为解决航天器智能能力的构建和智能技术的引入问题，从能力部署视角提出了智能等级的划分，从定性的自动、自治、自主的等级出发，自底向上分解为数据注入接收能力、任务执行能力、自学习能力、系统自我管理能力、任务自我管理和思考能力，其程度分为底层反应、中层程序和高层思考。对照上述能力给出可实施的5阶模型和人字架构。人字架构是以即插即用技术加自主控制技术来支持上层智能能力的模型。该模型基于航天器接口业务架构和欧洲空间局的包应用标准业务，采用管理信息库和电子数据单技术进行数据化设计。对应星上的智能能力等级讨论相适应的地面系统能力。人字架构具有层次化、业务模型化和自底向上归一化构建的特点，对上层智能技术的引入是开放的。

临近空间高超声速飞行器近年来获得了广泛关注，本文提出一种以基于火箭发动机和双燃烧室冲压发动机的多模态火箭-双燃烧室冲压组合循环发动机作为飞行器的动力系统，并进行了性能分析研究。该飞行器在海拔10 km左右高度以0.8马赫的速度投放，在重力和发动机推力的联合作用下，能够在海拔5~8 km 处加速到2马赫；然后加速爬升进入临近空间，发动机工作在引射亚燃或者双燃烧室亚燃模态下。可以根据实际选择高推重比、较低推进剂比冲效率的引射亚燃模态，或是较低推重比、高推进剂比冲效率的双燃烧室亚燃模态。最终飞行器加速到6马赫（26 km），进入双燃室超燃模态。针对空中发射模式和地面发射模式进行了轨道优化，仿真结果表明：在加速爬升到6马赫（26 km）的过程中，空中发射模式相比较地面发射模式可以节省37%的推进剂；空中发射模式存在一个负的最优初始飞行角度使得剩余质量与初始质量的比值达到最大。

为进一步提高高超声速飞行器的突防性能，提出高超声速飞行器低可探测性滑翔弹道优化方法。考虑飞行器180°×360°方向的雷达散射截面，针对原数据尖峰多、收敛难的难题，运用高斯滤波法对其进行预处理，既不改变原数据趋势又加以平滑，提高优化问题收敛性能。为使计算所用雷达散射截面数据具备较强的保真性，采用三次样条插值方法调用离散数据计算实时雷达散射截面。完成了高超声速飞行器低可探测性滑翔弹道优化问题的建模，以探测概率为目标函数，运用hp自适应Radau伪谱法优化求解，采用逐步计算策略进一步提高优化效率和收敛性能。与传统最短飞行时间弹道对比表明，该方法有效降低了飞行器被雷达发现的概率。

为实现高超声速跳跃-滑翔弹道扰动引力的快速赋值，提出自适应网格赋值模型，并根据反距离加权理论，优化广义延拓逼近算法，对模型的逼近误差进行分析。该赋值模型的网格划分为两级，第一级网格根据标准弹道空域进行划分，第二级网格根据滑翔导弹实际弹道在线生成。根据一级网格节点数据，通过优化广义延拓逼近算法计算二级网格节点数据，最后根据二级单元内插计算实际弹道点的扰动引力值。仿真结果表明：在同等大小的网格划分下，优化广义延拓自适应网格模型的逼近精度高于一般赋值方法；在同等精度要求下，该赋值模型的最大单元格边长大于一般赋值方法，从而减少了单元格划分数量，进而降低弹上数据存储量；针对不同滑翔方向以及不同滑翔距离的跳跃-滑翔弹道，该模型逼近误差对应的落点偏差小于5 m，具有较好的适应性。该赋值模型在满足计算速度的前提下，提高了传统赋值方法的逼近精度，降低了弹上存储量，具有一定的工程应用价值。

