为了抑制三轴转台输出信号存在相位延迟和噪声对导弹半实物仿真系统性能的影响，研究并设计了一种改进的跟踪微分器进行相位补偿和滤波。基于传统跟踪微分器的工作原理，设计三轴转台输出信号跟踪的基本结构，分析其在输入信号存在噪声时，由于经过传统的跟踪微分器获取微分信号使得噪声强度放大，致使跟踪信号存在振荡的现象。在此基础上，提出一种将微分跟踪器产生的微分信号再串联一个跟踪微分器的相位超前补偿器设计方法，以滤除由于输入信号噪声引起的信号污染，进而消除输出信号的振荡问题。以某导弹半实物仿真系统三轴转台输出信号存在相位延迟和噪声的现象为算例，通过与超前校正方法对比研究，进行了系统仿真验证。仿真结果表明，改进相位超前补偿器能有效地提取姿态角速度信号，具有良好的滤波和相位超前补偿性能，进而证明了其在导弹半实物仿真试验应用的正确性和有效性。

根据止脱弹簧的受力模式和失效机理，设计了止脱弹簧的蠕变老化试验装置，对止脱弹簧进行了蠕变加速老化试验，利用图像测量技术研究了载荷和温度对止脱弹簧自由端蠕变行为的影响规律。进一步，基于Arrhenius方程建立了止脱弹簧在力-热联合载荷下的蠕变动力学方程，预测了止脱弹簧的使用寿命。研究表明：止脱弹簧的蠕变位移是一个随时间变化的单调非减函数；环境温度和载荷水平的提高都会加速止脱弹簧的蠕变。所提方法和相关结论可为蠕变型止脱弹簧的设计和寿命预测提供参考。

针对运载火箭伺服机构故障，提出一种基于扩展多模型自适应估计的故障检测与诊断算法。建立考虑伺服机构故障的运载火箭姿态动力学模型；将故障角度作为状态变量得到增广状态空间模型；利用扩展卡尔曼滤波器进行状态向量和故障参数的非线性估计，并基于传感器测量数据采用假设检验算法在线计算故障发生的概率；给出基于扩展多模型自适应估计的故障检测与诊断算法流程。仿真结果表明，该方法在无故障时可对伺服机构进行健康监测；在单台伺服机构故障下，可以及时准确判断出哪一台芯级伺服机构发生故障，并可准确估计出伺服机构故障下的发动机摆角角度。

为提升无人机的作战效能和作战指标，提升无人机的相对导航精度和导航系统可靠性，以无人机编队的相对导航系统为研究背景，基于容积卡尔曼滤波算法和信息滤波算法，研究容积信息滤波算法。此外，还采用多传感器信息融合理论，利用分布式信息融合结构构建了无人机相对导航滤波器，对来自惯导、视觉和卫星的信息进行融合，获取无人机间的相对位置、速度和姿态信息。该方法提升了无人机相对导航的导航精度、导航可靠性和滤波稳定性，容积信息滤波算法的应用避免了传统滤波算法在高维系统中出现的数值不稳定以及精度降低等问题。数学仿真结果表明，该方法提高了无人机编队之间相对导航的精度和可靠性，证明了算法的有效性。

在利用欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF)的数据对由GPS观测资料计算的大气可降水量（PWV）进行精度评定的基础上，基于谐波分析的方法对香港地区不同方位5个测站2013—2016年连续4年的PWV(GPS)和实际降雨量进行比较。结果表明，地基PWV(GPS)相对于PWV(ECMWF)月均值的均方根在1.02~3.07 mm之间，偏差在-2.14~2.52 mm之间。地基PWV(GPS)和实际降雨量都呈现明显的周期性，两者每年峰值出现的时间有非常一致的对应关系。PWV的峰值出现在7月，振幅在14.65mm与16.79 mm之间；实际降雨量峰值同样出现在7月，振幅在147.64 mm与211.01 mm之间。5个测站PWV年增长率为正表明，近4年香港地区PWV呈现出增长的趋势；而实际降雨量年增长率除HKOH测站为正外，其余站点均为负，总体呈现出逐年减少的趋势。

