吸气式高超声速飞行器是当前航空航天领域研究的热点，该类飞行器通常使用超燃冲压发动机作为推进系统，并采用一体化设计方案，带来了一系列的气动弹性问题。首先阐述了吸气式高超声速飞行器机体/发动机一体化建模研究进展；随后介绍了热气动弹性/推进耦合、控制系统耦合以及不确定性分析等方面的热气动弹性动力学研究进展，并对相关热气动弹性试验研究进行了分析；最后对吸气式高超声速飞行器的热气动弹性问题提出了若干研究建议。

乘客出行过程中对于热舒适度要求不断提高，对民机客舱的整体热舒适性提出了更加严格的要求。通过对南北飞行的航班实际测量发现，由于受到太阳辐射的影响，客舱内部向阳和背阴两侧温度分布极不均匀，特别是窗户周围，平均温差达到20℃，客舱向阳和背阴两侧的热舒适性相差较大；结合CFD动态仿真，基于实际客舱各区实时测量数据，建立等比例客舱仿真模型，以实际测量的温度和压力数据作为仿真边界条件，再现民机客舱内部温度和热舒适度PMV的分布情况，为定量分析南北飞行航班客舱的热舒适性提供理论依据。

激光选区熔化（SLM）技术与原位资源利用（ISRU）概念结合，有望解决地外大规模基地建设的工程难题。利用模拟月壤考察了SLM成形技术用于月球原位资源增材制造的可行性。采用高能束激光为热源，对粉床内模拟月壤颗粒进行逐层照射，使颗粒熔融固结。以激光体积能量密度为综合评价指标，开展SLM工艺参数研究，实现模拟月壤的低能耗、高效率、高几何精度成形。研究结果表明：模拟月壤在激光工作波长吸收率高，热稳定性好，利用较低激光能量可实现模拟月壤SLM成形，成形件几何精度高；激光体积能量密度决定了成形件质量，增加激光体积能量密度可以提高成形件力学性能，但过高的激光体积能量密度使成形件发生严重变形；模拟月壤颗粒形态复杂、粒度分布广、流动性差，通过优化颗粒粒径分布范围，可以有效提高粉体的流动性，从而形成致密且均匀的粉床，避免成形件缺陷的产生。

随着大数据、云计算、物联网、移动互联网等信息技术的迅猛发展与广泛应用，新的作战模式不断涌现，以任务分布式指控流程为核心的云作战成为一种全新的跨域全维作战样式。在分析作战云与云作战特征的基础上，结合传统作战仿真流程提出了云作战体系仿真流程，并提出了云作战构造型仿真平台框架的总体方案设计与系统功能设计。通过云作战构造型仿真示例，对比了传统作战样式与云作战样式的观察-调整-决策-行动（OODA）循环，结果表明，云作战样式能够有效缩短OODA循环时间。

为有效识别调频（FM）引信地面目标回波信号和数字射频存储（DRFM）转发式干扰信号，提出了一种对地调频引信粗糙面目标与干扰信号识别方法。建立了对地调频引信粗糙面差频信号模型，利用二维距离-速度提取方法提取其差频频率和多普勒频率，采用差频频率峰值带宽和多普勒频率峰值带宽2个特征量识别地面目标回波信号和DRFM转发式干扰信号，并使用蒙特卡罗仿真和非参数假设统计检验对其进行了验证。结果表明：差频频率峰值带宽和多普勒频率峰值带宽的展宽幅度与引信天线照射范围内粗糙面的大小呈正相关，多普勒频率峰值带宽的展宽与载频成正比，利用峰值带宽特性可有效区分粗糙面目标回波信号和DRFM转发式干扰信号。