对二维喷管构型的四支板超声速引射器进行冷流试验，分析启动、负载匹配方面的性能特性。试验结果表明：启动特性方面，四支板超声速引射系统的盲腔压力低于3 kPa，引射器入口腔压的迟滞压力比启动压力低15.9%。负载匹配特性方面，四支板引射器在小引射系数、大增压比状态下具有十分明显的优势，当引射系数为0.04时，增压比为11.21；当引射系数为0.10时，增压比为7.0。因此，二维喷管构型的多支板超声速引射器具有良好的启动、负载匹配性能，工程应用潜力较大。

采用响应面法对螺栓法兰连接进行优化设计时，考虑到经典响应面模型的局限性，在获得结构优化参数与响应指标内在联系的基础上，提出了修正响应面模型；设计了数值试验并对比了数值试验值与前述两种响应面模型预测值，结果表明修正响应面模型的预测值不仅误差相对比较均匀，且最大误差绝对值要明显小于经典响应面模型的相应值。采用遗传算法对修正响应面模型进行了以法兰质量最轻为优化目标的参数优化，取得了比较理想的优化结果。

为快速发现海量遥测数据中的相关关系，提出一种基于改进最大信息系数（Maximal Information Coefficient, MIC）的遥测数据相关性知识发现方法。以Mini Batch K-Means聚类算法为前驱过程对数据进行网格划分；计算该网格划分下的互信息，并以信息熵代替原有最大熵对互信息进行归一化矫正得到信息系数；选择不同网格划分下MIC作为变量相关性的测度。采用量子卫星遥测数据进行试验，结果表明：与基于动态规划算法的MIC方法相比，所提方法可有效解决MIC测度偏向多值变量的问题，时间复杂度从O(n^2.4)下降为O(n^1.6)，是一种适用于大规模遥测数据相关性分析的有效方法。

为利用仿真模型在有限校射样本的条件下对校射补偿量进行合理估计，对考虑仿真可信度的舰炮虚拟校射方法进行了研究。对自适应加权贝叶斯估计方法进行了研究，一方面对仿真先验可信度的计算方法进行了分析，另一方面对考虑先验可信度的自适应加权贝叶斯估计算法进行了研究。在此基础上，结合舰炮虚拟校射的原理和需求，建立了舰炮虚拟校射诸元误差自适应加权贝叶斯估计模型。仿真验证表明：自适应加权贝叶斯估计方法能够利用试验数据对仿真模型的可信度进行有效验证并进一步实现对目标分布的有效估计；所设计的校射方法能够综合利用仿真模型和校射样本的优势，实现对诸元误差的合理估计，达到有效提高校射精度的目的。

针对轴频电场包络跟踪中先验信息缺失的问题，研究了船舶轴频电场跟踪对传感器阵列的基本要求，引入了一种基于最大似然选择的多初值渐进更新扩展卡尔曼滤波算法。建立船舶轴频电场包络跟踪的状态空间模型，用水平电偶极子对船舶轴频电场包络进行建模；建立基于最大似然选择的多初值模型；基于轴频包络信号特征，研究了对传感器阵列排布方式的要求。仿真结果表明，利用轴频电场包络对船舶进行跟踪是可行的，要求传感器阵列至少由3个传感器组成，且3个传感器不在一条直线上；在传感器阵列满足要求的情况下，该算法可以有效解决轴频电场包络跟踪中的先验信息缺失问题，具有较高的实用价值。

回顾了精确制导技术的发展历程，分析了精确制导成像探测技术发展过程中面临的挑战与未来的主要发展方向。结合太赫兹、量子和超材料等前沿技术的发展动态，分别梳理了太赫兹雷达、量子雷达以及超材料雷达三种典型的精确制导前沿成像探测技术的技术背景、发展脉络、基本原理、技术优势。这三种成像探测技术有望为精确制导技术应对未来新型战争形态带来的挑战提供可行的技术途径。研究成果可为未来精确制导技术的深入可持续发展提供参考，并对提升精确制导武器的打击与拦截作战效力具有重大意义。

