宽带噪声雷达参数估计时通常会采用宽带互模糊函数的方法,但是宽带互模糊函数庞大的运算量限制了其在实际工程中的应用,为此提出了一种基于组合噪声调频信号的高速目标参数估计方法。该方法首先将回波信号共轭自混频来抑制多普勒敏感,然后对自混频信号进行短时相关运算,并通过高斯拟合获得分段的时延精确解,最后利用最小二乘算法求得目标参数。该方法通过自混频过程获得的组合噪声调频信号具有更高的时延分辨力,提出的高斯拟合方法较经典的抛物线插值方法精度更高,整个算法无需宽带模糊函数所需的时域重构运算及二维搜索过程,运算复杂度大大降低,适用于实际工程应用。仿真结果验证了本文算法的有效性。

标准粒子概率假设密度(standard particle probability hypothesis density, SP-PHD)滤波在预测粒子状态时没有考虑最新的观测信息,因而存在估计精度较低、粒子退化严重的问题,针对上述问题,提出基于容积卡尔曼的粒子概率假设密度(cubature Kalman particle probability hypothesis density, CP-PHD)滤波算法,该算法基于球面-径向容积数值积分准则,利用容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)产生建议密度函数,并对其进行采样得到当前时刻的粒子状态,从而使粒子分布更接近于真实的多目标后验概率密度函数。同时,CP-PHD算法性能不受目标状态维数影响,与无迹卡尔曼粒子概率假设密度(unscented Kalman particle probability hypothesis density, UP-PHD)滤波相比,具有更强适应性和更好的跟踪性能。实验结果表明,CP-PHD算法的跟踪精度优于SP-PHD和UP-PHD。

群目标跟踪是一种情况更为复杂的多目标跟踪问题,由于军事辐射源目标经常出现雷达关机的情况,因此常用的多目标跟踪方法对于这类辐射源群目标的跟踪效果并不理想。为此,结合聚类技术提出了一种改进的高斯混合概率假设密度(Gaussian mixture probability hypothesis density,GM-PHD)滤波器跟踪方法。该方法在GM-PHD滤波器的更新过程中,通过引入群中心产生的虚拟量测信息以提高目标跟踪性能,但不进行量测集划分。获得单一个体目标的估计状态后利用Jensen-Shannon divergence计算其相似度,然后再对估计目标进行聚类以实现群目标的跟踪。最后通过对相邻时刻的群中心轨迹点进行关联匹配,从而获得群目标的完整运动轨迹。仿真实验结果表明,所提方法能够对辐射源群目标进行有效跟踪,并具有较好的目标跟踪性能。

针对雷达多目标回波微多普勒信息复杂交叠、难以分离与提取的问题,提出了一种基于自适应视野聚类和Viterbi算法相结合的多目标信号分离与提取方法。该方法在时频分析的基础上,利用各旋转目标散射点不同的微多普勒变化特性,进行自适应视野处理,获取各时刻视点在不同视野范围内的食物浓度序列,通过聚类分析获得0-1编码序列,并结合Viterbi算法进行配准处理,得到最优匹配路径,从而实现多目标信号分离与提取。仿真结果表明,该方法能够有效地克服交叉区域干扰及背景噪声的影响,适用于复杂散射模型,较好地实现了微动多目标信号分离及提取。

为了有效消除正弦相位二进制偏移载波(binary offset carrier, BOC)调制信号捕获过程中存在的多相关峰模糊性问题,提出了一种针对正弦相位BOC调制的无模糊捕获方法。该方法通过构建两路本地辅助信号,利用本地信号与接收信号的互相关函数的非线性组合构建无模糊的合成相关函数,从而实现正弦相位BOC调制信号的无模糊捕获。同时,该方法同样适用于复杂BOC(multiplexed-BOC, MBOC)调制信号,并且本地辅助信号的二级码片波形取代了传统方法中MBOC本地复制信号的多级码片波形,极大地简化了接收机的电路结构。理论分析与仿真结果表明,该方法在以牺牲一定的捕获灵敏度为代价的前提下,成功实现了正弦相位BOC调制信号的无模糊捕获,并且在无数据调制的导航通道中表现出更高的捕获灵敏度。

