2025年 第26卷 第3期

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  摘要：2025年26卷第3期目次

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• 编者按

  摘要：“高速宽带航空通信关键技术专题”编者按

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专题：高速宽带航空通信关键技术
• 基于最大后验概率准则的宽带航空通信频域干扰检测算法
  王鹏1; 向新2; 赖建萍3; 董鹏宇1; 梁源2; 王瑞2

  摘要：航空通信频段资源有限,航空宽带通信系统将不可避免地受到窄带通信系统的干扰。提出了一种基于最大后验概率准则的频域干扰检测算法,并结合频率阈值切除算法实现精确的干扰抑制。建立了基于最大后验概率准则的干扰检测算法的算法结构,并从假设检验理论出发,推导了检测阈值的设定公式。另外,对比了单载波频域均衡与正交频分复用在窄带干扰下的性能,挖掘了单载波频域均衡的性能优势,为其在宽带航空通信的潜在应用提供了理论和实验支撑,并将所提的频域干扰检测算法应用于单载波频域均衡。仿真结果表明,在干扰带宽占信号带宽分别为20%、10%和5%的条件下,与传统的基于均值、方差和中位数的干扰检测算法相比,算法在低干信比和高干信比下(-20~20 dB)均取得了更低的误码率。

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• 有限域F2q上多元LDPC码的高效ADMM译码算法
  郭晓蒙1; 张涛2; 王勇超1

  摘要：针对高速航空通信场景中的衰落和干扰使得传输数据易错误或丢失这一问题,提出一种在伽罗华域F2q 上的多元低密度奇偶校验(LDPC)码的交替方向乘子法(ADMM)译码器。首先,利用提出的比特嵌入技术,将多元LDPC码等价转化为二元LDPC码,并基于此将多元最大似然(ML)译码问题转化为实空间中的线性整数规划问题。其次,将整数约束问题松弛为连续约束问题,为目标函数添加非凸二次惩罚项,并定制了一种高效的ADMM 算法来求解译码模型,其中所有变量都可以并行求解。最后,证明了提出的ADMM译码器满足重要的码字独立特性,且每次ADMM 迭代中的计算复杂度约为O(nq)。实验结果表明提出的译码器的纠错能力和译码效率优于其他译码器。

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• 基于确定性过采样的不平衡航空通信信号调制识别
  李浩然1; 王艺然1; 白静1; 肖竹2

  摘要：针对航空通信中,复杂电磁环境下的调制信号分类任务数据不平衡以及少数类信号样本的缺乏导致分类器的性能下降的问题,提出了一种基于确定性过采样技术的不平衡航空通信调制信号分类方法。该方法通过合成少数类信号样本,平衡数据集,从而减少数据不平衡对分类器的负面影响。基于RadioML 2016.10a数据集,选择11种调制方式,在-8 dB、-4 dB、0 dB、4 dB、8 dB信噪比下构建了4种不平衡场景进行验证。实验结果表明,相较于不平衡数据集,文中所提方法在Msmcnet、Resnet50和Densenet121 3种网络模型上,分类准确率分别提高了2.78%、0.92%、3.45%。与传统的SMOTE方法相比,所提方法在处理多类不平衡问题上表现出更好的分类性能。该方法能够有效提高调制信号分类任务中的准确率,尤其是在复杂电磁环境下的航空通信场景中。

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• 基于时频特征融合和无锚检测机制的高效话音信号检测框架
  李春辉1; 向新1; 杨思力2; 律国仓2; 魏景璇2; 李桥1

  摘要：基于深度学习的宽带信号检测框架将目标检测与时频图结合,能够实现宽带射频系统中多信号的检测、识别和时频定位。然而直接迁移使用原始网络架构难以在实际任务数据集上达到最优信号检测性能。针对这一问题,提出了一种面向话音信号检测任务的网络架构SignalNet。结合话音信号及任务数据集的特点对网络进行了解耦和任务导向的优化,分别精简了用于特征提取的骨干网络、设计了具有多尺度时频特征上下文融合以及门控注意力组件的颈部网络,同时将传统的有锚检测头替换为无锚机制。实验结果表明,所提网络架构在话音信号检测任务上达到最优检测性能,不仅取得了97.42%的mAP值,同时具有更少的模型参数和更快的推理速度。

