基于二项分布的扩展目标概率假设密度(extended target probability hypothesis density based on binominal distribution, BET-PHD)算法能够获得比泊松ET-PHD更好的跟踪性能。然而,BET-PHD中作为先验信息的检测概率和量测数目最大值在实际应用中是未知的。参数严重不匹配会导致算法性能急剧下降。鉴于已有文献给出量测数目最大值的估计方法,提出一种能够在线估计检测概率的贝塔高斯ET-PHD (beta Gaussian -ET-PHD, BG-ET-PHD)滤波器。首先采用二项分布的共轭先验贝塔分布估计检测概率,并与BET-PHD相结合得到 BG-ET-PHD。仿真结果表明,BG-ET-PHD滤波器能够准确估计检测概率,能够获得比基于泊松模型的伽马高斯ET-PHD (gamma Gaussian ET-PHD, GG-ET-PHD)更好的跟踪性能。

与传统点目标跟踪不同,扩展目标跟踪既要估计目标的运动状态,还需估计目标的扩展状态,包括目标的形状、大小、方向等信息。针对扩展目标跟踪中存在的扩展状态估计不准确和非线性问题,提出一种基于随机超曲面模型(random hypersurface model, RHM)的扩展目标伯努利滤波算法。该算法首先采用RHM对目标量测源建模;然后,在扩展目标伯努利滤波框架下,实现对单扩展目标运动状态和扩展状态的实时估计;最后,引入Gamma分布以提高量测率估计的准确性。此外,为了降低计算复杂度,在量测更新中采用距离划分来减少所有可能的划分总数。实验结果表明,所提滤波算法在估计目标运动状态、扩展状态和量测率等方面优于现有的滤波算法,并且可用于实际视频跟踪场景。

设计了一种具有双陷波特性的小型化Vivaldi天线。通过在天线的辐射贴片上开一对E字型结构和在馈电处开电容性负载环路(capacitively loaded loop, CLL)结构,可以有效滤除无线局域网(wireless local area networks, WLAN)(5.15~5.825 GHz)、卫星X波段(7.25~7.75 GHz)的干扰。天线的工作带宽为3.3～12.8 GHz,天线结构简单紧凑,具有非常小的尺寸,仅为26 mm×13 mm×0.762 mm。从天线的表面电流方面,解释了天线的陷波原理,并且加工了天线实物。实测的驻波比、增益和方向图与仿真结果一致,验证了该天线在超宽带波段内具有良好的陷波特性、增益特性和全向性,可以应用于小型化超宽带系统中。该天线对于设计陷波Vivaldi天线也具有一定的指导意义。

分布式一致性状态估计是传感器网络中节点对目标的一种有效的估计融合方法。针对网络非均匀拓扑情况下的一致性状态估计问题,首先,研究了分布式传感器网络一致性状态估计框架,提出了四级功能模型,从信息处理、交互及融合的角度描述了一致性状态估计技术的主要流程;其次,考虑网络非均匀拓扑时一致性收敛速度较慢的情况,根据节点间通信链接的重要性设计了基于动态拓扑信息的自适应权值分配方法,在此基础上提出了基于自适应加权的卡尔曼一致性滤波(adaptive weighted Kalman consensus filter,AW-KCF)算法。仿真结果显示,AW-KCF在非均匀拓扑的稀疏网络中具有较快的一致性收敛速度。

介绍了一种基于口字型布局的二维稀疏面阵结构,该结构在保证等效阵元均匀分布的前提下,有效减小了进入接收机的耦合信号的能量。在载频35 GHz、带宽5 GHz的系统条件下,该结构采用64个发射天线与64个接收天线,通过电动扫描的方式可以实现对指定区域的三维快速成像。点目标扩展函数的仿真结果显示该阵型结构在方位向、高度向和距离向的分辨率分别达到6 mm、6 mm和3 cm;对复杂目标的三维成像实验进一步验证了该阵型结构具有良好的成像性能。

