• 2021年 第44卷 第3期 刊出日期：2021-06-28 上一期 下一期

综述

• 无线航空电子内部通信网络协议现状与分析
• 李士宁, 范祥辉, 刘洲洲, 陈长胜, 程涛
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 1-8. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-151
• 摘要 ( 1141 )     HTML( 167 )     　　
• 为了制定无线航空电子内部通信（WAIC）网络协议，参考网络通信5层协议模型、机载有线通信网络可靠性安全性要求、工业无线网络协议及WAIC网络最新研究成果，提出了WAIC网络系统模型，包括应用模型、拓扑模型和通信协议模型，并对WAIC网络通信协议各层技术难点和解决方法进行了深入的研究.物理层使用4.2~4.4 GHz频段，通过正交频分复用技术提高抗干扰能力，高低速分别选用正交振幅调制和正交相移键控编码方式；数据链路层使用被动式邻居发现策略、时分多路访问调度方式和主备信道传输机制；网络层使用静态图路由协议，提供一次链路故障冗余；传输层使用无连接传输服务，基于双向认证的接入控制以及数据加密机制；应用层使用匿名消息签署协议将应用与网络解耦，提高WAIC网络应用模式的多样性和兼容性.
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论文

• 基于几何分布和差分进化的双模导航选星算法
• 朱军, 许士杰, 李凯
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 9-14. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-168
• 摘要 ( 499 )     HTML( 130 )     　　
• 基于双系统集成场景，对几何精度因子建模.针对传统算法实时性低的问题，提出了一种基于卫星几何分布和差分进化的选星算法.根据仰角分布和系统种类，确定卫星组合几何分布；通过设置不同的适应度阈值和根据剩余卫星数目，自适应改变种群大小，实现了快速选星.仿真结果表明，所提算法与传统算法相比，差值范围为0~0.25，单时刻百次选星平均耗时为传统算法的8.09%，该算法可应用于可见卫星数目增加的双模导航场景中.
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• 基于模糊逻辑的eMBB/URLLC复用机制选择算法
• 高月红, 杨昊天, 陈露, 杨鸿文, 尹宁
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 15-20,34. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-231
• 摘要 ( 778 )     HTML( 160 )     　　
• 增强移动宽带（eMBB）与超可靠低时延通信（URLLC）业务的共存部署是第5代移动通信系统演进中的一项重要内容.现有的下行复用机制包括资源预留和穿刺抢占2种方法，两者的特点和性能不同.为了综合2种机制的优点，实现系统整体性能的提升，提出了一种基于模糊逻辑的复用机制选择算法，能够依据URLLC业务的特征，在资源预留和穿刺抢占2种机制中进行择优选择.仿真结果表明，引入择优选择算法后，URLLC业务的队列时延降低了近50%，与此同时，与URLLC业务复用导致的eMBB业务吞吐量的降低不超过4%.
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• 卷积记忆图协同过滤
• 刘国桢, 陈鸿龙
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 21-26. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-226
• 摘要 ( 425 )     HTML( 91 )     　　
• 针对推荐系统中用户和项目的向量表示问题，提出了一种端到端的具有记忆单元的图神经网络.在图神经网络中引入门控循环单元解决高阶连通节点间信息损失问题，可以使得用户和项目节点从高阶邻居获得更加完整的特征信息，然后利用卷积神经网络对网络输出层间的特征向量进行融合以获得不同阶段下用户的偏好.实验结果表明，与最优对比算法相比，采用所提卷积记忆图协同过滤推荐算法在4个数据集上的评分预测性能分别提升了1.98%，4.17%，9.27%和2.70%.
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• 基于多尺度注意力网络的立体匹配方法
• 边继龙, 王厚博, 李金凤
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 27-34. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-204
• 摘要 ( 473 )     HTML( 156 )     　　
• 为解决网络深度与训练图像块大小耦合问题及进一步提高弱纹理区域及边缘处的匹配精度，提出了一种基于多尺度注意力网络的立体匹配方法.该方法将立体匹配过程分为2个阶段：第1阶段提出了一种成本网络用于计算匹配成本，该网络由基础网络层和缩放层组成.第2阶段提出了一种基于多尺度注意力的视差求精网络，该视差求精网络综合了多种视差线索，并加入多尺度注意力机制进一步提高立体匹配精度.该方法在KITTI 2012、KITTI 2015和SceneFlow数据集上的3像素坏点百分比分别为1.13%，1.87%和2.29%.实验结果表明，与国内外同类方法相比，采用多尺度注意力网络的立体匹配方法在匹配精度上获得了较大的提升，尤其是在弱纹理区域及物体边缘处表现较好.
