摘要:基于多项式模型的各种自适应滤波算法被广泛应用于机动目标跟踪领域，但尚没有统一的评估标准来衡量这些跟踪算法的优劣。由于存在确定的时变未知输入，机动目标的状态估计实际为有偏估计。基于状态估计均方误差最小的准则，推导了多项式模型滤波的最小均方误差界计算方法，获得了使状态估计均方误差最小的过程噪声方差变化规律。该方法给出了各种基于多项式模型的机动目标跟踪算法的估计均方误差下限，也为机动目标跟踪中最优过程噪声方差的设定提供了依据。仿真结果验证了算法的有效性。

摘要:紧致格式具有模板紧凑、精度高的特点，然而直接应用该格式捕捉激波会产生虚假振荡。解决该问题有多种思路，本文着重研究基于TVD思想的紧致方法。推导了两种5阶迎风紧致格式，并采用Fourier分析比较其耗散与色散特性。采用保单调保精度方法和限制器两种不同的TVD方法，进行算例验证。计算结果表明，应用TVD方法后，格式对激波、接触间断分辨率好且鲁棒性增强，但不同的TVD方法仍存在精度降低、耗散不足等问题。

摘要:将液体火箭发动机故障诊断问题转化为故障特征的模式分类问题。针对当前模式分类方法难以处理不确定性信息、属性特征空间的划分过硬等缺陷，结合云模型和云变换研究，提出了一种基于云分类器的液体火箭发动机起动过程故障诊断方法。历次试车数据的验证结果表明，该方法能够及时准确识别发动机起动工作过程中的故障模式。

摘要:对于包含复杂气动外形的CFD数值模拟，网格生成是其中的关键,快速稳定的网格生成技术是其中的重要组成部分。建立了基于可视面的适用于任意多面体的快速初始化算法；改进了Delaunay生成算法后使用Delaunay改进生成算法细化网格，讨论了网格质量判定依据对网格生成的影响，通过开发Delaunay面交换技术优化网格生成过程；建立了基于顶点弹簧理论的网格优化方法，以提高网格生成的质量。结果表明，本文建立的算法效率较高。

摘要:为解决高超声速飞行器俯冲段精确制导与机动突防问题，研究了机动突防最优制导方法。针对零化视线角速率降低突防性能的问题，在俯冲平面及转弯平面内分别设计了正弦形式的视线角参考运动，同时为进一步实现俯冲精确制导，以落速最大为性能指标，利用最优控制对其进行跟踪，引入了伪控制量，以简化最优制导问题的求解，最后分析了该方法的稳定性及制导性能。以CAV-H为例进行仿真分析，仿真结果表明，该方法能够实现机动飞行，且能够高精度地满足终端落角及落点约束，可为高超声速飞行器俯冲段精确制导及机动突防提供参考。

摘要:为克服太阳能热推力器折射式二次聚光器容易破裂的缺点，本文采用再生冷却技术，对二次聚光器与推力室进行了一体化设计，并对该过程进行了流动与传热仿真。仿真结果表明，该设计可有效地降低聚光器的工作温度至1600K以下，热应力分析表明可有效降低其破裂的可能性。同时该设计可预热推进剂至500K以上，提高了系统的能量利用效率。通过进一步对吸收腔内的热辐射分析发现，工质流动对吸收腔壁温影响较小，吸收腔壁面仍然可以维持2400～2600K的高温。

摘要:高超声速滑翔飞行器在高速突防、快速打击等方面具有重要应用前景，是航空航天领域的重要发展方向。针对高超声速飞行器快速、大空域的飞行环境特性复杂、姿态控制系统适应性要求高的特点，建立高超声速飞行器姿态运动模型，采用解耦设计方法，利用块控反步控制理论设计姿态控制器。经证明和仿真结果可知，该方法严格保证闭环系统的Lyapunov稳定性，控制律设计具有灵活性，响应速度快，能克服气动参数变化带来的影响，鲁棒性较好。

