多普勒频谱是信道时变特性的频域表现形式。为了研究混响室的信道时变特性, 通过对混响室内散射机理和散射体分布的分析, 建立了混响室内多普勒频谱的近似模型, 并设计实验对模型进行验证。实验结果表明该模型能够拟合混响室内的多普勒频谱, 通过选择合适的搅拌速度和载频, 能够在混响室内合成具有一定多普勒展宽的电磁环境, 对描述和控制混响室内信道时变特性具有重要的指导意义。

提出了一种采用BP神经网络对自抗扰控制器中的非线性扩张状态观测器进行参数整定的方法, 简化了非线性扩张状态观测器繁琐的参数整定过程, 并对这种结合了BP神经网络的自抗扰控制系统进行了仿真分析。仿真结果表明, 加入BP神经网络的自抗扰控制系统可以显著地提高机载光电稳定平台的扰动隔离度, 控制效果明显比传统自抗扰控制方法好, 对提高机载光电稳定平台的视轴稳定精度具有重要意义。

基于某制冷型红外焦平面探测器, 介绍了一种高信噪比的模拟信号采集电路。使用了噪声分析法对电路噪声来源进行分析, 建立了低噪声的信号变换路径; 采用信噪比(SNR)和噪声等效温差(NETD)测试相结合的方法, 对电路和成像组件指标进行评价; 测试结果表明, 组件SNR可达76 dB, NETD可达17. 5 mK(环境温度300 K), 信号采集过程中噪声引入量少, 组件能够实现对远距离微弱小目标的探测。

针对海战场协同探测系统的多种传感器容易出现信息不确定、不完全、甚至高度冲突的问题, 利用DSmH融合规则和成比例的冲突再分配规则(PCR),解决证据源冲突消解问题。通过仿真对各种融合规则进行比较分析, 为航母编队舰载机群多传感器目标综合识别提供理论支撑和借鉴。

在李萨如模式的激光扫描显示系统(LSDS)中, 由于李萨如扫描模式与传统光栅扫描的差异性, 重建基于李萨如扫描模式的激光调制像素数据流成为系统实现的关键。提出了基于像素的方法和扫描线等间隔采样两种激光调制像素数据流的重建方法。等间隔采样的方法具有实现简单的特点, 而基于像素的方法可以通过改变查找表校正系统投影畸变。通过仿真和工程实现, 验证了理论分析的结果。

针对SAR图像与可见光图像融合的特点, 提出一种基于非下采样Contourlet变换(NSCT)的SAR图像与可见光图像融合算法。通过NSCT变换对SAR图像和可见光源图像进行分解, 对低频子图像, 采用以区域熵为测度参数进行邻域融合。对高频子图像的最高层采用区域标准差选大法进行融合; 对高频子图像的其他层采用以邻域相关系数为阈值, 基于平均梯度选择的邻域算法进行融合。最后进行NSCT逆变换得到最终融合图像。实验结果表明该方法可以获得较理想的融合图像和更多的细节信息。

针对常规均匀线阵DOA估计中可估计信源数目不足的问题, 提出了一种基于虚拟孔径扩展的非均匀稀疏阵DOA估计算法。该算法首先对非均匀稀疏阵接收信号协方差矩阵进行向量化处理, 通过Khatri-Rao积运算得到新的协方差矩阵; 然后利用任意阵列下的空间平滑算法恢复新协方差矩阵的秩;最后通过对新协方差矩阵进行特征值分解实现DOA估计。与传统MUSIC算法相比, 该算法可以在阵元数目小于信源数目的条件下实现DOA估计, 大大增加了可估计信源数目, 同时在低信噪比、小快拍条件下仍能得到DOA估计结果。仿真结果证明了算法的有效性。

针对无线传感器网络面临的内部攻击, 结合现有经典的信任机制, 提出一种基于信任度的信任模型。模型由信任度计算、信任管理及信任决策3层组成。以信任度计算为核心, 将直接信任度、间接信任度以及能量信任度合成综合信任度。采用周期更新信任度的方式, 降低网络能量消耗。设定信任度阈值进行信任决策, 高效地辨别出恶意节点和老化节点, 保证网络的安全性和可靠性。仿真实验表明, 该模型能够有效检测恶意节点, 具有较高的检测率, 同时很大程度上降低了整个网络的能量消耗。

