基于交叉偶极子构成的锥面共形阵列,建立了四元数表示的锥面共形阵列模型并提出了四元数多重信号分类 (multiple signal classification,MUSIC)算法。算法通过同极化子阵的构造以及秩损原理实现了导向矢量中极化信息和波达方向(direction of arrival,DOA)信息的剥离,进而得到入射信号的二维DOA估计和极化参数估计,有效降低了极化DOA联合估计的计算量。仿真结果验证了算法的有效性。

针对红外与可见光图像融合时,两种异质图像信息容易相互干扰,造成融合图像出现模糊、信息混乱和对比度降低等问题,提出了一种基于双边与高斯滤波混合分解的融合方法。首先采用双边和高斯滤波器对输入的红外与可见光图像进行混合信息分解,得到小尺度纹理细节、大尺度边缘和底层粗略尺度图像信息;其中的大尺度边缘信息包含红外图像的主要特征,依据该特征确定各分解子信息的融合权重,从而将重要的红外特征信息注入到可见光图像;最后通过对各融合子信息进行组合重构出融合图像。实验结果表明,该算法融合效果要优于传统基于多尺度分解的图像融合算法。

将一幅图像按照一个目标的大小进行缩放,然后计算其梯度特征,再对梯度特征进行标准化,二值化能够极大地提高目标候选区域的选择和检测计算效率,减少耗时。由于对海上舰船目标的检测是具有丰富角点的人造目标,对ObjectNess二值化标准梯度特征(binarized normed gradients, BING)方法中的目标候选区域提取算法进行改进,使其能够更加快速地进行候选区域的选择并保持较高的检测率。分析了海上多舰船目标的图像特征,提出了利用角点确定目标的候选基点,再利用ObjectNess BING检测模型训练获得的多目标尺寸进行候选区域的选择,对互联网上下载的多幅多舰船图像进行处理的结果表明,算法能够有效减少候选目标区域的数量并保持较高的检测概率。

采用传统对称量测方程对多维多目标跟踪会增加伪观测量,在目标航迹交叉点附近容易产生较大跟踪误差。针对这一问题,提出一种基于多项式因式分解思想的改进对称量测方程,通过建立同一目标在不同坐标系中状态之间的联系,将新量测集与原始量测集的对应关系描述的更加准确,利用泰勒展开公式推导出新量测的观测误差,求出相应的观测误差协方差阵。与现有对称量测方程方法和联合概率数据关联算法仿真对比,验证所提方法不仅延续了对称量测方程时效性优势,而且提高了目标在航迹交叉时的跟踪精度。

针对数传、测距一体化的调制方式高斯最小频移键控复合伪码测距(Gaussian minimum shift keying+pseudo-noise, GMSK+PN)信号的信噪比估计,提出了一种精度较高、复杂度较低的快速算法。该算法采用层状结构分解的方式,将信号分解为若干信号单元,对每一个分解的信号单元进行功率分配计算或信噪比估计,最后快速准确地计算出整个信号的信噪比。信噪比在 1~13 dB之间时,估计误差小于0.5 dB。利用Simulink仿真工具,验证了该算法的有效性。

免携带设备定位是利用目标对无线通信链路产生的阴影衰落来估计目标的位置。针对现有算法定位精度有限、计算复杂度高等问题,在无线层析成像(radio tomographic imaging, RTI)的基础上提出了基于双重构的定位算法。该算法利用正则化快速重构的特点,首先对目标进行初步的定位;其次将粗定位区域进行像素精确划分,同时利用链路选择法减少链路个数,降低算法复杂度;最后提出补空间稀疏度自适应匹配重构算法,将目标位置转化为稀疏信号重构问题，完成定位。实验仿真结果表明,与基于RTI的单重构定位算法相比,所提双重构算法能达到较好的定位精度,且实时性更高。

研究雷达数据处理中的杂波抑制及虚假目标消除的方法。针对密集杂波干扰,结合工程应用实践,提出一种基于杂波图的杂波抑制方法,对涉及的杂波区域判别与标识、杂波图网格划分以及提高杂波图分辨率等关键技术进行了全面阐述。同时,给出了组网雷达数据处理中的杂波抑制方法,包括组网雷达杂波环境下融合权值选取以及利用融合中心信息辅助单雷达抑制杂波并建立航迹等。仿真试验结果表明，提出的方法可以有效抑制剩余杂波和剩余干扰产生的虚假航迹,适合应用于杂波环境下的雷达数据处理和组网雷达数据处理中。

