三维水声传播建模及并行算法研究

宽带声传播、匹配场定位、水下环境仿真等技术的发展对水声传播提出了越来越高的要求,如何开发快速准确并与实际海洋环境条件相吻合的三维声传播模型,并充分利用现代计算机技术实现声传播的快速计算已成为水声技术的一个重要研究方向。基于波束位移射线简正波(BDRM)理论,将射线-简正波方法和简正波-抛物方程方法结合起来,建立三维射线-简正波-抛物方程模型,同时为满足三维声场计算的时间需求,设计了射线-简正波-抛物方程模型并行算法,在高性能集群系统上的测试分析结果表明,设计的并行算法具有较高的并行计算效率。     

基于Kraken简正波模型的吊放声纳最佳探测深度研究

分析了浅海中典型的声速剖面类型及发生概率,选取了三种发生概率较高的声速剖面,采用Kraken简正波模型,分别分析了它们对声纳作用距离的影响,并进行了仿真,得到了这三种声速剖面下声纳最佳探测深度,可实现航空吊放声纳下放深度的科学决策.     

改进的稀疏约束波达方向估计方法

基于观测数据矢量形式的稀疏约束波达方向估计方法一般通过正则化处理抑制噪声,未能利用有关信号子空间的约束信息。在均匀线阵条件下,研究了一种新的基于观测数据矩阵形式的稀疏约束迭代单次快摄波达方向估计方法,能够利用数据矩阵的维数信息,并能自动保持Hankel结构约束,在较低信噪比条件下,改善了波达方向估计性能。     

一种在未知噪声下的快速波达方向估计方法

提出了一种基于传播算子方法的波达方向估计（direction of arrival, DOA）算法,和传统的子空间方法相比,该方法不需要进行矩阵特征分解,有效降低了运算复杂度,同时它对相干信源有更高的分辨率。另外,传统的传播算子方法只在噪声协方差矩阵已知并且信噪比（signal-to-noise ratio, SNR）较高的情况下才有很好的分辨率,而本方法在未知相关噪声场中也能够保持非常高的精度。最后,引入了基于混沌优化思想的谱峰搜索算法,进一步减少了算法运算时间,并通过仿真实验验证了文中结论。     

基于SVM的来波方向估计方法

提出了一种采用支持向量机(support vector machine, SVM)建立模型实现来波方向估计的新方法。提取已知方向来波信号在天线阵元间感应的相位差作为模型的输入,利用支持向量回归机对复杂函数的逼近能力构建方向估计模型。充分利用了SVM的结构风险最小原则和泛化能力,使得模型对低信噪比和通道误差具有较强的适应能力。通过正弦和余弦函数变换的方法,有效解决了360°~0°转换不连续性引起的逼近误差,提高了估计精度,并给出了算法的具体实现步骤。实验结果验证了该方法的优越性和可行性。     

基于有限脊波变换的图像融合方法

针对小波变换在进行图像处理时不能有效表示直线/曲线的奇异性问题,研究了能够很好表示二维或更高维奇异性的有限脊波变换的基本原理,讨论了将有限脊波变换应用于图像融合的可行性,提出了基于有限脊波变换方法进行图像融合的基本架构,并对变换系数的设置与融合过程的处理进行了详细说明。仿真实验的主客观性能比较表明,基于有限脊波变换的图像融合方法比基于金字塔变换和基于小波变换方法的融合效果要好得多。     

基于多波位杂波的通道相位误差估计方法

雷达的通道误差会影响杂波抑制效果和参数估计性能。为解决此问题,提出了一种针对机载扫描模式雷达的通道相位误差估计方法。首先对不同接收通道的杂波数据进行干涉处理,然后结合扫描角来求解通道相位误差。为了减小系统噪声影响,提高估计精度,选取主杂波内独立同分布的距离单元作为估计样本。另外,对多个波位的杂波求平均进一步降低了估计误差。机载雷达实测数据处理结果表明,该方法可以较好地补偿通道相位误差,并且可以显著提高系统的目标定位能力。     

单站直达波欺骗干扰检测与抑制的DPCA方法

针对合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)单干扰机直达波欺骗干扰的检测和抑制问题,提出一种基于双通道分置相位中心天线(displace phase-center antenna,DPCA)方法的欺骗干扰检测方法.在DPCA条件下建立了图像域干扰信号模型,分析表明干扰信号在主辅图像中近似...     

基于小波和脊波的图像联合去噪方法

为了在图像去噪时更好地保持细节特征,提出了联合小波和脊波的阈值去噪方法。在含噪图像小波分解后,对每一尺度下三个高频子带的细节分量进行单层逆变换,得到该尺度下的细节图像。对细节图像进行脊波阈值去噪处理,然后再进行单层小波分解。用所得的高频子带分别代替先前小波分解所得的高频子带。最后对处理后的图像小波系数进行小波逆变换,得到去噪图像。实验表明,在处理具有直线特征的图像时,该方法要优于单纯的小波或脊波阈值方法。     

一种基于声线理论计算非相干平均声场的方法

由于计算量的问题,使用简正波方法解算高频段水声传播损失场受到很大的限制。传统射线声线方法虽然在解算速度方面具有优势,但常会引入一些奇异点。为此提出一种基于声线理论计算平均声场的快速算法-声线分组法。此方法无需进行本征声线解算,而是通过对发射声线分组,并对各组声线束损失因子在距离深度平面分格内的加权平均进行非相干求和计算平均声场矩阵。声线分组法与现有由BELLHOP程序实现的有限元方法相比计算结果具有很好的一致性,并且能够避免奇异点的产生,同时解算速度可以提高30%以上。     

三维建模中平面分割并行算法的设计与实现

基于高性能集群的并行计算在许多领域得到了广泛地应用和发展。针对三维建模的特点,设计和实现了平面分割的并行算法,重点阐述了并行算法中各进程的数据分配和通信方式等关键问题。并通过实验,给出了该并行算法的加速比和效率,验证了并行计算在三维建模中的优势。     

基于动态聚类邻域分区的并行蚁群优化算法

本文算法体现"分而治之"的思想,首先采用动态K均值聚类快速邻域分解,其次应用蚁群算法同时对分区并行优化计算,最后基于分区重心进行邻域全局连接,得到大规模TSP问题的满意解.     

