2024年第07期-《电子技术应用》杂志

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2024年第07期

刊出日期：2024-07-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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技术专栏-雷达目标跟踪技术

机动目标跟踪时滞问题分析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245319

作者：李暐琪1，柳超2，曹政2，张彦敏3，4，薛伟1

作者单位：1.哈尔滨工程大学烟台研究院；2.海军航空大学； 3.海洋电磁探测与控制湖北省重点实验室； 4.武汉第二船舶设计研究所

摘要：机动目标跟踪结果在时间轴上的滞后问题是当前机动目标跟踪领域的一大难点。产生时滞的情况很多，一般在跟踪初期和发生较大机动的时间段内尤为明显，常常会因此出现误差高峰。如果能有方法抑制或者消除时滞现象，将能显著提高跟踪效果。从仿真实验的结果和现象入手，结合卡尔曼滤波理论、交互式多模型算法和现代神经网络模型对时滞问题进行剖析，根据跟踪各个阶段情况的变化，分析时滞产生的不同原因，并提出可能的解决方法，以期为提高机动目标跟踪效果提供参考。

关键词：
机动目标跟踪

时滞

卡尔曼滤波

交互式多模型

神经网络

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有偏量测下基于最大相关熵卡尔曼滤波的目标跟踪方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245327

作者：韦春玲1，余润华1，吴孙勇2，3，李明4

作者单位：1.桂林电子科技大学信息与通信学院；2.桂林电子科技大学数学与计算科学学院； 3.广西密码学与信息安全重点实验室； 4.广西壮族自治区智能电磁频谱感知与控制技术工程研究中心

摘要：针对传感器存在系统偏差且噪声非高斯条件下目标状态估计精度较差的问题，提出一种有偏量测下基于最大相关熵卡尔曼滤波（Maximum Correntropy Kalman Filter， MCKF）的目标跟踪方法。该方法通过引入差分机制，利用目标相邻时刻的有偏量测之差构建差分量测方程，有效克服了系统偏差的影响。随后基于最大相关熵准则（Maximum Correntropy Criterion， MCC）量化估计误差的高阶矩信息，并以差分量测为先验条件推导出有偏量测下算法的滤波迭代方程。仿真结果表明，当系统观测值受传感器系统偏差和非高斯噪声干扰时，与现有方法相比，所提方法具有更好的跟踪性能。

关键词：
系统偏差

非高斯噪声

最大相关熵准则

量测差分

卡尔曼滤波

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改进转移概率矩阵的三维交互式跟踪模型算法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245322

作者：王泽慧1，2，王英豪3，王中训1，2

作者单位：1.烟台大学物理与电子信息学院； 2.烟台大学智慧电网先进技术山东省数据开放创新应用实验室； 3.中国电子科技集团公司第二十七研究所

摘要：由于现有的简单的转移概率矩阵会导致跟踪精度不高，复杂的转移概率矩阵会导致跟踪时间过长，难以满足三维空间中机动目标跟踪要求。针对转移概率矩阵的设计问题，从机理分析入手，提出了一种基于隶属度函数的模型转移概率矩阵设计方法，并对三维交互式多模型算法进行了改进完善。仿真结果表明，依据隶属度函数修正转移概率矩阵的方法有效提高了三维机动目标的跟踪精度。

关键词：
机动目标跟踪

三维机动模型

转移概率矩阵

隶属度函数

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改进自适应加权的海面目标距离测量和跟踪

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234755

作者：胡爱兰1，覃永松2

作者单位：1.华北计算机系统工程研究所；2.西安电子科技大学计算机科学与技术学院

摘要：海上目标距离探测和跟踪是海洋安全和军事应用中的关键任务之一，针对复杂海面环境在海杂波等影响因素下目标距离测量精度低的问题，提出了一种改进的多传感器数据融合算法。该算法利用海面舰船雷达及陆地雷达联合探测结果，先对多个数据源数据进行坐标系转换，利用Robust Z-score方法进行纵向数据预处理剔除异常数据，再通过重新定义置信距离度量，将置信度较高的传感器结果代替被踢除数据后，对结果进行自适应加权融合。同时，为了进一步提高数据精度，引入了一种分段融合机制，将改进的传感器数据融合算法与阶梯式自适应加权融合算法进行级联，通过度量各分段融合结果的相似度，设定一个置信阈值，通过该置信阈值确定最终的融合结果。仿真实验结果证实了算法的有效性和准确性。

