航空发动机热起动时的温度分布不均会使转子产生初始热变形，进而引起发动机振动过大，甚至导致起动失败。针对此问题，以航空发动机中的典型转子为对象，根据初始热变形对转子振动的影响建立相应的动力学方程，并通过模态坐标变换分析初始热变形对转子系统振动响应的影响。结果表明，初始热变形相当于对转子作用了附加激励，包括转轴初始弯曲激励、附加不平衡激励和附加陀螺力矩激励，上述激励均与转速同步。其中，附加不平衡激励和附加陀螺力矩激励大小与转速有关，对转子通过各阶临界转速的振动响应均有较大影响；转轴初始弯曲激励大小与转速无关，主要影响低阶临界转速的振动响应。

针对小视场（NFOV）星敏感器用于姿态估计时存在的量测延时情况，提出了一种用于解决量测延时的鲁棒扩展卡尔曼滤波（REKF）算法。根据最小方差准则的思想求解各方差的最小上界，通过最小上界确定滤波增益，设计的REKF算法可以有效解决量测延时问题，提高了姿态估计的精度。对REKF算法进行了仿真验证，结果表明：该算法优于常规加性扩展卡尔曼滤波（AEKF）算法、鲁棒有界时域滤波（RFHF）算法及鲁棒卡尔曼滤波（RKF）算法，能较好解决非线性系统存在的量测延时问题，验证了该算法的有效性。

航天刚-弹-液耦合动力学中的弹-液耦合问题是关系到航天刚-弹-液耦合系统液固耦合机理研究和大规模液固耦合建模计算研究的重要课题。通过分析刚-弹-液耦合动力学拟变分原理的泛函，说明刚-弹-液耦合中的刚-弹耦合、刚-液耦合和弹-液耦合的特点。应用Lagrange乘子法，将无际边界条件纳入泛函中，通过识别Lagrange乘子，逐步说明弹-液耦合的机理。通过对泛函求驻值发现，无际边界条件由原来的先决条件转化为驻值条件，实现了从协调元到杂交元的过渡。通过分析泛函识别Lagrange乘子前后的驻值条件，明确了识别Lagrange乘子可以有效地减少计算自由度。

燃油热管理系统设计随着运载器多电化与机载高能电子设备的发展已经得到高度重视，其中燃油的热承载能力是最关键因素。针对喷气推进式高速运载器，提出了一种大范围、多任务的燃油热管理系统多目标优化配置方法，其以热沉利用率最高和燃油质量代偿损失最小为目标函数，以循环回路的燃油最大质量流量、冷却水携带量和机载热负荷发热量为优化变量，采用改进的遗传算法NSGA-Ⅱ，在不同飞行任务规划下进行双目标优化设计，所获得的目标函数Pareto最优解集，满足预期的燃油热管理系统模式选择原则，且通过分析优化变量与优化目标间的相关性，可以量化燃油热管理系统优化配置准则与可达到的最小燃油质量代偿损失，可应用于支持多热沉重构的机载高效燃油热管理系统。

全球卫星导航系统（GNSS）接收机在接收信号的过程中会受到诸如建筑物遮挡、信号干扰等因素的影响，无法得到全部可见星。为减轻多星座组合接收机的处理负担，研究利用部分可见卫星进行定位的快速选星算法，提出了一种基于混沌粒子群优化（CPSO）的北斗/GPS组合导航选星算法。首先，对当前历元时刻可见卫星进行连续编码，按照选星数目分组，每个分组视为一个粒子。然后，通过混沌映射初始化粒子种群，选取几何精度因子（GDOP）作为评价粒子优劣的适应度函数；粒子通过粒子群优化算法的速度-位移模型更新自身位置，逐渐趋近空间卫星几何分布较好的卫星组合全局最优解。最后，采集北斗/GPS实际数据对选星算法进行仿真验证和性能比较，结果表明，所提算法在选星颗数多于5颗时，单次选星耗时为遍历法选星的37.5%，选星结果的几何精度因子计算误差在0~0.6之间。该算法可适用于北斗/GPS组合导航定位不同选星颗数的情况。