摘要:针对浮球式惯导平台的惯性空间稳定问题，提出了一种基于模糊逻辑的自适应滑模控制方案。该方法利用滑模控制器保证了系统的稳定性和快速性，解决了浮球式惯导平台参数不确定、未建模动态等未知干扰问题；基于滑模控制器的设计问题，利用模糊逻辑和自适应控制律，调节滑模控制器的参数，估计并补偿系统的外界干扰及不确定性等干扰，增强系统对随机不确定性的适应能力，提高控制系统的鲁棒性和控制精度；利用Laypunov方法证明了控制系统的稳定性与收敛性。仿真结果表明，该方法可以有效减低滑模控制控制输入抖振问题，实现浮球式惯导平台的高精度惯性空间稳定，且稳定精度高于0.1″。

摘要:乘性扩展卡尔曼滤波(Multiplicative Extended Kalman Filter, MEKF)方法被广泛应用于各种航天器姿态确定任务。针对任意参考坐标系，推导了姿态四元数的线性运动学方程和三分量姿态误差矢量的动力学模型，并分别设计了有陀螺和无陀螺两种姿态确定方案。系统研究了姿态敏感器常用的矢量观测模型，四元数观测模型以及欧拉角观测模型，设计了更具有一般性的MEKF滤波器，为航天任务中快速应用MEKF姿态确定算法提供理论参考和技术支撑。

摘要:自润滑关节轴承寿命的计算和预测对于提高装备的运行安全性具有重大的意义。针对自润滑关节轴承磨损寿命计算和预测的需求，从自润滑关节轴承的磨损机理出发，依据材料摩擦磨损理论，采用组合磨损计算方法分别建立了自润滑推力关节轴承和向心关节轴承的磨损寿命模型。该模型综合考虑了影响自润滑关节轴承寿命的磨损机理、结构特点、工作特性以及零部件功能要求等因素，特别是将结构参数和功能要求显式地在模型中表示，可直接反映结构变化和功能要求对自润滑关节轴承磨损寿命的影响。计算实例和分析结果表明：相对目前使用的自润滑关节轴承经验计算公式，本文模型计算结果准确，理论依据更充分，对于特殊结构和功能的特种自润滑关节轴承适用性更好。

摘要:针对某型航空发动机燃-滑油附件后盖同部位成批次出现裂纹的问题，提出了裂纹故障引导转移的避障策略。通过研究裂纹产生的主要原因，分析后盖不同部位所产生的裂纹可能对航空发动机造成的危害程度，调整改变原支撑结构，在后盖非关键部位形成新的应力集中点，降低关键部位应力集中区的应力幅值，迫使故障从不可修复的关键部位转移到可修复的非关键部位。经计算机仿真，确定了裂纹引导缺口的最佳参数；同时，仿真结果表明，裂纹故障引导转移策略合理可行。

摘要:针对磁悬浮刚性转子系统，提出了一种基于在线动平衡的磁轴承参数辨识方法。采用已知大小和相位的不平衡质量作为激振源，根据动平衡仪测得的转子不平衡响应，求得磁轴承位移刚度和电流刚度。利用某型磁悬浮控制力矩陀螺对该方法进行了实验验证，得到了一定转速范围内的磁轴承位移刚度和电流刚度，证明了该方法的正确性和实用性。实验结果表明，外转子型磁轴承位移刚度和电流刚度随转速的增加而下降明显。

摘要:作为信息载体的电磁波除了传统的携带信息方式外，近年来其波前以电磁涡旋形式展现的信息调制能力也越来越受到关注。本文综述了电磁涡旋在信息调制等方面的研究进展，阐述了其在雷达信息获取方面的潜在应用价值。针对圆形相控阵列，建立了电磁涡旋波照射下理想点散射目标的回波模型。将各阵元的接收信号按照与发射时相同的模式移相后，沿圆周积分即可获得雷达阵列的输出回波。该回波可表示为经平方Bessel函数调幅后的傅里叶基函数的线性组合。结合Bessel函数的频谱特性，分析了轨道角动量拓扑荷与方位角变量之间的近似对偶关系，利用逆投影和滤波-傅里叶变换方法进行了成像处理。仿真实验表明，电磁涡旋对雷达目标具有方位向成像的潜力。研究可为新体制的雷达设计、目标识别技术的发展提供参考和借鉴。

