基于真实场景的SAR回波模拟方法研究

SAR原始回波模拟在系统设计及成像算法验证等方面具有重要的理论及工程实践意义。文中在分析并建立合成孔径雷达回波信号数学模型的基础上,研究一种基于真实场景的SAR回波模拟方法。该方法利用SAR真实场景图像的灰度信息近似求得场景后向散射系数,根据雷达脉冲工作流程生成回波数据,具有实现简单、计算量小、回波模拟结果精确等优点。通过点目标、面目标和真实场景回波的仿真实验,从回波数据的统计特性以及图像级角度验证了其可行性。     

基于目标可见光散射特性的空间目标成像仿真研究

为使空间目标可见光成像仿真尽可能反映实际在轨工作状态,提出了一种基于目标可见光散射特性的空间面目标成像仿真方法。根据具体试验场景实时求解跟踪星观测相机、目标星和太阳三站间的相对位姿关系,在事先建立的覆盖全过程的目标可见光散射特性图像数据库中查询相应图像,由相机成像模型,实现空间目标的高逼真度可见光成像实时在线仿真。可为天基空间目标探测、识别与跟踪算法的研究提供较接近真实场景的仿真图像。     

卫星与深空动态场景实时仿真系统

卫星与深空动态场景的实时仿真对于航空航天、军事国防等领域有着重要意义.现提出了一个深空动态场景的绘制方法,该方法综合了计算机图形学和天文学的知识,建立了基于天文学星表的深空场景模型,计算出卫星及各星体的运行轨迹,实现了卫星目标和深空场景的真实感合成,并采用一系列加速绘制技术,最终实现了深空动态场景的实时生成和交互式虚拟漫游.     

卫星的光散射建模研究

目标光散射特性理论建模研究是空间目标光学特性研究的重要组成部分。对于卫星等复杂空间目标,进行光散射建模计算的关键点和难点是解决复杂目标不同部件之间的遮挡关系和光线在目标内部的再次散射问题。通过对已有方法的比较,依据光线跟踪算法并结合蒙特卡罗法思想给出了更为有效和快速的建模计算方法,并把该方法运用到对某卫星光散射特性理论建模中,给出了该卫星在太阳光照下的光散射亮度图像。     

卫星与深空动态场景实时仿真系统

卫星与深空动态场景的实时仿真对于航空航天、军事国防等领域有着重要意义。现提出了一个深空动态场景的绘制方法，该方法综合了计算机图形学和天文学的知识，建立了基于天文学星表的深空场景模型，计算出卫星及各星体的运行轨迹，实现了卫星目标和深空场景的真实感合成，并采用一系列加速绘制技术，最终实现了深宅动态场景的实时生成和交互式虚拟漫游。     

复杂目标红外辐射特性大数据知识表示及建模方法

为了提升复杂目标红外辐射特性建模效率及置信度问题，提出一种目标红外辐射特性的大数据知识表示及建模方法。首先利用机理分析法、主成分分析法确定目标红外辐射特性大数据维度;然后基于主成分分析的结果，进行目标红外辐射特性大数据知识表示，建立目标红外辐射特性仿真模型;最后进行模型的仿真应用，在应用过程中进一步完善目标红外辐射特性数据或知识表示。本文提供的大数据驱动的目标红外辐射特征建模方法，能够推广应用于复杂电磁环境的仿真。     

基于有限数据的动力学系统建模与仿真

提出了一种动力学系统特性的建模与仿真方法，它使用均匀设计法选择试验点，构造多项式模型建立模型框架，通过逐步回归分析确定模型的具体形式，并基于此模型实现对系统特性的仿真。结果对比表明，该方法能够通过少的试验得到精确的模型，是一种有效的建模与仿真法。     

基于半参数建模的弹道目标实时滤波

设计弹道目标的实时跟踪滤波器时,精确的动态建模和测量系统误差自校准是提高滤波精度的重要手段。基于补偿最小二乘原理和Tikhonov正则化定理,将难于参数化的复杂运动成分和测量系统误差表示为非参数分量,建立了基于半参数化建模的弹道递推模型和实时滤波算法,并详细设计了半参数建模时所需的光滑因子、正则化矩阵和窗口宽度等建模参数的在线选取方法。仿真实验和实际数据的计算结果表明,非参数成分可以有效地补偿状态模型误差,且可在线校准测量系统误差,显著改善弹道估计精度。算法已初步应用于实际飞行任务,其中的递推建模方法和参数选择策略对其它实时滤波器的设计同样有参考价值。     

