军用无人机航路规划类型与作战任务紧密相关, 通常在执行远距离情报侦察任务时, 采用固定航路规划方法推算飞行航路。为定量分析固定航路规划的质量优劣, 发现制约航路质量提升的关键点, 建立了以任务完成度、飞行安全度和性能发挥度为主体的航路质量评价指标和计算模型。在此基础上, 以环形航路规划为例提出了一种新的固定航路规划方法, 方法以战斗分界线为基准, 经历航路逼近、前伸探索、回溯寻优3个阶段, 得出常规、激进、保守3种航路规划结果, 满足不同作战背景和任务要求下的航路规划需求。在作战仿真系统中的应用与实践表明了方法的有效性, 航路规划的质量评价能够清晰反映航路优劣, 为指挥员决策提供依据。

深度学习作为模式识别和机器学习领域的最新成果, 在装备故障诊断和健康管理方面有着广阔的前景。结合装备故障大数据的特点和深度学习理论的优势, 提出一种新的装备故障诊断方法。根据去噪自动编码器原理, 实现训练网络的无监督特征学习, 完成整个神经网络的构建; 根据故障种类确定输出层, 使用BP算法对整个网络进行有监督微调, 提升故障分类的准确度。利用上述方法, 通过实验完成了某通信电台的模块级故障诊断。

针对DDE-MRR算法存在的过早成熟和收敛过慢等缺陷, 提出了一种新的DDE算法, 用于电子对抗中协同干扰资源分配问题的求解。该算法首先依据协同干扰资源分配问题中存在的D/N不对等现象, 重构了种群样本, 然后基于DE/best/1策略对种群样本进行变异操作, 最后通过贪婪机制实现样本更新。设计了3组仿真实验, 对改进算法的收敛性和数值结果进行了验证分析, 结果表明: 改进算法收敛速度更快、计算结果更优, 能够较好地解决电子对抗中的协同干扰资源分配问题, 具备一定的实用价值。

针对目前四旋翼机动控制方法效果较差的问题, 设计了一种基于非线性规划遗传算法(NPGA)优化控制量变化率的机动动作控制模型。首先, 建立了四旋翼的非线性动力学模型; 其次, 设计了机动动作最优控制模型, 并以筋斗动作为例, 建立了筋斗动作控制模型; 然后, 使用NPGA算法求解该模型, 得到最优控制量变化率序列; 最后, 将得到的筋斗动作控制量序列输入四旋翼数学模型中进行仿真验证。实验结果表明, 依据该控制量序列四旋翼可以完成预期的筋斗动作, 机动动作控制模型有效可靠。

针对装备电磁环境效应研究中存在的干扰源信号混叠的问题, 探讨了盲源分离算法在混叠干扰源信号分离中的应用。通常应用盲源算法需以估计得到源信号数目为前提, 本文提出直接根据观测信号个数设置初始化分离矩阵维数, 然后分离得到与观测信号数目相同的分离信号, 再通过分离信号的相关性检测, 即实现了源信号的分离, 避免了事先估计源信号个数的工作。通过仿真实验验证了方法的可行性。

针对未知杂波强度下的多目标跟踪问题, 提出了加速期望最大化概率假设密度(AEM-PHD)平滑滤波算法。首先, 对杂波的强度进行建模; 接着, 根据杂波的量测估计出杂波的个数; 然后, 利用高斯有限混合模型对杂波密度函数进行建模, 在EM算法的基础上提出了AEM算法, 将AEM算法用于高斯有限混合模型参数的估计, 获得了杂波的密度函数; 最后, 将估计的杂波信息应用于多目标跟踪, 对目标状态进行了平滑。仿真结果表明, 在杂波强度未知的环境下, 所提算法能准确估计出杂波的参数, 具有跟踪精度高、目标数目估计准确的优点。

针对多无人机多目标任务分配问题, 用一种改进的自适应变权重粒子群优化(AMPSO)算法寻找最优分配方案。涉及联盟组建的任务分配问题较为复杂, 目前尚不能有效获得最优解。用分配优先权机制处理联盟成员剩余资源不确定的问题, 并建立种群粒子和任务分配方案间的映射关系。通过仿真验证, 用AMPSO算法可以快速获得多机多目标最优任务分配方案。

