针对反潜巡逻机使用声呐浮标巡逻搜索得到接触后如何对接触进行识别的问题, 建立了线列阵得到接触后的态势分析模型; 基于该模型给出了借助浮标对接触进行识别的两种方法, 提出了拦截型浮标阵布设的原则和要求, 建立了拦截型浮标阵布设参数确定模型; 通过仿真计算给出了实用结论。为反潜巡逻机巡逻搜索得到接触后的行动提供了理论与方法依据。

STC目标跟踪算法是一种基于贝叶斯框架、使用跟踪目标与目标周围区域的时空关系达到跟踪目的的跟踪算法, 但是当目标快速移动或者受到剧烈干扰时容易丢失跟踪的目标。将时空上下文目标跟踪算法与Kalman滤波相结合, 使用Kalman滤波对目标的位置进行预测, 并使用STC目标跟踪算法对预测结果进行校正。结合Kalman滤波和STC的目标跟踪算法能在目标被遮挡或存在干扰目标情况下实现有效跟踪。实验结果表明, 将STC目标跟踪算法与Kalman滤波结合后在目标跟踪中比单纯的STC目标跟踪算法具有更好的准确性和鲁棒性。

针对目前步进加速退化试验仿真基优化设计往往指定产品寿命服从威布尔分布的问题, 研究了寿命服从对数正态分布前提下的仿真基步进加速退化试验的优化设计算法。首先给出了仿真基优化的理论框架, 推导了光耦步进退化加速试验的统计分析模型,之后对现有的仿真基方法进行改进, 提出了改进的仿真基步进加速退化试验优化设计算法。通过对某光耦进行步进加速退化试验优化设计, 验证了所提改进仿真基方法的有效性和可行性。

以再入段的弹载雷达导引头为对象, 研究其高速飞行模式下的点目标回波特性。利用三角剖分的Lawson算法, 将数字高程地形分为若干三角形散射网格进行仿真, 采用功率叠加的原理建立了复杂地形条件下的单脉冲线性调频雷达在导弹再入段的测高回波模型; 利用BROWN提出的粗糙表面平均脉冲响应模型进行同等条件下的仿真, 仿真结果验证了所提回波模型的适用性。

为提升光电稳定平台的快速响应和扰动抑制能力, 设计了基于平台模型的线性自抗扰控制器。通过系统辨识的方法, 获取光电稳定平台的近似模型,然后将获取的模型信息加入到扩张状态观测器设计中, 进行线性自抗扰控制器的设计, 并与未采用模型信息的线性自抗扰控制器进行仿真对比。仿真结果表明: 基于平台模型信息设计的线性自抗扰控制器可有效提高光电稳定平台的响应速度和扰动抑制能力。

为了获得高功率高重频中红外激光输出, 采用LD侧面泵浦技术和高重频调Q技术, 获得高功率高重频窄脉宽1064 nm激光输出。通过1064 nm泵浦KTP产生高峰值功率2100 nm激光输出, 并抽运ZGP晶体获得12 mJ的4200 nm中红外激光输出。通过1064 nm分别泵浦PPLT和PPLN获得8.3 W的2100 nm激光输出和5.6 W的3900 nm激光输出。试验结果表明: 通过高重频调Q技术和LD侧面泵浦技术, 可以实现高重频窄脉宽1064 nm激光输出, 泵浦非线性晶体可以获得高功率高重频中红外激光输出。

针对近空间可变翼高超声速飞行器的非线性系统控制问题, 考虑可变翼对建模的影响、模型参数不确定性和外界未知干扰对跟踪控制性能的影响, 以及虚拟信号多次“微分膨胀”问题, 提出一种基于Back-Stepping的鲁棒自适应动态面控制策略。首先利用插值拟合得到飞行器巡航段的气动参数, 建立精确的纵向模型, 得到飞行器纵向不确定严格反馈块非线性模型。其次根据飞行器的状态变量特性, 将高度和速度分开控制, 利用反步法依次求取控制信号, 并采用RBF神经网络对未知干扰进行逼近, 在线实时更新参数, 实现鲁棒自适应性能。针对虚拟控制信号求导困难和微分膨胀的问题, 加入动态面控制。通过Lyapunov函数等, 证明该方法可以保证系统的半全局稳定有界, 最后通过仿真表明该控制器具有较强的鲁棒性和良好的跟踪性。

针对合成孔径雷达(SAR)图像水体目标的筛选和边缘模糊问题, 根据SAR图像的成像特点, 给出了一种基于区域生长和马尔可夫随机场(MRF)模型的水体目标提取方法。首先, 利用SAR图像中水体表面呈现为均匀的低强度区域特点, 采用分水岭方法进行过分割, 确定具有较大面积的区块作为水体的种子区域; 然后, 利用水体的种子区域统计特征进行区域生长, 得到初始水体目标; 最后, 利用融合观测图像局部均匀性特征的MRF模型对初始分割图像进行精确的目标提取。实验结果显示所提方法能正确地提取SAR图像中的水体目标并精确定位目标边缘。

