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    1. 基于注意力机制特征融合网络的SAR图像飞机目标快速检测
    赵琰, 赵凌君, 匡纲要
    电子学报    2021, 49 (9): 1665-1674.   DOI: 10.12263/DZXB.20200486
    摘要893)   在线全文151)    PDF下载 (9889KB)(830)    收藏

    针对合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像中飞机目标散射点离散化程度高,周围背景干扰复杂,现有算法对飞机浅层语义特征表征能力弱等问题,本文提出了基于注意力特征融合网络(Attention Feature Fusion Network,AFFN)的SAR 图像飞机目标检测算法.通过引入瓶颈注意力模块(Bottleneck Attention Module,BAM),本文在AFFN中构建了包含注意力双向特征融合模块(Attention Bidirectional Feature Fusion Module,ABFFM)与注意力传输连接模块(Attention Transfer Connection Block,ATCB)的注意力特征融合策略并合理优化了网络结构,提升了算法对飞机离散化散射点浅层语义特征的提取与判别.基于自建的Gaofen-3 与TerraSAR-X 卫星图像混合飞机目标实测数据集,实验对AFFN与基于深度学习的通用目标检测以及SAR图像特定目标检测算法进行了比较,其结果验证了AFFN对SAR图像飞机目标检测的准确性与高效性.

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    2. 空天地一体化无线光通信网络关键技术及其发展趋势
    赵雄文, 张钰, 秦鹏, 王晓晴, 耿绥燕, 宋俊元, 刘瑶, 李思峰
    电子学报    2022, 50 (1): 1-17.   DOI: 10.12263/DZXB.20210690
    摘要687)   在线全文140)    PDF下载 (1334KB)(752)    收藏

    构建空天地一体化信息网络是第六代通信系统(the Sixth Generation,6G)的重要目标,无线光通信相较于射频(Radio Frequency,RF)通信技术具有容量大、速率高、抗干扰能力强等优势,已成为建立全球无缝覆盖空间网络的重要技术.本文综述了基于自由空间光通信(Free Space Optical Communication,FSOC)的空天地一体化网络国内外建设及相关标准化现状,相较于现有综述文献,涵盖了更多最新研究工作,并针对物理层和上层指出一体化FSOC网络设计需要关注的重要因素,对大气信道建模、“捕获、瞄准和跟踪”(Acquisition Pointing and Tracking,APT)、拓扑控制、路由、资源分配、可靠传输协议、微波协作传输几种重要通信技术进行总结和分析,并指出其未来发展趋势和面临的挑战.

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    3. 微波光子传感技术研究进展综述
    王彬, 张伟锋, 赵双祥, 樊昕昱
    电子学报    2022, 50 (4): 769-781.   DOI: 10.12263/DZXB.20211186
    摘要435)   在线全文118)    PDF下载 (2004KB)(697)    收藏

    微波光子学是一门研究光与微波相互作用的新型交叉学科,旨在利用现代光学技术实现高频宽带微波信号产生、传输、处理和测量.其中,微波光子传感是微波光子学一个重要的研究领域,它采用光学传感器实现温度、应变、压力等传感参量光域感知,基于微波光子技术实现光域传感信息到微波域的线性映射和转换,结合微波信号处理技术实现传感信号解调,具有传感精度高、测量速度快等显著优势.本文系统性地回顾了微波光子传感技术最新研究进展,介绍了各类微波光子传感技术的基本工作原理,并展望了未来的研究方向和发展趋势.

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    4. 两源交叉眼与多源线阵交叉眼的干扰性能分析
    周亮, 刘永才, 孟进, 杨浩楠
    电子学报    2021, 49 (12): 2289-2298.   DOI: 10.12263/DZXB.20200898
    摘要600)   在线全文470)    PDF下载 (2059KB)(613)    收藏

    交叉眼干扰是单脉冲雷达最有效的干扰方式之一,增益是衡量交叉眼干扰性能的重要指标.本文在两源反向交叉眼干扰(TRCJ, Two source Retro-directive Cross-eye Jamming)和多源线阵反向交叉眼干扰(LMRCJ, Linear array Multi-source Retro-directive Cross-eye Jamming)增益模型的基础上,以4源线阵反向交叉眼干扰为例,对相同幅值比下LMRCJ的增益最大值进行了推导,提出了LMRCJ整体相位容限计算方法,综合考虑LMRCJ不同环路之间的相位控制方式、幅相波动以及平台回波等因素,对比分析了LMRCJ和TRCJ的增益值和幅相容限.仿真结果表明:不考虑平台回波时,在相同的幅值比下,TRCJ的增益最大值不低于LMRCJ的增益最大值,且增益值高时TRCJ的相位容限比LMRCJ的相位容限更宽松;当LMRCJ和TRCJ的幅相控制能力相同且均较弱时,LMRCJ的增益值高于TRCJ的增益值;考虑平台回波时,在高干信比(JSR, Jam-to-Signal Ratio)下,LMRCJ和TRCJ的增益及相位容限规律与隔离平台回波时的一致.论文研究可以为交叉眼干扰机的工程设计提供指导.

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    5. 高级地图匹配算法:研究现状和趋势
    于娟, 杨琼, 鲁剑锋, 韩建民, 彭浩
    电子学报    2021, 49 (9): 1818-1829.   DOI: 10.12263/DZXB.20200379
    摘要630)   在线全文58)    PDF下载 (1110KB)(600)    收藏

    地图匹配是许多位置服务与轨迹挖掘应用的基础.随着定位技术和位置服务应用的发展,地图匹配研究不断演进,从早期基于高采样率GPS(Global Position System)的实时匹配,到近期基于低采样率GPS轨迹的离线匹配、再到当前非GPS定位数据或高精度地图匹配。迄今已有许多地图匹配算法相继提出,但鲜有研究对这些算法进行全面总结.为此,对近十年提出的地图匹配算法进行调研,归纳出地图匹配算法的统一框架及常用时空特征.从模型或实现技术角度分类发现:现有算法大都采用HMM(Hidden Markov Model)模型,其次是最大权重模型;深度学习技术近期开始用于地图匹配,将是未来高精度地图匹配研究的趋势.