针对传统合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)回波仿真算法忽略目标散射特性在观测时间内随方位角度和信号频率变化这一问题,提出一种基于时域有限差分方法(finite--difference time-domain method, FDTD)电磁散射计算的SAR原始回波数据生成方法,在此基础上提出了基于服务器的并行仿真策略及流程。该方法利用FDTD算法及后续仿真处理精确模拟了SAR系统线性调频脉冲信号从卫星传感器发射后,与场景目标发生相互作用,再被SAR系统传感器接收并生成原始回波数据的全部物理过程,从而得到高保真的SAR原始回波数据。最后,通过典型目标时间谱与空间谱的仿真对比实验及最终成像结果证明了本文所提算法的正确性及有效性。

提出了一种相干矩阵的自适应估计方法,基于估计结果矩阵进行传统四分量分解,以提高高分辨率极化合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)四分量分解的准确性。该方法根据像元主要散射类型对估计样本做自适应选取,消除异质像元对估计结果的影响;并通过对地物异质度的判别实现窗口平均估计和不动点迭代估计的自适应选择,以适应不同异质程度的地物分布情况。实验采用ESAR以及UAVSAR数据进行验证,结果表明,采用自适应矩阵估计的四分量分解结果更接近地物的实际散射机理。

提出一种基于密度峰值搜索(find of density peaks,FDP)的全极化SAR图像(polarimetric synthetic aperture radar,POLSAR)无监督分类方法。由于在边缘地带以及奇异点的散射类型复杂,在无监督分类过程中干扰巨大,本文通过构建基于信息熵的显著性图来剔除这一类点的影响,并对剩余部分的参数进行了加权处理。随后在H//A/SPAN空间基于FDP方法进行无监督分类。最后通过ESAR的数据进行了实验验证,结果证明了方法的有效性。

天空双基地雷达作为一种新型预警雷达体制,具有探测范围大、抗干扰能力强等优点。本文首先建立了天空双基地雷达的几何模型,然后对目标回波、杂波及直达波进行建模,并分别分析了三者的距离特性与多普勒特性,最后对有无地球自转情况下多普勒频率与目标飞行速度角度的关系、空时二维杂波谱以及目标回波与直达波的空时二维谱进行了仿真。综合理论与仿真结果,表明所建模型是合理的,能为天空双基地雷达关键技术研究提供参考。

针对目前导弹状态评估存在的问题,在分析导弹状态参数的基础上,建立了导弹状态参数体系,并将导弹状态按照实现其特定功能分为良好状态、较好状态、堪用状态、拟故障状态和故障状态,进而设计了一种基于改进证据理论的多指标融合导弹状态评估方法。针对D-S证据理论应用于导弹状态评估存在的证据源权重分配、合成过程中未知信息处理及冲突分配等问题,在分析现有改进方法的基础上,采用状态参数的权重系数对原始证据源进行修正,并基于全局冲突应在引起冲突的焦元之间进行局部分配的思想对证据理论进行了改进。通过实例分析,验证了改进方法的有效性及设计的导弹状态评估方法的正确性。

针对地空多元复杂网络用频规划和指配问题,提出了一种地空多元复杂网络用频优选模型。首先,将地空多元复杂网络节点以及节点之间关系进行抽象,从角色功能、移动能力和网络结构三方面提出了表现节点重要性的属性指标;然后,将节点作为决策的基本对象,并将节点属性作为影响决策方案的核心要素,利用灰关联投影多属性决策方法对每个决策方案距离理想决策方案的接近程度进行计算,得出决策方案的重要度序列;最后,通过对地空多元复杂用频网络进实例计算,验证了模型的有效性和合理性。

开展了对载人航天器维修性设计体系的研究,明确了载人航天器维修性设计体系构成,包括维修性设计、维修性验证、维修性评价和维修性管理。维修性设计包括维修原则确定、维修需求分析、维修任务规划、维修模式设计等;维修性验证包括维修试验规划、分析仿真验证、实物试验验证和在轨飞行验证;维修性评价包括飞行工程师评价和航天员评价;维修性管理将维修性设计、验证、评价工作进行有机衔接并在工程上实施。本文可以作为载人航天器在轨维修性设计工作的参考。

从大系统的角度出发,对预警机指挥引导有人机/无人机编队协同对海作战系统进行了闭环设计,实现从作战方案装订到任务完成后返航整个作战过程的建模与仿真。整个过程提出了多种新的算法及思想,其中包括纯追踪、平行接近、捕获法3种自动引导模型和引导员手动引导模型,以消除僚机与长机的〖JP2〗相对位置偏差为思想设计的编队队形变换模型,以禁飞区对编队具有排斥力为思想设计的威胁规避模型等。最后通过Visual C++对各模型进行仿真实现,通过具有强大图形显示功能的二维仿真软件MapX和三维仿真软件Vega Prime实〖JP〗现战场态势可视化,并通过二维/三维显示模块之间的通信实现二维/三维视景显示的同步及实时切换。仿真结果表明,整个系统设计合理有效。

