量测驱动的自适应新生目标强度基数概率假设密度(adaptive target birth intensity cardinalized probability hypothesis density,ATBI-CPHD)滤波器可以在新生目标强度未知的情况下进行多目标跟踪,然而该方法利用所有量测产生新生目标,没有考虑关联问题。为此,本文提出了一种基于数据关联的改进算法。首先,给出了ATBI-CPHD在高斯混合CPHD(Gaussian mixture CPHD, GMCPHD)框架下的实现。其次,在GMCPHD滤波框架下采用一种基于量测标签的方法进行量测估计关联,并引入高斯元标签进行航迹保持,在此基础上提出了一种航迹管理方法。最后采用量测波门进行量测量测关联,利用关联后的量测产生新生目标。仿真结果表明，该算法可以在提高跟踪效果的同时提升计算效率。

基于数字射频存储(digital radio frequency memory, DRFM)技术的转发式干扰的存在性检测是对抗有源欺骗干扰的前提。干扰机的相位取样量化会导致干扰信号有谐波分量的寄生。在雷达距离/速度波门内同时存在目标信号和欺骗干扰信号的情形下,利用经验模态分解(empirical model decomposition, EMD)算法分离出干扰信号谐波分量,通过提取干扰谐波分量与目标回波在时频域上能量分布特征差异,提出了一种基于时频域熵特征的有源欺骗干扰检测方法。该方法不需要估计噪声参数,且具有恒虚警(constant false-alarm rate,CFAR)特性。蒙特卡罗仿真结果验证了该方法的有效性。

为了解决视频跟踪过程中,由于运动目标在实际运动中常存在旋转、缩放等形变导致的目标丢失问题,提出了一种融合了图像HASH值、小波变换和模板匹配算法的目标跟踪算法。该方法利用背景差分法得到运动目标模板,通过对图像信息进行小波变换得到低频子图像,并在低频子图像中进行全局搜索，确定最佳匹配区域。模板更新策略利用图像间HASH距离,判断图像间的相似性决定是否更新模板。实验仿真结果证明,该算法在运动目标存在缩放、旋转等形变时,仍可以准确跟踪目标。

为了确定非圆信号波达方向(direction-of-arrival,DOA)估计中参数化校正的方差下限,基于阵列误差影响下的随机性非圆信号模型与联合信源时域自相关特性的非圆信号模型,分别推导了DOA参数与阵列误差参数的联合估计克拉美罗界(Cramer-Rao bound, CRB)。通过将推导的非圆性能界与未利用非圆特性的性能界进行对比分析,理论证明了非圆性能界比未利用非圆特性的性能界更低,且两者的差异在低信噪比和大非圆率信号入射的情况下较大。实验结果不仅验证了理论分析的正确性,同时表明信源时域自相关信息有助于进一步提升阵列误差的校正精度。

目前,分离式电磁矢量传感器相干源估计问题研究处于起步阶段,现有方法最多只能解6个相干信号源。研究空间平滑算法在分离式电磁矢量传感器阵列中的应用,以解决该问题。首先对平面阵列进行两维子阵划分,然后通过选择矩阵对该划分子阵进行抽取,最后对各抽取子阵进行空间平滑处理。完成两维空间平滑后,利用子空间旋转不变技术和矢量叉积算法完成目标的两维波达方向估计。所提方法在解决共点式电磁矢量传感器互耦严重、硬件设计困难的同时,采用稀疏阵列提高了波达方向测量精度,且该方法不受制于6个相干入射信号源。计算机仿真结果证明了所提空间平滑方法在均匀分离式电磁矢量传感器平面阵中解相干的有效性。

针对无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)数据链在地理环境、气象环境、电磁环境等构成的复杂环境中受干扰程度提出一种结合支持向量机(support vector machine, SVM)与功率准则的预测评估方法。首先对系统误码率以及干扰传播模型进行仿真,并针对两个单音干扰存在的情况获得仿真数据、划分干扰等级,得到学习样本;比较了特征归一化和特征降维这两种不同输入形式与4种不同核函数下的学习效果,获得了具有良好效果的预测模型;应用该模型并结合具体地理环境对实际场景进行干扰程度预测,结果与理论值相符,证明了方法的可行性和有效性;预测结果也可用于UAV航路规划与航路评估,具有很强的应用性。