针对NDI电磁定位跟踪设备工作空间有限且在工作空间内定位精度不一致的问题，提出了一种利用机械臂移动磁场发生器从而拓展电磁定位系统工作空间且保证定位精度的方法。利用NDI系统返回的误差指示值衡量定位精度，当误差指示值超出设定的阈值时，利用机械臂移动磁场发生器使传感器重新位于NDI系统的最佳测量工作区，并将电磁定位系统测量的位姿通过空间变换方式统一到机械臂基座坐标系，从而在保证定位精度的同时也起到扩展工作空间的作用。为验证所提方法的有效性，通过实验验证定位误差与误差指标值及传感器到磁场发生器中心的距离成正相关关系；通过拓展前后的误差分析表明，所提方法能有效降低定位误差，平均位置误差从2.61 mm降低到1.34 mm，平均姿态误差从2.42°降低到1.37°。所提方法可应用于类似血管介入手术导管在大范围移动的器械定位与跟踪。

为了从单张RGB图像估计出相机的位姿信息，提出了一种深度编解码双路卷积神经网络（CNN），提升了视觉自定位的精度。首先，使用编码器从输入图像中提取高维特征；然后，使用解码器提升特征的空间分辨率；最后，通过多尺度位姿预测器输出位姿参数。由于位置和姿态的特性不同，网络从解码器开始采用双路结构，对位置和姿态分别进行处理，并且在编解码之间增加跳跃连接以保持空间信息。实验结果表明：所提网络的精度与目前同类型算法相比有明显提升，其中相机姿态角度精度有较大提升。

静电层析成像（EST）被动感应电荷的机理决定了其独立测量值数等于电极数目，远小于电容层析成像（ECT）等相对成熟的电学成像（ET）技术的测量值数，导致逆问题的欠定性更加严重。为此，对基于压缩感知理论的EST图像重建算法进行了研究。利用奇异值分解（SVD）处理灵敏度矩阵使其满足有限等距性质（RIP），采用l₁范数正则化模型和原始对偶内点法（PDIPA）实现图像重建，并在迭代过程中针对荷电磨粒稀疏分布的特点，对图像向量中非零元素个数施加约束。仿真实验表明：该算法相对于基于"Circle of Appolonius"的反投影（BP）算法和Landweber迭代算法，明显改进了成像质量，对不同位置的单个电荷可准确重建；2个电荷距离不小于1 mm时可正确分辨电荷数目与位置；对10组随机分布的3个电荷模型进行测试，荷电磨粒数目监测的准确率约为80%。

微惯性测量单元（MIMU）的标定技术是低精度惯性导航领域中的重要研究方向，传统标定方法操作复杂，标定精度严重依赖转台精度。为解决大批量MIMU快速标定的问题，提出了一种基于自适应遗传算法（GA）的微机电系统（MEMS）加速度计快速标定方法，将加速度计标定问题转化为参数优化问题。首先，利用模观测原理构造目标优化函数；然后，分析系统可观测度确定最优标定编排方案；最后，采用全局搜索的自适应遗传算法优化标定参数。实验结果表明：与牛顿迭代法相比，标定精度提升1~3个数量级，运算速度提高61%。标定后解算的水平姿态角误差小于0.1°，可实现与传统标定方法相同量级的姿态精度，验证了所提方法的优越性和实用性。

针对含有函数型和多元向量数据的回归模型中变量选择和参数估计问题进行研究，扩展了函数型数据分析和变量选择方法的应用范围。首先，函数型自变量基于函数型主成分基函数空间进行投影；然后，对投影后的函数型自变量（按组）及多元向量自变量采用惩罚变量选择方法，同时估计相应的系数。惩罚项调节参数采用自适应调节参数，损失函数采用中位绝对损失函数，以此为例，通过引入松弛变量将估计算法转化为求解线性规划问题，算法复杂度低。数值模拟结果表明，所提方法对于含函数型自变量回归模型的变量选择和参数估计均具有良好效果。

