利用目标辐射源空间分布的稀疏性,提出了一种基于稀疏表示的多快拍联合波达方向(direction of arrival, DOA)估计方法。该方法首先利用采样数据矩阵大奇异值对应的左奇异向量估计信号子空间,然后采用加权迭代最小方差方法对信号空间进行稀疏表示。与传统的角度高分辨估计方法不同,该方法没有利用样本的统计信息,因而对具有任意相关性的信号源能进行有效的波达方向估计,不需要进行去相关处理,且具有很高的分辨力及估计精度。实验表明在该方法能准确的对目标源方位进行估计,且极大地降低了稀疏表示的计算量。

与基于全阵列的自适应波束形成算法相比,旁瓣对消(multiple side lobe canceller,MSLC)技术具有计算量小、性能稳健的优点。一般旁瓣对消系统要求在进行权值调整时,主瓣方向无信号入射,否则系统方向图将发生畸变。提出了基于子阵列数据差分的旁瓣对消系统设计思路,即利用线性阵列性质来改变主辅天线信号相关性,消除主瓣入射信号影响。在此基础上,针对干扰情况的不同,提出了更实用的多级差分旁瓣对消和反馈差分旁瓣对消技术。仿真结果表明,所提算法在不同信号环境下,均能有效抑制旁瓣干扰,同时保持主瓣方向图不发生畸变,具有很好的稳健性。

针对传统累量域波达方向估计算法对各重复位置处虚拟阵元利用不充分的问题,提出了一种基于聚焦预处理的累量域相干信号波达方向估计算法。首先分析了直接平滑原物理阵列和四阶累积量产生的虚拟阵列不能解相干的原因;然后推导了基于累量域聚焦技术解相干的原理;最后提出了直接累量域聚焦、前后向累量域聚焦和二次前后向累量域聚焦算法,并对其进行了性能分析,指出聚焦预处理技术不但不损失阵列孔径,而且充分利用了累量域各虚拟阵列的数据,提高了角度估计精度。理论分析和仿真结果都表明了算法的有效性。

弹道多目标分离对弹道导弹早期预警和识别具有重大意义。目前弹道目标微动提取与识别的研究都是基于“单目标多散射点”和“多目标单散射点”的假设,而对实际中弹道“多目标多散射点”的情况缺乏考虑。针对这一问题,首先分析了进动锥体弹头和摆动锥体诱饵的微多普勒形式,得到了同一目标不同散射点的微多普勒具有相同的周期性。对于多目标分离问题,首先利用Radon变换估计平动参数实现了多目标平动补偿;之后通过分析多目标时频图循环平稳性,发现弹道多目标分离本质上是多个二维一阶循环平稳(firstorder cyclostationary,FOCS)分量的分离问题;其次，提出了一种基于二维FOCS处理的多目标分离方法；最后，通过仿真验证了该方法的有效性和在强噪声下的稳定性。

针对传感器网络(sensor network, SN)目标融合检测应用中融合中心无法精确地获得局部传感器节点检测性能参数的问题,建立了基于SN的目标融合检测系统,提出了一种非理想信道条件下在线决策融合的目标检测方法。该方法依据解调后数据构建了节点未知虚警概率、检测概率以及节点与融合中心信道平均传输错误概率等未知参数求解模型,并采用非线性最小二乘方法在线地估计出这些未知参数。进而通过选择性能优的节点参与融合,最大化融合检测系统检测概率。仿真结果表明:这种在线决策融合方法能够准确地估计出传感器节点的概率参数以及信道的平均传输错误率;相比于已知先验的最优似然比融合规则,在线决策融合规则检测性能相当。

此前角闪烁特性的研究对象多为偶极子或自由空间中的典型目标,而海、地粗糙面环境中雷达目标角闪烁特性研究的需求更为迫切。采用矩量法与矩阵UV分解相结合(method of moments with the UV, MOM-UV)的快速计算方法,仿真求得PM谱粗糙面及其上方二维目标的各成分感应电流。再利用相位梯度法得到复合散射角闪烁线偏差的精确计算结果,并进一步分析各成分感应电流对角闪烁的贡献,探究耦合对于目标角闪烁特性的影响。