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• 事件触发功率控制算法设计与分析
• 韩康榕, 李娜, 钱荣荣
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 35-40. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-199
• 摘要 ( 486 )     HTML( 156 )     　　
• 无线通信网络中现有功率控制通常采用基于时间的反馈机制，存在效率低和反馈信道资源浪费的问题，对此，将功率控制算法进行控制论建模，利用控制理论方法，引入事件触发机制以取代基于时间的反馈机制，从而降低功率控制反馈的执行次数，继而减少反馈信道资源的使用.在此基础上，设计了一种事件触发功率控制算法，通过理论分析验证了算法具有渐近稳定性，并进行了事件触发芝诺效应分析，分析结果表明，所设计事件触发机制的相邻2次触发时间间隔存在非零下界（即不存在芝诺效应）.最后利用数值仿真验证了所设计事件触发功率控制算法的渐近稳定性以及验证了芝诺效应并不存在.
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• 一种优化基站服务状态的C-RAN联合波束设计
• 郝万明, 姚壮, 孙钢灿, 朱政宇, 周一青
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 41-46. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-190
• 摘要 ( 397 )     HTML( 157 )     　　
• 为实现云无线接入网络（C-RAN）系统低时延数据传输，提出了一种基站缓存和前向链路组播传输模式，通过联合优化前向链路波束和接入链路波束，使系统传输时延最小.采用L0范数逼近、连续凸逼近和半正定松弛技术，将非凸的时延最小化问题转化为凸问题，并提出了一种有效的迭代算法以获得问题的解.不同于传统基于缓存的C-RAN组播传输方案，所提方案可根据基站缓存内容和前向链路信道质量，决定基站的服务状态，即暂停服务和继续服务.仿真结果表明，相比于传统方案，所提方案可有效地降低系统的传输时延.
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• 一种利用多任务学习的短期住宅负荷预测方案
• 王玉峰, 肖灿彬, 陈焱, 金群
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 47-52. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-187
• 摘要 ( 403 )     HTML( 146 )     　　
• 作为信息物理社会系统的一种具体形式，智能电网中的负荷预测，尤其是单个电力客户的短期负荷预测，在智能电力系统的规划和运营中将扮演越来越重要的角色.考虑到同一住宅小区用户之间的负荷行为的相似性，受多任务学习的启发，提出了一种基于多任务学习的有效住宅负荷预测方案.首先，利用K-means聚类技术和皮尔逊相关系数挑选出2个相似用户，进而将2个用户的负荷数据合并输入，并将双向长短时记忆网络作为共享层全面捕获2个用户数据之间的关系，然后送入2个全连接的任务相关的输出层.在真实的数据集上，将所提方案与几种典型的负荷预测方案进行全面比较.实验结果表明，与已有的深度学习预测方案相比，提出的多任务负荷预测方案提高了预测准确程度.
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• 基于在线学习磁校准的行人航位推算算法
• 白艳茹, 罗海勇, 曹程琳, 王曲, 熊昊
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 53-60. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-165
• 摘要 ( 590 )     HTML( 146 )     　　
• 目前常用的微机电系统磁传感器存在时变的软磁和硬磁误差，这些误差严重影响基于地磁的航向估计以及地磁匹配定位算法性能.利用行人正常行走过程中产生的机会性自然旋转，使用陀螺仪感知磁传感器小尺度姿态改变，构建包含多个优选磁观测对的基于余差动态加权的非线性目标代价函数，使用具有全局最优解的布谷鸟非线性优化算法在线动态估计软磁和硬磁误差.使用所提磁校准算法可降低3.09°的平均航向误差.在行人航位推算算法上进行测试，航位估计相对误差为2.09%.
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• 融合建筑信息模型的基站自标定技术
• 王宇威, 王晓轩, 沈婕, 王智
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 61-66. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-152
• 摘要 ( 455 )     HTML( 168 )     　　
• 由于建筑材料的遮挡和吸收，室内的无线信号严重受损，致使全球卫星导航系统在室内场景中效果并不理想，因此基于基站的室内定位技术成为关键，其定位性能与基站标定精度关系密切.基于基站通常布置在建筑体墙面上的事实，提出了一种融合建筑信息模型的基站自标定技术，用于提升自标定性能，同时，使用克拉美罗下界进行理论性能分析.所提技术在半定规划算法中融入了建筑信息模型空间约束.克拉美罗下界分析和算法仿真实验结果表明，融入建筑信息模型中的空间约束有效地提升了基站自标定的精度.
