微位移装置是指在外力或者电场、磁场等作用下, 直接或间接由微结构杠杆放大产生精密微量移动, 实现精密定位的装置, 例如采用压电陶瓷的逆压电效应、由电压控制产生微位移蠕动。以干涉仪中移相器为典型微位移装置代表, 总结多年来科研工作中对微位移装置伸长量的测量与在线标定方法, 实现了干涉仪中步长为λ/8(λ=632. 8 nm)的准确移相; 通过研究基于电容器件的位移反馈, 实现了分辨率优于10 nm的精密定位。

目标空间状态随时间呈现的分布特性被称为目标的时间谱, 利用目标的时间谱信息(目标的航迹、速度、机动性、空间坐标信息)可以提高舰艇对空中目标威胁评估的准确性。采用主客观结合的方法对空中目标的状态进行判断达到威胁排序的目的。算例表明, 通过时间谱信息进行主客观相结合的舰艇防空威胁评估能够合理利用侦察信息, 为舰艇指挥员及时决策提供一个有效的辅助手段。

针对自适应Kalman滤波中测量噪声统计特性估计问题, 提出了一种基于α-β-γ滤波和二阶互差分的测量噪声方差估计算法。该算法通过α-β-γ滤波器构造测量信号的虚拟冗余观测序列, 将只适用于冗余测量条件下的二阶互差分算法推广到单一测量。在此基础上, 通过对数据的选择和对α-β-γ滤波器的优化, 达到提高计算精度的目的。仿真实验结果表明, 相对于通过经典的自适应Kalman滤波算法计算测量噪声方差, 该算法估计测量噪声方差精度更高, 能够有效抑制滤波发散。

为改善多无人机协同目标区域覆盖搜索中传统无人机搜索策略无法对运动目标有效探测的缺陷, 以减小搜索盲区、提高无人机编队对区域的有效搜索覆盖率为目的, 提出一种多无人机斜线协同搜索策略。给出无人机传感器模型, 分析无人机搜索运动目标原理, 提出扫描概率模型。仿真结果表明, 利用改进后搜索策略能够更加有效地完成搜索任务, 通过比较证明了所提方法的优越性和准确性。

多智能体系统的一致性问题是当前控制领域的一个研究热点并取得了丰富的研究成果。多数文献主要考虑了线性算法和智能体状态可测的情况, 而在某些实际应用中, 智能体的状态难以直接观测。研究了二阶多智能体系统在非线性输出网络下的一致性算法。对于状态量难以直接测量的多智能体系统, 分别设计了在有领导者和无领导者的情况下的非线性一致性算法, 并应用不变集定理证明多智能体系统的收敛性, 推导出了无领导者情况下系统的一致性收敛值。最后给出数值仿真验证了定理的有效性, 并针对不同情况进行了分析。

针对网络随机系统下具有高斯白噪声的线性、离散时间随机过程, 提出了一种基于事件触发采样机制的线性二次型高斯(LQG)最优控制设计方法。考虑最优控制律和最优事件触发律的联合设计, 首先证明基于事件触发的LQG最优控制律同样满足分离定理, 其次推导出代价函数, 利用动态规划的方法求解最优触发律以及代价函数的最小值。仿真结果表明, 在相同条件下, 所提出的最优事件触发控制与传统的最优时间触发控制相比, 能减少信息传输次数, 节约通信资源, 提升整体控制性能。

作为时间触发以太网确定性传输的基础, 精确的时钟同步受到同步机制、时钟漂移以及接受窗口的影响。建立包含时钟同步服务的节点模型, 对混合关键性流量在时间触发以太网中的处理过程进行建模。从理论和仿真两个层面对时间触发以太网的时间确定性进行对比验证。研究了时钟同步精度对时间触发通信的影响, 发现时间触发消息丢包事件产生的同步周期边界和接收窗口边界, 为时间触发以太网的同步参数设置提供依据。

以求解电子战无人机最优掩护路径为目的, 提出一种电子战无人机路径规划方法。建立了无人机干扰预警雷达模型, 根据无人机和突防飞机相对预警雷达的角速度及其他约束条件求解出单架无人机最优路径。仿真结果表明, 该方法充分利用无人机的速度进行掩护, 大大节省了无人机资源。

