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2011年 第33卷 第5期 刊出日期:2011-05-25
电子技术
高超声速飞行器等离子鞘套中的电磁波传播
李江挺, 郭立新, 方全杰, 刘伟
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  969.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.01
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高速飞行器再入时表面形成的等离子鞘套对飞行器的通讯联络、飞行控制产生不可忽略的影响,导致“黑障”现象。采用压力权函数修正的迎风型矢通量分裂格式(modified advection upstream splitting method by introducing the pressurebased weight functions, AUSMPW+),求解NavierStokes方程组,计算了包覆流场中的电子密度及等离子鞘套对电波的衰减,并且根据电磁窗口装置原理图,对非均匀磁化等离子体中的电波传播进行了仿真。结果表明,增强磁场可明显减小磁窗内的电子密度,有效降低等离子体鞘套对电磁波的衰减。

基于改进遗传算法的正交匹配追踪信号重建方法
王国富, 张海如, 张法全, 徐婷
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  974.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.02
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针对压缩传感现有重建算法的缺陷:重建速度慢,在给定迭代次数的条件下进行重建,缺乏自适应性等,提出了一种改进的遗传算法与正交匹配追踪算法相结合的方法来构造重建矩阵。首先采用改进的遗传算法从测量矩阵的列中以最优染色体的形式选出与当前冗余向量最大程度相关的列,然后从测量矩阵中减去最优染色体部分并反复迭代,直到满足重建精度。实验结果表明,与现有的重建算法相比,在满足相同的重建精度条件下,该方法所需要的重建时间减少了5 s左右,所需要的测量矩阵规模减小了约10%,而且能在待重建信号稀疏度未知时自适应地控制迭代停止时间。

基于PDAF和线性预测的实时小目标跟踪算法
魏瑞轩, 沈东, 孔韬, 郭创
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  978.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.03
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根据红外图像中小目标的典型特征提出了一种新的小目标检测算法。利用图像小目标的微分几何特性,计算图像的最小法向曲率,并以此为阈值,获得小目标的候选区对象,以实现目标检测。针对复杂背景下跟踪过程出现背景杂波干扰或目标受到遮挡时,出现目标消失的问题,提出了一种基于概率数据互联滤波器和线性预测技术相结合的实时跟踪算法,以提高目标跟踪的稳定性和精度。最后,利用实际录制的图像序列进行仿真实验,可准确跟踪信噪比不小于2、运动速度为1帧/像素的目标,验证了算法的有效性和实时性。

海杂波下距离扩展目标的最优二进制检测
赵宏钟, 陈远征, 朱永锋
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  982.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.04
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研究了低擦地角下高分辨雷达对静止或慢速运动的距离扩展目标的最优二进制检测问题。采用K分布模型描述低擦地角下海杂波的统计分布,采用Rayleigh快起伏模型描述扩展目标距离像的幅度分布,详细分析了扩展目标二进制检测器参数与扩展目标径向长度、杂波形状参数之间的关系,最终得到最优二进制检测器的参数选择准则和经验公式,对二进制检测器的实际应用具有较强的指导意义。理论和实测杂波数据证明了最优二进制检测器的有效性。

基于GPS信号的海面目标被动探测
马建国, 曹可劲, 张磊, 李豹
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  987.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.05
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在分析海面反射GPS信号规律的基础上,研究了海面目标通过第1菲涅尔区对GPS信号C/A码相关能量影响的规律,提出了通过检测海面反射信号相关能量变化的方法来探测海面目标。用左旋圆极化天线和软件接收机对该方法进行了地面接收试验,结果表明,当目标穿越第1菲涅尔区时会引起GPS反射信号相关能量的显著变化,通过对反射信号相关能量进行累积平滑处理可以检测这种变化,从而达到探测目标的目的。

基于卷积粒子滤波的交互式多模型算法
孙杰, 江朝抒
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  992.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.06
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针对噪声分布未知环境下的非线性目标跟踪,提出了基于卷积粒子滤波的交互式多模型算法。该算法利用卷积粒子滤波器并行地运行多个模型,对前一时刻每个模型的状态后验概率密度进行交互,从交互后的概率密度中采样作为当前时刻滤波器的初始粒子,对当前时刻每个模型的状态后验概率密度进行加权作为系统输出。与基于粒子滤波的交互式多模型算法相比,算法消除了对量测噪声分布的依赖,提高了效费比,理论分析和仿真结果证明了该算法的有效性。

