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块衰落信道下串联多链空间耦合LDPC码设计

孙岳,李蓓蕾,梁彩虹,李颖

2019, 46(2): 1-5. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.001

摘要 ( 806 )

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为改善空间耦合低密度奇偶校验码在块衰落信道下的性能,基于空间耦合低密度奇偶校验码的原模图结构特性,提出一种能够实现满分集的串联多链空间耦合低密度奇偶校验码集。该码集通过交换各子链相同位置上变量节点的边连接将多条子链进行耦合,使不同衰落块之间具有强相关性,从而能有效地避免由于信道深衰落引起的中断。根据原模图外信息转移算法,分析了该码集的无限长性能,并进一步通过置信传播译码算法得到该码集的有限长性能。仿真结果表明,所提出的串联多链空间耦合低密度奇偶校验码集能够有效地提升空间耦合低密度奇偶校验码在块衰落信道下的性能。

超密集网络中宏微协作的干扰最小化资源分配

郑创明,刘龙伟,张海林,李勇朝

2019, 46(2): 6-11. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.002

摘要 ( 453 )

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超密集网络能够最大化频谱利用率,但不可避免地带来严重的小区间干扰。为解决该问题,提出一种能够适应超密集网络动态负载场景宏微协作的干扰最小化资源分配算法。首先通过宏微协作交换小区子带干扰信息;然后为高功率用户分配邻区子带干扰较小的资源来降低小区间干扰。当小区业务部分加载时,算法还通过为高功率用户分配更多的带宽资源来降低它们的功率谱密度,从而进一步降低小区间干扰。仿真结果表明,新算法在业务量动态变化的超密集网络中能够有效地降低网络的干扰水平并提升网络的能效比。

自适应目标新生δ广义标签多伯努利滤波算法

李翠芸,陈东伟,石仁政

2019, 46(2): 12-16. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.003

摘要 ( 526 )

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针对传统广义标签多伯努利滤波算法因需已知新生目标状态分布信息而导致在实际场景中估计精度下降的问题,提出一种新的自适应目标新生δ广义标签多伯努利算法。该算法以广义标签多伯努利滤波器为基础,利用上一时刻接收到的量测信息反推当前时刻新生目标的存活概率和状态信息,并给出其标签伯努利随机集的参数表示。仿真结果表明,所提算法对于未知新生目标先验信息的复杂运动场景具有较强的多目标跟踪鲁棒性,且跟踪精度以及时间耗费均优于传统广义标签多伯努利滤波器。

一种改进的全局注意机制图像描述方法

马书磊,张国宾,焦阳,石光明

2019, 46(2): 17-22. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.004

摘要 ( 521 )

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针对现有基于注意机制的图像描述方法全局信息缺失问题,提出了一种改进的全局注意机制图像描述方法。该方法在注意机制的基础上,通过设计全局特征网络来模拟人类感知机制的全过程,对图像全局特征进行增强。将所提方法在相同数据集和网络超参数的情况下与目前最优网络进行实验对比,分析了全局信息对生成文本的影响。实验结果显示,文中提出的方法在更具挑战性的中文文本描述任务上客观评价指标优于目前最优的模型。同时,在主观评价中能够生成更准确的文本内容,也更具丰富性与多样性,接近自然语言描述。

星载相控阵热变形误差估计与校正方法

霍立寰,廖桂生,杨志伟,辛金龙

2019, 46(2): 23-28. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.005

摘要 ( 398 )

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为提高星载相控阵天线热变形误差估计精度,提出一种结合机械测量和信号处理的误差估计方法。该方法利用测量传感器的测量数据,能够快速地拟合得到形变阶数和阵元初始位置;根据星-地几何关系,提取已知来波角度的模糊地块回波作为校正源数据,进而结合形变特性建立优化模型,在迭代中计算得到更加精确的阵元位置估计值。仿真结果表明,该方法能够获得优于1/15波长的热变形误差估计结果,并且在较大变形误差的情况下仍具有良好的稳健性,最终获得了良好的方向图校正结果。

