为了满足大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统的数据传输需求并降低系统能耗,提出一种基于量子化学反应优化的智能天线选择与功率分配方法。根据大规模MIMO系统不同时段的用户传输需求建立智能天线选择与功率分配模型,推导出其最大能效方程。为有效求解该非线性、多约束的混合优化难题,结合量子计算和化学反应优化机制的优势设计了量子化学反应优化算法,可得到最佳的天线选择与功率分配方案。仿真结果表明,所提的智能天线选择与功率分配方法能实时满足用户的信息传输需求,显著提高系统能效。针对不同的仿真场景,所提方法与现有的智能算法与分配策略相比均可得到最高的系统能效。

为提升欠定盲源分离问题中混合矩阵的估计精度,在噪声环境下基于密度的空间聚类(density-based spatial clustering of applications with noise, DBSCAN)算法的基础上,提出一种自适应确定输入参数的DBSCAN算法(adaptive DBSCAN, A-DBSCAN)用于混合矩阵估计。针对DBSCAN算法邻域半径(Eps)及邻域点数(MinPts)依赖人为设定的问题,首先利用曲线拟合方法得出Eps,然后通过分析聚类输出类别数与噪声点数关系确定MinPts,并将其与混合矩阵估计模型相结合,最后通过最短路径算法实现源信号恢复。实验结果表明,提出的算法在估计混合矩阵和恢复源信号时,相关性能与对比算法相较均有明显提升。

针对无人机飞行过程中其卫星导航系统容易受到电磁干扰而不定位的问题,以某型无人机的导航接收机为试验对象,开展了连续波干扰信号的注入效应试验。通过试验得到不同类型卫星的带内电磁敏感度曲线,并研究了初始载噪比与电磁敏感阈值、干信比之间的关系。此外，还得到了导航接收机定位失锁的敏感频段,然后通过开展定性试验分析,得知同频干扰和混频器副波道干扰是导航接收机定位失锁的主要原因。根据以上结论给出一种无人机卫星导航系统电磁干扰预测的可行性方法,对提升无人机在复杂电磁环境下的安全态势具有重要意义。

为了改善线性生长算法获得视差图可靠性差的问题,提出了一种基于混合优化方法的立体匹配算法。该算法综合考虑了计算效率和图像可靠性,将视差匹配转换为多目标优化问题,通过提出的基于模拟退火的鸽群优化算法求解此优化问题,从而实现视差阈值的自适应调节,并获取相应的根点的最优视差值。所提出的混合优化方法较好地克服了局部寻优和全局寻优方法易受初值影响且收敛速度慢的缺点。此外,为了进一步提高视差图可靠性,利用滤波法去除不可靠的视差。仿真结果表明,该算法可以获得更多深度信息,提高了线性生长算法计算视差图的可靠性和鲁棒性。

在1-Bit压缩感知(compressive sensing, CS)框架下,将信号的稀疏结构先验引入广义稀疏Bayesian学习(generalized sparse Bayesian learning, Gr-SBL),研究基于Gr-SBL的1-Bit CS重构。将广义线性模型与模式耦合稀疏Bayesian学习相结合,提出了一种基于广义模式耦合稀疏Bayesian学习1-Bit CS重构算法，简称为1-Bit Gr-PC-SBL算法。该算法将1-Bit CS重构问题迭代地分解成一系列标准CS重构问题,在信号稀疏模式未知的情况下,基于模式耦合稀疏Bayesian学习实现信号重构。进而,引入阈值自适应的二进制量化,设计了自适应阈值的1-Bit Gr-PC-SBL算法,进一步提升了算法的信号重构性能。

针对空基外辐射源定位(airborne passive coherent location, APCL)系统容易出现可观测性差、定位性能不稳定的问题,提出了观测站航迹优化算法以提高系统的定位跟踪性能。首先，建立APCL系统的二维运动学模型与量测方程,并选取系统可观测度和几何精度因子(geometrical dilution of precision, GDOP)作为优化指标,推导出航迹优化函数。然后，使用加权离散搜索优化算法控制观测站机动至最优观测位置,并以容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)为工具,对目标和外辐射源进行定位跟踪。仿真结果表明,观测站采用航迹优化算法能大幅提高系统定位的稳定性,显著减小跟踪估计误差。

