Abstract:

为解决太赫兹频段紧凑型多波束天线结构复杂且制备难度大的问题，提出两种工作于355 GHz频段的太赫兹龙勃透镜天线和部分麦克斯韦鱼眼(PMFE)透镜天线。两种天线均采用周期性金属钉床结构实现梯度折射率表面波透镜，最小特征结构尺寸达60 μm。为调控天线非扫描面波束辐射方向，在两种表面波透镜边缘均加载环形波纹结构；此外，将馈电波导阵列与表面波透镜一体设计，保证天线结构一体性，并采用高精确度(10 μm)3D打印技术一体加工，结合磁控溅射技术完成两种天线表面金属化，实现太赫兹表面波透镜天线低成本可靠制备。仿真结果表明，龙勃透镜天线和PMFE透镜天线在350~360 GHz频段范围内，分别实现±60°和±72°的波束扫描能力。对龙勃透镜天线进行样机加工制造与测试验证，在350~360 GHz频带范围内，表现出良好的阻抗匹配特性和多波束特性：多波束扫描范围为±60°，增益高于16 dBi，波束扫描损耗优于1.2 dB。测试结果与仿真设计结果的吻合性验证了该方案的可行性，为太赫兹多波束天线的设计实现提供了一种崭新的设计思路和技术选择。

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面向未来移动网络应用场景日益增长的性能需求，太赫兹(THz)通信感知一体化(ISAC)技术以其高速率通信、高精确度感知的优势，已成为当下的研究热点。已有的研究多聚焦于THz ISAC性能分析、波形设计与系统架构，缺乏对THz ISAC信道传播特性的研究。为此，选取典型的室内实验室场景，搭建基于伪随机序列相关的时域测量系统，在140 GHz频段对室内太赫兹ISAC信道进行测量，并基于测量数据分析路径损耗等信道参数。分析结果表明，室内场景下丰富的散射体由通信信道与感知信道共享，它既可以出现在感知回波的结果中，也有助于潜在通信多径分量的出现。

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多输入多输出合成孔径雷达(MIMO SAR)成像系统利用多通道获得人体多方位信息，适用于人体安检场景。但在太赫兹MIMO SAR成像系统中，由于天线元素数量众多，如何平衡回波信号模型的准确度与计算效率成为关键挑战。采用圆柱形合成孔径照射人体获得回波信号，并使用极坐标格式算法(PFA)处理这些回波信号，实现太赫兹三维人体成像。通过仿真比较2种不同回波信号模型：物理光学(PO)算法和射线追踪(RT)方法在计算完美电导体材料人体时的计算效率和成像效果。结果表明，使用图形处理器(GPU)加速的PO算法在计算效率和成像质量方面均表现出色，整个圆柱形合成孔径回波信号的计算时间小于1 h，同时成像结果能清晰重现危险物体的形状。此外PO算法在计算符合实际材料人体的回波信号时，同样展现出优异的性能。本文还探索了不同波瓣宽度的定向天线对成像效果的影响。该研究为未来成像算法的验证及优化提供了更准确且高效的回波信号模型。

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随着6G网络的发展，深入研究城市环境中太赫兹信道的传播特性对于设计高效、可靠、安全的通信系统至关重要。本文通过理论分析、数值仿真和实验测量相结合的方法，系统地研究了不同类型建筑拐角(包括锐角、直角、钝角和弧形)对太赫兹信道传输及其物理层安全的影响。实验采用了太赫兹信道测量系统，在140 GHz、225 GHz和320 GHz三个频率下进行测量，并使用数值仿真和刀口衍射模型进行理论分析。研究结果揭示了拐角结构对太赫兹波传播的影响，包括衍射和反射现象，以及频率变化对这些现象的影响。该项工作为太赫兹通信系统在城市环境中的部署提供了理论指导。

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随着6G技术的不断发展，太赫兹雷达、通信感知一体化逐渐成为电子信息领域的重要研究方向。可编程超表面凭借其重量轻、易共形和动态可调等优势，在太赫兹波束操控方面表现出很高的自由度，因而在通信、成像、雷达等方面具有重要的应用潜力。本文从加载半导体元件的可编程超表面设计理论出发，选取一款高频适用的GaAs变容二极管，构建了一种1 bit数字编码超表面，并对其亚太赫兹电磁响应和波束操控性能进行了表征。结果表明，该超表面阵列在W波段具有宽角度的动态波束赋形和波束扫描能力，实验结果与仿真结果吻合良好。