基于有限数据的动力学系统建模建与仿真

提出了一种动力学系统性特的建模与仿真方法，它使用均设计法选择试验点，构造多项模型框架，通过逐步回归分析确定模型的具体形式，并基于此模型实现对系统特性的仿真。结果对比表明，该方法能够通过少的试验得到精确的模型，是一种有效的建模与仿真方法。     

基于自适应波形设计的天基雷达目标检测方法

针对天基雷达检测海面目标时杂波特性复杂、场景变化迅速和信杂比低的问题,文中提出一种基于波形自适应设计的目标检测方法。这种方法将每个驻留时间分拆为若干个子驻留,在第1个子驻留上发射线性调频脉冲,并进行预检测和杂波协方差估计。在后续子驻留中采用多粒子滤波技术对杂波协方差进行动态更新,以适应天基雷达杂波的快速变化。进而在后续子驻留中利用平均平方优化技术自适应的设计波形,并进行主成分分析和广义似然比检验,以提高信杂比和实现恒虚警率检测。最后,文中将海杂波建模为复合高斯过程、将目标建模为若干个具有确定但未知散射幅值的散射体,并进行仿真实验。结果表明,在尖峰性海杂波环境和天基监视雷达配置条件下,用这种目标检测方法实现可靠检测所需的信杂比降低约9dB,可有效改善对弱小目标的检测效果。     

雷达目标特性仿真VV&A方法研究

仿真系统的校核、验证和确认（VV&A）是建模仿真可信度评估工作的基础，直接决定了仿真结果的有效性，必须应用于建模仿真的全周期内。详细分析了目前国内外VV&A在目标特性建模仿真中的研究进展，分别介绍了VV&A在雷达目标特性仿真中的应用研究和VV&A对于提高雷达目标特性仿真可信度的思路及方法，对后续雷达目标特性仿真VV&A研究具有指导意义。     

面向平行应急管理高效能仿真方法

基于人工社会的应急管理建模与仿真系统具有大规模、领域知识动态、多样异质、复杂时空演化等特点,给"预测-应对"型应急管理仿真带来了极大的挑战。针对面向平行应急管理仿真的特点,分析应急管理对仿真平台功能要求,对基于知识的人工社会初始场景构建、基于半监督机器学习的应急管理仿真建模、基于自组织增量学习的仿真模型在线评估,以及仿真云中的并行作业调度方法等方面进行了研究。在公共安全风险防控领域,对大规模社会媒体网络用户群体行为进行仿真,并对群体异常行为进行检测。通过社会媒体网络仿真应用实例,验证了高效能仿真平台的先进仿真手段能有效提升平行应急管理仿真能力。     

反射面天线体制星载SAR波导和电缆混合电路一体化设计

为保证电缆和波导多通道混合电路系统的相位一致性，研究了相位配平方法和波导及电缆长度的计算方法。首先，根据矩形波导的相速度、相波长、群速度等基本特性，分析了波导电路的相位和时延特性，并提出了宽带信号在波导电路中平均时延的理论计算方法，以及根据平均时延精确计算波导电长度的理论基础。然后，给出了反射面天线体制星载SAR的发射链路构架，并根据系统链路构架，提出了一种基于平均时延的波导和电缆混合电路设计方法。最后，进行了计算机仿真设计，仿真设计结果证明了该方法的有效性。     

空间卫星目标动态电磁散射特性仿真与分析

给出了空间轨道飞行目标动态宽带散射特性建模方法,重点对某卫星动态宽带电磁散射特性进行了仿真,并通过轨道飞行过程中卫星一维距离像的积累获取了散射中心历程图,提出了由飞行过程中形成的散射中心历程图来判断卫星的结构特点的思路.     