结构是航空发动机功能、性能及可靠性设计水平的综合体现，一切技术要求、性能指标、强度指标或者结构的安全性和可靠性都应建立在合理的结构布局设计上。提出了航空发动机转子结构布局并对其进行优化设计的观点，同时以典型高推重比涡扇发动机高压转子的结构构型为例，基于试验设计（DOE）的响应面法，应用有限元计算并通过多目标遗传优化算法，分别从抗变形能力、力学环境适应能力以及转子结构效率综合进行相关优化计算，论证了合理的结构布局形式可以大幅度提升转子的力学特性。研究方法对于航空发动机转子系统的初始结构布局设计具有指导意义，可以显著减少结构设计的迭代次数，缩短设计周期。

代表性体积单元（RVE）法是短纤维增强复合材料性能预测的常用方法，其RVE生成效率是预测效率的重要影响因素。针对现有的随机顺序吸附（RSA）方法生成RVE时，布尔运算次数多、效率低的问题，通过在布尔运算前加入对纤维形心距的判断，过滤掉一部分随机生成的且与已有纤维相交的纤维，以减少布尔运算次数，提出了一种考虑过滤的随机顺序吸附（FRSA）方法。通过将改进后的FRSA方法在不同RVE参数和方法参数下生成RVE所需布尔运算次数和所需时间与基于布尔运算的随机顺序吸附（BORSA）方法进行比较，证明了FRSA方法的先进性。

为了更加合理地分析输入随机变量对结构系统失效概率的影响，提出了一种新的矩独立重要性测度分析方法。传统的重要性测度指标只能估计输入随机变量在固定点时对结构系统输出响应的影响，而所提新指标能够充分反映输入随机变量在其分布区域的所有缩减区间上变化时对结构系统输出响应的平均影响程度，更加符合工程实际。为了求解新指标，给出了2种算法：传统的双层重复抽样蒙特卡罗（DLRS MC）方法和自适应超球重要抽样（ARBIS）方法。双层重复抽样蒙特卡罗方法计算结果可以作为对比参照解，但求解效率较低，计算量很大；自适应超球重要抽样方法在满足新指标求解精度的前提下，计算效率得到很大提高。应用数值算例和工程算例证明了所提新指标的意义和所提新算法的高效性。

针对弹性高速飞行器非线性、不确定性和刚体/弹性耦合的特点，提出了一种基于QR分解和滚动时域估计的状态/参数联合估计方法。首先，通过引入滚动时域策略，将状态/参数估计问题转化为固定变量数目的优化问题，能够较好地处理时变参数的估计问题。然后，利用前向动态规划原理，将到达代价的计算转化为最小二乘问题，并利用QR分解进行求解，从而给出了基于QR分解的到达代价更新方法。这样使得整个滚动时域估计方法都建立在优化的基础上，且引入了反馈机制，提高了估计精度和速度。仿真结果表明：滚动时域估计的精度明显优于扩展卡尔曼滤波，且基于QR分解的到达代价更新方法在速度上优于传统的基于估计误差协方差的到达代价更新方法。

数字锁相解调器是电磁无损检测中弱信号处理的重要方法，针对其性能优化，设计一种引入卡尔曼滤波器的数字锁相解调器，该解调器兼具了强抗噪能力及良好的动态跟踪响应特性。利用卡尔曼低通滤波器截止频率随迭代次数下降的特性，结合零点频率，设计了数字锁相解调器中的低通滤波环节，实现了非常窄的锁相带通，进而提高了抗击强噪声干扰能力。此外，利用卡尔曼滤波器的迭代预测-更新特点，实现了数字锁相解调器较小的响应时间，进而改善了数字锁相解调器的动态跟踪响应特性。仿真和检测实验证明所设计数字锁相解调器具有较高的抗噪能力和良好的动态跟踪响应特性，在电磁无损检测中能够精确、快速捕捉检测信号中包含的缺陷信息。

