针对雷达网探测威力范围解算中计算量大、速率低、精度差的问题,建立了3种程式雷达的垂直威力模型,并采用经度切割方法,建立了大地坐标系下的经纬度平面威力模型。将雷达网探测区域按等经度间隔切割成若干条块,形成条状雷达网,将网内各部雷达的经纬度平面威力投影到条状雷达网中,建立了经纬度雷达网威力条块模型,并给出了切割算法。通过30部雷达构成的雷达网仿真表明,该方法将两维数据量降为一维,减少了计算量,提高了速率,解决了复杂遮蔽边界问题,求得的球面面积更加准确,解决了雷达网威力解算问题。

针对现有方法常忽略性能退化数据和失效阈值存在的随机不确定性,将盲数和GM(1,1)模型等灰色系统理论方法运用到性能退化产品可靠性分析中。首先定义退化数据和失效阈值的盲数,采用灰数排序方法优化可信度,由盲数运算求得测量时刻点的可靠度。然后采用GM(1,1)建模方法进行三参数威布尔分布参数估计,获取可靠度函数。最后,将所提方法应用于GaAs激光器退化数据。结果表明本文方法合理有效,拟合精度高,具有工程应用价值。

针对高灵敏度光电探测靶在强辐射背景下探测目标的可靠性问题,研究了强辐射背景下光电成像探测性能的计算方法; 基于目标的光学辐射特性,建立了光电探测的灵敏度与信噪比模型,给出了电荷串扰阈值计算函数,并由此导出了光电探测与成像串扰概率模型;进行计算验证分析,结果表明,合理的信号处理和光谱滤波方式能够增强系统的探测性能,设置合理的光学系统参数可以使系统对目标的探测概率从0.3提升到0.95,串扰概率降低到0.05以下。

空空导弹全向攻击包括以目标为中心的全向攻击和以本机为中心的全向攻击两种方式。从概念、攻击区表示方式、典型攻击距离计算、战斗机座舱显示和技术上关注的问题等5个方面探究了全向攻击的这两种方式之间的关系,认为: 1)以目标为中心的全向攻击更侧重导弹和目标的关系,而以本机为中心的全向攻击更偏重本机和目标的关系,从整个攻击过程看,前者是攻击过程的开始端,而后者是攻击过程的末端; 2)以目标为中心的全向攻击是以本机为中心的全向攻击的研究基础,但由于所采用研究工具不同,所以这两者的研究方法和研究内容极为不同,后者仍需继续探索。

为确保GPS失锁期间MIMUs/GPS组合系统的导航精度,引入Adaboost优化的BP网络辅助常规Kalman滤波器实现滤波解算。当出现GPS失锁等信号不可用的情况,利用训练好的网络对同一时刻MIMUs,GPS分别解算的速度、位置信息的差值进行预测,并将结果送入Kalman滤波观测器,通过改进系统层面上的导航策略,修正MIMUs单机工作下逐渐积累的导航参数误差。仿真结果表明,在组合系统模拟GPS失锁的50 s内,Adaboost优化的BP网络能够及时辅助滤波器进行信息处理,补偿失锁期间的丢失信息,相较采用单一的BP,RBF网络算法,获得了更为理想的导航参数预测稳定性和预测精度。

在基于温差特性的红外目标探测方法中,红外图像分割效果极大影响着最终目标探测结果。对于一定探测距离下的红外图像,传统阈值分割法对目标边缘分割效果并不理想。针对该问题,利用卷积神经网络对图像特征进行提取,提出了基于卷积神经网络的谱聚类红外图像分割方法。实验结果表明该方法能够很好地提高红外图像分割准确性,与传统基于稀疏矩阵的谱聚类图像分割方法相比,基于卷积神经网络的谱聚类红外图像分割方法的聚类速度提高了约16倍。在一定探测距离下,新的改进谱聚类红外图像分割方法能更好地实现目标和背景的温差计算。

对于在室内工作的机器人而言,要完成不同环境的自主导航就必须能够对其所处场景进行有效识别。传统的方法是通过视觉或雷达等传感器对所处环境进行匹配以实现场景识别。提出了一种基于2-D范围扫描的室内场景识别的方法。该方法对激光雷达的范围扫描信息进行特征提取,利用所提取的样本训练基于局部感受野的极限学习机,对多种室内场景进行分类识别。在Gazebo搭建的仿真环境中采集虚拟范围扫描数据,对室内场景识别方法进行了研究。利用DR Dataset提供的测距数据对所提出的方法进行了实验验证。实验结果表明: 该方法的室内场景识别准确率高于传统方法。基于2-D范围扫描场景识别的研究也为机器人实现自主导航提供理论依据和实验数据。

