如果导弹要从已对准的某一个打击目标转换到另一个打击目标, 重新定位瞄准则严重影响了导弹的机动发射能力。基于弹载射向变换的基本原理, 建立了导弹的射向变换模型, 提出了通过在弹道主动段滚动弹体实现射向变换的方法。仿真结果表明, 该模型可以实现弹道导弹主动段射向变换, 设计的仿真系统具有一定的抗干扰性, 且滚动角指令跟踪效果好, 导弹能够稳定飞行。

机载机电综合管理系统是保证飞机正常飞行以及飞机各功能正常运行的安全关键系统。面向深度综合化情况下的机电综合管理系统, 分析当前主流战斗机EAP, F-22, F-35的机电综合管理系统, 提出了基于模型的机电综合管理系统架构建模与仿真方法, 建立了机电综合管理系统的通用模型, 形成了机电综合管理系统的建模与仿真流程, 详细设计了基于状态机和真值表的监控算法及涵盖5种状态模型的余度管理算法。最后选取了某型商用飞机的机电综合管理系统进行建模与仿真, 验证了所提建模方法的可行性、正确性和有效性。

提出一种新的基于广义交叉协方差(GCI)和平均边缘概率密度(AMD)的分布式多目标融合机制。传统的多传感器跟踪算法存在一些难以克服的缺点: 如航迹关联性能对关**数设置敏感, 航迹关联计算量随目标个数增加呈指数增加等。为解决这些问题, 提出一种适用于多目标的鲁棒性较好的分布式融合算法。首先, 将多目标联合后验概率密度近似为关于其AMD的积分布; 然后, 考虑到不同雷达节点之间的未知的互相关, 采用GCI融合算法进行融合。由于航迹关联过程被内嵌在航迹融合过程中, 所提分布式融合机制同时进行航迹关联和航迹融合, 理论上会更加完备。所提算法借助高斯混合模型实现, 试验结果证明其性能相比传统融合算法有很大改善。

作战任务和平台资源的合理匹配是作战体系发挥最大效能的重要条件, 由于平台资源之间协同水平存在差异, 若将协同水平高的平台组合到一起执行任务, 能够更好地提高作战效能。首先建立任务之间协同程度以及平台之间协同水平的量化模型; 然后建立以任务完成时间最小、任务内自协同度和任务间互协同度最大为目标函数的任务分配模型, 提出用于求解该模型的动态列表规划和混沌离散粒子群混合任务分配算法, 使用动态列表规划选择需处理的任务, 利用混沌离散粒子群算法为选定任务分配平台资源; 最后通过仿真实验验证了模型和方法的可行性与有效性。

由于大部分超分辨率图像重建方法都是建立在图像的点扩散函数为已知或假设点扩散函数为高斯模糊核的条件下, 但真实的低分辨率图像中的点扩散函数并不是高斯函数, 而是由随机的相机抖动造成的。为了提高重建的超分辨率图像质量并使其更接近真实场景, 提出了一种基于L0范数稀疏表达的图像盲超分辨率重建方法。首先利用了基于L0范数的梯度最小化方法估计出超分辨率图像中的点扩散函数, 再通过点扩散函数的估计在超分辨率重建的过程中有效地去除图片的模糊效应, 最后利用反向传播算法, 使重建的超分辨率图像更接近真实。通过实验结果表明, 提出的方法相对于双三次插值法和基于多字典学习的图像超分辨率重建算法可以得到更清晰的重建效果, 峰值信噪比和平均结构相似度均有提高, 最后在真实图片重建测试效果中也得到了更好的验证。

问题转化为最优控制问题; 采用Gauss伪谱法进行求解, 并分析了制导炸弹导引头启控点处的速度、弹道倾角对攻击区的影响。仿真结果表明: Gauss伪针对新型制导炸弹攻击区的求解问题, 建立了受约束条件下的制导炸弹动力学模型; 通过引入加权侧向射程和纵向射程的组合性能函数, 将攻击区的求解谱法可有效地解决制导炸弹攻击区的求解问题, 且炸弹攻击区随着速度、弹道倾角的增大而增大, 但当弹道倾角大于零时, 增加弹道倾角对攻击区的影响相对较小。

为解决折叠机翼无人机在发射控制段受助推火箭阶跃力矩和展翼火箭旋转力矩双重干扰导致的控制效果不佳的难题, 采用基于最优二次型的状态最优控制算法来计算控制律接入飞控系统参与控制的时间范围, 并结合仿真试验, 最终确定控制律接入飞控系统实施舵面控制的精确时间。在此优化控制方案下, 飞控系统能够在最短的时间内结束振荡, 恢复稳定状态。经过仿真试验验证, 该优化算法将系统受到的双重力矩干扰共同作用的影响降低到较小, 顺利解决了折叠机翼无人机发射段的控制难题, 保证了无人机发射控制和飞行控制的品质。

