窄带干扰(NarrowBand Interference,NBI)和宽带干扰(WideBand Interference,WBI)的存在将会大幅度地降低合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像的质量.本文在对NBI和WBI的时频分析基础上,提出了一种基于Wigner分布(Wigner Distribution,WD)和时频面滑窗掩膜技术的干扰抑制算法.该算法首先利用瞬时时刻重构序列与原序列之间的联系,提出了一种基于WD的高效信号重构算法.然后采用平滑伪WD分布(Smoothed Pseudo Wigner Distribution,SPWD)作为时频掩膜抑制WD的交叉项,并结合WD信号重构算法和时频平面滑窗掩膜技术提取并重构干扰信号,最后将重构的干扰信号在原始回波中对消实现干扰抑制.该算法能有效抑制SAR图像中的时变NBI和WBI,同时能够尽可能保留有用信号.仿真数据和实测数据结果分析验证了本文方法的有效性.
参数扰动正交匹配追踪是一种有效的偏离网格目标时延估计技术.但是,该方法在每次迭代时只搜索一个目标,计算量大.本文提出一类低计算量的偏离网格目标时延估计技术——参数扰动带排除贪婪重构算法.该算法在贪婪重构方法中引入带排除技术,用于检测多个与目标最邻近的离散网格,利用参数扰动技术来估计目标与最邻近离散网格之间的时延偏差.本文以正交压缩采样雷达为例,采用回溯自适应正交匹配追踪方法,研究参数扰动带排除贪婪重构算法性能.仿真实验表明,与已有的相关方法相比,该算法在不影响估计精度的情况下可减少一倍以上的计算时间.
准光模式变换器是大功率输出回旋管的关键部件.采用高转换效率的准光模式变换器可以横向输出电磁波,增大收集极的尺寸,提高回旋管的输出功率,提高整管效率.该文设计的回旋管内置准光模式变换器由Denisov辐射器天线和四个反射镜组成,输入频率为94GHz,模式为TE6,2模.采用耦合波理论分析和优化了Denisov辐射器内的场分布,并根据矢量绕射理论编制数值模拟程序计算了各个反射镜上的场分布,其输出功率转换效率达97.2%.利用三维全波仿真软件feko6.0进行对比分析,最后加工所设计的结构并内置于回旋振荡管进行热测实验,结果表明其输出场分布与理论计算结果基本一致.
在机载雷达体制中,空时自适应处理STAP(Space-Time Adaptive Processing)可有效抑制杂波并显著提高雷达对慢动目标的检测性能.但是在非均匀环境中,缺乏独立同分布的训练样本会使STAP性能严重下降.针对这个问题,本文提出一种基于多帧观测联合感知的空时自适应处理方法.该方法交替发射正交信号和普通的相控阵信号.检测前,通过当前及先前的环境回波感知观测场景获取杂波信息;检测时,先利用杂波信息结合平台参数及系统参数估计杂波协方差矩阵,再将估计的协方差矩阵与样本协方差矩阵进行组合以构造空时滤波器,抑制杂波,提高输出信杂比.仿真结果表明,与现有的知识辅助类STAP算法和降维算法相比,该方法在缺乏准确先验知识的情况下,可以有效地抑制非均匀杂波.
目前的基于小波阈值降噪方法往往假设信号的噪声分布在高频段,因此大部分方法只对高频段进行降噪,而忽略了低频段噪声对信号的影响.在现实的应用中,复杂的噪声并不满足该假设条件,也即复杂噪声不仅分布在信号的高频段,而且低频段的噪声同样不容忽视.针对上述问题,论文提出了一种全新的解决方案:小波自适应阈值全频降噪方法.在该方法中,根据不同类型的噪声随小波分解层数、噪声强度等因素变化规律,提出了一种新的自适应阈值确定方法;然后利用小波去相关性方法来检测信号受到的最主要的噪声干扰;最后结合噪声类型检测方法,检测信号中所隐含的最接近的噪声类型,选取合适的阈值确定方法,对信号的低频和高频同时进行降噪.论文的实验结果表明:(1)当信噪比较低时,采用全频降噪方法对大部分类型的噪声而言均优于传统方法,并且全频降噪方法仅需要信号分解到1~2层即可取得良好效果;(2)当信噪比较高时,全频阈值降噪技术的降噪效果和传统方法一致,但所需小波的分解层数少于传统方法.