摘要:多发多收合成孔径雷达（MIMO SAR）是近年来发展起来的一种新型雷达体制。与传统SAR相比，MIMO SAR综合利用了波形分集和空间分集优势，如何衡量系统的分辨特性以及模糊特性成为亟待解决的问题。本文将模糊函数概念推广到MIMO SAR性能分析中，通过数学推导获得了广义模糊函数的解析表示，结果表明MIMO SAR系统分辨率不仅取决于发射波形参数以及合成孔径长度，还与发射波形集的正交性以及收发天线阵列流形密切相关，仿真实验验证了系统模型的有效性和相应分析的正确性。

摘要:静止虚假场景覆盖干扰无法有效对抗SAR-GMTI雷达系统。基于此，本文提出了一种能将静止虚假场景干扰信号快速转换为匀速运动虚假场景干扰信号的方法。文中通过对运动目标和静止目标回波模型的分析，推导出了两者之间的关系表达式；根据这个表达式，给出了实现该方法的三个步骤：沿距离向时域进行延迟操作，沿方位向时域进行伸缩变换，相位补偿；分析了该方法的计算量；仿真实验表明该方法可对SAR-GMTI形成匀速运动虚假场景的干扰效果，能同时保护静止场景和运动目标。

摘要:在使用低频超宽带合成孔径雷达(UWB SAR)对地雷进行探测的过程中，根据目标电磁散射随方位角和入射角的变化特性，提出一种利用双峰间距和频率凹点特征沿方位向变化的隐马尔科夫模型(HMM)鉴别算法。该算法首先针对目标感兴趣区域(ROI)图像估计其各方位回波响应，然后利用时频原子提取时域双峰间距和频率凹点，进而得到随方位角变化的特征序列，再通过SAR工作时方位角和入射角的变化特点以及训练样本确定HMM参数，并在此基础上计算疑似目标新的特征矢量，采用马氏距离进行判别。实验结果表明了本文所提方法在目标鉴别方面的有效性。

摘要:为解决遮挡条件下的目标跟踪问题，提高定位精度，提出一种基于两级隐式形状模型的目标跟踪算法。利用Fast Hessian检测子提取待跟踪目标及周围区域的局部关键点区域构建码本字典，用SURF描述子获取码本的特征描述矢量建立码本支持模型，利用广义Hough变换建立码本字典集与目标之间的共生关系，通过隐式形状模型进行在线学习更新，通过寻找投票空间中的极大值来对目标进行定位，根据跟踪过程中目标遮挡程度的不同，分别赋予目标自身码本投票及周围码本投票不同权重，提高不同遮挡状态下目标定位精度。实验结果表明，在目标被遮挡甚至不可见或者丢失后重新回到视场时，该算法均能鲁棒地定位出目标。

摘要:地基望远镜观测的空间目标图像受大气湍流的影响，其分辨率受到很大的限制。为了提高湍流降质图像的复原效果，提出一种改进的盲解卷积方法。考虑观测图像受到高斯噪声和泊松噪声的干扰，推导出基于混合噪声模型的盲解卷积代价函数；根据傅里叶光学原理，利用波前相位表示点扩展函数，将点扩展函数从像素值估计转换为参数估计；通过参数化表示方式，将代价函数寻优从约束最优化问题转换为无约束最优化问题。模拟实验结果验证了本文模型与数值算法的有效性。

摘要:为了降低雾天对成像的影响，获得实时的去雾效果，对彩色图像处理流程进行改进，提出一种新颖快速的基于Bayer图像和暗原色先验模型的单幅图像去雾方法。针对Bayer图像像素排列特点，对原有暗原色先验去雾算法进行了优化和改进。运用四叉树细分算法估算大气光，根据Bayer图像特点修正了引导滤波器（Guided Filter），并利用修正的滤波器优化大气透射图，恢复出无雾Bayer图像，采用去马赛克及系列后处理算法获得清晰的显示图像。实验结果表明，新方法在一定程度上改善了原算法去雾效果，并显著提高了运算速度。

摘要:异源图像匹配技术具有视觉机理研究和工程实际应用的双重价值。而图像分割是一种提取图像特征的有效手段，但由于异源图像的特性，分割算法在异源图像上难以得到一致特征。本文提出了分割相似度的概念，在允许分割存在差异的条件下衡量两种分割的相似程度，从而实现异源图像的匹配。最后通过可见光与红外图像匹配实验证明了算法的有效性。

