深水固体火箭推进系统的可靠性和稳定性决定了整个潜航飞行体的弹道精度和飞行稳定性，其工作过程为典型的水下超音速气体射流流动过程。通过建立二维平面垂直射流几何模型，采用分离涡湍流模型仿真分析了深水条件下超音速气体射流的形貌拟序特征以及流场参数的不稳定振荡特性，对水下推进系统推力振荡现象产生的基本流动机理进行了分析。结果表明：水下超音速气体射流尾流存在高频小幅振荡，同时伴随间歇大幅振荡，这种现象与气体和水湍流混合以及中心气路激波系的不稳定运动有关；中心气路激波系的不稳定运动以及失稳重建过程会导致尾部空间压强的剧烈振荡，最终造成推力的不稳定振荡。通过对推力振荡特性的分析发现：水深越深，推力振荡幅值越大、振荡频率越高；喷管出口壁面直径越大，推力振荡幅值越大、振荡频率越高。

为了满足无人平台在越野环境下碰撞检测以及定位的需求、解决三维点云地图处理计算资源耗费大的问题，设计一种适用于越野环境的同步定位与地图创建方案。提出一种拓扑层次地图，将整个地图划分为多个具有层级结构的三维体素子地图，并以概率方法表示每个体素的状态，进而提取可通行区域。基于三维激光雷达和惯性测量单元，提出一种基于分支定界法的旋转直方图最近邻匹配实时闭环检测方法，并使用Ceres优化稀疏位姿图实现6自由度全局位姿实时优化。越野环境下的实验结果显示：该地图的创建以及可通行区域的提取效果良好，全局定位误差在1 m以内，姿态基本与参考高精度惯性导航系统保持一致；基于该方案提取的可通行区域以及位姿优化结果可满足无人平台实时运动的需求。

传统速射火炮在高射速连发射击时，膛口装置后喷的气体对炮位附近装置和人员影响较大，为此提出定向反射膨胀减小后坐力机理。通过身管上多个前倾斜孔将火药气体引入封闭定向反射膨胀腔室中，利用火药气体在定向反射膨胀腔室前部形成的高压区及其对装置反射面的冲击作用，达到减小火炮后坐力的目的。运用计算流体力学理论分析了该机理，通过分析计算得到装置的减后坐力最大效率为48.3%，与现有速射火炮膛口装置制退器的效率相当且无向斜后方喷射的气体。开展了相应的实验研究，验证了理论分析的正确性。该机理具有广泛适用性，可为速射火炮降低后坐力提供新的思路。

为研究枪管内膛损伤机理、提高枪管寿命，提出了基于枪管镀层界面剪切疲劳损伤累积的枪管寿命预测方法。根据身管镀层剪切失效理论和疲劳损伤累积理论，建立了热压耦合应力作用下的枪管镀层界面剪切失效模型。以某5.8 mm小口径步枪枪管为研究对象，计算一个冷却周期150发 弹连续射击过程中的枪管界面剪切应力，结合随温度变化的枪管材料抗拉强度数据对枪管寿命进行了预测。研究结果表明：预测结果与寿命试验结果高度吻合，验证了寿命预测模型的可行性与正确性；以镀层界面剪切疲劳寿命来预测枪管寿命是有效的，镀层界面剪切疲劳失效是导致枪管寿终的重要原因。

针对双旋弹丸舵翼滚转位置系统存在非线性摩擦、不确定性参数以及时变扰动等问题，提出一种基于连续可微LuGre摩擦模型的鲁棒自适应控制策略。以基于永磁同步发电机为电磁执行机构的舵翼滚转位置控制系统为研究对象，建立包含改进摩擦模型的系统非线性数学模型。通过对未建模扰动的上界进行自适应估计，在控制器中设计扰动补偿鲁棒反馈项将其补偿，降低扰动对控制性能的影响。对系统不确定性参数、摩擦状态量进行在线自适应估计，并结合摩擦补偿设计自适应控制律，降低系统对参数不确定性和非线性摩擦的敏感度。通过Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的全局稳定性。仿真结果表明：该方法能准确地对模型参数、非线性摩擦状态以及扰动进行估计和补偿，具有控制精度高、稳定性好和鲁棒性强等优点。

