误差修正的星地双基地合成孔径雷达回波数据时频同步误差估计方法。该方法首先根据导航卫星脉冲重复频率对一维直达波信号和反射波信号进行了二维划分,保留了整个采集信号的完整性,通过直达波信号距离向匹配滤波获得非理想采样环境下正确的峰值位置序列,并利用此峰值位置序列完成直达波信号和反射波信号的时间同步误差补偿以及本地测距码的修正,解决了北斗3号IGSO导航卫星星地双基合成孔径雷达成像过程中存在时间同步后距离脉压信号包络分布与理论推导模型失配的问题;然后利用修正后的本地测距码对直达波信号匹配滤波获得直达波峰值相位矢量;最后利用此峰值相位矢量对反射波信号进行频率误差补偿和成像处理。实测数据的处理结果验证了所提方法的有效性。

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    29. 加权分数傅里叶辅助的上行NOMA隐蔽通信
    段正祥, 杨欣, 张兆林, 王伶
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 54-63.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.006
    摘要172)   HTML11)    PDF(pc) (1245KB)(141)    收藏

    针对一个具有两阶段检测器的上行非正交多址接入系统,提出了随机功率分配和加权分数傅里叶变换来实现隐蔽通信。在该非正交多址接入系统中,存在一个可靠用户和隐蔽用户传输信息给基站,同时存在一个监听者企图侦察隐蔽用户的通信行为。设计了一种两阶段检测器,包括能量检测阶段和相似度检测阶段。通过相似度检测阶段为能量检测阶段提供先验概率,降低检错概率。针对所设计的两阶段检测器,提出了一种随机功率分配和加权分数傅里叶变换方案去掩盖隐蔽用户的传输,其中可靠用户采用随机功率分配而隐蔽用户采用加权分数傅里叶变换。给出了期望最小检错概率、可靠用户及隐蔽用户的中断概率的闭合表达式,并进行了仿真。在隐蔽约束和可靠约束下研究了最大期望隐蔽速率,以优化可靠用户的功率分配。研究表明,所设计的检测器有更低的期望最小检错概率,并改进了系统的隐蔽性能。

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    30. 改进奇异值分解的海杂波抑制算法
    国强,陈佳甜,戚连刚,CHORNOGOR Leonid
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 188-196.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.019
    摘要163)   HTML10)    PDF(pc) (2180KB)(135)    收藏

    针对强海杂波背景下海面运动目标回波信号难以检测的问题,提出了一种奇异值分解和双延迟线对消算法相结合的海杂波抑制算法。首先将脉冲压缩后的目标回波信号按周期重排成快慢时间维度矩阵,进行周期奇异值分解;然后构造出信号所对应奇异值的阈值和输入信杂噪比的关系,利用阈值对奇异值指数比进行判决,实现自适应区分海杂波和目标信号;最后对重构后的目标信号进行双延迟线对消,抑制杂波的同时确保目标信号的损失降到最低。采用实测数据对算法性能进行实验验证,相比于现有的海杂波抑制算法,所提方法能够适应目标回波序列信杂噪比的变化,在输入信杂噪比为-30 dB下仍能抑制大部分杂波并准确检测信号,由此验证了新算法具有更好的抑制效果和更优的检测性能。

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    31. 格上身份基可追踪环签名方案
    叶青,陈晴晴,豆永鹏,张静,汤永利
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 161-168.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.016
    摘要164)   HTML12)    PDF(pc) (794KB)(132)    收藏

    环签名是一种可为签名者提供无条件匿名保护的特殊数字签名。而可追踪环签名是环签名的一种变体,旨在防止签名者滥用环签名的匿名性,即可追踪环签名为签名者提供的匿名性不是无条件的,在签名者的某些行为下会导致其身份被泄露。可追踪环签名在电子投票系统和电子现金系统中扮演重要角色。针对目前格上可追踪环签名方案基于PKI体制构造,存在复杂的数字证书管理负担,文中将基于身份密码学与格上可追踪环签名相结合,提出第一个格上身份基可追踪环签名方案。与以往可追踪环签名方案不同,所提方案依据Baum等格上可链接环签名方案的框架,采用原像取样和拒绝采样等技术构造,避免使用臃肿的零知识证明技术。随机预言模型下,所提方案可被证明满足标签可链接性、匿名性以及抗陷害性,方案的安全性可规约至SIS和ISIS问题。另外,与相关方案相比,所提方案在时间开销和存储开销上也具有一定优势。

