针对全数字环路在高速信号同步中的应用局限,提出了一种基于模数混合的同步算法。利用高速门电路和有源阻容(resistancecapacitance, RC)积分电路完成高速模拟信号与再生信号的相关运算,经低速模数采样、插值计算、环路滤波处理,调整再生信号,形成模数混合的闭合环路,实现对传输时延的跟踪。仿真与分析结果表明,对于传输速率2.5 Gsps的宽带信号,Eb/N0高于-10 dB时,模数混合算法同步精度在80 ps以内,与全数字算法相当;同时,与全数字算法相比,此算法明显降低了采样率,大幅降低了数字信号处理运算复杂度,节约了时钟和处理资源,并降低了功耗,更适于高速传输系统。

在分布式融合系统中,通信延迟等因素会导致融合节点获得证据的顺序不同,使用传统证据组合规则难以得到一致的组合结果。根据组合规则基本性质可知,当组合规则不满足结合性时,证据顺序的不同会导致组合结果的差异。多数冲突证据组合规则,在解决Dempster组合规则冲突悖论的同时失去了结合性;部分冲突证据组合规则以组合结果不确定性为代价保持了结合性,但结果不确定性严重影响了用户决策。从冲突信度保留再分配的角度出发,使用自由Dezert Smarandache(DSm)模型保留先前冲突信度,基于先前冲突信度及当前证据生成权重,通过权重对先前冲突信度和当前冲突信度再分配完成证据组合。提出方法降低了证据顺序对组合结果的影响,在证据乱序情况下能够保持较好的一致性。数值算例验证了该方法的有效性。

考虑到最大特征值具有较优的信号检测能力,将基于信息几何的矩阵恒虚警率检测方法与最大特征值相结合,提出了基于最大特征值的改进中值矩阵恒虚警率检测方法。利用矩阵流形上不同的几何测度估计杂波的中值矩阵;采用协方差矩阵的最大特征值作为检测统计量,将最大特征值与不同的中值矩阵估计值相结合得到6种改进的中值矩阵检测方法。通过复杂度分析和基于仿真数据和实测数据的仿真实验验证了改进算法的有效性。

针对传统无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)在系统状态发生突变时估计精度下降的问题,将改进的强跟踪滤波算法与基于高斯概率密度高阶导的无迹卡尔曼滤波算法(high order probability density derivative, HUKF)相结合,提出了高阶强跟踪无迹卡尔曼滤波方法(high order strong tracking UKF, HSUKF)。该算法采用高斯概率密度函数高阶导数的极值作为Sigma样点进行无迹转换,通过样本点捕捉更高阶的中心矩来提高非线性变换近似精度。将改进的强跟踪滤波算法引入到HUKF中,通过渐消因子修正预测新息协方差和预测互协方差矩阵,强迫新息正交,在不增加计算复杂度的前提下提高了算法在状态发生突变时的适应能力。将本文算法应用于时差频差的无源跟踪中,通过对目标状态发生突变的跟踪问题进行数值仿真和实例论证表明HSUKF算法兼具了计算复杂度低和估计精度高的特性,且在系统状态发生突变的情况下表现出良好的滤波性能。

通过对共口径双波段天线的研究,提出了一种新型共口径双波段波导缝隙阵列天线设计方法。该方法适用于设计由工作于不同波段的两个脊波导缝隙阵天线同层间隔排布组成的高性能天线,特别适用于小型双波段雷达天线设计。详细描述了如何减弱两个波段相互干扰对天线性能的影响。最终通过一个Ku/Ka共口径双波段波导缝隙阵列天线设计与测试,其测试结果与仿真结果吻合度高,验证了设计方法的正确性。

提出了一种利用径向速度的KalmanPDA滤波算法(定义为KalmanV-PDA),在数据关联法(probabilistic data association, PDA)算法和Kalman滤波算法结合使用时,利用径向速度建立速度波门,推导了速度波门表达式,在量测方程中引入径向速度维,利用动目标检测(moving targets detection, MTD)测出的径向速度实时更新目标观测值中的径向速度,仿真表明,该算法相比标准的KalmanPDA滤波算法提高了目标预测精度,改善了目标跟踪性能,而且MTD测速误差对跟踪性能影响较小。

