针对传统电子侦察卫星的单星测向定位和旋转干涉仪测向方法在处理能力和精度上的限制,提出了一种旋转基线的多目标二维角度估计方法。该方法将多通道长基线旋转干涉仪模型与阵列信号的处理方式相结合,根据角度模糊的变化规律,通过霍夫变换提取目标的二维角度信息。在所提方法的基础上重点分析了模糊角度位置随旋转干涉仪角度变化的关系,并建立了目标角度模糊分布模型。仿真结果表明,所提算法可以有效地从角度模糊中提取准确的角度信息;相比于传统的旋转干涉仪测向方法,该方法可实现多目标的二维角度估计并且降低了对信噪比的要求。

实际雷达目标的散射中心属性非常复杂,如不规则的几何结构、遮挡,均会增加散射中心精确建模的难度。现有的散射中心模型并未考虑这些实际问题,为了提高建模精度,需对现有模型进行合理修正。对散射中心模型中的频率依赖项、不规则平面的反射、局部遮挡造成的散射强度变化问题,给出了具体的修正方法。通过数值验证,证实了修正模型模拟复杂目标雷达散射截面起伏特性、雷达距离方位图像以及时频像特征的精确性。

针对目前时差定位/频差定位混合无源定位算法存在的定位均方根误差(root mean square error,RMSE)和定位偏差适应测量噪声能力差的问题,提出一种基于泰勒级数展开的非完全约束加权最小二乘法。首先将无源定位问题转化为二次规划问题,简化约束条件,应用拉格朗日乘子法求解目标定位的值。然后将得到的解在原约束条件下进行泰勒级数展开,利用获得的结果进一步优化解析解。计算机仿真对比了所提方法和两步加权最小二乘法(two-stage weighted least squares,TSWLS)、改进的约束加权最小二乘法(constrained weighted least squares,CWLS)、基于定位误差修正方法的定位性能,所提算法在兼顾实时性的同时,RMSE和定位偏差均低于TSWLS、CWLS、基于定位误差修正方法。

为了实现快速精确的航空侦察图像目标分割,提出基于模糊Renyi熵和区域增长的分割方法。首先在Renyi最大熵分割的基础上,应用模糊隶属度函数,引入模糊Renyi熵,提高图像分割效果。然后为了获取种子点,提出了基于双金字塔和特征融合的显著性检测方法,并通过形态学重构开运算和区域极大值生成目标核心区域。最后,增长准则设计为将图像分割结果进行二值标记,然后选取与目标核心区域重叠最多的区域块为目标分割结果。实验结果表明,所提方法可实现复杂场景航空侦察图像舰船目标的快速和精确分割。

针对非合作接收中现有盲识别算法受码长约束且抗误码性能较差的问题,提出了一种基于分析矩阵零均值比的卷积交织参数盲识别算法,可以在不需要考虑码长约束的情况下,利用经高斯约当旋转消元算法处理后得到的分析矩阵零均值比来确定秩缺间隔,从而得到交织深度的范围,最后通过联合求取交织宽度、交织深度和交织偏差来完成卷积交织参数的盲识别。分别对所提算法、多重循环搜索算法和秩准则算法在不同误码性能下进行了仿真实验,实验结果表明,所提算法在误码率较高情况下,具有较好的识别性能,且运算复杂度较小,可以完成通用数据链卷积交织的盲识别。

针对基于最小高斯频移键控+伪码(pseudo-noise code, PN)测距的遥外测体制存在遥测数据和测距信号相互干扰问题,提出一种干扰抑制方法。接收机在遥测解调前,通过负反馈环路将本地重新生成的测距信号与接收信号进行相关处理,去除接收信号中的测距信号,以提高遥测信号信噪比;遥测数据解调后进行信道译码,降低误码率,提高重建的测距信号质量。经仿真得到了遥测误码率、PN捕获时间和测距精度。结果表明,采用干扰抑制方法后,有效抑制了测距信号对遥测的干扰,减小了遥测误码对测距性能的影响,提高了遥测误码率性能、PN捕获性能和测距精度。

以单脉冲雷达系统为对象,研究了箔条质心干扰条件下目标的角度估计问题。阐述了一种双极化和差信号模型,分析了目标信号和箔条干扰信号的统计特性。在此基础上,提出了一种基于极化单脉冲雷达估计目标角度的方法,并给出了其处理流程。仿真了在不同的脉冲数、信干比、信噪比和箔条云分布等因素条件下该方法估计目标角度的性能,并与其他方法进行了估计性能对比。

