• 2023年第21卷第2期文章目次
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    • >专栏:太赫兹光谱、探测技术及应用
    • 利用里德堡原子探测微波和太赫兹波的研究

      2023, 21(2):125-138. DOI: 10.11805/TKYDA2022207

      摘要 (666) HTML (62) PDF 9.37 M (1171) 评论 (0) 收藏

      摘要:里德堡(Rydberg)原子具有极大的极化率和电偶极矩,并对外电场十分敏感,因此可利用Rydberg原子的量子干涉效应实现微波和太赫兹场的高精确度、自校准测量,基于Rydberg原子对太赫兹波频率上转换效应可实现太赫兹波段的实时成像。本文回顾了利用Rydberg原子的电磁诱导透明效应和Autler-Townes分裂现象实现对微波和太赫兹场的高精确度探测的研究进展,以及Rydberg原子在快速太赫兹成像方面的研究。

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    • 一种十频段准光学馈电网络

      2023, 21(2):139-142. DOI: 10.11805/TKYDA2022199

      摘要 (206) HTML (27) PDF 2.12 M (903) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对毫米波亚毫米波探测仪对准光学馈电网络的需求,基于GRASP软件设计了一套23~425 GHz 10频段准光学馈电网络。采用平面折返镜实现双层准光学馈电网络设计,有效控制系统结构包络;通过极化栅网和频率选择面(FSS)分离通道,对通道指标进行仿真分析。采用平面近场方法对准光馈电网络辐射性能进行测试,测试结果满足指标要求。

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    • 基于对抗生成网络的太赫兹安检图像分割算法

      2023, 21(2):143-149. DOI: 10.11805/TKYDA2022208

      摘要 (274) HTML (25) PDF 2.36 M (853) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决太赫兹成像分辨力低,危险品边缘模糊,无法有效对危险品进行分割的问题,提出一种基于对抗式生成网络与多头注意力机制的新型网络架构,并用于太赫兹安检图像智能分割。通过学习深层鉴别器的特征图优化生成器,获得更加真实的生成图像;引入多头注意力机制提升模型对危险品特征的识别能力。分割太赫兹安检图像的大量实验结果表明,相较于传统卷积神经网络,提出的对抗生成网络在相同深度下具有更好的泛化能力;多头注意力机制的引入强化了模型对危险品特征的学习,在未知危险品类别的情况下同样拥有较好的效果,其交并比(IOU)指标相较ResNet-50提高9.6%,相较ResNet-18提高21.3%,相较U-Net提高12.3%。本文研究有利于图像分割算法更准确、高效地处理太赫兹安检图像,有助于拓宽太赫兹智能安检系统的进一步应用。

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    • 柠檬酸锌二水合物太赫兹光谱及失水动力学研究

      2023, 21(2):150-156. DOI: 10.11805/TKYDA2022205

      摘要 (77) HTML (40) PDF 3.86 M (903) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)对柠檬酸锌二水合物晶体及其失水动力学进行准确、无标记检测。实验结果表明,室温下柠檬酸锌二水合物有2个明显的吸收峰:一个主峰在1.91 THz,一个次峰在1.77 THz。随着温度升高,柠檬酸锌二水合物吸收主峰强度不断减少,直至消失。根据柠檬酸锌二水合物在1.91 THz处的特征吸收峰面积在不同温度、不同加热时间的变化关系,利用阿伦尼乌斯方程得到柠檬酸锌二水合物转变成无水合物的焓变为381.13 J/g(232.6 kJ/mol),与传统差示扫描量热法(DSC)相比测量误差为4.2%。这些结果表明,THz-TDS可以提供一种快速、有效的结晶水合物焓变检测方法。

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    • 太赫兹无损检测在文物保护领域的研究进展

      2023, 21(2):157-175. DOI: 10.11805/TKYDA2022132

      摘要 (700) HTML (35) PDF 13.50 M (1038) 评论 (0) 收藏

      摘要:为更好地设计基于不同材料、不同制作工艺文物的最佳保护方案,文物保护科技人员首先需要选用最有效的无损检测方法对文物进行全面检测。太赫兹波具有光子能量低、对非金属和非极性物质有较强穿透性、可同时获得脉冲电场振幅和相位信息、较好的抗干扰能力等独特性质,使其在诸多无损检测方法中脱颖而出。本文系统综述了太赫兹技术在文物无损检测应用中的最新研究进展;阐述了不同类型文物材料的太赫兹光谱特征、太赫兹成像检测技术原理和特点;指出了太赫兹无损检测技术对不同类型文物进行无损检测的技术关键点,列举了太赫兹技术在文物科学领域最成功和最具代表性的应用实例。最后展望了太赫兹无损检测技术在文物保护领域的发展趋势。

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    • >探测制导、测控通信与电子对抗
    • 基于双核架构的全电子引信测试仪设计