针对复杂测量环境无法建立固定基准站及进行精密定位的问题，提出一种基于北斗导航系统的移动基准站差分定位算法，即基准站与流动站同时运动并实现高精度差分定位的算法。基于载波相位测量值，在动态短基线条件下，对数据进行站间和星间双差处理，消除接收机钟差以及其他公共误差。对多频观测值进行线性组合，构造双差载波相位超宽巷、宽巷、中巷及窄巷观测量。对上述观测量进行窗口滑动均值滤波并采用逐级模糊度确定法固定整周模糊度，即沿着从超宽巷到窄巷的顺序依次求解整周模糊度。为验证算法有效性，设计基于北斗导航系统的轨道外部几何参数检测仪进行实验，实现毫米级静态相对定位精度和厘米级RTK相对定位精度。

无线电频率是不可再生的资源，频率共用已成为国际电信联盟的共识，多业务融合发展已成为世界卫星无线电系统发展趋势。S频段中2483.5 MHz ~ 2500 MHz被国际电信联盟划分为卫星多业务共用频率，包括卫星无线电定位报告业务、卫星无线电导航业务、卫星移动通信业务三大业务，可以同时提供卫星导航、航路跟踪、遇险救援、信息中继四大功能。介绍了S频段天基系统发展过程、导航通信频率特性、S频段多功能集成前景，我国北斗未来使用S频段导航的应用成果及社会经济效益预测。

出于以导频通道为代表的北斗全球导航卫星系统现代化信号结构升级以及后向兼容的需求，北斗系统近几年提出了多种新型恒包络调制和复用技术，包括适用于北斗系统B1频点的正交复用二进制偏移载波（QMBOC）调制和非对称双正交相移键控（ADualQPSK）调制，适用于B2频点的时分复用AltBOC（TD-AltBOC）调制与非对称恒包络二进制偏移载波（ACE-BOC）调制，适用于B3频点的双正交相移键控（DualQPSK）调制，适用于双边带任意信号路数、任意功率配比的广义恒包络二进制偏移载波（GCE-BOC）调制。本文系统性地论述了北斗全球系统中提出的多种新型恒包络调制和复用技术，在此基础上基于GCE-BOC调制总结出了一种恒包络调制的统一解析表示形式，对全面理解北斗全球系统信号设计思路及在此基础上发展设计新型的恒包络调制和复用技术均能提供重要的借鉴。

为了克服卫星导航矢量跟踪接收机中故障通道对其他正常通道的影响，提高矢量跟踪接收机的鲁棒性，提出一种利用支持向量机的通道故障检测算法，利用矢量跟踪接收机的导航滤波器的新息序列作为支持向量机的输入。支持向量机的输出为通道的状态，根据支持向量机的输出通道的状态来判断该通道是否纳入导航滤波器，用来跟踪滤波器状态值，这样能够有效地避免故障通道对导航结果的污染。仿真实验结果表明：该方法能准确地检测出有故障的通道，提高矢量跟踪环路的鲁棒性。

计算原子钟频率稳定度时，钟差观测异常会导致Allan方差出现较大的估计偏差。建立Allan方差的差分估计模型，根据钟差的差分序列统计特性分析了相关差分估计的噪声识别与白化等计算复杂度问题；针对上述难点提出一种基于Huber权函数的非相关差分抗差估计方法，建立一种非相关差分序列的构造方法，有效避免了复杂的噪声识别及白化计算；给出Allan方差的非相关差分抗差估计的推导，并对抗差过程引入的误差累积给出了一种抵消方法；给出完整的抗差估计方案，并利用实测数据进行了实验验证。实验结果表明本方法对相位单点跳变、相位阶跃跳变具有显著的抗差能力，抗差估计可使异常引入的相对偏差由近200%降至10%以内。

为减小抗干扰接收机硬件实现难度，深入研究单天线卫星导航抗干扰相关接收机的性能，并详细分析其频域响应、信干噪比损耗和相关输出函数。分析表明，抗干扰最优接收机与相关接收机信干噪比损耗随着干扰带宽和干扰强度的增加而增大，随干扰频率与中心频率偏差和噪声带宽的增加而减小。此外，干扰将引起抗干扰接收机匹配与相关输出主峰降低和旁瓣抬高，从而影响接收机捕获、跟踪和多径抑制性能。研究结果将为卫星导航抗干扰接收机的优化设计提供依据。

