针对共形阵情形下,采样协方差矩阵求逆(sampling matrix inversion, SMI)得到的最小方差谱会发生很大程度的展宽,进而影响目标检测性能的问题,提出了增益谱分析方法。该方法利用增益权进行杂波处理,即在权中考虑了阵元增益,因此能够更好地对实际杂波进行匹配。在所提方法的基础上,重点分析了机身共形圆台阵圆心角和阵元主瓣宽度对杂波特征值、最小方差谱及增益谱的影响,为实际共形阵杂波抑制时共形阵结构的选择提供了重要的指导意义。仿真结果表明,较大的主瓣宽度可以使最小方差谱展宽减小,而较大的圆心角可以使增益谱的性能更优,并且,利用增益权处理可以有效提高主瓣杂波下目标的检测性能,且当圆心角较大时,增益权的处理结果明显优于传统SMI。

针对传统维格纳霍夫变换(Wigner-Ville Hough transform, WHT) 时频分析方法在稳定分布噪声环境下性能退化的问题,基于L-估计理论,提出了可有效抑制该噪声的最优L柯西加权(L-Cauchy weighted, LCW)新方法。3En准则是一种常用的异常值剔除方法,其可从数理统计的角度对异常值进行有效抑制,对此,结合柯西分布提出了基于分散系数的异常值剔除准则,并依据数值仿真选取降噪效果最优的分散系数γ。在LCW方法有效抑制α稳定分布噪声的基础上,采用WHT对线性调频(linear frequency modulation, LFM)信号进行参数估计。仿真结果表明,最优γ值的选取与该文提出的异常值剔除准则一致,且与基于分数低阶、加权Myriad滤波以及L-估计等多种方法相比,提出的基于LCW的WHT(LCW-WHT,LW)方法在强脉冲噪声下具有良好的鲁棒性和优良的LFM信号参数估计性能。

针对方位历程图中微弱目标信号的轨迹检测问题,分别在纯噪声和目标存在条件下推导了方位历程图中测量值的分布特性,提出了一种基于隐Markov模型的目标信号轨迹检测方法;同时,针对轨迹的起点与中止点的自主判断问题,基于序列检测提出了两种检验算法,充分利用了轨迹点的测量值分布特性和方位的连续性来提升检测性能。相比于传统的能量检测,轨迹点的检测性能提升约3dB,降低了所估计轨迹的均方根误差,同时保持了更低的虚警概率。湖试数据验证了该算法在单目标条件下的有效性。

针对双通道噪声相加型辐射计存在的视频信号处理电路复杂、系统稳定观测时间缺乏定量分析等问题,结合目标辐射特性测量需求,改进了一种测量目标辐射特性的W波段辐射计。该辐射计采用基于直接数字采样的视频信号处理方法,在降低视频信号处理电路复杂度的同时,增加了系统的灵活性。结合短周期定标技术与Allan方差分析方法,建立了目标亮温测量方程并推导了系统的理论灵敏度,在实现接收机稳定性评估的基础上确定了系统稳定观测时间。实验结果表明,设计的辐射计在积分时间为1 s时灵敏度为0.3 K,系统稳定观测时间可达40 s,在0°~70°天顶角范围内对天空观测亮温与理论计算差值小于2.6 K,系统整体性能指标优于双通道型噪声相加型辐射计。

为解决靶场测量中基于图像处理的光电经纬仪自动调焦过程中计算量大和背景干扰的问题,提出一种大小和位置自适应目标变化的调焦窗口构建方法。该方法利用Mean-shift算法进行跟踪获得目标位置信息,并以目标中心位置为参考点,计算图像像素归属度;使用Log-Gabor滤波器组和高斯差分模型模拟人类视觉系统进行显著性检测,以归属度加权的视觉显著性特征确定目标区域,结合Epanechnikov核函数构建自适应核函数,降低目标尺度变化及背景像素的影响,实现目标的有效跟踪。对目标区域利用对角邻域法进行边界扩展,构建自适应目标变化的调焦窗口。在某型号光电经纬仪上的实验结果证明,该方法能够实时、有效地跟踪目标并构建调焦窗口。处理720piexl×576piexl大小的图像,耗时小于20 ms,满足光电经纬仪实际需求,具有广泛的工程应用价值。