为解决大型相控阵天线维修成本高及维修时机难以确定、维修优化建模难度大、优化模型仿真计算困难等问题,提出一种基于区域量化的天线阵面维修优化模型。通过分析天线单元失效对天线性能的影响,建立了天线阵面的区域量化模型,将天线阵面的维修问题转化成多个子区域的维修优化问题。在此基础上,以使用可用度为约束条件、以单位时间维修费用最小为优化目标,建立了阵面分布不均匀的大型相控阵天线视情维修优化模型。算例仿真与分析表明，提出的模型真实有效、可行性强,能够很好地解决阵面分布不均匀的相控阵天线维修优化问题。

针对传统微带天线带宽窄的缺陷,提出了一种混合编码方式的自适应差分进化算法来优化展宽带宽。该方法先对贴片和地板采用网格编码进行粗优化,再对去除的贴片和地板部分采用基函数编码进行细优化,通过寻优得到了一款新型的宽带天线,带宽从11~15 GHz展宽到了9~17.5 GHz左右,天线带宽展宽率达到了112.5%。该方法计算精度高,通用性强,通过两步优化大大减小了计算量,基函数编码提供了优化天线的新思路。

欺骗干扰是一种常用的干扰手段,相对于常规理想直线航迹的合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)而言,圆周SAR的航迹参数难以获取,用常规解析表达求解并进行干扰调制的欺骗干扰方法行不通,鉴于此,本文提出了一种基于多接收机的圆周SAR欺骗干扰方法。该方法不需要侦察圆周SAR的具体参数信息,直接从多接收机的斜距差中求解敌方SAR系统的参数整体,进而进行干扰调制。相比于直接测量各项SAR参数,该算法具有更高的测量精度和较强的算法稳定性,在载机存在运动误差的情况下,系统仍然可给出满意的干扰效果。本文同时分析了SAR系统精度对欺骗干扰质量的影响。最后,仿真实验验证了所提方法的有效性和可行性。

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像降噪过程中容易引起细节纹理信息损失的问题,该文结合SAR图像相干斑噪声的统计特性,提出了一种基于变换域系数线性最小均方误差(linear minimum mean-square error, LMMSE)估计的SAR图像降噪方法。首先通过SAR场景下的Kmeans聚类算法将相似图像块聚类;然后针对每一类相似图像块集合进行奇异值分解(singular value decomposition, SVD),得到同时包含图像块集合行列相关信息的含噪奇异值系数;为从含噪奇异值系数中更准确地估计出真实图像奇异值的系数,先通过加性独立信号噪声(additive signal-dependent noise, ASDN)模型将乘性噪声转化为加性噪声,再利用LMMSE准则对奇异值系数进行估计,最后将估计结果重构得到降噪后的图像块集合。实验结果表明,该方法充分利用相似图像块集合奇异值系数稀疏的特性,采用LMMSE准则估计奇异值系数,既保证了系数中噪声分量的去除又避免了图像纹理细节对应小系数的丢失,不仅去噪效果明显,同时能有效地保持图像纹理细节,具有良好的图像视觉效果。

针对单部窄带雷达无法获得高速自旋目标无失真二维像的问题,研究了基于多部窄带雷达组网的自旋目标无失真成像方法。首先在建立自旋目标窄带雷达回波模型基础上,分析了单基窄带雷达成像方法;然后分别研究了基于多幅窄带雷达图像配准的旋转对称目标和非旋转对称目标图像二维定标方法;最后,对配准后的各窄带雷达图像进行融合得到了目标的无失真二维像。仿真实验验证了本文方法的有效性,并分析了算法的鲁棒性。

船载X波段雷达图像中风条纹的完整性因舰船运动而破坏,影响风条纹法反演海面风向准确性,而利用雷达散射截面反演风向不受雷达载体运动的影响。通过建立雷达散射截面与天线照射方向的谐波函数关系,解决了局部遮挡问题,利用预处理后的雷达图像数据，通过最小二乘法拟合出谐波函数的系数,谐波函数的最大峰值点对应的方向就是反演风向相对航向的角度,再根据此时的航向就可以计算出风向。利用实测数据验证海面风向反演算法,并与船载风向标测得的数据进行比对,结果表明,由雷达散射截面反演出的风向与参考风向基本一致。

