Abstract:

太赫兹波段下细胞自身响应信号能量低，且易受背景水分高损耗干扰。为准确获取活性细胞的太赫兹信息，需要高灵敏的检测手段。本文基于电子学太赫兹多频段拼接技术构建测试平台，实现对肿瘤细胞溶液的精确检测与分析。将细胞溶解在二甲基亚砜(DMSO)背景中，在保持细胞活性和避免水分干扰的同时，放大背景和细胞之间的太赫兹响应差异。以Hela细胞和人脑胶质瘤细胞(HS683)作为研究对象，首先，配置不同浓度的两类细胞溶液，结果表明细胞溶液的太赫兹介电常数随浓度升高而升高，通过太赫兹介电谱可分辨细胞类型和浓度；其次，结合细胞水浴模拟细胞凋亡的生理过程，获得不同活性状态的太赫兹复介电谱数据，显示溶液太赫兹介电常数伴随细胞凋亡过程而降低；最后，结合显微观察和太赫兹介电谱分析，验证了利用DMSO溶液构建太赫兹细胞测试背景的可行性，并阐释了细胞凋亡过程中太赫兹介电改变伴随的细胞微观形态变化。

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锑化镓(GaSb)、锑化铟(InSb)、砷化铟(InAs)和磷化铟(InP)是经典III-V族半导体中的重要材料，在太赫兹波段表现出显著的电磁特性，在多个领域展现出广泛的应用前景。本文利用全光纤太赫兹波时域光谱测试技术，在自由空间下对GaSb、InSb、InAs和InP等材料在0.5~1.5 THz波段的电磁特性进行研究，测试它们在该波段的反射信号，并通过傅里叶变换将时域信号转换为频域信号；进一步通过Kramers-Kronig(K-K)关系计算得到复折射率和介电常数等重要电磁参数。观察到不同载流子浓度和迁移率下III-V族半导体材料在太赫兹波段介电常数的变化规律：随着载流子浓度增大，介电常数虚部增大，实部减小；随着迁移率增大，介电常数虚部增大，实部减小。这一结论有望用于基于经典III-V族半导体的太赫兹器件设计中。

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隐蔽性密集假目标干扰通过产生幅度规律变化的假目标提高雷达的恒虚警检测阈值，使真实目标与假目标难以区分，对雷达系统构成严重威胁。为此，本文提出一种基于回波调斜的密集假目标干扰对抗策略。该策略首先构造参考信号对回波脉冲进行调斜处理；然后，根据调斜后的目标匹配滤波输出峰值分布特性，设计了两种模式下的干扰抑制方法：一是在相参脉冲积累数较小的情况下采用和、差双路对消联合时域滤波；二是在脉冲积累数较大的情况下直接进行相参积累。仿真结果显示，两种模式下所提出的干扰抑制方法均具有显著效果。

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随着宽带卫星通信的迅速发展和商业竞争的加剧，人们对宽带卫星组网能力和系统容量的要求不断提升，具有超高容量和更高灵活性的高通量卫星(HTS)不断占领市场并成为主要方向。本文首先介绍了HTS的基本概念，并结合HTS的最新发展分析了高通量卫星载荷的关键技术，包括多波束天线技术、跳波束通信技术、灵活载荷技术等，同时对高轨高通量卫星(GEO-HTS)和低轨高通量卫星(LEO-HTS)从覆盖性能、链路能力、成本等多方面进行对比分析，为我国新一代HTS系统的发展提供参考。

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随着现代信息技术的快速进步，物联网设备的数量呈现爆炸式增长，亟需提出新的通信范式。语义通信系统在提高端到端传输性能方面显示出巨大潜力，是未来通信的重要研究方向。然而，基于深度学习的语义通信存在一定的安全隐患，微小的攻击可以导致深度学习模型做出错误的判断，这可能会阻碍其实际部署。本文提出一种基于深度学习的多级语义通信系统，联合传输完成下游任务。考虑到语义通信系统在实际应用中面对的真实场景，加入信道效应和对抗攻击的影响。实验证明，该系统具有一定的抗攻击性，为设计更稳健的语义通信系统提供了启示。