研究了存在系统误差下被动传感器测向交叉定位系统中的最优交会角问题。考虑实际应用中传感器不可避免地存在系统误差,传感器的测量误差设定为非零均值高斯分布,在不同的准则下,计算了两部传感器测量误差不同情况下的最优交会角,讨论了系统误差和测角精度对最优交会角的影响,得到的相关结论在指导多传感器的优化配置和提高定位精度方面具有一定的实际意义。

为在预警监视系统中对多目标的检测、跟踪、识别过程进行统一处理,提出一种基于跳转马尔可夫系统模型高斯混合概率假设密度滤波(jump Markov system model Gaussian mixture probability hypothesis density filtering,JMS-GMPHDF)算法的雷达、电子支援措施（electronic support measures,ESM）综合多目标检测、跟踪与识别方法。该方法首先根据不同类别目标设计各自的多目标多模型高斯混合概率假设密度滤波器,并在各滤波器处理过程中同时对高斯项进行编号;然后,根据目标速度与加速度模型信息进行高斯项综合与类别判决,同时根据ESM测量信息进行型号判决;最后,通过航迹综合管理,形成具有运动状态信息以及类别、型号、航迹编号信息的确定航迹。仿真实验验证了该方法能够有效综合雷达、ESM测量数据,在进行多目标检测、跟踪的同时进行正确的类别、型号判决,并形成确定航迹。

针对空时自适应处理中训练样本受目标信号污染时检测性能下降的问题,提出了一种基于稀疏重构技术的训练样本选取方法。该方法首先将接收数据由阵元脉冲距离域转换到阵元多普勒距离域,然后采用改进的正则化FOCUSS算法进行空域稀疏重构,估计待检测多普勒通道对应的阵元距离域数据得到高分辨角度距离谱,利用杂波多普勒与角度的先验关系,剔除角度距离谱上明显偏离角度期望的样本,实现对训练样本的有效选择。仿真表明，相比传统样本选择方法,该方法无须估计协方差矩阵,在小样本集情况下依然能够剔除被污染的样本,有较大优势。

为应对高频雷达窄带干扰,稀疏信号可将发射能量分配到各离散的“寂静”频带来获得大信干比,但频谱稀疏会引起距离旁瓣抬高。由于信干比和旁瓣以冲突形式耦合,在优化设计时需同时考虑,属于多目标优化问题。为此,推导出已知干扰样式下的信干比及积分旁瓣水平的解析表达式,利用梯度迭代算法得到这两个指标加权和的最优解,并遍历权值得到Pareto最优曲线。在仿真中,结合示例利用Pareto最优曲线对不同权重下的波形设计结果进行对比分析,表明该优化方法在实际应用中具有灵活性。

当匹配滤波器应用于合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)成像的脉冲压缩时,由于强旁瓣原因振铃效应会在强边缘处出现,这种振铃效应会造成图像质量降低同时影响SAR图像目标信息的提取处理。Canny准则最早提出用于检测图像中的边缘,尤其分辨两条临近的边缘。文中的Canny准则被扩展应用至复数域,并且提出了新的代价函数给出了一类基于Canny边缘检测准则的改进匹配滤波器。改进滤波器可以降低SAR图像边缘处的振铃效应,仿真实验表明了改进匹配滤波器的有效性。

