机动的要素属性是战术机动规划的依据。从战术机动的目标指向、平台运动特征和时间约束、交战的效能收益等方面对作战平台在物理空间的机动要素进行分析, 进而, 结合赛博空间作战力量的运动特征、承载空间的特点等因素, 给出赛博空间战术机动的特定要素。

针对星敏感器高精度测量需求, 提出了一种载体运动情况下的非线性误差解算方法。分析了星敏感器的误差来源, 建立了其测量矢量的线性误差模型；然后根据星敏感器工作特点及非线性误差来源, 提出了具有明确物理意义的非线性误差模型改进算法。以某弹载星敏感器为例进行了实验, 结果表明, 该方法可更好地辨识各项误差大小, 对提高星敏感器的标校精度和工作性能具有一定的指导意义。

通过对四旋翼飞行器进行动力学建模, 设计了简单PID控制器和动态调节PID控制器, 并对动态调节PID进行了模糊规则的建立, 成功地实现了对四旋翼姿态的控制;通过系统仿真比较了两种PID控制器的控制效果, 结果表明, 动态调节PID控制器相比于简单PID控制器具有更好的控制效果。

针对不确定非线性多智能体系统的最优协同控制问题, 提出了基于辨识-评价结构的在线自适应最优控制方案。由于存在不确定性, 针对每一个智能体, 分别使用一个辨识神经网络用于估计多智能体系统的动态, 以及一个评价神经网络用于近似耦合哈密顿-雅可比方程的解, 继而导出最优协同控制律。基于辨识-评价结构, 辨识神经网络和评价神经网络可以同步调整权值。通过李雅普诺夫(Lyapunov)直接法同时保证辨识神经网络和评价神经网络的权值误差一致最终有界, 及闭环系统的稳定。最后通过仿真验证了所提方案的有效性。

提出了一种在线的自适应动态规划算法, 近似求解耦合的哈密尔顿雅可比(Hamilton-Jacobi-Isaacs,HJI）方程, 获得非线性系统混合H2/H∞控制的纳什均衡策略。通过在控制策略和干扰策略中加入已知噪声, 从而不依赖系统的模型信息, 得到一个求解混合H2/H∞控制问题的未知模型的近似动态规划算法。分别使用2个评价神经网络和2个执行神经网络, 同步在线更新2个值函数、控制策略和干扰策略, 神经网络未知参数通过最小二乘法进行估计。仿真结果验证了算法的可行性。

针对奇异值分解降噪过程中采用一般方法构造重构矩阵信号完整度不高的问题, 提出一种基于循环矩阵方法来构造重构矩阵的新方法。该方法利用循环矩阵在构造重构矩阵时能够较好地保留原始信号信息的特性, 对循环矩阵奇异值分解, 进而有效确定矩阵的有效重构阶次, 达到降噪目的。仿真结果表明, 该方法相比于其他方法具有较高的降噪精度和抗噪声能力, 提高了算法的实用性。

低信噪比环境下, 原始数据未知门限的机动目标跟踪是一个比较棘手的问题。提出了一种交互式多模型伯努利(IMM-Bernoulli）检测前跟踪(TBD）算法, 该算法结合交互式多模型算法对滤波器中每个目标状态的采样粒子进行预测, 利用伯努利滤波对目标粒子进行递归, 粒子更新阶段结合TBD算法进行,最终实现目标存在概率及分布密度的更新估计。算法对粒子预测时采用多个模型参与转移预测, 使得预测粒子更加接近目标真实运动状态, 兼备了伯努利TBD算法和交互式多模算法的特点, 可用于处理低信噪比环境下机动弱目标检测跟踪问题, 且对目标状态的估计更加精准。仿真实验表明, 该滤波器能够实时地估计出目标位置, 比传统的伯努利TBD算法具有更好的滤波性能。

针对水下传感器网络的节点部署问题, 提出了一种基于改进粒子群(PSO）算法的三维传感器网络节点部署算法。通过线性调整PSO算法的权重因子, 在有效避免节点陷入局部寻优的同时, 实现对当前部署区域的全面部署, 消除部署后期节点在最佳部署位置附近产生的震荡现象。与虚拟力算法相比, 所提算法在较短时间内即可达到最优部署效果, 并且在获得较高三维覆盖率的同时, 有效地保证了网络节点之间的连通性。

