1. chinaXiv:202105.00070 [pdf]

Copula熵：理论和应用

马健
Subjects: Statistics >> Mathematical Statistics
Subjects: Mathematics >> Statistics and Probability
Subjects: Computer Science >> Computer Application Technology
Subjects: Information Science and Systems Science >> Basic Disciplines of Information Science and Systems Science

统计独立性是统计学和机器学习领域的基础性概念，如何表示和度量统计独立性是该领域的基本问题。Copula理论提供了统计相关关系表示的理论工具，而Copula熵理论则给出了度量统计独立性的概念工具。本文综述了Copula熵的理论和应用，概述了其基本概念定义、定理和性质，以及估计方法。介绍了Copula熵研究的最新进展，包括其在统计学的八个基本问题（结构学习、关联发现、变量选择、因果发现、系统辨识、时延估计、域自适应和正态性检验等）上的理论应用。讨论了前四个理论应用之间的关系，以及其对应的深层次的相关性和因果性概念之间的联系，并将Copula熵的（条件）独立性度量框架与基于核函数和距离相关的同类框架进行了理论对比，又通过仿真和实际数据实验评估验证了CE的实际优越性。简述了Copula熵在理论物理学、理论化学、化学信息学、水文学、气候学、气象学、环境学、生态学、动物形态学、农学、认知神经学、运动神经学、计算神经学、心理学、系统生物学、生物信息学、临床诊断学、老年医学、精神病学、公共卫生学、经济学、管理学、社会学、教育学、计算语言学、新闻传播学、法学、政治学、军事学，以及能源工程、食品工程、土木工程、交通工程、制造工程、可靠性工程、化学工程、航空航天、电子工程、通信工程、高性能计算、测绘遥感和金融工程等领域的实际应用。

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2. chinaXiv:202302.00117 [pdf]

两类低重二元线性码的重量分布和重量谱

李斐
Subjects: Mathematics >> Mathematics （General）
Subjects: Information Science and Systems Science >> Information Security Technology

构造线性码是编码密码理论中的重要研究课题. 码的重量分布和重量谱的决定在编码理论中也有着基本的理论意义，而且在保密通信中有重要作用. 本文构造了一类3-重和一类4-重二元线性码，并完全确定了它们的重量分布和重量谱.

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3. chinaXiv:202302.00095 [pdf]

一种针对AES密码芯片的相关功耗分析方法

周 阳 ; 张海龙 ; 韦永壮
Subjects: Information Science and Systems Science >> Basic Disciplines of Information Science and Systems Science

针对经典相关功耗分析过程中存在噪声等因素的影响,基于汉明重量与功耗轨迹之间存在线性相关的特性,提出 一种针对AES密码芯片的相关功耗分析方法。根据密码算法S盒输出中间值汉明重量分布不均匀的特性,利用区分比将 正确密钥与错误密钥进行筛选,得到与功耗轨迹相关性较强的一组明文。在密钥恢复阶段,通过观察这组明文输入找到前 2个S盒的泄漏点后,利用分别猜测法逐一找出剩余14个S盒的泄漏区间,而无需遍历所有功耗轨迹即可捕获剩余字节的 密钥信息。AT89S52芯片实验分析表明,采用此方法仅需9条明文和对应功耗轨迹即可以90%的成功率正确恢复出AES 的单个字节密钥信息,计算复杂度仅为经典相关功耗分析的4.1%,显著提升了相关功耗分析的效率。

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4. chinaXiv:202302.00099 [pdf]

轻量级认证加密算法ASCON的差分功耗分析

潘 力; 韦永壮
Subjects: Information Science and Systems Science >> Basic Disciplines of Information Science and Systems Science