聚四氟乙烯（PTFE）基含能药型罩射流成型凝聚性关系到射流侵彻毁伤效果。通过数值模拟和试验验证相结合的方法，对PTFE/Ti/W含能药型罩射流成型特性开展研究。结果表明：含能药型罩与惰性铝罩的射流具有明显差异，由于含能药型罩材料声速较低，爆轰压垮药型罩形成脱体波，导致射流在飞行过程中会呈现径向发散效应，随着药型罩密度增加，射流凝聚性加强；含能侵彻体在成型过程中会不断发生反应膨胀，随着时间的增长，侵彻体轮廓逐渐模糊，密度不断减小；基于惰性材料模型的数值仿真方法能够在一定时间范围内对射流成型进行准确模拟，当侵彻体由于反应而造成的形貌改变不可忽略时，仿真与实际具有一定差距。

为获得塑料粘结炸药（PBX）共振声混合的工艺规律，实现PBX在高安全、低能耗条件下的高效混合，以固含量为88%的浇注PBX模拟物为对象，研究加速度和混合时间对PBX模拟物混合过程的影响。实验设备为5 kg级共振声混合设备，实验量级为1 500 g，混合加速度变化范围为0~60 g(g=9.8 m/s²)。实验结果表明：在不同混合阶段，物料状态不同，所需最小混合加速度也不同。根据典型物料状态，将混合过程划分为颗粒混合区、固体与液体混合区、成球区、黏弹区和流化区5个区域，前3个混合区域实现安全条件下物料的预混，黏弹区和流化区是最高效的混合区域，实现物料的全场精细混合。根据每个区域所需最小混合加速度不同，定义起混点、聚合点和流化点3个关键点，一般3个关键点依次增大，分别约为10 g、25 g、40 g. 研究结果所得混合工艺可用于指导PBX炸药及其他高黏态高固含量物料体系的共振声混合。

目前无人机、机器人、人体动作捕捉等多个领域都需要全姿态测量方法支持，采用微惯性与磁传感器组合测量姿态是成本低、性能好、普遍使用的一种方案。针对磁力计易受外界铁磁干扰问题，提出一种基于旋转四元数、两级更新的姿态解算方法：第1级根据建立的陀螺仪、加速度计量测模型构建损失函数，采用梯度下降法对载体俯仰角和横滚角进行更新；第2级根据建立的磁力计量测模型，采用梯度下降法对载体偏航角进行更新。利用后验估计四元数计算铁磁干扰估计量，并将其作为下一时刻的先验铁磁干扰。实验结果表明，该算法可以有效校正角速率积分带来的累积误差，提高姿态解算精度，并具有一定抗铁磁干扰能力，增强了微惯性与磁组合测量单元姿态解算方法的环境适应性。

针对非线性动态逆控制对模型精确度要求高、鲁棒性差的特点，设计了基于增量非线性动态逆方法的倾转旋翼飞行器全模式飞行控制律。在倾转旋翼飞行器动力学模型的基础上推导出增量动态逆控制律，针对倾转旋翼飞行器操纵存在冗余的特点，在增量动态逆算法的基础上引入舵面控制分配算法；提出一种实时解算控制效率B阵的方法，并设计了一种能够降低对精确数学模型依赖的全模式控制律。通过仿真验证了所提算法对倾转旋翼飞行器控制的有效性。

当飞行器在大气层中以高超声速飞行时，在下游形成的等离子体尾迹有可能引起雷达散射截面（RCS）突增现象，影响飞行器的探测、跟踪和识别。在自由飞弹道靶上开展高超声速模型流场特性试验研究，测量不同马赫数和靶室压力下模型尾迹的流场结构和转捩位置，利用转捩准则对试验结果进行分析，讨论了转捩位置变化对高超声速飞行器RCS特性产生的影响。结果表明：模型特征尺寸、飞行马赫数和压力等是影响转捩位置的主要参数；尾迹对高超声速飞行器RCS的影响非常复杂，将改变RCS大小，使雷达成像变模糊甚至产生假目标。

研究分析海杂波、评估弹载导引头在不同海况下的打击精度具有重大意义。针对传统统计方法的海杂波参数估计易存在脱离实况海杂波物理特征的问题，提出基于反向传播（BP）神经网络的参数估计法。利用海杂波幅度分布特性和时间相关性，建立基于K分布的时间与空间相关海杂波模型；重点分析形状参数、尺度参数、杂波速度均方根、平均多普勒频移4个模型参数对海杂波混沌特性、分形特性的影响，总结出模型参数与物理特征之间的定性关系；利用BP神经网络充分挖掘参数与物理特征间的定量关系，并对混沌特性、分形特性进行预测，决定系数为0.985、0.952. 以实测海杂波数据为例，比较BP神经网络、最大似然估计和矩估计法的模型参数，验证了该方法可以较好地贴近真实海杂波的物理特征。