根据弱小目标的成像特性, 提出了基于邻域局部最大均值与多尺度形态学滤波的目标检测算法。通过滑动窗口判断图像中心是否为最大值, 若是, 则用中心点四邻域的两个方向的最大均值替代中心点；否则, 计算其四邻域方向极大二值的梯度, 根据加权系数计算赋给中心点。遍历整幅图像, 用来消除噪声和改善初始图像的信噪比。然后, 再对图像进行多尺度的形态学滤波, 可以有效地估计背景并将背景从原始图像中移出。改进的自适应分割方法计算阈值之后, 从候选点中来提取目标。对序列图像采取多帧关联处理, 可以进一步降低虚警率。实验结果表明, 该算法易于实现, 能提高检出概率, 较好并完整地检测出目标, 且降低虚警率。

针对红外小目标在背景较为复杂时边缘模糊不易被检测、虚警率高等问题, 提出了一种基于SUSAN背景抑制的改进Top-Hat的检测方法。该方法先将原图像做SUSAN背景抑制, 再对抑制后图像做开运算, 最后将开运算结果与原图像做比较并分别赋值得到结果图像。为了验证改进 Top-Hat方法的优越性, 在图像做完背景抑制后分别做传统Top-Hat处理与改进后的 Top-Hat处理, 并对其结果进行了对比。结果表明, 所提算法能够大大提高复杂背景下红外小目标的检测概率, 有效地减少伪目标数量, 即降低了虚警率。

主要针对单机探测性能对导弹攻击区的限制, 对双机协同作战模式下的导弹协同攻击区进行研究, 并分析了双机协同攻击时制导约束条件, 仿真了两种编队下的导弹协同攻击区。经过仿真分析, 双机协同作战模式下导弹协同攻击区大于单机导弹攻击区, 更有利于发挥导弹效能。

基于无线网络通信的多无人飞行器编队飞行控制容易受到通信间断、数据包冲突等因素的影响, 借鉴分布式网络中的令牌环思想提出了一种通信拓扑的切换方法, 并引入切换长机的概念。基于一致性理论利用局部相对状态信息设计了分布式控制律, 该控制律由两部分组成：一部分是编队对于预设轨迹的跟踪;另一部分是队形的保持。采用双积分动力系统模型进行仿真实验, 结果表明所提方法可以实现编队对预定轨迹的跟踪及飞行中的编队保持, 即便通信节点故障也能继续保持预设队形, 具有较强的鲁棒性。

针对多旋翼无人机的编队动态航路规划问题, 提出一种蚁群算法和快速扩展随机树RRT算法相结合的改进混合算法。首先利用蚁群算法离线搜索全局航路代价最小的初始航路, 在局部航路规划中提出“协同避障—重构”策略, 同时运用改进RRT算法实时修正几何航路, 使机群满足时间协同约束绕过静态威胁源和突发障碍物, 编队飞行至目的地。仿真结果表明, 提出的改进混合算法和策略能有效规划无人机动态无碰航路, 相较普通RRT算法, 航路最优性及局部航路在线搜索速率得到明显提升。

机器人路径规划是指按照一定的寻优策略规划出从起始位置到目的地的尽可能最优的无碰路径。路径规划技术分为传统方法和启发式方法两大类。综述了多种启发式方法在机器人路径规划优化领域的研究现状, 分析了不同算法的性能和适应场景；此外, 考虑到人工势场法在路径规划中所表现的优良品质, 也研究了其最新技术进展。最后对比分析了各种算法的优缺点, 指出方法的深度融合应是路径规划技术的未来发展方向。

为满足某新型稳瞄伺服系统控制精度的要求, 重新设计该系统的伺服控制器。在简要描述该稳瞄伺服系统的结构及工作原理的基础上, 对系统的各个模块建立数学模型。提出将自抗扰控制器应用于系统的速度环, 将经过改进的非线性PID (NLPID)控制器应用于电流环, 并在Matlab/Simulink仿真环境下结合S-Function模块对系统进行仿真研究。仿真结果表明, 所设计的控制器不仅跟踪精度高, 而且具有较好的扰动隔离性能以及很强的适应性和鲁棒性, 为高精度稳瞄伺服系统的进一步研究提供理论参考。