针对无人机遥控链路常受到干扰导致其性能下降或失锁,提出了基于认知多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)的无人机遥控链路,结合认知无线电,构建了集时域、频域、空域以及码域于一体的多域联合无人机智能抗干扰体制,包含了时间、频率、空间以及码元等多种分集技术。理论分析以及系统仿真表明,在感知的基础上,频分以及码分可以实现对无人机遥控链路中常见的窄带以及宽带干扰的抑制;MIMO空时分集可以有效对抗遥控链路的自然干扰,从而对无人机抗干扰性能的提升具有实际意义。

由于调频连续波(frequency modulated continuous wave, FMCW)雷达具有重量轻,成本低,高分辨等优势,在圆迹环扫合成孔径雷达(circular scanning synthetic aperture radar, CSSAR)快速广域成像方向具有较大的应用前景。针对CSSAR信号特点以及该模型下FMCW信号所引入剩余二次相位误差,提出了一种适用于FMCW-CSSAR的成像方法,该方法充分考虑了CSSAR高阶斜距近似的特点并对相应的剩余二次相位误差进行补偿,实现了精确成像。最后,点目标的仿真实验验证了所提算法的有效性。

提出了一种基于序列锥规划的多输入多输出雷达正交连续相位编码波形设计方法,以最小化发射信号的自相关峰值旁瓣电平和互相关峰值电平为目标函数,利用序列锥规划在每一个迭代点对其进行一阶泰勒近似,将原问题转化为一系列二阶锥规划子问题,以便采用原对偶内点算法进行有效求解;为了进一步提高算法的优化性能,对相位增量的门限进行线性变化约束。仿真表明，发射阵元个数和编码长度一定时,所提方法设计的正交波形性能明显优于现有方法,而且该方法能够对正交波形的自相关峰值旁瓣电平和互相关峰值电平分别进行定量控制,以便兼顾两者的性能指标,因而在波形设计时更具灵活性。

主动雷达隐身技术是雷达隐身技术的重要分支。针对一种主动雷达隐身装置进行了深入的定量分析:介绍了该装置的基本组成和工作原理,给出了电磁场约束方程组,在此基础上推导了对消场的表达式,通过对不同入射频率和入射角的数值仿真,着重分析了移相放大器的放大幅度和转移相位对装置隐身性能的影响,并分别给出了放大幅度和转移相位的取值范围。所做工作对进一步认识智能蒙皮式主动雷达隐身技术具有非常重要的理论和工程实践意义。

高频地波雷达飞行目标高度估计一直是工程上尚未解决的热点问题。然而在实际工程应用中,更加关心的是被探测到的飞行目标是高空还是低空的高度属性问题,而且飞行目标高度属性判别研究比精确估计目标的具体飞行高度更有实际应用意义,且更容易在实际系统中实现。基于上述工程设计思想,提出高频地波雷达飞行目标高/低属性判别工程化方法,首次解决了高频地波雷达飞行目标高度属性判别问题。所提方法利用垂直极化电波在高空和低空高度区域的不同电波传播衰减特性构建高度属性判别算法,不仅判别目标高度属性,而且给出高度属性判别可信度。实测数据处理表明,所提方法能够利用少量观测数据快速判别飞行目标高度属性,可信度达到90%以上。

结合图像在Shearlet域中系数的特点,提出了一种基于Shearlet系数稀疏表示与投影总变分(total variation, TV)相结合的合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)图像去噪算法。有效解决了稀疏表示在图像去噪时存在的边缘细节损失与TV去噪时存在的光滑区域阶梯效应。首先,利用SAR图像Shearlet系数的稀疏性,结合系数稀疏表示模型,采用分段正交匹配追踪方法求解优化解,从统计意义上实现稀疏表示后的系数均值为真实图像系数均值的无偏估计;其次,为弥补稀疏表示中丢失部分系数在图像细节上的损失,同时结合这部分系数对应的Shearlet函数有利于表征图像边缘细节的特性,针对图像在丢失系数对应的Shearlet函数空间中投影重构的结果,结合TV方法迭代去噪。实验结果表明,该方法充分利用Shearlet域系数的特性,采用稀疏去噪与投影TV相结合的方法以弥补各自缺陷,在去噪的同时能有效保持图像纹理细节,并具有更优的图像视觉效果。