研究单基地十字阵多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达中目标二维角度参数估计的问题。已有的算法往往忽略了信源矩阵中的类Vandermonde结构,而这种特殊的结构可以提升参数估计精度。基于均匀线形阵列(uniform linear array,ULA)的中心对称特性和目标参数矩阵中的类Vandermonde结构,提出一种基于改进的三线性分解的二维角度估计算法。首先利用酉变换的方法构造阵列增广输出矩阵,再将二维角度估计与三线性模型相联系。由于增广输出使得阵列的虚拟孔径增大,因而本文所提算法的参数估计精度要优于传统三线性估计算法。此外,本文提及的改进算法不需进行谱峰搜索及奇异值分解,并且能对估计的二维目标角度自动配对,最后的仿真结果验证了本文算法的有效性。

机载雷达告警系统仿真的主要目的是建立雷达告警系统的数学模型、混合雷达信号模型以及电磁环境模拟。通过解混雷达混合信号,完成雷达信号分选,实现雷达告警系统功能。首先，提出了建立机载雷达告警模拟系统的方法,利用SystemVue软件平台实现了该仿真系统。然后，对该系统的实时性进行了研究,类比透明计算概念中服务器与用户之间的关系,改变以往传统的数据传输模式,使得该仿真系统的实时性得到了保证。最后，在仿真实验中对处于不同杂波干扰环境中的雷达告警系统的性能进行了对比分析。该系统的建立,不仅为验证信号分选算法提供了平台,同时也为外场试验提供仿真数据,具有一定的实际应用价值。

针对通信约束在不确定环境下对多无人机协同区域搜索问题的影响,提出了一种基于预测控制思想的多无人机协同区域搜索算法,研究各种通信约束对多无人机协同区域搜索效能的影响。首先,根据多无人机协同搜索的行为准则建立了无人机运动模型和搜索模型。其次,分析了通信约束对于多无人机协同搜索的影响,结合预测控制思想,使多无人机在执行区域搜索任务时同时考虑当前搜索代价和长期搜索代价,提高了多无人机的协同搜索效能。使用蒙特卡罗方法对各种情况进行仿真,仿真结果验证了基于预测控制的多无人机协同区域搜索算法的合理性和有效性。

时敏目标呈现的持续时间和出现空间不稳定等特点加大了无人机编队任务分配难度,将影响无人机编队的任务执行效果。针对该问题,在Leader-Follower编队结构下提出一种多无人机时敏任务动态分配算法,实现战场环境下多架无人机对多个时敏目标的打击。该算法在时敏目标时间窗口约束下,通过综合评估目标威胁代价、距离代价、任务执行时间、毁伤能力和打击收益完成编队任务动态分配,保证了无人机编队打击多个时敏目标的效能最大化。仿真结果证明了该算法的有效性。

利用超网络建模体系结构是体系网络化描述、评估和演化性探索的一种重要发展趋势。目前提出的超网络模型仍然处于概念探索阶段,在体系结构的复杂关系描述、体系属性信息和拓扑结构之间互影响机理挖掘等方面问题的研究存在局限性。梳理了体系结构超网络建模研究现状,提出基于粒计算的装备体系结构超网络建模方法,采用四元组粒模型的形式化描述将装备体系的拓扑信息与属性信息结合起来。利用超网络构建体系结构的复杂关系模型,实现了系统、功能、活动、行为与能力等体系要素之间的层次关联。通过超边机制将粒模型与超网络模型较好地联系起来。

为改进现有装备经济寿命模型求解时计算量大、不便于分析等缺点,提出了一种新的装备经济寿命确定方法。首先通过Lambert W函数求解出装备经济寿命的精确计算解析式,其次采用多项式拟合、有理拟合对Lambert W函数进行精确估算,并将结果与Lambert W函数近似解和精确解进行比较,在此基础上得出了装备经济寿命的精确估算公式。实验表明,估算公式是一个分段函数形式,对经济寿命的估算精度可控制在±1年。该方法与传统的列表法相比,不仅具有直观性,利于掌握和计算,同时便于进一步分析经济寿命的影响因素和变化规律。