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    32. 利用高斯牛顿迭代的时频差无源定位算法
    汤建龙, 解佳龙, 薛成均
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (1): 19-28.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.01.003
    摘要544)   HTML36)    PDF(pc) (2883KB)(128)    收藏

    针对传统高斯牛顿迭代法在时差-频差定位中因迭代初始值不准而易出现的不收敛问题,提出一种基于约束加权最小二乘(CWLS)的高斯牛顿迭代定位算法。该算法首先将定位问题中关于目标位置、速度的时差-频差非线性定位方程转化为伪线性方程,分步估计目标位置、速度初始值;为实现初始值的精确估计,将目标位置与辅助变量等式约束关系松弛为二阶锥约束(SOCP)条件;引入随机鲁棒最小二乘(SRLS)构建新的线性关系,当新线性关系的最小二乘解不满足二阶锥约束条件时,使用半定规划(SDP)技术求解目标位置的估计解,通过获得的目标位置来对目标速度进行求解;获得目标参数估计初始值后,建立时差-频差定位系统下关于目标位置与速度的高斯牛顿迭代方程,利用高斯牛顿迭代对目标参数进行寻优求解,该迭代过程不需要引入辅助参数,可以直接得到目标参数。仿真实验表明,所提算法对近场目标与远场目标均有很好的定位效果,较已有经典两步加权算法,其鲁棒性好、定位精度高。同时,仿真结果表明了高斯牛顿迭代方程时对初始值优化的必要性。

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    33. 5G毫米波雨衰减链路传播模型及通信性能
    杨瑞科,高霞,武福平,李仁先,周晔
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (4): 24-30.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.04.004
    摘要370)   HTML102)    PDF(pc) (719KB)(127)    收藏

    针对第5代移动通信系统的全天候应用需求,提出了降雨环境下毫米波传播链路衰减率(特征衰减)和雨衰减信道状态的概率分布模型。采用K-S拟合优度检验方法,对北京、海口地区1951~2019年的降水观测数据资料进行统计计算分析,指出我国典型地区的降雨率分布特性更好的服从韦布尔分布。基于韦布尔降雨率分布和降雨衰减率的计算方法,推导给出了毫米波通信链路上雨衰减的概率密度函数模型。考虑毫米波在降雨信道的传播特性,根据得到的雨衰减概率密度函数模型,研究得到了雨衰减信道状态的概率分布函数模型,能有效的预测降雨环境下毫米波通信链路的信道衰减状态。进一步在M-QAM调制下,分析了毫米波通信降雨链路的平均误码率、信道容量和中断概率等。这对于毫米波通信网络在降雨环境下的推广和应用及电信运营商对链路的设计具有重要的实际价值。

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    34. B样条曲面三维扩展目标跟踪算法
    陈振,李翠芸,李想
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 101-111.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.011
    摘要157)   HTML9)    PDF(pc) (6478KB)(126)    收藏

    在目标跟踪中,三维扩展目标跟踪的实现通常需要多角度的大量量测数据,单传感器所获得的量测无论是从数量还是完整性上来说,都不能良好地满足三维形状估计的要求。针对低量测率下现有的三维扩展目标跟踪算法形状跟踪效果差的问题,提出了一种基于B样条曲面的泊松多伯努利混合滤波算法。首先,利用小波聚类对多传感器获得的三维空间量测数据进行处理,得到量测簇,在提取有效信息的同时保证算法的效率;然后,对量测簇进行划分,获得控制矩阵,控制矩阵基于B样条的控制点原理实现,因此能够表征复杂三维形状的参数,利用控制矩阵与B样条曲面拟合获得三维扩展目标的形状;最后,将B样条融入泊松多伯努利混合滤波器,扩展到三维目标跟踪,预测和更新扩展目标运动状态和形状参数。经仿真实验和真实点云数据集的验证,所提算法能够对三维扩展目标的运动状态和扩展形状实现良好的跟踪效果,且能够实现不规则三维形状的估计。