采用双向LSTM模型的雷达HRRP目标识别

徐彬,陈渤,刘家麒,王鹏辉,刘宏伟

2019, 46(2): 29-34. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.006

摘要 ( 488 )

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针对传统雷达高分辨距离像目标识别方法只考虑高分辨距离像样本的包络信息而没有考虑其时序相关特性问题,提出了一种采用双向长短时记忆网络模型的识别算法。该算法首先选取出高分辨距离像样本的目标区域,并根据目标区域提取对于平移敏感性稳健的输入特征;然后采用双向长短时记忆模型对输入特征提取双向时序信息;最后通过投票策略融合双向信息,输出样本类别。采用实测数据的实验结果表明,该算法不仅可以有效地识别雷达目标,而且对于平移敏感性非常稳健。

无损高压缩率电路设计

朱嘉,刘红侠

2019, 46(2): 35-40. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.007

摘要 ( 404 )

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为了节省传输系统数据带宽,满足实时压缩要求,通过对Deflate算法硬件实现,设计了一种无损高压缩率电路。通过4列双哈希并行匹配,采用静态哈夫曼编码技术,发挥硬件流水结构和并行计算优势,提升了压缩速度及压缩率。该硬件电路由系统硬件描述语言设计,使用现场可编程阵列进行测试并验证,最终应用于基带追踪数据进行流片,压缩模块面积为0.022 mm ²。测试数据表明:该压缩电路获得了56.68%的高平均压缩率,压缩速率提高至1039Mbit/s。该压缩模块速率及压缩率可满足基带数据追踪系统实时压缩要求。

一种高精度低温漂带隙基准电路的设计与实现

刘晓轩,张玉明,季轻舟,曹天骄

2019, 46(2): 41-46. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.008

摘要 ( 636 )

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针对带隙基准电路对集成电路精度的影响,提出了一种新的低温漂带隙基准电路。通过分段温度补偿,补偿了带隙基准电路,减小了温度漂移,优化了基准的温度性能。基于西岳公司3μm18V双极工艺,设计了基准电路和版图,并进行流片。仿真和流片结果表明:在典型工艺角下,基准在-55℃~125℃内,温度系数为1.7×10 ^-6~6.0×10 ^-6/℃;在2.2V的电源幅度范围下,具有0.03 mV/V的电源抑制特性。该电路已成功应用于一款线性稳压电源中。

一种智能高效的并行护士排班算法

王陟,李雁妮

2019, 46(2): 47-53. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.009

摘要 ( 842 )

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护士排班问题是多约束条件下的NP难优化问题,好的排班对提高护士工作效率、优化医院人力资源配置具有重要意义。然而,目前大多数算法不仅在计算时间和求解质量之间难以有效达到平衡,而且很难在可行的时间内求解这类大规模问题。针对上述问题,提出了一种新的智能高效两步并行护士排班算法。第1步采用启发式调整排序随机生成问题的初始解,以获得高质量的算法初始解;在此基础上,第2步采用并行智能多样化变邻域搜索和增量式计算来快速寻优。同时,采用随机扰动使算法逃离局部最优,并引入禁忌列表以避免冗余计算。大量的标准测试数据集上的仿真实验结果表明:这种算法在平均解质量和运行时间上均优于现有最好的护士排班算法,且更适合于大规模护士排班问题的求解。

热振加载条件下电子封装结构的疲劳寿命分析

赵福斌,仇原鹰,贾斐,马洪波

2019, 46(2): 54-60. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.010

摘要 ( 395 )