针对轻量级认证加密算法ASCON的结构,提出一种差分功耗分析方法。该方法结合算法S盒实现特点,利用汉 明重量模型作为功耗区分函数,将功耗曲线分组,并恢复出加密用的主密钥。进一步地,对于DPA攻击中出现的“魅峰”, 给出一种功耗曲线预处理方法,先将曲线根据明文分组并求均值,再对预处理后的曲线发起DPA攻击。通过采集sa 置换 泄露的1 500条功耗曲线,能快速恢复出其主密钥的44 bit。此外,直接攻击原始曲线所需时间为21 849.888 9 ms,引入预 处理技术后,攻击预处理的曲线所需时间为198.911 3 ms,约为直接攻击原始曲线所需时间的1/109。

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5. chinaXiv:202302.00100 [pdf]

基于匹配优化与距离辅助的Wi-Fi定位算法

马 星 ; 王守华; 尤志奇 ; 吴桐桐; 孙希延
Subjects: Information Science and Systems Science >> Basic Disciplines of Information Science and Systems Science

针对排序聚类定位算法类匹配精度较低,且用于位置解算的指纹点中存在异常指纹点的问题,提出一种匹配优化 与距离辅助的Wi-Fi定位算法。根据用户前后位置、距离和步长,设计了一种类匹配偏差检测模型,用来判断用户位置异 常和匹配偏差;将排序后的接收信号强度向量中相邻元素作差,并与设定阈值相比较,确定待定位点排序特征向量变化位 置,进行交换,以达到校正的目的,进而得到校正合并的类匹配结果;根据定位时前m 时间段内所确定的用户位置与匹配类 中指纹点的距离远近,剔除用于位置解算指纹点中的异常指纹点,实现更为精确的室内定位。仿真实验结果表明,该算法 类匹配精度提高了17%,平均定位精度提高了22%。

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6. chinaXiv:202302.00101 [pdf]

基于聚类相参叠加的频率分集阵列雷达目标成像方法

罗晓萍 ; 廖可非; 欧阳缮; 杜 毅
Subjects: Information Science and Systems Science >> Basic Disciplines of Information Science and Systems Science

针对后向投影算法(BP算法)对多目标进行成像时存在目标位置模糊以及旁瓣高的问题,在分析FDA目标回波幅 值所具有的累加特性后,提出了一种基于聚类相参叠加的频率分集阵列雷达目标成像方法。在分析及仿真BP算法成像过 程中,发现目标点具有能量集中特性且与虚像点能量存在差异性,而K均值聚类算法能充分利用目标点的这些特性,对雷 达成像区域目标点进行特征提取及分类,并只对分类后特定簇的网格点进行时延补偿,之后将回波幅值进行叠加,从而得 到成像区域中时延补偿网格点的能量值,最终实现多目标清晰二维成像。仿真实验结果表明,该方法可有效解决BP算法 对多目标进行成像时目标位置模糊及旁瓣高的问题,同时提高了成像结果的精确度。

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7. chinaXiv:202302.00102 [pdf]

基于SOM 聚类平滑图信号生成的MFR工作模式识别方法

罗 健; 仇洪冰 ; 周 陬 ; 顾 宇; 王若楠; 费文浩
Subjects: Information Science and Systems Science >> Basic Disciplines of Information Science and Systems Science

针对无人机集群截获的信号样本难以直接融合分析,以及训练样本较少且工作模式样本不平衡条件下多功能雷达 (MFR)工作模式识别精度低的问题,提出了一种基于自组织映射(SOM)聚类平滑图信号生成的MFR工作模式识别方法。 首先,利用分布式SOM算法对截获的信号样本集进行聚类,提取样本之间的相似性;然后,依据聚类结果将信号样本集以 平滑图信号的方式表征,建立同一工作模式下信号样本的关联;最后,采用图注意力网络对上述图信号进行图节点数据融 合与分类,完成MFR工作模式识别。实验结果表明,在工作模式样本不平衡度约为10∶1,每种类别训练样本数为25时,该 方法的识别准确率和F1指数相对现有方法分别提高了22.8%、22.34%,且能适用于存在一定噪声干扰的情况。

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8. chinaXiv:202302.00103 [pdf]