针对一类存在未知复合扰动的高阶非线性系统, 提出一种基于有限时间干扰观测器的反演非奇异快速终端滑模控制方法。采用有限时间干扰观测器对复合扰动进行快速精确估计并设计控制器鲁棒项进行补偿。采用反演控制处理高阶非线性系统, 结合动态面控制设计虚拟控制律; 同时设计非奇异快速终端滑模控制律, 提高系统的收敛速度和控制精度, 并通过Lyapunov理论证明了系统跟踪误差一致最终有界。通过数值仿真验证了所提控制方法的有效性和可行性。

无人机在飞行过程中必须能够检测障碍物并且准确躲避。为使无人机在飞行过程中更加安全, 提出了一种双目立体视觉和光流相结合的避障方法。双目立体视觉通过边缘索引算法来获取可靠的视差值, 并根据视差线汇聚角度得到空间深度信息, 进而辨别物体的远近; 基于SIFT的光流法能得到障碍物相对于摄像头的每一个时刻的运动速度。为了更快地得到更加准确的位置信息, 将立体视觉和光流结合在一起。实验结果表明, 该方法能有效提高避障的效率和精度。

针对传感器数目小于源信号数目的欠定情形, 研究了基于压缩感知(CS)的欠定盲源分离(UBSS)问题。从欠定盲源分离和压缩感知的数学模型入手, 在源信号具有稀疏性的前提下, 将其转化为CS理论中的稀疏信号重构问题。在Sparco框架下建立了CS-UBSS两步法算法通用模型, 并理论证明了该模型的有限等距特性(RIP)。仿真结果说明了该算法模型针对语音信号和图像信号的可行性与适用性, 拓宽了UBSS问题的解决思路, 尤其是CS理论中性能优越的重构算法可以直接应用于源信号的恢复。

为了研究单轴旋转惯导系统的高度通道误差抑制方法, 首先分析了纯惯导高度通道的稳定性, 并通过比力方程建立了误差模型。然后推导了单轴旋转惯导系统的高度通道误差方程, 分析了抑制高度通道误差发散的条件, 得出在旋转轴处于水平状态时可以极大地抑制高度通道误差的结论。最后, 在三轴加速度计存在零偏的情况下, 对惯导系统的高度通道误差进行仿真。理论分析与仿真结果均表明旋转轴处于水平状态时可以有效抑制高度通道误差。

为实现对ARINC661飞机座舱显示系统中用户应用(UA)与座舱显示系统(CDS)间通信指令的监测与分析, 对指令过滤技术展开研究。通过对通信过程中的交互指令进行分析, 采用二叉树的结构, 研究了高效过滤算法, 实现了数据的高效过滤功能。地面试验表明, 所提过滤方法正确, 开发的指令监测显示软件运行可靠、性能良好, 对座舱显示系统的开发起到了很好的辅助作用。

阐述了体系贡献度的概念内涵, 针对当前体系贡献度评估方法的缺陷, 通过研究体系作战下的天基对地**攻防对抗能力及其对作战结果的影响作用, 构建天基对地**体系贡献度评估指标体系; 对于数学含义明确的指标, 建立相应的数学量化模型, 对于数学含义不明确的指标, 提出了一种基于模糊综合的证据推理方法进行评估; 建立典型天基对地**作战体系, 针对不同的作战模式, 仿真分析天基对地**的作战过程, 进行天基对地**体系贡献度的评估和分析。仿真结果表明, 所建立天基对地**体系贡献度指标体系完善合理, 在所给定的作战体系中可有效地评估天基对地**的体系贡献度, 结果可靠有效。

设计了一个浅层卷积神经网络来代替预训练模型中的全连接层, 将预训练网络提取的CNN特征作为图像输入设计好的浅层CNN网络, 对比微调预训练模型的方法, 能够更好地适应航拍图像定位任务。为进一步提高航拍图像的定位准确率, 利用无人机航拍图像时间连续的特点, 通过在CNN的分类阶段加入Bi-LSTM网络, 使网络在分类时能够以多张图像特征作为判断依据。实验表明, 时序图像定位方法定位准确率稳定在0. 89左右, 对比单张图像定位方法准确率提升5%左右。

为提高目标航迹姿态估计的实时性, 提出一种基于Jerk模型的航迹姿态滤波及其新息指导的降维动态模型库建立算法。该算法首先基于航迹方位角与航迹横滚角之间的关系, 将目标三维模型降为二维模型; 然后采用Jerk模型算法对航迹姿态进行滤波, 并利用滤波过程中的新息判定目标机动状态, 实时指导动态模型库的建立。实验结果表明, 可有效缩减模型库的规模, 提高了姿态角估计的效率, 且保持一定的估计精度, 是一种有效的动态模型库建立算法。

针对传统获取四旋翼无人机关键参数的时域方法存在的对环境适应性不强, 计算量大, 风洞试验成本高、周期长等问题, 提出了基于UKF数据预处理与CIFER组合的辨识算法。首先, 建立了悬停条件下四旋翼无人机的系统模型, 然后对基于四旋翼无人机平台的实测数据进行无迹卡尔曼滤波处理, 再将其应用到频域辨识工具CIFER软件包中, 对于模型中不易确定的关键参数进行辨识。结果表明, 经过数据预处理的数据辨识得到的结果在低频阶段跟踪性能好, 曲线吻合程度较好, 关键参数可信度高。