赋形卡氏天线主面变形的副面实时补偿
冷国俊,王伟, 段宝岩,李小平
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  996.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.07
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针对赋形卡氏天线主面变形导致电性能变差的情况,提出了一种通过实时调整副面位置对其进行补偿的方法。根据最小二乘法对赋形主面的母线离散数据进行分段抛物线拟合,用得到的一组标准抛物环面对变形后的主面进行最佳吻合,同时限定各抛物环面满足同焦轴约束。通过优化计算得出主面吻合参数,再根据主副面的匹配关系,计算副面的空间位置调整参数。将各工况下的副面调整参数存入数据库,实时调用以补偿主面变形。对某64 m天线进行了案例验证,得到了满意的结果。

传感器与信号处理

调频连续波SAR慢速动目标参数估计与成像
梁毅,王虹现,邢孟道,保铮
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1001.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.08
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由于连续波合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)特有的工作方式,带来了不同的回波信号形式。首先分析了调频连续波(frequency modulated continuous wave, FMCW)SAR动目标回波信号模型,然后在补偿连续波SAR与脉冲式SAR不一致性的基础上,提出了一种基于ChirpZ变换校正动目标回波包络距离弯曲,Radon变换校正剩余距离走动,改进的离散Chirp傅里叶变换(modified discrete Chirp Fourier transform, MDCFT)搜索参数的新方法,动目标仿真数据处理验证了该方法参数估计的准确性和有效性。另外根据估计的参数对动目标成像取得了良好的聚焦效果。

认知雷达中基于Q学习的自适应波形选择算法
王彬, 汪晋宽, 宋昕, 韩英华
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1007.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.09
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自适应波形选择器是认知雷达中智能发射器的重要组成部分。有效的波形选择能够在不同的环境下选择发射最优的波形序列,从而以更高的精度追踪目标。针对雷达目标转移概率未知这一特点,把自适应波形选择问题建模为随机动态规划模型,提出应用Q学习的方法来解决这个问题。仿真结果说明,该算法接近于最优波形选择方案,并且状态估计的不确定性低于固定波形。

单星InSAR系统基线模型的误差传播与精度反演
聂鹏程,静,易东云
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1013.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.10
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基于由光学手段测得的单颗干涉合成孔径雷达卫星的支撑臂矢量,通过转换关系建立空间基线模型。综合考虑基线模型在安装、测量和卫星在轨飞行等各环节的误差源,包含卫星姿态误差、外部副天线姿态误差、安装位置地面标定残差、卫星与天线在轨变形量、测量系统轴向标定残差以及硬件设备的测量误差等。分析各自的误差特性,给出多种因素误差源对于空间基线的误差传播机理,推导传播过程中的误差演化特性;基于理论推演的结果给出测量设备合

基于乘积型高阶相位函数的复杂运动目标ISAR成像
包敏, 周鹏, 李亚超, 郭睿, 邢孟道
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1018.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.11
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在逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar, ISAR)成像中,当目标存在非匀速转动甚至是三维转动时,散射点回波中高次相位项造成方位聚焦质量下降,基于目标匀速旋转模型的传统距离〖CD*2〗多普勒(rangeDoppler, RD)算法已经无法获得目标的清晰图像。提出了一种基于乘积型高阶相位函数(product highorder phase function, PHPF)的瞬时成像方法。通过构造不同的乘积型高阶相位函数,并对其进行一维搜索即可得到调频率变化率和调频率值的估计,补偿高次相位后进行快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT),根据幅度最大的位置估计中心频率和幅度信息,在距离〖CD*2〗频率平面和距离〖CD*2〗调频率平面对目标进行瞬时成像,可以获取更多的目标信息。最后,实测数据成像结果验证了该方法的有效性。

非合作双基地雷达发射天线扫描调制影响分析
张财生,何友,唐小明,丁家会
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1023. 
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在分析基于非合作脉冲雷达的机会探测系统特殊性的基础上,重点研究了发射天线在方位上机械扫描时,其天线波瓣图调制效应对系统相参处理输出信噪比的影响。为描述天线周期扫描对系统接收信号的调制规律,引入天线归一化场波瓣图的一般表达式,建立了直达波和目标回波信号的数学模型。然后,以理想条件下匹配滤波输出的最大信噪比为参考,推导了系统互相关处理后峰值输出的信噪比损失。最后,仿真分析了直达波和目标回波的信噪比变化对系统相参处理输出的影响,并给出了关于距离单元选择和接收机中频带宽设计的建议。