针对自适应去雾系统对雾气浓度自动识别的需求, 提出了一种基于SVM和混合特征的雾天图像分类算法。结合雾天图像特点, 选用暗通道特征、小波特征以及去均值归一化特征组成混合特征向量, 用于描述不同雾气浓度下图像的特征差异。通过SVM算法对混合特征向量进行监督学习, 最终实现雾天图像的自动识别与分类。实验结果表明, 算法能够有效地识别与区分无雾、轻雾、浓雾图像, 为去雾系统自适应地根据雾气浓度选取去雾参数提供了良好的分类参考。

为增加融合后图像信息量, 增强图像清晰度, 提出一种基于Red-Black小波图像融合的改进算法。该算法在对源图像进行Red-Black小波变换前, 首先进行PCA变换, 然后对得到的第一分量作多尺度的Red-Black小波分解, 对于高频子带系数和低频子带系数分别采用基于极大值的选择和基于区域方差的融合规则。最后对融合后的各级子图像进行Red-Black重构, 并对重构的结果进行PCA逆变换得到融合的图像。实验结果表明, 提出的算法进行多光谱图像融合可以很好地保留光谱信息并且有较高的空间分辨率, 提高了熵值, 增加了融合后图像的信息量, 扩大了信息丰富程度, 也有效增强了图像的清晰度, 具有较好的视觉效果, 在遥感图像处理领域有较广泛的应用前景。

以机载悬挂物管理系统为应用场景, 围绕AS5653标准, 探索了高速FC网络的拓扑结构、网络管理和通信调度机制, 从节点初始化控制与管理、网络通信调度与管理和节点有效活动监控与管理3个方面提出实施方案, 为下一代机载悬挂物管理系统采用FC组建高速网络提供可行的技术模型。

针对传统频谱感知算法在低信噪比环境下检测概率较低的问题, 提出改进双门限能量检测分簇协作频谱感知算法。算法将感知节点分簇,簇间信息采用OR准则硬融合簇内双门限外节点发送1 bit判决结果进行硬融合, 双门限内节点发送能量值和信噪比值进行加权软融合。加权软融合阶段构造检测概率与节点权重系数函数, 利用压缩因子粒子群算法选择权重系数进行函数寻优, 以最大化检测概率。仿真结果表明, 在低信噪比和不同感知用户数目环境下, 算法仍具有较高的检测概率。

四旋翼无人机固有的欠驱动和强耦合特性使得其轨迹跟踪控制器设计成为难点。针对模型不确定和外界干扰的情况, 基于内外环控制结构的思想设计变负载四旋翼无人机的轨迹跟踪控制器。设计了一种自适应滑模控制器, 在外环中完成轨迹跟踪并生成期望的升力和姿态角;采用自抗扰控制技术设计内环控制器用于跟随期望的姿态角。在外界干扰下的轨迹跟踪仿真结果表明所设计的控制器具有良好的有效性和鲁棒性。

在雷达信号检测环节, 针对长周期信号进行整段脉压检测会出现耗时较长和占用资源较多的问题, 采用一种通过分段匹配实现局部脉压检测的算法。首先将接收到的回波信号按一定规则分段, 逐段匹配滤波并在各自段内进行滑窗检测, 筛选数据后将初次判决后的结果保存。经过多个脉冲周期以后, 将保存的数据进行对齐排列, 精细化处理后实现二次判决, 最终确定目标结果。仿真及测试结果表明, 与传统的先压缩再积累检测的方法相比, 该方式可以有效滤除处理环节中出现的大量无用信息, 节省资源, 易于实现。

针对监测到产品一维性能退化数据, 引入比例危险模型来描述产品寿命与退化量失效率之间的关系, 建立比例危险退化模型, 进而外推出产品的可靠度函数; 采用AD检验方法来确定退化量分布模型; 选取各监测时刻上退化量分布类型较多的分布为基准分布, 确定退化量基准失效率函数及其比例系数; 结合某激光器退化数据的实例分析, 验证了所建模型的正确性和有效性。

结合惯性器件随机误差研究的实际, 针对传统的基于时间序列的ARMA建模方法和深度学习LSTM网络进行了适用性和实时性对比分析, 通过获取具体型号的惯性器件输出数据设计了算例。研究认为在未做实时性要求的情况下, ARMA建模和LSTM网络均可以达到较好的拟合效果, 而建立LSTM网络方法可以减少提取趋势项和周期项的环节; 实时在线预测情况下LSTM网络优势明显, 但预测精度会随时间序列缩短而明显下降, 可以在一定程度上反映噪声变化的趋势并据此对整体控制系统的滤波算法进行优化。