针对水声信道中窄带信号的多途时延估计问题,本文在对复倒谱时延估计方法进行研究的基础上,提出了一种基于对数域同态滤波的时延估计算法.结合复倒谱与同态滤波思想,将接收的窄带信号首先变换到对数域,然后与本地存储的信号进行谱减法,再对相减后的信号进行滤波以消除残余的信号与噪声成分,最后将其恢复到时域以获取多途时延估计.与传统的匹配滤波/相关处理以及复倒谱分析方法相比,本文算法具有时延估计精度高、噪声抑制能力较强等特点.仿真与湖试数据处理结果证明了该方法的有效性.
取代传统的状态转移矩阵特征值估计方法,运用随机过程相关理论,对实数编码人工免疫算法的收敛速度估计进行了研究,该方法从满足人工免疫算法概率强收敛的必要条件出发,将其作为一般人工免疫算法符合的充分条件,提出了一种实数编码人工免疫算法指数速度概率强收敛的估计新方法.该方法以种群中最佳抗体的最终收敛为判断依据,避免了传统估计方法过于保守的不足,可用于一类人工免疫算法的收敛性和收敛速度的判断,在人工免疫算法实际应用中如何优化其收敛速度具有一定理论参考意义.
针对信道阶数估计问题,利用单输入多输出(Single-Input Multiple-Output,SIMO)有限冲激响应(Finite Impulse Response,FIR)信道的结构特点和输入/输出信号的统计特征,提出了一种基于均衡代价函数的信道阶数盲估计算法.首先计算了归一化最小二乘均衡(Normalized Least Squares Equalization,NLSE)代价函数在理想条件下的理论渐近值,并指出其拐点与信道阶数之间的对应关系.然后分析了NLSE代价函数在实际条件下的近似值.最后引入了拐点优化因子,提出了一种基于NLSE代价函数拐点检测的信道阶数估计算法.理论分析和仿真结果表明,在信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)较低和信道首尾系数较小的情况下,该算法比现有其它方法具有更强的鲁棒性,可以获得更小的接收信号均衡误差.
针对移动传感器网络中热点事件监测场景,研究传感器节点的快速优化部署策略.首先假定事件随机产生,针对事件优先模型及节点感知误差函数推导基于Voronoi剖分时感知误差最小,然后定义节点有效覆盖权值,证明了当所有节点有效覆盖权值一致时,整个网络覆盖效能将达到最大.结合虚拟力及节点有效覆盖权提出一种分布式优化部署算法SDOA(Sparse Deployment Optimization Algorithm),其在保证覆盖能效最大化时保证网络连通性.最后仿真比较了本文提出部署策略能够快速有效实现对热点区域部署,并保证较高的覆盖效能.
传感器优化配置是实现航空设备故障预测与健康管理(Prognostics and Health Management,PHM)系统设计的基础和保证.本文首先对系统的故障-传感器相关性矩阵进行了改进,在此基础上根据系统测试性指标要求建立了考虑传感器故障率的约束优化模型,并采用一种改进的离散粒子群算法求解.算法根据传感器优化配置的特点设计了粒子个体适应度计算方法,惯性权重则基于群体早熟程度自适应调整.仿真实例验证了本文方法的有效性,优化结果满足系统各项测试性指标要求,可为航空设备PHM系统的传感器优化配置提供有效指导.
在频谱资源重复利用的背景下,干扰受限的两跳多接入信道的中断性能是亟待解决的难题之一.针对目的端干扰受限的情形,本文给出了该信道在放大转发模式下的中断概率闭式解.根据中断事件的定义将中断概率分解为两部分:一部分是中继节点发生中断的概率,另一部分是中继节点未发生中断,但中继节点到目的节点的传输发生了中断的概率.通过对第二部分中断概率进行合理的近似,推导出整个系统中断概率的闭式解,为系统的实际设计提供了理论基础.仿真结果表明,所给出的估计闭式解与蒙特卡洛仿真结果相吻合,验证了此估计解的精确性.