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• 图像样式风格迁移的行人再识别方法
• 王辰魁, 陈岳林, 蔡晓东
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 67-72. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-147
• 摘要 ( 526 )     HTML( 135 )     　　
• 现有行人再识别模型的训练集，来源于有限的固定采集设备，样本样式风格缺乏多样性.通过循环生成对抗网络，使不同摄像机捕捉到的图像数据进行样式风格迁移，可以通过较低成本来提升样本风格的多样性.为了提高模型的泛化能力，设计了一种新的正负样本融合训练方法.首先，把样式风格迁移后的样本作为负样本，样式风格迁移前的样本作为正样本，将正负样本同时送入模型训练；进一步，为了防止过拟合，也为了考虑错误标签位置的损失，采用了标签平滑正则化；同时，为了更多地关注困难、易错分的样本，实现对负样本的损失优化，采用了焦点损失函数.实验结果表明，所提方法在Market-1501数据集和DukeMTMC-reID数据集上的识别准确率分别提升了1.51%和2.07%.
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• 有标记网络中的病毒传播机理及动态特性
• 卓新建, 王文璇, 李慧嘉
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 73-78. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-145
• 摘要 ( 512 )     HTML( 193 )     　　
• 大数据环境下传播行为及动态演化形式是多元化的，其模型构建也各不相同.因此针对存在不同性质个体的有标记网络，探索了病毒传播模型与动态演化机制.首先将改进的有标记-易感染-已感染-易感染（S-SIS）传播模型应用到有标记网络，通过调节参数研究其对病毒传播的影响.改进了传统模型中传染概率为常数的假设，更好地模拟了感染状态的动态演化，构建了感染状态实时变化的感染概率方程，准确模拟了有标记网络中的病毒传播行为.最后利用平均场理论和蒙特卡洛方法进行仿真，对比检验不同参数变化对模型的影响.为了观察具有不同拓扑结构网络上的表现，对埃尔德什-雷尼随机网络与无标度网络进行了深入实验，得出了一系列新颖的结论.
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• 一种自适应混合滤波姿态解算算法
• 黎星华, 刘晓平, 王刚, 赵云龙, 李永威
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 79-86. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-207
• 摘要 ( 535 )     HTML( 130 )     　　
• 针对低成本惯性测量器件采用基于滤波的姿态解算算法存在精度低、抗干扰性差等问题，提出了一种基于共轭梯度法与互补滤波相融合的自适应参数调节的混合滤波算法.该算法首先利用共轭梯度算法对加速度计和磁力计的数据进行姿态四元数的迭代估算，再通过互补滤波算法将陀螺仪更新的姿态与其进行信息融合，最后根据载体的运动状态自适应调节滤波参数，实现最优姿态估计.为验证所提算法的可行性和抗干扰性，与其他滤波融合算法在移动机器人平台上进行抗磁干扰和抗运动加速度干扰实验.实验结果表明，该算法可以有效地降低磁干扰和运动加速度干扰对姿态角解算的影响，其姿态角解算精度优于传统的梯度下降法、高斯牛顿法和共轭梯度法的滤波融合算法.
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• 车辆座椅次优控制主动悬架设计及分析
• 于曰伟, 赵雷雷, 周长城, 王松, 袁建
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 87-93. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-219
• 摘要 ( 516 )     HTML( 153 )     　　
• 为了进一步提高车辆乘坐舒适性，同时有效地解决线性二次型高斯最优控制器在实际应用中存在的待测状态变量多、路面参数获取困难、应用成本高等问题，基于1/4车辆座椅主动悬架系统模型，设计了一种基于次优控制理论的车辆座椅主动悬架，并对不同待测状态变量下的车辆座椅次优主动悬架的性能进行了探讨，进而得到了基于次优控制理论的车辆座椅主动悬架的最优控制策略.在此基础上，通过与传统车辆座椅被动悬架、最优控制主动悬架进行对比分析，对所设计的座椅次优控制主动悬架的应用效果进行了验证，为车辆座椅主动悬架系统设计提供了一种新的技术思路.
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研究报告

• 融合小波包和神经网络的脑电信号处理方法
• 李端玲, 成苈委, 于功敬, 张忠海, 于淑月
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 94-99. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-208
• 摘要 ( 540 )     HTML( 145 )     　　
• 针对运动想象脑电信号处理中分类准确率较低的问题，提出了一种基于能量（二阶矩）小波包变换和莱文伯格-马夸特神经网络算法相结合的运动想象脑电信号处理方法.首先，利用能量方法对信号进行时域分析，选取有效的时序段；然后，使用小波包变换对所选有效时域段的各导信号进行时频分解，选取与想象任务相关的频段信息重构脑电信号特征；最后，将各导信号重构的特征串接，导入基于莱文伯格-马夸特训练算法的神经网络实现最终的任务分类.利用2个脑电信号标准竞赛数据库进行方法验证，分别取得了95.62%和90.13%的分类准确率.与近期的一些研究成果进行对比，可知该方法具有较好的分类效果.