针对小型无人机侧向通道的控制参数优化问题, 以带宽作为控制品质指标, 奇异值作为鲁棒性指标, 研究了H2/H∞鲁棒优化设计方法, 深入分析了H2/H∞鲁棒控制的参数优化规律; 结合格拉姆稳定性方法, 构建了一个优化控制目标函数, 并对目标函数的加权系数进行了优化设计; 然后采用惩罚函数对目标函数的可行域进行约束, 从而使系统控制参数有唯一解。仿真验证了该方法的有效性与可行性, 可对飞控品质和鲁棒性进行折中考虑; 采用该方法所设计的小型无人机侧向通道控制器具有很好的控制品质和较高的抗扰动性能, 达到了预期目标。

针对传统的比例-积分-微分(PID)闭环算法在四旋翼飞行器姿态控制中存在的参数整定繁琐、闭环零点导致系统超调量增大的问题, 根据系统动态性能指标要求, 通过改进传统PID控制算法, 设计了基于时间与绝对误差积分(ITAE)性能指标下带前置滤波的最优PID控制算法。使用Matlab软件Simulink工具对传统PID控制与带前置滤波的最优PID控制两种算法进行对比实验, 结果表明: 采用带前置滤波的最优PID控制, 调节时间小于0. 5 s, 超调量小于5%, 在保证系统动态响应快的同时有效抑制了闭环零点对超调量的影响, 提升了控制品质, 优于传统PID控制。

简要介绍了有源诱偏系统特点与试验现状, 以及诱偏效能试验考核需求。分析了基于现有仿真资源扩展有源诱偏系统半实物仿真试验模式面临的主要问题。围绕实装有源诱偏系统与反辐射导弹全过程闭环对抗与态势模拟的设计思路, 建立了有源诱偏系统半实物仿真试验模式。

为了增强低照度成像系统对运动目标的应用能力, 在典型的低照度图像多帧处理方法基础上, 结合运动速度估计进行改进, 提出了一种自适应图像增强方法。该方法能有效减小低照度图像闪烁噪声, 提高图像对比度, 并且适用于运动目标成像处理。在以现场可编程门阵列(FPGA)为核心器件搭建的硬件平台上进行验证。结果显示: 经过该方法处理后, 视频信噪比由2. 1 dB提高到11. 5 dB; 当目标加速运动时, 没有考虑目标运动的方法处理过的图像信噪比显著下降, 而本文方法处理的图像信噪比下降幅度较小。

针对目前GNSS／INS组合导航算法在卫星信号失效后定位精度下降、系统易于发散的不足, 提出了一种新的少可见星组合定位方法。在只有2颗可见星的情况下, 利用多个时刻的两星位置信息、伪距信息以及惯性测量的相对运动信息, 可以获得稳定、可信的定位结果, 且不受惯导既有位置误差的影响, 仿真验证了算法的正确性与有效性。

根据现有陀螺经纬仪限幅时间较长的问题, 设计了一种新型复合式快速精确限幅方案。以某陀螺经纬仪为样机, 通过在锁放杯上增加液杯, 在陀螺灵敏部下方增加阻尼片的方法在锁放过程中进行大摆幅限幅, 同时通过摆幅监测在摆幅达到20′以内时, 使用步进式限幅方法完成精确限幅。此种方法提高了陀螺经纬仪的限幅速度并保证了限幅精度, 可在120 s内完成限幅, 精度达到1′以内, 满足精寻北的精度要求, 提高了限幅效率。

针对视觉式头部姿态跟踪数据带有时变噪声的问题, 设计了一种基于数据融合的座舱头部姿态跟踪方法。其根据空间点与图像点的对应关系, 先利用正交迭代算法求解PNP问题, 然后应用Sage-Husa自适应滤波代替EKF解决时变噪声的问题, 最后使用线性加权的航迹融合算法对Outside-in跟踪和Inside-out跟踪输出的头部姿态进行数据融合来获取精度更加稳定的头部姿态。利用经验数据做了一系列的仿真, 结果显示该系统的跟踪精度有很大提高并且稳定可靠。

介绍了一种基于单基片的新型背腔圆极化缝隙天线。运用了HFSS电磁仿真软件对天线进行优化仿真, 在中心频率为12 GHz时, 最大增益为7. 3 dB, 最小轴比为1. 03 dB。仿真结果表明, 该天线具有高增益、低轴比、成本低、易于制造等优点。

