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联合误差估计的机载超高分辨率SAR成像

景国彬,李宁,孙光才,邢孟道

2019, 46(3): 1-7. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.001

摘要 ( 674 )

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针对机载超高分辨率合成孔径雷达存在运动误差严重影响成像质量的问题,提出一种联合误差估计的超高分辨率成像方法。首先,依据合成孔径雷达成像几何,将惯导投影到斜距平面坐标系,反演出运动误差,通过插值运算完成距离空变粗补偿;接着,为了有效结合运动补偿,采用改进施托克插值的距离徙动算法完成徙动校正;利用子孔径误差相位提取和全孔径拼接的方法,完成运动误差的精估计和补偿;采用图像偏移算法实现残余方位空变误差相位估计和补偿。完成以上徙动校正和运动补偿后,对方位全孔径数据进行匹配滤波,得到超高分辨率合成孔径雷达成像结果。采用所提算法对机载X波段和Ku波段实测数据进行成像,得到二维0.05m超高分辨率成像结果,验证了该方法的有效性和实用性。

从瞬态到全域稳定度的测量方法进步

白丽娜,王一妃,周渭,黄李贝,王远

2019, 46(3): 8-13. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.002

摘要 ( 402 )

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将边沿效应推广到数字领域,利用数字边沿结合数字鉴相算法得到瞬态频率稳定度,将瞬态稳定度从10 ^-4每百纳秒提高到10 ^-5每百纳秒,解决了模拟相位重合检测技术存在的对硬件线路要求过高、设备漂移、无法扩展到全域稳定度等问题。数字方式可在瞬态稳定度的基础上扩展到短期及中、长期稳定度,从根源和影响效果等方面对频率源相位噪声进行更全面的描述。

一种自适应的拟牛顿投影稀疏信号恢复算法

周雪芹,冯象初,景明利

2019, 46(3): 14-19. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.003

摘要 ( 427 )

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针对稀疏恢复中贪婪类算法需要提前已知稀疏度的问题,提出了一种自适应拟牛顿投影稀疏恢复算法。该算法分为两层循环:外层循环主要是利用阈值算子估计信号的稀疏度,内层循环在外层迭代估计的当前稀疏度下,基于拟牛顿投影算法完成稀疏信号恢复。仿真实验表明:该方法相对于需要事先已知稀疏度的贪婪算法,可在稀疏度未知的情况下获得稀疏信号的较优逼近性与恢复率。

RFCcertDT:SSL/TLS中证书验证的测试工具

陈矗

2019, 46(3): 20-25. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.004

摘要 ( 577 )

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为解决现有工具对安全套接层或传输层安全协议实现中证书验证模块的检测效率低等问题,研发了对证书验证模块进行差异测试的新工具RFCcertDT。首先,RFCcertDT基于因特网工程任务组制定的请求评议进行证书规则的自动提取、更新、分类和表示,基于动态符号执行技术生成证书作为测试用例;然后,使用生成的证书和令牌环式测试实现对单个或多个证书验证模块的差异测试并生成软件错误报告。实验结果表明,RFCcertDT的检测效率优于现有工具。RFCcertDT对证书验证模块实现了高效的检测,有助于加强安全套接层或传输层安全协议的软件安全。

一种有效的局部可修复码的构造方法

王祥旭,车书玲,纪玉晖

2019, 46(3): 26-31. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.005

摘要 ( 370 )

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为了能够同时优化局部可修复码的平均信息修复度、平均修复度以及更新复杂度,并降低构造局部可修复码的算法复杂度,通过分析Tanner图的特点,提出了一种新的构造方法。首先,对局部校验节点进行设计,在满足局部可修复码的平均信息修复度为最优的基础上,通过区分局部组的特点,对重叠组进行分类构造,优化码的平均修复度;其次,对全局校验节点进行设计,优化码的更新复杂度;最后对构造码的算法复杂度进行分析和对比。结果表明,所提出的方法优化了以上所述的性能,且降低了局部可修复码在构造过程中的复杂度。