关键词：
海上目标距离探测

多传感器数据融合

支持度

分段融合

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技术专栏- 5G-A 与6G 关键技术

面向船舶通信应用场景的5G小基站覆盖方案设计与验证

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245163

作者：黄姗姗，赵莹莹，朱红绿

作者单位：中国电信股份有限公司上海研究院

摘要：随着5G设备部署密度逐步增大，5G大时代来临，单纯从增加宏基站部署的角度来看，成本价格太高，另一方面，5G toB、toC个性化需求逐步增加。针对5G频段上移、穿墙能力减弱、个性化要求的问题，5G一体化小基站应运而生，并在补盲、补热范畴作用逐步提升。针对水上作业通信困难的问题，提出了一种新型基于CPE的组网方案，该方法安装便捷、价格低廉，极大满足用户需求，可大范围推广。

关键词：
5G宏站

5G小基站

CPE

定制化需求

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一种低轨卫星网络中编队组网路由算法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234297

作者：杨戈1，2，周莹赫1，2

作者单位：1.北京师范大学智能工程与教育应用研究中心； 2.北京师范大学智能多媒体技术重点实验室

摘要：低轨道分布式卫星网络作为6G通信技术的重要组成部分，可以实现高速传输和低延时的通信，可以满足6G通信技术的高速率和低延时的需求。针对低轨道分布式卫星网络的组网方法进行了研究，对卫星网络的路由算法进行了归纳总结，提出一种基于带宽和延迟联合的路由选择算法，并实现了三种不同的路由选择算法，发现各算法性能差异明显。实验结果表明基于带宽和延迟联合算法在选择最佳路径的同时，能够更好地平衡网络的负载和减小时延，提高卫星网络的传输效率。

关键词：
6G

低轨道卫星

星座网络

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110 GHz频段山地无人机视距通信概率及传播损耗研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245109

作者：丁鹏辉1，王青旺1，杨璐2，顾业博1，刘家州3，李宏伟1，宋健1

作者单位：1.昆明理工大学信息工程与自动化学院；2.国家国防科工局新闻宣传中心； 3.中国电子科学研究院

摘要：利用射线追踪法建立了基于视距概率的无人机毫米波信道模型，并针对路径损耗进行了双斜率模型分析，阐述了视距概率的建模过程并进行了模型参数分析。由于地形遮挡等环境的影响，损耗较大的反射和绕射路径致使信号的接收强度在突变点前后波动较大，导致单斜率拟合模型不再适用。因此利用线性回归分别在两种地形下对仿真数据进行了单斜率和双斜率接收功率模型的拟合。结果表明双斜率接收功率模型比单斜率模型的拟合效果更好，两种模型在地形更平坦区域拟合的精确度更高。

关键词：
无人机

毫米波通信

视距概率

传播损耗

双斜率模型

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5G通信基站光储配置及充放电方法的研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245403

作者：周靖皓1，魏国良1，林健1，孔明2

作者单位：1.中国移动通信集团浙江有限公司舟山分公司；2.浙江省电子技术研究所有限公司

摘要： 5G通信基站作为信息通信领域的基础设施，满足了人们对日常通话和流量使用的基本需求。为响应国家“3060”双碳战略，通信基站需要改变传统的电网供电模式，引进光伏系统和储能电池等绿色能源，实现“绿色、节能、低碳”发展。在不同的电力条件下，如何规划光伏和储能配置已成为信息和通信领域的一个重要研究方向。创新模拟光伏函数模型，探索不同电力条件下光储配置的最优方法，创新光储系统的充放电方法，实现绿色能源应用的效益最大化。

关键词：
5G通信基站

绿色能源

光储配置

充放电方法

效益最大化

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微电子技术

基于ATE的千级数量管脚FPGA多芯片同测技术

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234780

作者：秦立君，余永涛，罗军，李军求，庞水全

作者单位：工业和信息化部电子第五研究所

摘要：随着超大规模FPGA芯片技术发展，芯片管脚数量提升到1 000以上，如何实现超大规模多引脚FPGA芯片高效测试成为ATE在线测试难点。针对一款千级数量管脚超大规模的FPGA芯片，基于FPGA的可编程特性，采用多芯片有效pin功能并行测试和单芯片全pin电性能参数测试相结合的方法进行ATE测试，实现了千级数量管脚FPGA芯片的4芯片同测，测试效率提升3倍多。