相干波形频率分集阵(frequency diverse array, FDA)雷达通过引入阵元间的频率差异,在观测空间中形成距离角度时间依赖的发射方向图。针对相干FDA雷达体制回波接收处理的问题,提出了角度时间二维匹配滤波器,同时实现了快时间波形匹配和等效发射波束形成,不同于传统匹配滤波器。并进一步考虑某些应用情况下,通过设计匹配时间窗,提出了分段匹配的二维匹配滤波接收处理方法。将雷达脉冲时间划分为多个子脉冲接收时间窗,并采用发射方向图调制的角度时间二维匹配滤波函数对回波信号进行相干积累。仿真实验给出了所提接收处理方法的性能验证。

针对单个脉内特征在雷达辐射源信号(radar emitter signal,RES)识别中存在普适性差和识别性能“瓶颈”的问题,提出组合多个特征参与RES识别的方法。通过特征组合方式和识别性能的讨论分析,提出特征参数优型组合的概念,并在此基础上,研究特征参数集的构建方法。最后,根据对特征参数集的时间成本分析,提出两种典型的特征参数集——时效集和精准集,为不同需求场合的RES识别提供决策依据。

灵活有效的驻留时间调度算法是实现多功能相控阵雷达(phased array radar,PAR)工作性能优化和资源合理利用的基础。通过将时间作为拍卖物品,待调度任务作为竞拍者,设计了基于拍卖算法的PAR调度方案。该算法结合PAR的任务调度原则,以任务优先级原则和时间利用原则为标准,建立了拍卖者所得利润的竞拍价值函数。以期望执行时间原则为标准,给出了竞拍者的竞标期望函数。仿真结果显示,当PAR调度任务处于饱和时,所用算法的任务调度成功率和实现价值率依然较高,能够满足任务对平均时间偏移率的较低要求,并且能够保障高优先级任务的优先调度。

了克服基本回溯搜索算法在大气波导反演问题中出现的收敛速度慢、容易陷入局部最优的缺点,提出一种基于反向学习机制和正交交叉机制的改进回溯搜索优化算法。该算法利用反向学习机制来选择较好的初始化种群,而正交交叉机制用来帮助算法加强全局搜索能力,避免算法陷入局部最优,从而提高算法的精度。通过常见测试函数的优化问题以及大气波导的反演问题来检验算法的性能。结果表明,所提算法具有较高的精度和较快收敛速度。

预警雷达抗噪声压制干扰评估通常需要对量化后的瑞利噪声样本进行估计,在实际雷达系统中受硬件采样位数限制有时会舍弃噪声样本的低位数据,相当于进一步提高了噪声的量化误差,这时采用截断后的噪声样本计算均值会造成很大的估计偏差。为了有效运用低位截断后的噪声样本进行噪声估计,基于多项分布和瑞利分布推导了分布参数的最大似然估计方法,并证明了对数似然函数的凸函数性质以及后验分布为对数凹分布的性质,在此基础上提出了无信息先验贝叶斯估计方法和共轭先验贝叶斯估计方法。仿真数据实验验证了所提的极大似然估计、无信息先验贝叶斯估计和共轭先验贝叶斯估计算法的有效性,且对比分析了贝叶斯估计相对于极大似然估计的优越性。

新一代战斗机技术特征论证是提升装备体系效能、指导技术发展方向、支撑新战斗机型号论证的重要工作。运用数据科学的思想,将传统的逆向归纳论证方法与机器学习类比,分析指出了其应用于新一代战斗机技术特征论证时将存在样本依赖度高、时效性差、不可解释、易过拟合等缺陷;然后提出一种基于数学规划的论证方法,以体系下的任务、环境和对抗能力为约束,以成本为优化目标,求解技术特征;最后以美海军和俄空军六代机为例验证了方法的可行性。