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    35. 意图驱动的自动驾驶网络技术
    冷常发,杨春刚,彭瑶
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (4): 60-70.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.04.008
    摘要456)   HTML29)    PDF(pc) (1663KB)(125)    收藏

    由于终端用户、垂直行业和内容提供商等对未来网络的灵活性和智能性等提出更高要求,所以网络服务多样化,网络结构复杂化,迫切需求网络规划、管理、运维和优化等自主化,最终实现网络意图服务意图的高度自治。为降低网络管理的复杂度,提升网络自优化的程度,需探索和利用自动化、意图驱动网络、人工智能和策略自动生成等新技术实现自动驾驶网络。自动驾驶网络把意图驱动网络作为当前网络演进的愿景,依托其意图转译技术、策略生成验证技术等实现基于意图的网络高效运营管理,并结合人工智能技术减少人工运维的开销,提高网络管理优化的效率。总结了自动驾驶网络的研究背景;明晰了自动驾驶网络的定义及优势;进而,提出了新型的自动驾驶网络的网络管控架构、实现流程和关键技术;最后设计典型自动驾驶网络的应用实例,以证明实现自动驾驶网络愿景的可行性并明确自动驾驶网络的发展方向。自动驾驶网络通过为用户提供更灵活、更高效的网络管控能力,高效实现用户需求,提升用户体验。

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    36. 一种引入注意力机制的红外目标检测方法
    杨子轩,肖嵩,董文倩,曲家慧
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (3): 28-35.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.03.004
    摘要320)   HTML22)    PDF(pc) (1452KB)(125)    收藏

    针对红外目标纹理细节少、检测精度低的问题,提出在红外检测场景下引入注意力机制的Cascade-RCNN算法,设计了一种适用于红外场景的注意力机制以提升算法检测精度。由于基于深度学习的注意力机制常在可见光数据集上进行性能验证,首先在红外检测数据集上测试常见于可见光场景注意力机制的检测精度,对于以上注意力机制在红外目标检测场景的优缺点进行分析,提出一种显隐性通道交互的注意力机制,主要由显性特征交互和隐性特征交互两种方式组成;在显性特征交互方式上采用因子分解机的方法,在隐性特征交互方式上采用全连接层的方式;最后将两种交互方式通过全连接层到同维希尔伯特空间并进行信息融合,将通道关系从显性和隐性角度进行建模。同时,提出一种局部池化替换全局池化以获取更多红外目标空间纹理信息,结合在空间维度上使用多尺度卷积提取不同感受野的目标信息,进一步提升了算法精度。在FLIR公开红外数据集上进行实验,相比于基准算法Cascade RCNN,新方法在不引入过多参数量的同时,检测性能在不同的骨干网络上有2%左右的mAP提升。

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    37. 一种抗分布式机器学习恶意节点的区块链方案
    刘远振, 杨颜博, 张嘉伟, 李宝山, 马建峰
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 178-187.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.018
    摘要124)   HTML5)    PDF(pc) (1781KB)(124)    收藏

    现有的分布式学习方案大多通过在协议中添加惩戒机制来解决恶意节点问题。此类方法基于两个假设:一是参与方为自身利益最大化而放弃恶意行为的假设,在事件发生后才可以对计算结果进行验证,不适用于一些需要即时验证的场景;二是基于可信第三方的假设,然而在实际中第三方的可信度却无法完全保证。利用区块链的信任机制,针对该问题提出一种基于区块链的抗恶意节点方案——将机器学习中模型训练的全过程通过智能合约实现,以确保机器学习过程不被恶意节点破坏。本方案以基于安全多方计算的分布式机器学习模型为研究模型,利用区块链的智能合约来实现数据的共享、验证和训练过程,所有参与方均只能按照指定的协议执行,将所有参与方转换为半诚实参与方;同时,为解决区块链公开透明特性带来的隐私问题,利用环签名隐藏参与方的数据地址,保护参与方的身份。与传统基于安全多方计算的分布式机器学习模型进行比较,表明本方案在抵抗恶意节点方面具有较强的优越性。

