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电波科学学报  2020年 35卷 3期  刊出日期:2020-06-30
 
综述
射频指纹识别的研究现状及趋势
曾勇虎, 陈翔, 林云, 郝晓军, 许雄, 汪连栋
2020, 35(3): 305-315  DOI:10.13443/j.cjors.2019070501 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (25897 KB)  ( 41 )
摘要
传统的基于密码机制和安全协议的无线网络安全存在隐患,新的基于物理层的射频指纹(radio frequency fingerprinting,RFF)方法利用发射机射频信号的细微差异来区分不同个体,具有难以克隆、伪造的优点,有着广阔的应用前景.本文首先讨论了理想RFF应具备的四种基本特性,即唯一性、时不变性、独立性和稳健性,分析了在四种基本特性方面的研究现状.然后按照信号预处理、特征提取和分类识别三个部分,对RFF识别相关技术进行了总结,重点分析了射频独特原生属性(RF-distinct native attribute,RF-DNA)、调制域和基于深度学习的RFF识别方法.最后,对RFF识别研究中涉及到的各种信号类型/调制方式及对应的应用场景进行了总结,展示了RFF识别的广阔应用前景,并对RFF识别的研究趋势进行了讨论.
论文
极区中层冬季回波在224 MHz的统计特性分析
葛淑灿, 李海龙, 徐彤, 陈玉梅, 王茂琰, 蒙林
2020, 35(3): 316-324  DOI:10.13443/j.cjors.2019022001 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (18411 KB)  ( 16 )
摘要
基于224 MHz欧洲非相干散射甚高频雷达(European incoherent scatter very high frequency radar,EISCAT VHF radar)在2003-2014年间所观测的极区中层冬季回波(polar mesosphere winter echoes,PMWE)数据,分别从出现率、持续时间、高度分布、日变化、季节变化方面分析讨论了PMWE的平均时空特征,并对国际上PMWE与太阳和地磁活动的相关关系理论中存在的一些问题进行了讨论.结果表明:PMWE出现的几率非常低且持续时间普遍较短,其平均出现率为3.26%,每次出现的平均持续时间为67 min;高度分布范围主要在62~70 km,且在66~67 km高度范围内出现率最高;PMWE大多出现在白天,极少出现在夜晚,且11月份的出现率较高,12月份的出现率非常低.本文的研究为解释PMWE形成的物理机制提供了有价值的参考.
机载综合射频系统高空核电磁脉冲耦合分析与验证
王晓明
2020, 35(3): 325-331  DOI:10.13443/j.cjors.2019070901 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (14854 KB)  ( 24 )
摘要
针对工程设计中综合射频系统高空核电磁脉冲(high altitude nuclear electromagnetic pulse,HEMP)防护指标无法分解到各组成设备的难题,研究HEMP对综合射频系统的耦合.采用多通道耦合分析与验证方法,分别对综合射频系统"超短波"(very-high frequency,VHF)天线、"短波"(high frequency,HF)天线、L波段天线、机架以及互联线缆的HEMP耦合进行了仿真分析,并在有界波实验室开展了相应的测试.仿真和试验结果显示:最主要的耦合通道是VHF天线,最大耦合电压达800 V;次要通道是综合射频机架模块的非金属连接器孔缝,最大耦合电压达100 V;HEMP对屏蔽线缆的耦合电压忽略不计.以上耦合电压指标可作为机载综合射频系统分解到各个天线和模块的工程防护设计指标要求.
频变耦合双工器的快速综合方法
李刚
2020, 35(3): 332-337  DOI:10.13443/j.cjors.2019042701 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (11007 KB)  ( 23 )
摘要
为了解决频变耦合双工器的快速综合问题,提出了一种耦合矩阵优化综合方法.该方法分通道滤波器综合和优化两个阶段.首先应用推导的双工器特征多项式迭代求解出各通道滤波器的特征多项式,并应用耦合矩阵综合法计算出各通道滤波器的规范耦合矩阵.然后,根据指定的频变耦合拓扑结构,优化逼近规范耦合矩阵.最后,反归一化双工器的频变耦合矩阵得到最终设计参数.电路仿真结果与理论综合结果一致,表明了所提方法的正确性和有效性.该频变耦合双工器快速综合方法保持了较好的通带等波纹特性,且可以根据设计需要,任意指定各通道滤波器的频变耦合拓扑结构.