针对无依托发射作战应用背景下导弹发射车车载定位定向技术存在的问题,提出一种基于射频识别(RFID)辅助的捷联惯导(SINS)/里程计(OD)组合导航的方案。设计了发射车利用RFID进行定位的多种方式,分析了实际使用的相关问题,并将其应用在较为成熟的SINS/OD模式中,建立SINS/OD/RFID模型,进行了行进间辅助定位的方法探究,为车载定位定向发展提供一种新角度新辅助方式。实验结果表明,该方案定位精度达到米级,有效延长满足精度要求的导航时间,提高了使用效能。

为了实现无人机协同作战效能评估到实际作战的一体化分析,研究无人机协同作战进程预测问题。分析了无人机协同作战对地侦察打击的任务特点,设计了无人机协同作战兰彻斯特方程。同时考虑兵力增援和无人机载荷变化,设计了基于兵力增援的无人机协同作战兰彻斯特方程以及不同载荷下的无人机协同作战兰彻斯特方程。仿真实验证明了所设计的无人机协同作战兰彻斯特方程的合理性和可行性。

针对核相关滤波(KCF)跟踪算法没有遮挡检测机制以及学习率固定的问题,提出了一种结合正样本集的核相关滤波跟踪算法。通过计算正样本集与待测样本集的相似度来建立目标遮挡判断机制,提高了算法的抗遮挡能力。在模型更新方面,采用了多段学习率的参数更新方式,提高了目标模型的准确性。实验结果表明,该算法与KCF跟踪算法比较,跟踪精度有明显提升。

针对于视觉任务中表面光滑、低纹理的目标,由于其结构纹理信息的缺乏及高反光的特性,传统三维重建算法无法恢复物体有效的表面形状特征,提出了基于光学偏振成像的低纹理目标三维重建算法。该算法不依赖于目标表面的结构纹理信息,以求解Stokes参数来量化目标表面反射光偏振态,而后结合偏振—几何空间分析,估计目标表面的法向量分布,最后提出了多尺度Shapelets算子将法向量信息积分获取目标的有效深度信息,恢复目标的三维形状。实验结果表明,针对低纹理的高反光目标,该算法能快速准确地恢复其表面的三维形态,并且有效抑制镜面耀光和噪声的干扰,算法实时性高。

为了研究多平台传感器最优化任务规划问题中的随机性和不确定性因素,以隐马尔可夫模型(HMM)建模思想和信息熵理论为支撑,以平台传感器执行任务的单位损耗所带来的信息增益为目标函数,建立了基于多HMM过程的传感器动态规划模型,研究了多HMM过程的传感器动态规划执行步骤并进行了仿真。同时研究了在特殊情况下使用多HMM过程进行传感器动态调度的相关问题,为多平台传感器最优化任务规划问题的不确定性和随机性因素的建模与分析奠定了基础。

四旋翼无人机在许多领域得到广泛的应用,飞行控制算法是四旋翼无人机的控制中枢,决定着四旋翼无人机的飞行状态及所能实现的飞行动作。国内外学者对四旋翼无人机的飞行控制算法进行深入研究,取得了丰硕的成果。针对近年来飞控算法研究成果进行系统总结,主要介绍常用的四旋翼无人机飞行控制算法的设计原理并简要评析,指出当前各种飞控算法的优点及不足之处,讨论未来飞控算法的研究趋势,以期为该领域的研究提供参考。

航电系统的故障预测与健康管理技术(PHM)能够大幅提高飞机的安全性、可靠性和稳定性,从而减少设备损耗和维修费用。简要介绍了综合模块化航电(IMA)系统的构架和系统管理功能。基于ASAAC标准与OSA-CBM模型,重点对IMA的PHM系统设计从结构、功能分层和树形运行蓝图(RTBP)上进行了分析。最后根据航电系统的特性,对我国未来航电系统PHM技术的应用与发展进行了探讨。

卫星识别跟踪系统是动中通测控系统中的关键技术。首先研究了目前卫星识别跟踪系统采用的方案,根据动中通系统的工作需要,提出了双源卫星识别跟踪系统方案,并根据该方案完成了双源卫星识别跟踪系统的软硬件设计,该方案能够实时敏感卫星信号强度的变化,响应速度快、跟踪精度高,使系统能够通过检测特定的信号以及信号强度的变化识别和跟踪卫星,保持通信链路的畅通,在检测信标识别卫星阶段采用了FFT纠正频偏的算法,提高了系统的精度和稳定性。