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像分割这一研究热点,综合论述了基于主动轮廓模型(active contour model, ACM)的SAR图像分割方法。首先,介绍了经典的ACM及其数学原理,并通过理论和实验分析了这些模型应用于SAR图像分割时存在的问题;然后,对目前基于ACM的SAR图像分割方法进行了系统的梳理和分类讨论；最后,对基于ACM的SAR图像分割方法作了总结,并对将来的研究方向进行了展望。

中国余数定理(Chinese remainder theorem,CRT)方法是多基线相位解缠绕技术的一个基本方法,但是其较差的噪声鲁棒性问题限制了该方法在多基线相位解缠绕中的应用,然而基于聚类分析的多基线相位解缠绕技术能够克服传统的CRT算法噪声鲁棒性差的问题,本文根据CANOPUS算法中的聚类方法,提出用L-∞-norm的距离测度定义两点之间的距离,从而减少特小类的产生和降低噪点数，进而提高聚类分析的精度,并且改进CANOPUS算法的算法流程以提高聚类分析算法的执行效率，进而大幅度降低聚类分析的运算时间。通过用仿真数据和实测数据验证可得,本文提出的改进聚类方法的聚类分析精度和算法执行效率更高，有效性通过实测数据实验得到了验证。

极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像超分辨处理具有聚集目标能量,提高图像分辨率,抑制相干斑噪声的能力。扩展了多通道幅度和相位估计(amplitude and phase estimation, APES)谱估计算法,并以此实现了极化SAR图像的超分辨处理。运用基于K分布的单极化检测器和基于SPAN、PWF的全极化检测器对实测SAR图像进行了舰船检测。通过分析超分辨极化SAR图像杂波统计分布、弱小目标检测性能、目标区域区分精度、目标轮廓及拓扑结构提取效果等,验证了基于多通道APES谱估计的超分辨极化SAR图像的舰船检测性能。

针对突防编队对抗雷达网的应用背景,以雷达网检测概率为评价指标,建立了应用于干扰机编队多样式协同压制雷达网的干扰效果评估模型。首先阐述了影响压制效果的时间、空域、频率和处理增益4个因素,据此计算了单部雷达在多样式干扰下的检测概率。然后结合雷达网判决中心的工作方式,将网内成员雷达在多样式干扰下的检测性能映射到计算全网的受干扰影响程度。最后充分利用干扰机编队的航线信息,提出以“电子对抗环境下雷达网判决中心对不同航线段内突防编队的联合检测概率下降程度的加权积分”为干扰效果评估函数,建立干扰机编队对雷达网的多样式干扰效果评估模型。仿真结果表明，该模型在雷达网干扰效果评估问题上具有很好的应用性,对合理分配干扰资源、提高干扰机编队的整体干扰效果也有一定的指导意义。

层析合成孔径雷达成像(tomography synthetic aperture radar, TomoSAR)将合成孔径原理用于高程向,通过不同入射角的多幅二维合成孔径雷达图像对高程向反射功率进行重建,从而实现三维成像。TomoSAR中,航迹分布是影响高程向重建的重要因素。针对高程向分布稀疏的情形,压缩感知方法被用于TomoSAR。基于压缩感知的TomoSAR中高程向重建质量取决于观测矩阵的性质,而航迹分布与观测矩阵的重构性能紧密相关。利用一种基于相关系数的观测矩阵优化准则,对航迹分布进行参数优化,从而在航迹数目一定的情况下,实现高程向的优化重建。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。

从高频地波雷达回波谱中反演有效波高的Barrick模型是工程中实用性较强的模型,为了进一步提高有效波高的反演精度,提出了改进的三参数模型,在模型中增加了调节参数,以提高模型的拟合程度。将改进模型应用到了高频地波雷达有效波高的反演中,并与浮标数据进行了比对,二者的相关系数和均方根误差分别为0.81和0.42 m。同时,将改进模型与已有的模型进行了比较分析,结果表明所提出的改进模型对有效波高的反演结果较之已有模型有所改善。

