针对径向基插值代理模型样本点预测误差为零时无法获得误差函数进行序列再采样优化的问题，将样本点分布约束引入序列再采样过程，利用潜在最优解加速收敛性，提出一种适用于径向基插值代理模型序列优化的再采样策略，该策略兼顾仿真模型的输出响应特性与样本点的空间分布特性。仿真结果表明，使用该再采样策略后，算法寻优效率和精度均优于传统基于代理模型的优化方法，在对最优解进行有效预测的同时，能显著减少原始模型计算次数。

提出了一种恒星角距不变的星敏感器内部参数的地面标定方法。较常见的星角距的标定方法不同的是，该方法利用对在0°附近的角度变化较敏感的恒星角距的正弦值建立观测方程；采用两步法分别估计焦距、主点和高阶畸变系数，并采用迭代优化的方法，获得最优估计值。为了确保标定精度，对观测时刻的导航星进行了视位置的修正。实验结果表明，采用星角距的正弦值建立观测方程，估计精度较高，采用考虑高阶畸变的改进正弦法标定后的星角距误差的均方根值为2.2×10^-5rad。

地月转移轨道设计是探月关键技术之一，微分校正法是公认的解决非线性迭代问题的有效方法。针对探月任务中地月转移轨道设计精度高、计算速度快等要求，提出一种改进的微分校正快速设计方法。该方法基于DE405/LE405星历数据下日、地、月和地球J₂项摄动真实轨道动力学模型，推导了近月点和入轨点设计参数偏导数关系，在积分轨道状态量的同时积分微分校正矩阵，用积分得到的准确微分校正矩阵求逆，快速迭代得到轨道设计结果。仿真结果表明，利用该方法设计地月转移轨道收敛速度远优于同等精度动力学模型—序列二次规划算法。

探月飞船升阻比较低，为实现长纵程飞行，必须采用跳跃式再入方式。在跳跃式再入轨迹在线规划或预测制导中，如何快速准确地预测初次再入段纵程是一个非常关键的问题。针对这一问题，研究提出一种解析预测方法：利用匹配渐进展开方法得到再入纵向运动方程的闭型近似解；将初次再入段轨迹分为三段，第一段采用高度作为积分自变量，并利用复合梯形公式得到纵程，第二段和第三段分别采用二次多项式来拟合阻力加速度-能量剖面，根据近似解结果反解出多项式系数，并将得到的阻力加速度倒数-能量函数进行积分，得到第二段和第三段的纵程；对解析预测方法的精度和计算效率进行分析，结果表明该方法计算精度较高，速度快，可用于跳跃式再入轨迹的在线规划和制导。

针对预测-校正制导方法计算量大的问题，提出一种结合预测-校正法和标准轨道法的组合制导方法。在一次再入段采用预测-校正法提高制导方法的鲁棒性能，在二次再入段采用标准轨道法减少计算量。该组合制导方法通过利用标准轨道信息，减少了预测时间；通过设计指令快速迭代算法，减少了迭代次数；并根据飞船二次再入点处的实际状态，修正标准指令剖面，提高二次再入制导性能。仿真结果表明：该组合制导方法能大幅减少预测时间，提高校正速度，并具有较高的鲁棒性和精度。

返回舱着陆工况对冲击响应特性有很大影响。建立了返回舱着陆冲击仿真分析模型，并利用已有试验数据对模型进行验证。通过显式非线性动力学分析方法模拟了返回舱着陆冲击过程，利用正交试验设计法进一步分析了返回舱着陆工况相关参数对冲击响应特性的显著性影响情况及其规律。结果表明：竖直速度、俯仰角、侧倾角及其因子间的交互效应对最大加速度的影响显著，水平速度和滚动角的影响作用不显著。这些结论可为返回舱地面相关试验和结构分析设计提供参考。

在双星预警条件下，将指数加权递归最小二乘算法应用于目标关机点状态估计问题中。通过引入加权因子对目标助推段运动的局部拟线性特性进行描述，从而在一定程度上克服了一般的线性多项式模型难以准确刻画整个助推段运动的难题。通过对助推段目标动力学特性的分析，考察了目标在垂直射面方向上的运动特性。在此基础上，提出了一种更为准确的助推段运动模型。仿真算例表明，所提出的关机点状态估计方法相对于传统的方法具有一定的优越性。

