基于对横向PIN二极管的物理建模,分析了固体等离子体的形成机理,建立了复介电常数、电导率等固体等离子体参数与半导体中载流子浓度、横向PIN二极管的物理结构尺寸等参数的关系,并研究得到了电磁波在横向PIN二极管中的传输与损耗特性。以硅基横向PIN二极管为基础,提出了固体等离子体频率可重构天线的实现方法,通过控制横向PIN二极管的通断,可以获得不同的天线谐振工作频率。通过可重构振子天线的设计与加工测试,天线的频率重构范围超过一个倍频程。实验测试结果与仿真分析实现了良好吻合,验证了理论分析的正确性与天线实现方法的可行性。

针对光纤振动信号有噪声干扰、识别信号类型准确率不高且识别时间长的问题,提出了基于奇异值分解(singular value decomposition, SVD)和改进粒子群优化支持向量机(modified particle swarm optimization support vector machine, MPSO-SVM)的识别方法。首先,采用SVD对信号去噪,根据奇异值序列二阶差分谱单边极小值原则确定信号重构秩阶次。其次,提取振动信号特征,利用串行特征融合(serial feature fusion, SFF)方法组建特征向量组。最后,利用MPSO-SVM进行分类识别,提高识别精度和算法效率。采用实测信号进行验证,结果表明,信噪比有明显提升,信号平均识别率较粒子群优化支持向量机(particle swarm optimization support vector machine, PSO-SVM)提升5%。该方法较传统神经网络识别方法有较好的效果,具有实际应用价值。

为解决复杂电磁环境下跳频(frequency hopping, FH)参数的盲估计问题,提出了基于时频方差聚类的算法。考虑在低信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)和定频干扰同时存在的情况下,通过短时傅里叶变换(short time Fourier transform, STFT)将信号变换到时频域,利用遗传算法对信号的时频区间进行提取,根据时频方差对其进行k-means聚类,消除噪声和定频干扰并提取时频脊线,然后运用Haar小波对该时频脊线进行奇异点检测,进而估计出FH信号的FH周期、跳速和FH频率等参数。仿真结果表明,所提算法在SNR低于-5 dB且存在定频干扰的情况下,能够实现对FH参数的精确估计,参数估计正确概率达到90%以上。

针对红外成像制导装置箱内贮存的光学性能标定检测,以及其全生命周期的寿命评估和预测需求,提出了基于复眼阵列逆合成孔径成像的阵地检测新原理,利用每一个透镜单元所承担的光束孔径共同构成检测系统的出瞳,实现了红外平行光模拟检测装置的超薄化、贮存箱内嵌入式设计,研制了大出瞳直径、短焦红外制导装置箱内检测系统样机,并通过中波热像仪进行了成像像质验证,为降低导弹阵地关键光学参数检测的技术准备时间和综合检测成本、控制检测风险提供了技术支持。

目前,应用于电子设备贯通导线电磁耦合分析的数值算法仍比较缺乏。基于时域有限差分(finite difference time domain, FDTD)方法和传输线方程,并结合诺顿定理,提出了一种高效的时域混合算法,用于解决电磁波作用于电子设备贯通导线的电磁耦合问题。首先,将贯通导线按照电子设备屏蔽腔结构分解为内、外传输线。然后,采用FDTD方法结合传输线方程,构建内外传输线的电磁耦合模型,并求得内外传输线上的瞬态响应。最后,根据诺顿定理建立贯通导线的等效电路模型,解决内外传输线之间的阻抗不匹配问题,并实现干扰信号在贯通导线上的来回传输。采用该时域混合算法,对电磁波作用自由空间和屏蔽腔内电子设备贯通导线的电磁耦合进行数值模拟,并与传统FDTD方法进行比较,验证了算法的正确性和高效性。

红外目标的探测背景具有复杂性和非平稳性,为提高后续检测性能,常常通过抑制背景来增强目标能量。针对传统背景抑制方法检测率低、虚警率高的问题,提出一种基于改进滤波器和图像多尺度变换的复杂背景抑制算法。首先,对红外图像进行改进的滤波处理获得预处理图像。其次,通过高斯金字塔多分辨技术,平滑图像背景。然后,采用Cubic插值算法提高图像的分辨率,得到背景估计图像。最后,将预处理图像和背景估计图像差分,获得背景抑制的结果。经验证,该算法实时性相对传统方法提高了19%,对于多种复杂的背景情况具有良好的适应性。同时，算法计算复杂度较低,有利于实现实时性工程应用。