二维面阵子空间重构快速估计方法

张政和,李逸洋,张林让,刘楠

2019, 46(3): 32-38. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.006

摘要 ( 428 )

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针对当前进行二维面阵高精度波达方向估计时计算复杂度较高的问题,提出了一种适用于二维面阵的高精度低计算复杂度的快速估计方法。这种方法首先利用面阵子阵间的旋转不变关系完成二维角度预估;然后将预估角度作为先验信息,利用子阵的信号子空间重构面阵的信号子空间,并进行梯度搜索,实现对二维角度的精确估计。其中,利用子阵的信号子空间对面阵的信号子空间进行重构,有效地降低了进行子空间估计时的计算复杂度;采用梯度搜索的办法进行局部搜索,使得搜索时的计算复杂度大幅下降,获得了与经典二维MUSIC算法一致的估计精度。计算机仿真结果验证了所提算法的有效性。

利用稀疏贝叶斯理论的跳时估计方法

张朝柱,王宇,荆福龙

2019, 46(3): 39-44. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.007

摘要 ( 329 )

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当跳频信号的频率不在预设的频率集中时,为了提高跳时估计的正确率,提出了一种基于稀疏贝叶斯理论的跳时估计方法。该方法首先在信号模型中设置频率偏差参数;其次利用狄利克雷过程以及稀疏贝叶斯理论,设计接收信号模型中各个参数的迭代规则,并在每次迭代中利用频率偏差参数修正频率字典矩阵;最后,算法收敛时可得到用于计算谱图的稀疏矩阵,进而可以得到跳时的估计值。仿真结果表明,该算法估计的跳时正确率高于其他方法,并且计算的谱图的真实性也高于其他方法。

一种Android恶意软件检测模型

杨宏宇,那玉琢

2019, 46(3): 45-51. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.008

摘要 ( 671 )

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针对传统Android恶意软件检测方法检测精度较低等不足,提出一种基于双通道卷积神经网络的Android恶意软件检测模型。首先,提取应用程序的原始操作码序列并生成指令功能序列;然后,将两种序列分别作为卷积神经网络两个通道的输入迭代训练并调整各层神经元权重;最后,通过已训练的检测模型实现对Android恶意软件的检测。实验结果表明,该检测模型对恶意软件具有较好的检测分类精度和检测准确率。

一种改进卷积神经网络的教学图像检索方法

刘道华,崔玉爽,赵岩松,宋玉婷,王景慧

2019, 46(3): 52-58. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.009

摘要 ( 446 )

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针对卷积神经网络在提取图像特征时所造成的特征信息损失以及降低高维度图像特征数据等问题,提出了一种改进卷积神经网络的图像检索优化方法。该方法首先利用融合的卷积层提取图像特征,并在融合的卷积层之间添加全连接层以减少特征信息的丢失;然后采用主成分分析法对高维的特征数据进行有效的降维处理;最后采用余弦相似度的方法进行相似度匹配,以实现相似图像的检索。采用当前经典的LeNet-L、LeNet-5等方法同文中方法在图像检索性能评价指标上进行对比实验。实验结果表明,所提出的检索方法比文中其他检索方法在查全率和平均查准率方面提高了3%27.3%。

多信道S-ALOHA功率攀升机制的性能分析

简鑫,王芳,宋健,方伟,蒋欣,曾孝平,谭晓衡

2019, 46(3): 59-64. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.010

摘要 ( 378 )

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针对海量机器类终端同步入网时因重传带来的功耗急剧增加问题,以第i个时隙内进行第j次随机接入的用户数作为状态变量,给出了带功率攀升机制的多信道S-ALOHA的暂态性能分析办法(尤其是功耗与时延模型)及其接入强度稳定时的近似形式。以3GPP机器类通信两种业务模型进行数值仿真,验证了所提性能分析办法及其近似形式的正确性,给出了用户数、退避区间、最大重传次数对功率攀升机制的性能影响,提出了适当增大退避窗口以时延换取能耗的优化策略。