为了检验实际条件下导弹尾罩分离运动可能存在的风险，建立了基于凯恩方程的分离过程多体动力学模型与基于关键点-碰撞边界相对位置判断的碰撞检测模型，采用蒙特卡洛方法与Morris筛选法对输入参数存在随机偏差时尾罩分离运动受到的影响进行了不确定性分析，通过蒙特卡洛法得到了分离运动状态的散布特性，通过Morris筛选法得到了各输入变量的影响程度排序。研究结果表明：尾罩分离方案的可靠性较高，在输入参数存在偏差情况下也可满足安全性指标，各项输入参数中风干扰、推冲器的推力偏差对尾罩落点距离的影响相对较大，而导弹点火时尾罩的横向距离受风与出筒速度的影响相对较大。

针对相对静止气氛下单颗粒硼的着火过程展开了系统研究，考虑硼颗粒周围径向气相流动以及硼颗粒与周围环境间的传热和传质过程，建立了一维硼颗粒着火模型。分析了硼颗粒在实现着火和未能实现着火两种典型情形下的颗粒相、气相组分参数以及颗粒外表面上Stefan流的变化规律, 并对其成因展开了分析。研究表明，在实现着火和未能实现着火两种典型情形下，硼颗粒外表面的Stefan流都会经历先由周围空间流向颗粒表面，而后变为由颗粒表面流向周围空间的过程；考虑颗粒外表面处气相Stefan流作用后，硼颗粒的着火延迟时间减少，且压力越大，影响越大。

为增强航空时敏制导炸弹在中制导段的滑翔能力，将极小值原理与自适应进化粒子群算法相结合，提出了一种适用于航空时敏制导炸弹增程弹道的组合优化设计方法。基于纵向平面内质心运动模型，推导了性能指标泛函及各不等式约束函数。引入Lagrange乘子矢量并建立相应的Hamilton函数实现无约束泛函极值问题的转换，推导出兼顾各优化目标函数的满意优化模型。利用自适应进化粒子群算法对该段增程弹道进行了攻角与弹翼张合档位双设计变量的组合优化。数值仿真算例表明，在满足状态方程约束的条件下，双变量的增程效果比常规单变量控制时显著提高，其优化结果可为制导炸弹弹道规划设计的研究提供一定的理论参考。

以周向常值连续小推力作用下的绳系拖曳离轨为背景，针对离轨过程中的系绳摆动抑制问题，建立了系统质心轨道动力学方程及系绳摆动动力学方程，分析了无系绳收放控制时的系绳摆动特性以及系绳收放对系绳摆动的作用效果，构造了使系绳摆动衰减的期望绳长收放速率并设计了系绳张力控制律。仿真结果表明：无系绳收放控制时，系绳摆动表现为平衡位置附近的周期性往复运动；张力控制连续平滑，很好地实现了系绳实际长度对期望长度的跟踪，同时有效地抑制了离轨过程中的系绳摆动。

为分析几何参数对螺栓法兰连接刚度的影响，用MSC.Patran软件的二次开发工具PCL（Patran Command Language）建立了螺栓法兰连接的参数化模型。研究了螺栓法兰连接刚度随连接结构几何参数的变化规律并进行了灵敏度分析。经分析可知，连接结构刚度对开孔位置比例参数最敏感，其次是上法兰厚度。当上部段长度大于某一数值时，连接结构刚度对上部段长度参数不敏感，这一结论能为连接结构动力学简化建模提供一定理论参考。

SAR微动信息能够反映出目标的属性信息，其微动图像可作为雷达目标识别的一种重要手段。基于SAR微动目标回波的稀疏特性，建立了在过完备词典下的稀疏表示模型，提出一种新的稀疏贝叶斯重构方法——方差成分扩张压缩，该方法仅赋予有重要意义的信号元素不同的方差分量，拥有更少的参数。仿真结果表明，方差成分扩张压缩方法能较精确地估计出SAR目标微动参数，同时能够获得低信噪比条件下较好的微动目标像。

野外和非结构化环境下的障碍探测是无人驾驶车（UGV）环境感知的难题之一。基于高度识别障碍是一种有效的解决途径，提出了干涉合成孔径雷达(InSAR)的三维障碍物成像策略，研究了InSAR信息处理流程，分析了干涉基线和运动误差对车载InSAR高程测量精度的影响，仿真了无人车前场景存在遮挡时的InSAR高程测量，证明了InSAR用于UGV前方环境感知的可行性。