分布式相参雷达(distributed coherent aperture radar, DCAR)基于相参参数(coherent parameters, CPs)调整空间分布单元雷达发射和接收时的时间、相位,实现信号相参合成,以提高对空间关注区域的探测性能。故获得高精度的CPs估计是DCAR实现相参合成的前提。然而,估计CPs需要的理想同频正交信号并不存在,非理想正交信号间互相关能量泄漏严重制约CPs的估计性能。为此,提出一种基于重建-剥离-重建的信号处理框架来重建“干净”匹配滤波输出,再由重建的“干净”信号估计CPs的方法。仿真实验证明,该方法能有效抑制非理想正交信号间的互相关能量泄漏,并显著提升CPs的估计精度。

利用圆迹合成孔径雷达(circular synthetic aperture radar, CSAR)子孔径图像序列提取观测场景地形高程模型(digital elevation model, DEM)时,为了利用保持相关性的一段圆弧内所有子孔径图像之间的相关性信息、提高DEM提取精度,提出了联合相关法。该方法以保持相关性的一段圆弧内所有子孔径图像之间的联合相关系数作为测度函数,提高了测度函数灵敏度。同时,通过将子孔径图像序列向三维空间投影以校正其几何形变,提高了子孔径图像序列间的相关性。实测数据处理结果及分析验证了所提方法的有效性和精确性。

当空间微动目标仅发生小视角变化且雷达脉冲重复频率较低时,基于雷达散射截面序列、高分辨距离像(high-resolution range profile, HRRP)序列和微多普勒等特征提取算法的有效性面临了挑战。为此,基于宽带逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)像序列提出一种目标微动周期估计方法。基于微动目标ISAR成像的分析,利用ISAR图像序列之间的相似度进行微动周期估计。采用最小图像熵准则选取视线角线性变化区间的ISAR图像作为参考基准,利用图像动态范围压缩、基于全图像匹配的相似度估计等方法,强化算法稳定性并减小计算量。该方法对HRRP数据率要求低,对ISAR成像质量约束小,有利于工程实现。仿真实例从摆动和进动两种情况,分析了基准图像的选取和信噪比对算法性能的影响,证明了算法的有效性和高稳定性。

近年来,深度学习在物体检测领域取得了非常大的突破,但是鲜有用于合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像中舰船目标检测,论文将基于深度学习的目标检测方法引入到了SAR图像舰船目标检测。首先分析了目前先进的Faster R-CNN检测算法优点及其在SAR图像舰船检测领域的局限。在此基础上,构建了一个新的SAR图像舰船目标检测数据集SSDD,数据集包含不同分辨率、尺寸、海况、传感器类型等条件下的舰船SAR图像,它可以作为本领域研究人员评价其算法的基准。提出了SAR图像舰船目标检测的新方法,包括特征聚合、迁移学习、损失函数设计和其他应用细节,并在数据集上进行了大量的对比实验。实验结果证明提出的方法可以有更高的检测准确率和更快的检测速度。

针对宽带雷达舰船一维高分辨距离像(high range resolution profile,HRRP)特征提取问题,提出了一种船长特征提取算法。首先，基于雷达舰船跟踪信息估计出姿态角,并提取运动状态特征；其次，根据边界幅度异常变化判断目标是否存在截像；然后，根据相邻相关法对齐目标,并剔除异常的HRRP距离像,采用基于门限分割方法提取目标区域,按照一定的投影准则计算船长。所提出的方法测长精度高,通过实测数据验证表明,自动估计船长平均误差在10%以内,具有较强的工程应用价值。

在正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)波形外辐射源雷达系统中,相对于直达波和多径回波,目标回波的功率要微弱许多,因此多径杂波抑制是此雷达信号处理的一项关键技术。许多时域自适应滤波算法被用来抑制直达波和多径回波,但往往存在滤波器阶数过多,或计算负担过高的问题。基于OFDM波形的多载波调制特性,提出了分载波自适应滤波算法,相比于常规时域自适应滤波算法,能够有效降低滤波器阶数和计算复杂度,简单且高效。以基于OFDM调制原理的数字调幅广播外辐射源雷达为例,详细介绍了分载波递归最小二乘和分载波归一化最小均方算法的自适应滤波原理和过程,并基于仿真和实测数据分析比较了常规时域自适应滤波算法和分载波自适应滤波算法的性能差异。