针对传统散射波干扰对多通道合成孔径雷达地面动目标指示(synthetic aper ture radar ground moving target indication, SAR-GMTI)成像位置固定、无法掩护特定位置处运动目标的问题,提出了基于二维单音调制的散射波复合干扰方法。该方法将截获到的雷达信号作距离向和方位向的移频调制,对干扰的位置利用线性调频信号的时频耦合特性进行控制,将干扰信号放大后照射到散射目标。从理论上推导出了对SAR-GMTI干扰成像结果的解析表达式,并对干扰性能做了详细分析。理论分析与仿真结果表明,所提方法可有效解决传统散射波干扰无法掩护特定位置处运动目标的问题,实现在固定干扰机下对干扰成像位置的灵活控制,并可通过对散射点的布置控制干扰密集度。即使在较大侦察误差下仍能实现对SAR-GMTI的干扰,对实际工程应用具有一定参考价值。

为了满足先进地空导弹对精确弹目交会信息的需求,基于自适应卡尔曼滤波算法,提出了一种引入测速信息的雷达导引头无偏转换跟踪方法。在当前统计模型的基础上,利用递推遗忘最小二乘法估计当前加速度,得到了状态方程。在雷达测量模型的基础上,分析了极坐标系下与笛卡尔坐标系下位置、速度信息的无偏转换关系,推导了无偏转换量测误差协方差矩阵真实值和利用量测信息估计真实值的表达式,得到了量测方程。通过滤波得到的状态和误差估计信息,改进了真实无偏转换量测协方差矩阵的估计算法。仿真结果验证了所提跟踪方法在滤波精度和跟踪速度上的良好性能。

针对雷达高分辨距离像(high resolution range profile, HRRP)目标识别中有效表示和特征提取这一关键问题,提出了基于双谱-谱图特征和深度卷积神经网络(deep convolution neural network, DCNN)的识别方法。首先,提取HRRP的双谱-谱图特征表示作为CNN的输入。然后，通过网络训练提取出深层本质特征,实现对雷达目标的识别。最后，对不同特征表示的识别结果进行对比。采用卫星目标实测数据进行实验，结果表明,该方法可以准确有效地识别雷达目标,而且与其他常用特征表示相比,双谱-谱图特征表示具有更好的识别准确率和噪声鲁棒性。

复杂弹道群目标空间密集程度高,群内目标相互遮挡,在给定雷达工作带宽前提下如何对复杂群目标进行有效分辨、实现航迹的连续稳定跟踪已成为亟待解决的难题。针对该问题,首先通过二体运动预测获得航迹群预测中心,根据预测偏差与分辨阈值关系,自适应开启局部压缩感知群目标分辨算法,提高群目标遮蔽分辨能力。其次，引入航迹片段拼接思想,利用已有航迹档案构建假设检验,对航迹片段进行关联、平滑处理和批号管理,有效减少换批和非线性估计误差。仿真结果表明,所提算法大大增加了可分辨时间,分辨能力可达80%,平均跟踪时长提高一倍,中断期间跟踪均方根误差显著降低,且航迹稳定跟踪并全程未换批,为弹道群目标精确稳定跟踪提供了一种新的思路。

针对降维空时自适应处理(space-time adaptive processing, STAP)在不满足独立同分布(independent identical distribution, IID)训练样本的需求时性能严重下降的问题,提出了一种改进的延时混叠转发干扰方法。该方法主要是通过延时混叠协同频率调制,产生多个距离单元分布可控的假目标,成为STAP前向滤波阶段选取的训练样本的一部分,从而破坏训练样本IID的条件,导致形成的空时自适应权产生主瓣畸变,最终无法获得真实的目标信息。仿真结果表明,该方法产生的假目标数目多且距离单元分布可控,降维STAP系统处理性能严重下降。

网络化战争中,机载雷达在实现对目标信息持续获取的同时保证载机安全生存是亟待解决的问题。对此,以多机协同作战安全转场任务为背景,提出基于深度强化学习算法的智能传感器管理方法。首先,综合考虑信号辐射量与目标威胁因素,计算目标运动过程中的实时威胁隶属度。其次,在强化学习框架下对雷达-目标分派问题建模,利用神经网络逼近动作-值函数,并根据时序差分算法进行参数更新。仿真结果表明,相比于传统调度方法,所提算法有效提升了任务成功率,缩短了任务完成用时。