以两架固定翼无人机在同高度、有障碍物环境下的路径规划为应用背景, 针对传统基于网格的A*搜索算法没有考虑飞行性能约束的问题, 首先利用Dubins曲线找到有效节点, 结合A*启发式搜索的思想, 分别为每架无人机离线构建由Dubins曲线组成的最短避障路径; 在两机同高度飞行过程中, 通过相对运动关系判断是否碰撞, 使用“向量共享”解得航向改变量以及在线路径重规划, 得到两机的防撞避障路径。仿真表明, 与传统A*搜索相比, 此算法可更快地得到更短的连续安全路径; 通过在线重规划, 可以得到两机的防撞避障路径。

针对四旋翼飞行器提出了一种基于改进人工蜂群算法的三维航迹规划算法和基于线性自抗扰控制的轨迹跟踪控制策略, 以提高四旋翼飞行器在城市中的自主飞行能力。在实际应用中, 四旋翼的自主飞行必须考虑其飞行动力学特性。首先, 利用牛顿-欧拉法推导四旋翼的飞行动力学模型, 并建立障碍物模型与航迹代价模型; 然后, 引入人工蜂群算法来处理四旋翼的航迹规划, 并采用自适应策略、新的概率选择方式及立方混沌搜索算子来提高其性能; 最后, 根据时间尺度原理将四旋翼的动力学模型分为位置与姿态两个控制环, 并分别设计二阶线性自抗扰控制器来实现其轨迹跟踪。仿真结果表明,所提出的方法可为四旋翼规划出一条平滑可飞的航迹, 并且能够有效抑制外界扰动, 实现各控制环状态变量的稳定控制。

针对多无人机协同避碰航路规划问题, 提出了一种增加无人机自身斥力场的改进人工势场法(APF)与Bezier曲线相结合的方法。首先, 在给出了对无人机产生虚拟影响的一般人工势场后, 为了防止多无人机之间的碰撞, 定义了无人机自身产生的斥力势场, 由于该斥力势场产生的斥力函数具有分段连续的特点, 使无人机在防止机间碰撞时能有效规避频繁大转角和急促转弯现象的发生; 其次, 针对APF易陷入局部最优问题, 设计了一种基于虚拟障碍物的逃离局部最优方法; 最后, 提出分段Bezier曲线平滑算法对无人机的飞行轨迹进行在线实时平滑优化, 在两个分段Bezier曲线连接处保证了曲线的光滑性, 消除了航路规划中的路径振荡现象。仿真结果表明了所提方法的有效性。

针对单混沌系统、低维混沌系统加密算法存在安全缺陷的问题, 提出了一种二维超混沌与三维混沌复合的图像加密算法。首先通过迭代产生Kawakami超混沌序列, 用来进行像素置换; 再通过明文像素值控制吕系统的初始条件和迭代参数以生成吕混沌序列, 用于像素替换和扩散。算法中将明文像素值之和跟单个像素值关联到混沌系统的初始值和预迭代次数的产生, 加强了明密文关系的复杂性, 增大了密钥空间。实验表明,该算法加密效率高, 只需两轮加密就可实现较好的加密效果, 且有较好的抗攻击能力。

由于ADRC控制策略相比传统的PID控制方法有着诸多优点, 因此该方法应用在了不同的领域。针对当今空间光通信APT系统精跟踪部分, 采用自抗扰控制策略对其进行控制: 首先分析了线性自抗扰参数对APT系统扰动的影响, 然后将自抗扰控制策略加入到实验仿真中, 对APT系统的扰动进行实时估计, 并通过回路在控制量中加以补偿, 最后对自抗扰控制的参数进行整定, 以提升精跟踪部分的噪声抑制效果及APT系统的跟踪精度。实验结果表明, 自抗扰控制策略应用在光通信APT系统精跟踪部分, 减小了系统跟踪误差, 提升了系统的快速性, 增强了系统鲁棒性, 满足空间光通信APT系统的高精度控制和噪声抑制需求。

针对威胁联网条件下应对机动火力威胁拦截的无人机突防问题, 提出了一种基于“任务机+诱饵机”的协同作战方法, 以实现火力覆盖区域的突防。该方法根据己方任务需求, 在建立诱饵机与火力威胁相对运动数学模型的基础上, 通过分析诱饵机在探测威胁中运动速度及方向的改变对火力威胁运动距离和时间的影响, 确定了任务机与诱饵机的协同原则。仿真结果表明, 该方法能够有效应对联网威胁且适用于有人机与无人机间的协同作战。

提出一种基于模拟退火算法的共享孔径多子阵交错分布方法, 该方法以波束频率不同为约束条件, 以天线阵列的栅格间距和阵元位置为优化变量, 两个子阵的峰值旁瓣电平为目标函数。首先, 约束阵元栅格间距, 设置最小间距和最大间距, 确定阵元位置分布后计算阵元的栅格距离, 然后利用模拟退火算法优化阵元栅格间距和阵元位置分布, 计算并保存目标函数值, 最终生成不同频率、不同指向的两个波束。仿真结果表明, 所提算法能有效地降低两个子阵的峰值旁瓣电平, 且形成的两个不同频率的波束方向图性能相似。