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    6. 空天通信网络关键技术综述
    安建平, 李建国, 于季弘, 叶能
    电子学报    2022, 50 (2): 470-479.   DOI: 10.12263/DZXB.20210029
    摘要434)   在线全文83)    PDF下载 (967KB)(578)    收藏

    伴随信息社会向网络化、泛在化、智能化持续发展,现有地面通信网络已经无法支持日益增长的宽带业务需求、泛在海量的物联接入需求、隐蔽可靠的安全传输需求.未来通信网络要求在全球范围内实现既纵深宽广又细致入微的全方位无线接入,其进一步演进亟需突破包括网络架构和空口技术等在内的底层技术.相比于地面通信网络,空天通信网络不受地形的限制,可实现包括海洋、森林、边远地区等的立体全覆盖,可在多维度多层次尺度实现全空间范围内的信息交互,将成为满足海量异构用户泛在连接需求的关键使能技术.本文综述了空天通信网络的关键技术,首先给出了空天通信网络现有系统及未来智慧社会业务的多元化应用场景,然后从空-天-地三网、物理-网络-应用三层、有效传输-资源管理-安全防护三域出发,给出了一种空天通信网络的整体架构.本文随后从组网与接入、物理层以及资源管理与切换等角度出发分别总结了关键技术.最后,本文指出了未来空天通信网络的技术发展挑战和趋势.

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    7. 基于孪生网络的电磁目标跨模式识别算法
    张伟, 王沙飞, 林静然, 利强, 邵怀宗
    电子学报    2022, 50 (6): 1281-1290.   DOI: 10.12263/DZXB.20210805
    摘要420)   在线全文272)    PDF下载 (1445KB)(541)    收藏

    以深度学习为代表的人工智能技术是解决电磁目标识别问题的一种有效方法.然而,在识别多模式电磁目标时,目标内部不同模式间数据的差异可能掩盖目标个体间的差异,当某种模式训练样本缺失或稀少时,该模式下的目标识别性能会显著下降.为此,提出一种基于孪生网络的电磁目标跨模式识别算法,在度量学习框架下通过优化设计网络结构和损失函数,引导网络在分类学习过程中拉近同一目标各模式数据间的距离,拉远不同目标数据间的距离,并结合邻近判决准则实现多模式电磁目标在非均衡数据集上的跨模式识别.基于实际数据的测试结果表明,在相同数据集和网络规模条件下,所提方法的跨模式识别率较经典卷积神经网络方法和数据增强方法提升20%.

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    8. 医学图像关键点检测深度学习方法研究与挑战
    李居朋, 王颖慧, 李刚
    电子学报    2022, 50 (1): 226-237.   DOI: 10.12263/DZXB.20200725
    摘要496)   在线全文54)    PDF下载 (1243KB)(532)    收藏

    作为众多医学图像处理的前提和关键,医学图像关键点检测具有重要的理论研究和应用价值.由于个体间差异性和个体内歧义性的影响,以及更高的临床应用定位精度的要求,医学解剖关键点检测面临着巨大的挑战.鉴于深度学习技术在医学图像关键点检测乃至整个医学图像处理领域都表现出了强大的实力,本文全面检索发表于顶级医学期刊和会议论文集中的医学图像关键点研究成果并进行了详细的梳理和综述.从计算机视觉任务角度简述医学图像关键点检测及其存在的难点;总结了深度学习技术在医学图像关键点检测中的基本框架,详细论述了医学图像关键点检测的分类问题和回归分析两种不同类型的解决思路;最后探讨了医学图像关键点检测深度学习方法面临的挑战、主要应对策略和开放的研究方向.

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    9. 基于深度学习的图像描述综述
    石义乐, 杨文忠, 杜慧祥, 王丽花, 王婷, 理珊珊
    电子学报    2021, 49 (10): 2048-2060.   DOI: 10.12263/DZXB.20200669
    摘要569)   在线全文61)    PDF下载 (1262KB)(528)    收藏

    图像描述旨在通过提取图像的特征输入到语言生成模型中最后输出图像对应的描述,来解决人工智能中自然语言处理与计算机视觉的交叉领域问题——智能图像理解.现对2015—2020年间图像描述方向有代表性的论文进行汇总与分析,以不同核心技术作为分类标准将图像描述大致划分为基于Encoder-Decoder框架的图像描述、基于注意力机制的图像描述、基于强化学习的图像描述、基于生成对抗网络的图像描述和基于新融合数据集的图像描述五大类.使用NIC、Hard-Attention和Neural Talk三个模型在真实数据集MS-COCO数据集上进行实验,并从BLEU1、BLEU2、BLEU3、BLEU4四处平均评分对比分析,展示三个模型效果.本文点明了未来图像描述的发展趋势,并指出了图像描述将要面临的挑战和可深入挖掘的研究方向.

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    10. 基于RISC-V的嵌入式多指令集处理器设计及实现
    成元虎, 黄立波, 崔益俊, 马胜, 王永文, 隋兵才
    电子学报    2021, 49 (11): 2081-2089.   DOI: 10.12263/DZXB.20201350
    摘要501)   在线全文73)    PDF下载 (1715KB)(525)    收藏

    软件生态是限制RISC-V指令集架构发展的主要因素之一.让RISC-V处理器可以直接运行ARM Thumb二进制代码能在一定程度上缓解其在嵌入式领域中的软件生态问题.本文基于二进制翻译,通过硬件支持ARM Thumb的标志位、分支指令、条件执行,在RISC-V处理器上以较低的面积和功耗开销实现了对ARM Thumb程序的支持并获得了较好的性能.通过运行Embench基准程序套件,该处理器翻译运行ARM Thumb程序的平均性能能够到达直接运行RISC-V程序性能的75.5%.相较于仅使用二进制翻译支持ARM Thumb,该处理器运行ARM Thumb程序的性能提升了3.1倍,面积开销则下降了7.8%.

