在实战环境下的机载预警雷达信号检测中, 目标信号要与旁瓣杂波、噪声以及干扰信号相抗衡, 决定机载预警雷达作用距离的因素是目标信号功率与旁瓣杂波功率、噪声功率和干扰功率之和的比值, 其中, 不同地形和不同PRF工作模式下机载预警雷达旁瓣杂波功率的计算是个难点。在分析地海杂波特性的基础上, 在考虑雷达信号处理得益的情况下推导出机载预警雷达旁瓣杂波功率计算的通用公式, 并最终给出在杂波和干扰背景下机载预警雷达的作用距离方程。仿真实验结果表明了所推导的旁瓣杂波功率计算公式和作用距离方程的正确性。

前飞段飞行能力是无人直升机进行超视距飞行的基础, 而侧风是影响无人直升机前飞段飞行安全的一个重要因素, 因此前飞段的抗侧风策略制约着无人直升机的超视距飞行能力。目前, 无人机主流的两种前飞抗侧风策略是侧滑法和侧航法。侧滑法是通过飞机的滚转来抵抗侧风对飞机产生的侧力, 飞行中一直存在侧滑角; 侧航法则是将航向偏转至空速方向来消除侧风产生的侧滑, 实现无侧滑的飞行。从这两种方案着手, 设计了4种前飞段抗侧风方案, 并进行了对比分析, 来分别满足不同的工程需求。

任务规划是无人机协同作战的关键技术之一。以压制敌方防空火力任务为背景, 考虑战场地形与威胁分布、击毁目标需要的火力以及无人机的战斗毁伤概率等因素, 建立了多架无人机协同攻击多个地面目标的任务规划模型, 并提出并行遗传粒子群优化算法(GAPSO)求解任务规划问题。通过具体的仿真算例验证了协同任务规划模型的合理性, 并比较分析并行GAPSO算法与标准GAPSO算法, 证明了并行GAPSO算法具有更好的收敛性且能避免陷入局部最优。

周期事件触发控制具有节约通信资源和易于实现的优点, 作为一种新的控制方法, 相关的分析和设计研究还不够成熟。基于输入到状态稳定(ISS)定理, 研究了线性系统状态反馈周期事件触发控制的建模与分析问题; 将线性状态反馈周期事件触发控制系统看作一个离散时间受扰系统, 推导出了事件触发控制系统的ISS条件, 给出了线性矩阵不等式(LMI)形式, 进一步给出了触发条件参数的确定方法。最后,采用Matlab仿真验证了方法的正确性和有效性。

针对新一代歼击机,基于避障思想研究了一种边界保护控制方法。首先运用动态逆控制器对飞机进行稳定控制; 在此基础上利用避障思想生成关键飞行参数的安全边界, 并用参数在线调节的动态矩阵控制方法修正飞机的控制量, 确保飞机在安全边界内飞行; 最后将所设计的飞行控制系统用于新一代歼击机的机动飞行仿真。仿真结果证明了该边界保护控制系统的有效性。

针对飞机在进近过程中遭遇低空风切变后的轨迹控制问题, 通过建立较真实的风切变工程化模型和飞机非线性数学模型, 应用奇异摄动理论对飞机状态变量进行时标划分, 采用非线性动态逆方法设计了快、慢状态子系统的控制律以及外回路制导系统的控制律; 并引入PID控制, 补偿由风切变和其他外界因素引起的飞机气动参数摄动带来的系统逆误差, 从而消除系统稳态误差, 实现对飞机进近轨迹的有效保持; 最后进行了数值仿真验证, 结果表明, 采用动态逆与PID相结合的控制方法, 能使系统具有较好的动态特性和鲁棒性, 能有效抵抗一定强度的风切变干扰。

针对单潜艇必须进行高速机动才能对目标进行被动纯方位跟踪的问题, 提出了基于无人水下航行器(UUV)的潜艇隐蔽协同跟踪方法,该方法将无人水下航行器布置在离潜艇一定的距离, 并通过光纤与潜艇进行通信。潜艇指控系统利用潜艇和无人水下航行器获得观测的信息进行协同被动跟踪, 使得潜艇不需要进行高速机动就可以对目标进行有效跟踪。计算机仿真结果表明, 该方法相对于单艇机动具有更好的跟踪性能。

