目前,美国对军用飞机的红外辐射特性测量主要采用机载红外测量设备按照既定的程序和规范加以测量.对美国现役机载红外测量系统及其试验机情况进行了介绍,重点对美国空军埃格林(Eglin)基地、海军空战中心(NAWC)的机载红外测量系统及技术进行了归纳和描述.

红外/被动毫米波(IR/PMMW)复合制导是当前发展多模复合制导技术的热点方向.红外探测系统在低能见度条件下穿透能力不如被动毫米波,而被动毫米波探测图像分辨率不如红外图像.为了更好地识别目标,提出一种新方法,首先采用多小波包与邻域平均相结合的去噪方法对IR/PMMW图像进行去噪处理;然后利用多小波包方法获取多张相似的IR/PMMW图像,再将它们进行主成分融合并进行精确的直方图规定化;最后,根据被动毫米波图像的特殊性,提出基于区域的图像质量评价方法.实验仿真结果表明,利用新方法处理图像,提高了图像的清晰度,更容易识别出目标信息.

户外场景的图像经常会由于恶劣的天气而降质退化,从而形成雾霾图像.目前为止,大部分基于单幅图像的去雾算法忽略了噪声的影响,因此本文考虑噪声污染建立新的去雾模型,提出一种三阶段去雾新算法.第一阶段,对降质图像进行预处理,消除噪声对图像的干扰;第二阶段,运用中值暗通道优先(MDCP)算法在空域复原预处理图像,增强其全局对比度;第三阶段,在变换域增强图像的局部对比度,进一步恢复图像的细节信息.与仅仅运用空域和没有考虑噪声的算法相比,所提算法显著改善了图像的质量,增加了图像的清晰度.

为了解决无人机软管式加油信标点检测与匹配难的问题,设计了一种近红外信标检测系统,并提出一种鲁棒信标点匹配算法.该系统设计将8个850 nm波段近红外LED灯均匀布置在加油锥套外环,将850 nm带通滤镜和罗技C310摄像头结合,构成近红外信标检测系统;针对干扰点带来的误匹配问题,设计一种基于几何特征约束的信标点匹配算法,该算法可完成远干扰点排除、特征点排序、近干扰点排除和特征点标记.通过各种复杂环境的实验进行算法性能验证,结果表明:信标检测系统检测精度高、可靠性好;信标点匹配算法可以在复杂环境下鲁棒地实现信标点准确匹配.相对位置解算实验结果表明其解算精度较高.

导弹的初始发射角度、剩余飞行时间估计精度对制导性能有较大的影响.以具有落角约束的空地导弹最优导引律为基础,研究了对于特定的落角如何选择初始发射角度,从而避免制导指令被限幅,并给出了关于初始发射角度和终端碰撞角度的成功打击区域.另外,具有角度约束的最优导引律弹道往往非常弯曲,利用传统的剩余飞行时间估计方法会造成较大的估计误差.本文提出了两种剩余飞行时间估计方法,可以有效克服传统方法的不足.仿真结果证明了所提出方法的有效性.

为解决有源欺骗干扰条件下天波雷达抗干扰能力的定量评估问题,根据天波雷达特点和雷达信号截获的必要条件,建立了截获概率模型.采用灰色度量方法估算了天波雷达抗欺骗性干扰措施有效概率.给出了分选识别概率、模拟雷达信号概率和干噪比达到要求的概率计算模型,在此基础上,构建了天波雷达抗欺骗性干扰概率评估模型.应用模型对金达莱天波雷达系统在典型条件下抗欺骗干扰能力进行了评估,从而验证了评估模型的可行性和有效性.

捷联惯导系统的姿态算法是其导航算法的关键环节,应用四元数来描述运载体姿态的变化在实际工程中应用广泛,其中的初始四元数提取精度直接影响到导航解算精度.针对这个问题,在传统提取算法的基础上,得到了基于K-矩阵的初始四元数提取算法,并对正交和非正交初始姿态矩阵的四元数提取进行了对比分析.初始姿态矩阵算例的提取验证表明,基于K-矩阵的提取算法运算量较小,且对于非正交姿态矩阵能有效提高四元数提取的精度,为改进姿态解算的初始四元数提取算法提供了参考.