针对云层遮挡影响光学卫星成像质量的问题,以新一代敏捷卫星任务规划问题为背景,对云层信息进行建模,提出了一种云层遮挡时间窗口计算方法,通过引入预判和二分法推进计算环节来提高遮挡窗口的求解效率。根据任务约束条件建立了考虑云层信息的敏捷卫星任务规划模型,并利用蚁群算法进行寻优计算。具体设计了状态转移规则、任务安排规则和信息素更新规则。通过10个不同规模的情景案例进行仿真对比分析,仿真结果验证了云层模型和提出的处理方法在敏捷卫星任务规划问题上的有效性。

以管理决策为背景,从协商视角对证据推理进行研究。根据决策者偏好,可以有选择地参与协商,协商的基本思想是在满足决策者个体需求条件下,从整体上尽可能使各证据修正值与每个决策者给出的证据偏差最小,然后得出协商权重进行证据组合。最后,通过算例分析验证了该方法的优越性。

捷联惯性/卫星超紧组合导航技术是当前导航制导领域研究的热点和难点,对此研究具有重要的理论意义和应用价值,国内外研究者众多。但由于对超紧组合技术研究的出发点和应用对象不同,研究者所提出的超紧组合系统结构和原理不完全一致,针对这种混杂现象,目前尚无统一的分类标准。综合了捷联惯性/卫星超紧组合导航技术国内外发展现状,对现有超紧组合技术原理进行了详细分析,并在总结各类超紧组合结构的技术特点基础之上,将其分为基于相关数据浅度融合超紧组合、基于相关数据深度融合超紧组合和基于伪距数据超紧组合3种。最后,对捷联惯性/卫星超紧组合技术未来的发展趋势进行了展望。

针对高超声速飞行器高度与速度跟踪所面临的参数不确定与外界干扰问题,提出基于干扰估计的鲁棒控制律设计方法。首先建立含参数不确定与外界干扰的高超声速飞行器模型;而后基于动态逆思想,将动力学模型进行线性化,并将由参数不确定与外界干扰对系统造成的总效果看作系统总干扰,从而引入线性扩张状态观测器实现对系统状态及总干扰的估计;最后考虑总干扰作用,提出具有鲁棒性能的动态逆控制律与滑模控制律。通过与传统控制律进行对比仿真,结果表明所设计的两种鲁棒控制器只需在原有方法基础上进行简单改进,即可较大程度提高对系统参数不确定与外界干扰的鲁棒性,具有良好的跟踪性能。

变速控制力矩陀螺(variable speed control moment gyro,VSCMG)簇相对于单框架控制力矩陀螺簇仅增加了飞轮转速可调自由度,实现难度不大,但能够缓解奇异问题。基于线性代数理论,从机理上分析了已有的添加零运动的加权伪逆操纵律不能规避VSCMG簇内所有奇异点。针对添加零运动的加权伪逆操纵律不能规避奇异点的问题,采用优化方法,设计出一种新型的VSCMG簇操纵律,能够规避采用传统添加零运动的加权伪逆操纵律不能规避的奇异点。最后搭建整个航天器姿态控制系统,仿真验证了所设计的新型操纵律奇异规避的有效性。

基于飞机的动力学方程、运动学方程等给出了用航迹向量函数一阶、二阶导数计算飞机姿态角的方法。重点讨论了飞机气流倾斜角的计算方法。首先给出了气流倾斜角正切的计算公式,然后利用飞机在飞行过程中,左右翼下沉与航迹曲线主法向向量的指向之间的关系,给出了确定气流倾斜角正负号的方法,在此基础上给出了飞机气流倾斜角的计算公式。利用该公式推导了斜平面上飞机做变加速圆周运动气流倾斜角的计算公式。通过对比六自由度飞机运动模型姿态角的计算结果,验证了姿态角计算公式的有效性。