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    11. 基于无标签视频数据的深度预测学习方法综述
    潘敏婷, 王韫博, 朱祥明, 高思宇, 龙明盛, 杨小康
    电子学报    2022, 50 (4): 869-886.   DOI: 10.12263/DZXB.20211209
    摘要341)   在线全文33)    PDF下载 (2604KB)(465)    收藏

    基于视频数据的深度预测学习(以下简称“深度预测学习”)属于深度学习、计算机视觉和强化学习的交叉融合研究方向,是气象预报、自动驾驶、机器人视觉控制等场景下智能预测与决策系统的关键组成部分,在近年来成为机器学习的热点研究领域.深度预测学习遵从自监督学习范式,从无标签的视频数据中挖掘自身的监督信息,学习其潜在的时空模式表达.本文对基于深度学习的视频预测现有研究成果进行了详细综述.首先,归纳了深度预测学习的研究范畴和交叉应用领域.其次,总结了视频预测研究中常用的数据集和评价指标.而后,从基于观测空间的视频预测、基于状态空间的视频预测、有模型的视觉决策三个角度,分类对比了当前主流的深度预测学习模型.最后,本文分析了深度预测学习领域的热点问题,并对研究趋势进行了展望.

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    12. 挺进深蓝:从单体仿生到群体智能
    陈健瑞, 王景璟, 侯向往, 方政儒, 杜军, 任勇
    电子学报    2021, 49 (12): 2458-2467.   DOI: 10.12263/DZXB.20201448
    摘要380)   在线全文32)    PDF下载 (827KB)(461)    收藏

    近年来,群体智能作为一项多学科融合的新技术在各领域的研究成果斐然,例如共享出行、蜂群无人机系统、水下多智能体平台等,但与水下场景结合的群体智能技术缺乏系统的归纳,有必要对水下群体智能技术的发展现状和趋势进行讨论和分析.本文对群体智能理论进行了详尽的分析,给出了群体智能的完整概念、具体算法以及应用领域.文中指出,为解决海洋复杂环境对探测、通信等造成的一系列困难,需要将群体智能技术应用于水下场景.本文就国内外水下群体智能技术的研究现状进行了总结,对水下群体智能存在的环境复杂、通信受限、信息获取困难、系统能力不足以及能量供应受限的难点进行了评述.针对这些难点,本文对结合群体智能理论的时变环境感知技术、传感网络设计、协同导航定位技术、路径规划技术、水下编队控制以及分布式自主决策技术进行了分析,并在文末给出水下群体智能技术未来在跨域通信、多平台异构、自主作业能力革新方面的发展趋势和展望.

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    13. 基于图注意力机制和Transformer的异常检测
    严莉, 张凯, 徐浩, 韩圣亚, 刘珅岐, 史玉良
    电子学报    2022, 50 (4): 900-908.   DOI: 10.12263/DZXB.20210722
    摘要295)   在线全文36)    PDF下载 (1414KB)(447)    收藏

    异常检测对电力行业的发展有着重要的影响,如何根据大规模电力数据进行异常检测是重要的研究热点.目前,大多数研究通过聚类或神经网络进行异常检测. 但是这些方法忽略了时序数据之间潜在的关联关系及某些特点的重要信息,没有充分挖掘出数据的潜在价值. 因此,提出了一种基于图注意力和Transformer的异常检测模型. 该模型首先根据数据中台中获取的电力数据(主要包括用户ID、电能表ID、用户类型、电流、电压、功率等数据)构建一个异构信息网络;然后,为了减少模型参数和避免出现过拟合的现象,在图卷积网络(Graph Convolutional Network,GCN)模型的基础上,引入非负矩阵分解(Non-Negative Matrix Factorization,NNMF)的方法来进行相似性学习;最后采用图注意力网络(Graph Attention Network,GAT)和Transformer共同捕获数据间的相互关联关系,从而提高检测精度. 以中国某地区的电力数据为基础进行验证, 实验结果表明所提出的方法可以有效进行异常检测.

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    14. 基于树形结构构造的联盟链主从多链共识算法
    张文芳, 孙海锋, 张晏端, 唐荣骏, 王小敏, 马征, 李暄, 黄路非
    电子学报    2022, 50 (2): 257-266.   DOI: 10.12263/DZXB.20201212
    摘要301)   在线全文124)    PDF下载 (1160KB)(436)    收藏

    区块链构建了一种价值互联的去中心化网络,是继互联网之后的最具革命性和颠覆性的创新技术.但现有区块链存在性能低下,隐私保护不足,单层链式结构难以支持多种场景下数字资产的分类并发处理,单链共识算法难以实现多链乃至全局的一致性等问题.为解决上述问题,本文基于树形结构设计一种适用于联盟链场景的主从多链架构,可实现不同数字资产的分类、并发处理和达到数据隔离的隐私需求.针对该树形主从多链架构,进一步提出一个基于门限签名的改进拜占庭容错共识算法,可解决多样化数字资产分类并发处理带来的一致性问题.性能分析和仿真结果表明:所提方案在实现隐私数据隔离保护的同时,兼具高并发交易性能,通信复杂度由On2)降为On),可满足企业多样化业务需求.