辐射场中金属接触无源互调干扰研究
曹智, 高凡, 赵小龙, 张松昌, 张可越, 贺永宁
2020, 35(3): 338-343  DOI:10.13443/j.cjors.2019022301 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (12674 KB)  ( 9 )
摘要
为了评估辐射场中金属接触结构引起的无源互调(passive intermodulation,PIM)对接收天线的干扰程度,提出并验证了一种可以预测被天线接收的PIM幅值的计算方法.应用PIM点源模型,并基于接触结处载波激励电流幅值和PIM信号耦合效率的仿真建立辐射场中金属接触PIM的计算方法;采用缝隙波导工装基于近场耦合测试原理对两根铜丝搭接而成的接触结构在缝隙波导近场辐射场中的三阶无源互调(third-order passive intermodulation,PIM3)及其按位置分布规律进行测试分析.理论计算和实验测试结果比较吻合,证明本文提出的计算方法能够预估辐射场中金属接触PIM幅值.本研究工作为评估辐射场中PIM产物提供了分析方法,同时有助于深入理解辐射场中金属接触PIM的产生机理.
基于天线互耦影响的大规模MIMO TDD系统信道互易性校准算法
娄晨, 郭爱煌, 宋春林
2020, 35(3): 344-349  DOI:10.13443/j.cjors.2019030301 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (12404 KB)  ( 18 )
摘要
射频器件的非理想性和信道的时变特性影响大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统时分双工(time division duplex,TDD)模式的信道互易性,天线阵列的耦合效应影响信道矩阵的相关性.文中提出一种基于互耦影响的大规模MIMO互易性联合校准算法,将天线之间的互耦效应引入信道矩阵,采用OTA(over-the-air)校准算法和基于自回归(auto-regression,AR)模型预测信道矩阵相结合的方案实现同时校准射频非理想性和信道时变特性引起的互易性损失.仿真结果表明,该算法能够提高系统容量,降低误码率,有效地补偿互易性损失.本文算法可以为大规模MIMO系统的多因素联合校准提供参考.
一种基于CNN的无线路由器指纹识别方法
张六, 曾正, 陈俊昌, 杨晶晶, 黄铭
2020, 35(3): 350-357  DOI:10.13443/j.cjors.2019012201 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (17547 KB)  ( 7 )
摘要
针对无线设备"指纹"特征提取技术含量较高,且技术手段较为复杂的问题,在无线空间信道状态不变的前提下,提出了一种基于卷积神经网络(convolution neural network,CNN)自动分类无线路由器指纹的识别方法,解决无线设备"指纹"特征提取困难的问题.文章设计并实现了一种通过接收处理多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)信号幅度识别无线路由器的方法,该方法通过采集无线路由器的信道状态信息(channel state information,CSI),并对CSI的幅度数据进行预先平滑和去噪处理,然后把预处理后的幅度数据作为设备的指纹特征,最后通过机器学习的算法进行分类和识别.实验采用CNN对10台商用无线路由器进行分类和识别,准确率达到96%以上,证明了使用CSI来识别无线路由器是可行的.
均匀照射赋形反射面天线设计
于新华, 王俊, 王鑫, 王宜颖
2020, 35(3): 358-363  DOI:10.13443/j.cjors.2019120501 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (11469 KB)  ( 14 )
摘要
为提高反射面天线的照射均匀性,利用波束赋形技术设计一款工作在15 GHz的高性能偏置反射面天线.该天线由一个非均匀有理B样条(non-uniform rational B-splines,NURBS)反射面和一个介质棒馈源组成,NURBS反射面通过物理光学法结合Nelder-Mead优化算法来赋形,从而获得理想的天线辐射场.仿真结果表明,赋形后的反射面天线相对旁瓣电平低于-20 dB,增益在-2.7°~2.7°的波束范围内超过20 dBi,且浮动不超过1 dB.该天线具有结构简单、旁瓣低、增益均匀的特点,在卫星通信等领域具有重要作用.