摘要:提出了一种行波提取型同轴渡越时间振荡器，器件的提取腔采用了类膜片加载的扩展互作用腔结构，具有束波作用效率高，电子束空间电势能低等优点。提取腔的电场结构为3π/2模，与传统的类π模结构相比，提高了微波群速度，有利于微波能量的提取。通过引入前置反射腔，提高了调制腔的品质因数，显著降低了起振时间。利用数值模拟软件对所设计的器件进行了模拟和优化，在二极管电压530kV，二极管电流12.8kA，外加导引磁场0.7T的条件下，得到了2.41GW的输出功率，微波频率7.76GHz，束波功率转换效率达到35.5%。

摘要:针对调制气流声源存在较强的谐波畸变，将声源系统等效为Hammerstein非线性模型，利用该模型下的预失真技术对声源进行非线性补偿研究。根据辨识的Hammerstein模型中静态非线性部分带有直流分量的特点，给出了考虑直流分量补偿的预失真算法，并用数值仿真验证了算法的准确性和直流分量补偿的必要性。在非线性补偿实验中，根据单频信号辨识得到Hammerstein模型参数，采用NFxPEM算法求得对应的预失真Wiener模型参数和预失真波形。实验结果表明， 与直接发射相比，补偿发射后声波的功率谱中谐波能量有所下降，而基频能量有小幅度的上升，说明了研究思路的正确性。

摘要:用于器官移植的肾脏处于严重的短缺状态。为缓解这一问题，越来越多的国家开始实施各种形式的肾脏调换计划。肾脏调换问题一般被建模为一个合作博弈(Kidney Exchange game, KE)。其中的局中人为病人及与其配型失败的捐赠者所构成的二元组。现实中不乏拥有多个配型捐赠者失败的病人。定义了多捐赠者肾脏调换博弈(Multi Donor Kidney Exchange game, MDKE)，分析了其可行解及稳定解的结构，证明了捐赠多颗肾脏无益于参与稳定调换，将TTC算法、KE稳定解的NP难解性以及最大覆盖稳定解的不可近似性拓展到MDKE。实验表明引入MDKE效果显著。

摘要:RNA二级结构预测是生物信息学领域重要的研究方向，基于最小自由能模型的Zuker算法是目前该领域最典型使用最广泛的算法之一。本文基于CPU+GPU的混合计算平台实现了对Zuker算法的并行和加速。根据CPU和GPU计算性能的差异，通过合理的任务分配策略，实现二者之间的并行协作计算和处理单元间的负载平衡；针对CPU和GPU的不同硬件特性，对Zuker算法在CPU和GPU上的实现分别采取了不同的并行优化方法，提高了混合加速系统的计算性能。实验结果表明，CPU处理单元在混合系统中承担了14%以上的计算任务，与传统的多核CPU并行方案相比，采用混合并行加速方法可获得15.93的全局加速比；与最优的单纯GPU加速方案相比，可获得16%的性能提升，并且该混合计算方案可用于对其它生物信息学序列分析应用的并行和加速。

摘要:分析了金属体在海水中运动产生感应电场的机理。采用镜像法推导了水下垂直和水平直流电流元在海水中的电场表达式，进一步导出了海水中运动金属体切割地磁场而在海水中产生的感应电场数学模型，并计算分析了运动金属体的感应电场大小及空间分布。仿真计算结果表明，20m长的金属椭球体，以4m/s的航速在水下10m航行时，在水下30m左右感应电场的量级为nV/m，并且该电场在空间分布上有明显的特征。

摘要:随着高分辨率数据获取技术的发展，地理栅格数据的数据量不断增大，串行计算方式无法快速处理大型栅格数据，因此需要通过并行技术提高效率。传统开发过程将算法与进程调度、内存管理以及数据I/O混杂在一起的编程方式，对程序员要求较高，代码质量不易控制。提出了一种面向大型地理栅格数据的并行处理框架，利用核心类的真实和虚拟两种读取方式，实现了大型数据的分步骤、分块的快速加载和写入，并将所有的并行任务调度、进程间的数据传输过程以及特定的栅格算法步骤归结为任务；通过该框架可以将算法本身与并行调度、磁盘I/O等底层操作分离，使算法编写者可以专注于算法本身，降低开发难度，提高代码质量，解决了快速编写大型地理栅格数据算法程序的目的。实验表明，本框架可实现较好的并行效果，并显著降低代码量、提高软件质量。

