针对传统的采用单层包围阵对未知航向目标应召搜索方法的不足, 提出了一种弱依赖于对敌可能潜航速度判断的主动、积极型搜索方法——多层包围阵搜索方法, 并构建了参数确定模型, 该方法可缩短发现目标的过程, 能在有限时间内完成搜索任务, 提高搜索效率。

空间目标跟踪过程中, 航迹中断会严重干扰航迹融合及加重传感器负担, 因此, 空间目标断续航迹关联算法研究意义重大。针对传统断续航迹关联算法中直线外推得到的预测航迹具有较大误差, 从而导致关联不准确的问题, 提出基于轨迹预报的空间目标断续航迹关联算法。该算法基于动力学方程对空间目标进行跟踪, 对中断前滤波更新值进行曲线拟合得到预报初值点, 并结合目标动力学模型进行轨迹预报, 将预测数据与中断后新起始航迹前几个时刻的状态更新值进行关联配对, 实现空间目标中断前后航迹的关联融合。仿真实验结果验证了所提算法的有效性。

针对复杂高阶被控对象控制器设计及参数整定困难问题, 提出了一种基于模型降阶的分数阶鲁棒控制器设计方法。首先将复杂高阶模型近似为含时滞环节的降阶分数阶模型, 根据原模型的奈奎斯特曲线特征, 结合序列二次规划法, 得到降阶近似模型的参数值。在此基础上完成分数阶控制器的结构设计, 通过公式推导, 给出了最大灵敏度鲁棒性指标与控制器整定参数的新的计算方法, 最后结合复合时域性能指标整定控制器参数。仿真结果表明, 所设计模型降阶参数求解无需全局寻优, 收敛速度快, 且降阶模型很好地逼近原系统, 设计的鲁棒控制器使原系统具有良好的控制品质。

针对四旋翼飞行器姿态控制中采用自抗扰控制技术的控制器参数过多、整定时难以获得一组最优解的问题, 提出了一种变权重与杂交的粒子群优化算法。该算法主要由两部分组成: 第一, 根据迭代过程中粒子群中粒子与全局最优粒子间的距离大小动态改变惯性权重, 并设置系数控制其对惯性权重的影响程度; 第二, 引入杂交进化, 在指定迭代次数内, 若粒子群全局最优值连续未变, 则对指定数量的粒子进行杂交, 增加粒子多样性, 避免陷入局部最优。通过Matlab/Simulink搭建四旋翼飞行器模型并仿真, 其结果表明, 该优化算法对ADRC控制器参数的整定是有效的, 能使四旋翼飞行器的控制品质得到保证和优化, 提升设计效率。

针对距离欺骗干扰辐射源的个体识别问题, 提出利用辐射源个体的包络前沿差异进行干扰源个体识别。首先, 通过先小波去噪再滑窗处理的组合去噪方法, 相比于单一的去噪处理, 能得到更好的去噪效果;然后, 采用互相关算法的思想实现接收信号与模板信号的位置对齐; 最后, 引入包络上升沿的差异幅值的均值作为特征因子, 并通过K-means聚类算法实现辐射源个体的分类。仿真结果表明文中算法比文献[10]提出的夹角余弦算法具有更好的识别效果。

无人直升机担负着越来越重要的作战使命, 而甲板运动是影响其着舰安全的重要因素, 对着舰甲板运动进行精确预估与补偿是亟待解决的难题。为此, 基于自适应AR模型与最优预见控制方法, 提出了一种甲板运动预估与补偿方法。基于AR模型设计甲板运动预估器时, 引入时变因子设计了自适应模型参数更新律优化模型性能, 强调数据的实时性, 仿真结果表明, 该方法在一定程度上提高了甲板运动预估的准确性, 且计算相对简单; 将甲板运动预估器产生的预估信号作为可预见的未来信息引入预见控制器, 并基于最优控制理论对着舰甲板运动进行补偿, 较好地改善了甲板运动补偿系统相位延迟问题, 并在一定程度上提高了甲板运动跟踪精度, 进而提高无人直升机着舰成功率。

现实图像的显著性纹理结构可为分块压缩感知算法提供先验信息, 优化算法。鉴于此, 提出了一种新的基于显著性的自适应分块压缩感知算法。算法所提显著性是以灰度空间相关矩阵和韦伯定律为基础, 采用确定性正交对称托普利兹矩阵对目标图像进行测量, 提出了均熵最小化自适应分块策略、角二阶矩最大化块向量生成方式以及合成特征依据下的自适应采样率设置, 并结合不同重构算法进行了分析和验证。实验表明, 所提算法策略在多项指标上较传统算法具有更好的表现, 易于硬件实现, 针对不同重构算法和测试图像具有普适性和稳定性。