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现有毫米波雷达目标检测主要基于串行处理平台实现，对大尺寸雷达图像处理的速度存在一定瓶颈。本文基于现场可编程门阵列(FPGA)提出一种以链式先进先出(FIFO)缓冲器为核心，融合图像提取思路的毫米波雷达目标快速检测结构。通过链式FIFO实现多帧数据对齐与并行输出，得到窗口边缘数据；根据自定义窗参数，将边缘数据分区求和并延时缓存，可实现对窗移动前后计算结果的复用，配合流水线式处理结构提高运算效率；对相邻子图像重叠区域合理划分，从大尺寸图像中提取出多个小尺寸子图像单独处理，大幅提升雷达目标检测算法的实现速度，并显著节省片上逻辑资源。基于92~94 GHz的调频连续波(FMCW)毫米波雷达对本文目标检测FPGA实现方法进行验证，对于1 000×2 000的大尺寸雷达图像可实现120 ms的快速处理，且FPGA布署算法仅消耗32个18K BRAM和6 461个LUT。

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无人机自组网(UANET)可通过多跳转发增大通信范围，其中路由算法承担数据包传输路径规划的任务。针对高动态网络下，无人机定位偏差带来的定向天线波束对不准所造成的增益衰减问题，提出一种基于链路质量预测的蚁群路由算法(LQP-ACO)。该算法利用双向门控循环单元-全连接神经网络(BiGRU-FCNN)预测无人机节点之间的链路质量，然后根据预测的链路质量，利用蚁群算法寻找最优的2条路径进行业务数据传输。仿真结果表明，提出的路由算法相较于传统的Dijkstra算法，在随机路点(RWP)及随机游走(RW)移动模型下，丢包率分别降低了2.75%、4.5%。

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辐射源威胁等级识别是干扰资源分配的重要依据，目前工程上常用的威胁等级判断方法，只考虑单一的方法进行指标赋权，具有较强的主观因素，得出的结果往往不具备合理性。针对以上问题，提出一种基于博弈论的主客观综合权重威胁等级识别方法。该方法利用载频、脉冲宽度、脉冲重复周期和占空比4个威胁指标建立相应的隶属度函数，利用博弈论的思想将层析分析法和熵值法的权重相结合得到综合权重；将权重与隶属度相结合得到威胁等级识别结果。本文对多环境战场的雷达辐射源参数进行了分析，结果表明，使用基于博弈论的威胁等级评判方法相比于只使用单一的评判方法能够提供更加合理的结果，达到了对多辐射源场景的良好识别。

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针对架设单天线的分布式定位传感器间的同步误差，提出一种基于单一辅助源的多频率融合直接定位(DPD)算法。将传感器接收到的信号进行分段，将宽带信号的频域数据转换成若干个单频信号的集合；利用传感器接收到的单辅助源信号对同步误差矩阵进行预补偿，将其代入来自目标辐射源的接收数据中，再融合多个单频信号下的子空间正交关系，结合拉格朗日乘子法构造分离未知衰减系数的最小化代价函数；最后对目标区域划分网格，通过代价函数的峰值搜索进行辐射源的估计。仿真测试结果验证了本文算法的有效性。在给定参数条件下，与另一种基于单辅助源的直接定位算法相比，本文算法计算复杂度至少降低了86.91%，在不同的信噪比(SNR)和同步误差条件下都取得了更好的定位精确度。

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孔缝耦合截面(CCS)是评估孔缝穿透效应的重要参数，使用BP神经网络预测CCS，其预测速度远高于全波分析法，且精确度优于传统公式法。本文围绕能够适用于多种单元形状孔阵CCS的预测模型展开研究，提出3种用于预测孔阵CCS的神经网络模型，包括1种单级模型和2种双级模型。以正六边形孔阵为例对比3种模型的性能，结果表明引入先验信息最多的双级模型性能最优。该模型预测正六边形孔阵CCS的均方根误差为0.017 2，决定系数为0.999 1。将该模型进行迁移，可实现对圆形孔阵和方形孔阵CCS的预测，其样本的平均相对误差为1.94%。预测结果证实了该模型的精确性、高效性和普适性。