针对多无人机协同对地打击的任务区集结问题,建立了基于一致性理论的分布式控制结构,设计了结合航迹规划与轨迹控制的策略以实现多无人机同时到达。以提高一致性算法收敛速度为目的,引入状态观测器,改进了含有虚拟Leader的一致性控制算法,并对新算法的收敛性和快速性进行了数学证明。仿真结果表明,本文的方法能够有效实现多无人机同时集结到目标位置,改进的算法具有更快的收敛速度。

在中国未来卫星发射需求急剧增加和卫星发射中心发射能力有限的情况下,为多颗卫星协调发射中心和发射时间变得日趋困难。为解决大量卫星发射任务的协同规划问题,以发射成本最少、发射失败概率最低为优化目标,建立了多中心多卫星发射任务协同优化的多目标混合整数规划模型。基于非支配排序的多目标优化算法(non-dominated sorting genetic algorithm II, NSGAII)框架,设计了求解模型的多目标进化算法,提出了发射中心选择的整数编码方案,给出了基于启发式搜索的发射时间规划解码算法,并设计了染色体质量检查与修正算法。基于中国现有的4个卫星发射中心和可能面临的6类发射任务,设计了包含10颗卫星发射任务的小规模案例和30颗卫星发射任务的大规模案例,对模型和算法进行了仿真验证。实验结果表明该方法能有效解决多中心多发射任务协同规划问题。

立足我军装备维修保障实际需求,设计了保修策略体系。然后，在此基础上,针对装备更新保修策略费用难预测问题,结合新型装备多故障模式实际,建立考虑多故障模式的一维更新保修策略费用模型。建立了串联系统、并联系统、混联系统和冷储备系统的多部件多故障模式费用预测模型。最后，以冷储备系统为例进行了案例分析,验证了模型的有效性和实用性,为我军开展军民融合式装备维修保障建设提供理论指导和技术支持。

针对响应曲面构建中模型不确定性问题,在组合建模方法的基础上,通过引入包容性检验,提出了基于包容性检验的稳健性组合建模方法(ensemble of surrogates based on encompassing test,ET-EOS)。首先,根据实际问题及各模型的特点确定子模型集,进而构建各子模型;其次,采用包容性检验筛选子模型,以消除子模型间存在的冗余信息;然后对筛选出的子模型进行加权组合,以构建ET-EOS模型。基于包容性检验,提出了稳健的组合模型,解决了模型不确定下的响应曲面构建问题。最后,结合实际案例和仿真试验验证提出方法的有效性,结果表明此方法不仅改善了模型的预测性能及其稳健性能,而且通过筛选子模型减少了建模所需的工作量。

针对传统风险评价过程中无法综合多人的评价结果、风险之间难以排序等问题,提出了一种基于模糊理论的风险评价方法。建立模糊风险矩阵,把可能性和严酷度放在同一尺度下讨论,引入层次分析法核心理念确定可能性和严酷度对风险的影响权重,综合多人对可能性和严酷度的评价结果,通过确定的可能性和严酷度对风险的影响权重以及综合的评价结果得到风险值。以飞行控制系统中的具体危险为例采用该方法进行评价。通过该方法确定的不同危险的风险指数可进行详细的风险排序,支持风险决策,验证了该方法的工程实用性和有效性。该方法能够更客观地评价危险,为危险的预防措施制定和管理决策提供依据。

针对传统的ε不敏感支持向量回归机(ε insensitive support vector regression, ε-SVR)未充分考虑局部支持向量对回归预测结果的影响,不利于提高回归预测精度的问题,提出了一种εSVR预测误差校正方法。该方法以期望预测值与εSVR回归预测值及局部支持向量间的欧氏距离和最小为目标函数,以ε不敏感损失带(εtube)宽度为约束条件,通过利用高维特征空间中εtube边界上和边界外的局部支持向量对εSVR的回归预测值进行误差校正。利用人工产生的不同分布数据集和UCI数据集进行的仿真结果表明,与传统的εSVR相比,该文方法具有更高的预测精度和更强的泛化能力。