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• 基于稳态循环谱特征的通信辐射源识别方法
• 周楷, 黄赛, 曾昱祺, 高晖, 卢华
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 100-105. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-197
• 摘要 ( 503 )     HTML( 157 )     　　
• 为实现低信噪比环境下多种通信辐射源的高精度识别，提出了一种基于稳态循环谱特征的通信辐射源识别方法，利用循环谱频域截面谱对高斯噪声的强鲁棒性，提取不同辐射源成形滤波器间的本征差异进行识别.首先对接收到的稳态信号提取循环谱频域截面谱并利用主成分分析方法降维，之后分别采用皮尔逊相关系数法、概率神经网络、弗雷歇距离法等判决方法进行辐射源类别判决.仿真实验显示，该特征使用概率神经网络判决和皮尔逊相关系数法判决，显著优于传统循环频率域的切片特征，证明有一定应用价值.
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• 可扩展的融合多源异构数据的推荐模型
• 冀振燕, 吴梦丹, 杨春, 李俊东
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 106-111. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-229
• 摘要 ( 619 )     HTML( 148 )     　　
• 社交关系在生活中扮演着重要角色，用户通常会受到其好友偏好的影响，更容易选择好友购买过的物品.为了解决推荐系统冷启动问题，对融合社交关系的推荐系统进行了研究，提出了贝叶斯个性化排序评论评分社交模型和可扩展的贝叶斯个性化排序评论评分社交模型，将评分、评论、社交关系等多源异构数据从数据源层面进行了融合，通过用户好友信任度模型将社交关系引入到推荐系统中，用基于段向量的分布式词袋模型处理评论，用全连接神经网络处理评分，用改进的贝叶斯个性化排序模型对排序结果进行优化.实验在Yelp公开数据集上进行了实验，实验结果表明，所提出的2种模型的推荐准确度均优于其他推荐模型.
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• 基于声道频谱参数的语种识别
• 邵玉斌, 刘晶, 龙华, 杜庆治, 李一民
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 112-119. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-228
• 摘要 ( 555 )     HTML( 139 )     　　
• 针对低信噪比下语种识别正确率低的问题，提出了一种声道冲激响应频谱参数和Teager能量算子倒谱参数融合的识别方法.根据语音中不同特征信息量分布特性，首先在特征提取前端引入低通滤波器滤除信号高频部分，并采用重采样方法降低采样率，再基于信号频谱提取声道冲激响应频谱参数，然后融合Teager能量算子倒谱参数，最后通过高斯混合通用背景模型进行语种识别验证.不同信噪比条件下性能测试表明，所提方法相对于基于单一的梅尔频率倒谱系数特征、单一的伽玛通频率倒谱系数特征和基于对数梅尔尺度滤波器组能量特征，在低信噪比下提升约15 dB，显著提高了识别正确率.
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• 新型两级超宽带混沌电路的设计与实现
• 朱伟光, 郑海宇, 张欣雷, 张志涛, 胡善文
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 120-124. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-096
• 摘要 ( 1074 )     HTML( 174 )     　　
• 为了满足超宽带混沌通信系统对混沌信号源的要求，提出了一种新型两级超宽带混沌电路的设计，有效地提升了混沌信号的带宽.与经典的考毕兹混沌电路的结构相比，新型结构采用带有集电极电感的射极输出器作为信号输出端，引入高频谐振网络，补偿高频处信号功率谱密度，拓展频带宽度.通过MATLAB软件求解新型两级超宽带混沌电路的数值解，得到新型超宽带混沌电路的分叉图、相图；仿真分析得到电路输出的时域图、频谱图.结果表明：新型两级超宽带混沌电路可产生功率差在20 dB内、带宽约为7.5 GHz的宽带混沌信号，满足超宽带信号指标（3.1~10.6 GHz）对混沌信号源的要求.
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• 基于超限快速决策树的链路质量评估
• 刘琳岚, 肖庭忠, 夏扬, 舒坚
• 北京邮电大学学报. 2021, 44(3): 125-130. DOI:10.13190/j.jbupt.2020-163
• 摘要 ( 531 )     HTML( 135 )     　　
• 为了准确、快速评估无线传感器网络的链路质量，提出了基于改进超限快速决策树的链路质量评估方法.通过分析不同时间段内物理层参数与包接收率之间的关系，选取接收信号强度指示均值、链路质量指示均值以及信噪比均值作为链路质量参数；采用依据包接收率划分的链路质量等级作为评价指标；基于超限快速决策树评估链路质量，采用基尼指数作为决策节点的启发式度量，并依据决策节点的高度改进决策节点寻找最优属性样本数的计算方法.室内、走廊、停车场3种场景下的实验表明，与模糊逻辑、快速决策树、超限快速决策树等方法相比，提出的方法具有较好的评估准确率和更低的时间复杂度.
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