针对地球同步轨道合成孔径雷达(geosynchronous synthetic aperture radar, GEO-SAR)长合成时间和大观测场景严重的二维空变将影响二维聚焦深度的问题,该文提出了一种GEO-SAR两维奇异值分解成像方法。该方法首先对距离空变信号进行奇异值分解得到距离多普勒的耦合特性,通过距离频率插值和重采样完成距离空变校正;接着,对方位空变信号进行奇异值分解将方位空变与多普勒分离,通过级联的两步奇异值分解和方位非线性变标操作完成方位空变校正,实现整个场景的聚焦。最后,仿真结果验证了该方法的有效性。

密集假目标干扰通过产生大量虚假回波扰乱雷达对真实目标的有效检测和识别,由于虚假回波信号与真实信号的高度相关性,雷达很难对其进行有效识别和抑制。针对该问题,提出了基于信号数据多特征的脉冲多普勒雷达密集假目标干扰融合识别与抑制技术,通过速度量测统计分布特征提取、峰值邻域谱线抑制、谱线分布信号幅度基本概率赋值构建及D-S证据理论融合判别实现了干扰的识别与抑制,仿真验证了该方法的有效性。

高频天波雷达系统中,远距离扩展杂波经距离折叠进入雷达接收机淹没低多普勒检测区域,严重影响低速目标检测性能。提出一种基于认知的脉间相位编码信号来抑制这一折叠扩展杂波,波形参数可实时调整,以适应时变的电离层。这种波形在使距离折叠扩展杂波变窄的同时,还可将其搬移到频谱指定区域。给出了波形参数设计方法,并对波形可行性进行了讨论分析。仿真实验表明,该波形能有效抑制折叠扩展杂波。

在信号相关杂波背景下,现有方法大部分均基于频域进行雷达估计波形设计,这将引起相位信息的缺失从而导致波形变换到时域后性能降低。针对上述问题,同时兼顾放大器的非线性特性,提出了一种基于时域的低峰均比(peak to average power ratio, PAR)估计波形设计方法。首先,根据最大互信息准则在时域上构建了优化问题模型;然后，基于序列线性规划思想,将非凸的优化问题松弛为凸问题,并求得波形矩阵的近似解;最后,对该波形矩阵解进行逼近,使得新的波形矩阵满足Toeplitz结构,进而提取出波形向量解。仿真结果表明,与现有方法相比,本文方法在不增加运算量的前提下具有更好的估计性能。

在干涉合成孔径雷达滤波中由于去噪的同时会对干涉条纹产生平滑效应,导致干涉条纹细节信息丢失。针对这一问题,基于数学形态学原理,提出了一种改进的自适应梯度形态学重建滤波方法。首先,引入相位图像矢量化可有效保护相位条纹连续性。其次,改进自适应梯度估计方法,优化线结构元素选取以保护相位的细节信息。最后,结合改进的形态学开闭操作和基于膨胀及腐蚀的形态学重建操作对干涉图进行滤波处理。仿真和实测数据实验结果表明,该算法在有效去噪的同时,有较好的相位保持特性。

为满足调频连续波雷达系统终端天线对宽频带高增益指标的需求,设计了一款蝶形印刷偶极子天线阵,使用平行带线馈电网络进行连接,并利用巴伦结构将平行带线变换到50 Ω同轴馈电接头。阵元采用宽偶极子渐变结构以增加带宽,并组成4×4平面天线阵以提高增益。馈电网络采用不等功分和多节阻抗匹配设计,可抑制天线阵副瓣并展宽带宽。对天线进行了实物加工和测试,结果表明在3.8~6.6 GHz频率范围内天线阵回波损耗大于10 dB,相对带宽达到54%,在该频段内天线增益在15 dB以上,最高增益达17 dB。

针对海上多舰协同防空部署优化问题,在已知敌方进攻态势和我方防御能力的条件下,综合分析各项影响攻防效果的因素,结合不可逃逸区,综合设计了多舰协同防空部署的性能指标。本文给出了多弹群体进攻下海上多舰协同防空部署的问题描述,并采用了共生有机搜索算法(symbiosis organisms search,SOS)对该问题进行优化求解得出最优部署方案。共生有机搜索算法通过模拟共生、共栖和寄生3种生物间的生存关系对协同防空部署的问题进行优化,在该类具有约束的非线性优化问题中,SOS算法相较于粒子群算法不易陷入局部最优,能够求解得到更优解,收敛速度相比提高近10%。在想定假设条件下,通过数值仿真计算结果对所提出的模型和算法进行了合理性和有效性分析,表明该部署优化方法得到的方案是正确可行的。