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    38. 一种改进Unet网络的遥感影像分割算法
    李娇娇, 刘志强, 宋锐, 李云松
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (6): 67-75.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.06.009
    摘要426)   HTML167)    PDF(pc) (3496KB)(119)    收藏

    现有的遥感影像分割算法将边缘信息和语义信息进行简单的结合,往往不能确保语义建模的整体改进。为解决此类问题,提出了基于改进Unet网络的遥感影像分割算法。该算法在基础编码器的基础上添加了边缘提取模块,此模块融合骨干网络所提取的语义特征信息以及由输入图像经过Canny算子和膨胀数学形态学操作获得的边缘特征信息,更好地学习了遥感影像的边缘。为了进一步获取遥感影像全局信息以提高分割精度,提出了边缘引导上下文聚合模块。该模块通过捕获边缘区域的像素和物体内部像素之间的长距离依赖关系,通过聚合上下文信息而加强类内一致性。在"天智杯 "人工智能挑战赛数据集的测试下,改进后的模型总体准确度达到84.5%,平均交并比达到68.6%,精度与经典Unet模型相比分别提高了5.3%和9.2%。改进后的模型在ISPRS Vaihingen和Potsdam基准数据集上总体准确度分别达到了91.2%和91.6%,更适于精确的遥感影像分割。

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    39. 结合机器学习的SSR代理下App流量识别方法
    郭刚,杨超,陈明哲,马建峰
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 138-146.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.014
    摘要257)   HTML7)    PDF(pc) (997KB)(118)    收藏

    提出了一种基于机器学习的ShadowSocksR代理下的 App 流量识别方案。目的是识别出智能手机产生的ShadowSocksR代理流量来源于哪款APP。该方案包含流量预处理、特征提取和模型构建。首先将智能手机产生的ShadowSocksR流量对应的数据包集合,按照到达时间间隔以及源目的IP地址和端口这两部分信息将其划分为细粒度的流数据分组;再将包含数据包较少的流数据分组进行进一步的过滤,目的是过滤掉后台App 或者智能手机操作系统产生的干扰流量识别的噪音流量;之后,从过滤后的流数据分组集合中提取数据包长度统计特征与分布特征、时间统计特征、数据包频率特征、数据包过滤比例特征、前后流结合特征的特征向量组成特征矩阵,输入机器学习算法得到App流量识别模型,对于需要识别的ShadowSocksR流量经过相同处理步骤得到特征矩阵后,输入App流量识别模型即可得到流量识别结果。实验结果表明,该流量识别方法对于ShadowSocksR代理下的App流量识别可以到达97%以上的准确率。

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    40. 模糊空间下双标签指纹定位算法
    郑安琪, 秦宁宁
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 81-91.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.009
    摘要148)   HTML12)    PDF(pc) (4756KB)(117)    收藏

    针对指纹定位中传统的空间划分方法所伴随的指纹点区归属识别困难和邻界匹配误判的问题,提出一种适用于区域中心识别和过渡双域判别的空间模糊划分方法,利用参考点类间距离与类内距离的差异度,衡量子区域边界的模糊度,保证实验场景定位开销最优化的同时,兼顾空间重叠划分优势,缓解子区域间绝对判别的负效应,提高定位匹配的泛化能力。在位置估计阶段,综合考虑参考点邻域间接收信号波动差异,将参考点与待定位点间信号域的距离度量转化为同源差异下的无量纲排序,并以修正后的多源排序均衡结果间接映射待定位点与参考点之间的相似度;此外,引入空间密度可达搜索强相关参考点集,结合信号域和空间域迭代约束参考点,实现目标近邻集的动态选择和集聚效应,有效克服环境变化与信号波动的干扰,提高定位方法的环境适应性。经路演下的实测数据对定位性能的评估,所提算法的定位精度优于同类区划分算法4.7%~11.8%,且在同全局匹配方法的比较中,平均定位误差最佳可降低0.422 m。

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    41. 一种SPMA协议的动态阈值设置方法
    丁峰,史琰,赵雄旺
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (5): 37-46.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.05.005
    摘要512)   HTML86)    PDF(pc) (1631KB)(117)    收藏