摘要:在领航-跟随编队模式下，设计了一种基于追缉策略的无人机编队会合方法。基于微分几何曲线论和弗雷涅-塞雷标架建立了无人机非解耦三维运动模型，其中将曲率和挠率作为控制量；结合该模型给出了无人机三维编队会合问题的数学描述，它将导弹制导问题中的终端落角约束映射为编队会合问题中僚机的航迹倾角约束，同时引入额外的航迹方位角约束；使用特殊正交群的元素来度量长僚机方向偏差，并通过局部坐标映射将其映射为对应李代数空间中的旋量；基于该旋量设计了编队会合几何导引律，并给出相应的曲率和挠率控制指令；分别在长机稳定平飞和转弯机动条件下进行了多机编队会合数字仿真实验，仿真结果显示僚机能够有效地跟踪长机航向并收敛至指定位形，说明了方法的有效性。

摘要:对四旋翼无人机的角速度进行估计时，传统的基于单位四元数的滑模观测器需要引入强制比例重调，因而影响了跟踪精度。提出一种基于数值积分的李群方法的滑模观测器设计框架。该算法基于等变映射思想，在齐性流形空间的等价李代数空间中设计滑模反馈，从而避免了直接在流形空间中设计反馈的复杂性，并消除了传统方法在每个积分步骤中强制加入的比例重调，提高了观测器的跟踪性能。仿真结果表明，几何滑模观测器算法可以有效地对四旋翼无人机的角速度进行估计。

摘要:针对高动态环境下驾驶辅助系统（ADAS）的轨迹规划问题，提出基于车辆稳态动力学特性的动态轨迹规划算法。该算法在交通车轨迹预估基础上建立搜索空间，利用车辆稳态动力学模型作为轨迹发生器，在搜索空间中对轨迹发生器产生的轨迹进行评价，根据驾驶意图和优化条件选择最优轨迹。采用基于最优加速度预瞄理论的轨迹跟踪算法，建立了七自由度车辆动力学模型，并在Simulink环境下搭建仿真平台，进行超车仿真实验。实验结果表明该算法可行、有效。

摘要:针对由多个领导智能体和多个跟随智能体组成的多智能体组，提出一种障碍环境下具有多领导者的组行为生成方法。该方法属于分布式控制方法，其利用组中的领导智能体控制跟随智能体，使得跟随智能体的中心和速度分别指数收敛于组中所有领导智能体的加权位置中心和加权平均速度,且每个领导智能体权重的大小取决于其所带领的跟随智能体的数目。另外，该方法通过在障碍的边缘引入虚拟的“β-智能体”,使组中的个体具有与环境中的静态和动态障碍避碰的能力，最终生成真实的障碍空间中具有多领导者的组行为。最后以虚拟人智能体组为载体进行仿真实验，验证了该方法的有效性。

摘要:针对及时响应用户提出的观测需求和高效实施卫星任务规划调度的需要，提出快速估计卫星对地观测任务完成可能性的现实问题，利用Logistic回归方法建立了一种卫星对地观测任务完成概率的估计模型。分析影响侦察任务完成概率的相关因素，包括侦察任务自身属性、资源约束、任务之间竞争关系等；从影响因素中提炼出刻画影响因素的模型变量，给出其量化方法，并初步构建了Logistic回归分析模型；基于卫星成像侦察任务规划系统开展实验，获取自变量与规划结果方面的样本数据；采用Logistic回归分析方法对样本数据进行分析，确定模型中的变量、参数及函数形式。结论表明，模型具有很好的统计特性。

摘要:根据时域有限差分(Finite Difference Time Domain, FDTD)法的基本原理，分析了等离子体的物理场特性及数值计算，介绍了飞行器再入时等离子鞘的形成以及等离子体相对介电常数对波的衰减，通过三维FDTD和二维FDTD模拟了电磁波在等离子体中的传播情况，证明了FDTD方法是解决电磁波在复杂媒质中传播的一种有效方法，并探究了飞行器再入段黑障区通信的理论和方法。