圆迹合成孔径雷达(circular synthetic aperture radar, CSAR)由于具有亚波长量级的平面分辨率、三维成像潜力以及全方位观测能力等条带合成孔径雷达不可比拟的优势,在遥感测绘、灾害监测与评估、森林作物资源管理、战场目标侦察等领域具有广阔的应用前景。本文首先给出了CSAR的信号模型,并分析了其成像特点,然后较为全面地分别对国外和国内CSAR系统和试验的研究进展进行了综述,接着通过对CSAR成像算法、运动补偿、三维成像等成像技术现状的详细分析,总结归纳了CSAR成像技术当前仍然存在的问题,最后对CSAR成像技术进行了总结,并对CSAR未来发展进行了展望。

为提高雷达信号的识别率,提出一种改进的果蝇优化算法(improved fruit fly optimization algorithm, IFOA)和模拟退火(simulated annealing, SA)算法相融合并用于优化反向传播(back propagation, BP)神经网络的雷达信号识别算法。首先,该算法提取雷达信号的调和平均盒维数、信息维数和差分近似熵特征作为信号识别的三维特征。然后,改进果蝇优化算法的寻优步长并添加逃脱系数以修改适应度函数,同时引入三维空间的搜索概念扩大果蝇的搜索范围,再对果蝇算法所求解的接受机制通过SA算法进行修正。最后,将融合后的算法IFOA-SA用于优化BP神经网络得到网络最优的初始权值和阈值,并用此网络进行雷达信号的分类识别。通过与BP和FOA-BP进行对比,结果表明IFOA-SA-BP能够提高雷达信号的识别率,证实了该算法的有效性。

为掌握扫频雷达装备连续波电磁辐射下的干扰规律,揭示单频连续波电磁辐射对扫频雷达干扰的作用机理,以Ku波段扫频雷达为受试对象,通过搭建试验平台,采用全电平辐照法对其进行带内单频连续波电磁辐射试验,从而确定雷达装备电磁干扰规律。带内单频点连续波电磁辐射试验结果表明,受试雷达的回波目标电平随干扰强度的变化而变化。不同干扰频率下,雷达装备电磁干扰效应变化规律基本一致。选取6 dB压制电平为敏感判据,测试不同频率下雷达装备干扰场强阈值。试验结果表明,受试雷达带内较小的电磁辐射(干扰频差为0.14 GHz时)就能对雷达装备造成有效干扰。

基于稀疏恢复的多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)雷达波形分离方法,能够代替匹配滤波,提高MIMO雷达非理想正交波形分离效果,对目标高分辨成像。但由于目标像稀疏性较弱,多观测向量(multiple measurement vector, MMV)稀疏恢复算法的效果有限。通过调整感知矩阵发掘目标像的块稀疏性,提出了一种基于块稀疏的MMV稀疏重构算法来提高成像质量。首先采用改进的复合三角函数(improved composite trigonometric function, ICTF)作为平滑函数近似l₀范数,然后将其扩展到基于块稀疏的MMV模型,最后通过自适应调整正则化参数提升算法稳健性。通过实验验证了该算法在不同稀疏度、不同信噪比下的重构性能,仿真分析了其应用于MIMO雷达对多散射点目标模型的成像效果。仿真结果表明,所提算法能够更好地提高成像质量。

针对利用雷达侦察信号进行干扰效果在线评估时参数冗余、信号变化程度判别不清的问题,提出雷达干扰效果在线评估参数筛选与特征表示方法。对多功能海上雷达信号,利用信息熵筛选剧烈变化参数,通过盒维数和皮尔逊相关系数提取信号变化特征,结合支持向量机实现对未知威胁的干扰效果在线评估。仿真实验表明,当信号参数偏离误差小于10%时,新方法的评估准确率高于92%,显著提高了雷达干扰效果在线评估的可靠性。

简述了传感器管理技术研究的总体概况,包括定义、作用、管理对象、结构和功能模型。提出了传感器管理是复杂的动态多目标优化问题,分析了解决该难题的技术研究现状,主要涵盖传感器管理问题建模、优化目标设计、多目标优化、博弈论应用等。从传感器融入体系、传感器网络化集成应用和算法智能化3个方面展望了传感器管理技术发展方向。

势能是一种广泛存在于物理系统中的物理量,在军事对抗系统中也存在类似的物理量,它能够反映对抗双方态势的优劣,并通过作战行动转化为作战效能,称之为对抗势能。借鉴物理学中势能的概念,将对抗势能定义为“现有的攻击机会转化为毁伤的潜力”,在分析攻击机会生成过程的基础上,提出对抗势场和能级等概念用于攻击机会的量化,给出了一对一格斗中对抗势能的计算公式,并将其推广到多对多的情况下,针对两种典型的势能高估情况给出了公式修正方法

