对一种新颖的基于流水避石原理的无人机三维航路规划技术进行了阐述。复杂地形条件下具有全局最优性的无人机三维航路规划问题, 不但要考虑地形对飞行安全的影响, 还要考虑无人机自身的性能约束, 最终规划出三维空间内可供无人机实际飞行的平滑航路。传统航路规划算法在计算复杂度、航路平滑性等方面难以令人满意。流水避石航路规划算法受自然界流水避开岩石并最终到达目标点的现象启发, 通过提取复杂地形条件下无人机飞行航路与流水避石现象的共性特征, 在流体力学相关理论的基础上, 建立能够揭示流水避石宏观规律的数学模型, 并根据一定的优化指标对流场中的流线进行优选, 最终获得满足飞行约束与环境约束的最优三维光滑可飞航路。

由于具有较强的穿透力和全天时、全天候的工作能力,无源毫米波成像技术在遥感和制导方面具有广阔的应用前景。目标识别时, 需要对初始毫米波辐射图像进行特征提取。根据实际毫米波的成像特性, 提出了一种基于遗传算法的图像特征提取算法, 该算法将Otsu法与遗传算法相结合求解最优分割阈值, 然后对阈值分割后图像进行形态学处理提取目标特性。通过实验图像数据处理得出结论: 应用所提出的算法可以有效地提取毫米波辐射图像特征。

针对一类状态不能全部测量且含有不确定因素的混沌系统的同步问题, 基于LMI方法设计了一个非线性观测器; 观测器增益和混沌系统同步控制器的实际设计可以通过求解一个线性矩阵不等式获得; 另外利用设计的观测器, 给出了一个保密通信方案。最后通过对蔡氏电路数值模拟验证了所提方法的有效性。

数字信号处理器(DSP)专门针对信号处理而设计, 以其独特的特点在信号处理、图形图像处理、通信、交通、航空航天等领域得到越来越广泛的应用。在图形图像处理领域中, 图像去雾一直是研究热点, 开发时多使用Matlab和C语言仿真, 将其直接移植到DSP中运行效率通常较低, 难以做到实时处理。针对该问题, 提出一种快速有效的图像去雾算法, 优化算法过程, 获得更好的处理结果; 利用TI公司的多核DSP和开发工具, 对C代码进行实时优化和并行处理, 取得很好的优化效果, 能够对低分辨率进行图像去雾的实时处理。

介绍了图论和群体系统一致性的相关理论, 提出一种分布式四旋翼无人机编队控制方法, 将四旋翼无人机描述为二阶积分器动力系统, 采用相对位置偏差描述编队队形; 根据四旋翼无人机之间通信拓扑关系将四旋翼无人机编队建模为图, 探索了领航跟随法和基于图论法的融合策略, 给出一种有领航者的二阶一致性算法。在该算法下, 编队可以完成编队集结和编队机动等行为, 最后通过仿真实验验证了该方法的有效性。

针对具有参数不确定性特点的高超声速飞行器输出跟踪问题, 提出了一种自适应模糊H∞控制器设计方法。考虑系统存在的参数不确定性, 利用自适应模糊系统在线逼近动态逆控制器中的非线性项, 同时引入鲁棒补偿项,减轻模糊系统逼近误差和系统外部干扰对控制系统稳定性造成的影响, 提高控制器的H∞性能。利用Lyapunov理论对整个系统的稳定性进行证明。对比仿真结果表明该方法能够保证高超声速飞行器具有良好的跟踪性能和很强的鲁棒性。

针对现有稀疏重构DOA估计算法不能抑制噪声项、在高斯色噪声背景下不适用以及能够分辨的最大信源数小于阵元数的问题, 首先利用阵列输出数据的四阶累积量矩阵构建稀疏表示模型, 该模型抑制了噪声项, 并通过产生虚拟阵元实现了阵列扩展; 然后对累积量矩阵进行奇异值分解来化简模型, 化简后的模型不仅减小了数据规模而且进一步抑制了噪声。在利用加权l1范数法对稀疏表示模型求解时, 不需要选取平衡重构残差与解的稀疏性的正则化参数。理论分析与仿真实验表明所提算法在高斯白噪声以及色噪声背景下均适用, 能够分辨的最大信源数大于阵元数且具有较高的角度分辨力。

针对多约束条件下的航空兵预先配置问题展开研究。通过分析航空兵作战需求, 抽象出作战效果最大与兵力数量最少两类兵力预先配置优化问题; 根据航空兵配置的影响因素, 建立了兵力数量、任务需求、机场容量与保障能力等多约束条件下的两类航空兵预先配置整数规划模型; 设计了遍历法求解方法, 并给出了其关键解算代码, 可求出满足目标函数的所有最优解。最后对两类模型及算法进行了仿真计算, 结果表明, 建立的整数规划模型及设计的求解方法, 能解算得出航空兵预先配置最优方案。