关键词：
现场可编程门阵列

自动化测试系统

多芯片同测

功能测试

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基于晶圆级技术的PBGA电路设计与验证

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234711

作者：文永森，罗曦，杜映洪，刘勇，刘绍辉

作者单位：中国电子科技集团公司第五十八研究所

摘要：晶圆级封装技术可实现多芯片互连，但在封装尺寸、叠层数和封装良率等方面的问题限制了其在电路小型化进程中的发展。以一款扇出型晶圆级封装电路为例，基于先进封装技术，采用软件设计和仿真优化方式，结合封装经验和实际应用场景，通过重布线和芯片倒装的方式互连，完成了有机基板封装设计与制造，实现了该电路低成本和批量化生产的目标。本产品的设计思路和制造流程可为其他硬件电路微型化开发提供参考。

关键词：
晶圆级封装

电路小型化

芯片倒装

有机基板封装

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测控技术与仪器仪表

基于机器视觉的微小冲压零件尺寸测量

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245057

作者：黄浩，国联坤，周先彦，吴远进，王涛，李敏芳

作者单位：贵州振华群英电器有限公司

摘要：针对一种微小冲压零件人工测量效率低、准确度低问题，提出了基于机器视觉的微小冲压零件尺寸测量方法。首先对系统的测量系统设计进行了介绍，然后介绍了测量方法，采用图像处理软件先对提取的图像进行灰度化、去噪点等预处理，再用Canny边缘检测算法进行阈值分割，以提取零件的轮廓。在这些零件的轮廓处理算法上，提出了一种基于RDP算法的轮廓分割方法进行轮廓分割。在边缘定位上，提出了一种基于卡尺工具的边缘点检测方法来提高各类轮廓的边缘定位准确度，然后采用基于Tukey权重函数的拟合算法对直线和圆弧进行测量得到像素尺寸，最后将像素尺寸通过标定转换为物理尺寸。实验结果表明，该设计对微小冲压零件的测量一致性及准确度较高，且具备较高效率。

关键词：
机器视觉

微小冲压零件

Canny算法

RDP算法

Tukey算法

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基于扰动观测的小型反作用飞轮高精度控制

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245087

作者：沈莹，张晓磊，孔令波，胡慧莹

作者单位：长光卫星技术股份有限公司

摘要：反作用飞轮是卫星姿态控制系统的关键部件，其性能指标直接关系到光学遥感卫星的控制精度。为了实现高精度的反作用飞轮转速控制，提出了一种基于扰动观测器的非线性控制方法。首先，建立了基于无刷直流电机的反作用飞轮数学模型，分析了影响转速控制精度的因素，并构建了用于控制器设计的非线性模型。然后，结合扰动观测器和非线性控制理论设计了基于扰动观测的非线性控制器，并利用李雅普诺夫理论证明了控制方法的稳定性。最后，通过数值仿真证明飞轮转速可以平稳达到控制目标值，精度优于传统的PI控制方法，并在飞轮实体上验证了本文方法的有效性。

关键词：
反作用飞轮

无刷直流电机

干扰观测器

非线性控制器

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计算机技术与应用

支持多任务的综合电子系统动态重构设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234742

作者：王小辉1，张涛2，陈春燕1

作者单位：1.中国运载火箭技术研究院研究发展中心；2.西北工业大学软件学院

摘要：为了满足无人机多任务模式的要求，有效实现任务重构，对多任务模式下综合电子系统的重构问题进行研究，提出一种基于改进飞蛾扑火优化算法的重构算法。根据综合电子系统重构模型和重构算法，设计了多任务可重构综合电子系统。针对改进的飞蛾扑火优化算法进行了仿真实验，并对实验结果进行分析验证，与差分进化算法和标准飞蛾扑火优化算法进行对比实验。实验证明重构算法通过对多目标进行优化，能够快速迭代生成高质量的重构蓝图，满足了综合电子系统的多任务模式需求。