针对多频组合测量时实际可用组合少、组合模糊度难以正确固定等问题, 提出了一种基于双频相关约束直接求解动对动北斗单频模糊度的算法, 该算法在正确固定一组组合模糊度的基础上, 根据B1,B2两种频率双差方程之间的相关性, 利用组合模糊度直接求解单频模糊度, 然后通过组合测量值的均方误差确定单频模糊度的误差范围, 最后采用OVT自适应门限检验方法得到正确的单频模糊度。试验结果表明, 当组合测量均方误差小于1/4波长时, 该算法仅需一组组合模糊度即可正确解算出B1,B2单频模糊度, 能够较好地适用于动对动高精度相对定位。

针对现有反TBM威胁评估方法很难在指标信息不完全的情况下进行评估的问题, 提出了一种基于证据推理的反TBM威胁评估方法。对处于助推段飞行TBM的威胁评估影响因素进行了深入分析, 建立了相应的威胁评估层次结构模型, 并分析了指标信息不完全的问题; 将证据推理方法应用于不完全信息下的反TBM威胁评估, 给出了相应的方法步骤; 通过算例分析, 证明了所提方法可有效解决指标信息不完全的反TBM威胁评估问题。

为了有效抑制激光主动成像中的散斑噪声以及保护边缘细节信息, 提出一种基于同态滤波和改进阈值整数提升小波变换级联的散斑噪声抑制方法。首先,使用同态滤波将乘性散斑噪声变为加性噪声, 然后使用整数提升小波变换进行分解; 再次, 在分析经典阈值方法存在不足的基础上, 设计了一种新的阈值函数模型以及自适应阈值计算方法, 并对小波分解系数进行阈值处理; 最后, 进行小波系数重构和同态逆变换, 得到去噪后的图像。仿真实验表明, 该算法能够有效抑制噪声, 同时能够较好地保护图像的边缘, 具有较强的实用性。

对于民用飞机来说, 安全性是最重要的。飞行管理系统是保障民用飞机飞行安全的重要机载设备, 面对GPS的干扰和欺骗, 飞机能否在指定空域中安全有效飞行, 很大程度上取决于飞行管理系统的导航安全性。以国外某飞行管理系统为被测对象, 建立测试平台, 利用GPS干扰欺骗信号对飞行管理系统的导航功能安全性进行实验和分析, 为研发飞行管理系统时提高安全性提供理论基础和技术支持。

针对带有不确定项和干扰项的变形翼飞行器模型, 提出了一种非线性控制方案。设计在线自适应补偿算法逼近干扰项, 消除环境干扰对系统的影响, 提高了系统的鲁棒性。然后, 通过在线自适应调整神经网络的隐藏层的权重参数, 使神经网络的输出逼近系统的不确定项。利用李亚普诺夫稳定理论证明了神经网络的鲁棒控制器能使系统的跟踪误差最终一致渐近稳定, 并设计出了控制器参数的在线更新律。最后, 仿真结果表明了该方法的有效性。

三维地形可视化技术是合成视景系统的重要基础技术之一。针对机载合成视景系统地形绘制范围大、硬件计算资源较少和对实时性的要求较高等特点, 研究了地形分块调度、层次细节和纹理生成等关键技术, 设计并实现了一种适用于机载合成视景系统的地形可视化系统。实验表明, 该系统的绘制效果和实时性均能够满足机载合成视景系统的需求。

时间触发以太网(TTE)的交换设备采用中央监视进行通信完整性检查, 而对于具有网关的层次化TTE网络, 需要在网关处设置系统级的通信完整性保证机制。面向通用的远程现场网络拓扑结构, 设计了外部冗余物理链路和内部协议检查相结合的通信完整性检查网关, 并构建半物理仿真平台, 对设计实现进行了实验验证。仿真结果表明,该设计在充分利用设备级完整性检查功能的基础上, 兼容了两端网络的交换式传输机制, 有效地支持了系统级的故障隔离。