信息物理系统(cyber-physical system, CPS)是支撑信息化和工业化深度融合的综合技术体系,传统的建模与仿真方法难以满足其应用需求。因此,提出面向数字孪生的动态数据驱动建模与仿真方法,通过随机有限集对CPS中的物理实体和传感器进行数据驱动建模,并使用基于贝叶斯推理的预测与校正过程支持数据驱动的仿真模型运行。该方法能够很好地实现数字孪生机制下虚实结合的仿真运行,并实现数据驱动的CPS仿真模型解算,通过以实利虚的方式有效提高了仿真结果的准确性和可信性。最后,通过水面舰艇作战应用案例,验证了该方法的可行性和有效性。

针对控制规则失效下的无人集群自主协同问题,提出了一种基于多元公共品演化博弈的无人集群合作演化机制。首先分析无人集群自主协同需求,在愿景驱动规则下,构建多元公共品演化博弈模型。在此基础上,理论推导出模型的平均丰度函数,并仿真计算成本、收益系数、愿景水平三类参数分别对平均丰度的影响。最后,结合案例研究参数变化对集群合作行为演化的作用机理,并给出合理化建议,为相关理论向实际应用转化提供有意义的探索。

针对人工调配作战资源及规划方案效率低下的问题，本文提出一种基于概率图的作战任务智能规划方法，通过统计分析判定任务间因果关系，采用GNN抽取任务中的关键事件构建概率图并计算任务规划方案成功的概率，进而基于时间序列方法预测战场态势变化，实现辅助指挥员智能决策。最后，本文在某联合登岛案例中开展了方法验证，结果表明，所提出的方法可成功实现任务规划并具有可解释性，可实现对战场态势变化的预测和快速响应，在战场上为军队提供强有力的支持。

针对体系破击战法中的目标选择问题,设计了适用于多属性指标融合的熵权理想点法。并从超网络体系架构出发,设计了以信息流循环效率为评估标准的目标体系价值评估算法。针对联合火力打击多目标同步打击特点,设计了目标组合的体系价值评估算法。在上述算法基础上实现了目标多属性评估,以及基于单目标和目标组合的体系价值评估。实验分析表明,该方法能够快速实现联合火力打击目标的价值量化评估,并且用量化数据验证了联合火力打击中应遵循的3条基本原则,结合目标属性表和体系关联网络找到体系破击的关键目标或目标组合,输入条件简单易行,具备工程应用的基础条件。

为解决空战模式下航空集群射频(radio frequency, RF)隐身性能评估问题,提出一种基于正态波动犹豫模糊集(normal wiggly hesitant fuzzy set, NWHFS)的评估算法。首先，通过基于正态波动犹豫模糊信息的最优-最劣方法(best-worst method, BWM)构建权重确定模型,获得属性权重向量和一致性检验系数。其次，根据集群用频设备参数和具体空战场景提取RF隐身性能评估因子,并得到其计算公式。然后，组织专家根据评估因子结合主观经验构建评价矩阵,并利用属性权重向量聚合评价信息。最后，将NWHFS分数函数作为评估指标,对不同想定下的航空集群RF隐身性能定量评估。仿真算例和对比分析说明了所提方法的可行性和有效性。

针对装备健康管理过程中送修级别的不确定信息和多源决策问题,研究了一种不确定信息的粗糙群决策方法。定义了群决策信息系统以描述多源决策问题,并用不协调群决策信息系统解释决策信息的不协调特性。结合不协调信息的群决策与不完备信息的粗糙决策两种方法长处,设计了不确定条件下的粗糙群决策方法。最后,将粗糙群决策方法应用于某型雷达的送修级别决策,应用实例验证了粗糙群决策方法处理不确定信息的有效性,可显著提高装备送修级别决策的吻合率。

导弹力量作战行动规划在导弹力量作战指挥决策中具有重要作用。针对导弹力量作战行动规划中的实际问题,分析了导弹力量作战行动规划的特点,对其主要内容进行了描述,提出了导弹力量作战行动规划的基本方法和相关规划模型,构建了导弹力量作战行动效能评估指标体系,给出了相应的效能评估方法。研究结果可为导弹力量作战指挥决策提供支持,对提高常规导弹力量作战效能和整体作战能力具有参考价值,并为后续的具体研究提供一定的理论基础。

