Numerical optimization method for array signal processing

This paper presents a novel and efficient extrema-mapping algorithm, which we call the roller-coaster algorithm. Two versions of the algorithm, the one-dimensional (1-D) and the two-dimensional (2-D) roller-coaster, are developed. Its applicability to array signal processing is demonstrated. We use it to solve a multiple source direction finding problem using multiple signal classification (MUSIC), beamformer, and minimum variance methods, and for antenna array design. The algorithm is based on heuristic assumptions and its properties are not proved. Yet, its performance was tested in many simulated experiments, yielding favorable results     

一种具有高收敛速度的地形辅助制导系统

本文研究一种适用于为大起始位置误差飞行器定位的卡尔曼滤波地形辅助制导系统。并行滤波体制是位置误差允许范围得以扩大的基础。针对其中正确估计的判决和计算的实时性问题,文中提出一种降阶系统模型和对此模型的自适应判决方法。最后,对如何进一步提高系统的收敛速度进行了分析,并得到了有意义的结果。     

基于仿真数据的测试性验证序贯设计方案

针对当前测试性验证试验设计方案均存在确定的故障样本量较大以及验证周期长的问题,提出了一种基于仿真数据的测试性验证序贯设计方案。首先,基于二项分布模型确定序贯设计的判决阈值;然后,在序贯试验下基于给定的样本量分配和故障模式选取方法,采用仿真的方式生成相应的故障模式并进行验证试验。同时,以序贯方式计算相应的概率比,通过其取值动态判定接受/拒收。结果表明,与传统方法相比,该方法与经典验证方法具备几乎相同的抽样特性,能达到有效减少测试性验证试验所需故障样本量的目的。     

Automatic Solution of Nthorder Optimal Control Problems

An automatic method for obtaining the numerical solution of a certain class of nth-order nonlinear optimal control problems is described. The derivatives required for the solution of the two-point boundary value problem are computed automatically. The user of the program need only input the Hamiltonian function by calling the appropriate Fortran subroutines. This paper extends the methods described by the authors in previous papers in that it increases the order of the system that can be handled by the program from second order to the general nth order.     

分布参数系统最佳测量点的选取

本文对如何选择一类线性分布参数系统（DPS）的最佳测量点作了讨论。文中发展一种方法并用于解决精密动力调谐陀螺（DTG）内温度敏感元件的最佳选置问题,结果是满意的。     

基于罚函数序列凸规划的多无人机轨迹规划

多无人机（UAVs）轨迹规划是具有非线性运动约束和非凸路径约束的最优控制问题。引入序列凸规划思想,将非凸最优控制问题近似为一系列凸优化子问题,并利用成熟的凸优化算法进行求解,以更好地权衡最优性和时效性。首先,建立了多无人机协同轨迹规划的非凸最优控制模型。然后,利用离散化和凸近似方法将其转换为凸优化问题,包括对无人机运动模型的线性化,以及对威胁规避约束和无人机碰撞约束的凸化。同时,提出了一种离散点间的威胁规避方法,保证无人机在离散轨迹点间的飞行安全。在凸优化模型的基础上,给出了基于罚函数序列凸规划求解多无人机轨迹规划的具体框架。最后,通过数值仿真验证了方法的有效性,结果表明该方法在多机轨迹规划结果的最优性和时效性都要优于伪谱法,而且优势随编队数量的增加而增大。     

基于贯序正则极端学习机的时间序列预测及其应用

为实现对液压泵特征参数的在线预测,提出一种贯序正则极端学习机(SRELM),并研究了基于SRELM的预测方法.SRELM根据结构风险最小化原理实现网络训练,其网络权值可随新样本的逐次加入而递推求解,具有泛化能力强与训练速度快的优点,因此适于特征参数的在线预测.基于SRELM的预测方法利用特征参数训练SRELM模型,以逐...     