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为满足微波辐射计定量化应用需求，要求辐射计在满足高空间分辨力指标前提下，具备高定标精确度，其中主波束效率指标直接影响辐射计定标精确度。正馈反射面天线在反射面中心区域存在遮挡，导致天线旁瓣高，主波束效率低。本文介绍一种新型的正馈反射面天线结构：在主反射面中心开孔，在中心孔下方由一组赋形反射镜实现对天线口面场幅度相位的调控。设计工作在54 GHz与183 GHz频段的正馈卡塞格伦天线，从天线口面场分布函数与辐射场之间的关系出发，建立计算天线辐射方向图的数学模型；基于几何光学法赋形一对馈电反射镜，结合遗传算法优化其面形；最后，对赋形镜进行加工测试。将测试结果进行半物理仿真验证，天线主波束效率达90%，实现了窄波束与高主波束效率的目标。

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随着频谱资源短缺日益严重，基于频谱预测的频谱动态接入技术得到了广泛关注。由于频谱监测数据具有高突发性和复杂的内在关联特性，对多通道频谱的高精确度预测提出了挑战。本文提出一种基于图卷积网络(GCN)和长短期记忆网络(LSTM)的多频段复杂频谱动态预测方法：首先，利用GCN模型对频谱数据进行特征提取和空间关系建立，捕捉并表述频谱数据中的复杂结构和关联信息；然后，通过LSTM模型有效学习并预测频谱数据的时间动态变化，克服传统预测方法无法处理长时间序列的问题；最后，在真实频谱数据上进行实验验证。实验结果表明本方法在预测精确度和稳定性方面较现有方法有明显提升。

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深度神经网络在计算机视觉领域被广泛应用，然而它巨大的存储、计算开销限制了其在嵌入式环境中的发展。剪枝是一种可降低神经网络计算量的算法，但传统剪枝算法欠缺硬件架构的考量，导致计算单元不匹配、负载不均衡、硬件资源的利用率低。新型的考虑硬件架构的剪枝又常将裁剪样式限定在一定范围，其准确率的表现不及传统算法。本文提出一种新的负载均衡剪枝算法，能更好利用硬件资源，相较于先前考虑硬件架构的剪枝，具有更好的精确度表征。在精确度下降小于1%的前提下，该算法在YOLOv3-Tiny和VGG16网络上的加速效果均达到近3.3倍。

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随着工业物联网的发展(IoT)，工业系统更加复杂，工业设备运维数据日益庞大，对工业设备进行态势预测显得尤为重要。知识图谱被证明在处理大量异构数据方面具有显著优势，可以被应用于工业IoT设备运维数据的处理。针对工业设备运行故障态势预测这一时序逻辑问题，本文提出一种时序知识图谱(TKG)推理表示学习模型，该模型使用局部递归图编码器网络对相邻时间点处的事件的历史依赖性进行建模，并使用全局历史编码器网络来收集重复的历史事实。实验表明，所提出的模型在平均倒数排名(MRR)等指标中优于基线推理方法。

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在多路空气温湿度检测系统运行过程中，由于传感器的交叉干扰，严重影响检测系统运行的稳定性。对此，提出基于空间电容传感器的多路空气温湿度检测系统。在硬件设计上，采用空间电容传感器作为空气温湿度数据采集的主要装置，结合主控制器、数据存储和传输模块实现数据的多路采集，并设计串口通信和无线通信2种通信模式，支持多路空气温湿度数据的多端传输；在软件设计上，计算电容传感器的电容值，根据计算结果确定空气温湿度的检测数值，并对数据进行修正和补偿，实现多路空气温湿度的检测。结果表明：提出的检测系统在不同的实验条件下，丢包率仅为10%，能够保证数据的可靠传输；并且在连续时间运行下，系统功耗不超过0.52 kW，系统的稳定性得到了增强。