层次任务网络(hierarchical task network, HTN)作为智能规划技术的重要组成部分,已成功应用于无人平台任务规划、应急方案制定等各领域中。由于日益增加的不确定因素对计划执行效果的影响,迫切需要重新规划技术,因此基于HTN的重新规划技术成为近年来的研究热点。首先,通过对当前研究现状的总结梳理,提出了基于HTN的3层重新规划框架。然后,分别从框架中的计划修复、局部重规划和全局重规划3个层次阐述了相应的技术路线与实现细节,针对不同层次指出了目前方法的优势与不足。最后,对该问题未来的研究方向进行了展望,并提出了待解决的关键问题及解决思路。

针对多导弹编队控制问题,设计了一种既能保证编队精度又能保证在队形形成或变换过程中避免弹间碰撞的编队控制器。首先，建立领弹和从弹相对运动模型,并变换为具有级联形式的编队控制模型。然后，通过合理设置性能函数参数,基于预设性能控制理论设计能够对编队跟踪误差的瞬态过程和稳态精度进行控制的编队控制器。最后，针对队形形成和变换过程中的弹间避碰问题,通过实时改变编队期望位置并结合预设性能控制器的特点,设计了主动避碰策略。仿真结果表明，采用所提的避碰策略和编队控制器,能够使得多枚导弹在避免碰撞的前提下形成良好的编队。

针对高超声速制导炮弹的动力学耦合与非线性控制问题,设计一种基于反馈线性化的终端滑模控制器。首先,兼顾控制系统设计的简便性要求与高超声速制导炮弹的强非线性特点,建立非线性控制模型。然后,对模型中动力学耦合问题,根据微分几何理论对其进行反馈线性化,实现俯仰通道与偏航通道的解耦。最后,对两通道分别设计终端滑模控制器,且控制器有限时间收敛。仿真结果表明,所设计的控制器能够快速稳定的追踪指令信号,且在外界干扰与参数摄动的情况下依然具有良好的鲁棒性。

捷联惯组(strapdown inertial measurement unit, SIMU)是火箭等大型飞行器控制系统的核心部件,结构复杂，可获得的误差系数样本较为缺乏。置信规则库(belief rule base, BRB)作为一种专家系统能够有效融合专家知识和监测数据,可以有效处理小样本情况下复杂系统建模问题。鉴于此,本文提出了一种基于BRB的SIMU误差系数预测方法。为充分利用脉冲量输入信息,提高信息转换精度,降低指标转换过程中的信息损失,根据惯组脉冲量输出特点提出了一种新的匹配度计算方法,提升模型的精度。最后,以某型SIMU加速度计为例验证了所提方法的有效性。

通过引入反双曲函数与终端吸引子函数,构造了一种新型跟踪微分器。反双曲正切函数在平衡点较近处优异的线性特性可以保证系统收敛的平滑性,远离平衡点处的非线性特性能保证收敛的快速性。通过引入终端吸引子函数,降低了高频信号引起的抖振,增强了噪声抑制能力。通过扫频测试总结得出了参数整定规则后，与典型的跟踪微分器进行对比仿真,测试了所设计新型跟踪微分器的性能。最后，在控制器设计时,基于所提出的新型跟踪微分器构造了干扰观测器。通过仿真对比,证明所构造的干扰观测器实现了对模型不确定项的有效估计。

为了提升通信信号的低检测概率(low probability of detection, LPD)性能,从降低通信波形各域能量聚敛性的角度,提出时宽-波形基联合捷变(joint agility of time width and waveform bases, JATW)的波形构架。基于此构架,以切普扩频(chirp spread spectrum, CSS)和正弦扩频(sinusoidal frequency spread spectrum, SFSS)为波形基,采用变时宽(varied of time width, VTW)参数配置方法,提出基于VTW-CSS/SFSS混合波形的LPD通信波形。采用数学推导辅以数值仿真分析的方法,分析所提出波形的各域能量聚敛特征。理论分析和数值仿真结果表明,相较于CSS和SFSS,所提波形的各域能量聚敛性明显较弱, JATW的波形构架有助于提升通信波形的LPD性能。