利用自身携带的侦察设备对大区域内目标进行独立的侦察是无人机在现代战场上的主要应用之一.针对无人机执行侦察任务的效能问题,首先,建立了CCD摄像机的侦察模型,在分析了无人机完成侦察任务的能力和侦察代价后,提出了大区域侦察路径的效能评价模型;接着,应用效能评价模型,对无人机的光栅式侦察方式进行了改进及路径分析,并通过仿真进行了验证.研究结果对无人机完成实际的侦察任务具有一定的参考作用和工程应用价值.

在噪声和云层背景的干扰下,为了有效地从红外图像序列中检测到低信噪比的运动小目标,采用形态学Tophat滤波滤除低频背景部分以增强目标;并通过混合高斯背景模型进行背景估计和自适应背景更新,将前景部分和背景部分差分.实验表明,Tophat滤波和混合高斯模型算法相结合能够准确实现天空背景下红外目标的检测.

针对振动影响光电系统成像质量的问题,利用六自由度隔振系统和图像采集系统组合搭建了相应的模拟光电成像试验系统,通过振动台试验采集不同振动环境下的图像序列,对采集到的图像清晰度进行计算来分析振幅和频率等振动的参数对成像质量的影响.试验结果表明,对于光电成像系统,振动的振幅相比频率对成像质量的影响更大.对于不同频率的振动,在各阶频率的振幅相等的情况下,高频振动对成像质量的影响大于低频振动.试验研究成果对于探索和了解振动对光电成像系统成像质量影响的机理研究具有一定的参考和应用价值,同时对于工程实际中减振方案的设计和减震器的合理选择具有一定的指导意义.

介绍了机载光电告警系统的组成和工作原理,分析了国外机载光电告警系统的最新装备与研制情况,指出了机载光电告警系统涉及的关键技术及发展趋势.

针对目标在线机动时,平方根容积卡尔曼滤波不具有良好的鲁棒性,不能够快速发生响应的问题,提出一种自适应容积卡尔曼滤波(CKF)算法,算法利用CKF的平方根形式进行迭代,即SCKF.将强跟踪滤波算法引入平方根容积卡尔曼滤波,引入渐消因子对滤波发散情况进行检测和抑制,有效克服了空间目标发生机动时标准滤波器无法快速准确对其进行跟踪的问题,提高了空间目标定位跟踪的数值稳定性.仿真表明:与标准SCKF相比,自适应SCKF有效地提高了机动目标被动定位跟踪的鲁棒性,具有较高的滤波精度和稳定性,同时具有良好的实时性,能更好地完成对空间机动目标的跟踪任务.

针对预警机面临的复杂作战环境及异类传感器带来的信息冗余问题,在总结目前传感器管理架构研究现状的基础上,从传感器管理系统关键技术及与其他系统的关系两方面分析了管理系统架构的设计依据,提出了一种清晰明了的架构,为构建预警机传感器管理系统提供了一定的理论指导.

针对三自由度光电跟瞄平台系统状态不可完全观测的特点,进行可观测结构分解.对可观测部分设计H∞滤波器,并结合状态反馈H∞稳定控制对所设计的H∞滤波器进行仿真研究.结果表明,在噪声统计特性存在不确定性的条件下,H∞滤波器能很好地观测系统的状态,并且达到较好的滤波效果,具有一定的鲁棒性.

海面散射回波是激光探测系统探测低空掠海目标时的主要干扰,基于Pierson-Moscowitz海浪谱建立了不同风速下粗糙海面的几何模型,并将其作为海面的高度场.在对海面进行面元分割的基础上,根据Cox-Munk关于海浪坡度的统计模型计算了面元的反射回波,建立了粗糙海面的光散射模型,利用该模型对一种圆锥视场入射激光束的散射光分布及探测器接收功率进行了仿真计算.研究结果表明,粗糙海面的散射光分布与入射角度及风速相关,圆锥视场入射激光束的散射光主要分布在入射光束镜像方向周围的立体空间,风速越小,散射光分布越集中;风速越大,散射光分布越分散,为粗糙海面激光束散射特性分析及散射回波计算提供了重要理论依据.