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以包括塑料球栅阵列封装和单电源电平转换芯片封装结构的某基板为研究对象,为了计算其在热振耦合加载条件下的疲劳寿命,基于递增损伤叠加法提出了一种改进的热振耦合载荷作用下的疲劳寿命计算方法。该方法应用Anand统一粘塑性理论描述焊点材料在热循环加载条件下的力学行为,并基于热循环载荷频率修正后的Coffin-Manson方程计算热循环寿命。计算出不同温度环境中的随机振动损伤,以各温度在热循环载荷中所占的时间分数为权对各个随机振动损伤进行平均,将随机振动平均损伤与热循环损伤进行叠加,得到总损伤,进而得出疲劳寿命。研究结果表明,在一定的热振载荷加载条件下,研究对象的疲劳寿命满足使用要求。

一种多视图深度融合的连续性缺失补全方法

毛莺池,张建华,陈豪

2019, 46(2): 61-68. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.011

摘要 ( 400 )

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针对现有连续性缺失补全方法的不足,建立了一种多视图深度融合的连续性缺失补全方法。该方法采用反转距离加权插值、双向简单指数平滑、用户协同过滤、能量扩散协同过滤及文本嵌套的方法,分别得到时空和语义缺失数据补全中间结果;构造了神经网络模型融合跨时空和语义视图中的互补异构信息,完成连续性缺失补全。实验表明,该方法补全连续性缺失不但效率高,而且比时空多视图补全在平均绝对误差与平均相对误差上分别降低7%和22%,具备普适性且适用于相关时空连续性缺失序列补全领域。

MIMO雷达空时编码和接收权联合稳健设计

王洪雁,乔恵娇,裴炳南

2019, 46(2): 69-77. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.012

摘要 ( 379 )

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针对基于多进多出雷达的空时自适应处理方法的检测性能对目标参数估计误差敏感从而导致系统检测概率稳健性较差的问题,提出一种改善多进多出空时自适应检测性能的发射波形和接收权联合稳健设计方法。首先推导了多进多出空时自适应输出信干噪比的数学表达,而后构建了目标空时频导向矢量估计误差模型。在此误差模型、波形恒模特性、旁瓣以及杂波抑制等约束下,基于最大化最差情况下输出信干噪比准则,提出了改善多进多出空时自适应检测性能的发射波形相关阵和接收权联合稳健优化问题。为求解所得复杂非线性优化问题,提出一种迭代方法,其中每一步都可转化为半定规划问题,因而可获得高效求解。仿真结果表明,与现存主要的稳健方法、非稳健方法及不相关波形相比,所提方法可显著改善多进多出空时自适应检测概率的稳健性能。

直流接地极极址刀闸控制系统

唐杰,敖少鹏,袁文俊,林沛斐,汪洋

2019, 46(2): 78-82. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.013

摘要 ( 403 )

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由于移动通信技术的发展,设备被分散或者置于偏远地区,使用远程控制可降低所耗费的人力和物力。当前,接地极极址往往位于直流线路两端,每次拉合刀闸准备时间长,工作效率低,而国内外直流线路接地极运维单位较少,导致运行维护经验相对较少。针对当前状况,采用步进电机实现力矩输出,进行远程控制系统的研究和实现,构建基于STM32单片机的步进电机最小控制系统并接入全球移动通信系统通讯网络,进而输出所需要的扭矩来实现电闸的开合。由系统部署成功后测试结果可知,系统能良好地达到预期效果,实现步进电机的启停、变向及变速等。采用这种远程控制系统,能适应各种工作环境,实现极址刀闸的自动拉合,代替人工操作。

异构社交网络用户兴趣挖掘方法

屠守中,闫洲,卫玲蔚,朱小燕

2019, 46(2): 83-88. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.014

摘要 ( 388 )

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由于当前各类主流网络平台的发展呈现出“社交平台内容化、内容平台社交化”的趋势,用户分化也日趋明显,出现了拥有大规模粉丝的超级节点,因此,提出了一种基于社交关系的兴趣挖掘模型。结合矩阵分解和标签传播算法,将用户分为内容发布者和普通用户两类,并分别提取和计算兴趣话题,实现了在大规模异构网络中发现、挖掘用户兴趣。基于知乎数据集上设计的对比实验,验证了模型的有效性以及算法的性能优势。与基线方法相比,这种算法在查全率上最大提升约42%,F₁值最大提升约33%。