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为在电大尺寸目标降低雷达散射截面积(RCS)的优化设计过程中提升计算目标RCS的速度，采用启发式算法对电大尺寸目标进行低RCS优化设计时，使用电磁仿真软件计算过的模型结果训练一个多层全连接神经网络(FCNN)。优化过程中，当已计算的模型数量足以完成对神经网络的训练后，使用训练好的神经网络改进电磁仿真计算。利用神经网络计算速度较电磁仿真更快的特点，实现提升电大尺寸目标低RCS优化设计速度。在本文所选的电大尺寸模型和使用模拟退火法进行优化设计的条件下，采用多层全连接神经网络改进电磁仿真计算，使模型的低RCS优化设计速度有明显提升，消耗时间从超过300 h缩减到约140 h。

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当前图像信息提取面临海量数据传输与信道通信能力的约束。为此，构建了多层图像信息提取系统，克服传输时间和通信容量的限制。基于信息熵理论，以图像为主的传感信息作为输入的最小信息熵，创立多层目标图像信息提取算法；结合图像特征工程，提高图像的特征提取和推断效果；利用传感器图像数据，提取图像最小体量关键信息。实验验证该算法在不丢失完整有效的信息下，对图像信息压缩比提高至10⁶，解决了以低传输量和低传输带宽完成实时可靠的远距离图像信息传输问题。

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为避免专变采集终端因负载差异较大影响其运行稳定性，提出基于坐标动态转换算法的专变采集终端自适应负载均衡(ALB)算法。采用分布式采集信息方法采集专变采集终端负载信息，并通过集中迁移方法量化处理采集的负载信息；结合加权平均算法和双线内插处理专变采集终端节点残差，经坐标动态转换获取专变采集终端新坐标；依据专变采集终端坐标位置，建立各个专变采集终端节点的星型结构，结合采集负载信息，通过负载和负载转移阀值之间的关系，判断专变采集终端节点负载是否均衡。负载不均衡时，需结合识别重载节点和基于二叉树的备用节点表，将重载节点的负载转移至备用节点，实现专变采集终端自适应负载均衡。实验结果表明：该算法可有效缓解重载节点的压力，使专变采集终端负载达到均衡状态，且坐标转换误差值较小；能有效降低专变采集终端负载均衡的响应时间，增强吞吐量并提升负载均衡度，负载均衡效果较好。

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无论是配电网路线结构设计还是网点布置中，均存在电能损耗率较大的问题。为降低配电网的电能损耗并持续提升电能质量，提出基于自动电压控制(AVC)技术的配电网群控型台区功率主动调节方法。以配电网线路运行的等效负载为基础，对配电网群控型台区不平衡功率分量进行定义；按照负序分量和正序分量进行划分，选择动态指令对应运行模式，在不同的微分增益条件下确定配电网群控型台区功率调节函数；根据调节函数以及不同参数的所属范围，基于AVC技术确定调节模式，对配电网群控型台区不平衡功率进行主动调节。以配电网中的多个公用台区作为测试对象，通过调节各组台区的无功补偿容量，补偿容量最大可达580 kVA。实验结果表明该方法可实现功率容量的主动调节，使其满足配电网线路的运行标准，具有应用价值。

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当大学生的心理压力过大时会出现严重的心理问题，需要通过有效的方式对其心理健康发展情况进行预测。基于此，本文对大学生心理健康发展偏差趋势预测算法进行研究。通过加权关联规则量化处理大学生心理数据，采用多边邻域矩阵表征心理数据发展趋势时序，基于自相关函数预测大学生心理发展趋势偏差，完成预测方法设计。实验结果表明：以不同的压力事件作为影响大学生心理健康发展的测试内容，分别通过平均绝对误差、均方误差、均方根误差进行预测对比，新方法能够实现最小误差下的发展趋势预测，误差值均在0.1以下。该方法能够保证对大学生心理健康发展的真实判断，具有应用价值。

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选择有效的方案实现智能电网中的双向实时通信至关重要，电力线载波(PLC)技术提供了一种适合中国国情的低成本解决方案。介绍了OFDM PLC调制技术的优势，通过分析低压电力线通信信道输入阻抗，建立了低压电力线载波模块系统模型。并在关于电力线信道的研究基础上，设计了基于低压电力线的高速载波模块。测试结果表明，该载波模块设计方案具有较高的接收灵敏度和抗噪声能力。