针对体系需求建模中使命模型在分解时无法引入属性参考,不便于检查分解的合理性,影响模型分析效果等问题,提出了基于本体的体系使命建模及分析方法。根据使命在体系需求建模中的关键作用,定义了使命的若干属性参数,并构建了体系的使命概念模型。为了使使命分解更加科学严谨,设计了使命分解算法,在分解过程中引入了使命的相关属性值。采用网站网站本体语言描述逻辑(web ontology language description logic,OWL DL)本体推理及查询技术,借助本体推理引擎Pellet对构建的使命模型进行形式化分析验证,检查使命分解过程中是否遵守了定义的分解原则,从而检查使命分解的合理性。

针对以时效优先为目标的装备精确保障协同任务分配问题,设计考虑保障单元能力更新机制,提出基于动态列表规划 (dynamic list scheduling,DLS)和二进制混沌入侵杂草蝙蝠算法 (binary chaotic invasive weed bat algorithm,BCIWBA)的混合任务分配方法,通过DLS选择所需执行的任务,设计BCIWBA为选定任务分配保障单元。BCIWBA利用蝙蝠算法的全局寻优能力和迭代初期快速收敛性进行全局搜索,然后选取部分最优个体融合入侵杂草生长繁殖、空间扩散和竞争生存机制进行局部搜索,并通过学习因子和惯性权重的自适应协同更新以平衡探索和开发能力,结合脉冲频率、响度和发生率变化区间的混沌搜索避免早熟收敛。仿真算例表明,所提方法可对时序逻辑任务分配问题进行快速高效求解。

针对异构无人机编队在反雷达作战中的任务分配特点,建立了无人机与执行任务之间合理的协同约束关系,提出了基于时间窗的异构无人机编队混合整数线性规模型。同时,结合遗传算法的全局搜索和并行计算能力,提出了基于时间窗的多层编码遗传算法实现异构无人机编队任务分配。仿真实验和分析表明了两种算法的有效性,并对比分析了它们的优势与适用范围。

针对现有空空作战威胁评估模型局限于战斗机的缺陷,参考多属性评价理论,基于威力势场理论,提出一种多机种威胁评估方法。模型将目标威胁分为单机与区域威胁两类,通过引入变权理论来解决传统方法在确定指标权重时采用常权重所带来的“状态失衡”问题;通过模糊理论实现对缺失信息的补全;通过定义飞临边界时间与隐性威胁,更全面地反映飞机威胁。仿真算例验证了模型的有效性。研究结果表明该方法能够比较全面地评估不同机种飞机的威胁值,为下一步的空战决策奠定了基础。

针对应急条件下成像卫星任务规划问题,在分析任务响应过程的基础上建立了面向任务需求的应急条件下单任务综合规划模型,模型以完成任务需求最早为优化目标,综合考虑了任务规划过程中卫星、测控及数传资源的分配,并提出了基于深度优先搜索的模型求解算法。算例分析结果表明,所提出的模型及算法有效,规划结果能够就现有卫星、测控及数传资源条件下,为应急成像任务需求提供星地资源调度解决方案。

主要探究企业创新投入、人力资源管理和政府支持3个方面对于创新绩效的影响机制。以军工企业为例构建实证模型,通过收集20家军工企业2007年-2015年的相关数据,构建回归模型验证研究假设。研究结果发现,创新投入、员工福利、政策环境和政府补贴对于军工企业创新绩效有积极影响;并且,创新投入和员工福利之间具有互补作用。此外,研究结果也证明,政策环境负向调节着人力资源管理和军工企业创新绩效之间的关系。研究结果对于军工企业创新机制的相关研究具有一定的促进作用,对于军工企业的发展具有重要的参考价值和实践意义。

对于一个模糊对象,决策者不仅希望知道综合评价的结果,而且还希望知道导致这种结果的原因以及改进的策略。当应用模糊综合评判方法进行分析时,该方法只能提供模糊对象综合评判结果的好坏,但无法提供导致这种结果的原因和可能的改进方案。为了进一步增强模糊综合评判方法分析问题的能力,在模糊综合评判方法的基础上,给出了模糊可能集和模糊有效性的概念,并构造了相应的数学模型,该模型不仅能找出模糊对象评价结果无效的原因,而且还能为模糊对象的调控提供许多改进的信息。

