基于反潜巡逻机及机载磁探仪性能特点, 构建了满足“三性”要求的反潜巡逻机磁探仪巡逻搜索态势分析模型; 给出了“两类三种”磁探仪巡逻搜索方法; 针对敌潜艇的“V-H模糊性”, 通过仿真计算, 探讨了不同巡逻搜索方法的适应性; 建立了反潜巡逻机使用磁探仪巡逻搜索发现潜艇概率计算模型。本研究为反潜巡逻机磁探仪巡逻搜索提供了理论与技术支持。

在振动位移的机器视觉测量方法中, 振动处标记点图像的分割作为处理过程中的关键, 其分割结果直接影响最终的测量精度, 但由于标记点图像中目标像素数目过小的特点及测量干扰因素, 传统的Otsu阈值分割方法及相关改进算法的分割效果均不理想。为得到更优的分割算法, 首先探讨了相关改进算法分割脉冲噪声、强光及阴影干扰下标记点图像时存在的问题, 然后提出了一种基于阈值与目标波峰之间灰度分布信息的改进Otsu算法, 在相关改进算法的基础上, 将阈值与邻近目标波峰之间灰度值的差值及二者的像素数量之和在总体中的比例共同作为权重, 最后进行多幅复杂干扰情况下标记点图像的分割实验和振动位移测量实验, 实验结果表明, 改进的算法在干扰下依然能对标记点图像进行有效分割, 且目标的位置偏差值总体优于其他算法, 同时准确地实现了振动位移的测量。

针对有/无人机编队对地攻击作战行动方案规划求解问题, 提出一种基于马尔可夫决策过程(MDP）模型的求解策略。首先, 依据有/无人机编队对地攻击兵力组成和行动特点, 给出了MDP模型中状态集与行动集的形成方法, 设计了MDP模型中状态转移概率计算方法和报酬函数, 考虑资源、时间等约束条件, 进一步建立了行动方案生成MDP优化模型; 其次, 对蚁群算法的路径选择概率和信息素更新策略进行了改进, 并应用于MDP优化模型求解; 最后, 进行了仿真分析, 结果表明, 提出的方案能够有效地求解有/无人机编队行动方案生成问题, 求解过程速度快, 解质量较高。

针对传统中值滤波算法对高密度椒盐噪声图像滤波效果差的问题, 基于循环迭代处理思想, 提出一种消除椒盐噪声的迭代自适应中值滤波算法。在传统基于决策滤波方法基础上, 所提算法自适应调整滤波窗口尺寸并计算滤波窗口内非椒盐像素中值以替换噪声像素, 进而根据噪声密度自适应决定算法迭代次数,以完全消除椒盐噪声并恢复原始图像。仿真结果表明, 对噪声密度为10%~99%的图像, 与标准中值滤波及其4种改进算法相比, 所提算法能较快消除椒盐噪声且可较好恢复原始图像细节。

为了实现准确、快速的图像匹配, 从角点检测与描述子两方面入手, 提出了一种基于CSS角点检测的匹配算法。首先, 在曲率尺度空间下, 检测图像在不同尺度下的角点并剔除不稳定角点; 其次, 基于曲率对图像轮廓描述的精确性, 以特征点为中心划分3×4的子邻域, 计算子邻域内轮廓曲线点的高斯加权曲率等4维向量特征, 建立48维描述子, 由于CSS角点检测包含曲率计算, 因此生成描述子时避免了曲率的二次计算, 提高了匹配速度; 最后,提出一种“二进制距离”方法对描述子进行匹配, 进一步优化匹配速度。通过实验证明, 在保证精度的情况下, CSS快速匹配算法大幅度缩短了匹配时间, 对旋转、亮度变化具有较好的匹配效果。

为实现无人机航拍影像的实时稳像, 针对稳像过程中特征检测的速度问题和运动滤波的发散现象, 提出了一种改进的AGAST算法与自适应Kalman滤波相结合的实时稳像算法。对于无人机实时航拍视频序列, 以当前帧的前一帧为基准进行稳像处理。改进的AGAST特征检测算法在尺度空间的基础上快速提取AGAST角点特征, 用二进制描述符对其进行描述, 然后用汉明距离匹配特征点。对于已获得的匹配特征点对集合, 用RANSAC原则剔除误匹配点, 再计算运动矢量。最后使用自适应Kalman滤波提取出运动矢量中的无人机主动扫描分量, 进行运动补偿, 获得稳像结果。实验数据使用标准测试图集和自己采集的无人机航拍视频, 实验结果表明, 所提算法在连续视频序列处理时效果显著、速度快, 能够满足实时稳像的需求。