      2023, 21(2):176-182. DOI: 10.11805/TKYDA2020493

      摘要 (171) HTML (60) PDF 2.25 M (500) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的全电子引信无源导通电阻测试均采用外接电阻测试设备或通用的导通电阻测试电路设计,与全电子引信通电工作的电气性能测试毫无关联,无法避免故障产品加电后烧毁的风险。为此提出了能对无源导通电阻和全电子引信通电工作电气性能综合诊断的系统性设计思路,设计了一种基于ARM芯片和FPGA双核架构的全自动测试控制架构和24 bit高精确度四线制无源导通电阻测试电路,对全电子引信的对外接口部分的无源导通电阻及引信加电工作特性进行全面测试。测试结果表明,该设计能够进行无源导通电阻高精确度测试及通电后工作性能的综合测试,电阻测量精确度为±0.1%。

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    • NCIE在多特征选择及SAR目标识别中的应用

      2023, 21(2):183-188. DOI: 10.11805/TKYDA2020625

      摘要 (52) HTML (20) PDF 1.49 M (524) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对合成孔径雷达(SAR)图像目标识别问题,采用非线性相关信息熵(NCIE)进行多特征选取进而实现分类。基于混合高斯模型对SAR图像提取的各类特征进行概率建模,采用KL散度评价不同特征之间的相似度。采用非线性相关信息熵评价不同特征组合的相关性,根据最大熵值确定最优特征组合。对于选取的多类特征,基于联合稀疏表示模型进行表征和分类。利用MSTAR数据集对提出方法在标准操作条件和扩展操作条件下进行测试,结果验证了其有效性。

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    • 基于UTADIS法的辐射源威胁等级判定

      2023, 21(2):189-194. DOI: 10.11805/TKYDA2020608

      摘要 (34) HTML (11) PDF 1.10 M (509) 评论 (0) 收藏

      摘要:辐射源威胁等级判定是电子对抗领域的重要研究课题,针对现有的不足,利用多准则分类的效用加性判别(UTADIS)法,建立了一种辐射源威胁等级判定方法。结果表明,利用UTADIS法能够准确合理地判定辐射源威胁等级,能够体现决策者偏好信息,还能更精确地估计辐射源威胁程度。该方法在性能和实用性方面具有优势,是一种新的判定途径。

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    • >DETECTION, GUIDANCE, TTC, COMMUNICATION, ELECTRONIC COUNTERMEASURE
    • A novel optimization scheme for artificial-noise-aided MU-MISOME broadcast secure communication system in slow fading channel environment

      2023, 21(2):195-202. DOI: 10.11805/TKYDA2020568

      摘要 (40) HTML (12) PDF 3.99 M (485) 评论 (0) 收藏

      摘要:This study investigates artificial noise aided Multiuser Multiple-Input Single-Output(MU-MISO) broadcast wiretap system designs in slow fading channel environment. We adopt a beamforming technique with artificial noise to achieve secure multiuser communication and optimize system performance. To overcome the complexity of this model, a novel optimization scheme using semi-closed-form expressions and Monte Carlo method is employed to derive the relationship between transmission parameters and secure transmission performance. In this article, we detail the procedure of our new method, and conduct some heuristic simulation works. The simulation results reveal how power allocation ratio and information rate influence the multiuser system secure transmission probability and effective secrecy throughput of the multiuser system. We compare the multiuser system security and throughput performance with each user's performance, which helps us to verify the security ability of our method. Our research results extend the traditional single-user artificial noise design method to multi-user scenarios, and provide ideas for solving the optimization problem of multi-user broadcast communication.

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    • >电磁场与微波
    • 不等长多导体传输线模型串扰问题分析

      2023, 21(2):203-207. DOI: 10.11805/TKYDA2020522

      摘要 (49) HTML (16) PDF 2.40 M (567) 评论 (0) 收藏

      摘要:不等长多导体模型为电力电子系统中传输线的一种常见结构,其串扰问题关系到整个系统的正常运行。采用时域有限差分格式对传输线方程进行差分离散,并结合基尔霍夫定律,对不同多导体系统连接位置进行处理,推导出多导体传输线上电压电流迭代公式,实现了整个模型上全部电压电流的同步求解,并通过算例验证了该方法在分析电大尺寸传输线电磁干扰问题时的有效性。

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    • >信号与信息处理、计算机与控制
    • 水下脉冲激光探测后向散射噪声自适应滤波算法

      2023, 21(2):208-215. DOI: 10.11805/TKYDA2020461

      摘要 (71) HTML (29) PDF 4.72 M (520) 评论 (0) 收藏

      摘要:在信号处理中抑制水体传输中带来的后向散射噪声,是水下脉冲激光探测的关键技术之一。基于同一水域相邻2次探测后向散射的相关性,提出一种改进的归一化最小均方(NLMS)自适应滤波算法。根据后向散射的强度和滤波后目标信号大小控制步长因子,使其对不同距离、不同强度的目标信号均能取得良好的滤波效果。通过计算机仿真和水池实验对算法进行验证,结果表明,对不同距离、不同反射强度的目标,该滤波器算法均能以较低的阶数有效滤除后向散射噪声,保留目标回波信号。与现有的自适应滤波方法相比,大大减少了滤波所需的计算资源,在水下脉冲激光探测系统上具有一定的应用价值。