一种航空电子系统安全性需求验证方法

丁明,张书玲,张琛,张军

2019, 46(3): 66-73. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.011

摘要 ( 328 )

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针对航空电子系统安全性评估过程中正确性难以保证的问题,在研究系统安全性模型的基础上,提出了一种基于模型的系统安全性需求描述和验证方法。该方法首先针对系统功能需求、安全性目标和失效状态建立危害用例,提取安全性需求;然后,采用带功能失效的状态机图描述包含安全性需求的系统功能模型,并使用安全扩展层次自动机作为中间状态,通过转换算法实现系统功能模型的形式化描述;最后,通过模型检测实现安全性需求的正确性验证。实例分析表明,该方法能够验证设计的系统功能是否满足安全性属性,提升安全性评估的准确性和效率。

区分性联合稀疏字典交替优化的语音增强

贾海蓉,王卫梅,王雁,裴俊华

2019, 46(3): 74-81. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.012

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在联合稀疏字典的语音增强中,由于联合字典的相似性,导致稀疏重构阶段产生语音和噪声混淆进而产生语音失真问题。针对此,在训练阶段提出一个费希尔准则下的目标函数。该函数包含了语音和噪声的区分约束项,并用与信号变化相关的平衡因子去调整各项权值,为尽可能减小混淆误差提供了保障;同时,为了能使目标函数收敛,设计了一种交替优化字典和稀疏系数的算法,迭代寻找所需的字典和稀疏系数,完成语音字典和噪声字典的输出,得到具有非相似即区分性能较好的联合字典。在增强阶段,将带噪语音信号在联合字典上进行稀疏表示,并估计出语音幅度谱和噪声幅度谱。最后,结合维纳滤波器和理想二值掩模的优点,提出了新的软掩模滤波器,进一步消除了残余噪声。通过对不同信噪比的带噪语音进行实验,新算法得到的语音信噪比和听觉感知评价都较高,验证了新算法在提高语音性能方面的有效性。

奇异值分解与中心度量的细粒度车型识别算法

蒋行国,万今朝,蔡晓东,李海鸥,曹艺

2019, 46(3): 82-88. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.013

摘要 ( 318 )

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针对细粒度车型识别图像分类因存在冗余特征而导致识别率低的问题,提出一种基于奇异值分解与中心度量的细粒度车型识别算法。首先,提出一种基于奇异值分解卷积神经网络,对全连接层的权重矩阵进行奇异值分解后重新赋值并微调,可以去除具有相关性的冗余特征,学习到细粒度级别的区分性特征;其次,提出一种学习不同特征的融合损失方法,将中心距离损失和分类损失进行加权融合,使得学习的特征类内之间的距离更小。实验表明,该方法使用 Residual Network(ResNet)框架在Cars-196细粒度车型数据集上测试,准确率能够达到93.02%,优于目前表现较好的双线性和注意力模型。扩展实验证明该方法同样适用于其他网络框架。

异构多核片上系统的帧任务节能分配算法

夏军,杨逸,林毅

2019, 46(3): 89-95. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.014

摘要 ( 246 )

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针对异构多核片上系统的高能耗问题,提出了一种对帧任务进行分配的高能效两级优化算法。算法将系统能耗最小化问题定义为非线性整数规划问题。第一级优化将问题进行松弛处理,求解得到任务分配矩阵;第二级优化采用带判决门限的取整函数更新分配矩阵,构造新的规划问题并求解;最后结合两级优化得出最终的任务分配矩阵。仿真结果表明,与部分启发式算法相比,该算法能耗降低了20%50%,接近理论最优能耗;与能耗接近的其他优化算法相比,求解时间减少了54%75%。

