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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

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水产养殖中水质与鱼类行为双向映射模型研究

农业机械学报 2024年第3期55卷 290-299页

作者：魏天娇胡祝华范习禹海南大学信息与通信工程学院海口570228

在水产养殖中,水质参数与鱼类活动之间有着密不可分的相互映射关系。过去的监测更多偏向于单向映射,一般都是通过鱼类的行为表明水质的情况。针对仅仅通过鱼类行为反映水质情况会产生误判和滞后的问题,本文构建一种基于随机森林的鱼类... 详细信息

在水产养殖中,水质参数与鱼类活动之间有着密不可分的相互映射关系。过去的监测更多偏向于单向映射,一般都是通过鱼类的行为表明水质的情况。针对仅仅通过鱼类行为反映水质情况会产生误判和滞后的问题,本文构建一种基于随机森林的鱼类行为与水质情况双向映射模型。双向映射模型不仅可以提供更多的信息从而提高预测的准确性,而且也可以通过相互验证提高模型的可靠性。首先,通过引入可变形卷积模块对YOLO v7进行改进,利用改进模型检测出视频中鱼类的位置再通过前后帧的坐标量化出鱼的游动参数。随后,将采集到的鱼类游动参数及对应的水质参数作为输入,使用随机森林模型进行分类、回归,分别完成鱼类游动参数和水质参数具体数值的预测以及指标异常级别的预测,从而得到双向映射关系。为了表明模型的泛化能力,分别在黎安港和新村港渔场2个数据集下进行实验。实验结果表明:提出的方法可以较好地实现鱼类行为与水质关系的双向映射,其中,分类实验平均准确率可以达到90.947%,回归实验决定系数R^(2)的平均值可以达到0.801。

关键词：智慧养殖鱼类行为水质深度学习随机森林双向映射模型

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大气折射导致的激光北斗单向授时偏差

光学学报 2024年第12期44卷 156-163页

作者：邢子轩卢麟项鹏戴卫恒郑吉林徐荣中国人民解放军陆军工程大学通信工程学院江苏南京210007

为满足大多数位置不定用户高精度、机动灵活的授时需求,充分发挥空间激光授时的优势,提出了激光北斗单向授时体制下由大气折射导致的授时偏差的解算方法。分别利用国家气象数据中心的累月平均和每日实测气象数据进行大气折射率分层建模... 详细信息

为满足大多数位置不定用户高精度、机动灵活的授时需求,充分发挥空间激光授时的优势,提出了激光北斗单向授时体制下由大气折射导致的授时偏差的解算方法。分别利用国家气象数据中心的累月平均和每日实测气象数据进行大气折射率分层建模,并以此为基础仿真研究大气折射导致的激光北斗四星对地单向授时偏差的波动范围。结果表明:在北斗中地球轨道条件下,大气折射导致的激光北斗单向授时偏差在几十ns量级,使用累月平均和每日实测气象数据建立的大气折射率分层模型计算得到的授时偏差整体差异在100 ps量级,有望采用大气模型预测校消方法将大气折射导致的授时偏差降低到ps量级。

关键词：大气光学大气折射激光北斗单向授时偏差

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

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基于线性调频连续波的合作式通信辐射源测距

哈尔滨工程大学学报 2024年第3期45卷 496-503页

作者：孙志国赵旭王震铎哈尔滨工程大学信息与通信工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对加速运动目标参数估计中,离散多项式变换方法无法进行非整数估计的问题,本文提出基于瑞夫算法的离散多项式变换法和基于Chirp-Z变换的离散多项式变换法2种新型离散多项式变换算法,对加速运动目标速度和加速度进行估计,并对2种算法... 详细信息

针对加速运动目标参数估计中,离散多项式变换方法无法进行非整数估计的问题,本文提出基于瑞夫算法的离散多项式变换法和基于Chirp-Z变换的离散多项式变换法2种新型离散多项式变换算法,对加速运动目标速度和加速度进行估计,并对2种算法的估计误差和计算量进行了分析比较。结果表明:2种算法在信噪比-20 dB时均方误差开始接近克拉美罗界。基于瑞夫算法的离散多项式变换法与3次迭代基于Chirp-Z变换的离散多项式变换法均可在较低信噪比下可实现任意频率的有效估计且性能接近,二者均可实现低信噪比下速度、加速度的有效估计,但基于瑞夫算法的离散多项式变换法计算量远小于3次迭代基于Chirp-Z变换的离散多项式变换法。

关键词：线性调频信号参数估计多项式变换法通信辐射源测距加速度估计速度估计克拉美罗界信噪比

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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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高速切换场景下的双门限判决算法研究

哈尔滨工程大学学报 2024年第6期45卷 1196-1201页

作者：孙志国王程王震铎宁晓燕哈尔滨工程大学信息与通信工程学院黑龙江哈尔滨150001

传统的越区切换算法无法应对高速列车提速带来的通信质量需求增长,本文提出一种基于双门限判决的位置触发切换算法,以提升越区切换时的通信质量。选择大小双门限值,能够有效减少信号强度波动带来的影响。在接收信号强度波动较小时采用... 详细信息

传统的越区切换算法无法应对高速列车提速带来的通信质量需求增长,本文提出一种基于双门限判决的位置触发切换算法,以提升越区切换时的通信质量。选择大小双门限值,能够有效减少信号强度波动带来的影响。在接收信号强度波动较小时采用双门限中的较小值,波动较大时则采用较大值,针对每次测量结果实时进行连续双判决。仿真结果表明:相较于传统切换算法,双门限判决算法能够使得切换发生位置更靠近基站重叠区域的中点,进而降低切换掉话率和切换失败率。同时双判决减小了平均切换次数,使通信体验得到了极大提升。

关键词：越区切换 LTE-R 列车通信系统双门限判决掉话率切换失败率性能仿真动态检测

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