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随着互联网的应用发展，用户对带宽的需求日益增大。同时，伴随着宽带接入技术的发展，终端可以同时具有多条网络链接，然而传统传输控制协议(TCP)采取单路通信，因而造成资源浪费。为此，IETF专门提出了多路径TCP(MPTCP)来实现TCP的多路传输，从而提高链路利用率和协议鲁棒性。本文对国内外MPTCP的最新研究成果进行了总结，包括MPTCP的体系结构、路由和拥塞控制等内容，可为国内研究者进一步深入研究提供参考。

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针对传统测量方法和测量仪器无法准确测量失真正弦波或非正弦信号有效值的问题，提出利用美国AD公司的真有效值检测单块集成电路AD536A测量任意高频信号真有效值的方法。从理论上说明平均值测量法测量的有效值与真有效值的区别，分析了当前有效值测量方法的缺点，设计了真有效值检测电路。实验表明，该测量方法和检测电路能实现对任意高频信号真有效值的测量。

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太赫兹光电子学的兴起推动了太赫兹波产生、传输和探测3方面理论和器件的快速发展。通过调控亚波长金属结构与太赫兹波相互作用的特异光学响应，太赫兹超材料和超表面器件已在太赫兹光束整形、导波和调制方面显示了巨大的潜力和优势，并可能推动太赫兹光源和探测器的发展。进一步发展和丰富太赫兹超材料和超表面器件，也将对太赫兹波在传感、通信和雷达等应用方面产生有益影响。本文综述了首都师范大学超材料与器件课题组近年来在太赫兹波段开展的基于超材料和超表面材料的光谱调制器件、光场调制衍射光学元件和主动光学元件的工作，介绍了超材料与器件的基本物理理论以及相应的实验研究成果，希望能够推动超材料与超表面太赫兹调制器件的发展与应用。

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针对目前井下人员定位系统存在的问题，提出一种基于步行者航位推算的辅助定位方法。利用低成本的惯性测量单元(IMU)和磁力计，设计稳定的姿态与航向参考系统(AHRS)，利用惯性导航的相关理论，并通过分析人员步行姿态，进行零速修正(ZUPT)，组成步行者航位推算系统，对井下人员进行实时航位推算。以实验室大楼走廊模拟井下矿道环境进行航位推算实验，实验结果表明，本方法对人员行走距离和方向做出良好的推算，能成为现有井下定位的有效补充，提高人员定位精确度。

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针对微应变片的高精密度、高线性度、高稳定度及较高增益的测量要求，采用仪用放大器AD625为核心器件，通过将精密匹配的电阻对安装于器件的恒温位置的巧妙设计，尽可能地消除电路中存在的共模电压，由于电路布局使匹配电阻的温度变化基本一致，也极大地降低了温度漂移的影响，从而获得了一种适用于微应变计测量的高性能差动放大电路，其增益的线性度达到约0.01%的水平，共模抑止比达到129 dB。

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因对半导体器件进行安全、快捷、无损伤的辐射效应研究及验证的迫切需求，激光模拟辐射电离效应方法应运而生，并得到了国外科研界的推动和认可。相比于大型地面辐射模拟装置，激光模拟方法具有许多独特优势，可为深入认识半导体器件辐射效应，开展有针对性的抗辐射加固设计提供重要的补充手段，其研究在理论和应用方面均具有重要意义。本文简要叙述了γ射线、激光与半导体器件相互作用产生电离效应的主要机理，归纳了激光模拟的物理基础和主要特点，总结了国内外发展的情况，深入分析了当前研究存在的问题，并提出了开展研究可以采取的手段和方法。最后展望了未来值得进一步探索的研究内容和方向。

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介绍了太赫兹频段引信天线的优缺点与背景需求。为实现太赫兹频段引信天线工程应用，分析了介质透镜天线在太赫兹频段的工作原理及应用特点，采用H面喇叭嵌装介质透镜天线形成太赫兹频段引信天线，可以有效缩短H面喇叭天线的纵向尺寸。并利用透镜的偏焦技术形成不同波束倾角的引信天线，对不同波束倾角的太赫兹引信天线进行了仿真计算，仿真计算结果验证了该技术方案的可行性。