针对长时间目标跟踪检测不准确问题, 提出一种结合运动场景的超像素分割与混合权值的AdaBoost多目标检测(ABSP)算法。首先在动态模型中, 计算AdaBoost算法的混合权值, 检测运动目标, 确定搜索区域, 提高多目标跟踪检测能力; 在训练阶段, 采用SLIC分割与Mean-Shift聚类形成超像素图块, 构建目标外观模型; 在跟踪阶段, 结合超像素特征池生成模板直方图与置信图, 构建观测模型与运动模型, 采用粒子滤波与贝叶斯模型, 计算最大后验估计, 实现遮挡运动目标检测。结果表明: 能够有效处理数目变化多目标检测与遮挡问题, 提高了检测的实时性。

针对现有的四旋翼无人机频域参数辨识方法存在的不易兼顾频带宽度与精度, 且辨识过程效率较低等问题, 提出了一种改进的频域辨识算法。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采用组合窗处理得到频率响应, 再将模式搜索中的K-平均聚类算法应用于辨识过程, 得到四旋翼无人机状态空间模型。结果表明, 该方法兼顾辨识精度与复杂度, 辨识得到的模型频率响应能与四旋翼无人机实际模型较好地拟合。

基于SINS/GPS的紧组合模型, 对GPS施加转发式诱骗, 观测诱骗信号对导航参数的影响。仿真结果表明转发式诱骗可以影响紧组合的导航性能, 在具体使用中有必要对GPS是否发生诱骗进行实时检测。其次, 将卡方检验法应用于GPS诱骗识别方面, 对残差卡方检验法和状态卡方检验法进行了仿真分析, 仿真结果表明两种卡方检验法均可以有效识别出斜坡式以及阶跃式的GPS诱骗信号。

采用常规方法建立的雷达与干扰信号级仿真系统, 存在系统难以扩展、仿真效率低的问题。针对该问题, 从3个方面提出了改进方法: 一是雷达和干扰机之间交互内容使用各自发射端的信号, 代替到达对方接收机的信号; 二是雷达提前一个周期公布发射信号, 并延后一个周期处理信号; 三是相互间传递信号描述字而非数字信号。然后, 分析了仿真步长、时间前瞻量的参数设置问题。最后, 通过仿真实验, 验证了改进方法的有效性。改进方法减少了雷达与干扰机之间的依赖性和交互次数, 节省了网络开销, 有利于提高系统的可扩展性和仿真效率。

针对一般检测算法适应性差、抗干扰能力弱、在进行空中弱小目标检测时容易受到云层噪声或突变的干扰, 导致检测结果不精确的问题, 提出了一种基于信息融合的空中弱小目标检测算法。首先, 对图像进行降采样, 减少处理数据, 然后通过两种滤波方式对图像进行预处理, 接着用经典的质心检测和显著性检测进行模型叠加融合, 最后再结合所提出的基于帧间信息关联的检测方法, 将“类目标”点剔除, 从而进一步提升小目标检测算法精度, 增强检测算法的抗干扰性。通过仿真实验和对比实验对算法进行了验证, 实验结果表明, 所提算法检测效果更好, 算法抗干扰性更强。

针对现有处理输入受限非线性系统的方法计算过程复杂, 误差大的特点, 提出了一种有限时间稳定的控制器分段设计方法。在控制设计过程中, 采用加幂积分法设计镇定系统的非饱和有限时间控制器, 而当该控制器的输出超过给定的有界上限输出时, 利用泛函的知识证明了系统此时也是有限时间稳定的, 同时证明了分段点的存在性, 给出了对应参数的选取规则, 从而实现了输入受限问题的分段处理。仿真结果验证了该方法的有效性。

随着状态维数的增加, UKF算法的计算量迅速增大, 且UKF算法对模型误差较敏感, 不适用于噪声为非高斯分布的系统模型。针对此问题, 在研究抗差估计、模型预测滤波和UKF的基础上, 提出了一种抗差模型预测Unscented卡尔曼滤波算法。该算法利用扩维方法将驱动噪声加入系统状态中, 增加了系统的状态信息, 采用模型预测滤波(MPF)抑制模型误差, 利用抗差估计增强系统的鲁棒性, 弥补了UKF算法对模型误差敏感的缺陷。将提出的算法应用于SINS/BNTS/CNS组合导航系统并进行仿真, 与自适应EKF和抗差自适应UKF算法比较, 结果表明, 提出的算法能有效抑制位置误差和速度误差, 滤波性能明显优于自适应EKF算法和抗差自适应UKF算法。