机动目标跟踪波形和检测门限自适应算法

王树亮,毕大平,阮怀林

2019, 46(3): 96-101. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.015

摘要 ( 349 )

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由于现有雷达目标跟踪波形和检测门限自适应算法大多围绕以距离、距离率作为量测的一维运动目标展开,忽略了角度对目标跟踪的影响,从而无法对目标进行跟踪定位。为此,提出一种杂波背景下针对二维机动目标跟踪的雷达波形和检测门限联合自适应算法。首先,对传统基于时延-多普勒分辨单元的理论作进一步扩展,设计出一种包含距离-距离率和方位为量测的具有“棱柱”结构的分辨单元;然后,给出了包含波形参数和检测门限的量测误差协方差的联合近似表达式;最后,利用认知雷达思想,以滤波误差协方差的迹最小为代价函数自适应选择下一时刻的波形参数和检测门限,以提高系统的跟踪性能。仿真结果表明,波形和检测门限联合自适应算法的跟踪性能要明显优于传统的固定参数跟踪算法。

一种有效的CFCR域LFM信号分析方法

荆福龙,张春杰,司伟建,王宇,焦淑红

2019, 46(3): 102-108. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.016

摘要 ( 288 )

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为了解决现代电子战领域中无延迟的线性调频信号分析方法计算量大,以及低信噪比情况下抗噪性能和估计精度不理想的问题,提出了一种有效的无延迟线性调频信号分析方法。所提算法通过利用局部尺度傅里叶变换和傅里叶变换,将线性调频信号变换到中心频率-调频率的二维域中。在中心频率-调频率域中,线性调频信号的能量得到有效积累,形成易于检测的尖峰。通过检测尖峰坐标,得到信号参数的估计值。为了提高估计精度和降低计算量,采用了双尺度估计策略。仿真结果验证了低信噪比情况下,该算法具有良好抗噪性能和估计精度,并且所提算法计算量小,易于实现。

融合谱-空域信息的DBM高光谱图像分类方法

杨建功,汪西莉,刘侍刚

2019, 46(3): 109-115. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.017

摘要 ( 316 )

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在高光谱图像分类问题中,提取能够有效表达地物特征的信息是分类方法中的关键问题。为了提高高光谱图像分类精度,提出一种基于深度玻尔兹曼机的高光谱图像分类方法。该方法首先对高光谱图像数据进行主成分分析法白化处理,并提取像元的空域信息,与像元光谱信息组成综合的谱-空域信息;然后通过多层深度玻尔兹曼机模型从像元的谱-空域信息中提取深层次类别特征;最后通过逻辑回归模型对所提取特征进行分类。这种深度玻尔兹曼机模型能够利用数据的先验知识对高维数据进行特征提取,并且所提取的特征内在地表示了地物的空间结构和光谱特征。实验结果表明,这种方法能够有效地提高高光谱图像的分类精度。

双路径MIMO中继网络预编码盲干扰抑制

邓冉,窦高奇,高俊,王青波,陈洋

2019, 46(3): 116-122. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.018

摘要 ( 303 )

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针对放大转发的双路径多进多出中继网络由于信道估计误差带来严重的剩余中继间干扰问题,提出了一种未知信道状态下基于行空间预编码的盲干扰抑制方案。新方案通过对发送信号进行交替行空间预编码,将期望接收信号和中继间干扰信号映射到不依赖信道状态信息的正交子空间,从而实现在未知信道状态信息下中继间干扰信号和中继噪声的盲干扰抑制,并从最大化信噪比角度给出最佳预编码设计。仿真结果表明,该方案可以有效地避免链路信道估计误差对中继间干扰抑制算法的影响,在系统性能和容量上优于传统基于信道状态信息的干扰抑制方案。

一种稀疏孔径逆合成孔径雷达成像算法

曾创展,朱卫纲,贾鑫

2019, 46(3): 123-129. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.019

摘要 ( 406 )