Analysis of Min-Norm and MUSIC with arbitrary array geometry

A nonasymptotic performance comparison is presented between the Min-Norm and MUSIC algorithms for estimating the directions of arrival of narrowband plane waves impinging on an array of sensors. The analysis is based on a finite amount of sensor data. The analysis makes the assumption of high signal-to-noise ratio (SNR), and it applies to arrays of arbitrary geometry. It is shown that Min-Norm can be expressed as a certain data-dependent weighted MUSIC algorithm, and that this relationship allows a unified performance comparison. It is also shown that the variances of the estimated directions-of-arrival from the MUSIC algorithm are always smaller than those of the Min-Norm algorithm at high SNR when both algorithms employ a numerical search procedure to obtain the estimates     

联合截获威胁下的雷达射频隐身目标搜索算法

针对基于射频(RF)隐身需求的机载雷达目标搜索问题进行了研究。通过分析实际作战中射频辐射面临的截获威胁,提出了一种基于联合截获威胁的射频隐身性能表征方法,并给出了具体的值估算方法;对机载雷达搜索任务中辐射参数的优化问题进行了建模,并采用优化算法对目标函数进行求解。通过分析典型情景下解集的分布特点,给出了从最优解集中选取最终解的方法。结果表明,提出的射频隐身性能表征方法能更好地反映截获实现过程的多域需求,提出的雷达搜索方法能够在保证探测性能的同时,提高射频隐身性能和搜索速度,能够为相控阵雷达搜索任务中参数的优化控制提供方法和依据。     

基于多元极值Copula的尾流飞行风险概率评估

在尾流问题日益突出的背景之下,结合人-机-环复杂系统建模与多元极值理论,评估遭遇近距近地尾流情形下的飞行风险概率。基于蒙特卡罗法提取尾流极值参数,验证了一维极值参数符合广义极值（GEV）分布;在此基础上提出了二维极值参数的双参数变权重（DPAVW） Copula模型,利用自适应区间粒子群优化（ARPSO）算法对目标函数中的未知参数进行了辨识,拟合优度检验的结果表明DPAVW Copula模型具有比其他Copula模型更高的精度;在利用Copula模型对尾流三维空间中所有二维极值参数进行描述的基础上,求出了每个网格节点上对应的飞行风险概率值,构建了尾流场内二维及三维可视化风险概率图。所提方法是对飞机系统安全性评估理论与方法的有效补充,对于尾流场内的导航控制与风险规避、机场起降的尾流安全间隔改进、环境风险可视化等研究方向有一定的参考价值;同时也适用于不同状况下飞行风险概率的横向对比分析。     

超燃冲压发动机一维稳态跨声速流动奇异初值问题的一个解法

超燃冲压发动机燃烧室一维稳态跨声速流动方程在临界声速点存在奇异初值问题，现有的基于L’Hospital法则的求解方法在原理上存在较大的初值误差，影响一维稳态跨声速计算的精度。为此，本文提出了一种基于变量代换的改进算法，通过定义新的流动变量W=-Ma^2＋2Ma，构造出了非奇异的一维稳态跨声速流动方程。消除了微分方程的奇异性，有效的解决了一维稳态跨声速流动计算过程中存在的奇异初值问题。     

航天器轨迹优化的通用数值方法

给出了航天器轨迹优化的一种通用数值仿真方法，该方法是由静态参数优化和动态参数优化构成，其中，静态参数优化采用可变误差多面体算法，动态参数优化采用基于最优控制理论的共轭梯度方法。     

改进的Chan-粒子滤波算法超宽带室内三维定位

针对超宽带室内定位时容易受到非视距误差的影响,导致定位精度大大下降,甚至无法准确定位的问题,提出了一种融合粒子滤波的改进Chan定位新方法。首先,在Chan定位方法中引入模拟退火算法,对到达时间差(TDOA)算法的测量值进行优化,获得初步定位的最优解;然后,采用粒子滤波对测量值进行再次优化,粒子重采样后得到的中心位置即为目标节点的精确位置。仿真和实验结果均表明,该算法能有效提高在非视距环境下超宽带室内定位的精度,较好地消除非视距误差的干扰。     

HF multipath passive single site radio location

This paper considers the problem of passive geolocation for the case of HF multipath propagation. A new technique is developed for the estimation of interpath time delay applying the multiple signal classification (MUSIC) superresolution spectral estimation method. The technique samples the signals received by two spatially separated antennas to compute the normalized MUSIC cepstrum. The method is applied to experimental data in a preliminary proof-of-concept analysis     