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)原始数据压缩能有效降低星上下传数据率,但同时也引入压缩误差,对全极化SAR而言将造成极化信息的失真。利用仿真数据,在不同信杂比下,研究当前普遍使用的4 bit量化、8∶3分块自适应量化(block adaptive quantization,BAQ)和8∶4 BAQ 3种压缩方法引入的极化失真。仿真结果表明,数据压缩对图像残余通道不平衡的影响较小,一定条件下可忽略,对图像残余串扰的影响,只有在信杂比远高于40dB的条件下才表现出来,其他情况下将淹没于背景杂波中,这为全极化SAR数据压缩方法的选择提供了参考。

为了研究航母编队在综合作战区内针对多威胁来源指派舰载预警机实施防空警戒时的控制策略问题,首先分析了舰载预警机巡逻策略生成的流程,以流程为主线,依次研究了敌方机场的作战能力及作战剖面、护航舰艇编队及舰载预警机的警戒区域,在此基础上,以空域栅格为单位,研究其对应的预警效果和威胁程度的评价方法;然后通过分析实际需求,提出了“指定架次型”“不考虑成本不指定架次型”和“考虑成本不指定架次型”3类可实现警戒接班任务的巡逻策略规划模型并分别针对性地提出了多主单从结构的多种群并行遗传算法模型求解方法。仿真结果表明,所提出的模型能够实现相应的巡逻策略规划功能,所提出的模型求解算法能够实现对相应模型的高效求解,即模型和算法的有效性得到了验证。

预警机对战斗机的远距引导效能是预警机作战效能体现的重要环节。为实现对远距引导效能的定量分析与评估,以远距引导成功概率作为效能指标。首先,将远距引导分解为水平与垂直引导,采用平行接近法建立引导误差分析的数学模型。其次,依照航向均方根误差的推导流程,推导得到俯仰角均方根误差的表达式,建立了基于概率分析法的远距引导效能模型。最后通过设置仿真拦截场景,分析了目标截获距离与参数测量精度、拦截速度、搜索空域等参数对远距引导成功概率的影响规律,验证了模型的有效性。

超网络理论是复杂网络理论最新进展,其与体系问题有着天然的契合性。基于超网络理论提出了武器装备体系的一种网络化概念模型,可以对体系中的多种动、静态因素进行有效地描述。将体系映射为物理网、关系网和交互网,给出了物理网的定义,并以流的形式定义了交互网,定性分析了不同网络间的关系,介绍了模型实例化方法和基于模型的分析方法,最后以举例的方式进行说明。

针对武器装备科研经费分配难的问题,首先,考虑了不同武器装备研制费用随时间的分布模型,其次,在满足多种现实约束的情况下,以分配方案最大化满足经费需求为目标建立了数学规划模型,并设计了基于差分进化的求解算法。针对模型的特殊性,设计了特殊的编码方式,以满足各种现实约束。最后,通过一个示例验证了该模型和算法的有效性,可以为武器装备科研经费规划提供决策支持。

从装备故障知识库构建的重要性和现有故障知识表示方法存在的不足出发,将本体概念引入到装备故障知识库的构建中,分析了本体与知识库的关系以及装备故障知识的特点,提出了装备故障知识库的结构组成,设计了完整的知识库构建方法,描述了各步骤的具体构建过程,并详细阐述了基于规则的语义推理关键技术,实现了装备故障知识库的构建,也为其他领域知识库的构建提供了方法和技术路线。

为了识别复杂产品关键质量特性(critical-to-quality characteristics,CTQs),提出基于遗传模拟退火算法(genetic simulated annealing algorithm, GSA)的特征选择算法。所提算法将遗传算法(genetic algorithm, GA)与模拟退火算法(simulated annealing algorithm, SA)结合,兼有不错局部搜索与全局搜索能力。提出一种综合适应度函数应用于所提算法,以同时优化CTQ集分类性能和所选质量特性数。算例结果表明,所提算法能有效过滤无关、冗余质量特性,识别关键质量特性;与Memetic算法和信息增益(information gain, IG)算法相比,所提算法在识别更少关键质量特性的同时,得到更高预测精度。