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针对逆合成孔径雷达成像在稀疏孔径条件下存在方位向分辨率低、易受噪声干扰等问题,利用目标二维分布的稀疏性将成像问题转换为多测量向量模型下稀疏信号的重构问题,采用零范数最小均方法并行处理以提高运行效率,使用最优步长公式代替固定步长以避免步长设置不当对收敛速度和性能的影响,并利用平滑零范数法逼近零范数以提高重构精度和抗噪性能。相较于已有算法,新算法能够获得更高质量的目标图像,对噪声鲁棒性强,并且计算量更低。仿真和实测数据的处理结果,验证了该算法的有效性。

一种高性能可重构深度卷积神经网络加速器

乔瑞秀,陈刚,龚国良,鲁华祥

2019, 46(3): 130-139. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.020

摘要 ( 428 )

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由于深度卷积神经网络的卷积层通道规模及卷积核尺寸多样,现有加速器面对这些多样性很难实现高效计算。为此,基于生物脑神经元机制提出了一种深度卷积神经网络加速器。该加速器拥有类脑神经元电路的多种分簇方式及链路组织方式,可以应对不同通道规模。设计了3种卷积计算映射,可以应对不同卷积核大小;实现了局部存储区数据的高效复用,可大量减少数据搬移,提高了计算性能。分别以目标分类和目标检测网络进行测试,该加速器的计算性能分别达498.6×10 ⁹次/秒和571.3×10 ⁹次/秒;能效分别为582.0×10 ⁹次/(秒·瓦)和651.7×10 ⁹次/(秒·瓦)。

用于微机械加速度计的亚微米工艺ADC设计

于健海,尹亮

2019, 46(3): 140-147. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.021

摘要 ( 296 )

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为了满足高性能微机械加速度计输出数字化的应用需求,基于亚微米工艺提出了一种16位高阶∑Δ模数转换器。采用五阶前馈单比特量化的方法,实现转换器低失真输出。前级积分器采用增益增强折叠共源共栅一级运放结构,提高低频增益,减少前级运放增益非线性对转换器失真的影响。应用积分器输出摆幅优化的方法和开关电容共模反馈电路的方案降低了整体功耗。测试结果表明,当采样频率为8MHz时,小信号输入失真度低于90dB;在低功耗模式下采样频率降低到4MHz,失真度接近90dB。这种高集成大动态范围的五阶前馈∑Δ模数转换器结构实现了16位输出精度,能够满足微机械加速度计的输出信号转换要求。

结合注意力机制的人脸超分辨率重建

陈晓范,申海杰,边倩,王振铎,田新志

2019, 46(3): 148-153. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.022

摘要 ( 456 )

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因受成像设备限制,得到的人脸图像分辨率通常较低,针对此问题提出了一种将生成对抗网络和注意力机制相结合的方法,来对人脸图像进行多尺度超分辨率重建。将深度残差网络和深度神经网络分别作为生成器和判别器,并将注意力模块与深度残差网络中的残差块相结合,重建出与高分辨率图像高度相似且难以被判别器区分的超分辨率人脸图像。实验结果证明,所提出的方法能够有效地提升人脸图像的分辨率,同时也证明了注意力机制在图像细节信息重建中的重要作用。

频变交叉耦合滤波器的矩阵优化综合方法

李刚

2019, 46(3): 154-159. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.023

摘要 ( 403 )

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为了解决传统交叉耦合滤波器模型中的非频变耦合系数无法准确表征宽带条件下耦合结构的频率特性问题,提出了一种含有频变耦合系数的N+2型交叉耦合滤波器矩阵优化综合方法。首先通过矩阵的缩放和相似变换过程,将指定拓扑的N+2型频变耦合矩阵变换为非频变耦合矩阵;然后以N+2型全规范耦合矩阵的特征值为趋近目标构造目标函数;最后通过梯度优化算法进行搜索,即可获得指定拓扑的N+2型频变耦合矩阵。不同拓扑结构的优化综合实例表明,该方法可以高效地解决复杂频变交叉耦合滤波器的综合问题。