为了减小三轴转台误差对惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)误差模型系数标定精度的影响,提高IMU在三轴转台上的标定精度,首先分析了三轴转台各误差源,给出了陀螺仪和加速度计的输出与转台的位置、姿态误差之间的关系。据此设计了正十二面体-20点的位置和速率试验计划。该方法能同时辨识出IMU的误差模型系数以及转台误差源,自动补偿了三轴转台的误差,提高IMU误差模型系数的标定精度。最后对理论分析结果进行仿真验证,给出了转台误差与IMU误差模型系数标定误差之间的关系。

针对欠驱动自主水下航行器(autonomous underwater vehicle, AUV)的自主回收问题,提出了基于偶极势场的一种回坞导引算法。将回坞过程分为回坞准备阶段和回坞阶段,其中回坞准备阶段利用航路点导引为AUV规划出一条路径,使AUV到达回收站的一定范围之内,保证AUV可以对回收站上的两个应答器进行准确定位;而回坞阶段AUV根据获得的应答器的测量位置计算出AUV在对接系下的坐标,利用建立的偶极势场导引AUV沿入口方向进入回收站。采用自适应非奇异终端滑模控制,保证航向角跟踪控制的鲁棒性和自适应性。仿真结果表明,所设计的回坞导引算法是有效的。

针对具有非线性不确定性、不可测动态不确定性和参数不确定性的非线性系统,结合反演提出了自抗扰控制器。与现有的鲁棒自适应控制方法不同,该方法不区别不确定性的类别,构建了扩展状态观测器来处理总不确定性;同时为了避免传统反演设计过程中的计算复杂性,构建了微分器;此外,引入了动态信号来主导不可测动态不确定性。最后利用李雅普诺夫稳定性分析证明了设计的控制器可以保证系统输出收敛到参考信号的残集内。仿真结果验证了该算法的有效性。

针对低信噪比和符号速率采样条件下的载波同步问题,提出了一种新型的复合载波跟踪环,同时也给出了一种较直观的环路参数确定方法。该载波同步环改进了原有的符号硬判决算法,并通过引入采样速率变换模块使得数字锁频环(frequency-locked loop, FLL)和数字锁相环(phase-locked loop, PLL)工作在不同采样速率条件下,来提高在低信噪比环境中载波频偏和相偏的估计精度。该参数确定方法是在z域中,直接根据闭环系统的稳定性和单位阶跃响应特性来选择最优的参数。仿真结果表明,该参数确定方法具有很好的可行性,且所提出的载波跟踪环在较低信噪比条件下能获得良好的同步性能。

针对低信噪比下二进制偏移载波时分数据调制(time division data modulation-binary offset carrier,TDDM-BOC)信号的副载波类型盲识别及参数盲估计问题,提出了一种改进的基于循环谱包络的方法。该方法首先建立副载波分别为正弦和余弦时的TDDM-BOC信号模型,然后推导其对应的循环谱包络,最后通过在循环频率域的一维搜索即可完成副载波的类型识别以及伪码速率和副载波速率的盲估计。仿真分析表明,对于TDDM-BOC(10,5)信号,该方法能在低信噪比下对副载波类型进行有效识别并且实现伪码速率、副载波速率的有效估计。

本文针对移动自组织网络中实时业务特殊的服务质量(quality of service,QoS)需求,提出了一种新的媒体访问控制(media access control,MAC)协议,即基于公平的时分多址(fair-time division multiple access, F-TDMA)协议。该协议采用特定的时隙分配算法,来确保实时业务的QoS需求,并兼顾数据业务的接入性能。OPNET仿真表明:F-TDMA协议较现有协议具有较低的接入时延和较高的吞吐量,并且针对不同的业务类型F-TDMA协议可以优先确保实时业务的接入性能,同时又不会使数据业务的接入时延过大而失去发送的意义。