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    15. 基于SAC的多智能体深度强化学习算法
    肖硕, 黄珍珍, 张国鹏, 杨树松, 江海峰, 李天旭
    电子学报    2021, 49 (9): 1675-1681.   DOI: 10.12263/DZXB.20200243
    摘要495)   在线全文56)    PDF下载 (1525KB)(426)    收藏

    由于多智能体所处环境动态变化,并且单个智能体的决策也会影响其他智能体,这使得单智能体深度强化学习算法难以在多智能体环境中保持稳定. 为了适应多智能体环境,本文利用集中训练和分散执行框架Cen-tralized Training with Decentralized Execution(CTDE),对单智能体深度强化学习算法Soft Actor-Critic(SAC)进行了改进,引入智能体通信机制,构建Multi-Agent Soft Actor-Critic(MASAC)算法. MASAC中智能体共享观察信息和历史经验,有效减少了环境不稳定性对算法造成的影响.最后,本文在协同以及协同竞争混合的任务中,对MASAC算法性能进行了实验分析,结果表明MASAC相对于SAC在多智能体环境中具有更好的稳定性.

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    16. 分子通信最新研究进展综述
    林林, 黄莉, 孔磊, 刘富强, 闫浩
    电子学报    2022, 50 (6): 1492-1520.   DOI: 10.12263/DZXB.20210822
    摘要301)   在线全文172)    PDF下载 (1910KB)(417)    收藏

    分子通信是一种利用微小粒子编码、传输和接收信息的通信范式,具有生物兼容性好、尺寸小等特点,是用来构建纳米网络的非常有潜力的通信方案之一.分子通信的概念一经提出就吸引了广泛关注,众多学者的参与使其迅猛发展.目前,分子通信理论已经被广泛研究,相关实验也有了进展.尽管如此,构建实际的分子通信系统还有大量问题亟须解决.为促进分子通信领域更好发展,对分子通信的理论基础和当前研究进展进行系统性的总结是必要的.因此,本文对基于扩散的分子通信的基本概念和研究进展进行了阐述,包括信道模型、信号的编码调制机制以及接收机制;此外,还介绍了分子通信系统的同步机制、移动分子通信系统,以及分子通信实验系统的最新研究进展,并对分子通信未来的研究方向进行了展望.

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    17. 面向不同雷达任务的认知波形优化综述
    余若峰, 杨威, 付耀文, 张文鹏
    电子学报    2022, 50 (3): 726-752.   DOI: 10.12263/DZXB.20211068
    摘要189)   在线全文33)    PDF下载 (1438KB)(382)    收藏

    传统雷达系统的发射机与接收机采用开环工作模式,在动态复杂环境下探测目标时缺乏灵活性和稳健性.借鉴生物认知学习过程,认知雷达可以感知动态环境和目标信息,通过发射和接收端闭环反馈控制,实现全自适应探测和信号处理.本文介绍了认知雷达波形优化的基本框架,递进地梳理了面向检测、跟踪、成像、分类任务以及抗干扰认知波形优化的主要研究内容和研究进展,为面向单一任务及联合多任务的波形优化技术研究提供了纵向和横向的对比视角.在已有研究的基础上,本文分析了认知雷达波形优化的优势和挑战,指出认知波形优化技术中潜在的研究方向,包括知识有效性评价、人工智能认知波形优化、通用度量准则、知识辅助的高效优化算法等方面.

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    18. 双向特征融合与特征选择的遥感影像目标检测
    肖进胜, 张舒豪, 陈云华, 王元方, 杨力衡
    电子学报    2022, 50 (2): 267-272.   DOI: 10.12263/DZXB.20210354
    摘要364)   在线全文76)    PDF下载 (910KB)(380)    收藏

    遥感影像中复杂的背景占据图像的大部分区域,严重影响了目标检测效果.本文提出一种可以对特征图进行多特征选择的目标检测网络.设计了双向多尺度特征融合网络,融合深浅层信息,提高复杂背景下小目标的检测效果,在保留常规特征金字塔自上而下路径的同时,增加一条自下而上的路径,减少浅层特征传递到顶层经历的网络层数,从而控制浅层特征损失.为了降低多尺度特征图中无用信息对后续检测网络的干扰,设计了基于注意力机制的多特征选择模块,网络自适应地专注于有用特征,忽略无用特征.针对传统五参数回归法在预测角度时存在严重的边界不连续问题,不能精确预测长宽比值比较大的目标,将角度预测当作分类任务处理.在DOTA数据集和自制数据集DOTA-GF上进行实验,6类典型目标的mAP分别达到0.651和0.641,与主流目标检测算法的对比实验结果表明提出的方法的有效性.

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    19. 全参考图像质量评价回顾与展望
    高敏娟, 党宏社, 魏立力, 刘国军, 张选德
    电子学报    2021, 49 (11): 2261-2272.   DOI: 10.12263/DZXB.20200780
    摘要283)   在线全文25)    PDF下载 (819KB)(365)    收藏

    全参考图像质量评价(Full Reference Image Quality Assessment, FR-IQA)是IQA领域广为研究的类型之一.本文回顾了FR-IQA的发展历程,对FR-IQA应用现状和通用FR-IQA问题的构建进行综述,以及对FR-IQA算法进行总结和梳理.并在此基础上,重点分析了现有研究中存在的问题,包括问题构建的合理性、建模的全面性问题、知识驱动与数据驱动结合的问题等.基于对主观评价过程的深入分析,结合现有研究存在的问题,探讨了主观评分采用模糊建模和知识与数据联合驱动构建算法两个可能的研究方向,以期对后续的研究者提供参考.

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    20. 基于样本对元学习的小样本图像分类方法
    李维刚, 甘平, 谢璐, 李松涛
    电子学报    2022, 50 (2): 295-304.   DOI: 10.12263/DZXB.20210453
    摘要222)   在线全文33)    PDF下载 (3693KB)(358)    收藏

    本文针对小样本图像分类问题,提出一种基于样本对的元学习(Pairwise-based Meta Learning,PML)方法.利用传递迁移学习对预训练好的Resnet50模型进行微调,得到一个更适应小样本任务的特征编码器,将该特征编码器作为元学习模型的初始特征编码器来训练模型,进一步增强了元学习模型的泛化能力;同时,本文还基于支持集与查询集样本之间的相似性提出元损失函数(Meta Loss,ML),其考虑了特征空间中查询集所有样本的相互关系,以此来缩小正样本类内距离,增加正负样本类间距离,从而提高分类精度.实验结果表明,本文的方法在1-shot、5-shot任务上分别达到了77.65%、89.65%的分类精度,较最新的元学习方法Meta-baseline分别提高7.38%、5.65%.