随着高新武器的研制和投入使用,战场环境变得越来越复杂,正确有效地进行防空部署成为防空作战的难点问题。从进攻方的角度分析影响要地防空部署的主要因素,提出将动态规划算法用于求解攻击最小危险航线,并将其融入遗传算法的适应度函数,得到一种基于动态规划遗传算法的防空部署优化模型。该模型可对要地防空部署进行优化,能够得到基于进攻方的最优部署方案。实验结果表明,该模型是有效可行的,为防空作战中指挥人员实施战前部署提供参考和借鉴

针对防空作战中的目标威胁评估问题,提出一种新的多时刻融合直觉模糊集排序模型。首先,依据目标威胁属性的主、客观权重得到综合权重。然后,通过逼近理想解排序法来衡量直觉模糊集信息量的大小,利用直觉模糊熵来表征直觉模糊集信息的可靠性,并结合决策者的风险偏好,构建了基于信息量和不确定性的直觉模糊集排序模型,得出单时刻的目标威胁排序。最后,利用泊松分布逆形式构建了时间序列权重以融合多个时刻的决策信息,得出最终的目标威胁排序。仿真结果表明,所提算法综合了多时刻的决策信息,并可根据决策者的风险偏好进行调整,灵活性强,可靠性高。

针对当前舰艇装备备件配置均按常用装备、未考虑极低使用占空比装备不工作期间失效的不合理情况,对极低使用占空比装备不使用期间因部件故障对任务期间备件配置影响展开了研究。通过引入虚拟站点,将装备不使用期间等效转换为装备使用期间的状态,以装备可靠度为指标,建立了任务期间装备贮存使用的可靠度模型。以装备可靠度为约束,基于边际优化算法建立了舰艇装备备件配置优化模型；并依据备件保障流程,基于蒙特卡罗方法搭建了仿真模型。通过案例分析可知:对于极低使用占空比装备,考虑装备不使用期间部件失效的备件比不考虑装备贮存失效的备件要多,且模型的正确性通过仿真方法得到验证。模型可为舰艇上极少使用、长期贮存的装备制定备件方案提供参考。

为提高装甲装备器材需求预测的科学性,设计基于组合预测的器材需求确定方法。首先明确组合预测模型的构建流程与具体步骤,引入预测有效度理论,以评估模型的预测有效度。其次优化了关联面积法,实现组合预测模型中构成单元权重的动态配置,为模型滚动式更新及最终确定奠定基础。算例分析过程表明,基于组合模型的预测不仅能够提高局部器材需求预测的准确性,而且能够提升整体预测过程的稳定性。

针对现实网络中节点对负载的冗余能力,提出一种考虑节点过载状态的复杂网络级联失效模型。首先,根据过载系数、失效概率、剩余系数构建了级联失效模型；然后,基于节点的特性提出了过载节点负载分配策略；最后,运用BA无标度网络进行级联失效情况下的抗毁性仿真。结果表明:在过载节点负载分配策略中,混合分配策略整体上较优,能够显著控制级联失效的影响并且增加了网络的抗毁性;在一定范围内提高过载系数、分布系数有助于降低级联失效的影响,但提高到一定程度时效果并不理想;剩余系数存在某一值可增强网络的抗毁性。

针对大气层内机动目标拦截问题,基于广义微分几何制导体制设计了一种新型的微分几何制导律。与控制视线转率有限时间内收敛不同,采用视线转率随着弹目相对距离减小而渐进收敛的滑模面。鉴于观测器估计目标加速度存在初始尖峰现象,且嵌入观测器的制导律难以证明稳定性,假设目标加速度是具有未知上界的干扰,提出一种双幂次的自适应律对其上界进行估计。通过添加修正项,消除了饱和函数替代符号函数对稳定性的影响,并证明了所设计的制导律是渐进稳定的。仿真结果表明,所设计的新型的微分几何制导律能够有效拦截机动目标,且过载分布均匀、能量消耗少。

针对反高速目标拦截作战过程中拦截弹中末制导交接班时刻状态约束设置的问题,分析了真比例导引制导律的拦截能力。首先,通过分析末制导阶段拦截弹和目标的相对运动关系,推导得到了成功拦截目标的充分必要条件以及目标速度前置角需要满足的约束范围;其次,在中末制导交接班不满足拦截条件的情况下,针对拦截高速非机动目标作战情形,通过分析拦截弹速度前置角和目标速度前置角的变化关系,给出了真比例导引静态捕获区(static capture region,SCR)的定义以及构成;然后,针对拦截高速机动目标作战情形,结合目标速度前置角约束范围得到了真比例导引动态捕获区(dynamic capture region,DCR)的定义以及构成;最后开展了3种情形下的数字仿真,验证了真比例导引拦截能力分析的合理性和有效性。