基于逆协方差矩阵估计的杂波抑制方法
张柏华, 张永顺, 王永良, 谢文冲
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1027.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.13
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分析了机载双基地雷达杂波分布的特点,并基于杂波逆协方差矩阵的特性提出了基于逆协方差矩阵估计的机载双基地雷达杂波抑制方法。首先利用常规方法估计得到邻近距离门的协方差矩阵;然后利用邻近距离门的逆协方差矩阵对待检测距离门的逆协方差矩阵进行估计;最后通过传统的空时自适应处理方法完成对杂波的有效抑制。仿真结果表明该方法可明显改善机载双基地雷达的杂波抑制性能。

毫米波阵列雷达近场动目标参数估计算法
杨勇, 谭渊, 王泉, 张晓发, 袁乃昌
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1032.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.14
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在毫米波连续波阵列雷达系统中,根据近场各动目标多普勒频率的不同,提出了一种近场动目标多普勒频率、距离及方位三维参数估计算法。首先采用全相位快速傅里叶变换(all phase fast Fourier transform, apFFT)方法估计回波信号频谱,并使用相位差频谱校正法对目标多普勒频率进行校正。全相位FFT方法所得相位谱为信号的初始相位,各通道之间对应信号的相位关系包含了目标的位置信息,采用二维多重信号分类(two dimensional multiple signal classification, 2D MUSIC)方法就可从各目标对应多普勒频率的复幅度中估计出目标的距离及方位参数。计算机仿真结果证明了该算法的有效性。

一种极化SAR图像模糊分类方法
张涛, 孙建涛, 杨汝良
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1036.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.15
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针对极化合成孔径雷达图像模糊非监督分类问题,给出了一种改进的极化合成孔径雷达图像模糊分类方法。该方法通过引入极化总功率参数——span,改进极化合成孔径雷达图像模糊H/α分类方法,进行极化合成孔径雷达数据模糊H/α/span非监督分类。利用机载极化合成孔径雷达数据进行实验。实验结果表明,改进的方法提高了分类性能,聚类中心更为合理。

系统工程
装备研制阶段保障设备配置效率预测模型
刘瑞,康锐,张侦英,黄兆东
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1040.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.16
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通过对效率定义的研究,分析了影响保障设备效率的约束因素,给出了保障设备效率的定义。利用保障活动规划网络图给出了在研制阶段进行保障设备数量预测的方法,并通过保障资源预测中的过程数据得出了保障资源利用率的预测方法。在证明保障设备需求数量服从泊松分布的基础上,结合已有的排队论理论基础,给出了保障设备配置满足率的预测算法。最后通过实例对所提出的保障设备配置效率预测模型进行了验证。

无人战斗机态势评估变精度粗集决策方法
黄长强,胡杰,蔡佳
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1045.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.17
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为了解决在态势评估中一般粗糙集决策方法仅对规则进行提取而不完成规则匹配的问题,提出了基于加权相似性度量的无人战斗机(unmanned combat aerial vehicle, UCAV)态势评估的变精度粗集决策方法。建立了UCAV态势评估决策信息系统模型,基于正确分类率β的确定原则,给出了β值的确定方法,在该β值下从决策模型中提取出了决策规则。提出了基于互信息度的属性相对重要度计算方法,并依据相对重要度给出了属性的客观权重,结合专家经验形成了属性的综合权重。提出了基于属性综合权重的加权相似性度量方法,通过比较当前对象与决策信息系统中所有对象的相似程度给出决策结果,完成对该对象作战意图的预测。结果表明,该方法有利于UCAV对对象作战意图的预测和判断。

基于分层TOPSIS法的预警机效能评估
张毅,姜青山
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1051.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.18
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预警机(earlywarning aircraft, EWA)效能评估是军事指挥员进行作战部署的基础之一,通过对EWA效能评估研究现状的分析,提出一种采用分层逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to ideal solution, TOPSIS)进行EWA效能评估的方法。首先,对影响EWA效能的指标进行分类,建立分层指标体系;其次,构建了多属性决策的分层TOPSIS法的数学模型,并采用熵权法确定指标权重;最后,通过对四型典型EWA的效能评估,表明所提方法的有效性和可行性。