为了实现某型液体火箭发动机机载实时故障诊断，采用FPGA与DSP相结合的方式作为硬件架构设计了故障诊断器，其中FPGA控制高精度A/D转换器进行传感器数据采集，DSP运行故障诊断算法并将结果输出，对故障诊断器的硬件和软件分别进行了设计。提出了一种递归结构识别（RESID）算法用于液体火箭发动机故障诊断，该算法可在6 ms内诊断出流量衰减故障。搭建基于故障诊断器和工控机的硬件在环（HIL）试验平台，采用自动代码生成技术与手写代码结合的方式对RESID算法进行了试验验证，通过上位机界面进行观察。结果表明：RESID算法能准确地诊断出发动机常见的故障并在故障诊断器上实现，算法运行时间为3.9 ms，故障诊断器可以实现实时数据监测和故障诊断，相对于传统平台更加小型化和经济化，既可以作为机载装置使用，也可作为通用平台来开发新算法。

为进一步研究回归模型中高维数据的降维方法，提出基于Gram-Schmidt变换的新的有监督变量聚类（SCV-GS）方法。该方法未采用以潜变量为聚类中心的层次聚类，而是借用变量扫描思想，依次挑出对响应变量有重要贡献的关键变量，并将其作为聚类中心。SCV-GS方法基于Gram-Schmidt变换，对变量之间的高度相关性进行批量处理，并得到聚类结果；同时，结合偏最小二乘思想，提出新的同一性度量，并以此来选取最佳聚合参数。SCV-GS不仅可以快速得到变量聚类结果，而且可识别出对响应变量的解释及预测起关键作用的变量类。仿真表明该聚类方法运算速度显著提升，而且所得潜变量对应的回归系数的估计结果与对照方法表现一致；实例分析表明该方法具有更好的解释性和预测能力。

根据公共场所人体安检的性能要求和技术需求，将被动毫米波成像（PMMWI）的可透视成像性能优势与可见光成像（Ⅵ）的细节高分辨性能优势相结合，提出一种基于PMMWI与Ⅵ优势互补的人体隐蔽违禁物检测与定位算法。首先，提出一种基于低层特征融合的改进U-Net以增强深度神经网络（DNN）对PMMWI中弱小目标轮廓的敏感度，提高PMMWI中人体轮廓和隐蔽违禁物的分割精度，并同时实现Ⅵ中人体轮廓的像素级分割；然后，在PMMWI和Ⅵ中的人体轮廓分割基础上，通过基于人体轮廓的尺度变换与滑动适配实现PMMWI人体轮廓和Ⅵ人体轮廓的良好配准，根据配准结果实现单帧图像中人体隐蔽违禁物的高效检测；最后，通过序列图像检测结果的对比融合与优化决策给出隐蔽违禁物的定位结果。一系列综合实验与对比分析结果，验证了提出的人体隐蔽违禁物检测与定位算法的性能优势。

针对重叠网格中洞映射法占用过多物理内存的问题，发展了一种改进型洞映射法；基于相邻单元搜索法，发展了一种基于相邻阵面的贡献单元搜索法；通过将割补法与隐式切割技术相结合提出了一种非结构重叠网格显式装配算法。该算法首先生成一套包围物面的笛卡儿网格，其次存储所有与物面边界相交的笛卡儿网格信息，最后根据所存储笛卡儿网格与所需判断的网格单元的相对位置来判断其是否为洞内单元。在成功判断出所有洞内单元后，以当前洞边界为初始阵面推进，同时以各个网格单元的物面距离为判别标准对重叠区域进行优化，生成最终插值边界。所提算法优化了传统非结构重叠网格装配过程，具有物理内存占用低，贡献单元搜索次数少以及计算效率高等特点。通过2个典型复杂流动算例验证了所提算法的准确性与适用性。

阵列射流冲击冷却技术可以有效地解决高热流密度器件的散热问题，为了验证受冲击表面强化传热结构对优化两相射流冷却性能的有效性，结合高速显微摄像手段，研究了不同肋化表面结构形态对受限式阵列射流冷却的流动、传热特性的影响。设计了2种含不同肋化表面形态：光滑切割针肋（0.6 mm×0.6 mm×1.0 mm）、外覆多孔烧结层的粗糙针肋（粒径为73~53 μm）。实验使用无水乙醇为工质，以光滑表面的射流冷却热沉为对照组，入口温度均为20℃，在固定工质流量7.5 mL/s下，随着加热热流密度由5 W/cm²增加至100 W/cm²时，热沉的换热系数均持续上升但增幅逐渐减小，未明显观察到沸腾相变的发生。对固定热流密度82.6 W/cm²、80.5 W/cm²改变工质流量（射流雷诺数）的实验工况，当工质流量由7.5 mL/s逐渐降低至1.0 mL/s时，可以非常明显地观测到射流腔内部工质由分层湍流逐步进入泡状流、弹状流及环状流，其分别对应起始沸腾区、核态沸腾区及膜态沸腾区。