综合考虑高超声速飞行器末制导过程中的运动耦合和参数扰动问题,设计了一种适于高超声速飞行器的三维非线性伪最优滑模制导律。首先,针对运动耦合问题,定义视线旋量和视线旋量速度,构建了基于视线旋量和视线旋量速度的高超声速飞行器三维非线性制导参考模型;然后,针对参数扰动问题,基于变结构控制理论,推导出一种适于多约束制导要求的三维非线性滑模制导律,并通过理论推导证明了该制导律的稳定性;最后,引入伪控制变量,完成了制导参数的优化,从而完成三维非线性伪最优滑模制导律的设计。该制导律能够从理论上克服运动耦合和参数扰动问题,其制导参数又满足一定物理意义下的最优性。仿真结果验证了制导律的有效性。

以某型大展弦比无人机为研究对象,设计了基于鲁棒最优理论和动态投影方法的补偿控制器。首先采用鲁棒伺服线性二次型调节器方法,通过全状态反馈构建满足最优性能指标的参考系统,然后采用输出反馈和动态补偿器替代全状态反馈,重构出具备参考系统全部最优特征结构的动态投影控制系统。重点阐述了通过动态投影控制方法进行系统极点配置的具体步骤,并分析了动态补偿器的自由矩阵参数对系统稳定性的影响。仿真结果表明,与常规比例-积分-微分控制方法相比,所设计的动态投影控制系统具有更强的稳定性与更好的瞬态响应特性。

针对未知障碍规避问题给出了一种障碍规避制导律。将参考点航路跟踪制导法(reference point guidance, RPG)进行改进作为障碍规避制导律,对无人机与障碍的相对运动关系进行分析,确定了规避制导的时机和参考点选取的原则,用非线性微分方程对障碍规避过程进行建模,在此基础上分析了制导参数对系统性能的影响,确定了参数选取原则。仿真结果表明,改进后的RPG能够引导无人机安全规避突发或未知的几何形状不规则的障碍,能够避免不同任务阶段制导律切换过程中存在的安全隐患。

针对欠驱动四旋翼无人飞行器的系统特性,为解决传统四旋翼飞行控制方法中存在的弱点,如系统状态变量间相互有较大耦合、控制效果易受建模误差的影响及抵御外界干扰能力较弱等弱点,设计一种基于扩张状态观测器(extended state observer, ESO)的轨迹跟踪算法,由ESO实现对系统复合干扰的估计,并在控制律中对复合干扰进行实时补偿。由于ESO只需要测量系统输出即可实现对复合干扰的精确估计,因此在实际系统中易于实现,为验证所提算法,进行两种不同情况下的仿真研究,分别为矩形轨迹跟踪和圆形轨迹跟踪,仿真结果验证了所提算法的可行性。

针对火箭的姿态控制问题,基于自抗扰理论和分数阶控制,提出了一种控制器设计方法。通过设计扩张状态观测器,充分利用惯组平台和速率陀螺的复合量测信息对系统的内部和外部干扰进行估计。设计分数阶控制器对估计的干扰进行实时补偿,实现火箭的姿态控制,通过引入可调参数使得控制器参数调整范围变大,保证控制器具有更好的控制精度。考虑到控制器参数多且难以被确定,采用一种基于遗传算法和粒子群优化的混合算法对参数进行调整;通过仿真验证了所提算法可以获得良好的动态性能、抗扰性和鲁棒性。

针对存在不确定性和滞回非线性的三代战机姿态稳定控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的backstepping全局滑模控制策略。利用非线性干扰观测器对系统不确定性和滞回非线性部分进行观测补偿,取消了不确定项变化缓慢的限制条件。借鉴动态面控制思想,引入一阶滤波器降低了backstepping控制器的复杂程度。利用Lyapunov定理证明了系统的稳定性。仿真结果表明了该控制方案对不确定干扰的有效抑制和闭环系统良好的跟踪性能。