当前局部不变特征描述符主要针对刚体形变的图像匹配问题,但非刚体形变图像匹配的需求普遍存在且应用日趋广泛.非刚体形变的复杂性会导致同名特征点的局部支撑区域难以保持结构特性的相似性.构造更具针对性的局部不变特征描述符成为解决非刚体形变图像匹配问题的关键.针对如何准确地确定局部特征的主方向并划分局部支撑区域,提出了一种有向非刚体形变局部不变特征描述符及其构建方法.首先根据特征点的二阶矩阵估计其椭圆邻域并指示主方向,然后对局部支撑区域进行同性化处理,以消除各向异性形变的差异,最后把局部支撑区域加权嵌入到三维空间,用热核信号的形变不变性进行特征点局部支撑区域描述.对比实验结果表明,在非刚性形变和光度变化情况下,本文描述符的匹配正确率高于SIFT(Scale Invariant Feature Transform)和GIH(Geodesic Intensity Histogram)描述符,且保持了较好的旋转不变性.
布谷鸟搜索算法是一种基于莱维飞行搜索策略的新型智能优化算法.单一的莱维飞行随机搜索更新策略存在全局搜索性能不足和寻优精度不高等缺陷.为了解决这一问题,本文提出了一种改进的布谷鸟全局优化算法.该算法的主要特点在于以下三个方面:首先,采用全局探测和模式移动交替进行的模式搜索趋化策略,实现了布谷鸟莱维飞行的全局探测与模式搜索的局部优化的有机结合,从而避免盲目搜索,加强算法的局部开采能力;其次,采取自适应竞争机制动态选择最优解数量,实现了迭代过程搜索速度和解的多样性间的有效平衡;最后,采用优势集搜索机制,实现了最优解的有效合作分享,强化了优势经验的学习.对52个典型测试函数实验结果表明,本文算法不仅寻优精度和寻优率显著提高,鲁棒性强,且适合于多峰及复杂高维空间全局优化问题.本文算法与最新提出的改进的布谷鸟优化算法以及其它智能优化策略相比,其全局搜索性能与寻优精度更具优势,效果更好.
针对LUT型胚胎电子阵列功能分化方法的不足,提出了一种新型的LUT型胚胎电子阵列功能分化方法,根据目标电路的功能描述,通过前端综合、逻辑优化、逻辑映射、打包等操作,将目标电路转换为电子细胞为基本节点的电路形式,通过物理映射、基因库生成,将电路映射到阵列上,确定阵列中每个细胞的功能、连接,最终生成目标电路的基因库并确定每个细胞的表达基因,完成胚胎电子阵列的功能分化.该方法无需对计算过程中每一代电路进行功能评估,运算量小,计算速度快,为基于LUT型胚胎电子阵列的自修复电路应用提供了设计方法.最后,使用一个算例阐述了功能分化过程,并通过多个电路验证了该方法的分化速度.
针对现有群组AHP(Analytic Hierarchy Process)判断矩阵集结算法,偏重于专家权重的选择,而忽略判断矩阵元素之间联系的不足,提出一种基于生成树集结算子的群组AHP判断矩阵集结算法.该算法依据判断矩阵与简单无向图生成树之间的关系,采用生成树集结算子获取完全一致集结矩阵,并利用完全一致集结矩阵和群组关联集结矩阵,综合考虑判断矩阵元素之间的个体一致性和群组关联性,计算获得满足一致性约束和最优相似性的群组集结结果.通过算例分析,说明该算法的可行性与有效性.
提出了一种基于蘑菇型电磁超材料构建的PCB(Printed Circuit Board)的芯片间/芯片内射频通信设计模型.该设计用单极子天线模拟芯片管脚,利用PCB介质作为通信信道,并填充一层超材料吸收多径传播中部分电磁波,降低天线回波损耗和改善天线之间相关度.分析电磁波在PCB介质内传播途径及超材料对其影响.对发射天线输入频率为20GHz不归零伪随机二进制信号,接收天线输出信号的眼图清晰端正.从频域和时域结果分析表明芯片-PCB无线互连可行,而且超材料能够明显改善通信信道而提高信号传输质量.