量子技术与传统技术相结合以提升经典系统性能是近年来电子信息、计算机技术等众多科学领域研究热点。由于隐身和电子对抗技术的进步和日益成熟，雷达作为一类典型的电子信息系统，其目标探测受到了越来越多的挑战。从雷达目标探测角度出发，介绍了量子雷达的基本概念与分类、若干实现模型，重点剖析、归纳了量子纠缠等量子效应增强雷达目标探测性能的物理机理与研究现状，指出了量子雷达研究和实现中的关键技术与研究方向。

针对空间目标定轨问题，提出一种利用两段天基光学短弧观测数据的粒子群优化定轨新算法。在介绍天基光学短弧观测测量帧集、测量约束域及目标函数构造的基础上，为解决已有的基于网格搜索思想寻优的算法存在的多解、局部最优解及运算量过大等问题，提出了一种利用粒子群优化算法在约束域内对目标函数值寻优达到定轨目的的新算法。对算法的性能进行了仿真验证。多次仿真结果表明：该算法大大降低了计算量，且有效地解决了目标函数多解和局部最优解问题，对目标定轨的精度与定轨算法的克拉美罗下限接近。

由于“语义鸿沟”的存在，自动图像标注是一项极具挑战性的工作。考虑到图像低层视觉特征与高层语义概念的差异，分别从图像表示与语义建模两个方面来实现自动图像标注。在图像表示方面，提出了一种正则化约束下的非负张量表示方法，用以提取符合人眼视觉直观理解的图像高阶结构特征。在语义建模方面，提出了一种三层贝叶斯模型——扩展隐Dirichlet分配。该模型利用隐变量来实现图像与标注词的关联，并通过一种基于变分推理的期望最大值方法来估计参数。实验结果表明，ELDA模型在大规模数据库NUS-WIDE上的标注结果相较于现有方法有了显著的提高。

情报、监视、侦察(ISR)建模是战役级作战仿真建模的重点和难点，在仿真中不仅要求ISR模型能够准确地反映战场空间实体之间的感知交互，同时还要有较高的运行速度。为了解决此问题，以随机性理论为基础进行情报监视侦察的建模仿真，以区域侦察飞行器图像情报的建模全流程为例，阐述其主要环节的建模方法，并通过仿真实验验证了该套建模方法的适用性和有效性。与传统的确定性ISR建模方法相比，该方法在保证仿真精度的同时提高了运行效率，为战役级作战仿真中C⁴ISR建模与仿真提供了参考方法。

为提高三维激光扫描点云数据的配准精度，提出了一种基于快速点特征直方图特征的迭代插值配准方法。配准过程中，点云数据获取时受扫描仪分辨率影响，点云局部或整体密度偏小，两次测量点云数据的相同位置不存在完全相同的点，以致对应点之间存在误差。为减小误差对配准精度影响，引入迭代插值方法，增加点云整体密度。通过计算关键点的快速点特征直方图的特征寻找对应关系，使用随机采样一致算法去除错误对应关系，对对应点协方差矩阵进行奇异值分解求得粗配准旋转平移矩阵，再使用迭代最近点算法进行点云的精确配准。实验结果表明,改进的配准方法简单、稳定可靠、计算速度有所增加，有效地提高了配准精度。

为了实现对飞机等远距离空中目标运动参数的实时测量，设计了目标自动跟踪测量系统，并对该系统的硬、软件组成及关键技术进行了研究。组建验证样机，进行软件框架设计及功能模块分析，通过实测实验详细测试了系统的工作性能。静态验证实验结果表明：测距结果稳定在1mm以内，方位测量结果稳定在5″以内。动态验证实验结果表明：对运动目标的实时测距误差为2mm，实时测距频率为5Hz；方位测量误差为0.05°，姿态测量误差维持在0.2°以内，方位和姿态实时测量频率均为20Hz。因此，系统满足空中目标运动参数稳定可靠、高精度的自动实时测量需求。