运输机重装空投是一项前沿和尖端的**技术, 近年来已成为学术界竞相研究的热点。对重装空投过程的动力学模型和飞行控制方法研究现状进行了综述, 分析了整体法建模及分离体法建模的优缺点和适用性, 研究了线性控制、动态逆控制、滑模变结构控制、反步控制以及模型参考自适应控制等先进控制方法在重装空投控制器设计中的应用情况, 讨论了当前重装空投控制器设计中存在的问题与挑战, 为下一步的研究提供帮助和借鉴。

在航空电子系统中, 为机载电子设备提供高效可靠的实时通信是航空数据总线的基本要求, 而传输线是航空数据总线进行数据传输的重要载体。通过分析传输线结构、分布参数及集**数模型, 得出了其状态转移函数、频谱特性和衰减特性。结合传输线电气特性, 进一步分析了信号在传输中由于衰减而引起的传输错误, 获得了传输线电气参数和误码率关系的理论数值模型。利用所推导的数值模型对ARINC429总线性能进行深入研究, 在考虑传输中所允许的最小信噪比情况下, 计算了不同线径传输线的误码率值。计算结果表明: 传输线径的微小变化有可能会导致数据总线误码率数量级的变化。该研究工作为航空数据总线以物理指标选择传输线提供了参考依据。

针对复杂环境下基于多输入多输出(MIMO)雷达空时自适应处理(STAP)检测性能较差的问题, 提出一种发射波形及接收权联合优化方法以改善MIMO-STAP检测性能。在建立MIMO-STAP模型基础上, 基于最大化输出信干噪比(SINR)准则, 在发射波形恒模特性、抑制杂波以及降低旁瓣等约束下构建发射波形及接收权联合优化问题以最大化输出SINR进而改善MIMO-STAP检测性能。为求解所得复杂非线性问题, 提出一种迭代算法, 所提算法中每一步都可转化为半定规划问题(SDP), 因而可获得高效求解。数值仿真表明, 与仅考虑杂波抑制、旁瓣抑制算法及不相关波形相比, 所提算法可显著改善MIMO-STAP的检测性能。

针对在基于迭代张量高阶奇异值分解(HOSVD)实现运动目标提取过程中面临的正则化参数的手动选择问题, 采用Morozov's偏差准则的方法实现基于HOSVD的运动目标检测的正则化参数自适应估计。正则化参数根据误差水平进行选择和调整, 在算法迭代中实现收敛。实验证明, 所提方法减少了调试时间, 并且能较准确完整地提取运动目标。

为了实现对电子扫描雷达工作状态的识别, 分析了电子扫描雷达的工作过程和状态转换, 通过得分矩阵动态地对两个截获信号状态转换序列进行公共序列的提取, 识别电子扫描雷达的主干工作模式脉冲序列。仿真试验证明截获序列的长度对序列相似度影响不大, 而电子扫描雷达的跟踪模式类型的增多和跟踪模式比例的减小能够提高对电子扫描雷达工作模式的识别效果。

军用领域的WSN系统由于部署环境特殊, 其节点能量是决定整个系统寿命的关键, 低能量自适应聚类路由协议(LEACH)是一种专为无线传感器网络设计的节能分层路由协议, 具有延长传感器网络生命周期的作用。通过对簇头节点的选取进行研究, 提出在簇头节点和普通节点之间进行双向选取, 同时, 针对节点数据分发过程, 提出了一种综合考虑数据量和节点间距离的多跳数据分发方式, 并从数学关系上证明此种分发方式更节能。最后, 对整个协议进行Matlab仿真, 从实践上证明了改进后的LEACH协议在节能方面有较大提高。

针对现有空战态势显示结果不直观、不便于飞行员使用的问题, 基于三维威力场, 提出一种基于九宫格的态势显示与辅助决策方法。该方法使用威力势公式计算态势平面上的威力势分布, 使用改进下采样法对态势平面求均值, 使用TOPSIS法与可拓K近邻算法计算相对威胁等级, 并给出建议飞行方向。仿真算例验证了方法的有效性。研究结果表明使用九宫格进行态势显示与辅助决策对作战决策能够满足作战需要。

多普勒频移作为GPS接收机的基础量测量之一, 其解算的正确性和精度将直接影响GPS解算结果的精度和正直性。在GPS诱骗中, 多普勒频移的同步情况也直接影响诱骗的成功率以及被识别的难易程度。通过公式推导可知, 多普勒频移取决于接收终端与收发装置的相对几何分布。同时, 诱骗装置的补偿周期也对诱骗的识别难度有一定影响。由仿真分析可知: GPS诱骗装置的相对几何分布及其对频移偏差的补偿周期决定了该装置产生的GPS诱骗信号被识别的难易程度, 同时,也从多普勒频移的角度为GPS诱骗识别提供了一种新的方法。