基于支持向量机的部队作战效能评估
程恺, 车先明, 张宏军, 张睿, 单黎黎
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1055.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.19
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随着信息化战争复杂性与不确定性的增加,对部队作战效能的评估提出了更高要求。在分析支持向量机和增强最简半自治适应性作战神经网络仿真工具箱(enhanced irreducible semiautonomous adaptive combat neural simulation toolkit, EINSTein)特点的基础上,建立了基于支持向量机的部队作战效能评估模型,完成从评估指标到作战效能值的非线性映射。在一定作战想定背景下,结合EINSTein系统产生的仿真数据对模型进行了验证。仿真结果表明,与误差反向传播神经网络(back propagation neural networks, BPNN)相比,基于支持向量机的效能评估模型能够降低人为因素的影响,更准确地评估部队作战效能,是一种有效的评估方法。

基于作战效能的战场电磁环境分级描述方法
刘义, 赵晶, 刘佳楠, 冯德军, 王国玉
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1059.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.20
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对电磁环境分类分级是对电磁环境的基本描述方法,是认识电磁环境的基础,因此建立一套对其描述的方法,对武器研制、部队训练具有重大意义。针对现有战场电磁环境分级描述方法的不足,提出了一种基于武器装备作战效能的战场环境分级描述方法,利用复杂环境下武器作战效能的变化对电磁环境进行分级描述,从武器对环境“感受”的角度描述电磁环境。首先对战场电磁环境的定义和内涵进行分析,接着介绍基于武器效能变化的战场电磁环境分级描述方法,最后给出详细的仿真算例。与现有描述方法的对比表明该方法可控性强,可以体现出战场电磁环境的相对性。

基于MDP框架的飞行器隐蔽接敌策略
徐安,于雷,寇英信,徐保伟,李战武
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1063.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.21
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基于近似动态规划(approximate dynamic programming, ADP)对空战飞行器隐蔽接敌决策问题进行研究。基于作战飞行器的战术使用原则,提出了隐蔽接敌过程中的优势区域与暴露区域;构建了基于马尔科夫决策过程(Markov decision process, MDP)的隐蔽接敌策略的强化学习方法;通过态势得分函数对非连续的即时收益函数进行修正,给出了基于ADP方法的策略学习与策略提取方法。分别针对对手在有无信息源支持情况下的不同机动对策进行了仿真验证。仿真结果表明,将ADP方法应用于隐蔽接敌策略的学习是可行的, 在不同态势下可获得较为有效的接敌策略。

基于相似关系的多属性决策问题研究
刘健, 刘思峰, 周献中, 陈素娜
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1069.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.22
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属性权重确定是多属性决策问题中一个重要的研究内容。针对属性权重未知的多属性决策问题:首先,指出决策对象与理想对象之间的相似度与决策对象的优势度之间存在直接的关系;其次,借鉴离差最大化算法,提出用属性值的相似度来确定属性权重;再次,利用各个决策对象与理想对象的相似度对各决策对象进行排序并择优;最后,对属性值为区间数的多属性决策实例进行了分析,同时对该算法与离差最大化算法的异同点进行对比。

基于退化与寿命数据融合的产品剩余寿命预测
彭宝华,周经伦,孙权,冯静, 金光
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1073.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.23
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产品的剩余寿命预测是其维修、更换和备件策略制定的重要依据。目前的寿命预测方法一般仅利用产品自身的性能退化数据,当性能退化数据较少时,剩余寿命预测结果精度难以保证。针对性能退化过程为具有随机效果的Wiener过程的产品,对其进行寿命预测时,采用Bayes方法融合产品的历史寿命信息和该产品自身的性能退化信息,得到性能退化参数的Bayes估计,进而得到该产品的剩余寿命分布,从而提高剩余寿命分布的预测精度。金属化膜脉冲电容器剩余寿命预测分析实例表明了该方法的有效性。