以武器装备采购系统技术创新再投入比例控制为研究对象,综合运用经济学、控制论等相关理论,采用模型推演、数据演算、仿真验证等方法,对技术创新再投入与系统发展绩效的关系进行了理论分析和实证检验。区分单系统和全系统,就技术创新再投入比例的优化及实现路径进行了探讨,为我军武器装备采购宏观调控政策的制定完善提供依据和参考。

研究了航天高技术评价指标体系建立的原则,并系统分析了指标体系的具体内容。针对指标体系的特点,采用改进的可拓层次分析法和动态加权相结合的方法对指标体系进行评价,并用实际算例验证了指标体系建立的科学性以及评价方法的可行性及有效性。

针对传统装备技术状态等级划分方法中存在的不足,提出了基于关联维数分析的装备技术状态等级划分方法。在此基础上,建立了基于径向基神经网络的模式识别模型,对重新划分技术状态等级后的样本数据进行训练,实现了装备技术状态等级模式识别。案例分析表明,该方法可有效改进原有技术状态等级划分不准确的问题,提高技术状态评估的准确性。

考虑到三维空间目标导弹相对运动方程的非线性特性以及中制导段的多约束条件,采用Gauss伪谱法设计了一种多约束条件下的最优中制导律,同时考虑了导弹自动驾驶仪的二阶动态特性。考虑的约束条件包括:交班距离、视线角、视线角速率以及过载指令。性能指标为剩余飞行时间n次方的倒数乘以控制输入的平方的积分。研究结果表明,在性能指标中引入时变权重系数时,虽然消耗的燃料有所增加,但是导弹在满足交班约束条件的同时过载指令能够收敛至零,利于中末制导的顺利交接。

提出一种基于磁悬浮控制力矩陀螺(magnetically suspended control moment gyroscope,MSCMG)金字塔构型的航天器姿态测控一体化控制方法,利用姿控回路中的执行机构,既进行航天器姿态测量,又进行航天器姿态控制,改变了传统姿控系统由姿态敏感器、控制器、执行机构的组成方式。首先建立磁悬浮转子径向力矩模型,通过实时检测磁悬浮控制力矩陀螺中的磁轴承电流、磁悬浮转子位移、框架角速度,联立金字塔构型中的3个径向力矩模型求解出航天器的姿态角速度,再设计相应的姿态控制律和框架操纵律,实现航天器的姿态调节,仿真结果证明了该方法的正确性和有效性。

针对航天器总体设计过程中姿态稳定控制器的选择问题,构建了一套基于群决策的姿态控制器择优评价体系,并给出度量评价结果可靠性的可靠度指标。构建了基于控制器鲁棒性、控制力矩、参数敏感性、控制器复杂度和收敛速度的姿态控制器择优评价指标体系,采用同时融合多种赋权法优势的有序加权(ordered weighted averaging, OWA)组合赋权法确定指标权重,给出一种群组专家参与的区间型姿态稳定控制器择优评价方法,并定义了基于区间分析的评价结果可靠度定量描述指标。实例分析了航天器总体设计过程中的姿态稳定控制器择优评价过程,验证了控制器择优评价体系的有效性和评价结果的高可靠度,丰富了决策理论,增强了决策者信心。

针对现有模型解决航空器滑行轨迹优化时冲突约束能力不足问题,提出了一种新的混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)模型。利用区域划分和区域公共节点网络构建层次化滑行道结构模型,提高了滑行道建模精度,并在此基础上应用区域控制规则实现对滑行道的无冲突占用。同时,基于滚动时域策略对复杂的滑行轨迹优化问题分阶段求解,提高了滑行规划模块的灵活性和求解速度。实验结果表明，利用该模型能够有效回避滑行冲突，降低平均滑行时间和距离，提高场面运行效率。

线晃动初速度会对惯性系粗对准精度产生可观的影响。误差分析表明,在纬度45°处,2 min的粗对准时间内,0.1 m/s的北向晃动初始线速度将产生3.15°的方位误差角。针对这一问题,通过多项式最小二乘拟合算法估计出了线晃动初速度,实现了对包含线晃动初速度在内的线晃动干扰的抑制。将所提的优化惯性系粗对准算法和其他相关惯性系粗对准算法通过车载实验进行比较。实验表明,所提优化算法稳定性好,方位误差小于0.05°,达到相对最佳对准效果。