针对军事通信体系的复杂性和网络化结构特点,通过分析体系中装备实体及各装备之间的通信关系,抽取通信网络模型的构建要素,提出军事通信网络图结构模型。在此基础上设计基于图论的测度指标,分别从装备实体重要性、链路通信重要性以及网络抗毁性3个层次分析军事通信网络的性能。最后，通过具体实例对所提模型及评价方法的可行性进行检验,为战场复杂体系建设提供理论依据。

相对于传统差分混沌键控(differential chaos shift keying, DCSK)系统,短参考DCSK(short reference DCSK, SR-DCSK)系统在一定程度上提升了传输速率和能量利用率,但安全性能降低。针对该问题,提出了一种短参多进制保密DCSK(short-reference M-ary security DCSK, SRMS-DCSK)系统。该系统使用置乱矩阵和移位矩阵构造置乱矩阵组,使置乱矩阵在提高混沌信号保密性的同时还能携带多进制比特信息,这不仅能提高系统的安全性,同时也能进一步提升能量利用率。SRMS-DCSK系统的性能提升通过与同类型的系统进行对比得到验证。采用高斯近似法推导了不同信道下误比特率(bit error rate, BER)的解析表达式,并在仿真对比中得到验证。

在多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统中,为了实现系统的防窃听能力,并提高系统容量,提出了一种基于时间反演的多臂赌博机跳空图案生成算法。该算法考虑信道状态信息的误差,以时间反演和跳空通信为基础,结合使用多臂赌博机算法选取最优跳空图案以提高系统容量的同时降低因防窃听对合法接收端性能的影响。理论分析和仿真结果表明,该算法在防窃听性能、系统容量方面具有优势。

针对现有通信辐射源个体识别方法预处理过程复杂及特征提取较难的问题,提出了一种基于堆栈式长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络的辐射源个体识别算法。该算法直接使用IQ时间序列信号训练LSTM网络,即可实现对通信辐射源个体的高效识别,避免了复杂的信号预处理过程。为使LSTM网络能更好地适用于通信辐射源个体识别,利用3层LSTM网络提取辐射源深层特征,并通过实验优化了网络参数。然后对该算法的实际应用泛化性进行了实验探究,结果表明该算法在其他辐射源数据集上也取得了较好的效果。最后,通过实验对算法进行了验证,结果表明相比于传统算法,在样本数较多时,该算法的识别准确率可以达到98%,而且简单快速智能,便于工程化与实用化。

作为可靠性领域传统的数学工具，概率论难以解决现代可靠性工程面临的难题。本文以不确定理论在退化数据分析中的应用为切入点,阐述了不确定理论的基本公理、运算法则与不确定统计方法,给出了基于确信可靠性理论的可靠性建模思路,提出了不确定失效阈值情形下的退化数据分析与可靠性建模方法。利用时变不确定正态分布建立产品的退化方程,根据专家知识建立失效阈值的不确定分布进而构建裕量方程,最终根据度量方程推导出产品可靠性模型。使用不确定统计中的极大似然估计法与假设检验法解决参数估计与模型验证问题。案例分析说明如果不考虑失效阈值的不确定性,会造成可靠性评估结果较大偏差。研究表明不确定理论适合处理退化数据分析中的不确定性难题,具有广阔的应用前景。

维修性验证是装备维修性工作的重要组成部分,平均修复时间(mean time to repair, MTTR)是维修性定量要求验证的主要参数。本文从国内外装备MTTR验证标准和手册发展情况以及装备MTTR验证常用方法两个方面综述了MTTR验证方法的国内外研究进展。介绍了美国国防部、国际电工委员会和国内相关机构颁布的MTTR验证标准和手册的发展情况,分析了标准和手册中的MTTR验证方法。总结归纳了装备MTTR验证的常用方法及应用情况,包括基于实物装备的验证方法和基于虚拟现实的验证方法。在此基础上概括了装备MTTR验证方法的研究特点,展望了未来的研究方向,并给出了研究建议。

针对三相对称系统,提出了一种新的故障特征提取方法。该方法首先将系统输出信号进行Park变换,之后进行希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform, HHT),从HHT的本征模态函数中选取低频分量,提取信号幅度作为故障特征值。该方法兼具Park变换和HHT的优点,在降低变量维度的同时提高了故障分辨率,并且具有较强的抗噪声能力。最后,在三相逆变电路中进行了仿真实验,根据特征向量间距离分布对不同方法的提取效果进行评价,验证了所提方法的有效性。