针对当前空中非合作目标中旋转部件位置估计方法稳健性不足的问题，在分析旋转部件在高分辨距离像和逆合成孔径雷达像中分布特性的基础上，提出应用逆合成孔径雷达像的方位向距离单元熵和局部径向距离单元熵的旋转部件位置估计方法。该方法能够提升空中非合作目标逆合成孔径雷达成像过程中旋转部件信号分离的准确度。仿真数据和实测数据处理结果证明了所提方法的有效性，通过在实测数据中叠加额外噪声，进一步检验了所提方法对噪声的稳健性。

为提高模糊度解算成功率和基线解精度，提出适用于北斗的相对定位随机模型建模策略，即混合随机建模策略。采用最小二乘方差分量估计方法对北斗单差观测量方差进行估计。对处于不同高度的三轨道卫星观测量方差分别建模：对地球静止轨道卫星观测量方差采用载噪比模型建模，对倾斜地球同步轨道卫星和中地球轨道卫星观测量方差均采用仰角模型建模。根据不同模型实时组建观测量的随机模型。试验结果表明：相比于采用传统简化模型和单一的仰角或载噪比模型，混合随机模型能更加真实地反映不同卫星观测量的随机噪声特性，模糊度解算成功率和相对定位精度均有提高，总体性能最优，因而能更好地适用于北斗系统。

针对高载频、大带宽线性调频信号产生需求，提出一种基于级联马赫-曾德尔调制器（Mach-Zehnder Modulator, MZM）的载频带宽同步倍频的高载频、大带宽线性调频信号光产生方法。理论分析表明，通过合理设置级联MZM的直流偏置点和线性调频信号幅度等参数，可产生载频和带宽同步倍频且倍频系数可调的线性调频信号。在此基础上利用光学系统软件进行相应的仿真验证，利用载频和带宽分别为5 GHz和2 GHz的线性调频信号产生了载频和带宽分别为40 GHz、15.07 GHz和58.25 GHz、19.5 GHz的线性调频信号。仿真结果验证了该方法的可行性，也验证了产生的信号具有较好的压缩性。

当期望信号和干扰同方向时，为了有效改善超低频频段的通信质量，提出了一种基于模拟电路预处理和改进广义旁瓣抵消的干扰抑制算法，设计了磁性天线、低噪声前置放大电路，制作了灵敏度较高的磁传感器，有效地抑制了工频及其谐波干扰。鉴于超低频频段的信号十分微弱，在广义旁瓣抵消算法的基础上做了几点改进，为主通道提供较多的参考信息，从而提高了算法的性能，有效地解决了传统算法失效的问题。为了验证所提算法的有效性，在实验室环境下搭建实验平台，设计了多组对照实验，实验结果表明：无论期望信号与干扰是否同方向，改进后的广义旁瓣抵消算法相比原来的算法，在信噪比的提升和噪声底限的降低等方面均有较大程度的改善。

为了有效实现信号调制方式的智能识别，提出基于深度学习的多进制相移键控（Multiple Phase Shift Keying, MPSK）信号调制识别方法。分析接收MPSK信号的循环谱，并通过提取MPSK信号循环谱的等高图获得二维特征信息，利用深度学习中的卷积神经网络对二维特征进行训练，使用测试样本对所设计的调制识别方法的有效性进行验证。仿真结果表明，所提方法具有良好的识别性能。

提出一款具有多层辐射叶结构的新型鞭状天线，在10 m鞭状天线体上设置不同的辐射叶层数、半径、长度、分支数、仰角及其分布情况，研究其对天线辐射性能的影响，综合考虑选择一套最合适的辐射叶结构，并为天线进行双加载和宽带匹配网络的算法优化。仿真结果表明，与现有的普通宽带鞭状天线相比，增益和效率得到了普遍提高，在低频段增益最高提高了3 dB，效率最高提高了5%；在高频段增益最高提高了5 dB，效率最高提高了35%，方向图上翘也得到了一定的抑制，为改善现有的宽带鞭状天线提供一种新的结构设计方法。

