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智能反射面辅助的抗干扰安全通信系统鲁棒资源分配算法

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 875-885页

作者：席兵冯彦博邓炳光张治中重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

为了解决恶意干扰攻击、窃听和不完美信道状态信息造成的通信质量降低和安全性差等问题,该文提出一种智能反射面(IRS)辅助的抗干扰安全通信系统鲁棒资源分配算法。首先,基于合法用户的最小安全速率约束、最大发射功率约束和IRS相移约束... 详细信息

为了解决恶意干扰攻击、窃听和不完美信道状态信息造成的通信质量降低和安全性差等问题,该文提出一种智能反射面(IRS)辅助的抗干扰安全通信系统鲁棒资源分配算法。首先,基于合法用户的最小安全速率约束、最大发射功率约束和IRS相移约束,在非法节点不完美信道状态信息、干扰器波束成形向量未知的情况下,构建了一个联合优化基站的波束成形向量、人工噪声的协方差矩阵和IRS的相移矩阵的鲁棒资源分配问题。其次,为了求解该非凸问题,利用交替优化、Cauchy-Schwarz不等式、连续凸逼近和泰勒级数展开等方法,将原问题转化为易于求解的凸优化问题。仿真结果表明,与传统算法相比所提算法能有效提高系统安全性、降低功率开销、提高抗干扰裕度,且在一定信道误差范围内能够减低约35%的保密中断概率,具有较强的鲁棒性。

关键词：物理层安全智能反射面抗干扰鲁棒性人工噪声

基于多维扩展的正交时序复用波形框架及其性能分析

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 826-834页

作者：王震铎谭正锋孙溶辰哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨150001

正交时序复用(OTSM)是一种适用于高速移动场景的低复杂度调制方法。然而,单一的波形设计方法难以满足多样化的应用需求和性能需求。因此,该文基于加权分数傅里叶变换(WFRFT)提出了加权分数沃尔什-哈达玛变换(WFRWHT),并提出了多维扩展... 详细信息

正交时序复用(OTSM)是一种适用于高速移动场景的低复杂度调制方法。然而,单一的波形设计方法难以满足多样化的应用需求和性能需求。因此,该文基于加权分数傅里叶变换(WFRFT)提出了加权分数沃尔什-哈达玛变换(WFRWHT),并提出了多维扩展的一体化的加权分数傅里叶变换-加权分数沃尔什哈达玛变换-正交时序复用(WFRFT-WFRWHT-OTSM)波形框架。通过对2维参数的灵活配置,该框架可退化为OTSM、正交时频空、混合载波、正交频分复用和单载波等波形,同时研究了采用高斯-赛德尔(GS)迭代均衡时一体化WFRFTWFRWHT-OTSM波形在时延-多普勒信道下的误码率(BER)性能以及峰均功率比(PAPR)性能。仿真结果表明,在不同时延-多普勒信道下,该框架可通过改变WFRFT和WFRWHT阶次实现更优的BER和PAPR性能。

关键词：加权分数沃尔什变换加权分数傅里叶变换正交时序复用正交频分复用高斯-赛德尔迭代均衡

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基于点云分割网络的雷达信号分选方法

电子与信息学报 2024年第4期46卷 1391-1398页

作者：陈涛邱宝传肖易寒杨博溢哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨150001

针对现有基于图像分割的端到端雷达信号分选方法存在的像素点重叠与处理效率不高的问题,该文提出一种基于点云分割网络的端到端分选方法。首先将雷达脉冲流的脉冲描述字(PDW)映射为点云;之后利用点云分割网络(PointNet++)对该点云中各... 详细信息

针对现有基于图像分割的端到端雷达信号分选方法存在的像素点重叠与处理效率不高的问题,该文提出一种基于点云分割网络的端到端分选方法。首先将雷达脉冲流的脉冲描述字(PDW)映射为点云;之后利用点云分割网络(PointNet++)对该点云中各点依据其所属辐射源进行分割;最后将具有相同标签的点聚类形成脉冲集合,分别提取各脉冲集合所包含的辐射源并形成相应的辐射源描述字。仿真结果表明:所提方法能够有效对未知雷达信号进行分选,在脉冲丢失和虚假脉冲干扰的分选环境下也表现出较强的可靠性与稳定性,并且由于采用具有轻量化特点的模型使得该方法的执行效率更高。