先进战机在大机动条件下需要实现导弹的内埋式弹射发射,战机大机动发射时导弹弹射分离参数偏离理想设计值,威胁导弹与载机的分离安全。采用理论仿真和试验相结合的方法对战机大机动下的导弹发射动力学进行研究。基于有限元法和柔性多体系统拉格朗日动力学方程并考虑发射系统刚柔气液耦合特性,建立了载机大机动条件性下的导弹弹射发射动力学模型,仿真分析了载机大机动时的离心力和科氏力对导弹弹射分离参数的影响。最后，通过发射试验进行了实际验证。仿真及试验结果表明:离心力有利于发射安全性,科氏力对发射安全性具有负面的影响,大机动发射时须考虑科氏力的影响。

针对失控翻滚目标逼近控制问题进行了研究,设计了增广比例导引律控制器。首先在追踪器视线旋转坐标系上建立了追踪器与逼近点的三维相对运动方程,分析了失控翻滚目标的姿态运动特性,在传统真比例导引律基础上引入对逼近点视线方向的控制,采用基于反馈线性化的增广比例导引律对追踪器进行控制。通过数值仿真验证了所设计的增广比例导引律的正确性和良好的控制性能。

针对多导弹在保证自身生存能力的前提下对目标进行协同打击的问题,提出一种能够使多导弹回避威胁区、避免弹间碰撞、从指定的方向同时攻击目标的协同航迹规划方法。建立导弹的三次贝塞尔曲线航迹模型,考虑导弹的初始发射角、末端攻击角、过载等多种约束,以表示贝塞尔曲线控制点位置的量作为设计变量,以分段航迹最短为性能指标函数,通过优化得到最优分段航迹。根据战场的威胁区的位置和大小,设计了航迹节点选取规则,并与分段航迹优化方法相结合得到了满足威胁回避要求、过载及攻击角度约束的航迹。在各导弹速度相同的前提下,选定最长航迹对应时间为理想攻击时间,其余航迹按比例扩展以与最长航迹的长度相等,从而实现攻击时间的一致。对协同航迹时空安全性进行检测并提出了对不安全航迹的调整方法。仿真结果表明了本算法的有效性。

针对直接力/气动力复合控制导弹,基于扩张状态观测器和反步终端滑模控制,提出一种制导与控制一体化设计方法。通过对系统不确定性进行观测,并设计自适应律补偿观测误差,实现系统对复合干扰的抑制。随后引入虚拟控制力矩的概念,规避了直接在控制器中求解控制量,基于梯度下降法和混合整数线性规划提出一种自适应控制分配策略,充分利用系统已有信息,解决控制量分配实时性要求和精度要求的矛盾。最后通过数值仿真证明,所提出的综合设计方法能够在系统存在内外扰动时,保证系统收敛且使得控制量减小,制导精度提高。

为了减小方位陀螺漂移对单轴旋转捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system, SINS)长时间定位精度影响,提出了一种方位陀螺漂移在线估计方法。对SINS误差参数进行分析,指出东向陀螺漂移和方位失准角精度决定方位陀螺漂移估计值精度。利用优化后的卡尔曼(Kalman)滤波器在线估计SINS失准角并进行补偿,在此基础上进一步使用Kalman滤波器估计惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)误差。进行了转台三轴摇摆和车载行进间验证实验,车载行进间验证实验中,IMU误差估计完成后转入到纯惯性导航,其12 h的定位误差为2.12n mile,系统定位精度满足中等精度单轴旋转SINS长时间导航需求。

在中继分布大规模多输入多输出天线阵列情况下,对莱斯衰落环境中的双向放大转发多对中继系统进行了探讨。为了能有效减轻信道估计负担、提高频谱利用率,首先提出了一个只基于视距(line-of-sight, LoS)分量的线性传输方案。该方案采用实现复杂度低的等增益合并与等增益传输相结合的中继处理。然后分别推导了该方案无功率缩放和有功率缩放情况下的渐近可达速率闭式表达式。与传统的基于全部信道状态信息的线性传输方案比较,该方案更宜在LoS分量较强的情况下得到应用。