MacWilliams恒等式是研究线性码及其对偶码的码字重量分布的一个非常有用的工具,而码字的重量分布的研究是编码研究中一个非常重要的研究方向.本文定义了环Z4+uZ4上长度为n的线性码的m-层李重量计数器,给出了环Z4+uZ4上长度为n的线性码关于李重量的一类MacWilliams恒等式.证明了该等式是生成矩阵在环Z4+uZ4上的环GR(4,m)+uGR(4,m)上线性码关于李重量的MacWilliams恒等式.进一步,利用Krawtchouk多项式,获得了环Z4+uZ4上长度为n的线性码的等价形式MacWilliams恒等式.
提出一种基于兴趣群组的有效抗攻击性自组网络信任激励模型IGTrust,通过采用经济学中收益与损失概念,屏蔽了不同评价主体对同一行为评价的差异性.IGTrust将信任关系划分为三种类型,以节点获得的相对收益作为信任评估依据,结合交易信息量、折扣因子、时间维度等参数给予了各自的解决方案.仿真实验结果表明,IGTrust在抗恶意节点攻击与资源查询性能等方面均有良好性能.
在基于移动sink传感器网络中,传感器节点能量受限,数据收集的能耗问题一直是研究的热点.通过建立最大化最小能耗概率模型,提出一种最大化最小能耗概率(Maximizing Minimum Probability of Energy Consumption,MMPEC)数据收集方法.MMPEC对网络中子节点与汇聚节点之间的路径长度进行分布式优化,使得整个网络的能耗达到最低的概率最大化.仿真结果表明,MMPEC在能耗方面优于同类基于移动sink的WSN分层数据收集方法.
现有肺结节良恶性计算机辅助诊断的依据通常为肺部CT图像的底层特征,而临床医生的诊断依据为高级语义特征.为克服这种图像底层特征和高级语义特征之间的不一致性,提出一种基于语义属性的肺结节良恶性判别方法.首先,利用阈值概率图方法提取肺结节图像;其次,一方面提取肺结节图像的形状、灰度、纹理、大小和位置等底层特征,组成样本特征集.另一方面,根据专家对肺结节属性的标注,提取结节属性集;然后,根据特征集和属性集建立属性预测模型,实现两者之间的映射;最后,利用预测的属性进行肺结节的良恶性分类.LIDC数据库上的实验结果表明所提方法具有较高的分类精度和AUC值.
编码感知路由可以发现路由中的网络编码机会,减少数据传输次数,提高网络吞吐量,是近年来路由算法研究的一个热点.当前编码感知路由存在编码条件失效、未考虑节点能量的问题,不适合直接应用于无线传感器网络.本文提出基于跨层网络编码感知的无线传感器网络节能路由算法CAER (Cross layer coding Aware Energy efficient Routing).提出并证明了修正后的网络编码条件,以解决编码条件失效问题.基于跨层思想,将网络编码感知机制与拓扑控制、覆盖控制结合,挖掘潜在编码机会.提出综合考虑节点编码机会、节点能量的跨层综合路由度量CCRM (Cross layer Coding aware Routing Metric).仿真结果表明,相比现有编码感知路由,CAER能够提高网络编码感知准确性,增加网络编码机会数量5%~15%,延长网络生存时间8%~12%.
车联网的提出为智能交通的研究提供了新的交通信息收集技术.针对短时交通中车辆的路网行程时间估计问题,提出了基于N阶近邻的隐马尔科夫模型,利用马尔科夫性质来解决道路行程时间的前后关联性问题,同时考虑不同道路的异构性构建了N阶近邻路网模型来模拟路网间的交互影响.针对短时交通中实时数据更新的问题,提出基于道路关联性算法,并结合车联网的采集技术给出了迭代更新模型的方法.实验表明,本文提出的方法在短时交通车辆行程时间预测中精度较高,能够在车辆行进中做出实时预测.
情感在微博网络中传播并感染用户,对微博网络甚至现实世界都有重要影响.发现具有情感影响力的用户(情感影响者)对社会管理或制定市场策略等具有重要意义.本文建立了包含两种节点(用户,微博)和三种关系(转发,关注,发帖)的异质微博网络,利用微博情感相似性和用户情感行为相似性将其转化为只包含用户节点的同质网络,进而在该网络中使用随机游走模型发现情感影响者.贡献包含以下方面:利用微博情感相似性和用户的情感行为相似性验证了本文所构建微博网络的情感同配性,确认了情感影响在该网络中存在;提出EmotionRank模型用以寻找情感影响者;基于微博数据的实验结果有效验证了该模型的有效性和优越性.