感知联合优化的深度神经网络语音增强方法

袁文浩,娄迎曦,梁春燕,王志强

2019, 46(2): 89-94. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.015

摘要 ( 435 )

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基于深度神经网络的语音增强模型的训练一般采用均方误差作为代价函数,没有针对语音增强问题进行优化。针对这一问题,从相邻帧网络输出之间的相关性和各时频单元的语音存在情况两方面进行考虑;通过在代价函数中对相邻帧的网络输出进行关联,并设计一个反映时频单元语音存在情况的感知系数,提出了一种感知联合优化的深度神经网络语音增强方法。实验结果表明,相比基于均方误差的语音增强方法,该方法显著地提高了增强语音的语音质量和可懂度,具有更好的语音增强性能。

目标威胁等级风险控制传感器管理方法

庞策,单甘霖,段修生

2019, 46(2): 95-100. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.016

摘要 ( 299 )

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针对目标跟踪过程中由于模型及观测误差对目标威胁度估计不够准确的问题,将目标威胁度不确定性最小化为优化目标。基于隐马尔科夫理论及风险理论,提出了一种目标威胁等级风险控制下的传感器管理模型,设计了一种基于多Agent理论的分布式传感器管理方案求解算法。仿真实验表明,通过该模型能够顺利地解决传感器资源不足情况下的管理问题,求解质量较高,速度较快。

一种无线传感器网络二维目标覆盖的改进方法

卢毅,周杰,万连城

2019, 46(2): 101-106. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.017

摘要 ( 310 )

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针对二维目标覆盖问题,提出了一种新的量子退火算法,设计了相应的系统模型,并给出了覆盖优化的目标函数。因为以往的启发式算法存在运行停滞等问题,所以为量子退火算法设计了全新的解集生成方式、量子旋转门、量子位测量方法和量子位状态更新方法,加快了算法的收敛速度。将基于量子退火算法的方法与粒子群算法、蚁群算法进行了仿真比较。仿真结果显示,相比粒子群算法与蚁群算法,该量子退火算法能够有效地提升解的质量,检出的目标数有较大幅度的提高。

辐射保真的红外遥感图像超分辨率重建

时文俊,郭从洲,童晓冲,田园,曹闻

2019, 46(2): 107-113. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.018

摘要 ( 402 )

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为了解决红外遥感图像超分辨率重建与辐射定标精度保真之间的矛盾,结合正则化超分辨率重建理论,建立了基于二阶总广义变分的超分辨率重建模型。通过分析重建模型的特点,引入交替方向乘子法进行数值求解;重建过程利用双边滤波器原理,将图像的高低频信息分离;针对分离后高频信息图像进行重建处理,将低频信息图像与重建后的高频信息图像融合达到超分辨率的目的。利用风云四号气象卫星得到的真实红外图像进行实验验证和定量化分析,表明该方法对辐射定标精度的影响要小于常规意义下的超分辨率重建的影响。

一种蜂窝移动用户小区切换的宏分集方案

李中捷,陈燚雷,曹世明,朱翠涛

2019, 46(2): 114-118. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.019

摘要 ( 304 )

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针对毫米波蜂窝网络中用户移动产生切换造成的通信链路不稳定问题,提出一种双基站宏分集方案,并基于该方案分析了移动用户的切换概率。首先,假设基站分布为泊松点过程,目标用户采用最近基站接入准则,建立双基站宏分集下蜂窝用户的移动模型;然后,由随机几何理论推导出移动用户的切换概率理论表达式;最后,通过MATLAB仿真软件求解切换概率的分析解,并使用蒙特卡罗仿真验证分析结果的可靠性。仿真结果表明,随着用户移动速度和基站密度增加,发生一次切换的概率明显增大,但是发生两次切换的概率几乎不变。因此,该方案可以较好地保证移动用户通信链路的稳定。