为解决正交频分复用系统(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)中存在脉冲噪声干扰降低系统链路可靠性的问题,提出基于马尔可夫蒙特卡罗(Markov chain Monte Carlo,MCMC)的turbo迭代均衡检测方法。首先给出OFDM系统发射机和接收机模型;然后分析给出未知变量的先验分布及其在已知接收信号条件下的条件分布,通过MCMC均衡器抽样估计得到信道和脉冲噪声的参数信息;最后给出turbo迭代结构的具体实现过程。仿真结果表明,在加性高斯白噪声(additive white Gaussian noise,AWGN)信道和多径信道中,该方法可以有效降低OFDM系统中脉冲噪声影响,提高系统可靠性

针对稀疏码分多址(sparse code multiple access, SCMA)在过载条件下比特错误概率(bit error ratio, BER)较高的问题,首先分析了SCMA码本设计过程中的相位旋转角度对系统性能的影响,然后从控制合成星座图上星座点的相对距离的角度,提出了两种优化相位旋转角度的方案:基于最大化最小欧式距离的旋转(rotation based on maximizing minimum euclidean distance, M-rotation)方案和基于指数平均的旋转(rotation based on exponential average, E-rotation)方案。在BER方面,E-rotation方案整体性能较好,但在高信噪比条件下(signal-to-noise ratio, SNR)条件下,M-rotation方案表现出更优异的性能;在译码复杂度方面,两种方案对原始消息传递算法(message passing algorithm, MPA)的译码复杂度无影响,但采用Erotation方案时,接收端采用PEIT-MPA,译码复杂度更低。

针对网络空间安全和集体防御机制,应用软件成熟度方法研究建立网络空间生态成熟度模型。首先,分析了网络空间生态特点及其与决策权、信息共享和要素间协作关系,构建了网络空间生态成熟度的三维五级概念模型,定义了成熟度等级的关键过程域。其次,以作战体系为例,建立了网络空间生态成熟度分级模型,阐述了各级网络结构和要素作用关系。最后,提出了基于信息决策、要素协同和信息共享的成熟度三维能力模型,给出了仿真分析。

针对贝叶斯网络参数的近似等式约束,提出采用正态分布构建该类约束的数学模型;然后用Dirichlet分布逼近正态分布,并通过目标优化计算Dirichlet分布的超参数;最后采用贝叶斯最大后验概率(maximum a posterior,MAP)估计方法计算网络参数值。在不同样本量的数据集下进行实验测试,将本文方法与其他4种主要方法进行比较,结果表明:该方法的参数学习精度都好于其他4种方法,尤其是在样本量较小的情况下。该方法的运行时间高于其他4种方法,但相同样本量的数据集下,学习精度的提高倍数要高于时间增加的倍数。

作战本质上是战能积蓄感知传递转化的过程,战能感知是战能环逻辑起点,对战能环的发起和运转起着关键作用。为通过行为驱动实现装备战能与目标、环境的匹配,在总体战能约束下实现战能感知的最优化,提出了基于行为驱动的战能感知方程。首先定义了作战行为谱和战能环,明确了各对象之间的关系;其次对作战行为进行了特征解析,并进行了形式化表达,提出了作战行为谱的构建方法;然后基于行为驱动构建了战能感知方程,并用于战能感知优化控制;最后用实例对所提方法进行了验证,为作战运用优化提供技术支撑。

对一个离散时间可修系统的可靠性进行了研究,系统由两个部件和一个修理工组成,一个部件在线工作,另一个冷贮备,修理工具有多重休假策略,故障部件修复如新;假设部件正常工作时间、修理时间、修理工的休假时间服从不同参数的离散位相型分布。通过运用kronecker算子和聚合随机过程理论,分别推导出系统在瞬态和稳态情况下的一些可靠性指标:可用度、故障的条件概率以及可靠度。所得结果表明离散时间情形并不是连续时间情形的一个特殊情况。最后用一个数值算例对所得结论进行了验证。

飞机的使用与维修数据是评估飞机使用可靠性的重要依据,由于航空装备使用管理的特殊性,目前国内外对基于航空装备使用与维修数据的飞机可靠性评估技术缺乏系统的研究。基于某型航空装备日常积累的维修保障数据,利用数据挖掘技术,获取与飞机训练、维护、维修、使用等相关的信息,建立飞机使用可靠度模型,描述飞机使用可靠性随飞行强度和服役年限的相关性,可用于实战或训练环境下飞机使用可靠性的预测。