基于作战环理论,从节点、边、环等层次建立武器装备体系作战网络模型,并结合蒙特卡罗方法,提出一套高效的体系相对贡献率评估方法。针对典型作战想定,研究两种导弹不同发射数目对突防和毁伤概率的影响。仿真结果表明:导弹的突防概率随着发射数目的增加而显著增加;当导弹发射数目超过6枚时,目标毁伤概率高达95.3%以上,基本达到饱和;导弹I₂作战效能明显比导弹I₁高；当发射导弹数量小于等于3枚时, I₂的体系相对贡献率达到133.3%以上。

随着应用需求的发展,航电系统建设的体系特征日益明显,开展航电系统体系贡献率评估成为引导其迭代更新与优化设计的关键。针对专家知识随时间积累以及蜂群、协同等作战场景变化带来的指标体系权重演化问题,提出了一种适用于航电系统体系贡献率多阶段评估的动态综合方法。基于航电系统任务能力要素,构建了体系贡献率评估指标体系,并应用粒子群优化算法实现了有效评估阶段的时间加权。与传统静态单次评估、基于熵权法(entropy weight method, EWM)的动态评估以及逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to an ideal solution, TOPSIS)的动态评比等对比,所提方法充分体现权重分配信息并统筹兼顾阶段时序差异,能够更准确地反映指标贡献权重和能力贡献分布等评估结果,从而为航电系统发展论证提供更可靠和更灵活的决策方法支持。

随着在轨航天器数量急剧增长,地面测控资源调度成为一个越来越复杂的系统工程问题。当前地面测控资源调度效能评估仍停留在人工统计数据、孤立指标评价的层次上,这些零散的指标比较片面且难以综合反映测控资源调度能力,缺乏科学合理的综合效能评估指标体系。基于地面测控资源调度实际情况,在研究确定测控资源调度评估指标要素的基础上,构建了分层、多维的测控资源调度效能评估指标体系,为后续资源调度效能评估提供了依据,促进了地面测控资源调度的不断优化。

针对在融合空域内,面临复杂障碍物时无人机飞行冲突解脱和航迹恢复问题,在速度障碍法的基础上提出了一种几何优化方法,并对这个问题进行了严格的数学描述。首先，根据无人机与障碍物之间的相对位置和速度关系,基于航迹预推模型确定其冲突类型,以及是否满足各解脱策略的条件。然后，选取相应的解脱策略。待冲突解脱完成后,无人机恢复至原飞行航线。之后，通过几何分析与理论推导证明该模型能够有效解决飞行冲突,并且给出了具体的冲突解脱和航迹恢复的时间。最后，在仿真中,所提方法根据不同场景自主选择冲突解脱策略,结果显示该方法简单高效。

面向适航审定的飞行试验是验证民用飞机满足设计需求、表明适航条款符合性、形成审定证据的高风险、高成本的重要取证活动。定义和设计民机审定试飞场景是进行民机适航审定飞行试验的前提。由此提出了基于适航符合性证据链的审定试飞场景设计方法及流程。以“符合性证据链”为核心，规划了逻辑严密、可追溯的适航符合性证据。通过引入基于模型的系统工程(model-based systems engineering, MBSE)方法，实现了审定试飞场景符合性证据链构建过程的模型化。为提升可操作性,以适航要求“地面航向操纵性”为典型案例,演示了审定试飞场景需求分析、设计与需求确认的过程。最终设计得到的审定试飞场景能够支持民机适航审定飞行试验的开展。

航站楼旅客出港排队服务流程研究,对航站楼根据实际运行情况配置资源、提高旅客满意度至关重要。对此,提出一种对旅客出港排队流程分析仿真的新方法。首先,通过优化社会力模型构建航站楼排队仿真模型。然后,运用Anylogic软件对南京禄口国际机场T2航站楼出发大厅旅客安检排队服务流程进行仿真。最后,通过仿真数据分析了优化模型和传统模型的运行结果差异,表明两种模型安检通道利用率和实际运行情况无明显差异,均高于96%;但优化模型队列平均长度明显小于传统模型2~3人,旅客排队等待时间及在安检系统中花费总时间的均值均明显小于传统模型100 s左右,更符合安检区域高峰时段的实际运行情况。