利用电动绳系实现空间碎片自主离轨有广阔的应用前景。受洛伦兹力矩和重力梯度力矩作用,绳系姿态将在当地垂线附近振荡。首先采用拉格朗日法建立电动绳系面内外姿态动力学模型;随后结合国际地磁场模型,给出洛伦兹力和洛伦兹力矩的计算方法;最后结合姿态动力学模型和高斯摄动方程,建立了电动绳系离轨数值仿真模型,在考虑无摆角、仅有面内摆角、有面内外摆角的条件下,对电动绳系离轨过程进行仿真对比。仿真结果说明,电动绳系姿态振荡对离轨有明显影响,只有考虑绳系姿态,才能精确预测轨道参数的变化。

针对常规布局飞机舵面故障下的侧滑飞行控制问题,提出一种基于e-σ-modification混合自适应律的级联式侧滑飞行控制方法。在滚转角和偏航角速率响应时间远小于侧滑角响应的假设下,证明了侧滑角级联回路的稳定性并给出调节时间ts与PI参数的关系。在扰动或未建模舵动态下,针对相对阶等于1和大于1的滚转角和偏航角速率通道分别设计模型参考自适应控制器(model reference adaptive controller,MRAC)。利用李雅普诺夫方法证明了在e-σ-modification律下鲁棒自适应控制内环的有界稳定,并给出在emodification律基础上能够进一步减小输出误差和控制参数误差界限的自适应增益选择方法。仿真验证表明在允许的舵偏范围内,该侧滑飞行控制方法不仅具有较满意的侧滑角保持和跟踪性能,而且能够有效减小上述误差界限,有效性得以验证。

脉冲力控制的离散性和弹体动力学的连续性使得脉冲力控制制导控制系统成为难于分析的混杂控制系统。鉴于此，建立了脉冲力控制弹体和制导回路动力学模型,通过将脉冲力控制制导系统等价为幅值式脉冲调制(amplitude pulse frequency modulator,APF-M)系统,解决了脉冲力控制制导回路的变周期离散化建模问题。进一步利用滑模理论分析了制导回路的稳定性,得出脉冲冲量、喷管点火等待时间及重力对制导回路稳定性的影响。提出了偏置阈值法进行重力补偿,并对脉冲力控制制导回路进行了仿真分析。仿真结果验证了偏置阈值法重力补偿的有效性,并得出加大脉冲冲量,减小喷管点火等待时间能有效减缓失调角发散的结论。

针对应用于受不确定性干扰和噪声影响的卫星自主导航系统中的无迹卡尔曼滤波（unscented Kalman filter,UKF）存在估计精度低、跟踪性能差和鲁棒性弱等缺陷,提出一种改进的强跟踪平方根UKF(strong tracking square-root UKF, STSRUKF)导航方法。该方法中利用星敏感器和光学导航相机设计出导航方案,并通过转换方程将间接量测量转换为观测量。针对平方根UKF（square-root UKF, SRUKF）在高阶系统中因为sigma点的零权值系数是负的或者数值计算误差太大时而可能造成滤波器发散问题,采用一种改良的平方根分解方法,改善了滤波器的稳定性。同时,基于强跟踪滤波器理论（strong tracking filters, STF）,引入多重自适应衰减因子调节协方差矩阵,使得滤波器具有强跟踪能力和克服系统模型不确定的鲁棒性,改善了滤波器的估计精度。将该方法应用于卫星自主导航系统中,实验仿真结果表明,相对于平方根UKF和STF,该方法不仅保证了系统的可靠性,还提高系统的导航精度和改善系统的鲁棒性及跟踪能力。

针对一类严格块反馈型不确定非线性系统,采用反步设计方法提出了一种新的基于滑模状态观测器的L1自适应控制方案。由于系统状态不完全可测,首先设计滑模观测器对系统状态进行估计,并分析观测器的收敛性,在此基础上,通过反步法得到系统的理想控制律。为了消除反步控制中的“项数膨胀”,引入非线性跟踪微分器来提取理想控制律的微分信号。为提高系统响应的瞬态性能,消除控制输入的高频振荡,引入L1自适应控制对控制律进行改进,通过理论推导证明了闭环系统的稳定性。最后通过数值仿真算例验证了所设计控制方案具有快速的收敛性、良好的跟踪性等期望性能。