宽、窄带混合组网雷达数据融合处理是弹道中段目标特征提取的重要途径。提出了一种基于宽、窄带雷达混合组网的弹道目标融合提取算法,该算法通过窄带自相关处理,获得锥体弹头的进动周期，并结合非线性最小二乘估计,分别估计出组网雷达中各散射中心的幅相参数。然后根据宽、窄带雷达微多普勒特征的融合特性和关联特性,利用加权平均和散射中心关联相结合的方法,提取出锥体弹头的三维进动特征及结构参数,从而实现宽、窄带混合组网雷达的数据融合。计算机仿真验证了该方法的可行性与有效性。

天地测控资源一体化调度问题是一个典型的大规模组合优化问题,优化过程极其复杂,采用单一优化机制的传统蚁群算法求解这类问题时,存在求解效率低且求解性能差的缺陷。鉴于此,提出了采用两种不同融合策略的新型遗传蚁群优化方法(genetic ant colony optimization hybrid algorithm, GA-ACO)求解问题。该方法利用遗传算法的快速搜索、群体性能等优势生成初始蚁群信息素分布,提高了蚁群算法由于运行初期信息素更新较慢导致的较低求解效率和后期早熟引起的较差求解质量。仿真结果表明,相比于基本蚁群算法和遗传算法,混合蚁群算法的寻优性能更好,求解效率更高,更适合解决天地测控资源一体化调度问题。

稳健可靠、精干灵活的网络结构,是体系作战信息顺畅传递、高效流转的重要保证。首先,引入超网络理论,提出体系作战信息流转超网络概念,构建由物理层和逻辑层组成的分层网络结构;其次,以物理层抗毁性最强、逻辑层流转效率最高、整体网络化效能最大为优化目标,建立作战信息流转超网络均衡模型;然后,通过变分不等式进行模型转换,利用修正投影算法求解运算。最后,以空中进攻作战为例,进行仿真实验分析。结果表明,优化后的超网络在保持原网络结构特点的同时,具备更强的抗毁性、更高的流转效率和更大的网络化效能。

体系作战中的空间信息网络具有复杂动态性特点,其本身带有不同于其他网络的时间和空间尺度,具有动态的节点关系和不可逆的时间关系等特征属性。为了刻画这些特征属性在空间信息网络构建、网络关键节点分析中的作用,引入时效网络,提出了空间信息时效网关键节点分析模型。首先,基于标准作战环提出了基于时效网络的作战环模型;其次,侧重网络边属性的时效性建立了空间信息时效网络模型;最后,以作战环为基础构建了网络拓扑结构的关键节点分析指标与模型,仿真实验结果验证了其有效性。

着眼未来导弹武器作战精确化的要求,阐述了弹道导弹突防物理过程,提出导弹突防因素识别步骤,建立了导弹突防因素结构框架。运用大系统理论的分解协调法,将弹道导弹突防效能控制优化问题按照多级递阶结构思想分解为相互关联的子系统,采用关联预测法求解各子系统最优值。算例分析和仿真初步证明,分解协调法实现定量控制优化导弹突防效能,为导弹武器作战提供重要的决策依据,在实战中具有较高的应用价值。

无人机舰机协同任务规划技术是指充分利用无人机与舰艇的优势互补,协同进行作战任务规划的新技术,它是无人机任务规划问题的研究新热点,对于提升海军海上作战能力具有重要意义。针对该问题提出了相应的数学模型,并利用自适应的粒子群算法(self adaptive particle swarm optimization, APSO)进行了求解,该算法能够自适应调整粒子群的惯性权重,更好的防止粒子群陷入局部最优。实验表明,在给定的实验样本中APSO相对于标准粒子群算法和带有压缩因子的粒子群算法能更有效的求解。

基于工业工程的生产线平衡理论与方法,用平衡率和平滑性指数定量描述了导弹技术准备流程的线平衡效果,建立了线平衡的效费比模型,确定了瓶颈工作站作业时间的平衡区间,再结合技术准备工艺要求,应用消除、组合、重组、简化(eliminate combination rearrange simplify, ECRS)原则重组了工艺路线,然后引入了网络计划图,找到了瓶颈工作站的关键路径和工序,参照ECRS原则对该工序进一步重组,以此最终优化技术准备工作流程。