    基于统计优先级的多址接入SPMA(Statistical Priority-based Multiple Access)协议出现于TTNT(Tactical Targetting Network Technology)数据链中,是一种基于随机竞争思想的接入方式。该协议联合使用时域和频域资源,并将上层业务划分优先级,通过对比阈值和信道占用来评估信道接入状态并控制各个优先级业务的接入行为。然而,SPMA协议中的固定阈值设置方法存在不能灵活应对通信业务变化的问题,造成时频资源浪费,难以保障异构业务服务质量。因此,提出了基于帧成功传输概率的动态阈值设置方法。该方法利用帧成功传输概率来反映网络实时负载情况,通过对比当前的帧成功传输概率和最高优先级业务的帧成功传输概率来动态调整各个优先级的阈值,使得各优先级业务按需地接入信道,从而维护网络吞吐量的稳定,在提高信道利用率的前提下,保障高优先级业务的接入时延为毫秒级且传输成功率不低于99%。

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    42. 一种Hilbert编码的本地化位置隐私保护方法
    晏燕,董卓越,徐飞,冯涛
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 147-160.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.015
    摘要127)   HTML9)    PDF(pc) (3095KB)(115)    收藏

    基于位置的各种大数据服务在为用户提供便利的同时,也导致了各种隐私泄露的风险。本地化差分隐私模型避免了对可信第三方数据收集平台的依赖,使得用户能够依据个人需求处理和保护敏感信息,因此更适用于位置隐私保护的场景。针对现有本地化差分隐私位置保护方法编码机制复杂、位置数据可用性低等问题,提出一种基于希尔伯特编码的本地化差分隐私位置保护方法。用户端根据本地化差分隐私模型对自身所处网格的希尔伯特编码进行随机响应扰动处理,实现原始位置的隐私保护;服务器端收集大量用户的扰动位置编码并进行希尔伯特解码,进而判断用户所处的网格位置,实现对用户数量和分布密度的统计分析。通过实际位置数据集合上的实验证明,所提方法能够在实现用户位置本地化差分隐私保护的基础上提供更好的位置数据可用性和运行效率。

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    43. 优化块选择策略的高性能可逆信息隐藏算法
    周琳娜, 唐鑫, 吴正哲, 邓云腾, 李岱霖
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 112-124.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.012
    摘要145)   HTML9)    PDF(pc) (3310KB)(115)    收藏

    块选择是改善基于像素值排序的可逆信息隐藏算法性能的关键策略,通过在波动性较小的块中优先嵌入数据,可提升相应算法的不可感知性。然而,现有计算波动值的方法准确性受限于分块大小、形状和所选用的预测器,所以设计一种可以在不同分块大小、不同分块形状、不同类型预测器下通用的计算方法就尤为重要。对于较大的或者形状不规则的分块,若用于参与扩展计算的像素空间位置相关性较弱,即使相应的块波动值较小,在实际嵌入过程中,也仍然可能导致无效平移。为了解决该问题,首先提出了一种改进的波动性定义,以同时考虑水平、竖直、双斜对角4个方向上下文像素的一致性,判断完局部邻域内相邻像素一致性后,再判断同一方向上两个邻域的整体像素一致性,提升了块选择的准确性;其次,考虑了最大值与次大值、最小值与次小值之间的切比雪夫距离,通过消减最大值或最小值像素的扩展来减少无效移位。实验结果表明,文中提出的方案可实现更好的不可感知性。

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    44. 一种抗伪造攻击的车联网无证书聚合签密方案
    潘森杉,王赛妃
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 169-177.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.017
    摘要135)   HTML9)    PDF(pc) (1460KB)(115)    收藏

    车联网给现代交通系统带来了极大的便利并受到人们的广泛关注。在车联网中,车辆访问控制的身份认证和发送消息的隐私性是两个关键问题。同时,由于有限的带宽以及车辆的高移动特性,验证效率也至关重要。聚合签密方案可以有效解决上述问题。但现有部分基于Schnorr签名的聚合签密方案未对密钥进行正确的哈希绑定,而无法抵御两类公钥替换攻击;且在进行聚合签密时,用户间交换部分签密信息生成的单个无效签密仍能通过聚合签密验证,故无法抵御合谋攻击。基于上述问题提出了一种新的面向车联网的无证书聚合签密方案。该方案利用密钥原像保护技术抵御公钥替换攻击,利用哈希抗碰撞特性抵御合谋攻击。在随机预言机模型下,证明了该方案的机密性与不可伪造性。与现有方案相比,该方案增强安全性的同时并未增加计算开销,整个验证阶段仍只需要6n+1次点乘操作。性能分析表明,该方案完全适用于车联网。