针对多约束条件下的航空兵预先配置问题展开研究。通过分析航空兵作战需求, 抽象出作战效果最大与兵力数量最少两类兵力预先配置优化问题; 根据航空兵配置的影响因素, 建立了兵力数量、任务需求、机场容量与保障能力等多约束条件下的两类航空兵预先配置整数规划模型; 设计了遍历法求解方法, 并给出了其关键解算代码, 可求出满足目标函数的所有最优解。最后对两类模型及算法进行了仿真计算, 结果表明,建立的整数规划模型及设计的求解方法, 能解算得出航空兵预先配置最优方案。

针对单目视觉系统中载体纯旋转运动引起的估计退化问题, 结合运动参数约束条件, 提出了一种基于OPA的时空约束单目视觉位姿估计方法。该方法利用OPA算法在估计本质矩阵和平移方向之前判断载体的运动形式, 检测修正估计退化问题, 并结合摄像机在运动过程中的时间相关约束及图像特征点在空间中的相关约束, 实现单目视觉系统的位姿估计。两组对比实验结果分析表明,新算法相比于传统的估计算法具有更高的精度和稳定性。

目标威胁评估是进行空战任务规划的重要一环。针对传统评估模型中指标信息的不确定性和模糊性, 以多机空战编队整体为出发点, 提出了优化广义回归神经网络的目标威胁评估模型及算法。该优化算法通过遍历散布系数区间内的值, 能迅速找到最优散布系数从而使模型达到最优仿真输出结果。考虑到目前空战多以编队作战为主, 选择目标对我方编队整体的威胁程度作为评价指标, 提高了评估结果的可靠性。最后通过引入实例, 验证了该优化模型的有效性和正确性。

变桨距四旋翼飞行器可以通过改变4个旋翼的桨距大小来控制对应旋翼的拉力, 从而调节四旋翼飞行器的姿态和位置。四旋翼飞行器的桨距调节控制策略相比传统的单一转速调节对于提高自身运动的机动性及可靠性具有重要意义, 未来在微型飞行器的编队飞行、精确任务方面应用前景广阔。为了分析变桨距四旋翼飞行器大角度非线性运动的控制可实现性, 采用欧拉法对其建立了非线性动力学模型, 并将反馈线性化的非线性控制方法应用于所建立的飞行器模型。最后, 结合Simulink软件对非线性控制下四旋翼运动过程的仿真, 探讨了非线性控制理论对四旋翼飞行器运动的控制作用, 为变桨距四旋翼飞行器大角度非线性运动的控制实现提供参考。

针对一种三旋翼构型倾转旋翼无人机的建模和悬停控制问题进行研究, 采用牛顿欧拉法建立了这种三旋翼构型倾转旋翼无人机的六自由度非线性动力学模型, 并对模型进行简化。在此基础上, 分别设计了悬停模式下的高度控制器和姿态控制器。高度控制器是在反馈线性化的基础上采用PID控制设计而成, 姿态控制器由基于Backstepping的PID控制器构成。最后, 对所设计的控制器进行仿真实验, 实验结果表明: 所设计的控制器能满足系统的控制性能要求。

综合模块化航空电子(IMA)系统采用资源共享的系统架构, 在提供更加复杂强大的航电功能的同时也带来了更复杂的故障增殖模式, 针对此问题提出了基于AADL和GSPN的可靠性评估方法。首先采用AADL语言对系统的架构及故障信息进行描述,建立其AADL可靠性模型, 为了进一步分析其故障动态行为, 研究了AADL可靠性模型向GSPN模型转化规则, 通过对GSPN模型的分析来评估IMA系统可靠性。最后以IMA系统显示功能为例进行了可靠性评估, 验证了该方法的有效性, 并且通过实验对比的方式给出了显示功能架构的选择建议。

介绍了激光制导**的3种制导体制: 激光半主动制导、激光驾束制导、激光主动成像制导。通过对3种激光制导体制原理的分析, 以及激光制导**装备的性能比较, 分析了3种不同制导体制的优缺点, 重点对激光主动成像制导原理和研制情况进行了论述, 指出了激光制导**未来的发展趋势。

一般地, 航空通信系统具有功率受限、带宽受限、时延受限的特点。针对航空通信系统对信道编码高增益和低时延的要求, 首先理论推导通信系统(特别是二进制通信系统)应用r码率信道编码获得编码增益的香农极限值, 并仿真对比分析几类典型信道编码的编码性能, 最后结合工程实现考虑的技术指标对几类信道编码的应用范围进行了定性分析, 其对航空通信系统的信道编码选取具有工程指导意义。