针对舰船多资源约束、多项目并行建造条件下进度优化与管理能力的不足,提出了一套进度管理方法。首先,基于关键链理论给出了多资源约束下舰船多项目并行建造进度管理步骤。其次,构建了舰船多项目并行建造进度优化模型,可实现在优化并行项目总工期的过程中通过合理分配各种资源获取最佳项目实施组合。最后,设计了适合于舰船建造等大型复杂工程项目求解的混合优化算法,并通过算例验证了方法的实用性。

针对不完备决策信息条件下的信息化体系对抗策略评估问题,提出了基于对数模糊偏好规划的评估方法。结合对抗策略评估相关要素的分析和领域内专家的经验,构建对抗策略评估的层次化结构。在此基础上，提出了对数模糊偏好规划评估模型以及两阶段集成处理方法,可同时利用定性和定量数据,为模糊两两比较矩阵生成唯一的归一化最优评估优先向量,并直接、同时地处理对抗策略评估过程中的全局模糊比较超矩阵。结合战机突防案例进行实例分析,结果表明该方法可在不同策略准则情况下,给出不同最优对抗策略评估,可用于指导战机飞行员选取相应的最佳行动。

针对临近空间高超声速目标拦截弹交接班区域较高时的作战情景,参考轨道拦截理论,以高抛再入型拦截弹道为基准,将拦截弹运动视作二体运动,设计了远程拦截制导算法。首先,将复杂的运动模型进行简化,再根据受力分析将模型转换为二体轨道模型。然后,利用航迹角迭代法求解了Lambert问题,得到变轨需用速度,在轨道模型中提出通过调整速度至变轨需用速度完成拦截任务。最后,分析了拦截弹机动时推力有限带来的过渡段机动问题,提出采用速度增益制导法解决此问题。仿真结果表明,在高空域气动力微弱条件下,将拦截弹运动模型视作二体轨道模型是可行的,速度增益制导算法不仅能有效解决过渡段机动问题,而且针对预测拦截点变化的情况也具有良好的收敛性,能够完成临近空间的中制导拦截任务。

针对多枚子弹在稀薄大气层的编队飞行控制问题,进行了相关研究。基于反作用控制系统(reaction control system, RCS)的姿轨控制技术,提出一种新的协同编队策略,满足所需的空间构型约束,以实现对目标的精确定位。考虑最优空间构型约束,完成了协同制导方案设计,并利用经典的比例积分微分(proportion integration differentiation, PID)控制律实现了对子弹姿态的稳定跟踪和控制。采用脉宽脉频(pulse width pulse frequency, PWPF)调制技术将连续的控制量转换成等效的喷管开关指令,在保证姿态稳定控制的前提下有效减小了发动机的燃料消耗。仿真结果表明,该协同制导控制策略可保证子弹在飞行过程中的姿态稳定,并使其空间构型逼近最佳构型。

利用太阳射电暴影响全球定位系统(global positioning system, GPS)性能这一特征,提出一种基于GPS载噪比下降的太阳射电暴检测方法。首先计算观测地的太阳高度角,接着筛选出“降点”和“升点”用于确定单个观测地单颗卫星的波谷时间区间,最后综合多颗卫星和多个观测地得到太阳射电暴的检测结果。实验结果表明:太阳射电暴检出率随太阳入射角的增大而增大,在L2频段对600太阳流量单位(solar flux unit, SFU)以上的太阳射电暴检出率达到80%以上,在L2频段检出效果优于L1。该检测方法识别率高,成本低,不依赖于射电望远镜,能进行全天候实时的监测。

针对有人/无人机(manned aerial vehicle/unmanned aerial vehicle, MAV/UAV)编队指挥控制系统结构设计问题进行了研究。以未来空中作战为背景,结合MAV/UAV编队作战流程和特征,基于人机合作机制，设计了MAV/UAV编队协同三层递阶式指挥控制结构,分别为任务规划层、协调控制层和功能实现层。在此基础上,分析了系统结构中关键模块如辅助决策模块、人机交互系统、编队控制管理系统和航迹规划路径跟踪系统的内容。最后，设计了人机交互系统指挥界面,并针对典型控制任务进行了仿真验证。