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针对频谱分析仪中超长点数快速傅里叶变换(FFT)处理电路在分析短脉冲信号时信号捕获概率(POI)低和100%POI指标低的问题，提出一种支持多路延迟置换结构FFT处理电路的旋转因子索引电路设计方法。设计了一个1M点至256点可变点数FFT处理电路，能够在超长点数模式下提供高频率分辨能力，在有效采样率为3.2 GHz、窗函数为布莱克曼哈里斯四项窗时，具有分辨频谱间隔6 kHz以上信号的能力；在短点数模式下提供高信号捕获概率，理论上可100%截获持续超过80 ns的短时信号。该FFT处理电路采用流水线设计，具备16路并行数据通路，能够在200 MHz时钟环境中达到3.2 G/s样点的吞吐率，具有强大的实时处理能力。在现场可编程逻辑门电路(FPGA)平台完成了FFT处理电路的仿真与物理实现，对比单路延迟反馈(SDF)结构设计，该FFT处理电路在消耗相近资源的情况下提供了13倍的吞吐率。

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针对输电线路故障高损伤和低故障识别率，提出一种基于多尺度卷积神经网络(MSCNN)结合长短期记忆(LSTM)网络的输电线路故障诊断方法，以提高故障诊断的及时性和可靠性。利用MSCNN强大的局部特征提取能力结合LSTM处理时序数据的优势，从不同尺度挖掘输电线路故障特征，有效解决输电线路故障准确识别的问题。仿真结果表明，MSCNN-LSTM故障诊断模型针对输电线路的故障诊断准确率高达99.0%。本文提出的方法优于传统方法，具有更高的可靠性和稳定性。

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微机电系统(MEMS)惯性加速度计是微电子惯性导航器件中一类重要的器件，在当前无控弹药制导化升级的过程中具有较为广泛的应用前景，但对弹载加速度计等器件的抗高过载技术研究成为制约其快速发展的主要技术瓶颈之一。MEMS电容式加速度计属于结构型的传感器，在弹药发射的高过载动态环境测量中表现良好。本文回顾了从火炮发射环境的研究到MEMS传感器失效机理的相关模型与实验探究的发展历程，并对国内外目前MEMS电容式加速度计的抗高过载的研究现状、先进研究单位与产品进行简介，并提出了基于气体压膜阻尼效应的抗高过载封装设计方法，最后总结了当前适用于MEMS电容式加速度计抗高过载设计的方法，以期对提高MEMS电容式加速度计的抗高过载特性的研究现状有全面认识。

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快速离化开关(FID)具有高功率容量、快导通速度、高重复频率及低抖动等特性，成为固态脉冲源的理想开关。本文系统阐述了FID的工作原理，研究了开关内部的物理过程，分析了影响开关导通性能的主要因素，并开展耐压3.5 kV的快速离化开关设计和试制，采用漂移阶跃恢复二极管(DSRD)进行验证测试。在dU/dt大于3 kV/ns的触发条件下，开关样件可实现快速离化导通，典型击穿电压达7.37 kV，导通时间约为700 ps，电流为706 A。在50 Hz@1 s的重频运行实验中，电压/电流波形一致性好，证实了器件在1 s持续工作下的稳定性。该研究为高功率脉冲系统的固态化提供了可靠解决方案。

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强流加速器中脉冲功率系统的Marx自激和束输运系统励磁电源加载异常会影响实验的质量，甚至导致实验失败。本文研制了一套基于紧凑型可重配置输入输出控制器(CRIO)的机器快保护系统，对Marx放电和励磁电源加载状况进行实时监测实现机器快保护；同时与基于实验物理和工业控制系统(EPICS)架构的加速器中央控制系统进行通信。CRIO系统中的现场可编程门阵列(FPGA)模块保证了快保护的响应速度；实时(RT)模块充当EPICS架构的输入输出控制器(IOC)组件，完成EPICS PV的订阅和发布，实现异构平台的无缝集成。该系统抗干扰能力强，投入运行后在复杂的电磁环境下运行稳定可靠，在一定程度上达到了提高实验可靠性的目的。

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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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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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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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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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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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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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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。

Abstract:

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。