Dempster-Shafer(D-S)证据理论在信息融合领域得到了广泛的应用。为抑制Dempster证据合成规则产生的有悖常理的证据合成结果,提出了一种基于局部冲突消除的证据合成法则。首先,通过一种基于Vague集和逐层递推算法的证据冲突衡量方法计算了证据之间的冲突程度;进而根据距离法思想对高冲突证据进行局部冲突“中和”;最后,利用Dempster证据合成法则对已预处理的证据进行信息融合。算例结果验证了此种法则的有效性。

动态故障树分析是可靠性领域的重要分析方法之一,树状结构能够直观反映系统失效逻辑关系,提出一种针对动态故障树的混合分析方法。将动态故障树进行模块化,对于动静态模块按照门的种类分离,改进了现有的静态故障树转换为二元决策图的成分组合法,从而直接得到静态树模块最小割集,按照动态门的种类定义割集序列,对于动态故障树模块按照割集序列求解,将两部分结果合并得到整棵故障树的最简割集序列。最后经过实验验证,算法能够快速有效完成对动态故障树定性分析。

通过非线性微分对策理论讨论了具有终端碰撞角约束的弹目追逃问题,提出了基于求解状态相关黎卡提方程(state dependent Riccati equation,SDRE)的方法解决该微分对策问题,得到了具有终端碰撞角约束的SDRE解析解。提出的终端碰撞角约束制导律是以弹目视线角速率及碰撞角误差为状态向量进行推导,并研究了闭环系统局部渐进稳定的条件。该制导律不需要进行剩余时间的预测。最后针对目标不进行机动、进行阶跃机动、正弦机动及目标最优机动形式4种情况,进行了制导律的仿真验证,仿真结果表明该制导律对于不同机动目标均具有良好的制导效果且能很好地满足末端碰撞角约束要求。

提出一种基于磁悬浮转子微框架能力的航天器姿态二自由度测控一体化控制方法,在磁悬浮控制力矩陀螺框架不动的条件下,通过实时检测磁轴承控制电流、磁悬浮转子位移求解出航天器的滚动、偏航轴姿态角速度,建立磁悬浮转子控制的航天器姿态动力学方程,利用已测得的姿态角速度,设计姿态解耦控制律,控制磁悬浮转子的旋转主轴在磁间隙范围内以一定角速度偏转,产生所需的径向二自由度输出力矩,调节航天器的滚动、偏航轴姿态,仿真表明,该方法能够实现航天器的二自由度姿态调节,微框架力矩具有高精度的优点,能够完成航天器机动段末端小角度的姿态控制。

为了研究相控阵导引头采用虚位技术后对导弹探测制导性能的影响,根据天线单元置相原理,分析了虚位条件下各天线单元的移相规律及波束指向误差产生的原因,建立了天线波束空间传播模型,根据向量空间关系推导了天线方向图数学模型,建立了子阵扫描条件下的子阵方向图表达式及综合因子方向图表达式,分析并说明了存在初始天线波束角情况下子阵扫描对量化副瓣的影响。仿真结果表明,虚位技术会带来波束指向误差,由于子阵扫描,子阵的零点位置与综合因子栅瓣位置基本重合,不会带来过大的量化副瓣电平。

针对无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)在系统噪声统计特性未知或不准确的情况下滤波精度降低甚至发散的问题,提出一种基于极大似然准则与滚动时域估计的自适应UKF算法。首先根据极大似然准则构造关于系统噪声统计的估计模型;然后引入滚动时域策略对所提模型进行优化;最后采用序列二次规划方法求取噪声统计的估计值,得到带有噪声统计估计器的自适应UKF。提出的算法可以实现系统噪声统计的在线估计,克服了标准UKF的缺陷。通过惯性导航/全球定位系统(inertial navigation system/global positioning system, INS/GPS)组合导航系统中的应用实例,验证了提出算法的有效性。