军事信息系统服务资源分配并行优化方法

针对如何提高面向服务军事信息系统中任务工作流执行的时效性和成功概率, 提出了服务资源分配的并行优化方法. 首先给出了服务资源分配的系统框架, 在分析服务并行执行数目、 任务成功率、任务完成时间及服务执行代价之间关系的基础上, 建立了服务并行优化的目标规划数学模型, 并提出了一种求解该模型的改进粒子群算法(DPSO). 该算法通过引入粒子细微扰动、优化粒子飞行边界及粒子优胜劣汰等扩大搜索范围,提高获得最优解的概率. 实验结果表明服务分配的并行优化及其DPSO 求解算法是提高任务工作流执行成功率和时效性的有效方法.     

空战模式下航空集群射频隐身性能评估方法

为解决空战模式下航空集群射频(radio frequency, RF)隐身性能评估问题,提出一种基于正态波动犹豫模糊集(normal wiggly hesitant fuzzy set, NWHFS)的评估算法。首先,通过基于正态波动犹豫模糊信息的最优-最劣方法(best-worst method, BWM)构建权重确定模型,获得属性权重向量和一致性检验系数。其次,根据集群用频设备参数和具体空战场景提取RF隐身性能评估因子,并得到其计算公式。然后,组织专家根据评估因子结合主观经验构建评价矩阵,并利用属性权重向量聚合评价信息。最后,将NWHFS分数函数作为评估指标,对不同想定下的航空集群RF隐身性能定量评估。仿真算例和对比分析说明了所提方法的可行性和有效性。     

空战模式下航空集群射频隐身性能评估方法

为解决空战模式下航空集群射频(radio frequency, RF)隐身性能评估问题,提出一种基于正态波动犹豫模糊集(normal wiggly hesitant fuzzy set, NWHFS)的评估算法。首先,通过基于正态波动犹豫模糊信息的最优-最劣方法(best-worst method, BWM)构建权重确定模型,获得属性权重向量和一致性检验系数。其次,根据集群用频设备参数和具体空战场景提取RF隐身性能评估因子,并得到其计算公式。然后,组织专家根据评估因子结合主观经验构建评价矩阵,并利用属性权重向量聚合评价信息。最后,将NWHFS分数函数作为评估指标,对不同想定下的航空集群RF隐身性能定量评估。仿真算例和对比分析说明了所提方法的可行性和有效性。     

并联式恒模阵的共道信号接收算法与系统误差研究

并联式恒模阵由于利用了信号的恒模特性而且结构简单，被广泛应用于共道信号接收的研究中。但现有算法对信号波达角的信息要求较高，可能造成多个阵误收敛至同一信号，并且多为理想条件下的算法分析。针对这些问题，提出了一种基于初始假设的共道信号接收方法，并对误差条件下的系统性能进行仿真。仿真结果说明此方法无需对阵列进行校正，瞄准方向误差和阵元失效对并联式恒模阵的影响较小，而对阵元位置误差敏感性稍高。     

色噪声背景下基于特征空间的信源估计新方法

准确估计信源数目是很多高分辨算法得以实现的前提条件。传统的信源估计方法大多是在白噪声背景下,以数据协方差矩阵的特征值序列作为研究对象,按照某种标准设定门限来进行判决估计信源数目。而在实际情况中白噪声很难满足,从降一维特征空间的投影矩阵角度出发,获得数据协方差矩阵的局部数据的投影差值序列,从而有效避开了噪声主要能量的影响,对空间色噪声也有一定的抑制效果。仿真结果表明在色噪声背景下,利用该方法可以在多信源情况下准确估计信源数目。     

改进理想解法及其在工程评标中的应用

根据工程评标所要求的日益客观、公正的需要,引入了一种引进理想解法作为评价方法,采用目标规划优化模型和高等数学的方法计算各评价指标的权重,弱化了主观因素.结合一实例进行比较分析,结果表明,将改进TOPSIS法应用于工程评标中显得简单、客观、合理.     

STPA在进近着陆飞行安全分析中的研究及应用

基于系统理论,把飞机进近着陆阶段不安全事件发生当作系统的涌现特性,将其安全问题当作控制问题,本文采用系统理论过程分析(system theoretic process analysis, STPA)方法进行进近着陆阶段的安全性分析,明确了这一阶段的不安全控制行为,剖析了产生不安全控制行为的主动控制致因因素和反馈致因因素.以飞行员提供不正确的进近着陆高度,速度,下滑角的不安全控制行为(UCA1)为例,剖析其具体的致因因素;最后,在构建飞机进近着陆过程简化的运动学计算框架基础上,对进近着陆过程进行运动学计算分析.对不安全控制行为1 (UCA1)作具体解算和分析,开展了基于STPA的定量安全性分析,表明STPA方法在进近着陆阶段安全性分析是有效的.