社交问答网站中的用户兴趣能力分析方法

黄影,何婷,裴庆祺

2019, 46(2): 119-123. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.020

摘要 ( 343 )

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针对现有的社交问答网站存在回答质量不够高、用户接受信息过载、问答周期过长等问题,提出了一种基于自然语言处理的用户兴趣能力分析方法。该方法能够针对文本分析中可能存在的短文本和垃圾回复的情况,增加数据预处理模块,按照给定规则过滤回答和合并问答数据;结合程度值计算方法提取出用户短期兴趣、长期兴趣和能力3个方面的特征;最终能够更准确地将提问推荐至既有兴趣回答又有专业知识提供高质量回答的用户。仿真实验结果表明,所提出的方法能够准确地判断社交问答网站中用户的关注点和能力擅长的领域,将提问与回答用户进行更准确的匹配,进而验证了所提出方法的有效性。

集成学习人工蜂群算法

杜振鑫,刘广钟,赵学华

2019, 46(2): 124-131. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.021

摘要 ( 353 )

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为了抑制人工蜂群算法中的早熟收敛问题,提出一种集成学习框架,挖掘种群中的有用信息来抑制早熟。当个体产生候选解的时候,通过对所有好于当前解的个体线性组合,产生一个集成最优解;然后利用相应的人工蜂群算法的搜索公式产生候选解,该公式中的全局最优解被集成最优解代替。该框架通过产生更有希望的个体带领算法进化,帮助算法逃离局部最优解。实验表明,新的集成学习框架显著地提高了全局最优解引导的人工蜂群算法的性能,而没有增加算法的计算复杂度,且该框架可提高全局最优解引导的差分、粒子群算法的性能。

权重量化的深度神经网络模型压缩算法

陈昀,蔡晓东,梁晓曦,王萌

2019, 46(2): 132-138. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.022

摘要 ( 585 )

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深度神经网络模型通常存在大量的权重参数,为了减少其对存储空间的占用,提出权重量化的深度神经网络模型压缩算法。在前向传播过程中,使用一个四值滤波器将全精度权重量化为2、1、-1和-2四种状态,以进行高效的权重编码。最小化全精度权重与缩放后四值权重的L₂距离,以获得精确的四值权重模型。使用一个32位二进制数对16个四值权重进行编码压缩,以大幅度压缩模型。在MNIST、CIFAR-10和CIFAR-100数据集上的实验表明,该算法分别获得了6.74%、6.88%和6.62%的模型压缩率,与三值权重网络的相同,但准确率分别提升了0.06%、0.82%和1.51%。结果表明,该算法可提供高效、精确的深度神经网络模型压缩。

一种嫦娥三号高程值的估计方法

周哲哲,赵萌,石凡,陈胜勇,栾昊

2019, 46(2): 139-144. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.023

摘要 ( 275 )

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针对嫦娥三号所拍摄的图像为近月表图像,未搭载激光高度计,无法获得高程值这一问题,提出一种嫦娥三号高程值估计的方法。该算法是在嫦娥二号多传感器数据的基础上,训练出在图像中的特征描述子与高程值之间对应关系的误差反向传播神经网络模型;然后利用嫦娥三号的高精度图像特点,估计出相应的高程值。实验测试结果表明,这种算法可将高程值估计误差降低到3.94%,因此得到的嫦娥三号高程值具有可靠性,可应用于高精度月球重建。

哈希索引的扩展置信规则库推理方法

刘莞玲,肖承志,傅仰耿

2019, 46(2): 145-151. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.024

摘要 ( 367 )