为增强雾天图像的对比度及颜色和亮度恒常性，提出了一种改进型Retinex算法雾天图像增强算法。使用改进的双边滤波器作为滤波函数，在保持边缘信息的同时去除噪声的干扰；并使用S型函数曲线对Retinex算法中对数域相减去除入射光分量的图像进行颜色恢复处理，增强整幅图像的对比度和感知特性，还原图像的色彩信息。实验结果表明，所提的改进算法能有效提高雾天图像的清晰度和对比度，相较原雾天图像清晰度提升约200%，标准差提升约110%，信息熵提升约10%。同时，可保持更加真实鲜艳的图像颜色，计算复杂度较低，满足实时性要求。

以触地关机软着陆模式下的某型着陆器为研究对象，建立其软着陆过程的动力学仿真模型。基于仿真模型，结合优化方法与多岛遗传算法（MIGA）确定了着陆器的极恶劣地形工况参数，并利用径向基函数（RBF）神经网络建立了反映极恶劣工况下着陆器速度参数与稳定性指标值之间映射关系的代理模型。将着陆器速度参数做离散化处理得到样本点，利用神经网络模型计算了各样本点对应的软着陆稳定性指标值，基于计算结果给出了各项软着陆稳定性指标的云图和三维速度稳定性边界，并得到了综合各项稳定性指标的着陆器速度稳定性边界。分析结果可直观地确定保证着陆器安全着陆的速度取值范围，为着陆器速度的合理控制提供参考。

针对现有媒质接入控制（MAC）协议退避算法无法为蜂群无人机自组网（FANETs）提供区分服务，且在重负载时性能严重恶化等问题，提出一种多优先级自适应退避算法。采用忙闲因子自适应机制和最优竞争窗自适应机制，根据信道忙闲程度和网络状态参数自适应实时更新各优先级竞争窗口（CW）长度，从而使每次退避的竞争窗口可快速收敛到最佳状态，并实现了多业务区分服务，得到了最优的系统性能。通过建立不同优先级退避过程的三维Markov链模型求解得到了饱和吞吐量下的最优竞争窗自适应因子，并且理论推导了系统吞吐量和平均MAC时延的数学表达式。仿真结果表明，所提算法在重负载时能够实现多优先级区分服务并有效提高系统的吞吐量性能，相比区分业务优先级的自适应退避（PAB）算法和支持QoS的自适应竞争窗口退避算法（Q-ABACW），性能均有较大提升。

针对无人机自主着陆的跑道检测、识别、跟踪等视觉算法中需要对大量图像进行缩放处理以便后续计算，但又对实时性要求比较高的情况，根据输入输出像素点的映射关系提出了一种适用于硬件加速的图像缩放算法，简化算法结构的同时利用现场可编程门阵列进行模块硬件功能的设计对算法加速，并采用软硬件协同的体系结构搭建实时图像处理系统。实验结果表明，该缩放算法处理精度高、耗时少，且用硬件逻辑实现后，可以进一步提速171倍，硬化后的系统可以通过摄像头获取图像数据，实时处理后在显示器中显示，达到30帧/s的处理速度，可以应用于实时性要求较高的图像处理算法中。

为解决直升机低空飞行时的防撞告警问题，提出一种利用地形匹配来修正直升机与地形之间相对位置误差的前视告警方法。首先，利用直升机飞行动力学模型预测逃逸轨迹，在此基础上生成告警边界。然后，将机载地形数据库与雷达探测的高程数据从空域变换到频域，通过基于互功率谱算法的地形匹配方法计算得到直升机与地形的相对位置误差，以获取二者之间的准确相对位置。由于地形匹配效果受地形起伏程度影响，采用地形熵选择匹配区域方法在进行地形匹配前筛除地形起伏较小的匹配区域，以此提高匹配准确度。最后，基于UH-60直升机飞行动力学模型设置了1 000组对照算例进行告警方法仿真测试。仿真结果表明：采用所提告警方法的测试组相比于常规告警方法，虚警率降低约16%，告警成功率提高近30%。说明所提的前视告警方法能够有效实现直升机低空飞行防撞告警。