针对相控阵导引头离散波束运动引起视线角速率估计值跳跃波动问题,提出一种对波束角误差进行补偿的视线角速率提取算法。分析了相控阵导引头波束离散扫描原理,建立了波束扫描控制数学模型。推导了波束指向误差斜率引起的隔离度传递函数,分析并说明了波束角误差补偿方法。仿真结果表明,应用波束角误差补偿方法能有效地消除视线角速率提取值的跳跃波动,并验证了所提算法在捷联去耦与视线角速率提取方面的有效性。

在传统的无线多播传输中,多播组的系统性能受限于多播组内的最差用户的信道质量。为了克服多播组的系统性能受限的问题,将协作传输引入到基于正交频分多址(orthogonal frequency division multiple access,OFDMA)的无线多播网络中，并提出了在总传输速率受限的情况下,最小化总传输功率的动态资源分配算法。为了减少计算复杂度和保障公平性,提出了协作公平子载波分配算法(cooperative fair, CF)和迭代注水功率分配算法。仿真结果显示,在多播组的用户中进行协作传输的系统性能,要远高于采用传统多播直接传输的性能，并且所提算法也在保证系统性能的同时,实现了多播组间良好的公平性。

为了降低正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)信号的峰均功率比(peak to average power ratio, PAPR),提高系统的误比特率(bit error rate, BER)性能,提出了一种结合时域信号分割和部分子块循环移位的低复杂度部分传输序列(partial transmit sequence, PTS)算法,发送端仅需要一次快速傅里叶反变换(inverse fast fourier transform, IFFT)运算即可获得多个备选序列,接收端通过比较反向旋转序列与最近星座点的距离来恢复时域循环因子,实现了信号的盲检测。采用了两种不同的最佳序列选择准则:最小PAPR和最大相关性准则(cross correlation, CORR),并仿真分析了系统的PAPR性能和BER性能。结果表明,所提算法有效地抑制了OFDM信号的PAPR,提高了系统的BER性能,与传统PTS和选择性映射算法相比,明显降低了计算复杂度。

提出了一种新的变步长算法,并将该算法用于水声信道均衡。该算法克服改进归一化最小均方(developed normanized least mean square, XENLMS)算法依赖固定能量参数λ的局限性,遵循变步长算法的步长调整原则在XENLMS算法的基础上引入一个自适应混合能量参数λk,改善算法收敛速度和鲁棒性。首先通过仿真分析变步长算法中的3个固定参数α,β,μ的取值范围及对算法收敛性能的影响;并在两种典型的水声信道环境下,采用两种调制信号对算法的收敛性能进行计算机仿真,结果显示,新算法的收敛速度明显快于XENLMS算法和已有的变步长算法,收敛性能接近递归最小二乘(recursive least square, RLS) 算法的最优性能,但计算复杂度远小于RLS算法。最后,木兰湖试验验证了带判决反馈均衡器(decision feedback equalization, DFE)结构的新算法具有较好的克服多径效应和多普勒频移补偿的能力,相比LMS-DFE提高了一个数量级。

同时同频全双工技术因能获得更高的信道容量及频谱利用率而得到人们的关注。目前,对单天线收发全双工自干扰信道特性的研究尚未见到。针对此现状,采用基于网络分析仪的信道测量平台,对室内环境下 2.6 GHz共用收发天线全双工自干扰信道进行测量与分析。得到了均方根时延扩展与相关带宽的统计模型。分析了天线馈线长度与损耗对自干扰信道的均方根时延扩展造成的影响。结果表明,均方根时延扩展服从对数正态分布;相关带宽大致服从正态分布;相关带宽与均方根时延扩展基本成反比关系;均方根时延扩展随着天线馈线长度的增加而增加。

用户在宏蜂窝和毫微微蜂窝之间频繁执行不必要的切换将导致系统掉话率增加,用户服务质量和网络吞吐量降低。提出一种带有负载均衡的自适应切换算法,根据网络综合负载水平自适应调节切换滞后余量,结合网络容量、终端所需容量、接收信号强度、业务类型、移动速度等多目标参数进行综合切换判决。结果表明所提切换算法可有效避免不必要切换的发生,降低切换次数并提高网络吞吐量。