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    • 基于方差约束与几何不变特性的图像匹配算法

      2023, 21(2):216-224. DOI: 10.11805/TKYDA2020472

      摘要 (397) HTML (11) PDF 3.54 M (522) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决较多图像匹配算法主要通过测量关键点之间的距离来实现特征匹配,忽略了图像的结构信息,使其存在较多的误匹配的问题,本文设计了方差约束耦合几何不变特性的图像匹配算法。借助于Forstner算子计算像素点的兴趣值,以检测图像的特征;计算图像的梯度信息,获取图像的方向值,并切割图像特征的圆形邻域,从而获取扇形子域;以图像的方向值为基础,通过计算扇形子域中的灰度不变矩,输出对应的特征向量;引入区域方差函数,获取图像的结构信息,将其加入至图像特征的匹配过程,以约束欧式距离的测量结果,实现图像特征匹配;最后利用匹配点间的几何不变特性,对匹配特征去伪求真,优化匹配结果。测试数据表明:相对于已有的匹配技术,在对无变换图像、缩放图像以及旋转图像匹配时,所提算法拥有更高的匹配准确度,分别达到了96.56%、95.38%和93.52%。

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    • 基于改进萤火虫算法的WSN覆盖优化

      2023, 21(2):225-234. DOI: 10.11805/TKYDA2020537

      摘要 (27) HTML (15) PDF 6.66 M (666) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对无线传感器网络节点部署不均所导致的网络覆盖率较低问题,以无线传感器网络覆盖率最大化为目标,提出一种基于改进萤火虫算法(IFA)的网络覆盖优化方法。该方法运用佳点集方法初始化种群,提高种群的多样性,奠定全局搜索基础;利用具有非线性指数递减的变形Sigmoid函数作为惯性权重,平衡算法的全局搜索和局部开发能力;采用高斯扰动策略对个体位置扰动更新,避免算法早熟。仿真结果表明,该算法与人工鱼群算法(AFSA)、种子杂交粒子群算法(HSPSO)和混沌萤火虫算法(CGSO)相比,能有效提高网络覆盖率,使节点部署分布更均匀。

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    • 基于生成对抗网络的语义分割方法

      2023, 21(2):235-241. DOI: 10.11805/TKYDA2020554

      摘要 (478) HTML (13) PDF 3.46 M (442) 评论 (0) 收藏

      摘要:在语义分割模型结构不变的前提下,为提升模型对图像分割的精确度,引入生成对抗网络结构用于训练语义分割模型(SS-GAN)。SS-GAN包含3个设计环节:构建全卷积网络(FCN)结构的生成模型,进行初步的图像分割;设计具备像素间高阶关系学习能力的对抗模型,提高生成模型的学习能力;加入对抗损失辅助生成模型学习,进一步促进生成网络自主学习像素间关系。在计算机视觉竞赛数据集(PASCAL VOC)和城市景观数据集(Cityscapes)上的实验结果表明,引入生成对抗网络后取得了更好的效果,2个数据集的交并比(IoU)指标分别提高了1.56%/1.17%和1.93%/1.55%。

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    • 星载双极化SAR冬小麦物候期识别方法

      2023, 21(2):242-248. DOI: 10.11805/TKYDA2020643

      摘要 (134) HTML (18) PDF 3.98 M (548) 评论 (0) 收藏

      摘要:冬小麦是中国主要的粮食作物之一,准确及时地获取冬小麦物候信息是冬小麦长势监测和产量预估的必要条件。星载合成孔径雷达(SAR)是一种微波遥感设备,具有全天时、全天候的优势,可实现对周期性农作物物候期大范围监测。基于时间序列Sentinel-1A SAR数据,提出一种星载双极化SAR冬小麦物候期识别方法。该方法基于特征值分解和极化散射分析技术,提取不同物候期冬小麦的后向散射系数、极化熵、主导散射角等参数,实现冬小麦物候期识别。实验结果表明,物候期识别总体精确度达到79%。该方法在冬小麦生长监测方面具有实用推广价值。

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    • >微电子、微系统与物理电子学
    • 基于TDC的二级频率标准驯服算法

      2023, 21(2):249-255. DOI: 10.11805/TKYDA2020657

      摘要 (429) HTML (172) PDF 1.99 M (543) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用全球定位系统(GPS)接收到的秒脉冲(1PPS),对常见的二级频率源温补晶振(TCXO)和相干布局囚禁(CPT)原子钟驯服开展研究。设计了硬件锁相环的驯服方案,利用时间数字转换器(TDC)测量本地分频1PPS与GPS接收机收到的1PPS时间差,实现本地信号相对GPS时间信号的锁定。锁定之后,TCXO实现了万秒稳定度为 8.5 × 10 - 12 ,驯服后3.5×10 4 s的平均频率准确度提升至5倍以上。此外,深入研究了CPT原子钟的噪声模型,在Matlab上对其进行仿真,建立起频率白噪声和频率随机游走噪声在阿伦方差曲线上的对应关系,对比了平均滤波和平均滤波+卡尔曼滤波2种滤波测频方案对CPT原子钟的驯服效果,频率稳定度在5×10 4 s时有一个数量级的提升。

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