针对无人机集群在无先验信息的未知环境中协同搜索的问题，提出了一种以覆盖率为实时搜索奖励的无人机集群协同区域搜索算法。首先建立覆盖分布地图（CDM）来描述任务环境，并采用Hadamard积实现CDM的快速更新，继而基于CDM计算覆盖率来定量描述实时搜索效果。将无人机集群视为一个控制系统，基于分布式模型预测控制理论建立系统的预测模型，并将预测周期内最大覆盖率增量设为奖励函数，采用差分进化算法进行求解，得到最优解作为系统的最优输入。仿真结果表明，所提算法能够对区域进行覆盖搜索，在出现突发情况时，覆盖率远高于平行搜索方法。

为提高无人机着陆效率，从着陆速度向量场和导引律设计两方面研究改进。首先，基于椭圆设计速度向量场，实现飞行路程更短、机动性能要求更低的着陆轨迹。然后，基于像素坐标系与机体坐标系的关系，设计无人机的航迹方位角指令；以椭圆切线方向为参考，结合合作矢量特征，设计航迹倾斜角指令；利用图像信息，设计速度大小指令。最后，理论比较了传统轨迹与提出轨迹对方向机动性性能的要求，给出了轨迹参数与无人机方向机动性性能的关系。利用Simulink搭建系统仿真平台，计算满足要求的合作矢量特征。结果表明，无人机以曲线轨迹准确软着陆到目标，满足实际运用的需要。

传统的环境振动试验常将随机振动信号假设服从高斯分布，且利用功率谱密度（PSD）来作为试验条件。然而实际环境中结构所受到的振动激励很多呈现非高斯性，且PSD只能描述信号的低阶统计量，无法描述非高斯信号的峭度和偏度等高阶统计量。针对此情况，研究了在窗函数幅值调制法（AMT）基础上利用自PSD和峭度生成非高斯信号的方法。针对调制信号的生成，提出了近似模拟方法。通过Weibull和Beta 2种分布构造调制信号，研究分布参数与目标峭度值之间的关系，并分析2种分布合成目标峭度值的范围。案例验证了仿真生成的非高斯信号与实测外场数据具有相同的PSD、概率密度函数（PDF）和峭度值，进而证明了方法的正确性。

对于复杂航空航天机械产品，极限状态方程往往表现出隐式、高度非线性的特点，而且通常需要调用有限元分析，从而耗费大量时间。将混合粒子群-模拟退火（PSOSA）算法应用到Kriging模型中相关参数的寻优过程，提高了预测精度。同时结合动态更新机制，逐渐加入样本点，尽可能减少函数的调用次数，从而提高了计算效率，并将该算法应用到结构可靠性分析中。通过案例分析，和传统蒙特卡罗模拟方法、响应面等经典方法进行对比，所提算法与蒙特卡罗模拟方法计算结果更加接近，计算时间大大缩短，效率和精度都明显改进。

针对电子芯片互联结构失效机理复杂、寿命数据难以获取且缺乏具有理论依据支撑的寿命分布模型等问题，开展了基于退化试验数据的统计分析研究，并提出了2种统计建模方法。首先，搭建了电子芯片可靠性评估试验台，利用菊花链测试芯片为试验对象获取了互联结构的退化数据和寿命数据；其次，基于断裂力学理论，分析了互联结构断裂失效的失效机理，给出了BGA封装形式的电子芯片互联结构寿命分布服从两参数威布尔分布的理论依据，由此建立了基于寿命数据的电子芯片互联结构寿命分布模型；再次，利用退化量的分布建立了基于退化量数据的电子芯片互联结构寿命分布模型；最后，对2种统计建模方法进行比较分析。结果表明，基于退化量数据的寿命分布模型与基于寿命数据的寿命分布模型吻合度良好，2种分析方法在结果上具有一致性。