针对微小型无人机及微型弹药的电气互联接口日趋小型化问题, 首先研究了国外飞机/悬挂物电气连接系统(AEIS)接口标准簇发展及演变过程。然后对AS5726A定义的微型弹药接口信号组中的数字数据总线、离散量和电源等3种信号的功能及要求进行了阐述和分析, 还研究了微型弹药接口相比于MIL-STD-1760接口和小型任务悬挂物接口呈现出的新特性。最后提出了适用于微型弹药接口的隔离网络、匹配状态接口电路和控制使用流程等工程应用问题的初步解决方案。

在无人机软管式自动空中加油中, 受油机前扰波对于空中对接有着重要的影响。针对前扰波建模的迫切需求, 通过计算流体动力学(CFD)仿真, 得到受油机机头附近速度场数据, 基于此数据分析速度随位置的变化规律。以多项式的函数形式用最小二乘法拟合出速度沿x, y, z 3个轴向上的分布规律, 根据此规律推测出速度在机头横截面上的二维解析表达式, 再用多项式进行二维拟合, 接着用平面插值在满足精度的条件下求解出速度与三维位置坐标的解析表达式。最后对x, y, z 3个方向分别拟合插值并选取区域进行验证, 仿真结果表明了模型的有效性并且可以看出沿y轴方向进行插值误差最小。

阐述了一种基于IMA架构的航电软件分布式测试平台, 该平台节点分为服务器端和客户端两类, 通过互联网连接, 客户端运用Java技术构建测试任务提交和结果获取, 服务器端采用与目标机相互配合的方式实现客户端测试任务的调度和管理、测试程序的自动编译、链接、加载、执行和测试结果的存储、收集。该平台可实现有限的IMA硬件资源共享, 提高资源利用率与测试效率, 并可对IMA软件进行有效、充分的配置项或系统测试, 为IMA航电软件的远程测试提供了有效的解决方案。

在装备质量状态评估中, 为了缩短面向战备任务的状态评估时间, 提高质量管理和战备工作效率及战备完好性水平, 提出了指标体系生成的菱形框架模型, 进而对各类指标收敛方法的特征进行了分析; 之后基于主成分分析法(PCA)构建了指标优化模型, 并进行质量状态的初步评估; 最后通过算例对方法的适用性进行了验证分析。通过分析证明, PCA在原始指标的特征变换及增量指标的处理方面具有较强的优越性, 提高了评估效率, 可以很好地实现状态评估指标在常规状态和战备状态的优化区分。

在稀疏阵列天线和交错子阵理论的基础上提出了雷达-通信天线共享孔径的新方法。分析了共享孔径下雷达和通信的关键指标, 明确了雷达阵列方向图的最大峰值旁瓣电平和多输入多输出通信系统的信道容量2个优化目标, 提出了给定阵元数及孔径大小条件下的阵元位置优化问题。在设置了偏好度后, 将二元优化问题转化为单目标优化问题, 提出了一种基于遗传算法的求解方法。仿真实验证明了所提优化方法的可行性, 给出了针对不同偏好度的优化曲线。

为提高反辐射导弹近炸引信目标识别能力, 提出了一种融合导引头信息与激光近炸引信信息的目标识别方法。在分析导引头与引信信息的一致性与冲突基础上, 应用D-S证据理论综合利用导引头与引信信息判定导弹从目标上方掠过或落于目标前方; 对于导弹掠过目标的情况, 采用Dempster规则融合导引头与激光近炸引信测得的目标信息, 以正确识别出目标雷达。研究结果表明, 基于D-S理论的制导与引信信息融合方法, 可以有效地判别弹目交会情况并以较高的概率识别出目标。

为适应座舱人机交互显控技术的发展, 基于现有的模型开发思想, 结合座舱显示软件的开发需求, 提出一种模型驱动的座舱显示软件一体化开发及验证方法, 对软件架构分层设计, 清晰地分离出了底层驱动和模型业务, 实现软件全生命周期的图形化建模、集成与仿真, 构建可复用、可配置的松耦合软件架构, 建立一体化的模型开发与验证方案。通过多个软件项目实践, 开展与传统“以代码为中心”开发模式的对比, 证明该方法能够更为高效、高质量地实现显示软件的开发与验证, 可广泛应用于座舱显示控制技术领域。

针对着舰引导系统标校工程的需要,; 根据坐标变换原理推导一种利用光电标校装置获取角度和距离的真值计算模型。分析了标校过程中舰艇姿态变化以及设备测量误差对标校精度的影响,; 并基于误差传递理论推导了设备距离和角度理论真值的误差计算公式。通过Matlab数值仿真结果验证本文方法能满足系统标校精度要求。