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    21. 基于Transformer动态场景信息生成对抗网络的行人轨迹预测方法
    裴炤, 邱文涛, 王淼, 马苗, 张艳宁
    电子学报    2022, 50 (7): 1537-1547.   DOI: 10.12263/DZXB.20210762
    摘要301)   在线全文43)    PDF下载 (1357KB)(356)    收藏

    行人轨迹预测是视频监控的重要组成部分,因现有方法未充分利用场景特征信息造成其预测轨迹不符合生活常识,导致行人轨迹预测精度较低出现明显偏离真实轨迹的情况.针对上述不足本文提出一种基于Transformer动态场景信息生成对抗网络(Generative Adversarial Network,GAN)的行人轨迹预测方法.该方法利用动态场景特征提取模块的卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)模型对目标行人的动态场景信息进行特征提取,同时生成器网络中的编码器利用Transformer对行人的社会交互信息特征以及轨迹信息特征进行建模.在ETH和UCY数据集上的实验结果表明,与Social GAN模型相比,本文方法在多个场景下的平均位移误差准确率提高了25.61%,最终位移误差准确率提高了38.44%.

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    22. SAU-Net:基于U-Net和自注意力机制的医学图像分割方法
    张淑军, 彭中, 李辉
    电子学报    DOI: 10.12263/DZXB.20200984
    预出版日期: 2022-06-09

    摘要101)   在线全文5)    PDF下载 (2338KB)(348)    收藏

    基于深度学习的生物医学图像分割由于其精度的提高,可以更好地辅助医生做精确的诊断.目前主流的基于U-Net的分割模型通过多层卷积进行局部特征的提取,缺失了全局信息,使分割过于局部化而产生误差.本文通过自注意力机制和分解卷积策略对U-Net模型进行改进,提出一种新的深度分割网络SAU-Net,使用自注意力模块增加全局信息,将原U-Net中的级联结构改为逐像素相加,减小维度,降低计算量;提出一种快速简洁的分解卷积方法,将传统卷积分解为两路一维卷积,并加入残差连接强化上下文信息.在BRATS和Kaggle两个脑肿瘤数据集上进行的实验结果表明,SAU-Net在参数量和Dice系数上都有更优的性能.

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    23. 一种基于北斗三号B2b信号的精密单点授时方法
    易卿武, 蔚保国, 王彬彬, 盛传贞
    电子学报    2022, 50 (4): 832-840.   DOI: 10.12263/DZXB.20211177
    摘要173)   在线全文27)    PDF下载 (1535KB)(338)    收藏

    授时是卫星导航系统的基本服务之一,在先进电子设备研制和智能时空信息服务中具有重要作用.针对当前全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)授时方法存在的受地面共视观测站和通信网络限制的问题,本文提出一种基于北斗三号B2b信号的精密单点授时方法(B2b signal based Precise Point Timing,B2b-PPT).该方法利用北斗三号地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星播发的B2b信号,结合双频伪距和载波相位观测值,根据精密单点定位算法实时估算接收机钟差.经过世界协调时(Universal Time Coordinated,UTC)偏差改正和硬件延迟校准后,B2b-PPT接收机对本地时钟进行驯服,从而实现高精度时频同步.基于iGMAS(international GNSS Monitoring and Assessment System)观测站的实验结果表明:使用B2b-PPT方法的单站授时精度为0.58 ns,10 h的频率稳定度为 6.9 E - 15 ;站间模式的授时精度为0.33 ns,10 h的频率稳定度为 1.1 E - 14 .与传统的精密单点授时方法相比,B2b-PPT方法授时精度更高,并且具有成本低、不依赖地面通信网络和分析中心的优势.

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    24. 一种卷积自编码深度学习的空气污染多站点联合预测模型
    张波, 陆云杰, 秦东明, 邹国建
    电子学报    2022, 50 (6): 1410-1427.   DOI: 10.12263/DZXB.20200258
    摘要194)   在线全文17)    PDF下载 (3479KB)(334)    收藏

    城市空气污染因空间扩散特性呈现出区域内的浓度高关联性.因此如何通过多个空气污染监测站的时空数据预测特定目标地点的污染情况,以解决站点分布不匀的问题,是一个重要的研究工作.本文结合空气污染物因素特性和气象因素的多维度影响,提出了一个利用区域内多站点空间监测数据实现特定目标站点的空气污染物浓度预测模型.该模型通过多层卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)实现城市多站点污染物浓度与气象数据之间的维度关联特征及空间关联特征学习,进而利用基于多层长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)的自编码网络实现多站点浓度的时序关联特征分析.实验通过真实数据集验证,所提出的预测模型获得了高于传统机器学习污染物浓度预测模型的预测准确度,且在多个城市数据集上验证了模型的泛化能力.

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    25. 面向FPGA的布局与布线技术研究综述
    田春生, 陈雷, 王源, 王硕, 周婧, 张瑶伟, 庞永江, 周冲, 马筱婧, 杜忠, 薛钰
    电子学报    2022, 50 (5): 1243-1254.   DOI: 10.12263/DZXB.20210637
    摘要317)   在线全文191)    PDF下载 (997KB)(321)    收藏

    随着大规模集成电路器件复杂度与容量的不断提升,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)以高度的并行、可定制和可重构的特性得到了广泛的关注与应用. 在制约FPGA发展的众多因素中,最为关键的便是电子设计自动化(Electronic Design Automation, EDA)技术,作为FPGA EDA流程中的关键环节,布局和布线技术的研究对于FPGA的重要性不言而喻. 本文综述了面向FPGA的布局和布线技术,包括基于划分的布局、基于启发式的布局、基于解析式的布局、FPGA串行布线和FPGA并行布线等技术,分析对比了不同技术方法的优缺点,在此基础上,本文还展望了未来FPGA布局和布线技术的发展趋势,将为FPGA未来健康可持续的发展提供有力支撑.