为实现线性变参数系统的快速稳定控制, 提出一种最大控制律的多面体不变集鲁棒模型预测控制算法。离线时, 通过设定一组渐近趋向于稳定点的给定值, 按照状态变量到稳定点距离大致相同的原则, 构建一系列状态变量值集合, 通过优化得到每个集合中较大的控制律, 然后采用反推的方式优化得到一系列最大的控制律, 并结合系统的输入输出约束得到离线多面体不变集。在线时, 根据每个采样周期状态变量在多面体不变集中的位置, 通过线性插值优化得到系统的实际控制律。给出离线在线算法的详细步骤和系统的闭环稳定性证明。通过仿真比较验证所提算法的有效性, 表明所提算法使系统响应更为快速和稳定。

提出了一种基于时间调制阵列的数字多波束形成方法。时间调制阵列会产生基波分量和各次谐波分量, 通过调整各个单元的控制时序, 实现谐波分量的幅度和相位综合, 可以在正负第一次谐波处实现期望方向的波束形成。同时采用改进差分进化算法来优化控制时序, 进一步降低最大旁瓣电平, 实现两个指向不同的数字波束的设计。最后通过与时间调制阵列波束形成和基于基本差分进化算法的时间调制阵列波束形成对比, 验证了该算法在数字多波束形成中的可行性和有效性。

针对传统二次代价函数在卷积神经网络训练过程中图像识别准确率不高的问题, 提出基于交叉熵代价函数的卷积神经网络算法。经数学推导, 证明交叉熵代价函数较二次代价函数在图像识别中精度更高, 并应用MNIST数据集和CIFAR-10数据集, 使用AlexNet卷积神经网络, 分别采用二次代价函数和交叉熵代价函数对图像识别模型进行训练, 当数字图像识别精确率和损失值稳定后,使用测试数据对代价函数进行多次测试, 对比识别准确率。仿真结果表明, 此方法不仅能提高数字图像识别的准确率, 而且相较于传统的代价函数, 训练模型速度更快, 明显缩减了训练深度神经网络模型的过程。

针对舰载火箭炮交流伺服系统控制速度与精度的问题, 提出了一种RBF神经网络PID-模糊复合控制策略。该复合控制策略根据误差信息调节两种控制方法对被控对象的作用权值, 使两种控制方法无扰动地切换, 实现最终的控制量连续稳定输出。仿真实验结果表明, 该控制策略较好地综合了RBF神经网络PID控制和模糊控制的优势, 控制精度高, 系统响应快、震荡小, 能够更好地满足舰载火箭炮交流伺服系统的性能指标要求。

多极化天线系统能够在保持低天线间相关性的同时减小设备尺寸, 因此对于小型无人机的无线通信系统具有很大的潜力。利用基于双圆柱的几何理论, 提出了一种极化多输入多输出(MIMO)信道模型。几何方法用于模拟信道去极化, 其中散射体的MIMO信号强度由简化的射线追踪方法确定。该建模方法提供了一种分析计算MIMO极化信道脉冲响应(CIR)的机制, 并进一步推导出交叉极化鉴别(XPD)和MIMO信道的时频特性。此外, 还进行了适当建模参数的数值仿真分析。

分析了红外成像系统随温度变化而离焦的原理, 提出一种线列红外无热化检测系统。分析了线列红外成像的特点, 针对传统的SMD, TenenGrad, Laplacian等方法容易受到线列红外条纹噪声干扰的问题, 结合所采用靶板的形状, 提出了一种基于7个方向改进的Sobel算子的清晰度评判的方法。实验结果表明,该方法能够有效克服线列红外成像系统条纹随机噪声对清晰度评价因子带来的干扰。和传统算法对比发现, 所提算法的响应曲线变化趋势明显、波动小, 能够更好地满足自动调焦的单调和无偏性要求。

以地面合成分队联合作战为背景, 建立了基于集群目标的威胁评估指标体系; 针对传统威胁评估方法中采用常权权重易导致状态失衡的问题, 引入区间数理论确定指标区间常权, 并结合作战态势利用变权理论确定指标区间变权权重, 使权重能够随着战场变化而动态调整; 将区间变权与灰色关联法相结合, 构建出一种适用于区间数的最小二乘灰色关联威胁评估模型。最后通过实例仿真验证了模型和方法的有效性。