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• 一种基于残差估计的译码反馈均衡算法
  李晓辉; 卫晓博; 石明利; 吕思婷

  摘要：在航空通信环境尤其是飞行器巡航阶段的空对空通信时,信道会存在严重的多径干扰,导致接收信号畸变和码间串扰,而这会严重影响通信质量。由于现有线性均衡算法存在的残留码间会严重影响均衡性能,产生误码传输错误,而传统的MMSE-RISIC算法又受限于噪声与判决的准确性,使整体均衡性能受限制。考虑到上述问题,为了减少噪声和码间干扰对系统性能的影响,提出了一种基于残差估计的译码反馈均衡算法,即在MMSE均衡的基础上,先利用已知序列对噪声进行估计,然后通过引入译码交织模块的方式来提高判决可靠性,最后再使用判决后的信号去估计残留码间干扰。仿真结果表明,在16QAM 调制时,基于残差估计的译码反馈均衡算法在航空通信信道环境下对比传统MMSE均衡算法有0.5 dB的误码性能提升。

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军用航空
• 基于两阶段的民转军运输机军用装备载重平衡优化
  李云飞1; 徐吉辉1; 吴文君2; 赵向领3; 张传龙4

  摘要：为深入挖掘民航货运运输机装载军用装备的潜力,提高快速响应作战需求的能力,为作战成功提供必要的军用装备和各类保障物资,研究了民转军运输机的载重平衡问题。为准确获取军用装备在运输机货舱中的装载位置及方向,选取了民航宽体货运飞机B747-400F改装机型为研究对象,利用两阶段分解策略,基于二维切割理论,将运输机货舱视为一块矩形板,待运载的军用装备视为多个长宽不同的矩形块,建立了一种二维几何模型与运输机载重平衡相融合的优化模型。在二维几何位置约束模型中,考虑了军用装备两两间位置不重叠且保持一定间距、不超货舱边界、可正交旋转的限制。在载重平衡优化模型中以重心偏差最小和装载量最大为目标函数,考虑了运输机重量、业载、重心、货舱累积载荷、线性载荷、面积载荷等限制。设计了Benders分解算法,将含有复杂约束问题的载重平衡优化模型,分解为位置分配的主问题和重量平衡检查的子问题。使用Gurobi求解了两种算例场景用于验证模型。结果表明:所建模型和算法可在合理的重心下快速有效确定军用装备的装载位置和方向,提高了装载量,为实现智能装载提供了参考和借鉴。

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• 基于贝叶斯更新的整体加筋壁板裂纹扩展寿命动态预测方法
  张力文; 宁宇; 张彦军; 赵天娇

  摘要：以整体加筋壁板的孔边、R区等疲劳危险区域为研究对象开展裂纹扩展研究,提出一种裂纹扩展跨边界区域仿真计算的处理方法,以及一种基于贝叶斯更新的裂纹扩展寿命动态预测方法。基于Pairs裂纹扩展速率模型,结合Abaqus/Zencrack对等比例加筋壁板有限元模型进行联合仿真,将仿真计算结果与试验数据输入样本数据集,利用神经网络构建疲劳裂纹扩展参数库;采用动态贝叶斯网络进行推断,构建适用于加筋壁板的疲劳裂纹扩展寿命预测模型;开展等幅谱加载下整体加筋壁板结构的裂纹扩展试验分析。结果表明:所提出的裂纹扩展跨边界区域仿真计算处理方法有效保障了仿真数据的连续性,基于贝叶斯更新的裂纹扩展寿命动态预测方法能够有效修正仿真数据相较于试验数据的偏差,生成更接近真实裂纹扩展行为的预测结果。