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    26. 一种面向光学相机通信系统的数据帧结构
    白勃, 苏博, 李静磊, 柯熙政
    电子学报    2021, 49 (10): 1873-1880.   DOI: 10.12263/DZXB.20200886
    摘要360)   在线全文56)    PDF下载 (1451KB)(319)    收藏

    针对光学相机通信(Optical Camera Communication,OCC)链路收发两端不同步和相机帧间间隔等因素引起OCC链路数据丢失的问题,本文在分析相机接收机卷帘快门工作机制的基础上,研究了光电二极管(Light Emitting Diode,LED)-相机OCC链路的基本工作原理,以及相机像素行数、像素行读取时间、拍摄帧速率、拍摄角度姿态等因素对OCC链路数据传输速率、链路丢帧率等参数的影响,并针对OCC链路的特点,设计了一种新型的适用于OCC链路的数据帧结构.通过对比分析发现,使用该数据帧的OCC链路,可以有效地解决收发端不同步和相机帧间间隔引起的OCC链路数据丢失的问题,优于常用的交错Hamming码和Raptor码帧结构.最后,本文设计搭建了相关的OCC链路测试平台,通过对比数字仿真结果和实际测量结果,验证了理论分析的有效性.

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    27. 光载信息能量同传方案及其通信检测应用
    兰子林, 邹喜华, 白文林, 李沛轩, 李阳, 潘炜, 闫连山, 蒋灵明, 陈亮
    电子学报    2022, 50 (4): 804-810.   DOI: 10.12263/DZXB.20211079
    摘要172)   在线全文17)    PDF下载 (1432KB)(316)    收藏

    基于光纤的大传输带宽、微型传能通道、抗电磁干扰等优势,本文设计了一种光载信息能量同传方案.它基于光纤一体化分布式链路,结合微波光子模拟收发前端,同步实现能量远程配送与高频宽带信号的采集传输.首先,设计并测试了光纤传能(Power over Fiber,PoF)链路:高功率激光经多模光纤链路传输 2 ? k m 后转换为百毫瓦级电能,为远端模块供电或电池充电.在此基础上,设计并测试了基于PoF的光载无线通信(Radio over Fiber,RoF)和电磁干扰检测链路.RoF链路实现了 2.4 ? G H z 频段的16QAM-OFDM宽带信号的 2 ? k m 单模光纤传输;电磁干扰远程采集与监测链路实现了对高铁GSM-R(Global System for Mobile Communications-Railway)无线频段的带内干扰、邻带干扰和带外干扰的检测与识别等.相关方案和系统在易燃易爆、强电磁干扰、强辐射等特殊场景具有重要应用价值.

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    28. 基于混合型复数域卷积神经网络的三维转动舰船目标识别
    张云, 化青龙, 姜义成, 徐丹
    电子学报    2022, 50 (5): 1042-1049.   DOI: 10.12263/DZXB.20211255
    摘要184)   在线全文27)    PDF下载 (2648KB)(306)    收藏

    在较高海情下,由于舰船目标处于随机摆动的非平稳运动状态,常规合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像处理会使得目标散焦、方位模糊,从而导致三维转动舰船目标识别准确率低.本文提出一种混合型复数域卷积神经网络(Mix-type Complex-Valued Convolutional Neural Network,Mix-CV-CNN),并推导Mix-CV-CNN前向传播与反向传播算法.三维转动舰船目标经过SAR成像处理后存在剩余相位信息,Mix-CV-CNN能充分利用SAR复数域图像的幅度和相位信息,在不进行目标重聚焦的情况下,较好完成SAR复杂运动舰船目标的识别.实验表明,Mix-CV-CNN相较于具有相同自由度的实数域卷积神经网络(Real-Valued Convolutional Neural Network,RV-CNN)识别性能有所提高,实测数据识别平均准确率提高3.85%.

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    29. 基于PDM-DPMZM的大动态范围微波光子I/Q下变频系统
    史芳静, 樊养余, 王鑫圆, 康博超, 陈博, 高永胜
    电子学报    2022, 50 (4): 782-788.   DOI: 10.12263/DZXB.20210746
    摘要193)   在线全文45)    PDF下载 (1170KB)(303)    收藏

    针对被目前大多微波光子I/Q下变频系统忽视的非线性失真问题,提出了一种基于偏振复用双平行马赫增德尔调制器(Polarization Division Multiplexing Dual-Parallel Mach-Zehnder Modulator,PDM-DPMZM)的大动态范围微波光子I/Q下变频系统.利用PDM-DPMZM并行地调制射频、本振和镜像信号,调节调制器的直流偏置并进行驱动信号功率控制,能够实现I/Q下变频及镜像干扰抑制,同时抑制三阶交调失真.实验结果表明,所提方案最终可以实现超过44 dB的镜像抑制,系统的无杂散动态范围达到110.5 (dB·Hz4/5).在5~20 GHz工作频率范围内,相位失衡和幅度失衡分别低于0.8°和0.6 dB.