首先阐述以可靠度作为度量的低密度奇偶校验码(low-density parity check code, LDPC)译码算法,然后提出低复杂度的连续相位调制(continuous phase modulation,CPM)软解调算法,该软解调算法不依赖于噪声方差,避免了信道噪声方差估计不准确对解调性能带来的影响,最后提出一种低复杂度的联合迭代译码算法,该算法以符号/比特的可靠度作为内外译码器之间的迭代信息,具有简单、易于工程实现等优点。仿真结果表明,新的软解调算法的性能与概率域下的解调算法几乎没有差异;在总迭代次数相同的情况下,采用低复杂度联合迭代的性能相比于未采用联合迭代的性能有约0.75 dB的增益。

差分混沌相移键控(differential chaos shift keying,DCSK)技术具有较好的抗噪声性能以及较低的检测复杂度,但是其传输速率比较低。为了提高其传输速率,提出了一种基于空时块码(space time block code,STBC)技术的DCSK通信系统。该系统充分利用了不同混沌信号之间具有较好的互相关性的特点,采用解码复杂度低的非相干解调技术,具有良好的抗噪声性能、不需要信道状态信息的优点。推导了在多径瑞利信道中STBC-DCSK系统的误码率性能。大量的仿真实验结果表明,提出的STBC-DCSK系统在损失了微小的系统误码率性能的情况下,进一步提高了传输速率。

为了降低正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)系统中传统选择性映射(conventional selected mapping, CSLM)算法的计算复杂度,提高系统的频谱利用效率,提出了一种基于盲检测的低复杂度分块选择性映射(block selected mapping, BSLM)算法,发送端利用逆快速傅里叶反变换(inverse fast fourier transform,IFFT）性质仅需少量低维IFFT运算即可获得较多的备选序列,接收端采用低复杂度的盲检测方式。仿真分析了所提算法的峰均功率比(peak to average power ratio, PAPR)、立方度量(cubic metric, CM)和误比特率(bit error rate, BER)性能。结果表明,所提算法不仅明显降低了计算复杂度,而且有效抑制了OFDM信号的PAPR和CM,获得与已知边带信息的CSLM算法相近的BER性能。

针对域间路由系统的级联失效展开研究,分析了系统级联失效的机制,建立了域间路由系统级联失效模型。模型引入了符合节点真实信息的IRS介数,并基于IRS介数定义节点的初始负载;针对系统中节点的重启现象和BGP更新报文的交互现象,引入了节点重启时延和更新报文存活时延,使构建的级联失效模型更加符合系统的真实情况。最后,通过仿真实验分析了IRS介数与其他测度的区别,研究了不同模型参数对系统级联失效的影响。研究结果为分析和提升域间路由系统的安全性能提供了有效的参考和借鉴。

针对异构蜂窝网络中femtocell和macrocell之间的跨层干扰和同层干扰问题,提出了一种新型的干扰管理方案。该方案采用部分频分复用将蜂窝网络中所有小区划分成不同的空间区域抑制macrocell之间同层干扰,然后femtocell利用合作频谱感知获得可用信道资源,并通过设置干扰阈值的方式将家庭基站用户(femtocell users, FUEs)进行分簇抑制femtocell间的同层干扰。同时,该方案以跨层干扰限制为基础进行功率调整。 最后,与目前现有的计划相比,仿真结果验证了该方案能更有效地抑制系统干扰和提高系统的性能。

针对传统的图像去噪算法容易忽视图像纹理细节的问题,首先提出一种全局自适应分数阶积分去噪算法。该算法可以在去除图像噪声的同时,对图像的纹理进行一定的保留。其次在全局自适应分数阶算法的基础上,针对一类低强度椒盐噪声提出另一种基于小概率策略的自适应分数阶微积分图像去噪与增强算法,该算法将图像中噪声点的出现视为小概率事件并进行分割,然后再采用自适应分数阶积分对噪声点进行处理的同时,采用自适应分数阶微分对图像的纹理进行增强和保留。实验结果表明,两种方法都可以达到较好的去噪效果,其中基于小概率策略的自适应分数阶算法在去噪的同时更具有增强图像的边缘的效果。

现有的压缩方法通常采用固定的扫描方式。然而,每幅图像都有其自身的特点,采用固定扫描难以使其得到好的压缩性能。针对该问题,提出了一种基于自适应扫描的图像压缩方法。首先,对图像进行小波变换后,根据图像内容决定子带间扫描顺序。其次,对于子带内扫描,根据子带特性设计不同的扫描方法,以尽可能保留图像的纹理特征。最后,采用二叉树编码器对扫描后的系数序列进行编码。实验证明,在相同条件下,该方法明显优于主流的JPEG2000,且优于最新的基于固定扫描的自适应二叉树编码方法。