关键词：电子侦察信号分选端到端脉冲描述字点云

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面向物联网数据收集的无人机自主路径规划

航空学报 2024年第8期45卷 229-243页

作者：张薇何若俊哈尔滨工程大学信息与通信工程学院哈尔滨150001

路径规划旨在为无人机(UAV)提供安全可靠的行进路径,而实际环境的动态性极大地增加了路径规划的难度。本文针对物联网(IoT)节点处的数据收集问题,构建了一个复杂的3D动态环境,在多评论家深度确定性梯度算法(MCDDPG)的基础上提出一种基... 详细信息

路径规划旨在为无人机(UAV)提供安全可靠的行进路径,而实际环境的动态性极大地增加了路径规划的难度。本文针对物联网(IoT)节点处的数据收集问题,构建了一个复杂的3D动态环境,在多评论家深度确定性梯度算法(MCDDPG)的基础上提出一种基于无人机电量约束、路径长度最小化(MCDDPG-EPM)算法。算法考虑无人机自身电量约束及其在物联网节点间的调度问题,确保无人机在电量供应安全的前提下以较短的路径长度完成数据采集工作。特别地,为了应对动态环境下突发障碍物移动问题,提出信息增强的概念,以降低移动障碍物带来的路径不确定性。仿真结果表明,当物联网节点数为20时,所提算法相较于双延迟深度确定性策略梯度算法(TD3)、传统A^(*)算法和蚁群算法(ACO)分别节省了11.8%、13.2%和15.1%的电量消耗。

关键词：路径规划物联网无人机多评论家深度确定性梯度算法双延迟深度确定性策略梯度算法

基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法

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电子与信息学报 2024年第3期46卷 1128-1137页

作者：肖嵩陈哲杨亚涛马英杰杨腾西安电子科技大学通信工程学院西安710071 北京电子科技学院电子与通信工程系北京100070

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映... 详细信息

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映射与SHA-256哈希算法,生成加密算法的密钥流,提升算法的明文敏感性。然后,利用混沌系统的状态值对Hilbert局部置乱后的像素进行DNA编码,实现DNA动态编码,解决了DNA编码规则较少所带来的容易受到暴力攻击的弱点。最后,使用混沌序列完成进一步混沌加密,从而彻底混淆原始像素信息,增加加密算法的随机性与复杂性,得到密文图像。实验结果表明,该算法具有较好的加密效果和应对各种攻击的能力。

关键词：卫星图像加密混沌理论 DNA动态编码哈希算法

基于Wi-Fi子载波互信息的人体呼吸感知系统

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通信学报 2024年第2期45卷 240-253页

作者：刘影胡梦圆钱志鸿辽宁工程技术大学电子与信息工程学院辽宁葫芦岛125105 吉林大学通信工程学院吉林长春130012

不可预测环境变化使Wi-Fi信号存在较大的波动,很难对子载波中的静态分量和行为感知的动态分量进行量化,导致无法准确刻画出动态呼吸特征的波动形式。基于此,提出了一种基于子载波互信息的呼吸感知(SMIBP)系统。首先,提出了动态分量信息(... 详细信息

不可预测环境变化使Wi-Fi信号存在较大的波动,很难对子载波中的静态分量和行为感知的动态分量进行量化,导致无法准确刻画出动态呼吸特征的波动形式。基于此,提出了一种基于子载波互信息的呼吸感知(SMIBP)系统。首先,提出了动态分量信息(DCI)的刻画形式,利用互信息理论提取子载波中代表呼吸的动态分量信息。然后,利用层次分析法组合各子载波以最大化呼吸信号的动态特征,得到重构的DCI感知基信号,最后联合小波变换和峰值检测法得到呼吸速率,揭示了代表人体呼吸动态分量的理论途径。仿真结果表明,所提系统能较好地刻画每个子载波中动态呼吸分量,且在不同场景下可显著提高Wi-Fi对于小尺度动作的感知精度与范围。

关键词：动态分量信息信道状态信息无接触呼吸监测层次分析法

基于面部全局抑郁特征局部感知力增强和全局-局部语义相关性特征融合的抑郁强度识别

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 2249-2263页

作者：孙强李正何浪西安理工大学自动化与信息工程学院通信工程系西安710048 西安理工大学自动化与信息工程学院电子工程系西安710048 西安邮电大学计算机学院西安710121

现有基于深度学习的大多数方法在实现患者抑郁程度自动识别的过程中,主要存在两大挑战:(1)难以利用深度模型自动地从面部表情有效学习到抑郁强度相关的全局上下文信息,(2)往往忽略抑郁强度相关的全局和局部信息之间的语义一致性。为此,... 详细信息