高性能信号处理应用的快速发展，对相应处理器的运算速度及吞吐效率提出了巨大挑战。移位器是数字信号处理器（DSP）上的重要部件，通过为移位器设计额外专用随机存取存储器（RAM）和查找表（LUT），并对其指令集及架构进行优化调整，从而达到提高处理器使用效率和传输速率的目的。此外，基于移位器与相应查找表指令，可在数据暂存的同时进行移位、提取、算术与逻辑运算处理，将部分数据运算的过程直接合并在对移位器RAM的数据存读取过程中，显著地提高了运算部件的使用效率。结果表明：基于移位器查找表的暂存技术可以达到与传输总线接近的吞吐率，对信号处理算法快速傅里叶变换（FFT）可以达到加速比约为1.15~1.20的性能提升效果。

针对大型、复杂、多功能建筑，其内部信号环境恶劣，卫星导航的信号衰减较大，较难稳定捕获跟踪，建筑内多径效应严重，短多径对定位精度的影响较大，直接使用卫星导航信号进行定位难度大的问题，提出了一种基于地面基站的大区域（建筑群）室内定位方案。根据频率与信号穿透性能和空间衰减之间的关系，选择甚高频频段作为信号载波，采用码伪距和载波伪距联合定位的方式，可同时兼顾覆盖性和定位性能。利用所提出的新型定位方式，搭建了一个基本测试系统，通过信号的产生、发射、无线传播，进行了信号的捕获、跟踪和伪距求差解算，初步验证了本文方法的可行性及覆盖能力。

为分析前掠翼气动布局设计在航空工业中无法得到推广运用的原因，将前掠翼和后掠翼通过加装边条和鸭翼形成简化的边条翼布局、鸭式布局和边条/鸭式布局，从而深入认识前掠翼和后掠翼两种不同布局之间的流动特点以及涡系干扰机理。首先进行算例数值计算，通过对比分析计算结果与试验数据，验证了数值计算方法的可靠性和准确性；然后对不同布局进行数值计算，得到各布局的升力系数曲线；最后通过压力分布云图和流线图对各布局中复杂涡系的干扰机理进行分析。结果表明：基于后掠机翼形成的边条翼布局、鸭式布局和边条/鸭式布局中的涡系之间通过诱导和卷绕作用，涡系相互增强，大幅提高了布局的升力系数并推迟失速迎角，同时加装边条和鸭翼效果更加明显；基于前掠机翼形成的边条翼布局、鸭式布局和边条/鸭式布局中的涡系之间不存在卷绕作用，涡系之间存在碰撞挤压的不利干扰，这使得前掠翼布局在大迎角时的升力系数远远低于相应的后掠翼布局。前掠翼气动布局中的机翼前缘涡在大迎角时无法同鸭翼涡和边条涡相互耦合增强，不能充分地利用非线性升力，这是前掠翼气动布局设计中的一些不足。

针对超低信噪比（SNR）下调频连续波（FWCW）引信信号难以检测的问题，结合Duffing振子特性和可停振动系统理论，建立了小周期态Duffing振子检测系统。该系统能够克服传统Duffing振子强参考信号检测的固有缺陷，扩展单个Duffing振子的信号频率检测范围，并降低算法复杂度。在此基础上，分析Duffing振子相轨迹特性，提出了基于小周期态Duffing振子的调频连续波引信信号检测方法。实验结果表明，小周期态Duffing振子检测方法在-30 dB的超低信噪比下对真实调频引信辐射信号的平均检测误差小于1%，验证了本文方法的有效性。