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由于扩展置信规则库在推理过程中需要遍历规则库中所有的无序规则,所以当规则库很大时,扩展置信规则库系统的推理效率不高。鉴于此,提出使用局部敏感哈希算法构建置信规则索引的优化方法。首先用局部敏感哈希算法为规则库中的所有规则生成特殊的局部敏感哈希值,该哈希值能尽量保持原始规则之间的相似度,因此相似的规则有较大的概率得到相同的索引值;然后通过对输入数据的处理,在索引表中找到与输入数据邻近的规则,并有选择地激活这些规则,从而提高该系统的组合推理效率;最后通过选用非线性函数拟合实验和输油管道的泄漏检测仿真实验,对基于局部敏感哈希索引的扩展置信规则库系统进行检测和验证。实验结果表明,局部敏感哈希算法能够有效地优化扩展置信规则库系统的推理效率,并能够提高输出结果的准确率。

CNN图像标题生成

李勇,成红红,梁新彦,郭倩,钱宇华

2019, 46(2): 152-157. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.025

摘要 ( 503 )

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图像标题生成任务需要生成一个有意义的句子来准确地描述该图像的内容,而现有研究通常采用卷积神经网络编码图像信息、循环神经网络来编码文本信息,由于循环神经网络的“串行特性”,导致模型的性能低。为解决该问题,基于卷积神经网络来构建一种模型,采用不同结构的卷积神经网络来同时处理两个模态的数据,得益于卷积运算的“并行特性”,该模型的运行效率有明显提升。在两个公开数据集上进行了实验,实验结果在指定的评价指标上也有一定的提升,表明了该模型对于处理图像标题生成任务的有效性。

参数自适应动态贝叶斯舰船态势估计算法

毕城,王玲琳,刘永信

2019, 46(2): 158-163. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.026

摘要 ( 303 )

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为减少动态海域下贝叶斯网络舰船态势估计算法较大的误差,提出了一种改进的动态贝叶斯网络舰船态势估计算法。该算法根据多路传感器的数据和新获取的态势信息进行推理,通过计算新态势要素与原有态势要素间的互信息构建并更新动态贝叶斯网络参数。与传统贝叶斯网络态势估计算法对比,在仿真情况下对10000艘舰船进行合作态势估计,改进动态贝叶斯网络的舰船态势估计算法合作舰船错误率降低了7.1%;用实测数据,目标的合作态势提升了4.2%。改进的算法不仅能够实时地反映舰船环境变化,同时还提高了目标态势估计的准确概率,为海监提供了一种舰船态势分析与决策的技术支持。

天空区域分割修正的图像去雾新算法

暴婉婷,王俊平,魏书蕾,李艳波,周勇

2019, 46(2): 164-169. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.027

摘要 ( 586 )

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为了改进基于暗通道先验假设图像去雾算法的细节信息丢失、大气光强值估计偏低、天空区域去雾效果不佳等不足,笔者提出一种天空区域分割修正的彩色图像去雾新算法。新算法在暗通道先验算法的基础上,对暗通道与亮通道先验模型进行带参线性加权运算,提出加权平均融合COPLIP模型和MSR模型的天空区域修正新模型及实现算法。与现有去雾算法比较,实验结果表明新算法能够克服现有算法对于天空区域去雾效果不佳的问题,同时通过客观评价指标验证了新算法的有效性。

复杂环境中手机电磁辐射的比吸收率计算

左胜,白杨,张玉,赵勋旺,林中朝

2019, 46(2): 170-176. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.02.028

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针对如何精确、高效地计算复杂环境中手机电磁辐射比吸收率的问题,开展了有限元区域分解方法及其对于非周期结构目标的求解方法研究。结合有限元区域分解与并行计算技术,给出了一种分析手机辐射情况下人体局部比吸收率的高效方法。通过计算复杂分层人头模型,与商业软件进行对比,验证了该方法的正确性与计算效率。最后,将这种方法应用于车载环境中人头局部比吸收率仿真分析中,有限元求解网格量突破1000万,表明了该方法的计算能力。

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