脉冲多普勒引信具有距离和速度二维选择能力, 使其具有很强的抗干扰能力。为了提高对脉冲多普勒引信的干扰效果, 在分析其基本工作原理的基础上, 提出了基于多普勒调制的速度多假目标干扰。给出了产生速度多假目标的基本原理, 推导了速度多假目标干扰下脉冲多普勒引信的输出, 并对速度多假目标干扰的干扰效果进行仿真分析。理论分析和仿真结果表明该方法能够在速度维对脉冲多普勒引信形成多假目标干扰, 且假目标的数量和参数能够根据干扰需要进行灵活控制, 能够有效干扰脉冲多普勒引信。

对国外趋势线寿命评估方法的理论模型进行了研究, 结合容忍区间与容忍限、正态总体的容忍区间与容忍限等基本概念, 推导了该方法所建立的理论模型。在此基础上, 为提高预测精度, 修改了回归模型, 并结合解决问题的实际情况, 对改进后的回归模型进行讨论, 确定了趋势线寿命评估方法使用一元线性回归模型的合理性。最后以某底火为例进行了实例计算, 得出该底火的寿命约为22年。

研究了航空末敏子母弹地面散布问题。与炮射末敏子母弹做对比, 分析了航空末敏子母弹的特点。在此基础上, 提出了一种基于子弹落点上、下界快速估计子弹落点散布的方法; 对比分析了不同抛撒条件对航空末敏子弹地面散布的影响规律和影响程度, 并收集数据进行仿真。仿真结果表明: 该估计方法的极限误差在作战允许的误差范围内; 抛撒点速度和弹道倾角对子弹散布半径有重要影响。

S曲线全局调光算法能够降低LED液晶显示器的功耗并提高显示图像静态对比度, 为了进一步提高节能率, 提出了基于S曲线的两级动态调光算法。首先对输入图像的所有像素分量进行线性放大, 将输入图像的像素灰度级整体提升; 然后利用S曲线对线性放大后的图像进行像素补偿, 同时输出调整后的背光亮度信号。对40幅典型图像进行了仿真, 结果表明: 平均背光节能30%, 静态对比度提高33%。开发了工程样机,对6类常见的电视节目进行测试, 整机平均节能25.1%, 静态对比度提高了30%。与S曲线全局调光算法相比, 所提算法在显示性能保持不变的同时, 能进一步将节能率提高10%。

高重频距离选通水下激光雷达采用多脉冲累积方式成像。分析高重频距离选通水下激光雷达图像噪声特性, 是进一步采用图像后期处理方式提高成像质量的必要工作。通过对加性噪声和乘性噪声特性进行分析, 对单脉冲距离选通水下激光雷达图像、高重频距离选通水下激光雷达图像和经多帧平均后的高重频距离选通水下激光雷达图像的噪声特性进行了分析。实验结果表明, 单脉冲距离选通水下激光雷达图像主要受到乘性噪声的影响, 高重频距离选通水下激光雷达图像受到加性噪声和乘性噪声两种噪声的双重影响, 并且当对高重频距离选通水下激光雷达图像做多帧累加平均后, 图像主要含有乘性噪声。

针对一类带有非线性输入和未建模动态的非仿射系统, 提出一种自适应控制器的设计方案。与现有结果相比, 此方案改进了对未建模动态的处理方法, 简化了设计过程, 提高了跟踪精度, 使得稳定性分析更加合理。李亚普诺夫方法分析证明该方案能够保证所有信号半全局一致终结有界。仿真结果验证了所提方案的有效性。

为验证光电成像器件性能及其成像处理算法在不同场景下的有效性, 设计了一种以主控计算机为控制中心, FPGA+DSP+DSP为核心处理器的图像处理仿真与评估系统。系统可实时采集视频图像, 或利用预先存储的仿真测试视频数据, 对不同的处理算法进行考核, 评估算法性能。系统内部集成了多种图像检测识别算法, 能够对图像特征进行计算提取。系统具有回放功能, 中间处理结果均具有可视性, 方便对比处理效果。测试实验证明了该系统满足实时性要求, 已成功运用于工程实践中。

运用数字天顶仪对测站点位置进行定位是一种高精度的天文定位方法。在对测站点位置解算的过程中, 缺少一种对星点数据进行有效筛选的方法。往往直接对实验获得的星点数据进行处理, 影响了最终的定位精度。为了解决上述问题, 提出了一种星点筛选的方法, 该方法以残差为研究对象, 运用格罗布斯准则, 在迭代计算的过程中反复对星点数据进行筛选, 然后再使用最小二乘算法进行解算。实验数据的处理结果剔除了部分含有粗大误差的星点, 提高了解算数据的可靠性, 使定位的精度提高了大约5 m。