为满足空天试验研究中对参考大气模型的实际需求，即模型应具有跨时空的全球尺度覆盖性以及在起降关键航迹点的高精度性，提出了一种区域参考大气密度的建模与应用方法。首先对实测数据的冬夏季典型月份的大气密度特性，具体包括月均值与密度扰动进行统计分析，在此基础上提出了基于探空试验实测数据的全球参考大气模型（GRAM）的定量修正方法，从而构建起了包含有大气扰动与季节变化的区域参考大气密度模型。最后提出了区域参考大气密度模型向GRAM的过渡方法与实际应用方法。研究表明，探测地区的大气密度特性具有明显的冬夏季节性差异，需要根据季节构建相应的大气密度模型。区域参考大气模型的蒙特卡罗仿真可以有效模拟实测数据的大气密度特性。通过与GRAM过渡结合，参考大气模型既具有全球覆盖性，又具有很高的局部精度。

目标检测网络SSD的多层回归特征图存在各层回归计算之间相对独立的问题，且基于SSD改进的系列算法在提高检测精度的同时难以兼顾实时性。针对上述问题，提出一种基于异步卷积分解与分流（shunt）结构的单阶段目标检测器。基于异步卷积分解算法设计了一种shunt结构，交错连接多层特征图，增强了回归计算之间的统一性与协调性。优化了原有高层主流结构，在主流结构与shunt结构中分别用最大池化和异步卷积分解2种不同的方式对特征图大小进行降维，保留空间相关信息的同时提高了特征的多样性。实验结果表明，将VOC2007trainval和VOC2012trainval中的图片统一缩小至300像素×300像素进行训练，提出的目标检测器在VOC2007test上进行检测时的平均精度均值可达到80.5%，检测速度超过30帧/s。

为了实现激光雷达点云与图像重建点云的三维空间配准，基于自研三维扫描激光雷达系统，提出了新型的快速多尺度因子（FMSR）点云配准算法，研究了空间点云配准技术。该算法主要包括初始配准和精确配准2个步骤：初始配准使用基于尺度自适应关键点质量（ASKQ）的点云特征提取算法，提取关键点的特征匹配对，求解点云配准初始参数；精确配准利用K-邻近（KNN）算法全局搜索，提升计算效率，多次迭代得到2组点云之间的最优旋转矩阵、最优平移向量和最优尺度因子。仿真和实验结果表明，所提出的算法对空间目标（尺寸为20.30 m×7.85 m×26.56 m）实现空间点云配准，配准精度达到0.194 m，运行时间为16.207 s；与多尺度迭代最近点（S-ICP）算法相比，配准精度提高了0.131 m，运行时间提高了30%。所提出的空间点云配准技术可为场景重建和纹理匹配提供算法基础。

针对无人机（UAV）操纵质量高低多依赖专家主观评判、不同飞行动作缺乏针对性评判标准的问题，建立了根据飞行数据客观评价无人机平飞动作质量的模型。首先通过建立平飞判别规则识别无人机飞行数据中的平飞动作数据段，然后根据布林通道理论计算各平飞数据段内多个飞行参数的得分值，最后通过"熵权法"确定各参数的权重，进而得到反映不同无人机操控手平飞动作质量的指标数据。将一次四边平飞训练任务中4组不同无人机操控手操纵和1组无人机自主控制的飞行数据输入该模型，计算结果表明，模型可以较好地识别平飞动作并区分不同操控手平飞动作质量的高低，可以为无人机操控手的训练提供参考。

在目标跟踪领域，交互多模型（IMM）估计器具有良好的性能和较低的复杂度。IMM的成功归因于模式混合，其中各模型输出用于模型条件重初始化。针对IMM算法中存在的非等维状态混合估计问题进行了研究，在总结现有算法的基础上提出了一种最优的IMM混合估计方法。该方法通过将"切换"态的概念引入目标状态，根据当前滤波时刻的模型概率和新息，动态地调整混合策略以实现最优估计。最后，通过仿真实验验证了所提算法在不同模型混合场景中的表现要优于现有的算法。