关键词：
综合电子系统

重构

飞蛾扑火优化算法

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关于相机自标定算法的研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244928

作者：石李智，刘宾

作者单位：中北大学信息与通信工程学院

摘要：针对传统相机自标定方法需要利用三个正交方向的消失点，在实际场景中不容易满足并且无法求得畸变系数的问题，提出了一种改进的相机标定的方法，该方法基于二消失点和低秩纹理对车载相机进行标定和畸变矫正。首先引用RANSAC算法进行消失点查找，利用相机成像的投影模型和消失点之间的几何特性求解相机的焦距和外参；再利用图像的低秩性进行建模，通过增广拉格朗日算法对模型进行迭代求出相机的畸变系数。实验结果表明该方法具备较好的精度和实用性。

关键词：
相机标定

消失点

低质纹理

RANSAC

增广拉格朗日算法

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一种基于模板的CFD仿真报告自动生成方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244900

作者：李俊达，淮晓永，李帅蓉，雍沙

作者单位：华北计算机系统工程研究所

摘要： CFD仿真分析报告是CFD软件后处理部分的重要组成部分。CFD仿真分析报告生成主要采用人工编辑、手工提取和固定参数模板等方法。这些方法存在效率低、生成速度慢以及应用工程受限等问题。为此提出了一种基于模板的CFD仿真报告生成方法。该方法基于Jinja2模板引擎设计了一个CFD仿真分析报告模板，在模板中引入动态内容生成脚本，实现了不同工程下动态内容生成；在动态内容生成过程中，通过采用基于消息中间件的数据异步通信方式，实现了高效并行的动态内容生成。基于该方法设计了一个CFD仿真分析报告自动生成原型系统，验证了该方法的有效性。

关键词：
CFD仿真分析

报告生成方法

模板引擎

动态内容生成

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射频与微波

5G小基站射频前端研究和设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245042

作者：宋长城，华浩江，吴凡

作者单位：紫金山实验室

摘要：针对5G小基站项目研制需求，基于5G通信系统的理论研究和3GPP射频性能指标要求，通过ADS（Advanced Design System）仿真软件设计开发了一款3.5 GHz频段的射频前端。根据射频前端整个开发流程，对功率放大器、低噪声放大器、射频开关、滤波器等关键射频组件性能参数进行深入的调研和评估，并提出相应的方案原理图设计、方案系统链路仿真以及板端测试指标的优化等思路，最终通过板端性能指标的实际测试，各项指标数据均满足技术要求。

关键词：
5G小基站

射频前端

功率放大器

低噪声放大器

滤波器

查看(15234) pdf(260)

S频段阿基米德锥柱螺旋天线设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.245097

作者：黄振葵，邢斯瑞，沈晨阳，隋涛，安向东

作者单位：长光卫星技术股份有限公司

摘要：根据卫星S频段测控系统通信需求，设计了S频段宽频带高增益圆极化的阿基米德锥柱螺旋天线。通过四分之一波长同轴缝隙巴伦完成信号的平衡-不平衡转化以及宽带阻抗匹配。双臂阿基米德天线可以很好地提供圆极化特性，作为锥台的FR4材料除了为天线提供支撑，也有效地完成了增益与波束宽度的控制。实测天线在收发频段内驻波比小于1.5，±70°范围内增益大于0 dBi，轴比小于5 dB，可有效地实现测控天线的收发复用功能。

关键词：
宽带

圆极化

螺旋天线

同轴缝隙巴伦

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电路与系统

GNSS与多传感器集成的尾矿库监测系统设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244895

作者：李翔，陈征，李宏，王文博，占伟伟，董云开，吴立恒

作者单位：应急管理部国家自然灾害防治研究院

摘要：尾矿库发生灾害造成人员伤亡和财产损失较大，如何对尾矿库施行监测已经成为世界范围内讨论的问题。使用搭载i.MX6ULL处理器的Linux系统进行嵌入式开发，通过对嵌入式数据采集系统、云服务器后台程序和用户端远程监测程序三部分设计，完成了一种GNSS与多传感器集成的尾矿库监测系统。该系统具有GNSS高精度位移、雨量、倾斜、孔隙压力和水位的数据采集，云平台数据传输与存储，用户远程控制与实时监测的功能。通过进行实地模拟实验，结果表明该系统运行稳定、可靠性高、各传感器精度达到规范要求，满足对尾矿库远程监测的需求。