目前,多载波滤波器组(filter bank multi-carrier, FBMC)因其良好的性能,成为5G通信中重要的调制方式。为了提高移动通信的质量和速率,采取了将多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)技术和FBMC技术相结合。首先,建立多串流传输模型和共轭数据结构,分析数据流、天线数和预编码矩阵之间的关系。然后,研究系统的峰均功率比(peak-to-average power ratio, PAPR),用凸优化模型对PAPR降低问题进行简化。最后,用快速迭代收缩门槛算法(fast iterative truncation algorithm, FITRA)求解凸优化问题。仿真结果表明,该方法在频率选择性衰落信道中有着优异的PAPR性能,误码率性能良好。

针对传统调制识别算法在低信噪比下识别率不高的情况,提出双路卷积神经网络级联双向长短时记忆(two-way convolutional neural network cascaded bidirectional long short-term memory, TCNN-BiLSTM)网络的调制识别算法。首先,该算法并联不同尺度卷积核的卷积层,提取调制信号不同维度的特征。然后,级联BiLSTM层,对多维特征构建LSTM时间模型。最后,使用softmax分类器完成识别。仿真实验表明,所提算法结构在加性高斯白噪声和特定信道参数的瑞利衰落信道下，性能要优于基于传统特征和其他网络结构的识别算法。在特定信道参数的瑞利衰落信道下信噪比低至6 dB时,该算法对6种数字调制信号的识别率仍可达到92%以上。

为了解决L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communication system, L-DACS1)正交频分复用(orthogonal frequency division multiplex, OFDM)接收机遭受测距仪(distance measuring equipment, DME)信号干扰的问题,提出了正交投影干扰抑制与循环自适应波束形成的空域滤波方法。首先,利用正交投影算法抑制DME信号干扰;然后,利用OFDM信号的循环平稳特性,构建循环自相关矩阵,通过奇异值分解得到波束形成的最优权矢量;最后,利用最优权矢量进行空域滤波。仿真研究表明,该方法可以在OFDM期望信号上形成稳定的主波束,同时能够抑制DME信号干扰。且所提方法具有复杂度较低、低信噪比情况下波束形成算法鲁棒的优势。

稀疏码分多址(sparse code multiple access, SCMA)是针对第5代移动通信系统提出的一种新型非正交多址方案,其接收端采用的消息传递算法(message passing algorithm, MPA)在迭代更新过程中存在冗余计算,因而复杂度过高。针对这一问题,首先利用蒙特卡罗法对接收信号的条件概率密度函数值进行统计分析,发现随着信噪比的变化,条件概率密度函数值呈现一定的统计规律。然后,根据统计结果,提出基于条件概率选择更新的MPA(conditional probability selection update MPA, CPSU-MPA)。该算法选取一定比重的条件概率密度函数值进行更新,同时对未参与更新的外部信息进行舍弃补偿。仿真结果表明,所提算法能有效地降低译码复杂度,且误码率性能牺牲较小。

故障树分析方法是对系统进行可靠性评估的有效方法,但在独立电力系统可靠性的计算中存在可靠性参数计算量大、求解困难等问题。对此,采用故障树最小割序集方法求解独立电力系统的可靠性指标,针对求解可靠性指标时存在的组合爆炸问题,提出了基于时间运算符求解最小割序集的方法。运用分层模块的方法简化动态故障树模型,并根据最小割序集的逻辑运算规则得到最小割序集。最后运用失效概率公式求解得到独立电力系统的可靠性指标。以某常规独立电力系统和B787飞机电力系统可靠性分析为例,验证了所提算法的可行性和正确性,为求解独立电力系统的可靠性指标提供了一种新的思路。

异构仿真网络是实况、虚拟和构造(live, virtual, and constructive, LVC)仿真的基础环境支撑,合理评估其可靠性在LVC仿真应用中具有重要作用。针对复杂网络可靠性评估难以获得精确解、效率不高的问题,提出一种考虑节点失效的LVC异构仿真网络蒙特卡罗评估方法。首先,基于异构网络自身特点及因子定理,对蜂窝网络和无线传感器网络进行等效转化;其次,运用可靠性保持缩减技术对转化的仿真网络进行缩减,提高算法效率和收敛速度;最后,依据不完全可靠节点转化原则,对简化网络可靠性进行蒙特卡罗模拟,实现LVC异构仿真网络连通可靠性的评估。计算结果表明,相比传统蒙特卡罗方法,所提方法在保证计算精度的同时,方差减小,运行负载较小,稳定性更好。