微机电系统(microelectromechanic system, MEMS)陀螺仪作为一类新型角速率传感器，其制造和应用过程中不可避免会受到不匹配干扰的影响，即速度项的测量过程中引入各种噪声，降低MEMS陀螺仪的检测精度。在滑模控制策略下提出一种基于辅助变量的非线性干扰观测器，对MEMS陀螺系统中存在的不匹配干扰进行实时估计，同时针对积分自适应切换增益发散问题，采用了一种避发散技术—死区技术。最后通过李雅普诺夫理论进行了系统稳定性分析。仿真结果表明，该策略实现了轴向轨迹跟踪，提高了陀螺仪的检测精度。

针对地磁仿生导航过程中对搜索偏向性考虑不足的问题,提出了一种基于探索与开发权衡的导航方法。依据时序进化搜索策略的结构特征,从统计学角度建立了磁趋势性运动模型,分析了探索与开发和磁趋势性运动的关系,并将搜索偏向权衡问题归结为对种群多样性的合理调控,引入分布熵的概念度量种群多样性,设计了分布熵约束下的磁趋势性搜索策略,给出了导航搜索流程。通过仿真分析,给出较为合理的参数设置,并将该方法与时序进化搜索方法进行对比实验,结果证实了所提方法能够有效提高导航效率。

针对多无人航空器协同控制难题,聚焦无人航空器集群(unmanned aircraft vehicles swarm,UAVS)自组织飞行建模与控制展开研究。基于集群智能理论建立了UAVS系统概念模型,在考虑个体排斥作用、一致作用、吸引作用和个体行动意愿作用4种因素的情况下建立了集群运动的变系数(repulsionmatchingattractingdesire, RMAD)控制器模型,以此为基础,研究了所有个体掌握航迹信息和部分个体掌握航迹信息两种情况下UAVS自组织飞行控制问题,提出UAVS自组织飞行控制策略,实现了UAVS可控性自组织飞行。仿真实验结果表明构造的UAVS运动的RMAD模型及控制方法是可行的，为UAVS的工程应用奠定理论和实验基础。

并行组合扩频通信比普通的直扩通信和软扩频通信具有更高的信息传输效率。在接收过程中,如果选出的r个最大扩频序列中有一个序列出错,就会造成大量误码。现有的数据序列映射算法都没有判断和纠错序列出错的能力。提出了基于循环映射的新数据序列映射算法,通过对选取扩频序列增加强约束关系,使新数据序列映射算法具有判断和纠正一个序列出错的能力,大大降低系统误码率。理论分析和仿真结果表明,在同等信噪比下,循环映射数据序列映射算法能使误码率降低2个量级等级,大大提高并行组合扩频通信的可靠性。

作为超视距通信的主要手段之一,卫星通信是特种飞机执行远程飞行任务的重要保障。由于特种飞机机身的特殊结构,卫星通信波束可能会在飞机处于某些飞行区域或以特定姿态飞行时受到机身固定突出构造的遮挡,造成卫星通信链路性能恶化,甚至通信中断。针对特种飞机机身的固定遮挡难题,利用电磁传播的菲涅尔区理论建立了遮挡模型,并基于投影理论提出了基于双坐标系变换的遮挡分析方法。所提的遮挡模型和分析方法能够准确刻画固定遮挡造成的电磁波传播损耗,为卫星通信天线位置的优化设计提供参照。此外,所提出的分析方法实现复杂度低,适于工程实践。