针对无人机的航迹规划问题, 提出了并联神经网络结构与动态可调步长策略相结合的三维航迹规划方法。首先根据与威胁之间的距离采取不同策略:当无人机处于威胁区域外, 采取基准步长为大步长的策略, 实现快速生成航迹的目的；当无人机处于威胁区域内, 采取可调步长的策略, 实现航迹的精细搜索。然后构建障碍物惩罚函数的神经网络和航迹的能量函数, 将梯度下降法与牛顿下山法相结合, 建立航迹的运动方程, 依据不同的航迹点, 采用自适应学习因子不同的学习率, 实现快速脱离威胁。仿真结果表明, 所提算法不仅能保证无人机安全绕开威胁, 同时也提高了算法的收敛速度。

精确的光机分析是实现系统优化设计的前提。针对耦合场作用导致光机系统中光学元件面形发生非回转对称的变化, 提出了Zernike拟合的三维接口模型, 以提高光机分析数据转换精度, 实现耦合场作用下光机系统的高精密分析。对某光机系统进行重力和温度场耦合集成分析, 提取各光学面形变化的非对称分布, 并借助该三维接口模型在光学设计平台中对系统成像质量进行分析, 用于后期系统优化设计。结果表明该接口模型可应用于实际多场作用下的光机系统分析。

光学元件在研抛过程中不可避免地引入亚表层损伤缺陷, 会破坏基底材料的均匀性, 使入射的光波发生散射现象, 严重影响产品光学性能。损伤隐蔽复杂的特点使得对其散射信号的研究变得十分困难。一种基于光散射法的亚表面无损检测方法——激光共焦显微检测方法, 利用亚表面损伤对入射光的散射调制信号分析光学元件的亚表面损伤信息, 具有快速、准确的特点。针对损伤的散射特性, 结合时域有限差分法(FDTD), 对颗粒状和微裂纹两类特殊损伤建立电磁仿真模型, 研究聚焦光入射的散射光场分布,以及不同深度下探测得到光强变化曲线, 得出损伤光强探测曲线能够反映出颗粒尺寸与深度及微裂纹宽度与深度的信息。研究结果对亚表面损伤无损探测方法的探索具有一定的理论指导价值。

针对高斯混合势平衡多目标多伯努利(GM-CBMeMBer)滤波器局限于固定出生位置且不能提供航迹信息的缺陷, 为有效利用机载多普勒雷达的多普勒信息, 提出了自适应单点航迹起始的带标签GM-CBMeMBer滤波器。在预测步骤, 该滤波器通过引入航迹标签提供航迹信息, 并选取可能对应新生目标的量测, 根据转换的位置量测和多普勒量测分别得到新生目标初始状态的位置分量和速度分量；在更新步骤, 依次使用转换的位置量测和多普勒量测序贯更新目标状态。仿真结果表明, 所提算法航迹起始性能良好, 并且能够有效提供航迹信息。

首先分析了当前反舰导弹对水面舰艇的威胁, 着眼于提高整个舰艇编队的防空反导能力, 引入了接力制导的概念并讨论了其现实意义。随后对编队舰空导弹接力制导的交接方式、具体流程和交接班平台的主要任务进行了深入探讨。最后指出接力制导所面临的关键技术问题, 为今后开展相关研究指明了方向。

Bayes序贯检验和Bayes递推估计法分别从假设检验和参数估计角度对传统试验评定方法进行改进, 将二者联合运用, 检验和估计紧密结合, 运用于导弹命中精度评定试验, 充分利用验前信息以弥补现场数据的不足, 制定合理有效的评定方案, 使得试验结果更加准确、试验用弹量更少。实例分析表明, 该方法能够有效提高检验和估计结果可信性, 适用于小子样条件下的命中精度评定试验。

研究了Petri网在双组元推进气路系统中的故障诊断问题。针对气路系统故障率相对较高且部分关键信息无法通过传感器获取的问题, 利用时间Petri网在实时系统中的重要作用, 把部分可观时间Petri网和状态类图(SCG）结合, 提出构建修正状态类图(MSCG）的方法。首先根据执行机构是否可观, 分为可观测变迁和不可观测变迁,并结合变迁触发关系(同步、异步）修正各变迁时间区间,建立系统的修正状态类图(MSCG)。然后根据所提的故障诊断算法, 寻找所有满足可观测变迁触发时间和序列信息的路径, 判断所有路径组成的集合是否包含故障变迁, 诊断系统是否发生故障。最后以双组元推进气路系统为例, 结合气路系统各执行机构可观测状态, 建立Petri网模型, 对系统不可观部分进行故障诊断, 验证了算法的有效性。