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基于HHO-SVM的抗SSDF攻击协作频谱感知方法

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系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 2146-2154页

作者：王全全顾志豪吴城坤宛汀南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003 国家无线电监测中心北京100037

针对认知无线电网络中的频谱感知数据伪造(spectrum sensing data falsification,SSDF)攻击问题,提出一种基于哈里斯鹰优化(Harris hawks optimization,HHO)算法和支持向量机(support vector machine,SVM)的抗SSDF攻击协作频谱感知方法。首先从报告信息矩阵中提取用于区分次用户(secondary users,SU)类别的特征向量。其次通过HHO算法优化SVM内核参数,通过优化的SVM模型检测恶意SU,提高了在复杂感知环境中对SU分类的准确率。最后根据优化的SVM模型计算获得SU的可信度,并以可信度为权重融合感知数据,进一步加强系统的抗攻击性。仿真结果表明,所提方法能够对不同的SSDF攻击场景实现有效防御,相比现有的方法具有更好的频谱感知性能。

关键词：频谱感知频谱感知数据伪造攻击支持向量机加权融合

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基于集成改进蚁群算法的作战环推荐方法

系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 2002-2012页

作者：李杰谭跃进国防科技大学系统工程学院湖南长沙410073

作战环推荐是依靠优化算法从作战网络中为指挥员推荐最优的作战环,以对目标形成高质量打击。未来作战中的作战环推荐面临体系规模大、决策节奏快的特点。对此,提出了一种集成改进的蚁群算法,能够实现高效、高质的作战环推荐优化求解。首... 详细信息

作战环推荐是依靠优化算法从作战网络中为指挥员推荐最优的作战环,以对目标形成高质量打击。未来作战中的作战环推荐面临体系规模大、决策节奏快的特点。对此,提出了一种集成改进的蚁群算法,能够实现高效、高质的作战环推荐优化求解。首先,将作战环推荐问题转换为一种基于多仓库路径规划的数学模型。然后,针对原始蚁群算法前期收敛速度慢、算法参数对结果影响大和容易陷入局部最优的问题分别提出了3种改进策略:基于边权重信息的信息素初始化、基于差分进化的蚁群算法参数自适应优化和基于遗传算子的全局搜索能力提升,并进行了集成改进。最后,在案例分析中对集成改进蚁群算法进行了分析和对比,验证了所提算法在不需要大幅提高耗时的情况下,优化结果要优于未集成改进的蚁群算法,且相比于原始蚁群算法提升效果显著。

关键词：作战环推荐多仓库路径规划智能优化蚁群算法集成改进

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基于STFrFT的间歇采样转发干扰抑制

系统工程与电子技术 2024年第10期46卷 3312-3324页

作者：李晋杰曹运合张钰林王蒙西安电子科技大学雷达信号处理全国重点实验室北京机电工程研究所

干扰机对雷达脉冲快速切片、转发形成间歇采样转发干扰，若从雷达主瓣进入，将对雷达目标检测形成严重威胁。从波形设计和时频分析的角度出发，提出一种基于短时分数阶傅里叶变换(short-time fractional Fourier transform, STFrFT)的... 详细信息

干扰机对雷达脉冲快速切片、转发形成间歇采样转发干扰，若从雷达主瓣进入，将对雷达目标检测形成严重威胁。从波形设计和时频分析的角度出发，提出一种基于短时分数阶傅里叶变换(short-time fractional Fourier transform, STFrFT)的主瓣间歇采样转发干扰抑制方法。首先设计脉内捷变频信号，提升干扰与目标信号的差异；接着采用STFrFT进行时频分析，相比传统短时傅里叶变换大大提升了时频分辨率，相比分数阶傅里叶变换类方法没有对信号参数的限制；最后结合图像学方法对干扰进行剔除，对从主瓣进入的高干信比干扰也可形成有效抑制。仿真结果表明，所提方法可在多种环境下有效对抗间歇采样转发干扰。

关键词：间歇采样转发干扰短时分数阶傅里叶变换图像处理频率捷变

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基于改进粒子群的密度聚类算法混合矩阵估计

系统工程与电子技术 2024年第7期46卷 2211-2219页

作者：刘成浩张晓林孙溶辰李铭哈尔滨工程大学信息与通信工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对混合矩阵估计算法中传统的噪声环境下基于密度的空间聚类(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)算法需要人为设定邻域半径以及核心点数这一问题,提出双约束粒子群优化(double constrained particle... 详细信息