研究了基于绳牵引并联机构的新型波浪补偿系统的鲁棒控制方法。将环境作用力和不可测参数从动力学方程中分离出来，看作系统干扰，然后根据李亚普诺夫稳定性理论推导了控制律。针对绳索冗余的情况，提出了一种基于交互投影的绳索张力分布算法。当存在张力分布的可行解时，该算法能够得到远离张力限制边缘的“安全”最优解；当不存在可行解时，该算法能够得到满足张力限制条件的最佳近似解。为了提高鲁棒控制的实用性，还研究了负载惯性参数辨识方法。仿真结果表明，以上理论与方法对于波浪补偿系统是非常有效的。

针对机械臂关节对中误差对机械臂末端定位精度影响进行研究。以6自由度机械臂为研究对象，利用D-H法建立了机械臂运动学模型，并建立对中误差传递数学模型。利用蒙特卡洛方法以MATLAB为平台进行了误差分布仿真实验，得出了由于对中误差引起的机械臂末端定位误差分布特点，以及在不同对中误差等级下，机械臂末端定位误差概率分布情况。为对中误差修正提供了参考基础，同时为机械臂定位精度评价提供了定量化依据。

资源水平边界的估计是构建资源利用可行计划中的一个基础问题。通过分析航天器资源约束的共享与分离并存、累积与瞬时消耗并存、过度订阅与区间调度并存等特点，提出了资源时间网络、时间约束网络和约束网络相结合的资源约束描述方法；构建了增量式基于包络的资源约束算法和最早开始时间链展开资源约束算法，以快速获取资源一致的柔性解。实例证明，该方法较好地解决了航天器调度的资源约束推理问题。

拟合优度检验在统计和可靠性等领域具有非常重要的地位，基于参数Bootstrap重采样的思想，对未知参数的常用寿命分布进行拟合优度检验。数值仿真结果表明，相对于传统的经验分布函数检验，这种基于参数Bootstrap的拟合优度检验具有更高的功效，特别是在小样本的情况下，优势明显。

复杂系统的安全风险涉及面广、影响因素多，因此需要系统的、可操作的方法来指导安全风险的评价过程。在系统的各类安全风险中，故障安全风险是由各种故障导致系统发生事故的风险，是最常见的系统安全问题，因此针对复杂系统的故障安全风险评价开展研究。复杂系统故障安全风险评价需要明确的评价参数和评价方法的支持，为此提出了复杂系统故障安全风险评价的流程、分层次的评价参数体系及评价方法，并通过示例来具体说明故障安全风险的评价过程，为解决复杂系统的故障安全风险评价问题提出了可行的思路。

针对装备技术发展管理的重用度和冗余度问题，研究了体系网络建模与结构优化方法。将装备技术抽象为节点，技术关系抽象为边，提出了基于装备技术描述属性框架和技术关系分析的体系网络建模方法；将3种经典的网络社团探测方法应用于装备技术聚类，通过比较评估指标，生成了技术聚类优化方案；基于加权网络中心度算法，识别了对体系冗余影响最大的装备技术。以包含235项激光武器装备技术的技术体系为例，验证了方法的有效性，总结了体系结构的优化结论。

由音圈涡流效应引起的涡流阻抗对小信号下动圈扬声器的高频响应影响较大。基于集总参数系统等效电路法，将涡流阻抗的幅值和相位分别表示为角频率的幂指数函数，提出了音圈涡流阻抗的幂指模型。使用激光阻抗测量系统，测量得到了3种类型6只扬声器单元的电阻抗曲线，并采用最小二乘法对实测阻抗进行曲线拟合，得到了涡流阻抗的模型参数。分析了模拟阻抗值与实测值的误差，结果表明：幂指模型的模拟结果准确反映了实测涡流阻抗随频率的变化规律，幅值和相位误差均较小，与实验吻合较好。

针对C70等级高强混凝土，设计了4种超高分子量聚乙烯纤维掺量混凝土，通过立方体抗压、劈裂抗拉和四点弯曲抗折试验，分析了纤维掺量对混凝土力学性能的影响。结果表明：超高分子量聚乙烯纤维对混凝土的抗压强度增强作用不明显，但较大提高了混凝土的抗拉强度和抗折强度，且对混凝土有很好的阻裂、增韧效果。在纤维体积掺量为0.3%~0.5%时，劈裂抗拉强度提高25%以上；掺量0.5%时，弯曲抗折强度提高率超过23%。