目标威胁评估是空战态势感知中的关键问题。针对传统评估方法难以兼具准确性和实时性的缺陷,提出了一种基于自适应推进极限学习机(extreme learning machine_ adaptive boosting, ELM_AdaBoost)强预测器的新方法。结合AdaBoost分类算法对ELM算法进行改进,提出了ELM_AdaBoost算法,构造了ELM_AdaBoost强预测器。在空战训练测量仪中选取空战数据,利用威胁指数法构造了目标威胁评估样本数据。构建了基于ELM_AdaBoost强预测器的空战目标威胁评估模型,在一定范围内确定了使算法预测精度相对较好的ELM网络隐含层节点数和弱预测器个数。通过仿真实验分析了评估的精度和实时性,结果表明该方法在保证较高评估精度的同时减少了评估所用时间,可以准确、快速地进行空战目标威胁评估

目前在轨卫星健康评估主要采用加权方法,其主要问题是对卫星系统高冗余、可重构特性体现不足,且评估模型权重参数的确定过于依赖专家经验。针对以上问题,提出了基于可重构度的在轨卫星健康状态评估方法,以可重构度指标刻画卫星的高冗余、可重构和非线性等结构特性对系统健康状态的影响。在部件级水平上,采用非参数回归方法综合多元参数评估健康状态。从部件级到系统级,通过建立基于可重构度的系统结构树模型进行加权综合,实现卫星多级系统的健康状态评估。通过某卫星姿态控制系统的高保真仿真案例分析进行验证,结果表明所提方法对卫星的健康管理具有实用价值。

反导防御系统中,拦截弹在天基红外低轨卫星信息引导下拦截弹道导弹目标时,需要考虑卫星的跟踪能力与拦截弹的拦截能力的匹配问题。首先,采用后验克拉美罗限的方法计算低轨卫星跟踪弹道导弹目标的能力,接着采用椭圆轨道线性化方程的方法计算预测弹道的误差,在目标预测弹道及拦截弹飞行性能的基础上建立预测命中点及其误差的计算方法,然后采用均匀点火策略分析预测命中点精度对拦截弹中段飞行修正能力的影响,通过可信性理论计算得到拦截弹的末段修正能力,最后通过仿真得到满足拦截弹中末段修正能力需求的低轨卫星的技术指标要求。

针对突发威胁,无人机重新规划局部航迹的问题,提出了分段优化快速扩展随机树(rapidly exploring random tree,RRT)的无人机动态航迹规划算法。首先利用分段优化RRT算法生成全局航迹,然后根据突发威胁的相关信息确定局部航迹的起点和终点,最后利用分段优化RRT算法生成局部航迹,绕过突发威胁并回到原航迹。实验结果表明算法运行时间和路径代价都降低了10%左右。对于动态航迹规划,该算法的鲁棒性与实时性较强。

在多响应优化设计中,模型参数的不确定性以及生产过程的噪声因子不可避免地会导致预测响应值出现较大的波动。针对上述的问题,结合贝叶斯抽样技术、帕累托优化策略以及灰色关联分析方法提出了一种多响应优化设计方法。首先,考虑模型参数的不确定性,运用贝叶斯多元回归模型构建了过程响应与试验因子之间的函数关系;其次,根据帕累托最优策略求出了帕累托最优前沿,并计算各试验点达到帕累托最优的贝叶斯后验概率;然后,利用灰色关联分析方法识别出最佳的优化设计方案;最后,实际案例研究表明，在考虑预测响应值波动时,所提的方法能够获得更为稳健和可靠的优化结果。

针对扰动引力场对导弹命中精度影响日益突出的问题,基于弹道摄动思想提出了一种可同时考虑发射点垂线偏差和导弹飞行过程扰动引力影响的弹道助推段误差传播高精度求解方法。首先推导了弹道助推段摄动方程,然后根据其物理意义将摄动项划分为几何项、受力项、引力加速度耦合项、视加速度耦合项4部分,并分别推导了各摄动项对应的系数矩阵。基于某典型弹道导弹仿真系统,设置不同误差条件,将提出的弹道助推段误差传播模型与弹道求差法进行仿真对比。蒙特卡罗打靶结果表明,相对弹道求差法而言,该方法的计算效率提升了约50倍,射程偏差计算的相对误差均小于10%。