针对目前Volterra频域核辨识方法复杂、精度不高等问题, 提出一种基于神经网络的Volterra频域核辨识方法。首先选择多组频率基准确测量各阶Volterra频域核的幅值, 利用BP神经网络可以任意逼近非线性函数的特点, 针对不同阶Volterra频域核设计不同的神经网络模型, 进行分阶辨识, 最后通过一个非线性电路进行仿真验证。仿真结果表明, 该方法可直接辨识频率范围内任意频率对应的Volterra频域核, 过程简单、准确度高, 易于工程实现。

结合网络空间态势研判的实际问题, 对网络态势变量预测进行研究, 提出基于NH-DBNs模型的网络态势预测方法, 以解决现有模型单时序回归和忽略多变量之间相互影响的问题。给出了网络态势的呈现方式和态势预测的方法与流程。在同一个环境下进行对比实验, 证明该算法符合实际应用环境, 且能够提升网络空间态势指标预测的精确性, 对辅助指挥者科学、合理、精确决策具有一定参考价值。

红外成像技术随着科技的快速进步在各个领域的应用与日俱增。但是, 红外成像后的图像较为模糊且噪声较大, 严重影响了目标检测和识别的效果, 对图像进行有效的去噪处理就显得很有必要。在研究双树复小波变换和形态学滤波的基础上, 提出了一种基于MAP估计的双树复小波变换与形态学滤波相结合的红外图像去噪方法, 并将其应用于红外图像的去噪。与传统的去噪方法进行比较, 无论从视觉效果还是客观评价指标上来看, 所提方法都优于传统的去噪方法, 可以广泛应用于红外图像处理领域。

在无人机空中格斗过程中, 由于无人机自身状态以及空战态势, 敌我双方机动动作及行为策略的选择具有极强的不确定性。针对这个问题,将强化学习方法引入无人机空中格斗过程, 建立无人机机动模型及动作集; 将空战态势评估函数作为强化学习中的信号函数; 采用概率神经网络(PNN）作为对敌机动预测单元; 在敌我双方战场信息完全感知条件下, 该算法能够不断学习,使无人机通过与环境的交互来掌握其最佳机动行为策略, 实现无人机的一对一空中对抗。

通过构建应召反潜作战中典型包围阵的航路模型、潜艇模型和固定翼反潜机模型等多个模型, 实现了潜艇逃逸和布放声呐浮标阵搜潜的仿真建模,并对反潜距离、潜艇航速、搜潜阵型等要素对搜潜效能的影响进行仿真实验研究。在此基础上, 针对高搜潜概率下, 搜潜失败时的潜艇逃逸方向概率分布进行了分析, 得到不同阵型的搜潜方向性特征属性。

传统的卷积神经网络通常采用单一的网络结构进行特征提取, 但是单一网络结构提取的特征不够充分, 导致图片分类的精度不高。针对这个问题提出了采用两种网络同时进行特征提取, 再将两种网络级联在一起, 得到两种网络的融合特征, 使提取的特征更具有辨别性。双网络级联是采用两条支路进行特征提取, 一条支路为传统的CNN, 另一条支路为在传统的CNN基础上加上残差操作, 在下一次特征图降维前通过级联操作将两条不同的网络支路结合在一起。本网络实验采用101_food和caltech256数据集进行测试, 将级联后的网络和两条支路网络进行对比, 实验最后表现出较好的结果。

针对在毫米波全息成像算法过程中像素点存在一定程度的发散、分辨清晰度不够高的问题, 提出Stolt插值优化算法, 该算法根据单元格内各个数据点与中心的距离, 取加权平均值进行插值。与传统的插值算法相比较, 该算法使得各个像素点进一步收敛, 成像更加清晰, 同时计算量不会有较大的变化。最后通过横断面仿真实验证明了该算法的有效性。