针对建筑物毁伤效果评估结果的模糊性及模糊综合评判法权重设置主观性较强的问题,提出改进的模糊综合评判法。通过选取建筑物毁伤前后高分辨率遥感图像特征指标,构建评估指标集。定义转换公式得到评估指标值。计算评估指标变异系数,得到权重约束。利用随机多准则可接受性分析-2(stochastic multi-criteria acceptability analyasis-2，SMAA-2)思想优化确定性SMAA方法,自下而上逐层合成计算毁伤等级评语概率集合。依据评估准则,得到评估结果。该方法仅利用图像信息,评估过程不需要定量设置权重,减小了主观性。通过实际算例验证了该方法的有效性。

针对多航天器系统姿态协同问题,提出了存在通信时滞情形下基于特殊正交群SO(3)的协同控制设计方法。采用SO(3)对姿态进行统一描述,并结合有向通信拓扑对协同控制系统进行建模。在此基础上设计了旋转矩阵形式的协同指令,定义SO(3)上的协同误差以构造协同控制器。引入补偿滤波器对系统的时滞状态进行补偿,从理论上对设计的SO(3)协同控制器进行了稳定性分析和证明,保证了对指令信号的有效跟踪,从而实现航天器之间的姿态协同。通过仿真对所提方法进行了验证,仿真结果表明，所提出的基于SO(3)的姿态协同控制方法是可行、有效的。

为提高导弹的突防能力,提出了一种机动、制导与控制一体化设计的方法。根据运动跟踪变结构控制理论设计了机动与导引协调的制导律。对于导弹飞行过程中存在的强耦合、快时变以及气动参数摄动引起的不确定性等问题,采用自抗扰控制技术设计制导与控制一体化系统。研究结果表明:设计的一体化系统解除了传统制导律对导弹机动性能的约束,显著地提高了导弹的机动灵活性和弹道的复杂程度;一体化控制系统具有良好的动态特性和很强的鲁棒性,能够适应复杂战场环境下的突防需求。

针对导引头稳定平台存在不确定弹体速度干扰以及非线性摩擦干扰的问题,结合滑模控制和非线性干扰观测器理论,提出一种基于非线性干扰观测器的二阶滑模控制方法。针对系统模型中的多个不确定干扰项,首先,采用新型微分跟踪器对状态量的导数值进行估计,进而得到干扰项的估计值,通过坐标变换,将系统中的不确定项进行归一化处理,便于控制器设计;其次,基于新型微分跟踪器设计了新型非线性干扰观测器,以实现对归一化后系统干扰项的精确估计;最后,采用二阶滑模控制算法进行控制器设计。仿真实验证明,新型非线性干扰观测器精度高、响应快,基于干扰观测器的二阶滑模控制方法能够有效隔离弹体扰动与非线性摩擦对导引头稳定平台的干扰,提高了稳定平台的鲁棒性和跟踪精度。

针对四旋翼无人机飞行系统欠驱动、非线性、多变量、强耦合等控制难点,设计了串级控制系统。在该控制系统中,外环位置回路采用了经典的比例-微分控制方法,内环姿态回路分别采用线性自抗扰控制和非线性自抗扰控制两种控制方法进行设计。通过仿真对两种控制方法进行了比较,仿真结果表明,两种控制方法虽然都实现了四旋翼无人机位置控制和姿态角控制,但是线性自抗扰控制更加符合工程实际的需求,对四旋翼无人机而言线性自抗扰控制是一种更有效的控制方法。

针对一款飞翼布局的尾坐式垂直起降飞行器,研究了悬停阶段的位置控制问题。小型飞行器质量、惯量小,具有纵向横向耦合严重、难以精确建模以及对扰动敏感等特点。首先,建立包含不确定性的非线性动力学模型,通过整合将其改写为一个不含不确定的标称系统和一个非线性非匹配的不确定性两部分,使用级联形式的非线性动态逆架构进行标称系统控制器的设计,显式的期望动力学表达使其更易与L1自适应控制器结合。接着使用L1自适应控制器对非线性非匹配的不确定性进行补偿,以便提高系统鲁棒性,改善瞬态性能。为减小运算负荷,便于工程实现,使用计算更轻量的比例型自适应律进行L1自适应控制器设计。数值仿真验证了所设计控制器具有良好的位置和高度指令跟踪能力。