单光子计数技术是利用光电倍增管探测微弱光信号的一种有效方法,广泛应用于航空领域的激光雷达探测。针对激光雷达回波信号强度弱、数据量大、实时要求高等特点,设计了基于FPGA芯片的高速数据采集系统。该系统利用光电倍增管精确探测微弱的雷达回波信号,两个光子计数器通过乒乓操作实现了无时间间隙的计数采集,利用存储控制器和传输控制器对外围芯片进行控制,实现了对采集数据的实时缓存和高速传输。为验证采集系统的有效性,将其应用于米散射微脉冲激光雷达,实现7.5 km的有效探测,探测精度为7.5 m。在此基础上,将采集系统与EASY-MCS光子计数器的测量结果进行对比,其均方误差为8%,表明本系统具有良好的准确性和稳定性,可满足激光雷达对微弱回波信号采集的要求,在航空气象探测领域具有广阔的应用前景。

针对数字闭环光纤陀螺工作过程中对环境温度变化敏感,易产生温度漂移的问题,提出了一种分段补偿方案。通过分析温度漂移产生的原因,在传统单模型拟合的基础上,推出基于新的分段策略的多模型拟合方法。模型分段拟合时,将整个范围的测温数据分为几个数据区,通过多重线性回归对每个区间估算参数。工程实现过程中,利用每秒采集光纤环中心的温度信号进行数据处理,并采用相应段的模型参数计算出补偿量,FPGA读取补偿量数据进行温度补偿。实验结果表明,该方案相对于单模型拟合具有更好的补偿效果,补偿后的陀螺全温误差比补偿前降低了一个数量级。

讨论了一种双框架飞机蒙皮检测机器人在飞机蒙皮外表面运动的问题。首先对机器人运动步态进行了分析,将运动步态分为滑动步态和旋转步态。其次,讨论了机器人单步移动问题,根据机器人的机械结构,将其单步运动看作是滑动和旋转运动的耦合,建立了机器人单步运动动力学模型,包括机器人基于转动角度和滑动位移耦合的动力学模型和机器人在笛卡尔坐标系下的位置动力学模型。最后为了实现机器人在飞机外表面的轨迹跟踪运动,设计了基于RBF自适应补偿的滑模控制器,通过Lyapunov稳定性理论,证明了系统的跟踪误差收敛。通过实验仿真验证了飞机蒙皮检测机器人可以实现对期望轨迹的渐近跟踪,达到了较好的控制性能。

针对传统模糊综合评判法中隶属度函数的选择过于主观而导致的评估结果无法唯一确定的问题,引入定性与定量概念转换模型——云模型,提出了一种基于云模型的模糊综合评判法。首先,通过引入云模型替代了原始模糊综合评判法中单一的隶属度函数,使定性结果的随机性与模糊性得以表征。其次,在评价过程中,通过改进评价范围的划分,避免了分界太绝对的问题; 同时,基于该叉量化区间确定新的量化区间,并依此得到评价云模型,避免了逆向云的运算。最后,通过评估飞行规避安全性实例分析了云模型综合评判法、原始模糊综合评判法及所提算法的评估性能,验证其有效性。

针对机载**传统集成方式集成周期长和成本高的问题,研究了基于配置技术的**即插即用新型集成技术的概念。提出了面向服务的开放式**集成框架,将用于描述**控制行为的**支持服务与集成框架解耦合。为了定义**控制行为,设计了标准格式的参数型配置文件和具有悬挂物控制API及悬挂物OSI API的标准接口的程序型配置文件,并阐述了配置文件系统的存储目录结构。经过分析与验证,最终确定了采用配置技术实现即插即用**快速集成的可行性。

针对传统的多波段分布孔径式光学系统体积大、不同波段目标存在差异等问题,选择了折射式光学系统,提出共用孔径、棱镜分光的光学设计方法,实现可见光与长波红外同时成像。设计了可见光、长波红外共光路的折射式光学系统,使用能够透射可见光、长波红外波段的材料实现光路完全共用一组透镜,光学系统采用光学被动式无热化设计。设计实例表明: 在可见光工作波段0.55~0.75 μm,长波红外工作波段7.5~9.5 μm,两个波段焦距为120 mm,F数为2.8。可见光传递函数在空间频率90 lp/mm处在0.5以上,长波红外传递函数在空间频率17 lp/mm处在0.4以上,在-40~+60℃工作温度范围内消热差。

研究基于单个宽带去斜回波同时估计运动目标距离和速度的方法。首先通过分析与推导,得出运动目标宽带去斜回波是线性调频信号,其参数包含了目标的距离和速度等信息的结论。在此基础上提出一种基于FRFT的线性调频信号参数估计方法,利用单个宽带回波精确估计目标距离和速度。该法不仅可实现单/多目标同时测距测速,相比宽窄交替的工作方式,还可将宽带数据率提高一倍,这对宽带成像和目标识别非常有利。仿真分析表明,所提方法不仅计算量小、测距测速精度高,且广泛适用于不同信号时宽、带宽及信噪比情况,具有很好的普适性和稳健性。