基于并联卷积神经网络的SAR图像目标识别
李清, 魏雪云
2020, 35(3): 364-371  DOI:10.13443/j.cjors.2019051701 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (15983 KB)  ( 12 )
摘要
基于合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)在图像目标识别领域中识别精度低的问题,设计一种利用并联卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)来提取SAR图像特征的目标识别方法.首先利用改进的ELU激活函数代替常规的ReLU激活函数,建立与二次代价函数相结合的深度学习模型.其次采用均方根支柱(root mean square Prop,RMSProp)与Nesterov动量结合的优化算法执行代价函数参数迭代更新的任务,利用Nesterov引入动量改变梯度,从两方面改进更新方式,有效地提高网络的收敛速度与精度.通过对美国国防研究规划局(DARPA)和空军研究实验室(AFRL)共同推出的MSTAR数据集进行实验,实验表明,该文提出的算法能充分提取出SAR图像中各类目标所蕴含的信息,具有较好的识别性能,是一种有效的目标识别算法.
东海区域蒸发波导变化特性研究
蔡夕方, 王静菊, 何锡玉, 张守宝, 朱庆林, 胡建平
2020, 35(3): 372-376  DOI:10.13443/j.cjors.2019111901 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (10779 KB)  ( 16 )
摘要
为了分析东海蒸发波导高度的季节变化、月变化,讨论其分布规律,为雷达探测和无线电通讯提供参考,利用2008-2017年的十年NCEP-FNL再分析数据和改进的NPS蒸发波导模型,统计分析了我国东海海域蒸发波导发生规律和时空分布特征.结果表明:东海蒸发波导高度在春季和夏季呈西北高东南低的特点,其中春季为高度最高的季节,5月份东海西北部可高达20 m,夏季6月份在东海中部出现最低值;秋季和冬季反之,呈西北低东南高的特点.分析表明,东海蒸发波导高度存在明显的季节变化、月变化以及区域差异,这可能与东海的地理特征和气候变化相关.
用频装备带内双频窄谱电磁辐射阻塞干扰效应预测模型
潘晓东, 魏光辉, 万浩江, 卢新福, 李伟, 王雅平
2020, 35(3): 377-385  DOI:10.13443/j.cjors.2019060501 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (20306 KB)  ( 8 )
摘要
针对传统单频连续波电磁辐射敏感度试验方法无法满足用频装备多辐射源共同作用下复杂电磁环境适应性评估的技术需求,本着有限目标的原则,对用频装备在带内双频窄谱电磁辐射作用下的阻塞干扰效应预测问题进行了研究.从用频装备单频和调幅连续波敏感度试验数据出发,基于用频装备带内电磁能量耦合及共性干扰、损伤作用机理分析,研究了有效值敏感和峰值敏感两类用频装备带内双频窄谱电磁辐射阻塞干扰效应预测模型并提出了预测方法,给出了受试用频装备适用预测模型的判定方法,并以某型超短波通信电台为受试对象,试验验证了模型及方法的有效性.研究结果表明:本文提出的模型和方法可有效应用于用频装备在带内双频电磁辐射作用下的阻塞干扰效应预测和评估.
赝热光的相干时间对鬼成像影响的理论与实验研究
陈艺海, 张莹, 韦育, 于永河, 李文东
2020, 35(3): 386-394  DOI:10.13443/j.cjors.2019041701 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (18163 KB)  ( 7 )
摘要
激光照射旋转毛玻璃产生的赝热光是鬼成像中最常用的光源.文章从理论和实验上研究了赝热光的相干时间对鬼成像的质量和成像效率的影响.理论上,首先指出赝热光场的相干性是由毛玻璃的转动引起的,并基于旋转毛玻璃的时空随机特性,推导了赝热光鬼成像的二阶关联函数,得到了关联重构图像的解析表示.结果表明,在满足探测器的曝光时间远小于赝热光相干时间的条件下,鬼图像的表达式中不包含转速,毛玻璃转速对关联重构图像没有影响.其次,分析了鬼成像中涉及的几个时间尺度,探讨了提高成像质量和效率的途径.经分析,探测器的曝光时间要远小于赝热光源的相干时间,采样间隔要尽可能大于相干时间,这保障了在鬼成像中能探测到有效的光场强度涨落,从而能保证成像质量,又提高成像效率.实验上,分别进行了不同毛玻璃转速和不同采样帧率下的鬼成像的对比,结果表明,毛玻璃转速对关联重构图像没有明显的影响,同一相干时间内的多次采样对鬼成像的质量没有明显提升,从而验证了理论的正确性.该研究为鬼成像质量和成像效率的提高提供了新的思路.