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超宽频带传输在短距离内(通常10 m范围内)利用自身的带宽优势，可以通过较低的能量(功率谱密度小于-41.3 dBm/MHz)和较大带宽(超过500 MHz)进行高速通信(100 Mb/s以上，理论上可以达到1 Gb/s)。超宽频带通信技术与多入多出技术的结合还可以进一步增加通信容量。作为超宽带通信应用中重要的一环，超宽频带天线的优化设计显得尤为重要。超宽频带天线为带宽超过500 MHz或相对带宽大于20%的宽频天线。本通信选取最具代表性的Vivaldi天线为例，通过统计优化算法对多目标任务进行优化，得到130 mm ×100 mm尺寸天线的-10 dB带宽达2.4 GHz。该设计方法对宽频带、多参数天线设计有较好的借鉴。

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伪码跟踪环的设计是实现非相干扩频接收机的关键环节。为了实现非相干扩频接收机的伪码跟踪，设计了能量归一化的延迟锁定跟踪环，给出了环路的实现结构及环路参数的计算方法。分析了非相干扩频的特点，指出环路设计的关键点，在此基础上阐述了码环鉴别器、环路滤波器、超前滞后码发生器的设计及实现方法，并给出一套具体的实现参数。Modelsim仿真结果及FPGA实测数据表明所设计的环路能对伪码进行精确跟踪。

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针对ISO14443,ISO15693和Tag-it等多种协议，提出了一种新型的基于高级RISC微处理器(ARM)的射频识别系列通用射频卡读卡器的电路设计，并使用加密模块实现了在操作过程中对数据流的加密。介绍了系统组成、工作原理和工作流程，给出了加密电路和射频网络的详细硬件设计，对该设计结果进行了测试及分析，结果表明该电路能对有效范围内的多种类型的卡准确无误地读写和加密。

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TMS320DM642平台上实现TCP/IP通信，可为嵌入式多媒体系统的网络应用提供技术支持。分析TMS320DM642芯片功能和LWIP(轻量级网络协议)层次结构，通过LWIP的移植，实现TMS320DM642非NDK(网络开发者套件)解决方案的TCP/IP网络通信，实例验证了LWIP移植方法的有效性。

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作为一种快速精确进行超越函数运算的方法，坐标旋转数字计算(CORDIC)算法在现代工程实践中获得了广泛应用。本文简要介绍了该算法的基本原理，给出了具体的计算方法，并以双曲正余弦函数的求取为例，给出了CORDIC算法在FPGA中的实现方法，在集成综合环境(ISE)平台上进行了仿真。结果表明，由于采用了流水线结构，算法精度较高，实时性较好。另外，通过Matlab相应的算法进行了仿真，得出迭代次数和计算误差之间的关系曲线，有助于实际应用中选择迭代次数。

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为了提高调制器的灵活性和可扩展性，设计了一个中心频率和符号速率可调，且支持多种调制体制的高速通用数字调制器方案，并能产生中频为80 MHz，带宽为7.936 5 MHz的正交相移键控(QPSK)信号和16QAM(正交幅度调制)信号。集中论述基于软件无线电的通用调制算法、符号映射原理和高速成形滤波模块的具体实现。测试结果表明，该方案开放性好，结构简单，体积小，具有一定的实用性和通用性。

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空间光调制技术广泛应用于阈值开关、高速光互连、光逻辑运算等领域，对光信号的实时快速寻址有极高的要求。与电寻址方式相比，光寻址采用并行寻址，速度快，分辨率高，具有更大的优势。但在实际应用中，如何实现快速稳定的光寻址成为空间光调制的关键。本文以ZnO薄膜作为光导层，构造光寻址液晶空间光调制器，更好地实现了对读出光光强和相位的二维空间分布的调制。

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高速数据采集系统是现代雷达信号处理不可缺少的重要组成部分。文章以宽带侦察接收机信号处理为应用背景，论述了一种基于带通采样的高速数据采集系统的设计方案。该方案以Xilinx公司Virtex-5系列FPGA为平台，控制高速模数转换器ADC08D1000，完成数据采样、传输、存储、信号处理功能，并选取高速FIFO作为存储设备，解决数据率转换问题。该系统实现了软件、硬件设计，测试结果验证了方案的可行性。