针对四旋翼飞行器姿态与位置的解耦控制, 提出了一种动态逆控制与PID结合的混合控制策略。首先, 将四旋翼当作单刚体, 通过牛顿-欧拉方程获得其非线性动力学模型。其次, 用动态逆控制设计内回路控制器, 用PID控制设计外回路控制器, 实现姿态与位置通道的解耦控制。最后, 在仿真环境下, 通过阶跃响应和跟踪上升螺旋线检验了所提控制算法的稳定性与有效性。同时, 将控制算法写入飞行控制器, 通过飞行实验验证了所提控制算法的实用性。结果表明, 所提控制算法对外界扰动与未建模动态有较好的抑制能力, 能够满足四旋翼飞行器姿态控制与位置控制的需求。

衍射光栅是全息波导头盔显示系统中的关键元件, 但在彩色显示中, 因其特性, 红绿蓝三色波长的入射光会衍射不同的角度。在波导中经历数次全反射后, 三色光在出射光栅的不同位置处出射从而造成色散。针对彩色全息波导头盔显示系统中的色散问题, 结合全息波导系统本身的特点, 提出了采用多层波导的方法矫正色散。根据不同波长入射光的衍射角, 设计了四层波导, 每层采用不同折射率的材料, 对各个波长的光路进行矫正, 以此来达到矫正色散的目的;最后通过仿真分析验证设计的准确性。结果表明, 红绿蓝三色的光线几乎在同一位置处出射, 三色图案高度重叠。因此采用所提多层波导设计的方法能够有效解决全息波导头盔显示系统中的色散问题。

FC总线协议凭借其高速率、高可靠性以及低延迟, 成为下一代航电网络的理想协议。但基于事件触发的消息传输形式, 使得网络在时间确定性方面依然存在不足。为提高消息传输的确定性, 设计实现了一种基于时间触发的FC终端接口, 同时对其关键模块FC IP核、PCIE接口、存储芯片控制器以及发送缓存管理模块进行了详细的设计。最后在借助开发工具ISE和Modelsim, 对设计的接口进行了测试。结果表明, 该接口误码率小于10-12, 眼图抖动控制在87. 5 ps, 满足设计要求。

光轴稳定性是决定红外光学系统探测能力的重要指标, 以往对光轴稳定性的校核过多地依赖装配和调试过程, 在设计阶段缺乏有效的考核手段。以某红外光学系统为研究对象, 提出了一种定位光轴敏感镜片和结构模态的方法, 基于LOS方程建立光轴偏移量与镜面刚体位移之间的多点约束(MPC)方程, 进而得到光轴随温度变化的偏移规律以及在随机振动载荷作用下的响应谱线。通过验证可知, 所提方法对复杂光学系统的光轴稳定性设计有重要的借鉴意义。

受工作环境和时间的影响射频负载阻抗在工作时是不断变化的, 影响射频源的输出功率和工作效率。因此, 需要在射频源和负载之间构造匹配网络, 并且能够实时跟踪负载阻抗的变化, 对匹配网络元件的参数做出相应调整, 使射频源能够实现最大功率输出。根据射频源负载变化特点选择Γ型匹配网络, 利用Smith圆图的变化规律控制匹配网络可调元件变化的约束规律。实现方式是由罗氏线圈和电容分压器检测传输线上的电流和电压信号, 输入AD8302幅相检测电路得到信号幅度比和相位差; 经过模数转换输入STM32; 根据Smith圆图的阻抗和导纳的变化特点, 采用PID算法控制步进电机的转角和转向, 由此形成全新的闭环控制系统。由实验和仿真结果可知, 此种匹配方法能够使电路在5 s内实现快速匹配, 并且使误差控制在3°以内。

驾驶舱内飞行员工作量的计算需要飞行员的动作数量、动作时间等动作信息。目前, 关于动作识别的研究一般都是对特定动作, 如走、跳等的识别, 无法应用于驾驶舱内的飞行员。同时, 由于飞行员操作基本由手来完成, 因此对飞行员的动作识别基本可以认为是对手部动作的识别。据此提出一种基于深度图的飞行员动作识别方法, 该方法先通过对飞行员手部进行跟踪, 再通过基于动作段的方法确定飞行员动作。此外还提出一种触发方法, 以实现系统对动作的自动识别。实验结果显示, 所提方法的动作识别率约为94. 06%, 表明该方法能够有效地识别飞行员动作。

针对新一代战斗机综合化航电系统对系统通信的要求, 研究了一种基于RapidIO网络的数据处理模块的系统架构, 设计并实现了一种满足航电应用模式、基于ARINC653分区操作系统的通信协议软件, 并且在工程中得到实际应用, 经过功能和性能验证, 能够满足航电应用之间大数据、高性能的通信需求。该通信协议软件采用分层架构实现, 有利于跨平台移植、软件重用以及后续的硬件升级。