针对电磁航天器编队近地轨道悬停问题，提出一种在缺少参考轨道准确信息时的协同控制方法。用TH方程描述航天器间的相对运动，选择与参考轨道同周期的圆轨道为标称轨道。将参考轨道相对于标称圆轨道的偏差、地球非球形引力、大气阻力及其他天体引力等参数单独归类，视其为不确定量，构成不确定系统。通过引入一致性理论，在电磁作用模型和动力学方程均存在不确定性的条件下，针对航天器编队悬停的目标设计了鲁棒协同控制律。考虑能量消耗最优和均衡以及轨道姿态解耦，给出了通过优化进行磁矩配置的方案。仿真结果表明，所设计的鲁棒协同控制律能够实现编队电磁航天器高精度悬停，所给出的磁矩配置方案能够实现磁矩的合理分配。

针对传统GPS C/A码延迟测高方法测高精度低和互相关测高方法时延波形信噪比低的问题，研究了基于半无码的P（Y）码自相关海面测高方法。首先，通过理论测高精度模型，对比分析了C/A码和P（Y）码的测高精度；然后，描述了L1、L2双频反射信号基于半无码的P（Y）码自相关处理架构，并论述了测高模型和L1、L2双频电离层时延误差修正方法；最后，利用模拟的L1、L2反射信号对比分析了基于半无码的P（Y）码自相关、C/A码自相关以及信号互相关方法的海面测高精度。结果表明：相比于C/A码自相关和信号互相关测高精度，基于半无码的P（Y）码自相关的测高精度分别提高了3.97倍和1.47倍。

针对联合输入交叉队列（CICQ）结构的单组播混合调度研究不多，且没有针对性研究头分组（HoL）堵塞问题，提出了以缓解HoL堵塞为目标的一种新的单组播混合调度算法，即单组播低HoL堵塞（MULHB）算法，使交换机尽量逼近work-conserving状态。该算法还充分考虑了单组播之间的差异性，利用权重裁决单组播之间的竞争，避免"饿死"现象发生。同时，还给出了一种新的组播分组入队算法，即动态组播分组入队（DMQ）策略，该策略在不乱序的前提下，允许新到达分组选择合适的队列入队。仿真结果表明，在不同业务下，DMQ-MULHB算法的通过率及平均时延均优于现有主流的单组播混合调度算法，尤其在非均匀业务下，该算法性能接近输出排队（OQ）调度。

针对跟踪高超声速目标的交互式多模型（IMM）算法中存在模型数量过多，模型之间竞争导致滤波精度降低的问题，在自适应网格交互式多模型（AGIMM）算法的基础上，提出了一种自适应变结构交互式多模型（AVSIMM）算法跟踪高超声速再入滑翔目标。根据高超声速无动力再入滑翔目标当前机动状态的角速度参数，在自适应调整当前时刻模型集中参数的同时，针对AGIMM算法运动学模型的单一性，设计了具有多种跟踪滤波运动学模型的AVSIMM算法，通过模型集参数与算法结构的双重自适应调整实现了对目标高精度的跟踪。仿真结果表明，与AGIMM算法相比，所设计的AVSIMM算法不仅对结构和参数都具有更强的自适应性，同时提高了高超目标的跟踪精度和跟踪效率。

基于实际人车混合行驶的情形，提出了一个改进的车辆动力学模型。该模型考虑了邻车道或横向的行人、自行车等对主干道车辆的驾驶行为影响。基于经典的最优速度模型，将主干道车辆与行人之间的横向距离和纵向距离作为参数引入最优速度模型中。为了验证所提模型的稳定性和有效性，利用线性稳定性理论，推导出模型的稳定性条件和非稳定性条件，绘制中性稳定性曲线，直观描述了交通流稳定区域大小。理论结果表明：考虑横向行人干扰因素的改进跟驰模型比传统的只考虑单一车道车辆因素的跟驰模型更加的稳定，并且不同参数的变化，所引起的稳态区域也会发生变化。采用了更加真实的优化速度方程，通过仿真实验来描述车辆的驾驶行为；仿真实验列举了2种实际场景：行人稀少和行人较多时。分别绘制了车辆的速度-时间变化曲线以及车辆的时空图，实验结果表明：横向行人的确会干扰车辆的正常驾驶；不同场景下，行人数量的多寡也会对车辆的驾驶行为造成不同程度的影响。