针对已有方法在集群系统控制上的特点,采取融合和改进的手段首先研究了三维空间理想全通信条件下的集群控制问题,通过将局部规则与势场法融合产生了一种新的引力斥力函数,并结合软控制方法成功实现无人机的聚集和集群的飞行控制,对未知突发障碍在有限区域感知的基础上提出了应急避障策略;接着,针对电磁环境只有部分无人机能正常接收航迹信息的情况,采用“邻域辨识”的方法选定目标无人机进行跟随,实现期望的集群运动。仿真结果表明,提出的方法在控制集群运动方面灵活性强、一致性好、避障效果显著。

舰载机精密进近与着舰的增强引导综合控制技术(maritime augmented guidance with integrated controls for carrier approach and recovery precision enabling technology,MAGIC CARPET)是美国最新的人工着舰控制技术。在综述MAGIC CARPET的基础上,进一步深入分析了MAGIC CARPET的内在机理。一是介绍MAGIC CARPET的发展情况;二是分析其设计思想和关键技术;三是研究其控制结构;四是介绍其试飞情况和试飞结论;五是分析MAGIC CARPET存在几方面不足,并提出改进建议;六是总结MAGIC CARPET的思想方法,以及展望其应用前景。MAGIC CARPET的理念和技术应该是今后人工着舰的必然趋势,而MAGIC CARPET技术与舰上相对差分全球定位系统技术的结合应该是今后自动着舰的一个趋势。

基于偏移正交幅度调制的正交频分复用(offset quadrature amplitude modulation/orthogonal frequency division multiplexing,OFDM/OQAM)系统信道估计方法中,干扰近似法(interference approximation method,IAM)具有估计精度高的特点,是该系统常用的信道估计方法。然而,在OFDM/OQAM信号发送和接收过程中,高功率放大器(high power amplifier,HPA)对信号的限幅作用导致IAM信道估计精度下降。为了研究不同IAM导频结构下的系统性能受限幅影响的程度,针对导频峰均比问题,提出了局部互补累积分布函数,并研究了不同限幅门限作用下,系统比特误码率性能和信道估计归一化均方误差性能。为了补偿HPA的限幅作用对系统的影响,提出了一种导频限幅补偿方法,该方法不需要发送额外的补偿信息,仅仅需要根据导频结构计算并在接收端补偿。仿真结果验证了补偿方法的有效性,并且导频信号受限幅影响越严重,补偿效果越好。

针对通信系统中用户设备(user equipment,UE)在超高速移动场景下产生的大多普勒频偏问题,提出了一种利用新限制集方法生成随机接入前导序列的检测算法。该方法根据新限制集频率偏移导致功率弥散的特点,采用5个检测窗口对随机接入前导序列进行联合检测。首先,找到5个候选窗口中每个窗口峰值功率的最大值并记录位置;然后,将5个候选检测窗口的峰值功率最大值进行叠加作为前导序列检测峰值功率。仿真结果表明,所提方法可以有效地规避大多普勒频偏对随机接入前导序列检测带来的影响。

在日益复杂的电磁环境中,时常会遇到信号混叠的情况,如何把混叠信号成功高效地分离开来成为近年来研究的热点。就逐留存路径处理(per-survivor processing, PSP)算法分离两路同频相移键控混叠信号复杂度较高的问题进行了研究,在前人研究的基础上提出多进制相移键控(m-ary phase shift keying,MPSK)混合信号逐步消除前向干扰的单通道盲分离PSP算法。仿真结果表明,在大约0.5 dB的性能损失下,若以每分离一个混合信号所需遍历的状态数M^2(L-1)(其中，M 是信号的调制阶数, L 是两路混合信号的码间串扰长度),作为衡量PSP算法复杂度标准,所提算法分离两路二进制相移键控混合信号的复杂度较原有的算法降低了4倍,分离两路正交相移键控混合信号的复杂度较原有的算法降低了16倍,大幅度地降低了混叠信号分离的复杂度,提升了同频相移键控的混叠信号的分离效率。