密集小小区场景存在很强的视线传输(line-of-sight,LOS)成份,传统基于瑞利衰落的多点协作预编码码本性能将受到限制,同时密集小小区环境下非视线传输(non-line-of-sight, NLOS)成分将更加复杂需要频繁地进行反馈。因此提出一种针对密集小小区莱斯信道的码本设计方案,充分利用LOS和NLOS成分,并结合慢速移动场景的信道特点采用差分码本的形式,在不增加码本空间的基础上提高了实际的码本量化能力。同时设计了一种长短周期相结合的分时反馈方案,对不同莱斯因子的信道场景提供更灵活的支持。

火箭和导弹等运载工具在飞行过程中涉及多种分离,分离过程出现问题会导致整个任务的失败。分离过程中分离体受到多种干扰因素和误差的影响,而靶场试验次数有限,无法得到多因素对分离过程的综合影响。设计了通用型的分离模型,建立包含多种力和干扰的分离载荷库,基于蒙特卡罗随机打靶技术,能够对多种分离过程进行打靶分析,得到多因素干扰的影响情况。对某导弹头罩分离过程进行了蒙特卡罗打靶仿真,得到了在多种偏差因素下分离体的运动范围。

针对移动云计算中的虚拟机(virtual machine,VM)调度问题,考虑无线带宽限制对VM调度的影响,以云提供商的系统效益为目标函数,根据拍卖机制提出了一种带宽受限的VM动态调度(bandwidthconstrainted VM dynamic scheduling,BVMDS)算法。该算法首先根据用户的出价来判定拍卖成功方,然后根据拍卖成功方对计算资源的需求来配置VM,最后采用临界支付的方式来计算拍卖成功方的实际支付价格。仿真结果表明,算法能够有效地改善云提供商的系统效益和资源利用率。

提出一种融合目标分块、显著质心建模和多级关联的多目标跟踪(multitarget tracking, MTT)方法,用于提高互遮挡、相似目标干扰场景中的跟踪鲁棒、准确性。利用自适应阈值背景差分检测运动区域;将目标区域分块,根据块中运动像素处背景差分值计算色彩显著度,建立运动、色彩显著质心模型;建立目标间、目标与运动检测间全局、块级数据关联,判别互遮挡目标及块,并据块遮挡矩阵更新目标模板;利用有效色彩和运动信息计算块质心转移向量及融合权值,获得目标全局质心转移向量以定位目标。实验结果表明该方法对互遮挡、相似目标干扰及外观变化的多目标均具有稳定跟踪性能。

针对经典的奇异值分解(singular value decomposition, SVD)在图像处理中的不足,提出了一种6通道多尺度奇异值分解(multi-scale SVD, MSVD)的构造方法,并将其应用于多聚焦图像融合中。首先,在经典SVD的基础上,利用矩阵分块的方法,给出了一种6通道MSVD的构造方法。其次,对参加融合的多聚焦图像进行6通道MSVD分解,得到高层低频和各层5个方向的高频,对分解的低频子图像采用取平均、高频子图像采用区域能量取大的融合规则进行融合,并进行MSVD逆变换得到融合结果图像。最后,对融合结果图像进行主观分析和客观评价。实验结果表明该方法有好的视觉效果,融合结果图像有较高的清晰度和较丰富的边缘细节信息,且没有方块效应。从客观指标看,该方法有较高的清晰度和空间频率,其清晰度和空间频率比基于离散小波变换、基于提升小波变换、基于曲波变换和基于轮廓波变换的融合方法都高。

随着民航业的飞速发展,机场噪声污染问题越来越严重,研究航迹聚类对机场噪声预防治理工作具有重要意义。现有航迹聚类算法所采用的航迹点对选取方式,无法实现所选航迹点对在空间上的对应,严重影响聚类效果。针对这一问题,提出一种基于航迹点法向距离的航迹聚类模型。该模型采用航迹点法向距离作为航迹相似性度量方法,有效地解决了因飞机速度差异引起的航迹点对选取不匹配问题。通过K-medoids聚类算法对航迹进行二维和三维聚类,使用Davies Bouldin (DB)指标、Dunn指标对聚类结果进行评价。实验表明,提出的模型能够更好地度量航迹之间的相似性,航迹聚类效果更好,从而验证了该模型的合理性和有效性。