由于水声信道的复杂性和多变性,信号在水声信道传播中将伴随着多径时延与多普勒频移,二者是水声信道估计中两个重要的参数。基于分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform, FRFT)的时延和频移特性,提出一种采用多分量线性调频(linear frequency modulated, LFM)信号的水声信道估计方法,通过分析分数阶傅里叶域上峰值的偏移,联立不同阶次的时延和频移方程,可得到水声信道的时延和频移值。理论推导及仿真结果表明,该方法计算量小,且随着LFM信号分量数和调频率差值的增大,能在一定程度上减小估计的时延误差和频移误差。水池实验中选用具有相反调频率的双LFM信号作为估计信号,估计出多径时延与运动目标的多普勒频移,并给出了水下目标的运动速度。实验结果表明,FRFT估计法简单有效,在水声信道多径时延与多普勒频移估计上具有较好的实际应用价值。

针对弱节点无线网络应用环境中节点处理能力受限及网络链路稳定性低的约束条件,提出一种基于广义混合图的常数度对等覆盖拓扑Hyperlink-deBruijn(HD)网络。通过嵌入超立方连接的deBruijn图构建静态HD混合图,证明其在较低的固定节点度下同时具有最优网络直径和短容错路由长度。HD网络是静态HD图到动态网络的广义化扩展,通过理论分析和实验表明,HD网络能够保持静态HD图的基本性能特征,满足节点连接受限的约束条件;并具有容纳多点失效的高效容错寻路能力,应对网络链路不稳定性的要求;且近似传统最优直径网络,保持良好的网络性能。

探月返回飞船再入过程是整个探月任务的关键环节。为了给再入任务提供设计参考和验证手段,设计了一套全数字的再入飞行仿真系统。首先,建立了飞船再入6自由度动力学模型,设计了导航制导控制系统,构建了推力器模型;然后,设计了集成所有运行模块的仿真系统框架;最后,设计了满足功能需求的再入飞行仿真的运行流程。基于蒙特卡罗打靶技术,该仿真系统能够对再入轨迹特性进行分析,并能够验证测试导航制导控制系统和气动构型设计。对某探月返回飞船再入的蒙特卡罗打靶仿真验证了仿真系统的功能和有效性。

高效实时的图形碰撞检测是实现空间遥操作三维图形预测仿真关键难点之一。在非结构化虚拟现实环境下由于无法预先构造层次包围盒,必须对大量三角形对进行相交测试,繁重的计算严重影响了碰撞检测的实时性。针对上述问题,提出了一种优化的快速三角形相交测试算法。通过引入计算坐标系,将可能的空间平面相交问题降维为平面坐标系下交线段与三角形的位置关系问题。通过重用三角形计算信息,大幅减少了多对三角形相交测试时的计算量。对比分析表明本算法具有更少的计算量和更短的计算时间。仿真对比实验验证了该算法的优越性。

3D矢量场插值是拓扑分析与可视化应用的重要预处理步骤。针对反距离权重法(inverse distance weighted, IDW)在3D矢量场插值中参考样本选择缺乏科学指导以及无法反映矢量场局部特性的局限性,提出了一种顾及局部特性的自适应3D矢量场反距离权重插值法。首先基于距离影响度搜索初始样本集;然后对初始样本集进行分类,若其为小样本集直接采用IDW算法插值,若其为大样本集则基于矢量场局部线性近似进行优化得到优化样本集进行IDW算法插值。理论分析与实验结果表明,该方法能够自适应选择插值参考样本;并且插值结果在局部范围内符合矢量场的线性近似假设,插值结果更具有合理性;同时该方法还提高了IDW算法的插值精度。

针对矩阵补全问题中基于低秩的矩阵补全模型通常将迹范数的每一个奇异值用同一常数进行阈值化导致在滤除小奇异值的同时会使大奇异值信息丢失的问题,提出了一种基于低秩的加权矩阵补全模型,通过对迹范数中的每个奇异值赋予不同的权重,从而避免用同一常数对所有的奇异值进行阈值化,采用逼近梯度算法解决加权的矩阵补全模型。最后,通过图像修复仿真实验,证明了所提出的加权矩阵补全模型相对于传统的不加权矩阵补全模型可得到更高的峰值信噪比,所设计的算法具有明显的优势。