鉴于倾角测量中经常出现由于被测载体转动测量时引起线缆缠绕等棘手问题, 提出一种基于CC1101射频芯片的无线倾角测量系统。通过倾角传感器实时采集角度数据, 利用无线模块进行数据传输, 最后对接收到的数据进行分析处理, 得出被测转台或平台的实时运动状态。论述了系统组成和工作原理, 搭建了基于CC1101射频芯片的无线倾角测量样机, 编写了无线通信模块驱动程序和测量系统应用程序, 并开展了倾角测量试验, 给出了实验结果, 验证了测量系统的可行性。

针对高超声速飞行器参数不确定运动学模型, 考虑弹性状态影响, 提出了一种自适应反演控制器设计方法。分别采用动态逆和反演方法设计速度子系统和高度子系统控制律, 利用一阶低通滤波器来获取高度子系统中虚拟控制量的导数, 避免了传统反演设计中的“微分项膨胀”问题; 引入投影算子对飞行器模型不确定参数进行自适应调整, 同时避免了可能出现的参数漂移问题。仿真结果表明, 该控制器对模型不确定参数和气动弹性影响具有鲁棒性, 且实现了对速度指令和高度指令良好的跟踪效果。

视频是由若干个镜头联合构成的, 不同的镜头在亮度和主灰度方面存在差异。为了有效提升对于不同类型视频的节能率, 提出了一种基于镜头特征的动态调光算法。该算法运用亮度和主灰度等参数进行镜头分割, 然后依据每个镜头的亮度对比度进行分类, 针对不同类型镜头设置不同的调光参数进行背光调节。对该算法使用不同类型视频进行了仿真, 结果表明镜头的平均检出率达到67. 21%, 平均精确度达到81. 81%。开发了工程样机对不同类型视频进行了节能率测试, 整机平均节能率达到24. 89%。

数字遥感图像具有数据量大、实时处理等特点, 为了满足实时图像处理系统对大容量和高带宽存储系统的需求, 利用spartan6系列FPGA内嵌的DDR3控制器IP核实现对DDR3存储器的读写操作, 把DDR3存储器复杂的读写时序操作简化为简单的用户接口。通过介绍DDR3存储器的特点和DDR3控制器的工作原理, 并对生成的DDR3控制器进行硬件测试, 证明了该控制器性能稳定; 通过配置参数和接口设计把该控制器成功地应用到实时图像压缩系统中, 该DDR3控制器的简单接口和灵活配置, 以及DDR3存储器高带宽、大容量的特点, 使DDR3存储器得到了广泛的应用。

配准速度和精度是SAR图像配准效果的两个重要评价指标。SIFT算法是图像特征提取和描述的经典算法, SIFT特征具有尺度和旋转不变性, 但SIFT算法的128维描述子在图像配准时会极大影响配准速度。为提高图像配准速度, 首先提取图像SIFT特征点, 然后用ORB算法定义特征点主方向的方法, 赋予特征点主方向, 最后结合特征点邻域图像块的矩特征, 形成8维描述子, 对图像中的SIFT特征点进行描述, 实现SAR图像配准。实验结果表明, 本文方法在保持SAR图像配准精度的前提下, 极大程度地提高了配准速度。

针对由于空中飞机红外图像的形状、姿态和大小的高度复杂性使得现有的红外目标识别方法的识别率和鲁棒性不高的问题, 提出一种基于红外图像和特征融合的飞机红外目标识别方法。该方法充分利用尺度不变、特征变换和奇异值分解算法, 提取飞机红外图像的识别特征, 构造特征向量, 由此进行红外目标识别。在5类飞机红外图像数据库上, 对本文方法和传统方法进行对比实验, 结果表明了该方法的可行性和有效性。

针对传统核主元分析法诊断动态系统故障可能会出现大量误报、漏报问题, 提出一种分步自回归核主元分析法。该方法以分步动态策略为基础建立诊断模型, 结合滑动窗口机制和指数加权思想, 通过不断加入经加权处理的实时数据更新诊断模型, 使用T2和SPE统计量判断系统是否发生故障。将该方法应用于柴油机气阀机构故障检测, 结果表明: 该方法既能充分利用原始数据和实时动态信息, 自动更新模型, 又能减小计算量, 更早监测出异常工作状态, 提高故障诊断的快速性, 还能增大故障敏感度, 使诊断结果更加准确可靠。