提出了一种新型的基于Hammerstein-Wiener模型的广义预测控制策略。采用基于最小二乘支持向量机的Hammerstein-Wiener模型描述非线性系统动态特性,作为被控对象预测模型。同时,针对现有遗传算法和混沌粒子群优化算法收敛速度慢和精度低等缺点,给出一种拟牛顿信赖域混沌粒子群混合优化算法,作为预测控制的滚动优化策略,函数测试和非线性对象的广义预测控制的滚动优化表明该算法的优越性。最后,对设计的预测控制器进行实例仿真,结果表明它能满足系统实时稳定运行的需求,取得了良好的控制效果。

针对L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communications system 1, L-DACS1)以内嵌方式部署在航空无线电导航频段而产生的高强度测距仪脉冲信号干扰正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)接收机的问题,提出联合正交投影与盲波束形成的干扰抑制方法。接收机首先通过将接收信号矢量投影到干扰信号正交补空间的方法消除高强度测距仪脉冲干扰,然后利用OFDM信号循环前缀的对称特性,基于期望信号与参考信号矢量内积度量最大化准则得到波束形成权值,并通过波束形成方法提取OFDM直射径信号。计算机仿真表明:论文提出方法可有效克服测距仪脉冲及OFDM散射径信号的干扰,提高L频段数字航空通信系统1的链路传输的可靠性。

针对共轭梯度法获取高斯过程超参数存在迭代次数难以确定及预测不精准等问题,提出一种萤火虫群算法优化高斯过程的预测方法,并将其应用于网络安全态势预测研究。采用萤火虫群优化算法对高斯过程超参数进行智能寻优,建立基于高斯过程回归的网络安全态势预测模型。实验结果表明新方法的平均相对预测误差较共轭梯度法、粒子群优化算法和人工蜂群优化算法分别降低了近29.46%、10.37%和4.22%,且新方法收敛较快。另外,分析对比了3种单一类型和2种复合类型的协方差函数对高斯过程预测的影响,实验结果表明采用神经网络与有理二次的复合协方差函数(neural network and rational quadratic composite covariance function, NN-RQ)的平均相对预测误差较其他4类协方差函数降低了1.65%~7.51%。

机会网络中的节点能量受限且难以补充,其能量消耗情况影响着整个网络的生命周期和性能。针对社区机会网络中部分活跃节点频繁转发数据所导致的能量消耗过快问题,提出一种节点剩余能量均衡的机会网络路由机制,根据节点剩余能量及其在网络中的活跃程度感知其综合转发能力,进而合理地选择下一跳节点,有效减少不必要的转发次数,均衡网络负载。数值结果表明,所提出的机制能够在保证网络投递率的同时均衡网络能耗,延长网络生命周期。

异构无线传感器网络(heterogeneous wireless sensor works, HWSN)能有效降低数据转发延迟、网络能量消耗,是一种更现实的网络模型,基于HWSN的k容错性拓扑控制是一类NP难问题。在综合分析HWSN网络模型的基础上,本文设计了简化网络图构建方法,通过构造有序邻集来约束节点的最大发射功率,以网络总功耗与容错性双优化为目标,实现了一个k容错性分布式拓扑控制算法(k-fault tolerant distributed topology control, k-FTDTC)。实验结果表明,相比分布式拓扑控制(distributed adaptive topology control, DATC)方法,k-FTDTC算法有效降低了网络总功耗和最大发射功率,且具有较好的容错性和较低算法复杂度。

针对目前约束优化算法易陷入局部最优和鲁棒性不好等缺点,提出基于自适应ε的约束优化算法。首先,通过改进的个体比较准则,充分利用优秀不可行个体的有效信息,加大对搜索空间的探索力度,从而提高种群多样性;其次,提出自适应ε调整策略,平衡目标函数和约束违反度之间的关系,进而更加合理地进行个体比较。对13个标准测试函数的对比实验表明,本文算法不仅能够以较高精度收敛到全局最优解,而且鲁棒性较好。