采用高斯粒子滤波算法进行姿态估计算法设计, 将四元数离散方程作为状态方程。算法由采样调节粒子、采样粒子、权值计算、均值协方差计算和Cholesky5个模块组成。通过采用非标准化权值计算四元数“平均”值和协方差阵, 并且改写协方差阵计算公式, 实现流水线高斯粒子滤波算法。同时提出了并行化设计方案, 利用FPGA剩余资源进一步优化运行速率。给出的简化粒子滤波算法与高斯粒子滤波算法设计不仅可用于无人机姿态估计, 对于其他非线性估计问题及应用亦适用。仿真结果表明了本设计的可行性和有效性。

研究了去斜调频步进信号合成原理及其应用技术,分析了宽带去斜信号步进频合成原理, 着重研究了该技术在实际应用中可能遇到的问题,借鉴ISAR成像原理与算法给出了残余相位补偿和系统跟踪误差补偿的解决方案, 提出了系统参数设计约束和回波信噪比等系统设计要求, 梳理了去斜步进频合成处理流程。仿真分析表明, 提出的算法和流程正确有效, 解决了去斜调频步进信号合成从理论论证到实际应用的问题, 可用于宽带/超宽带信号产生与处理。

针对四旋翼姿态控制算法的优化问题, 提出了一种基于反步自适应控制与经典PID控制相结合的优化控制算法。该组合算法是将由不同控制算法设计出的控制器结合使用, 即将控制系统分为两个回路: 姿态角及高度通道为内回路, 平面通道x和y为外回路。仿真结果表明,反步自适应PID控制算法有着非常好的控制性能, 与其他控制算法相比, 在稳定性、响应、抗干扰性及精确度等方面都有较大的提高。

针对国内机载**集成效率低的问题, 结合国内外机载**集成领域的现状, 对通用**接口技术原理进行分析, 依托于悬挂物管理系统的功能, 制定了提高**集成效率的方法。研发了基于通用**接口的**控制系统, 并搭建综合演示验证平台, 验证了基于通用**接口技术的**控制系统, 能够在不更改产品软件的前提下, 实现新**集成, 提高集成效率, 对我国在机载**集成领域实现即插即用具有重要的意义。

航电环境的复杂性使得传统数据总线不能满足实时消息的传输要求, 借助光纤通道协议的优良性能, 基于FPGA平台设计实现了光纤通道协议芯片, 并针对其主要模块进行详细的逻辑设计, 在Windows7+ Modelsim10.1c环境下的仿真以及开发板的测试结果表明, 该芯片可以满足实时消息的传输要求, 实现协议功能, 满足航电系统应用需求。

彩色全息波导显示通常采用复杂的多层光栅耦合或多层波导组合的结构, 导致系统的重量和体积较大。针对该问题, 提出了一种单片式、单层光栅双色全息波导显示构型, 该构型采用三组光栅实现光线的输入、输出及出瞳的二维扩展, 并通过严格耦合波理论(RCWA）对光栅槽型和光栅膜系进行了优化设计, 使该构型在较大视场范围内实现对红、绿两种色光较好的均匀显示。

结合新一代航空视频总线标准ADVB, 设计开发了一种机载电子航图处理视频辅助传输系统。概述了ARINC 818标准系统, 结合最新协议标准对系统设计原理进行描述, 提出电子航图处理视频辅助传输系统详细设计方案。系统开发遵循模块化、层次化设计, 通过可编程逻辑器件FPGA设计实现ARINC 818相关视频数据协议转换, 通过光模块完成视频信号光电转换, 最终实现了4.25 Gibit/s传输速率, 1920×1080P@60 Hz, 24 bit实时高清机载电子航图视频数据传输。系统设计已成功运用在某改进型飞机的综合数据管理设备, 具有重要的实际应用价值。

为解决具有时序相关、功能依赖、多态性、部件数量多等特点的IMA平台在可靠性分析中的困难, 提出了一种离散事件演化树仿真分析方法, 通过将IMA平台运行过程中的随机故障事件建立成离散故障事件序列,从而驱动系统状态的不断演化, 利用故障事件演化树分析离散故障事件对系统状态的影响, 通过建立系统多状态集合和大样本观测评估IMA平台在不同时刻处于各个系统状态的概率。该离散事件演化树仿真分析方法可实现IMA平台可靠性多态定量分析, 为设计提供理论数据依据。