一种基于深度置信网络的通信辐射源个体识别方法
刘高辉, 张晓博
2020, 35(3): 395-403  DOI:10.13443/j.cjors.2019012101 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (19187 KB)  ( 13 )
摘要
针对复杂电磁环境下通信辐射源个体识别问题,提出了一种小样本条件下基于深度置信网络的通信辐射源个体识别方法.首先分析通信辐射源信号频带内互调干扰信号的幅度和相位特性,建立基于互调干扰信号的通信辐射源个体特征;然后对辐射源信号进行预处理得到通信辐射源信号的矩形积分双谱,再采取对比散度的方法,利用高阶谱自底向上训练每个受限玻尔兹曼机,通过多次迭代得到合适的权重、隐藏层的偏差和可见层的偏差,从而提取出辐射信号的互调干扰信号特征;最后使用softmax分类器对训练模型进行微调,获得面向通信辐射源细微特征识别的深度学习网络.通过计算机的仿真得到了超过80%的识别率,进一步验证了该方法的有效性.
基于双向有限差分抛物方程法的海洋环境电波传播研究
唐琳婧, 王昆
2020, 35(3): 404-413  DOI:10.13443/j.cjors.2019051201 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (18679 KB)  ( 12 )
摘要
采用双向抛物方程(two-way parabolic equation,2WPE)法来预测复杂海洋环境中的电波传播特性,用双向有限差分(two-way finite-difference,2WFD)法求解2WPE,考虑了海岛等不规则地形引起的电波后向传播和大气波导的影响,并在前向和后向电波传播预测中引入一种改进的分形海面模型来模拟起伏波动的实际海面边界,且能模拟海面的大尺度浪涌特性和毛细波细微结构特性.在典型的数值算例中,我们将采用改进分形模型处理海面边界时计算得到的双向电波传播因子和采用Miller-Brown模型处理海面边界时计算得到的双向电波传播因子进行对比和分析,数值分析结果表明,在相同风速条件下,采用改进分形模型处理海面边界时计算得到的双向电波传播因子波动更剧烈,能更准确地反映出实际起伏波动海面对电磁波传播的影响.
基于斯皮尔曼等级相关的单演谱成分选择及其在SAR目标识别中的应用
兰文宝, 车畅, 陶成云
2020, 35(3): 414-421  DOI:10.13443/j.cjors.2019063001 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (16916 KB)  ( 7 )
摘要
特征提取是合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)目标识别中的关键因素之一.文中提出联合多层次单演谱特征的SAR目标识别方法,采用单演信号对原始SAR图像进行分解,获得不同层次的单演谱成分.基于斯皮尔曼等级相关分析分解的谱成分与原始SAR图像的相关性,设置相似度门限来选取若干具有较强鉴别力的谱成分.采用联合稀疏表示(joint sparse representation,JSR)对筛选得到的谱成分进行表征和分类,并基于MSTAR公开数据集在标准操作条件(standard operating conditions,SOC)和若干扩展操作条件下对多类地面车辆目标进行分类测试.实验结果表明:本文方法在SOC下对10类目标的平均识别率达到98.52%;对30°和45°俯仰角下的10类目标平均识别率分别为98.15%和72.06%;在噪声干扰条件下也可以保持良好的稳健性.综合对比,提出的方法相比现有几类SAR目标识别方法具有一定的性能优势.