制导、导航与控制
微弱GPS信号捕获中的远近效应消除方法
刘杨,金天,李华军
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1079.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.24
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首先分析了全球定位系统(global positioning system, GPS)互相关对微弱卫星信号捕获的影响,并针对该问题给出了子空间投影算法的推导,从理论上证明其能消除远近效应对微弱卫星信号捕获的干扰。在此基础上,重点分析了码相位和频率误差对子空间投影算法的影响,并通过模拟数据和真实数据加以验证。实验证明模拟数据由于其码相位和频率误差较小并可预测,采用子空间投影能够有效消除强、弱卫星信号互相关对某个微弱卫星信号捕获的影响,但对于实际信号由于频率误差一部分来源于晶振的抖动并不容易预测,针对捕获卫星能量极弱情况下,采用子空间投影的方法则存在较大的强信号残差并不容易被消除。

应用ARMA模型的辅助载波多普勒精确估计
赵琳,高帅和,丁继成
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1085.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.25
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在GPS和捷联式惯性导航系统(strapdown inertial navigation system, SINS)的超紧组合结构中,惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)和星历信息等估计得到的载波多普勒辅助值是影响跟踪环路性能的主要因素,因此提出一种应用自回归滑动平均(auto-regressive moving average, ARMA)模型对估计过程中存在的随机多普勒误差建模,精确估计载波多普勒方法。通过判定随机多普勒误差序列的平稳性,采用时间序列分析的方法建立数学模型;根据随机误差序列的自相关函数和偏相关函数特性,确定模型类型和阶数;利用YuleWalker方法估计模型参数,得到符合该随机序列的数学模型。仿真结果表明,该模型具有很好的适用性,能准确拟合随机多普勒误差,为超紧组合系统中的辅助环路提供精确的载波估计。

基于信息熵的景象匹配区选取方法
张晓晨, 付梦印
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1089.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.26
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提出一种基于信息熵的景象匹配区选取方法。根据基准图的适配性要求,分别以改进的图像信息熵、Frieden灰度熵和归一化平均互信息作为特征指标,考查基准图的景象信息量、特征稳定性和区域唯一性,并以此为依据,采取分层选取策略选取基准图。仿真和实验结果表明,所选基准图具有较高的自匹配概率和较小的匹配误差,能够满足适配性要求。

控制受限的BTT导弹反演自适应滑模控制研究
朱凯, 齐乃明
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1094.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.27
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针对具有非匹配不确定性的倾斜转弯 (banktoturn, BTT)导弹在控制受限情况下的鲁棒控制问题,提出了一种自适应滑模反演控制方法。反演设计的每一步中,采用自适应算法对不确定性的上界进行估计,给出了具有范数型切换函数的连续的自适应滑模控制律。在实际控制量的设计中显式地考虑了控制量的饱和特性,保证了系统在控制饱和时的稳定性,并采用Lyapunov稳定性理论证明了跟踪误差最终有界。仿真结果表明,在气动参数摄动和控制量存在饱和的情况下,本文的控制方法仍能快速、准确地跟踪指令信号,具有较强的鲁棒性。

攻击机动目标的DGG捕获能力
叶继坤, 雷虎民, 王飞, 李炯
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1098.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.28
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为克服传统基于伏雷内(Frenet)标架获取捕获条件的复杂性,基于相对速度坐标系,研究了拦截机动目标时微分几何制导律的捕获能力。首先,根据弹目相对运动学关系,推导了时域下攻击机动目标的微分几何制导指令,并定义了相对速度坐标系;其次,基于相对速度坐标系,将弹目运动轨迹区域分割成3个不同的区域,针对目标机动的不同方向,〖JP2〗根据弹目相对运动初始信息,对3个不同的分割区域及其边界分别进行捕获能力研究,并结合平面几何知识进行证明推导。最后通过仿真表明,分析的微分几何制导律捕获条件是正确和有效的。

基于无奇异变换的双行轨道根数生成算法
刘光明,文援兰,廖瑛
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1104.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.29
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在双行轨道根数(two line elements, TLE)和简化普适摄动轨道预报模型的基础上,针对空间目标TLE采样拟合过程中可能出现奇点的问题,提出基于无奇异变换的空间目标TLE生成算法。引入无奇异轨道根数代替开普勒根数形成改进的TLE参数,推导了目标位置矢量对改进TLE参数的偏导数矩阵,并采用选主列GivensQR分解算法进行观测方程迭代求解,以提高数值计算稳定性。仿真结果表明,该生成算法拟合精度和位置预报残差满足要求,可应用于低轨目标的空间监视。