基于正交试验的民用飞机抗爆结构参数敏感性分析

最小风险炸弹位置（LRBL）结构是放置飞机上可疑爆炸物的装置,探究结构尺寸和炸药位置对其抗爆性能的影响程度可为改进设计提供参考。基于正交试验设计与数值模拟相结合的方法,以LRBL 结构各危险部位的最大应变和变形为评价指标,分别运用极差分析法和方差分析法对LRBL 结构的罐体壁厚、底盖厚度、连接凸台厚度、剪切销直径和炸药位置5 个影响因素开展参数敏感性分析。结果表明：在200 g 炸药当量的工况下,各因素对LRBL 结构的抗爆性能的影响显著程度从大到小为：炸药位置、罐体壁厚、底盖厚度、凸台厚度和剪切销直径;结合评价指标综合分析得到各个因素最优水平下的LRBL 结构设计方案。     

小样本无失效寿命试验数据的轴承可靠性评估

针对小样本无失效寿命试验数据可靠性问题提出了评估模型。模型采用Bayes理论构造服从原始样本的抽样函数,结合Bootstrap法生成大量服从抽样函数的随机数作为增广样本,再通过最佳线性不变估计法分析原始样本及增广样本得到Weibull分布双参数估计值作为可靠性评估结果。通过Monte-Carlo法仿真生成服从Weibull分布的随机数,分别采用该模型、配分布曲线法及现有Bayes理论对此随机数做评估,对比发现:该模型得到的参数估计较现有Bayes理论和配分布曲线法更接近Weibull双参数真值,且形状参数和尺度参数估计值的相对误差均低于10%,验证了模型分析小样本无失效数据进行可靠性评估的可行性。借助文献实例对模型进行分析,对比得出模型能得到较现有Bayes理论和配分布曲线法更符合工程实际的评估结果;模型在小样本情况下的双侧可靠度置信区间长度低于现有Bayes理论和配分布曲线法,有效提高了小样本无失效数据可靠性评估精度。      

基于改进粒子群算法的矢量水听器多目标方位估计

为了研究单矢量水听器多目标方位估计能力,分别利用互谱声强法、MUSIC算法及信号统计量方法对多个目标方位进行估计。互谱声强法可以估计出多个不同频的单频目标方位,但对于频谱混叠的目标无法分辨;MUSIC算法可以分辨单频和宽带目标,但利用单矢量水听器最多可估计 2个目标方位。为此,针对文章提出的信号统计量方法,构建了声压和振速的统计量模型,将其与粒子群优化算法及改进算法相结合,实现了基于改进粒子群算法的多目标方位估计。对多个单频和宽带信号目标进行仿真分析,结果表明,进粒子群算法具有良好的估计效果;对 3种方法的估计结果进行比较,验证了改进粒子群算法有较好的适用性。通过对 2022年千岛湖试验数据的处理再一次验证了算法的有效性。     

基于参数优化的截尾序贯检验法

截尾序贯概率比检验法和序贯网图检验法（SMT）是在序贯概率比检验法（SPRT）的基础上发展起来的2种方法,可进一步控制试验次数。但是这些截尾序贯方法的停止边界仍有待优化,本文以最常见的截尾SPRT为例,说明决定停止边界的参数的取值直接影响了最大试验样本量,且存在最佳取值。并以此为基础,对SMT和传统的SPRT进行了综合比较,发现截尾SMT并不优于传统的截尾SPRT,它不过是一种广义形式的截尾序贯检验法,SPRT的研究重点应该是截尾形式的构造。最后本文提供了一种曲线形式的截尾序贯检验法.     

空射弹道导弹助推段弹道设计与优化

在弹道优化设计研究中,针对空射弹道导弹弹道优化两点边值问题解析求解困难且对参数敏感的问题,基于将过程优化问题转化为参数优化问题的思想,采用了飞行程序角设计的参数优化方法。根据空射弹道导弹亚声速水平发射的特点,首先基于动力特性设计了其助推段飞行程序角模型,确定了恰当的控制变量参数化结构,在满足飞行过程的多种约束条件下,建立了弹道优化模型,引入序列二次规划法对其进行优化计算,从而实现了对确定优化目标的轨迹快速生成。仿真结果表明,弹道优化计算时间缩短,收敛速度明显提高,可在原有设计基础上,提升优化指标16%,验证了该方法的有效性。     

多轴刀具轨迹的偏置计算方法

本文就图象编程刀位计算的几个重要方面,提出了较完整的处理方法:刀位计算程序控制结构及用户友好的控制参数通讯区接口;多轴刀具轨迹偏置计算,其中详细介绍了端铣、侧铣的刀位计算过程和干涉碰撞的检查与修正;加工边界和尖角过渡处理中,引入了尖角邻接关系。上述方法在复杂曲面零件整体加工的图象编程中,具有重要的实用价值。