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    30. VMFS: 一种持久性内存统一管理系统
    张佳辰, 胡泽瑞, 赵盛, 施文杰, 王刚, 刘晓光
    电子学报    2021, 49 (12): 2299-2306.   DOI: 10.12263/DZXB.20201239
    摘要332)   在线全文357)    PDF下载 (668KB)(303)    收藏

    针对当前持久性内存(PM,Persistent Memory)资源管理方案无法兼顾持久化特性和可字节寻址特性的问题,提出了一种融合Linux系统内核虚拟内存系统和文件系统的持久性内存统一管理系统VMFS(Virtual Memory File System).VMFS中的单个PM分区可同时提供内存分配和文件存储服务,并利用内外存统一管理的特性可实现内存到文件的重映射机制,避免了不必要的数据拷贝,提升了文件读写性能,且维持了原生编程接口.实验结果表明,对比内外存分别使用PM的方案,VMFS有效提升了文件读写性能.在两种实际工作负载下,VMFS相对于使用DRAM(Dynamic Random Access Memory)和PM分别作为内存和存储的方案具有成本优势和一定程度的持久化性能提升.

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    31. 抗主瓣多假目标欺骗干扰EPC-MIMO波形自适应优化设计技术
    张洋, 位寅生, 于雷
    电子学报    2022, 50 (3): 513-523.   DOI: 10.12263/DZXB.20210329
    摘要192)   在线全文37)    PDF下载 (1167KB)(296)    收藏

    本文针对主瓣多假目标欺骗干扰对抗的难题,提出一种基于阵元脉冲编码多输入多输出(Element-Pulse Coding Multiple-Input Multiple-Output,EPC-MIMO)波形自适应设计的干扰抑制方法.阵元脉冲编码技术可在不影响真目标回波特性前提下,调整假目标在发射频率域的能量分布.利用这一特性,本文以真假目标空域相关性极小化为优化目标设计EPC-MIMO波形,使假目标能量分布于真目标空域检测区域外, 进而在接收端通过数字波束形成实现假目标的有效抑制.此外,由于EPC-MIMO波形的自适应设计需要对干扰进行认知,本文还提出一种基于EPC-MIMO波形的干扰快速认知方法.仿真实验验证了所提方法的有效性.

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    32. 基于最小回环检测的多车协同SLAM框架
    李博洋, 刘思健, 崔明月, 赵治豪, 黄凯
    电子学报    2021, 49 (11): 2241-2250.   DOI: 10.12263/DZXB.20200951
    摘要251)   在线全文4)    PDF下载 (3194KB)(295)    收藏

    为了提升自动驾驶车辆的感知效率和准确率,解决协同感知算法中对协同条件的限制和多源数据融合等问题,本文引入基于激光雷达的即时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping, SLAM)算法,提出面向自动驾驶的多车协同SLAM框架.首先,车辆运行单车SLAM,构建本地约束并共享地图和位姿数据.同时车辆接收并处理其他车的数据,若其他车辆与本车已建立坐标系转换关系则直接完成数据融合,否则基于重叠区域相似点云配准解算多车坐标系转换关系.采用图的连通分支和生成森林理论跟踪数据融合情况并构建多车回环约束,基于通用图优化(General Graph Optimization, G2O)理论对全局地图优化.真实场景与KITTI数据集的实验结果表明,本文的框架无需构建包含所有车辆相对位姿的全局坐标系或满足多车相遇等约束条件,即可实现多车协同SLAM,并在SLAM的效率和准确率等指标上具有优势.

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    33. 水声信号处理中的稀疏表示理论及应用
    冯西安, 寇思玮, 谭伟杰, 毕杨
    电子学报    2021, 49 (9): 1840-1851.   DOI: 10.12263/DZXB.20200492
    摘要378)   在线全文29)    PDF下载 (2456KB)(292)    收藏

    稀疏表示研究信号简洁表示与重构的本质问题,能够更好地揭示、分辨和提取信号中所蕴含的信息特征,在水声信号处理的许多应用方面都显示了巨大的优势和潜力.本文综述了水声信号处理中的稀疏表示理论及有关应用问题.首先介绍了稀疏表示模型和典型的稀疏分解算法;然后,研究了自适应过完备字典设计、离网格处理等稀疏表示的关键问题;接着,探索了稀疏表示理论在水下信号处理中的一些重要应用,包括高分辨波达方向(Direction Of Arrival, DOA)估计、水下体目标微多普勒特征提取、运动目标角度-多普勒声成像、水声信号压缩感知与重构;最后,指出稀疏表示理论在水声信号处理中的发展趋势.进行了必要的计算机仿真,提取了水下目标时、频、空域多维度信息特征,并实现了两类典型通信信号的有效压缩和精确重构.

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    34. 光场相机三维重建研究进展与展望
    刘玉轩, 张力, 艾海滨, 许彪, 孙钰珊, 樊仲藜
    电子学报    2022, 50 (7): 1774-1792.   DOI: 10.12263/DZXB.20211615
    摘要284)   在线全文184)    PDF下载 (2434KB)(292)    收藏

    光场相机利用二维影像同时记录空间中光线的位置和方向信息,能够恢复相机内部的光场,为三维重建提供了新的解决思路.围绕光场相机的三维重建问题,本文综述了光场数据获取手段,梳理和讨论了针对光场相机的标定算法,总结和分析了基于光场影像的三维深度信息恢复方法.在此基础上,介绍了当前主要的公开光场数据和算法.最后,展望了未来的研究方向,以期为后续研究者提供参考.

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    35. 融合语言模型的端到端中文语音识别算法
    吕坤儒, 吴春国, 梁艳春, 袁宇平, 任智敏, 周柚, 时小虎
    电子学报    2021, 49 (11): 2177-2185.   DOI: 10.12263/DZXB.20201187
    摘要295)   在线全文20)    PDF下载 (1448KB)(280)    收藏

    为了解决语音识别模型在识别中文语音时鲁棒性差,缺少语言建模能力而无法有效区分同音字或近音字的不足,本文提出了融合语言模型的端到端中文语音识别算法.算法建立了一个基于深度全序列卷积神经网络和联结时序分类的从语音到拼音的语音识别声学模型,并借鉴Transformer的编码模型,构建了从拼音到汉字的语言模型,之后通过设计语音帧分解模型将声学模型的输出和语言模型的输入相连接,克服了语言模型误差梯度无法传递给声学模型的难点,实现了声学模型和语言模型的联合训练.为验证本文方法,在实际数据集上进行了测试.实验结果表明,语言模型的引入将算法的字错误率降低了21%,端到端的联合训练算法起到了关键作用,其对算法的影响达到了43%.和已有5种主流算法进行比较的结果表明本文方法的误差明显低于其他5种对比模型,与结果最好的DeepSpeech2模型相比字错误率降低了28%.