现有基于深度学习的大多数方法在实现患者抑郁程度自动识别的过程中,主要存在两大挑战:(1)难以利用深度模型自动地从面部表情有效学习到抑郁强度相关的全局上下文信息,(2)往往忽略抑郁强度相关的全局和局部信息之间的语义一致性。为此,该文提出一种全局抑郁特征局部感知力增强和全局-局部语义相关性特征融合(PLEGDF-FGLSCF)的抑郁强度识别深度模型。首先,设计了全局抑郁特征局部感知力增强(PLEGDF)模块,用于提取面部局部区域之间的语义相关性信息,促进不同局部区域与抑郁相关的信息之间的交互,从而增强局部抑郁特征驱动的全局抑郁特征表达力。然后,提出了全局-局部语义相关性特征融合(FGLSCF)模块,用于捕捉全局和局部语义信息之间的关联性,实现全局和局部抑郁特征之间的语义一致性描述。最后,在AVEC2013和AVEC2014数据集上,利用PLEGDF-FGLSCF模型获得的识别结果在均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)指标上的值分别是7.75/5.96和7.49/5.99,优于大多数已有的基准模型,证实了该方法的合理性和有效性。

关键词：抑郁强度人脸图像局部感知力增强全局和局部特征融合语义一致性

面向6G无线网络的全息多输入多输出技术综述

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电子与信息学报 2024年第5期46卷 1703-1715页

作者：陈晓明魏建川黄崇文西安交通大学信息与通信工程学院西安710049 浙江大学信息与电子工程学院杭州310027

未来的第6代(6G)无线通信系统需要支持超大规模的用户需求,且对频谱效率和能源效率的要求越来越高。在此背景下,全息多输入多输出(MIMO)技术由于其具有智能可重构、电磁可调控、高方向性增益、成本低廉和部署灵活等潜力而愈发受到关注... 详细信息

未来的第6代(6G)无线通信系统需要支持超大规模的用户需求,且对频谱效率和能源效率的要求越来越高。在此背景下,全息多输入多输出(MIMO)技术由于其具有智能可重构、电磁可调控、高方向性增益、成本低廉和部署灵活等潜力而愈发受到关注。在全息MIMO系统中,大量微小而廉价的天线单元被紧密集成,使其在低硬件成本的情况下能够实现高方向性增益,同时其可以对电磁波进行灵活的调控,从而有效提升了无线通信性能。该文从全息MIMO技术出发,首先简要介绍了全息MIMO的发展过程、技术现状、分类和特点,然后对全息MIMO在视距场景和空间平稳散射的非视距场景的信道模型进行了介绍,最后阐述了全息MIMO面对的挑战和未来趋势,并进行了总结。

关键词：第6代通信全息多输入多输出可重构智能表面信道模型

面向SAR目标识别深度网络可理解的类激活映射方法

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雷达学报（中英文） 2024年第2期13卷 428-442页

作者：崔宗勇杨致远蒋阳曹宗杰杨建宇电子科技大学信息与通信工程学院成都611731

随着深度学习方法在合成孔径雷达(SAR)图像解译领域的广泛应用,SAR目标识别深度网络可理解性问题逐渐受到学者的关注。类激活映射(CAM)作为常用的可理解性算法,能够通过热力图的方式,直观展示对识别任务起作用的显著性区域。然而作为一... 详细信息

随着深度学习方法在合成孔径雷达(SAR)图像解译领域的广泛应用,SAR目标识别深度网络可理解性问题逐渐受到学者的关注。类激活映射(CAM)作为常用的可理解性算法,能够通过热力图的方式,直观展示对识别任务起作用的显著性区域。然而作为一种事后解释的方法,其只能静态展示当次识别过程中的显著性区域,无法动态展示当输入发生变化时显著性区域的变化规律。该文将扰动的思想引入类激活映射,提出了一种基于SAR背景杂波特性类激活映射方法(SCC-CAM),通过对输入图像引入同分布的全局扰动,逐步向SAR识别深度网络施加干扰,使得网络判决发生翻转,并在此刻计算网络神经元输出激活值的变化程度。该方法既能解决添加扰动可能带来的扰动传染问题,又能够动态观察和度量目标识别网络在识别过程中显著性区域的变化规律,从而增强深度网络的可理解性。在MSTAR数据集和OpenSARShip-1.0数据集上的试验表明,该文提出的算法具有更加精确的定位显著性区域的能力,相比于传统方法,在平均置信度下降率、置信度上升比例、信息量等评估指标上,所提算法具有更强的可理解性,能够作为通用的增强网络可理解性的方法。

关键词： SAR目标识别网络可理解性 SAR杂波特性类激活映射面积约束置信度下降率