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    45. 采用渐进式网络的弱监督显著性目标检测算法
    刘晓雯, 郭继昌, 郑司达
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (1): 48-57.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.01.006
    摘要372)   HTML16)    PDF(pc) (4648KB)(112)    收藏

    弱监督显著性目标检测中常存在目标错检、区域检测不全和目标边界不清晰等问题。针对上述问题,提出了一种基于渐进式网络的弱监督显著性目标检测算法,将显著性目标检测分为目标定位、显著性区域完善和目标边界细化3个子任务分阶段完成。首先,将输入图像采样为3个不同尺度的图像,分别输入渐进式网络的3个阶段进行学习;其次,在目标定位阶段设计了嵌套位移多层感知机,平衡网络的全局信息与局部信息的提取能力,以更好地定位显著性目标;最后,根据显著性图的结构不受尺度变化影响的特点,设计了异尺度自监督模块和目标一致性损失函数来构建自监督机制,使网络能够输出区域完整、边界清晰的显著性图。在5个数据集上测试所提算法,其客观指标与主观评价都优于最近的弱监督算法,且在F值指标上可以达到相关全监督算法89%的性能。实验结果表明,所提算法能生成显著性区域更完整、显著性目标边界更锐利的显著性图,且具有良好的鲁棒性。

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    46. 能量收集分布式基站系统的下行射频远端选择
    黄志民, 肖琨
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (2): 71-80.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.02.008
    摘要152)   HTML14)    PDF(pc) (1203KB)(112)    收藏

    为解决能源短缺的问题,能量收集技术被提出并广泛应用于若干典型的通信系统中。为研究在具备能量收集能力的分布式基站系统中,如何有效地选择射频远端实现下行链路通信的问题,首先建立了不依赖电网等外部能源,仅由基带处理子系统、能量子系统和射频远端子系统构成的能量收集分布式基站系统模型;其次在模型基础上,以最大化信息传输速率为目标形成了覆盖波束赋形、能量共享、功率分配的联合优化问题。针对能量收集情况不可控的问题,提出了两种不同的能量共享策略,在此基础上分别对问题进行了数学分析,推导得到了系统射频远端最优的功率分配策略,从而归纳出所述系统模型的射频远端选择算法。最后,基于该文模型与算法开展了蒙特卡罗仿真,并与已有文献中的算法进行了对比。仿真结果表明,所提算法在平均信道容量和平均能量效率上具有良好的性能,有助于减少系统的功耗,节约资源。

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    47. 改进多目标蚁狮算法的WSNs节点部署策略
    张浩, 覃涛, 徐凌桦, 王霄, 杨靖
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (5): 47-59.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.05.006
    摘要306)   HTML22)    PDF(pc) (4741KB)(112)    收藏

    针对无线传感网络节点部署中需要均衡覆盖率、连通度、节点数目等问题,构建了最低覆盖率与节点间连通性为约束条件的多目标节点部署模型,利用Pareto最优解集的思想,提出了一种基于改进多目标蚁狮算法的节点部署策略。首先,使用Fuch混沌映射初始化种群,以增加种群的多样性,同时引入自适应收缩边界因子改善算法易陷入局部最优的缺点;然后,利用时变策略对蚂蚁位置扰动以增强算法的寻优能力;再后,通过测试函数与其他多目标算法进行对比分析,结果表明改进后的算法在不同的测试函数上均能获得最小的世代距离与反向世代距离值,验证了所提策略的有效性;最后,将改进多目标蚁狮算法应用于无线传感器网络多目标节点部署中。仿真结果表明,相对于其他几种多目标算法,改进多目标蚁狮算法能有效解决无线传感器网络节点的多目标优化部署问题,提高了监测区域覆盖率与连通性,并为决策者提供更多可行解。