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空天防御
• 基于超网络的合成旅武器装备体系贡献率评估
  曹冠平1; 王淑卉2; 楚敏南3; 陈财森2

  摘要：为全面客观衡量武器装备体系贡献率,从体系的视角,结合合成旅武器装备体系复杂多维的特点,提出基于超网络的合成旅武器装备体系贡献率评估方法。首先,构建合成旅武器装备体系超网络模型,根据装备功能和交互信息类型分别对装备节点和节点关系进行建模;然后,从信息支撑能力、指挥决策能力、火力打击能力3个维度衡量装备体系作战能力,运用装备体系作战网络包含的作战环数衡量装备体系涌现性,并综合体系能力和作战环数设计贡献率评估指标;最后,以合成旅遂行对敌指控中心火力打击任务为例,分析FPV无人机对合成旅装备体系的贡献率情况,有效验证了方法的可行性。研究成果可为合成旅武器装备的优化配置和发展建设提供理论支撑

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• 混合现实指控界面人机工效综合评价方法研究
  王崴1; 张靖韬1;2; 陈同1; 朱野山1;2; 瞿珏1

  摘要：混合现实作为一种新的人机交互方式具有广阔的应用前景,但将混合现实技术应用于指控系统能否有效提高其人机工效水平还有待进一步研究。为了有效评估混合现实指控界面的人机工效水平,鉴于现有人机界面评价方法的局限性,提出了多指标综合评价法,通过设计实验,对比传统二维与混合现实显示交互系统下的任务绩效、生理反应及主观感受。通过实验采集任务完成时间、眼动数据、生理指标、脑电数据及主观评分,对主客观数据进行归一化加权处理,实现了对两类人机交互系统的界面人机工效的量化评估,验证了多指标综合评价法在评估混合现实人机界面中的有效性,为混合现实指控系统人机界面的科学评估与优化提供了实验依据与理论支持。

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电子信息与通信导航
• 基于工艺波动的单粒子串扰效应研究
  刘保军; 雍霄驹; 张 爽; 陈名华

  摘要：为了表征互连线结构参数工艺波动对单粒子串扰(SEC)的影响,基于互连线的RLC等效模型和单粒子瞬态(SET)的等效电路,设计正交试验,利用极差分析和方差分析法,确定了互连线结构参数工艺波动时SEC的极限工艺角,并分析了技术节点、粒子能量、互连线长度对SEC极限工艺角的影响机理。结果表明,在互连线耦合效应和脉冲传播特性的共同作用下,45 nm 技术节点以上,互连线结构参数波动±10%时,SEC的波动范围大于20%,且相对变化量随着粒子能量的增加,呈增大趋势,但并没有随着互连线长度的增加而出现较大的差异。45 nm 技术节点以下,尽管SEC的电压峰值、噪声面积显著增加,但互连线工艺波动对SEC的影响却呈减小趋势,且随着互连线长度增加,SEC的波动呈增大趋势。

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无人作战
• 基于改进贝叶斯网络的察打一体无人机使用安全评估
  周昱林; 刘树光; 王柯

  摘要：针对察打一体无人机作战任务复杂多样、测试数据难以获取、安全评估主观性强等问题,提出一种改进的贝叶斯网络模型,旨在通过该模型评估察打一体无人机的使用安全。根据察打一体无人机的作战特点,将其划分为5个作战阶段,识别不同阶段使用过程中的安全风险因素,构建强对抗环境下察打一体无人机使用安全评估指标体系。基于指标体系,确定贝叶斯网络的拓扑结构,利用熵值法改进G1法求得根节点的先验概率,利用EM 算法得到子节点的条件概率。最后,将数据导入GeNIe软件进行仿真,得到察打一体无人机不同使用安全等级的概率分布,并对模型进行逆向推理,明确导致察打一体无人机发生安全事故的关键因素。