纠错输出编码能有效地将多类问题分解为一系列二类子问题进行求解,已受到众多机器学习研究者的关注。如何构建基于数据的编码矩阵是编码方法确定的关键。针对此问题,基于Fisher原理,提出一种基于支持向量数据描述(support vector domain description,SVDD)的层次纠错输出编码构造方法(hierarchical errorcorrecting output codes, HECOC)。该方法首先采用SVDD计算各类别的可分程度,从而得到由不同子类构成的二叉树;然后分别对二叉树的各层结点进行编码并最终形成层次输出编码。在仿真实验中,对不同子类类群划分构成的基分类器的可分性进行了对比,结果表明,该编码方法能在保证分类精度的同时,提高基分类器之间的差异性和纠错输出编码的容错能力。

计算量是影响DezertSmarandache理论(DSmT)应用的重要因素之一,也一直是DSmT的研究热点。计算编码由于其证据表示和信度计算的合理性,得到了广泛的认可。计算编码在编码转换时简单有效,但在解码转换时需要进行全部可能元素查找,需要大量查找计算,降低了计算编码的执行效率。文章提出了一种修正的DSmT证据〖JP3〗编码方法,该方法将焦元关系转换为唯一的位置属性并事前存储于数据库中,减小了在解码过程中的查找计算量,修正方法在不改变合成结果的前提下更加有效。算例也验证了修正方法在合成结果上的正确性和计算量上的高效性。

多核处理器的并行任务调度一直是研究的热点话题,属于NP-hard问题。针对此问题,本文提出了一种集启发式算法、禁忌搜索算法、模拟退火算法于一体的改进混合遗传算法(modified hybrid genetic algorithm,MHGA)。MHGA改进如下:首先,采用启发式的分层调度来初始化种群,提高初始种群质量;其次,提出基于禁忌搜索(tabu search,TS)的随机编号交叉算子,提高种群的多样性;最后,采用基于模拟退火(simulated annealing, SA)的变异,提高个体质量。实验结果表明,与其他遗传算法(genetic algorithm,GA)相比,MHGA可以得到更小的任务调度时间和更快的最优解搜索能力。

混杂系统同时包含连续动态特性和离散动态特性,并且两种动态相互作用,使其故障诊断变得更加困难。针对此问题，提出了一种混合系统粒子滤波混合状态估计及故障诊断算法,提高了现有方法的适用范围和诊断效率。针对混杂系统受控迁移、自治迁移和随机迁移等特点,首先利用随机混杂自动机对系统离散状态(包括故障)和连续状态进行统一建模,重点对现有基于扩展卡尔曼粒子滤波的连续估计算法进行改进,支持利用在线监测数据来估计混杂系统各类迁移产生的各种离散和连续状态,最后根据离散状态估计结果快速实现故障诊断。通过对典型非线性混杂系统的故障诊断,证明了该方法的有效性。

针对不假定寿命分布类型的长寿命可靠性评估问题,提出一种不同于传统基于退化轨迹和退化量分布的退化数据可靠性评估方法。将时间视为类加速因子并作为协变量,通过引入比例风险模型来描述产品寿命与退化量失效率之间的关系,建立比例失效率退化模型;通过考虑分布簇之间的差异度来确定退化量分布类型,求出退化量基准失效函数及比例失效率系数;采用线性回归模型拟合出类加速模型参数估计,确定已知检测时刻下的退化量失效率函数,并外推产品在退化失效阈值下的寿命可靠度函数;结合实例分析,验证方法的实用性和有效性。

长寿命、高可靠弹上设备产品的加速寿命试验存在小样本、失效机理复杂的问题,难以通过传统的统计方法对其加速因子进行估计,为此本文基于特征寿命的概念,充分继承弹上设备产品各组成部件的可靠性预计方法以及阿伦尼斯(Arrhenius)加速试验模型,采用由底层数据向上层结构综合的思想,提出一种整机受试产品的加速因子估计方法,并推导给出受试产品的贮存寿命综合预计模型。以弹上某型气压高度表产品为例,完成具体的贮存寿命加速试验方案设计与分析,并给出故障判定及处理准则,以此验证本文方法的工程适用性。