针对传统活动轮廓模型(Snake)对初始轮廓要求高、无法进行多目标提取且抗噪性弱等缺陷, 提出了一种新的基于广义似然比的最小方差活动轮廓模型。该算法在区域活动轮廓模型的基础上引入广义似然比信息, 以目标区域和背景区域具有最小方差为准则设计了新的能量函数, 并使用梯度下降法最小化能量函数, 驱动轮廓线不断收缩至物体边界。合成图像和真实图像的实验结果证明, 基于新模型的活动轮廓提取算法对初始位置不敏感, 具有一定的抗噪性, 并适用于多目标场景。

飞行员认知状态是影响人机飞行控制系统表现的重要因素。认知状态通常不能被直接测得, 需借助于诸多的生理信号间接分析。根据典型生理信号的时频特点, 应用小波分析建立信号特征集, 并提出了一种基于花粉传播算法的高斯过程分类模型, 用以分析全动飞行模拟实验中的飞行员认知状态。通过对比分类结果与飞行员的NASA-TLX测评结果, 验证该模型对飞行员认知状态识别的有效性。

对于包含人为因素飞行员模型的人机系统, 传统针对确定模型的控制器方法无法完全满足飞行轨迹精度。针对飞行员模型在环系统, 提出了采用衰减记忆方法、线性代价递增切换算法的去伪PI控制器设计方法。去伪控制理论是一种仅利用模型输入输出数据的无模型数据驱动控制理论。在去伪控制理论中, 监视器用于选择最优控制器, 控制器切换算法负责在需要时进行控制器切换。衰减记忆法的引入可减弱历史数据对切换判断的影响。对特定飞行场景进行了蒙特卡罗仿真, 仿真结果表明,设计的控制器可减小飞行任务中的高度轨迹偏差, 提高飞行品质。

分析了兵组架射导弹**系统组成与作战过程, 在此基础上, 给出了**系统误差传递模型, 并对各项误差源做简要介绍, 然后给出了**系统精度分析的数学模型, 最后参照具体的作战使用需求和系统(设备)的技术水平进行实例计算。实例计算结果表明了精度分析数学模型及误差源数值分配的合理性、有效性, 为**系统目标捕获概率的设计论证提供了方法和支持。

弹道导弹目标识别内容多样, 症候识别是其中的一项重要内容, 决定后续预警卫星发现导弹的概率和时间。提出了一种动态贝叶斯网络的弹道导弹发射症候识别方法, 该方法首先选取4种发射症候特征, 并给出每种特征的条件概率。其次建立症候识别贝叶斯网络模型, 并设计了发射症候识别流程。最后通过仿真实验, 验证了该模型比单一特征识别概率高, 且具有一定的稳定性。研究表明该方法能够综合不同时刻的多种症候特征, 给出科学合理的发射症候判读结果, 具有一定的应用价值。

Mean Shift算法具有良好的实时性, 但是由于其缺乏有效的目标模板更新机制而易陷入局部最大值。在经典Mean Shift算法的基础上, 结合SIFT特征匹配提出一种新算法, 实现快速移动和遮挡等复杂情况下的目标连续跟踪, 既保证了算法的实时性, 又弥补了Mean Shift算法的不足。针对运动车辆目标快速运动和遮挡情况进行实验, 并与其他算法进行比较。结果表明, 新方法有效解决了目标遮挡和快速移动等情况下的跟踪问题, 对于复杂条件下的运动车辆目标跟踪, 既保证一定的实时性又具有很好的鲁棒性。

为了提高行人检测识别及跟踪精度, 提出一种基于人体特征识别和卡尔曼滤波的行人跟踪算法, 该算法采用一种基于人体体型特征和行为姿态特征的识别方法来自动识别行人。行为姿态特征识别方法采用基于高斯混合模型的前后帧像素点概率匹配算法, 并结合人体体型特征来提高识别人体目标的成功概率,接着采用方向梯度直方图用于目标检测的特征描述, 最后通过卡尔曼滤波器预测目标的移动轨迹。在实验中, 与两种红外线行人检测与跟踪方法的对比结果显示,该算法可以更准确地从移动物体中捕获人体目标, 并进行实时跟踪。