在高超声速飞行器制导控制系统的性能评估中,由于影响其性能的因素众多,需要大量的仿真试验才能获得准确的评估结果,评估效率低。针对此类问题,提出了一种适用于高超声速飞行器制导控制系统的性能评估方法。首先,建立了包含制导控制规律的闭环飞行器模型,并对飞行器运动特点及对性能产生影响的因素进行分析;其次,挑选主要影响因素为试验因子,基于优化拉丁超立方试验设计方法在采样空间中采样获取试验方案;然后,结合仿真数据,从定性、定量角度得出评估结论；最后,采用评估示例验证了提出的方法有效且在飞行器制导控制系统性能评估中的应用是可行的。

为了研究平台导引头隔离度对制导系统稳定性的影响,建立了不同制导信号提取点和不同干扰力矩引起的隔离度传递函数模型及制导系统模型,采用分析时变系统Lyapunov稳定性的无源性方法分析了制导系统的一致渐进稳定条件,基于制导系统稳定条件提出了隔离度幅值指标计算方法。研究表明,从角速率陀螺处提取制导信号时制导系统满足一致渐进稳定性对末导时间及隔离度幅值指标的约束比从稳定回路指令处提取时严格,弹簧力矩引起的隔离度幅值指标较阻尼力矩严苛,导引头测试时应密切关注从角速率陀螺处提取制导信号及弹簧力矩引起的隔离度幅值。

雷达导引头下视探测超低空目标时,受多径效应的影响,严重降低了跟踪的精度。将弹目视线角约束在布儒斯特角附近,可有效降低多径干扰的影响。基于积分滑模控制的思想,设计出一种线性积分滑模制导律,该制导律相对于传统的滑模制导律而言,由于省去趋近滑模运动阶段,具有更快的渐进收敛特性。为了进一步提高视线角的收敛速率,设计了非线性积分滑模制导律,该制导律可保证弹目视线角在有限的时间内快速收敛至布儒斯特角。为了解决积分滑模开关项高增益系数引起的抖振问题,设计了滑模扰动观测器来估计目标的机动加速度。结合非线性积分滑模制导律,引入目标加速度的估计值,设计出一种复合制导律。结果表明,该复合制导律能有效地消除抖振现象,减小脱靶量,提高拦截的精度。

针对磁屏蔽性能理论计算存在的不足,提出了基于径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络的磁屏蔽性能理论计算方法。首先,采用控制变量法对影响磁屏蔽性能的独立参数进行分离并建模;然后,利用RBF神经网络对非独立参数进行建模;最后,将训练好的RBF神经网络模块与分离出来的独立参数模型进行结合,得到磁屏蔽装置的磁屏蔽性能计算模型。通过对矩形磁屏蔽装置的磁屏蔽性能进行仿真计算,结果表明,提出的基于RBF神经网络的磁屏蔽性能理论计算方法与有限元数值法的最大相对误差为10.3%,95%的拟合结果与数值计算结果的相对误差在8%以内,与传统解析法相比,该方法更加接近数值法的求解精度,更适用于工程估算。

针对未知环境下目标搜索的复杂性与环境特征的随机性问题,提出了基于分区域的感知自适应目标搜索算法,来解决传统的梳子形搜索模式或预先离线设计的全局优化航迹中,自主水下航行器不能灵活适应环境的目标搜索问题。该方法的主要特点是根据AUV视域内有环境目标特征时,实时设计最优一步的航迹规划,并利用贝叶斯估计来完成目标定位,无目标时,利用分区域栅格值并锁定任务区域的航迹规划,两种模式交替进行来提高搜索的灵活性。仿真结果表明,相比于传统搜索模式或全局优化航迹,该方法增强了环境适应能力,提高了目标搜索效率。

传统的传感网密钥管理协议独立于网络其他层设计,这种层间的独立性造成传感器节点物理性能浪费,网络整体性能降低。从节点剩余能量出发,提出一个能量平衡的异构传感网跨层密钥管理方案。通过节点剩余能量、节点度数等参数,从能量平衡的角度出发确定下一跳节点的选择,再利用密钥交换建立两节点间的会话密钥,该方案将网络层节点路由关系与应用层节点密钥关系结合,实现了密钥管理的跨层设计。结果表明,该方案保证节点密钥连通性的同时,均衡网络节点间的能耗关系,有效延长了异构传感网的生命周期。