电离层闪烁影响下的导航信号载波跟踪呈现非平稳、非线性和非高斯特性，这使得传统基于鉴别器和Kalman滤波的载波跟踪改进算法并不能有效减弱电离层闪烁的影响。提出了基于实时小波降噪的抗电离层闪烁载波跟踪算法，其能够更好地刻画闪烁信号的非平稳特性。通过对跟踪环路同相与正交支路的积分结果进行小波降噪，有效滤除了电离层闪烁引入的非高斯噪声，减弱了闪烁对环路鉴别器的不良影响，提高了跟踪环路的精度与稳健性。实验验证了相关分析和小波降噪跟踪算法的有效性。

针对软件接收机相关器计算的实时性问题，通过分析扩频信号的接收过程，建立一种基于向量内积的并行相关信号接收模型。利用图形处理单元中大量的浮点运算单元进行矩阵与向量运算，并行计算各通道相关值，提高了信号相关运算的实时性。仿真验证结果表明，利用基于GPU的向量内积软件并行相关算法计算25 MHz采样率时长1 ms的信号相关值，25个通道共150个相关运算耗时967 μs，与CPU上基于数学核心函数库的实现相比速度约提高了61.4倍，能够实现宽带扩频信号软件实时相关接收。

由于北斗二号一期系统卫星集中分布在赤道附近，导致国土范围内接收机南北方向定位精度偏低，且由于可视卫星均为正仰角，导致接收机垂直方向定位精度也偏低的问题，提出了利用地面伪卫星改善用户观测几何结构的方法来提高一定区域范围内北斗接收机的定位精度。推导了伪卫星与真实卫星组合的最小二乘定位算法模型，〖JP3〗并给出了用于定位精度评估的南北和垂直方向的精度衰减因子值。仿真结果表明：在用户使用范围的北部地区布设伪卫星可有效降低用户南北方向以及垂直方向的精度衰减因子值，从而有效改善定位精度。

星地双站合成孔径雷达以星载系统为机会照射源，地面接收机接收直达波和散射波信号进行同步和成像处理。介绍了星地双站合成孔径雷达系统结构，对基于直达波进行距离向脉冲压缩后的信号调频率、距离徙动以及二维频谱的空变性进行了分析。在此基础上，运用方位向预处理过程、直达波补偿以及非线性Chirp Scaling算法，提出了适合该模型的频域成像算法，并通过点目标仿真验证了该成像算法的有效性和性能。HITCHHIKER星地双站合成孔径雷达系统实测数据进一步验证了该成像算法的有效性。

针对多径信道条件下，偏移正交幅度调制的正交频分复用（OQAM/OFDM)系统中采用导频序列方式进行信道估计时导频开销较大的问题，提出一种基于压缩感知的离散导频信道估计方法。该方法利用无线信道的稀疏特性，建立基于压缩感知的OQAM/OFDM系统信道估计模型，对离散导频结构进行了优化设计，使较少的导频符号随机分布在子载波上，在接收端利用信号恢复算法实现信道估计。该方法能够显著减少导频数量，并实现高精度信道估计性能，通过实验仿真对比验证了所提方法在慢时变和快时变的无线信道条件下的有效性。

针对现有贪婪迭代类压缩感知重构算法对非高斯量测噪声抵抗性差的问题，提出一种盲稀疏度下粒子滤波匹配追踪稀疏信号重构算法。该算法将鲁棒性更高的Huber损失函数替代常规的二次损失函数，用来增加对非高斯噪声的抵抗能力；并引入粒子滤波实现对原始信号的最优估计，以削弱量测噪声的影响；在信号稀疏度未知的条件下，结合稀疏度自适应匹配追踪算法实现盲稀疏度下的原信号重构。理论分析和仿真结果表明，所提算法可以有效抵抗因非高斯噪声干扰或稀疏度未知导致的重构精度降低，且重构性能优于现有典型贪婪迭代类算法。