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    36. 复杂动态背景下基于群稀疏的运动目标检测方法
    王洪雁, 张海坤, 罗宇华, 汪祖民
    电子学报    2021, 49 (12): 2330-2338.   DOI: 10.12263/DZXB.20200816
    摘要257)   在线全文31)    PDF下载 (1452KB)(276)    收藏

    为提高复杂动态背景下运动目标检测精度,基于低秩及稀疏分解理论,本文提出一种基于群稀疏的运动目标检测方法. 所提方法将观测视频分解为低秩静态背景,群稀疏前景及动态背景三部分. 所提方法首先使用伽马范数近乎无偏近似矩阵秩函数,以解决核范数过度惩罚较大奇异值导致所得最小化问题无法获得最优解进而降低检测性能的问题;其次,为利用前景目标边界先验信息以提升运动目标检测性能,每一帧使用过分割算法生成同性区域以定义群稀疏范数并用于约束前景矩阵;再次,为避免运动目标同时出现在稀疏前景和动态背景中,引入非相干项以提升二者可分性;最后,本文利用交替方向乘子方法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)求解所得非凸目标函数. 实验结果表明,与现有主流运动目标检测算法相比,复杂动态背景下本文所提方法可较好抑制动态背景从而显著提高复杂运动背景下运动目标检测精度.

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    37. 基于广义时间窗的旋转相控阵雷达资源调度算法
    李纪三, 纪彦星, 曹鼎, 刘溶, 任渊
    电子学报    2022, 50 (5): 1050-1057.   DOI: 10.12263/DZXB.20210414
    摘要67)   在线全文5)    PDF下载 (10808KB)(273)    收藏

    基于旋转相控阵雷达体制特点, 针对扇区饱和攻击时任务调度失败率高的问题, 提出一种基于广义时间窗的预规划任务调度方法.根据雷达波束电扫范围和天线转速计算出任务的广义时间窗, 当某扇区任务饱和时, 在广义时间窗的约束下将任务调配到相邻的扇区.仿真实验表明, 相比于传统的基于时间窗和优先级的自适应调度算法, 本算法能够充分释放旋转相控阵雷达相扫潜能,有效稀释饱和攻击扇区的冲突任务, 显著提高任务调度成功率和时间利用率.

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    38. 基于双环结构的谐波锁模光电振荡器仿真模型
    吴懿霖, 曾珍, 章令杰, 张旨遥, 刘永
    电子学报    2022, 50 (4): 789-795.   DOI: 10.12263/DZXB.20211022
    摘要191)   在线全文19)    PDF下载 (1589KB)(272)    收藏

    本文提出了一种基于偏压调制的双环谐波锁模光电振荡器仿真模型.该模型包括了利用电光调制器偏压调制实现的模式锁定、采用微波信号与滤波器冲激响应卷积实现的模式选择,以及基于双环信号相干叠加的超模噪声抑制.采用改进的脉冲跟踪法实现了双环信号的同步演化仿真.基于提出的模型仿真了谐波锁模状态下的输出微波脉冲信号的波形、频谱、超模噪声抑制和相位噪声特性,仿真结果与实验结果相符.该仿真模型可用于设计基于偏压调制的双环谐波锁模光电振荡器,以及研究双环腔内的动力学过程,有助于获得高超模噪声抑制比的微波信号.

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    39. Keystone变换实现方法研究
    张亮, 张翔宇, 王国宏
    电子学报    2022, 50 (5): 1218-1226.   DOI: 10.12263/DZXB.20210464
    摘要193)   在线全文25)    PDF下载 (1902KB)(269)    收藏

    Keystone变换(Keystone Transform,KT)是一种经典的雷达目标距离走动校正工具,现有诸多实现方法中以基于线性调频Z变换(Chirp-Z Transform,CZT)和快速傅里叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transform,IFFT)的“CZT+IFFT”方法计算量最低.本文针对“CZT+IFFT”方法存在的频谱混叠问题,提出修正的“CZT+IFFT”方法,同时运用时间尺度(Time-Scaling,TS)和尺度估计(Scale-Estimation,SE)概念,进一步提出2种梅林域的KT实现方法.仿真试验验证了分析结论的正确性和所提方法的有效性.

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    40. 基于多级解码网络的图像修复
    刘微容, 米彦春, 杨帆, 张彦, 郭宏林, 刘仲民
    电子学报    2022, 50 (3): 625-636.   DOI: 10.12263/DZXB.20201451
    摘要164)   在线全文13)    PDF下载 (3228KB)(263)    收藏

    当前主流的图像修复方法重点依赖于自动编解码网络,此类方法试图利用编码阶段压缩后的信息在解码阶段恢复出原始图像.然而自编码网络在压缩过程中必然存在信息丢失,仅利用压缩后的信息难以得到细节丰富的修复结果,主要表现为模糊和修复区域周围明显的边缘响应.本文针对图像信息利用不完备的问题,提出多级解码网络(Multi-Stage Decoding Network,MSDN),由多个解码器对编码阶段各层特征进行解码并聚合,增大对编码器不同尺度特征的利用率,进而得到更能反映缺损区域内容的特征映射.在国际公认数据集上组织的对比实验结果表明,MSDN修复的图像视觉效果有一定提升.

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