从图像中提取的直线常出现不完整、端点位置不准确等问题,针对这些问题造成的直线匹配难点,本文提出了一种仿射不变的直线描述子.首先将待匹配直线离散为对应点的集合,将直线描述转化为点的描述,避免了直线不完整造成的支撑区域大小不一致的问题;然后结合直线的方向和长度,定义点描述子的主方向和尺度,通过统计离散点集的局部邻域的梯度信息使描述子具有仿射不变性.为了提高直线匹配速度,在进行直线描述之前,本文采用了极线约束精简了待匹配直线集合,再利用最近邻距离比准则对直线精确匹配.实验结果表明本文提出的直线描述子在仿射、亮度、视点、遮挡等变化条件下具有精确的匹配性能.
针对窄带主动噪声控制(NANC)系统的收敛问题,提出一种变遗忘因子变步长的滤波-X加权累加最小均方算法.本文在滤波-X加权累加最小均方算法基础上,利用互相关的误差信号构建变遗忘因子策略,并通过遗忘因子构造了变步长策略使系统获得更优的参数值,更好的平衡算法的收敛速度、跟踪能力及稳态误差之间的矛盾,同时增强了抗干扰能力,有效提升算法的整体性能.仿真实验表明本文算法在平稳和非平稳环境下具有更好的性能.
在已有的经验模型中,多极德拜(Debye)模型最适合高精地描述生物组织、土壤、水等媒质的色散特性.为了同时反演这类媒质的电磁参数,本文提出了一种时域逆散射改进技术:分别应用迭代法和吉洪诺夫(Tikhonov)正则化技术克服逆问题的非线性和病态性困难;解析导出了目标泛函关于目标参数的梯度;迭代重建过程中,产生的正演、反演子问题分别选用时域有限差分(FDTD)法、共轭梯度(CG)法求解.噪声环境下,通过两个一维(1-D)的数值算例,初步证实了该技术的可行性和鲁棒性.
线性正则变换是分数阶傅里叶变换的广义形式,由于其具有3个自由参数,故相比于分数阶傅里叶变换有更强的灵活性.加伯变换作为短时傅里叶变换的特例,是信号处理领域中一种重要的时频分析工具.本文基于短时傅里叶变换与线性正则变换的关系以及Gaussian函数在线性正则变换下的不变性,研究了加伯变换与线性正则变换的关系,提出了一种修正的加伯变换形式,得到了当参变量满足一定条件时修正后的加伯变换与线性正则变换之间具有时频平面仿射变换关系,进而研究了该关系在线性正则变换域上滤波器设计中的应用.仿真的结果验证了结论的正确性,表明了滤波器设计方法的有效性.
传统的情感分析研究大多立足于解决主观性文本的情感分类问题,面向复杂交互式文本的情感演化分析却力所不逮.本文以天涯论坛短文本中文在线评论为研究对象,首先提出一种高效的情感计算框架捕捉在线评论所蕴含的情感倾向;然后将情感计算和博弈论相结合提出情感演化预测算法,以混合纳什均衡策略作为交互行为的预测结果;最后在大规模评论数据集上,验证了情感计算框架的有效性和情感演化预测算法的准确性.
经典无锚点定位算法存在定位误差大和节点坐标易陷入局部最优的问题.本文提出一种包含两个阶段的无锚点定位算法:第一阶段采用跳数量化方法将节点的通信半径长度量化为多跳,从而建立更小误差的坐标系;第二阶段采用自适应质点弹簧优化算法优化节点的坐标,防止节点坐标在迭代优化时陷入局部最优.仿真结果表明,本文的算法具有阶段优势,比传统算法定位精度高,收敛速度快.
提出了一种电源/地线(P/G)网络压降(IR-drop)静态分析方法.该方法探索了多层金属立体P/G网络结构,通过输入各金属层的坐标和通孔(Via)的工艺规则,分析不同多层金属P/G网络的拓扑结构对IR-drop的影响.实验结果表明,文中方法的压降评估结果与SPICE仿真结果相比有着高度的一致性,平均误差小于0.4%,且算法时间复杂度与通孔数目成线性关系.并且指出中间层金属的拓扑结构对IR-drop的分布和大小有重要影响.