多径效应是影响通信、导航系统性能的关键因素，其不仅影响信号传播的功率衰落，还会引起信号时延、频移、极化等参数的变化，导致通信、导航系统性能下降。针对多径效应，提出基于虚拟源树、环境分区处理、背向检测等加速技术的反向射线追踪算法进行快速三维路径追踪，准确预测多径信号的损耗、时延分布。在此基础上，以城市场景为例进行算法仿真，并对任意尖劈绕射算法进行深入研究。以信号在简易街道传播为例，对比分别利用所提算法原理的MATLAB程序和利用Wireless Insite仿真得到的反射路径与功率分布，验证了算法的有效性。

在卫星星间测距模拟信号仿真及实际测试中，为提高测距模拟信号精度和系统可用带宽，提出基于边界拟合Remez算法的高精度分数时延滤波器的设计算法。该算法利用Farrow结构的多项式近似思想，采用多项式拟合Remez算法设计滤波器的冲激响应边界系数，通过多相分解实现分数时延滤波器组。该算法改善了当设计的滤波器阶数较高时冲激响应边界的不连续现象，进而降低了群时延误差，提高了精度。仿真结果表明，该算法设计的滤波器的分数时延精度得到了提高，同时系统可用带宽提高近一倍，实现时需使用的乘法器数目也有明显降低。

卫星平台颤振条件下，推扫式高分辨率光学影像成像往往产生扭曲，从而影响影像的定位及信息提取精度。针对当前颤振下影像成像扭曲补偿的问题，提出一种基于线加速度计测量平台颤振下的稳态重成像模型实现高分辨率卫星颤振扭曲影像的重建。采用受平台颤振影响而扭曲变形的高分某型号卫星全色影像数据进行验证。分析结果表明：提出的线加速度计可以有效检测并测量出平台的颤振，设计的颤振影像地面重建模型可以有效提高光学影像成像质量，补偿后影像扭曲变形现象明显消除。

采用实验和有限元模拟的方法研究了L(0,1)模态导波在小管径管道弯头处的模态转换和反射、透射特性，分别使用不同频率的激励信号对含不同弯曲半径弯头的管道进行检测。研究结果表明：L(0,1)模态导波在管道弯头处发生模态转换，转换成F(1,1)模态，并且其偏振方向与弯头拱背—拱腹方向一致；随着检测频率和弯曲半径的增大，反射F(1,1)模态呈减小趋势，透射F(1,1)模态呈非单调变化趋势；反射L(0,1)模态导波呈减小趋势，透射L(0,1)模态导波呈增大趋势；当检测频率或弯曲半径增大到一定程度时，两参数的变化对反射F(1,1)模态、反射L(0,1)模态和透射L(0,1)模态的影响不大。实验结果与模拟结果吻合度高，验证了模拟结果的正确性。研究结论为检测小管径含弯头管道提供了理论指导。

为了在导引头伺服机构装配过程中减小干扰力矩，基于电测法搭建伺服机构驱动力矩测量系统；在精密装调过程中，通过监测驱动力矩，调整装调参数，达到减小干扰力矩的作用。对质量不平衡力矩及活动线缆力矩在驱动力矩中的特性进行实验验证，确定了伺服机构配平和布线方法；对轴承预紧力与伺服机构摩擦力矩关系进行实验验证，解决了自动跑合工艺问题，这对减小摩擦力矩波动幅值具有重要意义；测量伺服机构转轴回转误，明确最佳轴承预紧力的工艺方法。结果表明，所提方法对传统的伺服机构装配工艺进行优化，可将依赖技师经验装配的定性方法优化为依赖力矩测量的定性方法。

针对临近空间高超声速目标飞行速度快，跟踪预测难的特点，提出在中制导阶段进行最优弹道设计与弹道簇生成用于对目标预测命中区域进行有效覆盖的方法。通过分析临近空间高超声速目标对现有防空体系带来的挑战，阐明了在中制导段进行弹道簇设计与生成的必要性；将中制导段的弹道规划问题视为求解满足多种约束条件下的最优控制问题，应用最优化理论方法得到了基准的最优弹道；应用邻域最优控制理论，针对终端约束条件进行调整，设计了邻域最优弹道簇的生成算法。仿真验证了所提方法的有效性。