针对传统的颜色直方图和加权颜色直方图跟踪算法难以在复杂环境下对目标进行有效跟踪的问题,提出了一种基于局部背景加权直方图的目标跟踪算法,该算法将目标的局部背景看作上下文,将其引入目标表征。在粒子滤波跟踪算法框架下,用局部背景加权直方图来表征目标,以增强目标与背景的鉴别性,从而突出目标区域内的前景信息。各种场景的实验结果比较表明,提出的跟踪算法比传统的颜色直方图和加权颜色直方图跟踪算法具有更好的稳定性和鲁棒性,特别是针对目标被局部遮挡及跟踪环境光照变化较大等情况。

v-支持向量回归机(v-support vector regression, v-SVR)的对偶形式与ε-支持向量回归机的对偶形式相比增加了一个额外的不等式约束,截止目前还没有找到有效且可行的v-SVR 的v解路径算法。针对Loosli等人提出的v-SVR的v解路径算法存在路径不可更新的问题,提出了改进的v-SVR的v解路径算法。该算法基于v-SVR的修改形式及Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件,通过引入新的变量和附加项的策略,能够有效地避免在绝缘增量调整过程中存在的冲突和异常,并最终经过有限次数迭代拟合出整个v-解路径。理论分析和仿真结果表明,该算法是有效且可行的。

Global Skyline 查询是Skyline查询的一种变种,它和动态Skyline查询、反Skyline查询关系密切,已被广泛应用于多目标决策、网络监控、数据挖掘等方面。随着数据的积累,传统集中式的Skyline查询已经不能满足大数据的处理要求。为了高效解决大规模的基于时间序列的数据处理难题,提出了基于MapReduce框架并行的Global Skyline Cell查询算法。首先,通过对实际应用需求进行分析,本文提出了基于时间序列数据Skyline查询的时间倒排索引模型;并提出了Global Skyline格概念,利用格间的支配关系进行粗粒度高效剪枝,避免了大部分的无效运算;其次查询点将数据空间分割成不同象限,基于各象限进行轮询,实现了Global Skyline 格的查询,在此候选结果中得到Global Skyline点,为下一步实现动态Skyline和反Skyline查询奠定基础。最后,我们在Hadoop集群环境中实现了该算法。实验结果表明,该算法能有效解决基于时间序列的大规模数据Skyline查询的时间和空间矛盾,能够满足实际应用需求。

复杂人机系统涉及复杂的技术系统过程、认知决策过程以及人机协同过程,是当前系统工程研究最具挑战的领域之一。建模仿真在很多情况下是分析复杂人机系统过程性能效能的唯一可行选择。分析了复杂人机系统过程建模以及系统仿真模型表示的主要方法。结合平台级作战过程建模应用问题,给出了一种物理域、认知域、模型框架三分的复杂人机系统过程建模框架。在模型驱动方法的指导下,综合运用多方法建模、领域特定建模等方法讨论了复杂人机系统过程仿真模型设计问题。对其他领域的复杂人机系统过程建模仿真问题研究具有示范意义。

体系作战任务可靠性的实时评估是未来作战的必然要求。为了实时计算装备体系多阶段任务可靠性,基于k/n(G)表决模型,设计了一种考虑冗余的可靠度高效解析算法。在体系结构分析及任务概述基础上,建立了冗余故障树以及由冗余故障树转化的二元决策图(binary decision diagram,BDD)模型。针对传统可靠性解析计算算法复杂度高的问题,本文利用递归算法改进了k/n(G)表决模型的计算过程,提高了计算效率。以航空装备体系远程目标打击任务为例,数值计算表明,本文的改进解析算法有效得出了体系多阶段任务可靠度计算结果,且相比传统算法运算效率得到显著提高,有利于应用到体系作战任务可靠度实时计算评估,指导任务统筹和规划。

基于退化量分布的方法是一种被广泛应用的可靠性评估方法,然而对此方法在加速退化试验中研究并不充分。为避免依据经验或主观判断建立可靠性模型容易造成评估结果不准确的问题,以退化量分成正态分布的情况为例研究了加速应力下的可靠性评估方法。其主要特点是利用加速因子不变原则推导出模型参数随加速应力的变化规律,从而建立可靠性模型。研究结论表明所提的评估方法克服了以往方法容易造成评估结果不准确的问题。