一种利用星间仅测向数据的滤波定轨算法
王功波,汤国建,白玉铸
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1108.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.30
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基于星间方向观测数据实时确定目标星轨道,一般扩展Kalman滤波算法是建立角度直接观测量与状态量的线性关系作为观测方程。由于缺少距离测量值,仅包含角度信息的观测方程对状态变量的约束较弱,导致滤波算法收敛速度较慢。〖JP3〗将用于初轨计算的改进拉普拉斯方程作为观测方程,这样,观测方程不仅包含了两星的几何信息,还充分考虑了目标星的轨道约束。仿真结果表明,在同样测量精度下,该算法的收敛性能明显优于一般滤波算法。

基于神经网络的反步自适应大机动飞行控制
孙勇,章卫国,章萌
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1113.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.31
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针对飞机大机动飞行时模型非线性和参数不确定性的特点,提出了一种基于全调节神经网络的反步自适应控制方法。飞机模型不确定部分由全调节径向基函数(radical basis function, RBF)神经网络在线补偿,控制律及神经网络参数自适应律由反步法回馈递推得到,并利用一种自适应参数策略的混沌粒子群算法优化控制器固定参数,改善动态性能,最后通过加权伪逆控制分配方法得到最终控制信号。仿真结果表明:在较大的模型气动参数不确定及控制增益矩阵未知时,所设计的控制律仍能理想地跟踪飞机大机动指令飞行,神经网络参数估计误差指数收敛到有界紧集,系统具有快速的收敛性和良好的鲁棒性。

多操纵面飞控系统约束自适应控制分配策略
陈勇,董新民,薛建平,陈娅莉
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1118.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.32
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为充分利用多操纵面飞行控制系统的冗余控制效能,提出了一种权值自适应修正的混合优化控制分配策略。在考虑各操纵面位置约束和速率约束的基础上,建立了多目标混合优化控制分配模型;沿梯度下降方向自适应调整权值以改变控制指令,利用控制目标优化实现对虚拟控制指令的有效跟踪;证明了该模型的等价实现形式,推导了权值矩阵的自适应更新公式。仿真结果表明,该策略可综合考虑各操纵面不同的物理约束和控制效能,生成最优的操纵面协调偏转指令,避免了出现指令抖振的现象。

通信与网络
分布式时隙同步抗时钟频率不一致性能分析
杨琦, 石江宏, 陈辉煌
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1124.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.33
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针对节点时钟频率不一致而引起时隙漂移的情况,分析分布式时隙同步算法的性能。通过把一个时隙周期内的累积时钟偏差等效为时隙相位偏差,建立干扰模型,证明了采用分布式平均的时隙互同步算法可以避免节点时隙偏移量随时间的累积,并将节点之间的最大时隙偏差控制在一定范围内。最后,用计算机仿真和实物测试验证了分布式时隙同步算法可以保证节点之间的同步。

无线传感器网络目标跟踪平台协同调度的实现
莫磊,胥布工
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1129.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.34
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目标跟踪是无线传感器网络的一个重要应用。为了验证和测试算法性能,缩小理论与实际的差距,必须构建相应的物理平台。介绍了所构建的无线传感器网络目标跟踪平台,其硬件包含超声波传感器、被动红外传感器和Micaz节点组成的无线传感器网络,而软件包括上层监控系统及下层节点嵌入式程序。针对节点资源十分有限的情况,提出了一种基于最小均方估计误差的目标跟踪协同调度算法,并在物理平台上成功实现,实验表明该平台能有效地跟踪无线传感器网络内的移动目标,并在保证跟踪精度和跟踪实时性的同时,采用了双重唤醒/休眠机制来延长网络寿命。

基于目标跟踪的移动信标辅助节点定位算法
肖胜, 邢昌风, 石章松
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1135.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.35
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针对无线传感器网络的节点自定位问题,提出一种基于单个移动信标的节点定位算法。信标节点周期性地发布自身位置信息,未知节点被动接收该信息得到与移动信标之间的距离,先求取自身位置的近似估计,再利用无迹卡尔曼滤波进行目标跟踪,完成进一步位置求精。未知节点之间无需测距,降低了通信量和能量消耗。仿真结果表明,该方法能够有效提高节点的定位精度,适用于户外部署的大规模无线传感器网络。