基于频率分集探地雷达的介质参数估计方法

黄 帅; 廖可非 ; 欧阳缮 ; 谢宁波
Subjects: Information Science and Systems Science >> Basic Disciplines of Information Science and Systems Science

针对地下目标体周围介质参数估计问题,提出一种基于图像熵的介质参数估计方法。首先推导了介质条件下频率 分集阵列探地雷达的点扩展函数,分析了点扩展函数与后向投影成像算法之间的联系,然后将频率分集探地雷达与超宽带 探地雷达成像结果做了对比分析。对于同一块包含目标的待成像区域而言,介质参数对电磁波的传播速度有较大的影响, 当采用不同的介质参数分别对该区域进行成像时,得到的成像结果亦不相同。对不同参数下的成像结果进行图像熵的计 算,成像结果的图像熵值越小,则在使用该参数时成像的聚焦度越好,所对应的介质参数越接近其真实值。实验结果表明: 在介质的电导率不为零时,频率分集探地雷达较超宽带探地雷达在目标定位成像方面具有更好的效果,且当目标为细长目 标体时,所提出的参数估计方法能够对目标体周围介质参数进行有效估计。

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9. chinaXiv:202302.00104 [pdf]

基于多输入多输出阵列的3D-FDA-SAR成像方法

胡梦伊; 廖可非; 欧阳缮; 李晶晶
Subjects: Information Science and Systems Science >> Basic Disciplines of Information Science and Systems Science

针对频率分集阵列三维合成孔径雷达(3D-FDA-SAR)成像方法阵元数目多、阵元利用率低的问题,提出一种基于 多输入多输出阵列的3D-FDA-SAR成像方法。将3D-FDA-SAR切航迹向的频率分集阵列改为多输入多输出频率分集阵 列,多输入多输出频率分集阵列随运动平台运动,在沿航迹向形成综合孔径,结合切航迹向的实阵列,合成虚拟二维频率分 集阵列平面,获得对目标的下视三维成像能力。首先建立多输入多输出3D-FDA-SAR成像模型与信号模型,利用多输入 多输出技术,在发射端发送波形正交信号单频窄带信号,在接收端通过全频接收方式,接收所有发射阵元经目标反射后的 回波信号,经正交匹配滤波器进行信号分离,获得不同收发通道的回波数据,再利用后向投影算法对回波数据进行成像处 理,最终获得目标的三维成像结果。仿真结果表明,基于多输入多输出阵列的3D-FDA-SAR成像方法使用少量阵元,提高 了阵元利用率,获得了对下视目标的三维成像能力。

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10. chinaXiv:202302.00105 [pdf]

基于压缩感知的频率分集阵列SAR三维成像方法

崔昆仑; 欧阳缮; 廖可非; 李晶晶
Subjects: Information Science and Systems Science >> Basic Disciplines of Information Science and Systems Science

基于宽带发射信号的相控阵三维合成孔径雷达(SAR)系统硬件设计复杂且接收信号不易分离。通过将频率分集 阵列应用到三维SAR中,线阵各阵元只需发射单频信号便可获得宽带观测性能,可大大降低系统硬件要求,但由于频率分 集阵列的回波信号具有空间-频率稀疏特性,采用基于匹配滤波思想的传统后向投影算法成像时,分辨率受限且图像旁瓣 较高。针对此问题,提出一种基于压缩感知的随机频率分集阵列SAR三维成像方法。该方法通过在切航迹向随机稀疏选 取阵元,在沿航迹向随机稀疏选取观测位置,实现对回波数据的二维稀疏采样。在成像部分,采用正交匹配追踪算法对空 间目标散射系数进行重构。仿真和实测实验结果表明,该压缩感知成像方法不仅可以减少频率分集阵列三维SAR系统的 数据处理量,还能够有效抑制雷达图像旁瓣,成像质量显著提高。利用压缩感知算法,频率分集阵列三维SAR可以在回波 稀疏的情况下准确重构目标信息,验证了所提方法的合理性和有效性。

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