针对混合矩阵估计算法中传统的噪声环境下基于密度的空间聚类(density-based spatial clustering of applications with noise,DBSCAN)算法需要人为设定邻域半径以及核心点数这一问题,提出双约束粒子群优化(double constrained particle swarm optimization,DCPSO)算法,对DBSCAN算法的邻域半径参数进行寻优,将得到的最优参数作为DBSCAN算法的参数输入,然后计算聚类中心,完成混合矩阵估计。针对基于距离排序的源信号数目估计算法存在依靠经验参数的选取且不具备噪声点剔除能力的问题,提出了最大距离排序算法。实验结果表明,所提算法较相应的对比算法皆有提升,源信号数目估计准确率较原算法提高近40%,混合矩阵估计的误差较对比算法提升3 dB以上,且所提算法在收敛速度上优于原算法。

关键词：欠定盲源分离粒子群优化密度空间聚类混合矩阵估计

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基于因果熵的无人集群对抗评估指标分配方法

系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 2034-2043页

作者：范波钟季龙徐丽霞吕筱璇王鹥喆刘禹侯新文军事科学院国防科技创新研究院北京100071 中国科学院自动化研究所北京100190

针对传统无人集群对抗评估指标分配方法仅能选出相关性较好的评估指标,存在指标混淆和虚假相关问题,提出因果熵概念,用于度量评估指标和对抗任务完成效果间的确定性程度,从而滤除评估指标之间的混淆效应。以仿真环境下的无人集群空地协... 详细信息

针对传统无人集群对抗评估指标分配方法仅能选出相关性较好的评估指标,存在指标混淆和虚假相关问题,提出因果熵概念,用于度量评估指标和对抗任务完成效果间的确定性程度,从而滤除评估指标之间的混淆效应。以仿真环境下的无人集群空地协同围捕试验为例,通过评估指标因果分配和约简优选出更能反映无人集群对抗能力且相对独立的评估指标。仿真结果表明,所提方法可以有效地优化评估指标体系,获取更具代表性的评估指标,具有一定的普适性。

关键词：结构因果模型因果熵指标分配指标约简冗余度

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改进的可见光通信系统PTS峰均比抑制方法

系统工程与电子技术 2024年第7期46卷 2509-2514页

作者：方智敬陈媛王俊杰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

针对非对称剪切正交频分复用(asymmetric-clipped orthogonal frequency division multiplexing,ACO-OFDM)可见光通信(visible light communication,VLC)系统中信号的高峰均功率比(peak-to-average power ratio,PAPR)问题,采用部分传输序列(partial transmit sequence,PTS)方法,并结合二进制离散粒子群优化(discrete particle swarm optimization,DPSO)算法,提出一种改进的PTS峰均比抑制方法——DPSO-PTS方法。利用DPSO算法对加权的相位因子进行优化处理,选择最佳的相位因子组合来有效控制PAPR的范围,并对乘加权信息的子块进行求和,从而选择出最小PAPR对应的一组信号进行传输。仿真结果表明,在互补累计分布函数(complementary cumulative distribution function,CCDF)为10-4时,DPSO-PTS方法的系统PAPR降低了约4 dB,且相较于传统PTS方法,系统的复杂度和误码率(bit error rate,BER)性能也得到有效的改善。

关键词：可见光通信非对称剪切正交频分复用峰均功率比离散粒子群优化-部分传输序列方法

基于BERT与生成对抗的民航陆空通话意图挖掘

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系统工程与电子技术 2024年第2期46卷 740-750页

作者：马兰孟诗君吴志军中国民航大学空中交通管理学院天津300300 中国民航大学电子信息与自动化学院天津300300 中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

针对民航陆空通话领域语料难以获取、实体分布不均,以及意图信息提取中实体规范不足且准确率有待提升等问题,为了更好地提取陆空通话意图信息,提出一种融合本体的基于双向转换编码器(bidirectional encoder representations from transf... 详细信息