关键词：
i.MX6ULL

嵌入式开发

尾矿库

多传感器集成

监测系统

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基于JESD204B接口的波形产生FPGA设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234746

作者：付然，孙晨阳，刘芳，杜思航，马瑞山

作者单位：中国电子科技集团公司第五十八研究所

摘要：提出了一种基于JESD204B接口的波形产生的FPGA设计方案，该设计主要由FPGA、DAC、DDR3以及网口芯片组成，实现产生双通道、频率范围为2 GHz～3.5 GHz的中频信号。FPGA与DAC由高速串行接口JESD204B进行连接，实现双通道的波形产生、数字上变频及数模转换，网口芯片与DDR3用于传输和存储一些特殊数字波形。详细介绍了JESD204B接口时钟同步、DDS信号发生器、数字波形接收、缓存和发送等关键功能的设计。最后通过频谱分析仪抓捕DAC输出的中频信号验证了FPGA设计的可靠性。

关键词：
JESD204B

高速串行传输

UDP协议

RGMII接口

查看(26994) pdf(300)

商业航天

遥感卫星地面站12米口径天线Ka频段G/T值测试方法综述

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234571

作者：吴威葳

作者单位：中国电子科技集团公司第十研究所

摘要： Ka频段G/T值是遥感卫星地面站12米口径天线最重要的指标之一，其测试方法与遥感站目前常用的X频段测试方法相比，适用条件更加严苛，因此如何选取最佳的测试方法成为本文研究的主要内容。首先介绍了Ka频段12米口径天线特点；然后分别论述了分段测试法、信标法、比较法和射电源法的原理及其优缺点，并提出了Ka频段对月测试的这一最方便简洁的测试方法及其修正系数的研究方向；最后通过实测结果进行比较，给出Ka频段G/T值测试方法选取建议，为工程师现场测试提供了科学的指导和参考。

关键词：
遥感地面站

Ka频段

12米天线

GT值

分段测试法

查看(9818) pdf(180)

一种基于AOP模块相控阵的星载三模宽带圆极化天线

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.234493

作者：康湛毓，贺连星，费冬亮，魏晓黎，梁广

作者单位：上海微小卫星工程中心

摘要：设计了一种应用于Ka频段星载相控阵的低成本、宽覆盖、高可靠性的圆极化天线阵元，该阵元通过BGA植球直接与射频前端实现互连，具有差损小、重量轻、成本低的特点，同时基于特征模分析，通过单层微带的超表面设计激励起三模圆极化辐射有效地拓展了带宽，克服常规单层微带天线带宽窄的缺点，降低太空高低温环境下天线分层失效的风险，解决现有星载毫米波相控阵阵元低剖面、宽带工作问题。以4个该阵元为一组2×2顺序旋组阵，进一步拓展了阵列天线的工作带宽和轴比带宽，实测了扫描±50°在28~31 GHz轴比小于3 dB，增益曲线随频率保持不变，非常适合在星载Ka频段通信系统应用。

关键词：
AOP技术

星载相控阵

宽带圆极化

特征模分析

查看(9792) pdf(200)

基于云原生的航天发射一体化指挥显示系统数据引擎设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.244899

作者：董宇航，焦冬冬，尹志锋，孟令刚，淮晓永

作者单位：华北计算机系统工程研究所

摘要：针对航天发射领域多种类与多任务并行的发展趋势，剖析了现行指挥显示系统数据引擎软件架构的局限，通过构建多级缓存，优化Flink任务调度算法，实现了基于云原生的数据处理机制和数据引擎系统。系统采用微服务架构，以容器技术打包并布设了面向航天领域的数据接入、分布式计算、数据多级缓存等核心模块，有效缓解了系统运行压力，提高了数据处理与任务态势信息获取的时效性，为数据可视化与辅助判决提供了更加全面精确的数据支撑。在整体开发运维流程上融入DevSecOps思想，支持快速开发、部署和交付，为下一代指挥显示系统的研发提供了参考。