以行间转移面阵CCD KAI-01050作为传感器件,设计了一种基于反射镜拼接结构的动态目标成像系统.完成了CCD时序控制及驱动电路设计,利用相关双采样消除视频信号中的相关噪声;通过分析反射镜拼接中心视场图像降质的产生原理,建立了图像复原数学模型,对反射镜拼接中心视场图像进行恢复.整个系统以FPGA为核心控制器件,采用乒乓缓冲结构,高速并行处理图像数据,系统延迟满足动态目标成像要求,复原后中心视场图像信噪比提高了14.8 dB.

为了增强FlexRay网络在CCAR23部飞机航空网络应用中的安全性,分析了FlexRay协议的传输特性,定义了心跳消息结构,提出了在静态段中进行状态声明、在动态段中进行成员协商以及在网络空闲时间进行成员状态决策的成员算法的设计与实现.该算法以进程为单位进行管理,可以在协议层实现进程的重新集成,且对于存在n个故障的系统,只要系统中存在2n+1个过程且n+1个过程运行正常,该算法就能够在一个周期内识别全部故障.经应用验证,该算法能够在一个通信周期中实现成员协议要求的确认性、一致性以及自我诊断性.

为了在模块化综合集成航空电子(IMA)系统信号处理模块(SPM)中实现应用程序的动态加载和代码更新,基于现有的DSP二级引导流程,引入DSP多级自举加载技术,能够按照系统要求配置功能处理单元,支持数十种信号处理功能程序的存储和运行.目前该技术已在一系列航空电子工程项目和产品中使用,应用程序动态加载和代码更新稳定可靠.

为提高民航安全水平、空域容量、运行效率和服务能力,提出基于自适应遗传算法的基站选址优化方法.总结广播式自动相关监视(ADS-B)基站组网的意义、原则和评价指标.仿真ADS-B天线辐射特性,计算基站安全间隔.建立基站选址优化的数学模型,给出自适应遗传算法的求解步骤,采用实数编码和最优保存策略,实现ADS-B基站优化布站.实验结果表明,该方法优于基本遗传算法,能有效地指导寻优,提高组网优化效率,为后期基站的组网提供参考.

针对非线性误差模型的状态估计精度差、收敛时间长、计算量大等缺点,描述了一种基于双模型切换的二次传递对准方法.该方法采用了常用的基于欧拉角的线性误差模型和基于四元数的非线性误差模型.在第一次对准中采用非线性模型与扩展卡尔曼滤波,待子惯导姿态失准角收敛到较小角度后进行模型与滤波切换;在第二次对准中采用线性模型与常规卡尔曼滤波来完成传递对准,从而获取更高的对准精度.通过仿真与跑车试验,证明了该方法能够满足系统的快速性与精确性要求,具有一定的实用性.

提出了一类混沌系统的观测器同步方法.利用混沌系统的不确定项观测器,给出了一类混沌系统基于观测器同步的简单有效方法,该方法不需知道外部扰动的任何信息,且观测器的设计方法简单,利于工程应用.通过对Lorenz混沌系统的分析和数值模拟研究,验证了该方法在混沌同步中的优良性能.

针对卫星电源系统发生致命故障时故障信息不完备的问题,在分析卫星电源系统故障特征数据的基础上,提出了一种基于集成小波神经网络的故障识别方法.该方法首先利用卫星电源系统的决策数据识别出可能的故障组合,然后根据不同故障组合的特点构造并利用相对应的小波神经网络进行故障识别,最后结合某型卫星电源系统进行仿真验证,结果表明了该方法的有效性.

针对解析方法难以得到或者不能得到步降加速退化试验最优方案的难题,提出一种基于粒子群算法的Monte-Carlo仿真步降应力加速退化试验优化算法.该算法通过大量的重复模拟试验生成试验退化数据,寻找最佳监测频率、检测次数和样本量,以正常使用应力下的对数p阶分位寿命渐近方差估计最小为目标,采用粒子群算法对退化试验数据采用极大似然估计进行统计分析,建立了基于仿真的步降应力加速退化试验优化设计模型.基于算例,给出了不同约束条件下的优化设计方案,得到了该方法也满足小子样产品步降加速退化试验优化设计的结论,并最终得到其最优试验方案.