面向战场多任务网络的等级优先动态带宽分配
和欣, 张晓林
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1139.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.36
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为实现空中信息分发平台对战场多任务网络带宽资源的有效管理,在战术互联网资源管理模型中,提出一种等级优先动态带宽分配(classification prioritized dynamic bandwidth allocation,CPDBA)算法。该算法改进了基于网络效能最大化的带宽分配方法,优化了对指数效能业务的调度策略。仿真结果表明,该算法不但能够使相同带宽资源产生更高的任务价值,而且在网络过载时可以确保高优先级业务的服务质量,从而有效解决了多任务网络的链路带宽竞争问题。

组网火控雷达抗反辐射导弹的闪烁诱偏方法
徐宏, 尚朝轩, 韩壮志, 何强, 张西红
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1146.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.37
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从火控雷达抗反辐射导弹的迫切需求出发,以雷达组网理论为基础,提出了组网火控雷达采用间歇辐射抗反辐射导弹的方法。对非相干两点源干扰单脉冲雷达测角理论进行拓展分析,提出了两点源或多点源间歇辐射对反辐射导弹的闪烁诱偏方法。建立了闪烁诱偏条件下反辐射导弹的飞行运动模型,并在设定的仿真条件下,对3部雷达组网间歇辐射对反辐射导弹的闪烁诱偏过程进行了仿真。仿真和分析结果表明,火控雷达在组网条件下采用间歇辐射可以对反辐射导弹进行有效的闪烁诱偏。

2D雷达组网几何定位融合算法
雷雨, 冯新喜, 朱灿彬, 李彬彬
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1151.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.38
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研究了两部2D雷达组网中的目标定位估计和定位精度问题。为考虑地球曲率对目标定位精度的影响,提出了两雷达站组网中基于实际地球椭球模型的几何交叉定位与数据融合相结合的方法,建立了两部雷达观测定位几何模型,推导了定位方程和精度估计公式并进行了误差分析。仿真分析表明,在选择更为实际的观测模型的前提下,利用几何定位与数据融合方法不但改善了两雷达的定位性能,而且根据定位几何精度因子(geometrical dilution of precision, GDOP)图的特点,选择相应的定位雷达,提高了雷达站组合的几何定位精度。

OFDM水声通信中基于压缩传感的稀疏信道估计
冉茂华, 黄建国, 付辉敬
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1157.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.39
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针对正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)水声通信中常规的最小均方(least square, LS)信道估计方法需要大量训练导频且得不到较高估计精度的问题,提出了一种基于压缩传感原理的OFDM稀疏水声信道估计方法。该方法首先以正交短时傅里叶基构成的训练波形为OFDM的导频来“感知”信道,然后利用压缩传感技术的稀疏重构算法来对信道进行重构。〖JP2〗基于实测水声信道的仿真结果表明,在相同估计精度前提下,基于压缩传感的信道估计方法较常规的LS算法所需训练导频数得到大幅度减小,传输效率得以提高,且对噪声的鲁棒性增强,较好地适应了双扩展稀疏水声信道,尤其适用于动平台OFDM水声通信系统。

软件、算法与仿真
重复批均值方法中的置信区间估计
杨明, 时蓬, 刘飞
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1162.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.40
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在仿真实验设计以及仿真结果分析中,常常用到独立重复法和批均值法。独立重复法对多次运行的仿真结果进行特征分析,批均值法则用来对长时间运行的仿真结果进行特征分析。传统的独立重复法在数据有初始偏差时,以及批均值法在样本数据有自相关性时所给出估计的精确性会受到较大影响。重复批均值方法将独立重复法和批均值法相结合,在一定程度上克服了初始偏差和数据自相关的影响,但是运算量相应加大。考虑样本数据的初始偏差和自相关性,给出了重复批均值法的置信区间估计方法,并结合对未知稳态均值和方差估计,对3种方法进行了比较和分析。

混合人工蜂群算法
高卫峰, 刘三阳, 姜飞, 张建科
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1167.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.41
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针对人工蜂群算法收敛速度慢、容易出现“早熟”的缺点,提出了一种混合的人工蜂群算法 (hybrid artificial bee colony, HABC)。在人工蜂群算法的迭代中引入淘汰规则和新的搜索策略,以提高算法的收敛速度;同时,为了维护群体的多样性,对种群中的个体采用差分进化。通过对一个调频(frequencymodulated, FM)合成器参数优化问题测试,表明该算法能够有效地克服“早熟”现象,提高了全局寻优的能力。将其应用于线性系统逼近问题,仿真实验表明该算法是快速有效的。