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针对传统的油田GIS系统存在的不足，包括客户机/服务器(C/S)模式运维不便，无法在线实时绘制兴趣点(POI)，不能根据区域进行分割定位等方面，提出了相应的解决方案，设计并实现了基于AJAX+JSON+HTML5组合技术的浏览器/服务器(B/S)架构油田信息查询系统。实验结果显示，POI实时绘制功能和区域分割功能提高了交互性，丰富了用户体验，满足油田应用的实际需求，为多元化网络服务的发展铺垫了道路。

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对于THz频段的检测器，当器件的尺寸远远小于检测信号的波长时，可以获得快速的响应速度，但耦合信号的能力会下降。为了提高检测器的信号耦合能力，需要借助天线收集信号。因此天线的性能直接决定着器件的响应频段及灵敏度等参数指标。六氮五铌(Nb5N6) 微测热辐射计太赫兹检测器采用平面集成天线的方式来耦合信号，平面天线通过微加工技术，经过光刻、剥离等过程，集成在基片上，Nb5N6置于平面天线的中心。针对0.32 THz的中心频率，尝试采用电容耦合信号的设计方法，提高了Nb5N6的信号耦合能力。

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为实现高频地波雷达中的多目标跟踪，有效利用多普勒量测改善系统性能，采用多假设数据关联算法的多目标跟踪系统，提出了多普勒速度优先的二重波门设置和基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的多假设算法。基于EKF的多假设算法，直接利用EKF过程中得到的参数更新观测向量方差，计算假设的概率，实现多假设数据关联。建立仿真场景，验证了二重波门设置能有效减少杂波干扰，并将基于EKF的多假设算法与独立假设下引入多普勒速度的关联算法比较，结果表明基于EKF的多假设算法在高频地波雷达这种较高杂波密度条件下效率更高，捕捉航迹和滤除虚假点迹的能力更强。

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针对GMSK混合信号的单通道盲分离问题进行了研究。由于不能直接采用逐幸存路径处理(PSP)算法对GMSK混合信号进行分离，考虑对GMSK信号作线性近似处理，使得GMSK混合信号适用于PSP算法。该算法通过在符号序列和信道参数组成的联合空间进行最大似然估计，保留最优路径，输出符号对，从而获得分离信号。仿真结果表明，使用PSP算法对GMSK混合信号进行分离的误码率性能略优于粒子滤波算法误码率性能，但复杂度远低于粒子滤波算法。

Abstract:

针对汽车牌照的自动识别中倾斜问题，对Hough变换提出了新的用法。首先，根据灰度确定汽车图像中车牌的位置和范围，取出包含车牌的子图像；然后对子图像中的点作二级Hough变换算法，计算出子图像中主要直线的角度，该角度被认为是车牌的倾斜角度；最后，用插值旋转的方法进行校正。仿真实验验证了本文算法的有效性。

Abstract:

基于代理签名理论和前向安全签名理论，提出了一个前向安全的强代理签名方案，其安全性建立在求离散对数和模合数求平方根是困难的这两个假设的基础上。此方案同时对代理签名人和原始签名人的权益提供了保护，攻击者即使在第i时段入侵系统，也无法伪造第i时段之前的签名，因而具有较高执行效率和较强的安全性。

Abstract:

从普遍接受的三个基本假设出发，讨论环境因子的定义和失效机理不变的约束条件，重点综述环境因子的研究现状和常用方法，并探讨引入反应论模型解决环境因子预测问题的可能途径。

Abstract:

从硬目标灵巧引信方案设计的角度出发，提出并分析了影响高G值加速度计所敏感的加速度值的几个关键因素：目标介质、着角、着速、加速度传感器安装位置、运载平台等对弹体倾彻性能的影响；在分析的基础上，对硬目标灵巧引信进行了初步的方案探讨；最后，给出了一设计实例。

Abstract:

盲信号分离是近几年才发展起来，用于解决从混合观测数据中分离源信号的一门新技术，已在许多领域获得了广泛应用。本文介绍了盲分离的主要理论和两大类实现方法——独立分量分析和非线性主分量分析，并在此基础上介绍了实现盲信号分离的不同算法、在非线性混合情况下的算法以及盲信号分离将来的发展方向。