场景语义分类是图像理解领域中一个重要的研究方向,涉及到信号处理、模式识别、计算机视觉和认知科学等多学科交叉。场景分类任务中,图像内容描述和分类判决是两大关键问题。图像内容描述力图得到关于场景图像最具判别意义的表示,而分类判决则对训练样本集的图像内容描述学习、训练,并建模得到某类场景图像区别于其他场景类图像的计算模型。目前,很多场景分类方法针对图像内容描述和图像分类进行了深入的研究,对室外人造场景、室外自然场景和室内场景图像进行分类,取得了较好的分类效果。然而,场景图像自身内容上的变化和差异,既会造成同一场景类内对象的差异性,同时也造成不同场景类之间图像的视觉相似性,特别是对于不同的室内场景类。因此,场景语义分类任务十分困难,是计算机视觉和认知心理学领域中一个颇具挑战性的难题。室外图像场景分类研究相对成熟,而室内图像场景分类研究却进展缓慢。本文综述了图像场景语义分类的研究进展,并分析了场景分类算法的性能,指出场景语义分类研究中存在的问题。

Harris算子是经典的角点检测算法,但却存在检测性能依赖高斯窗窗长和阈值的不足,本文对此做出改进。先设定较低阈值,检测出图像中的疑似角点。再构造一个新的圆环模板,通过内外两个圆环上的像素点评估中心像素邻域灰度变化,用构建的新模板遍历每一个疑似角点,滤除虚假角点,得到最终检测结果。本文算法计算内外两个圆环上像素的灰度变化,充分考虑了角点在局部区域灰度变化明显的特征,不涉及微分运算,所以具有较好的鲁棒性。通过一系列实验,新算法在实际应用中明显具备良好的检测性能。

为了对复杂环境中的目标进行长时间的精确跟踪,在压缩跟踪算法的基础上提出一种尺度自适应的多模型压缩跟踪算法。该算法首先利用离线学习获得目标的尺度约束集,建立目标的多尺度模型,实现尺度的自适应选择;其次,利用随机投影矩阵对多尺度图像特征进行降维,减少算法计算量;最后,利用多模型分类器在线学习训练朴素贝叶斯分类器实现目标跟踪。实验结果表明,本文算法在跟踪尺度变化的目标和外观变化的目标时,跟踪性能有了较大改善,虽然处理时间有一定程度的增加但仍满足实时性的要求。

针对细菌觅食优化算法寻优过程中精度差、易陷入早熟收敛等缺点,提出一种变概率混合细菌觅食优化算法。借鉴粒子群算法的信息共享机制,采用能综合反映细菌自身学习及群体合作的趋化方向,以提高算法的寻优精度和效率;基于群体适应度方差理论引入变概率迁徙策略,帮助细菌快速跳出局部极值,避免了早熟收敛和精英细菌逃逸;采用改进型佳点集方法构造初始种群及迁徙后的新个体,保证了种群多样性和解空间随机性。实验结果表明,本文提出的算法在全局收敛能力及优化精度和速度方面均表现更优。

退化数据在小子样、高可靠、长寿命产品可靠性评估中的作用日益突显。针对工程实践中多阶段可校正电子装备可靠性评估难题,综合考虑任务的多阶段性和校正行为影响,建立了基于Wiener过程的性能退化模型,采用贝叶斯方法得到退化模型中漂移参数的后验分布估计,构建了光滑函数解决系统校正行为导致的函数不连续性问题,在此基础上根据首次到达时的概率分布提出了多阶段可校正系统的可靠性评估方法,给出相关数值算例,验证了模型、方法和分析结果的正确性和实用性。

针对性能退化过程服从Wiener过程的产品,运用贝叶斯统计推断法,提出了一种融合同类产品加速退化试验(accelerated degradation test, ADT)信息与个体外场退化信息的可靠性评估方法。考虑到内、外场应力环境之间的差异,提出了基于修正系数的Wiener过程双参数修正模型;分别建立了步进ADT数据模型与外场退化数据模型,得到各应力下分布参数估计值;利用加速因子,将各加速应力下分布参数估计值折算到正常工作应力下,构成未知参数先验分布的数据样本;采用CvM检验法,确定未知参数最优先验分布类型及其超参数估计值;构建了外场退化数据下未知参数的后验分布函数,采用马尔可夫蒙特卡罗方法,得到参数的后验分布均值。通过实例分析验证了所提方法的正确性和实用性,结果表明,本方法可有效处理先验ADT信息与外场退化信息之间的融合评估问题。