基于济南地区的对流层湿延迟模型对比研究
舒婷婷, 朱庆林, 刘琨, 林乐科
2020, 35(3): 422-429  DOI:10.13443/j.cjors.2019050601 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (14412 KB)  ( 16 )
摘要
为提高济南地区对流层路径湿延迟测量精度,改善此地区大气折射修正误差,进一步提高该地区导航、定位、测控雷达等无线电测控系统的精度和性能,文中以济南站全球电信系统(Global Telecommunications System,GTS)探空数据计算的天顶湿延迟、斜路径湿延迟为比较基准,比较分析了利用Marcor技术、Hopfield模型、Ifadis模型所得到的对流层天顶湿延迟和斜路径湿延迟.比较结果表明:利用Marcor技术所得到的天顶湿延迟和斜路径湿延迟比其他模型得到的精度高,且仰角越低,斜路径湿延迟相对精度越高.这表明Marcor技术在济南地区具有很强的适用性,是获取高精度对流层湿延迟有效手段之一,有望逐步取代气象探空技术在工程中应用.
2016—2017年北天山地区两次6级地震前地电场异常
艾萨·伊斯马伊力, 陈界宏, 毛志强
2020, 35(3): 430-436  DOI:10.13443/j.cjors.2019111501 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (13615 KB)  ( 45 )
摘要
地下介质在应力积累过程中,会导致岩体裂隙结构变化,从而使得大地电场ET的优势方位角发生变化.文中收集了2016年到2017年的数据,利用大地电场优势方位角方法,提取与分析了北天山地区2016年12月8日呼图壁6.2级和2017年8月9日精河6.6级地震前地电场异常,探讨这两次6级地震前的地电场异常表现特征.结果表明:这两次地震前,震中周围的乌鲁木齐、克拉玛依台均显示出显著的地电场异常,即岩体裂隙优势方位角异常;异常特征以突跳和偏转为主;岩体裂隙结构发生异常时间上存在准同步性,表现出短临异常信息.因此,地电场岩体裂隙优势方位角方法短期内具有一定的预报效能,可为今后利用地电场方法预测地震积累经验和震例.
编码超表面远场散射波束调控设计
郝宏刚, 张婷, 李江, 罗伟
2020, 35(3): 437-442  DOI:10.13443/j.cjors.2019050901 
Full text:   [HTML]( ) | PDF   PDF (11373 KB)  ( 23 )
摘要
针对编码超表面远场散射波束的调控,在对相互正交方向的序列进行设计的基础上,利用加法规则,可快速得到超表面的编码序列.加法规则的利用,可减少编码个数,降低设计难度,方便实现对超表面远场散射波束的设计.论文采用金属小棒结构作为超表面单元,进行了实例分析.结果表明,提出的编码序列设计方法,可以有效融合两个正交方向编码序列的散射特性,灵活调控超表面上半空间的散射场.研究方案在通信和雷达等领域具有广泛的应用前景.
 
  期刊信息  
1986年创刊,双月刊
主管单位:中国科学技术协会
主办单位:中国电子学会
主  编:董庆生
ISSN:1005-0388
CN:41-1185/TN
通信地址:河南省新乡市牧野区建设东路84号
邮政编码:453000
电  话:0373-3712411
传  真:0373-3052232
E-mail:dbkxxb@126.com
邮发代号:36-260
国外发行代号: BM1942
  新闻公告
《电波科学学报》2020年第35卷第2期优秀论文评选结果
2020年中国电磁兼容及电磁环境效应技术及产业创新大会通知
《电波科学学报》2020年第35卷第1期优秀论文评选结果
“基于机器学习的5G与B5G信道建模及仿真技术”专刊征文通知
2020年全国电磁散射与逆散射学术交流会暨专委会成立30周年和谢处方教授诞辰100周年纪念会征文通知
《电波科学学报》2019年第34卷第6期优秀论文评选结果
恭贺我刊编委崔铁军教授和姚富强教授当选为院士并祝元旦快乐
《电波科学学报》2019年第34卷第5期优秀论文评选结果
“无线电气象”专刊征稿通知
《电波科学学报》2019年第34卷第4期优秀论文评选结果
《电波科学学报》第六届编委会2019年工作会议及评优颁奖仪式在合肥举行
关于举办“2019复杂电磁环境效应技术研讨会”的通知
《电波科学学报》官方邮箱临时更换的通知
关于为我刊作者提供万方账号的通知
《电波科学学报》2019年第34卷第1期和第2期优秀论文评选结果
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