双向中继网络(twoway relay network, TWRN)在提高频谱效率的同时会引入额外的自干扰,针对放大转发模式下的自干扰抵消问题,从消除非理想信道估计带来的剩余自干扰着手,提出一种基于正交预编码的盲干扰抵消方案。新方案通过对端节点信号进行“右乘”正交预编码,将期望目标信号与自干扰信号映射到不依赖于信道状态信息的正交子空间,实现未知信道状态下自干扰抵消和期望信号分离,从而消除非理想信道估计带来的剩余自干扰对TWRN性能的影响,提高了系统的鲁棒性。在此基础上,通过推导平均误比特率(bit error rate, BER)的闭合表达式和渐进表达式,分析不同方案下信道估计误差对平均BER的影响,并通过仿真对比验证了理论推导的正确性。

在大规模多输入多输出系统中,最小均方误差(minimum mean square error, MMSE)算法能达到接近最优的线性信号检测性能,但是MMSE算法需要复杂的矩阵求逆运算,这限制了该算法的应用。为了降低运算复杂度,改进MMSE算法,利用BarzilaiBorwein(BB)迭代算法来避免矩阵求逆运算,提出了结构简单的BB迭代信号检测算法,且基于信道硬化特性进一步优化了迭代初始解以加快算法的收敛速度。理论和仿真结果表明,所提出的BB迭代算法的性能优于最近提出的Neumann级数展开算法,而其复杂度相比截短阶数i=3的Neumann级数展开算法减少了一个数量级;且该算法收敛速度较快,在给定初始值的条件下,通过简单的几次迭代,能够快速接近MMSE算法的检测性能。

在低密度奇偶校验编码的多输入多输出正交频分复用系统中,针对接收信号存在多天线干扰、多径衰落和加性噪声的问题,提出了不同调制方式下基于线性规划(linear programming, LP)的联合半盲均衡与解码算法。当系统采用高阶正交幅度调制时,提出了新的约束条件,保证了联合解码的正确性。同时利用导频符号对系统子信道进行估计,根据估计出的信道信息,分别给出了传统的Turbo接收机和基于LP的联合检测与解码的仿真结果。实验结果表明，在导频符号数量较少时,现有的基于信道估计信息的检测算法会出现错误地板,而所提的算法则取得了较优的误码性能。

针对基于卷积网络的超分辨率重建算法对不同场景下的图像存在复原质量不佳、细节信息丢失的问题,对卷积网络结构详细分析,结合重建模块和损失函数约束条件存在的问题,提出了基于并行映射卷积网络的超分辨率重建模型。该模型基于端到端的思想,构建并行映射网络及正则化约束条件,能对图像特征进行层次化自主提取,在高分辨率图像重建时极大地丰富图像特征的维数;并且将全变分正则化引入到重建模块,有效地克服了超分辨率的病态问题,从而获得鲁棒、丰富的图像信息,提升了重建图像的质量。实验结果表明,所提出的网络模型具有更优异的性能,其超分辨率算法在视觉评价和量化指标上取得了更好的重建效果。

在分布式图像仿真系统中,各子系统具有很强的异构性,如何通过网络确保子系统间数据传输的可靠性、实时性和互操作性是一个十分棘手的问题。提出使用数据分发服务(data distributed service,DDS)来构建一个分布式的像质处理提升仿真系统,该系统包含系统管控、图像仿真、处理提升、性能评估和可视化5个子系统,通过DDS既能将5个相对独立的子系统纳入到统一的信息网络中,又能实现海量图像数据的实时可靠传输。并将DDS与传统的传输控制协议/因特网互联协议在网络传输性能(传输时延、吞吐率、丢包率)方面做了比较,试验结果表明DDS具有更低的传输时延、丢包率和更高的吞吐率。最后通过DDS实现了像质处理提升仿真系统的功能测试,验证了DDS技术能够有效解决分布式条件下数据实时可靠交互的问题。

相较于单模态生物识别技术,多模态生物识别技术具有更优的适用性、安全性和可靠性,成为目前生物识别技术发展的趋势。在多模态生物识别4种融合层次中,特征层融合能够提取更多的区分性信息,消除特征的冗余,在理论〖JP2〗上可达到最佳识别效果。然而,特征层多模态生物识别算法的安全性很少被关注。目前,多模态生物识别技术的研究多集中在双模态生物识别算法上,引入入侵容忍概念,定义了容侵能力度量,提出了容侵能力评测方法,评价特征层双模态生物识别算法的容侵能力,并对典型特征层双模态生物识别算法的安全性进行了评测。