52 GHz平衡式二倍频器设计

余文敏,卢煜旻

2019, 46(3): 160-166. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.024

摘要 ( 390 )

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为获得高频信号源,采用0.13 μm 的锗硅双极结型晶体管和互补金属氧化物半导体工艺设计并实现了一种高效率和高基频抑制的52 GHz平衡式二倍频器。二倍频器采用了差分共射-共基结构,且在输入端采用了一个单端转差分的巴伦,并利用二次谐波反射器减小反馈到输入的二次谐波对输出信号的影响,有效地提高了二次谐波输出功率。探针台测试结果表明,巴伦在2026.5 GHz范围内的插入损耗约为1 dB,且当二倍频器输入26 GHz信号,功率为0.5 dBm时,输出的52 GHz信号功率达到2.3 dBm,相应的基频抑制达到34 dBc,直流功耗约为21.8 mW,相应的功率附加效率为2.5%。这种二倍频器在达到高输出功率和高基波抑制的同时保持了较低的功耗。

结合概率矩阵的改进谱聚类社区发现算法

张书博,任淑霞,吴涛

2019, 46(3): 167-172. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.025

摘要 ( 309 )

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针对目前谱聚类算法的相似图包含较多错误社区信息的问题,引入了概率矩阵的概念,提出了一种改进的谱聚类社区发现算法。该算法首先利用马尔可夫过程计算节点间的转移概率,并基于转移概率构建复杂网络的概率矩阵;然后以均值概率矩阵重新构造相似图;最后通过优化归一化切割函数实现社区划分。采用人工网络和现实网络与其他典型算法进行对比实验,实验结果表明,该算法能够更加精准地划分社区,具有更加良好的聚类性能。

高速任意波形发生器数据通路的设计

薛德宽,李国扬,潘雪,范薇,李学春,朱健强

2019, 46(3): 173-179. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.026

摘要 ( 269 )

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针对任意波形发生器提升输出带宽和存储深度较难的问题,提出一种基于现场可编程门阵列器件的任意波形发生器数据通路设计方案。该方案利用多片同步动态随机存储器同步输出和并串转换技术提升数据通路的输出带宽和存储深度,基于Vivado平台实现波形数据的写入、读取、并串转换、成帧、8bit/10bit编码和串行化的功能,经过处理的波形数据通过现场可编程逻辑阵列的收发器以数据转换器串行传输协议输出。仿真结果表明,输出波形与写入波形存储器的波形数据经过上述数字信号处理之后的结果完全相同,验证了数据通路的正确性。实验结果表明,该数据通路实现了12 GHz的采样率、16 bit的垂直分辨率、4 Gsa的波形存储深度。该任意波形发生器数据通路设计是有效的和可靠的。

非视距环境下RSS和TDOA联合的信源被动定位

闫千里,万鹏武,卢光跃,黄琼丹,王瑾,李怡霄

2019, 46(3): 180-188. doi:10.19665/j.issn1001-2400.2019.03.027

摘要 ( 264 )

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针对非视距环境下信源定位性能恶化的问题,提出了一种能时域联合的信源被动定位算法。综合利用接收信号强度和到达时间差两种测量信息,首先给出信源位置的最大似然估计;然后引入距离平方与加权最小二乘法,将非凸的定位方程求解问题转化为广义信赖域子问题,采用二分法求得信源位置的估计;接下来采用迭代法估计非视距误差与信源位置以提高定位精度;最后,推导了联合估计的克拉美罗下界,比较分析了计算复杂度。仿真结果验证了所提出算法在非视距环境下接近克拉美罗下界,且具有较好的鲁棒性。

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