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• 基于Light Reverse Transformer的空中目标意图识别方法
  王科1; 郭相科1; 王亚男1; 倪鹏2; 权文3; 李成海1

  摘要：空中目标意图识别在战场态势感知领域占据举足轻重的地位。然而,如何从海量态势数据中迅速且精准地挖掘关键信息,一直是该领域研究面临的一大难题。现有多数研究模型因架构繁复,难以在短时间内高效地推断出目标意图。为解决这一难题,基于Transformer架构进行设计,通过Reverse方法优化模型以更适用于处理时间序列任务,并在位置编码中融入扰动元素,以提升模型的鲁棒性和泛化能力。此外,对注意力机制和前馈神经网络进行了轻量化改进。经过对比实验、消融实验以及计算复杂度的深入分析,所提模型在空中目标意图识别领域的有效性得到了有力验证。

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• 基于YOLOv8的红外无人机小目标检测研究
  李燕; 曲毅; 胡健生

  摘要：红外目标检测是无人机反制技术常用的一种手段。针对复杂环境下红外小目标图像特征不明显,常淹没在噪声中的问题,提出了一种改进的YOLOv8目标检测模型。首先,引入注意力机制,自适应调节感受野大小;其次,构建小目标检测层,更加关注网络的浅层信息,增强细粒度特征提取能力;最后,使用深度可分离卷积改进检测头,提高检测准确度的同时更加轻量化。实验结果表明,与原YOLOv8模型相比,精确率、召回率、mAP50、mAP50-95分别提升了5.3%、8.1%、9.1%、21.1%,在无人机小目标检测中取得了很好的效果。

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军事智能
• 基于窗口扩展的空间耦合LDPC码滑窗译码算法设计
  刘洋1;2; 钱燕芝1;2; 王希阳1;2; 孙莎1;2

  摘要：针对传统的空间耦合LDPC(SC-LDPC)码滑窗译码算法由于窗口截断导致性能损失的问题,提出了一种基于窗口扩展的SC-LDPC码滑窗译码算法来提高窗口内信息可靠性,从而提升滑窗译码算法性能。并在此基础上,提出了一种低时延的提前终止窗口滑动策略,减少窗口滑动次数,实现译码性能和译码时延的有效折中。仿真结果表明,相较于传统滑窗译码算法,所提出的基于窗口扩展的滑窗译码算法的译码性能在窗口尺寸较小时,性能增益约为1.8 dB,随着窗口尺寸的增大,尽管性能增益逐渐减小,但仍优于传统滑窗译码算法,接近于次最优的置信传播译码算法。还推导了译码复杂度计算表达式和译码时延表达式。分析结果表明,相较于传统滑窗译码算法,尽管窗口扩展带来的单个窗口内校验节点数目的少量增加导致了单个窗口内译码复杂度有所增高,但由于减少了窗口滑动次数,因此整体译码复杂度与传统滑窗译码算法基本一致,且译码时延得到显著降低。

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• 基于NadaMax更新与动态正则化的对抗样本迁移性增强方法
  宋亚飞; 仇文博; 王艺菲; 冯存前

  摘要：针对深度学习模型中对抗样本迁移性和黑盒攻击能力不足的问题,研究设计了一种基于NadaMax优化器的迭代快速梯度方法(NM-FGSM)。该方法结合了Nesterov加速梯度和Adamax优化器的优势,通过自适应学习率和前瞻动量向量提高梯度更新精确度,并引入动态正则化增强问题凸性,优化算法稳定性和针对性。实验结果表明,NM-FGSM 在不同攻击策略下优于现有方法,尤其在先进防御场景中攻击成功率提高了4%~8%。通过动态正则化的损失函数,对抗样本的跨模型迁移能力得到提升,进一步增强了黑盒攻击效果。最后,讨论了未来优化NM-FGSM 算法和设计防御措施的研究方向,为深度学习模型的安全性研究提供了新的思路。

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