研究了无线自组网中动态拓扑下节点时间同步存在的问题,提出了一种自适应的时间同步算法。通过采用基于发送-接收模式的同步方法建立节点之间的时延关系表,运用局部加权回归对洪泛时间同步协议中的时间戳进行拟合,再对拟合曲线估计的时间和由节点的动态时延表得到的时间进行综合分析,完成节点时间同步。仿真结果表明,在动态无线自组网中,与传统的同步算法相比,所提算法使得同步过程所需传输的分组数量平均降低了30%左右,全网节点间的时钟同步精度平均提高了26%左右。

针对实值混沌直接序列扩频(chaotic direct sequence spread spectrum,CD3S)信号同步难、解调难的问题,利用混沌码同步与信息码解调间的关联性,提出了一种基于双扩展卡尔曼滤波联合估计的CD3S信号解调算法。算法采用双扩展卡尔曼滤波结构,交替进行混沌码估计与信息码估计,通过联合估计完成混沌扩频码同步,并实现信息码的解调。考虑到信息码状态相互独立造成的卡尔曼增益退化问题,算法改进了信息码估计时的卡尔曼增益计算方法。仿真结果表明,该算法可以实现CD3S信号的正确解调,改进卡尔曼增益解调可以有效改善CD3S系统的误码性能。

针对复杂仿真模型验证中海量数据的相似性分析问题,提出了一种基于集成学习的仿真模型验证方法。将仿真时间序列与参考时间序列的相似性分析问题转换为相似性等级分类问题,进而利用神经网络、支持向量机、集成学习等机器学习方法,设计了一种集成分类系统对时间序列的相似性等级进行分类。为了增强基分类器的多样性,提出了基于惩罚因子的多样性筛选准则;通过挑选具有最大差异性的基分类器,构造高性能集成分类系统。最后利用相关数据,对所提出的方法进行应用研究,验证了方法的有效性。

针对现有量子粒子群优化算法的多参数(≥5)优化问题易收敛到局部最优解、且无法判定优化结果全局性的问题,提出了带全局判据的改进量子粒子群优化算法。在惯性权重自适应调整的量子粒子群优化算法基础上,进行了粒子位置周期性变异,以及随粒子进化速度和聚集度变化的搜索范围变异。依据粒子聚集度大小,建立了判定优化结果全局性的全局收敛判据。以典型标准函数和乘波体外形多参数优化问题为算例,验证了改进算法和全局判据的可靠性。结果表明,改进算法的全局搜索能力明显提高,优化结果真实可靠,全局判据实用性强。

针对高速湍流造成成像平台接收目标图像模糊的问题,基于L₀ 正则化图像盲复原方法,提出了一种改进的混合正则化约束多帧湍流退化图像盲复原方法。首先,根据湍流退化时空变化关系,构建多帧退化图像复原模型描述湍流退化过程。其次,图像正则项在图像梯度 L₀ 范数正则化基础上,增加图像梯度的 L₂ 范数约束,改善复原图像中的阶梯伪像。再次,针对模糊核正则项,依据对湍流退化图像点扩散函数特性分析,提出了L₀ - L₂ 混合正则化约束,保证了支持域的连续平滑特性。最后,使用多尺度图像金字塔的策略优化了求解过程。实验结果表明,该方法较好地复原湍流退化图像,与近年提出的具有代表性算法相比,在视觉效果和客观质量评价指标均有提升。

实现对目标的自动检测与跟踪是坦克火控系统未来发展的重要方向。首先采用迁移学习的方法将基于深度学习模型的Faster R-卷积神经网络(faster R-convolution neural network,Faster R-CNN)算法应用解决复杂背景下的坦克装甲目标检测问题,与基于人工模型的传统算法相比达到了较高的检测精度。其次,针对坦克火控系统现有目标跟踪算法的不足,通过将Faster R-CNN算法与现有跟踪算法相结合,提出了复合式目标跟踪算法,实现了对坦克装甲目标的自动检测与稳定跟踪。最后,设计了一套目标自动检测与跟踪系统,采用动态扫描凝视成像技术实现了对大范围战场图像的快速、清晰获取,并对所提算法进行了实验测试。同时也指出了深度学习方法在应用于坦克火控系统时仍然存在的部分问题。