弹道导弹动态全极化一维像仿真研究

研究了弹道导弹动态全极化一维像的仿真方法,可以为雷达目标检测、识别算法的研究提供基础。对弹道导弹的弹道和运动特性进行了建模,通过对弹头缩比模型静态测量数据进行插值,可以获得任意时刻、任意姿态下弹头的全极化一维距离像;比较了典型宽带雷达体制的信号形式,推导了它们之间的仿真参数转换关系。在计算机上进行了仿真实验,对仿真结果的分析表明本文提出的仿真方法是切实可行的。     

红外成像制导半实物仿真技术研究

为研究红外成像制导系统在复杂环境下的各项性能,需在内场建立贴近真实环境的半实物仿真试验环境。围绕这一目的,介绍了基于五轴转台的半实物仿真系统和基于六自由度的半实物仿真系统组成及工作原理,分析了红外成像制导技术的发展带来的目标区多波段多谱段场景模拟、面向博弈对抗的复杂仿真场景模拟以及分布式协同制导的实时仿真环境构建等需求,提出了需要解决的仿真总体技术、多波段多谱段目标区大范围场景快速建模技术、目标区场景多波段多谱段生成技术、试验设计与仿真评估技术等主要仿真关键技术。     

宽波段动态红外场景生成技术

针对红外成像制导半实物仿真系统对宽波段、大阵列规模的动态红外场景生成技术的需求,提出了基于微机电系统工艺制作的红外图像转换芯片的动态红外场景生成技术。采用微电机系统(MEMS)工艺实验制备了像元尺寸35μm×35μm、阵列规模大于1 024×1 024、直径为7.62 cm的柔性自悬浮式转换芯片,并研究了转换芯片的时间特性和光谱特性。实验结果表明:转换芯片光谱为黑体谱,覆盖3～5μm和8～12μm。转换芯片的时间常数随衬底厚度和制冷温度的降低而变小,帧频为100 Hz。该技术具有波段范围宽、阵列规模大的优势,可以将其作为红外场景模拟器应用于半实物仿真系统中。     

航天计算机橡胶减振器的建模技术研究

有限元仿真提高了航天计算机结构设计的效率和准确性,但橡胶减振器的建模已成为航天计算机结构有限元仿真中的难点之一。基于材料现有试验数据或橡胶材料的已知材料参数,本文研究了减振器的两种建模方案:一种是基于橡胶减振器动态特性试验的弹簧‐阻尼单元建模法,一种是本构模型建模法。并利用试验的方法验证两种建模方法的可行性,解决了计算机结构有限元仿真中的难题,并给出了工程应用中,两种建模方法的不同适用情况。     

弹道中段微动目标宽带回波模拟

弹道中段微动目标的回波中蕴含了目标的电磁特性和运动特性,为雷达目标识别提供了重要依据。本文研究了中段微动目标的宽带雷达回波模拟问题,提出了一种基于散射中心模型的回波模拟方法。通过对弹道中段目标的运动特性进行建模,分析了目标微动时各散射中心的位置变化规律,针对旋转对称体目标的外形特征,将目标的进动等效为二维平面内的转动,并基于物理光学法提出了一种计算散射中心遮挡效应的方法,解决了目标运动过程中姿态变化带来的遮挡问题。仿真实验与暗室测量数据的对比结果表明,所提方法可以有效模拟目标微动时各姿态的回波数据,为中段目标特征提取、目标识别提供了技术基础。     

基于特征模型的火箭发动机伺服控制系统设计

以新型大推力火箭发动机为研究对象,提出了基于特征模型的伺服系统控制器设计方法。首先,介绍了特征建模理论并讨论了特征模型参数范围;其次,采用人工蜂群算法实时估计火箭发动机伺服系统特征模型参数,使其满足特征模型输出与实际系统输出特性等价条件;最后,使用黄金分割自适应控制律保证系统在参数估计过程中的闭环稳定性,同时引入前馈跟踪控制律,逻辑积分控制律和逻辑微分控制律使伺服控制系统快速、精确跟踪线位移指令并改善动态性能。仿真结果表明,设计的火箭发动机伺服控制系统指令跟踪精度高,动态特性良好,鲁棒性强。