针对在目标视觉跟踪过程中目标尺度变化导致跟踪精度下降的问题, 提出了基于GM(1,1)尺度估计的核相关性滤波跟踪方法。在核相关性滤波跟踪算法的基础上引入GM(1,1)灰色预测模型对目标尺度进行预测, 并设计尺度估计流程估计当前目标尺度, 有效地解决了尺度变化明显导致跟踪性能下降的问题。最后利用OTB-100视频序列数据集测试算法的性能, 测试结果表明在目标尺度明显变化时, 该算法仍具有较好的跟踪性能, 可实现稳定准确的目标跟踪, 有效地提高了核相关性滤波跟踪算法的跟踪性能。

雷达测波是目前唯一可以船载且具有较高精度的海浪信息测量方式, 能够实时反映出舰艇当前航行海区的实际情况; 基于mNLS方程则能够较好地描述海浪的非线性演化规律; 立足于将雷达测波系统与mNLS方程进行融合的研究思路, 利用小波陡ε≤0.3和窄谱条件Δf/f0≤0.2对实测的雷达测波谱进行筛选, 进而构造初始条件对海浪的非线性演化进行数值模拟。

首先分析了某导弹双摆喷管电动伺服系统的结构原理, 通过对系统的运动分析和建模, 研究了2个垂直安装位置的机电作动器的非线性运动特性和耦合干扰情况, 给出了控制器在任意摆角指令下对作动器伸缩位移的解耦运算; 同时, 研究了摆动力臂与喷管摆角之间的非线性关系, 在此基础上建立含有非线性环节的单个伺服机构数学模型, 调节控制器参数, 分别采用基于时域的阶跃响应法和基于频域的正弦相关分析法, 在Simulink仿真平台上进行仿真, 通过与真实实验数据的比对, 验证了模型的准确性, 为后续深入研究该型伺服机构性能测试打下坚实基础。

IMA1G已经广泛应用于军民用航电系统, IMA2G时代即将到来。与IMA1G相比, IMA2G在功能、功耗、体积、重量以及成本各方面都有绝对的优势, IMA2G技术已引起国内外学术界和产业界的高度重视, 相关研究领域也已取得了许多研究进展,但仍然存在许多挑战性的课题。首先深入论述了国外IMA2G相关关键技术领域发展, 然后介绍了笔者的IMA2G研究方案、研究成果以及测试验证情况, 最后指出了下一步的研究工作。

通过对激光角度欺骗干扰系统干扰全过程的分析, 给出了角度欺骗干扰作战效能的计算方法; 通过分析影响激光角度欺骗式干扰成功率的因素, 得到相对应的概率, 并最终计算出激光角度欺骗干扰的作战效能。通过作战效能的分析计算, 可为激光角度欺骗干扰指挥员更好地实施激光角度欺骗干扰提供一定的决策指导, 以发挥该激光角度欺骗干扰系统更大的作战效能。

微机械电子系统MEMS器件存在精度低、噪声大等问题。为提高MEMS陀螺阵列的融合精度, 在传统的支持度融合算法的基础上, 提出了一种剔除异常支持度点, 利用时间的限定记忆信息对融合数据进行参考加权的陀螺阵列融合算法。该算法基于对陀螺阵列进行时空融合的加权思想, 优化了传统的支持度的权值分配, 不仅可以保证陀螺阵列输出的稳定性和可靠性, 还可以使融合更接近真实的输出值。实验结果表明, 该融合算法优于传统的支持度融合算法和平均值估计算法。

高分辨率是红外成像技术的发展方向。为了实现高分辨率红外成像系统实时处理, 提出一种基于SOPC技术的解决方案。以软核CPU Micro Blaze为核心构建软硬协同处理架构, 完成非均匀校正、图像降噪、直方图均衡等图像处理, 解决大数据量图像高速处理问题, 满足实时性要求。相比于传统FPGA+DSP的硬件架构, 该方案易于实现低功耗和小型化, 且可靠性高、通用性强。设计的高分辨率红外图像处理系统具有清晰度高、对比度高、图像细节清晰等优点。

机载电子硬件承担的系统功能越来越多, 基于成本考虑, 使用COTS IP成为一种趋势, 也为适航审定带来挑战。首先分析了COTS IP在机载电子硬件设计中的使用位置及带来的风险, 研究了当前适航审查需求, 然后依据局方文件和审定经验提出了建议的评估过程, 并总结适航审查要素。研究成果有助于解决COTS IP的适航审定问题, 为现有机载电子硬件设计保证方法提供参考。