粗瞄系统以直流力矩电机驱动二维转台为执行机构，通过粗瞄控制器对其进行控制。对系统受到的扰动进行分析，应用了最速跟踪微分器提取速度信号；以二维转台的方位轴为控制对象，在其位置环、速度环采用级联线性自抗扰控制器，通过线性扩张状态观测器主动补偿扰动，达到内外环双重隔离扰动的目的，提高跟踪精度；之后进行了实验分析。分析结果表明：在加入同样的模拟扰动信号，输入2 Hz，5 Hz和8 Hz的正弦信号时，与比例、微分、积分控制器相比，跟踪误差的标准差约降低50%；验证了线性扩张状态观测器具有扰动补偿效果；在输入不同频率正弦信号时，自抗扰控制器对输入信号频率的变化不敏感，仍能保证较高的跟踪精度。

加速度计是惯性导航系统的重要测量元件，而由于制造工艺及各类传感器误差，低成本加速度计很难达到要求的精度, 因此需要对其进行校正。提出一种基于最大似然估计的加速度计自校正算法。综合考虑加速度计零偏、比例误差、非正交误差、安装误差与测量噪声, 建立了传感器误差模型。在此基础上, 将加速度校正问题转化为校正参数的最大似然估计问题。通过数值仿真和实测试验验证, 表明算法具有较高的参数估计精度, 能够有效地对上述因素引起的误差进行校正。

针对传统物元分析理论无法应用于决策信息为直觉模糊数的多属性决策问题，提出直觉模糊物元分析模型以及用相对相似度代替传统方法中的关联函数来解决直觉模糊物元分析问题，进而完整阐述了直觉模糊物元多属性决策的方法步骤，并通过实例验证了该方法的有效性。特别是针对权重信息未知这一类较为复杂的多属性群决策问题，采用投影法和直觉模糊熵确定权重信息，并运用直觉模糊物元多属性决策方法进行了实例分析，证明了方法的实用性，为直觉模糊多属性群决策提供了一种新的思路。

针对Markov方法分析多阶段任务系统(Phased-Mission System, PMS)可靠性时的状态空间爆炸问题，基于层次化建模思想，建立了PMS任务可靠性的顶层系统二维决策图(Binary Decision Diagram, BDD)模型和底层部件Markov模型。通过分析BDD中的同构节点和冗余节点，提出顶层模型构造过程中的同构节点合并策略和冗余节点删除策略。利用上述节点压缩策略生成简化模型，提高模型构造和存储效率。基于PMS部件排序规则，给出了层次化模型的递归求解方法，该方法的计算复杂度与顶层模型中的节点总数呈线性关系。通过算例分析，对比采用节点压缩策略前后的模型节点数，以及层次化方法与Markov方法的计算结果，验证了简化层次模型的正确性和有效性。

根据非局部Euler梁理论建立了外部磁场影响下的黏弹性基体上纳米梁的动力学问题分析模型。通过引入Kelvin黏弹性地基模型和洛伦兹力，得到了纳米梁的振动控制方程。基于Kelvin-Voigt黏弹性模型，给出了黏弹性基体上纳米梁在磁场影响下的固有频率解析解，并就多种典型情况进行了分析。在一般情况下，利用传递函数方法对振动控制方程进行求解，得到了纳米梁固有频率及相应振型的封闭解。以某单壁碳纳米管为例，计算得到了多种边界条件下纳米梁的前三阶固有频率，并详细分析了非局部参数、磁场强度、长细比、阻尼系数及边界条件等因素对纳米梁振动特性的影响情况。结果表明，文中所建的动力学分析模型对研究磁场作用下纳米梁在黏弹性基体上的动力学特性问题准确有效。

介绍了一种基于n阶布拉格衍射的新型冷原子干涉重力仪，可以进一步提高现有拉曼跃迁型原子干涉重力仪的测量灵敏度和稳定度。在介绍布拉格衍射型原子干涉重力仪基本原理的基础上，建立了原子平行驻波入射的时间型布拉格衍射冷原子干涉重力仪理论模型，分析了实验所需的关键条件，包括原子团纵向温度、布拉格激光直径、曲率半径、频率、强度以及时序等。与已有实验数据的对比结果表明：所建模型合理，所得结论能够为实际构造一台布拉格衍射型冷原子干涉重力仪提供有意义的指导。