基于导热的管道内壁边界识别已发展成熟，但更贴合实际的湍流管道内壁边界的定量识别尚未见报道。通过关联COMSOL和MATLAB，利用有限元方法和LevenbergMarquardt算法对二维轴对称充分发展的湍流管道内壁边界形状的稳态识别进行研究。数值实验证明了本方法的有效性。结果表明，在含内壁缺陷的湍流管道中，外壁最大温差和由缺陷引起的绝对温差并不是同步增加的；在进行内壁边界反问题识别时，由于绝对温差中负增长的出现，绝对温差越大，识别结果未必越好；识别精度在不规则内壁终点处略微变差。

为准确、快速地预测橡胶的贮存寿命，在步进高温应力加速老化试验的基础上，对不同加速温度下的加速系数进行计算，获得加速因子和绝对温度倒数的曲线，发现橡胶老化过程表现出非Arrhenius特性。针对非Arrhenius特性，引入幂指数因子，采用一种改进的Arrhenius模型对加速系数进行拟合。由对数反应速率与绝对温度倒数曲线的斜率，计算了改进Arrhenius模型在不同温度下的等效线性活化能，结果表明低温下活化能减小。建立低温下的老化寿命模型，对胶料在10℃，20℃和30℃下的老化寿命进行评估。评估结果表明，该模型可为相关高分子材料腐蚀过程中呈现的非Arrhenius特性的分析及寿命预测提供参考。

为准确评估在内压作用下纤维复合材料修复含裂纹管道的有效性及失效压力，建立复合材料修复后裂纹管道的失效数值模型。该数值模型通过扩展有限元法模拟管道裂纹的扩展，利用cohesive单元模拟胶层的脱粘失效，复合材料的失效通过最大应力失效准则进行判定。通过静水压爆裂试验对所提失效数值模型进行验证，实验结果与数值计算结果具有较好的一致性。失效数值分析结果表明：当内压增大至一定值后，未修复管道的初始裂纹沿轴向及壁厚方向逐渐扩展，进而使得管道内壁单元扩展成真实裂纹，此时真实裂纹贯穿整个壁厚方向，即认为裂纹管道发生爆裂失效，爆裂失效压力随初始裂纹半长呈指数形式下降。复合材料修复裂纹管道的不同修复工况呈现相同的失效模式：在单调递增的内压作用下，管道内表面首先出现黏结裂纹，而后其外表面裂纹张开趋势急剧上升，使得复合材料层应力急剧上升，达到极限强度而失效。且对于不同的初始裂纹尺寸，存在对应的复合材料缠绕层数临界值。

装备平行仿真中的一个重要概念是实时数据驱动的模型动态演化，但是至今仍缺乏具体应用领域的实现方法。以带未知离散冲击的混合退化装备剩余寿命预测为背景，以多态Wiener状态空间模型为演化对象，提出一种装备平行仿真中模型动态演化方法，包括基于交互多模型强跟踪滤波的模型软切换和基于期望最大化算法的模型参数在线估计，并实现了基于平行仿真的装备剩余寿命实时预测。利用某轴承退化数据进行实例研究，结果表明该方法能有效提高仿真逼真度，剩余寿命预测的准确度较高、不确定性较小，具有较高工程应用价值。

为观测锂离子电池的参数，通过建立多元线性回归模型对内电路参数进行辨识，并提出通过间接观测蓄电池平衡电动势来辨识荷电状态的方法。该方法基于改进的Thevenin电池模型，以等效电容量来表征锂电池的容量特性。在循环周期内可通过测量放电前后开路电压变化量和电荷变化量来辨识等效电容；等效电容又可以在短时间内动态估算平衡电动势以作为辨识荷电状态的主要变量。通过一个循环周期内的脉冲放电实验验证了所采用的改进电池模型和辨识方法的有效性和准确性。