基于像素合作博弈的非刚性图像配准方法
鄢余武, 刘进忙, 孙亚军
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1171.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.42
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用离散位移场表示形变,将非刚性图像配准问题转化为马尔可夫随机场中的最大后验概率推理问题,从而等价于吉布斯随机场中的能量极小问题。为获得能量极小点,将配准视为像素间的博弈,提出了基于多人合作博弈的非刚性图像配准方法,设计了相应的确定性算法。博弈配准时,每个像素尝试与邻居结盟选择一致的位移向量,使自身和联盟的收益都最大化,迭代地完成配准。新方法能配准复杂的形变,精度高、鲁棒性好,非常适用于图像的精配准。实验结果验证了合作博弈配准方法的可行性和有效性。

改进的核子类判决分析
胡利平,殷红成,陈渤,周平
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1176.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.43
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提出了改进的核子类判决分析(improved kernel clusteringbased discriminant analysis, IKCDA)方法,首先采用快速全局核k均值聚类算法找到每类目标的最优子类划分,然后基于找到的子类划分结果采用核子类判决分析求取最优的投影矢量。基于UCI机器学习数据库的实验结果表明,经过IKCDA特征提取后异类样本间的可分性明显改善了。此外,基于美国运动和静止目标获取与识别(moving and stationary target acquisition and recognition, MSTAR)计划录取的合成孔径雷达地面静止目标数据的实验结果表明,经过IKCDA后可以改善对真实目标的分类性能和对干扰目标的拒判能力。

目标分配的蚁群-模拟退火算法及其改进
麻士东, 龚光红, 韩亮, 宋晓
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1182.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.44
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直升机编队的对地攻击过程中,目标分配是实现作战任务的重要条件。确定了直升机目标分配的优势度计算方法以及目标分配的原则。利用蚁群-模拟退火算法实现了直升机对地攻击的目标分配过程,并针对分配过程中,采用综合优势度最大来确定最优路径所出现的不足对算法进行了改进,即根据信息素的积累量来确定最优路径,能够综合考虑信息素浓度与优势度的影响,避免了为达到全局最大优势度而出现的个体分配效益不好以及收敛缓慢的情况。实验结果表明,改进的算法效率更高,收敛的速度较之前更快,分配结果更趋合理。

基于SVR和DCT的数字图像水印算法
吕秀丽, 卞红雨, 于波
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1187.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.45
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针对彩色图像,提出了一种利用支持向量回归机(support vector regression, SVR)将水印信息嵌入到图像亮度分量的离散余弦变换(discrete cosine transform, DCT)域中的算法。主要思想是应用彩色图像的YCbCr彩色空间,将亮度分量分块后做离散余弦变换,在DCT块中选择中频系数,利用SVR很好的学习和泛化能力,建立中频系数与其邻域系数之间的关系模型,然后根据中频系数和SVR模型预测输出值,调整中频系数嵌入水印。提取水印时重新训练SVR模型,但不需要原始载体图像,实现了水印的盲检测。实验结果表明,该算法具有良好的不可感知性,对色度变化、低通滤波、模糊、锐化、亮度、对比度增强、添加噪声以及几何变换等攻击均具有较强的鲁棒性,尤其对JPEG压缩具有很强的抵抗能力。

基于FPGA的改进型最小均方自适应时延估计器
付学志, 刘忠, 胡生亮, 李朝旭, 宁小玲
Journal of Systems Engineering and Electronics. 2011, 33(5):  1191.  doi:10.3969/j.issn.1001-506X.2011.05.46
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提高时延估计器的运算速度和时延分辨力是实现垂直线阵水下被动声目标快速、精确定位的关键。将最小均方自适应时延估计算法中原有的按“滤波-误差更新-权系数更新”严格依次递进的顺序迭代运算,优化为只包含误差更新和权系数更新操作的全并行乘/加运算。改进后的自适应时延估计器结构紧凑,并未改变其误差收敛特性。消声水池缩比试验表明,基于现场可编程逻辑门阵列(field programmable gate array, FPGA)实现的改进型最小均方自适应时延估计器能够在不需要流水线或时序控制单元的前提下提高数据处理速度,且具有一定的抗噪声干扰性能。

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