针对民航陆空通话领域语料难以获取、实体分布不均,以及意图信息提取中实体规范不足且准确率有待提升等问题,为了更好地提取陆空通话意图信息,提出一种融合本体的基于双向转换编码器(bidirectional encoder representations from transformers,BERT)与生成对抗网络(generative adversarial network,GAN)的陆空通话意图信息挖掘方法,并引入航班池信息对提取的部分信息进行校验修正,形成空中交通管制(air traffic control,ATC)系统可理解的结构化信息。首先,使用改进的GAN模型进行陆空通话智能文本生成,可有效进行数据增强,平衡各类实体信息分布并扩充数据集;然后,根据欧洲单一天空空中交通管理项目定义的本体规则进行意图的分类与标注;之后,通过BERT预训练模型生成字向量并解决一词多义问题,利用双向长短时记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)网络双向编码提取上下句语义特征,同时将该语义特征送入条件随机场(conditional random field,CRF)模型进行推理预测,学习标签的依赖关系并加以约束,以获取全局最优结果;最后,根据编辑距离(edit distance,ED)算法进行意图信息合理性校验与修正。对比实验结果表明,所提方法的宏平均F_(1)值达到了98.75%,在民航陆空通话数据集上的意图挖掘性能优于其他主流模型,为其加入数字化进程奠定了基础。

关键词：民航陆空通话信息提取生成对抗网络本体双向转换编码器

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基于感兴趣区域的物体抓取位姿检测

系统工程与电子技术 2024年第6期46卷 1867-1877页

作者：孙先涛江汪洋陈文杰陈伟海智亚丽安徽大学电气工程与自动化学院安徽合肥230601 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

在工业生产中,待抓取物体往往具有种类众多、摆放位置杂乱、形状不规则等特点,使得难以准确获取物体抓取位姿。针对以上问题,提出一种基于深度学习的两阶段抓取位姿估计方法。第1阶段,提出一种基于YOLOv4(you only look once version4)... 详细信息

在工业生产中,待抓取物体往往具有种类众多、摆放位置杂乱、形状不规则等特点,使得难以准确获取物体抓取位姿。针对以上问题,提出一种基于深度学习的两阶段抓取位姿估计方法。第1阶段,提出一种基于YOLOv4(you only look once version4)改进的轻量级旋转目标检测算法,提高目标的检测速度和检测精度。首先,使用轻量化网络GhostNet和深度可分离卷积对原始网络进行重构,降低整个模型参数。然后,在颈部网络中增加自适应空间特征融合结构和无参注意力模块,提高对感兴趣区域的定位精度;最后,使用近似倾斜交并比(skew intersection over union,SkewIoU)损失解决角度的周期性问题。第2阶段,制作与原始图片尺寸一样的掩膜提取感兴趣区域;同时,提出一种改进的DeepLabV3+算法,用以检测感兴趣区域中物体的抓取位姿。实验结果表明,改进后的YOLOv4网络检测精度达到92.5%,改进的DeepLabV3+算法在Cornell抓取数据集上的图像拆分和对象拆分精度分别达到94.6%,92.4%,且能准确检测出物体的抓取位姿。

关键词：深度学习掩膜感兴趣区域轻量化网络位姿检测

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基于级联角度的AIRS辅助大规模MIMO系统波束跟踪方案

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系统工程与电子技术 2024年第7期46卷 2515-2524页

作者：马露洁梁彦李飞南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003

智能反射表面(intelligent reflecting surface,IRS)可以通过提供额外的视线(line of sight,LoS)路径补偿传播损耗或解决阻塞问题,有效地提高毫米波(millimeter wave,mmWave)通信系统的性能,被认为是下一代移动通信的核心技术。与传统... 详细信息

智能反射表面(intelligent reflecting surface,IRS)可以通过提供额外的视线(line of sight,LoS)路径补偿传播损耗或解决阻塞问题,有效地提高毫米波(millimeter wave,mmWave)通信系统的性能,被认为是下一代移动通信的核心技术。与传统的地面IRS相比,部署在无人机、热气球等空中平台上的空中IRS(aerial IRS,AIRS)结合了空中平台的高移动特性/旋转特性和IRS提供的优质链路特性,可以提供更广阔的信号覆盖范围。考虑到现实场景中用户的移动性,通信系统有必要实时调整波束成形以使波束对准移动用户。然而,AIRS不具备有源射频链,难以在AIRS处获取离开角和到达角,增加了波束跟踪的复杂性。针对这一问题,建立了具有时变信道的AIRS辅助mmWave大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统模型,结合基站端有源波束成形、AIRS的旋转角度和无源波束成形设计,提出了一种基于级联角度的无迹卡尔曼滤波波束跟踪方案。仿真结果表明,提出的方案具有较高的跟踪精度,同时AIRS的旋转特性对提升系统可达速率起着重要作用。

关键词：空中智能反射面波束成形波束跟踪大规模多输入多输出毫米波