在“总和”扰动模型未知的前提下，针对线性扩张状态观测器跟踪时变信号精度不高的问题，设计出一种前馈观测补偿器。在分析线性扩张状态观测器观测原理的基础上，通过对扰动项的线性近似、误差系统动态响应的忽略，在时域内推导出观测静差的量化表达式，进而使用扰动微分项的估计值替代真值对观测作前馈补偿。理论分析了替代的可行性，证明了补偿器减小观测误差幅值、超前校正观测相位滞后的作用。将这一补偿思想推广至非线性扩张状态观测器中。通过仿真对补偿器提高观测精度、加快误差收敛的有效性进行检验，实验结果进一步表明,补偿器的引入能显著提高整个自抗扰控制系统的控制精度，从而证明了这种补偿思路的可行性。

针对传统的集群控制算法需要获取通信范围内相邻质点的位置和速度信息才能够计算控制量的问题，提出一种新的无须获得相邻无人机速度的六自由度固定翼无人机群的集群和避障控制方法。将通信范围内的无人机均视为障碍物，采用统一的计算方法获得控制量，并且证明了算法的稳定性。通过建立六自由度无人机线性化控制模型，将改进的质点集群算法应用于无人机群控制系统中，将无人机控制设计成六自由度无人机的跟踪回路和质点无人机的导引回路，并证明通过选取合适的跟踪回路控制参数，确保整个无人机集群控制是稳定的。通过六自由度无人机编队仿真验证了所提算法的有效性。

针对现有高维多目标可视化技术不能有效显示决策偏好信息这一难题，提出一种基于径向轴图的交互式Pareto前沿可视化决策方法。进行标准化适应度函数处理，消除量纲差距；根据交互更新的轴向量矩阵建立最小二乘问题模型，通过MoorePenrose广义逆矩阵方法求解投影点，从而获得Pareto前沿分布图。该方法能够有效显示目标各维度信息，直观呈现决策偏好，动态表现目标性能趋势。通过实验与传统可视化技术对比分析，验证了该方法的有效性和实用性。

以维修舱空间、舱室邻接、舱室全局位置三个指标为目标函数，以满足高初稳性要求、保证船舶浮态等为约束条件，建立技术可行前提下半潜维修船功能舱室布局优化模型。通过设计贪婪取走启发式算法与规划求解相结合的两阶段算法，实现对模型的求解。以载重为5×10⁴ t的半潜船体为载体进行设计，得到半潜维修船功能舱室优化布局方案。随着维修设备质量系数的增加，可行的布局方案数呈上升趋势。该方法可提高半潜维修船在功能舱室布局过程中决策的科学性。

针对属性权重完全未知的混合型多属性决策问题，提出一种基于前景理论和证据推理的决策方法。通过直觉模糊数对精确数、区间数和语言变量3种混合型属性的决策信息进行统一，根据前景理论对决策信息进行转化；提出基于直觉模糊熵与相似度的属性可靠性评估方法，结合属性重要度确定属性权重；采用证据推理算法集结属性信息，得到方案的综合前景值，并以此进行方案排序。算例分析结果表明，所提方法具有较强的区分能力，能够有效降低决策结果的不确定性，对混合型多属性决策问题具有较好的适用性。

研究了不同温度、湿度环境下，夹层结构石英纤维增强环氧树脂面板/PMI泡沫夹层结构复合材料及其芯材和面板的吸湿规律。将石英纤维增强环氧树脂面板、PMI泡沫、复合材料面板/PMI泡沫夹层结构试样在不同吸湿环境中进行吸湿处理后，对其吸湿行为进行分析。结果表明：浸水环境下面板、PMI泡沫、PMI泡沫夹层结构复合材料都表现出更为严重的吸湿行为；在潮湿环境中，50 ℃至70 ℃范围内，温度越高，试样在吸湿过程中的质量损失越多，最终的饱和吸湿率越小；在60 ℃以内的潮湿环境中，PMI泡沫夹层结构复合材料的饱和吸湿率可以通过相同环境下面板复合材料和PMI泡沫的吸湿率进行预测。