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    48. SC-FDE散射通信系统MMSE-HDFE-RISIC均衡
    刘刚,庞翔云,陈镇涛,郭漪
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (5): 18-24.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.05.003
    摘要362)   HTML96)    PDF(pc) (861KB)(110)    收藏

    对流层散射通信作为一种超视距通信方式,因为保密性强、抗干扰强等,是未来战场的主要通信手段之一。单载波频域均衡技术能够有效解决功放发射峰值功率受限与信号多径衰落问题,在对流层散射通信中广泛应用。然而SC-FDE系统中,频域均衡后的残留码间干扰会严重影响散射通信系统的误码性能。针对这一问题,基于最小均方误差准则,提出了一种适用于SC-FDE散射通信系统的MMSE-HDFE-RISIC均衡算法。该算法基于混合判决反馈均衡算法,通过频域估计残留码间干扰,再时域求和补偿,进一步减少了残留码间干扰对系统性能的影响。仿真分析表明,提出算法在散射信道下具有良好的误码性能。在QPSK调制下,以最小均方差来衡量,频域均衡算法性能提升约2.9 dB,相比传统混合判决反馈均衡算法性能提高约1 dB;在16QAM调制下,频域均衡算法的最小均方差性能提升约1.3 dB,相比传统混合判决反馈均衡算法性能提高约0.6 dB。

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    49. 分组马尔可夫叠加传输5G LDPC码的方案
    郭孔靖, 王千帆, 马啸
    西安电子科技大学学报    2022, 49 (6): 9-14.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2022.06.002
    摘要198)   HTML534)    PDF(pc) (866KB)(110)    收藏

    针对5G增强型移动宽带通信场景中数据信道的高可靠需求,提出了一种分组马尔可夫叠加传输5G LDPC码的方案。发送端首先将当前时刻待发送的传输块划分为多个码块,并分别编码为5G LDPC码字,之后将当前时刻的LDPC码字经过行列交织后叠加到下一个时刻的LDPC码字上,构成下一时刻的发送序列;接收端则可采用基于正规图的滑窗迭代译码算法进行译码。为降低译码的计算复杂度从而提升译码速度,方案借助协议中为每个码块分配的CRC校验,提出了一种提前终止译码准则,将通过校验码字在正规图中的对应信息固定,终止其更新。仿真结果表明,采用[1 056,528] 5G LDPC码作为基本码,在译码窗口大小仅为2的条件下,所提出的传输方案在BER=10-6处与基本码相比有1.2 dB左右的性能增益,而进一步提高译码的窗口大小虽然能降低错误平层,但增益不明显。同时,在工作信噪比区域,所提方案的复杂度与基本码的接近。

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    50. 一种用于自动驾驶场景的轻量级语义分割网络
    刘博翀, 蔡怀宇, 杨诗远, 李灏天, 汪毅, 陈晓冬
    西安电子科技大学学报    2023, 50 (1): 118-128.   DOI: 10.19665/j.issn1001-2400.2023.01.014
    摘要221)   HTML14)    PDF(pc) (2850KB)(110)    收藏

    在自动驾驶场景下,针对语义分割模型在车载硬件设备中部署时内存受限且算力不足的问题,需要设计一种较好权衡效率和精度的语义分割模型。采用单分支网络结构,设计了一个轻量级多尺度双向注意力网络。为了实现高效的特征提取,设计了一种轻量级卷积单元来构成网络的特征提取骨干。为了较好地定位和分割道路场景中尺度差异较大的物体,提出了一种多尺度双向注意力模块。它具有全局多尺度感受野,并且在沿一个方向编码通道注意力的同时保留了另一个方向的空间位置信息。基于该注意力模块,设计了跳跃注意力连接模块和特征注意力融合模块,使得输出特征兼具细节信息和语义信息。模型在Cityscapes数据集上以0.9M的参数量,取得了71.86%的平均交并比,同时在单个RTX2080Ti GPU下实现了88FPS的推理速度。实验结果表明,该模型能够实现较高的分割精度,适用于车载硬件下的部署和应用,具有一定的实用价值。

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