机载光电转塔系统轴系误差是影响随动跟踪和视轴指向精度的主要因素之一。为了分析轴系误差对精度的影响量值, 运用坐标变换的原理, 建立了机载光电转塔系统在方位和俯仰理想状态和在轴系误差状态随动跟踪的数学模型, 进行了数值计算与仿真分析。仿真特性曲线表明, 在不同随动角度下轴系误差对精度的影响是变化的。为了满足机载光电转塔系统高精度随动、视轴指向和高分辨率的探测和感知外部环境, 提出了消除误差和提高精度的解决方法, 可用于机载光电转塔系统的设计分析、误差控制和技术问题处理, 具有一定的实际工程应用参考价值。

提出一种基于自适应TDLMS算法的红外弱小目标检测算法。提出的改进TDLMS算法是在传统TDLMS算法的基础上, 采用提出的模板压缩及空心法评估背景与模板的差异, 并自适应调节迭代步长以进行背景滤波, 之后对背景进行差分运算, 从而检测目标。实验结果表明, 提出的改进TDLMS算法比传统TDLMS算法检测率更高。

针对提高分布式架构三余度飞行控制计算机的可靠性问题, 进行了系统重构与恢复的研究。从飞行控制计算机、传感器、执行机构3个方面对三余度飞行控制计算机系统的余度资源配置进行了介绍;根据飞行控制计算机具有三余度控制单元的特点, 重点研究了控制单元的重构策略, 并简要讨论了传感器、气动舵面、接口单元和总线的重构策略;对控制单元的故障恢复进行了研究, 设计了故障恢复的算法, 选取了恢复所需的关键数据, 制定了相应的恢复协议;在无人机仿真平台下进行了测试验证, 结果表明该系统重构策略与故障恢复算法合理有效, 能够有效地提高三余度飞行控制计算机的可靠性。

针对四旋翼无人机的欠驱动、非线性、强耦合和易受外界因素干扰等特性, 为保证其控制品质与精度要求, 提出一种基于快速终端滑动模态控制(TSMC)的控制方法。建立四旋翼无人机在紊流风场作用下的动力学数学模型, 采用可自动消除抖振的全局快速终端滑模的控制算法计算各个控制律, 引入过渡输入控制律以实现欠驱动耦合控制, 并通过Matlab/Simulink软件对系统模块进行构建和仿真。仿真结果表明, 该快速终端滑模控制器算法具有可靠性高、收敛速度较快和鲁棒性较强的特点, 能够有效地完成四旋翼无人机的飞行任务。

随着战场环境和作战任务日益复杂, 单机型作战会有一定的局限性, 为实现直升机和无人机混合编队作战, 需开展直升机和无人机协同试验技术研究, 以提供理论基础和试验数据支撑。以直升机与无人机协同作战任务为牵引, 以验证直升机与无人机Ⅱ级协同能力为目标, 构建直升机和无人机中继通信试飞剖面, 自顶向下对试飞剖面进行任务分解和试验点分解, 分析中继通信试验过程中的关键技术问题, 最后选取典型试验场景对直升机和无人机中继通信进行试飞验证。直升机和地面指挥所通过无人机中继实现了信息交换, 通信中继功能性能满足作战使用要求。完成了直升机和无人机Ⅱ级协同试飞演示验证, 对后续Ⅲ级协同试飞具有指导和借鉴作用。

为实现四旋翼无人机自主飞行、定点悬停和跟踪地面目标的系统设计, 在系统中加入摄像头来采集地面信息, 进行相应的图像处理后, 所得结果结合视野的九宫格分割法, 可以获得待追寻目标位置信息。系统包含超声波定高模块, 将传统的无人机运动控制的六自由度简化为四自由度。采用将位置信息引入到PID控制系统中的方法, 获得四电机的控制命令, 进而实现前后左右的移动。此外, 运用双控制器, 一台控制器用于控制飞机运动, 另一台控制器用于控制系统的各个模块, 减少数据处理负担, 加快处理速度。最终, 实现预期的自主追踪效果, 与已有方法相比, 具有更简化的运动控制思路, 跟踪更灵敏。

针对坦克炮控系统低速运行时存在“爬行”、振荡等现象, 提出一种基于干扰观测器的滑模变结构控制策略。研究了坦克炮控系统电流、转速双闭环数学模型, 设计了滑模变结构控制器。对控制律中时变的负载转矩和摩擦转矩, 设计干扰观测器进行实时观测。仿真结果表明, 该控制策略既解决了坦克炮控系统低速运行时的“爬行”、振荡现象, 又削弱了由于建模不确定性而存在的滑模抖振现象。