为得到高温环境下894.6 nm稳定波长激光输出的垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)， 设计并制备了腔模位置不同的VCSEL芯片；通过对VCSEL腔模位置、输出波长和温漂系数的测试分析，研究了腔模位置对器件输出波长的影响，发现腔模位置与输出波长具有线性对应关系。设计了腔模位置在890.5 nm的VCSEL外延片结构，经工艺制备得到了85 ℃高温环境下894.6 nm稳定波长激光输出的VCSEL芯片。实验结果表明，通过调控腔模位置可得到目标波长激光输出的VCSEL芯片，该研究为研制其他波段稳定波长激光输出的垂直腔面发射激光器奠定了基础。

针对合成孔径雷达（SAR）图像舰船目标检测领域舰船数据获取成本较高、数据集稀少的问题，提出一种基于像素对像素（pix2pix）生成式对抗网络(GAN)的数据增广技术。制作一个用于pix2pix GAN的数据集，通过对GAN网络的训练和测试得到800张新的SAR舰船样本，并对生成的典型样本进行了客观评价；针对传统SAR舰船目标检测算法鲁棒性差、易受斑点噪声影响的缺点，提出一种基于改进单次多盒检测器(SSD)的SAR舰船检测算法，通过在SSD加入Inception模块增强其对多尺寸目标适应性,提高检测器性能；将pix2pix GAN生成的SAR舰船数据进行标注后加入改进的SSD中，在SAR舰船检测数据集上进行大量对比实验。实验结果表明：当将生成的样本加入原SSD后，检测精度比原SSD检测算法提高了4.3%；当将生成的样本加入改进的SSD后，检测精度相比改进的SSD提高了1.9%；检测器中没有加入生成样本的情况下，改进SSD算法相比原SSD检测算法，检测精度提升了4.7%.

消除起因于高能电子束辐照产生的负带电效应对微电子器件的加工、检测和成像具有重要意义。结合数值模拟和实验测量，研究基于低能电子束的绝缘物-半导体结构样品放电特性及中和机理。建立基于电子散射、输运和俘获的数值模型，阐明了空间电荷、空间电位分布及其放电特性，揭示了低能电子束辐照下空间电荷的驰豫特性以及电子束能量、束流对中和特性的影响。研究结果表明，长时间放置下绝缘物-半导体样品内部负带电强度逐渐减弱，但由于陷阱的俘获作用带电不会彻底消除；在低于第2临界能量的低能电子束辐照下，随着正电荷注入样品的负带电较快得到中和，表面电位将趋于0电位；当电子束实际着陆能量接近于使电子总产额最大的能量时中和过程暂态时间最短，束流越大、暂态过程越快达到平衡。

舰船气泡尾流场特征检测是舰船隐身性能研究和尾流自导鱼雷制导效能研究的基础，目前用于水中气泡群特征检测的方法主要是基于高速摄影的图像采集法。针对舰船尾流气泡群图像背景噪声大、气泡重叠度高的特点，提出一种基于改进Hough变换的气泡群特征参数提取算法，实现对大数密度、多重叠水中气泡群图像气泡检测及气泡半径分布计算。用上述方法检测实验室采集到的水中气泡群图像的气泡数及尺寸分布，并与图像实际气泡数进行比对，检验了所提算法准确性，为舰船气泡尾流场特征检测提供了新的思路和手段。

由于加工工艺和安装工艺的限制，三轴磁传感器必然存在非正交误差。为校正该误差以获取准确的三轴磁数据，建立了三轴磁传感器的非正交误差模型，并通过最小二乘法求解该模型。利用4种智能优化算法对上述最小二乘问题进行求解，并对入侵野草算法进行了改进。仿真与实验结果表明：基于改进型入侵野草算法的最小二乘误差校正方法对因三轴非正交导致的运动噪声抑制率分别为85.42%和86.50%,可以较好地对三轴磁传感器非正交误差进行校正。

针对欠驱动水面无人艇（USV）的非线性航迹跟踪控制问题，提出一种基于单调3次埃尔米特样条插值（CHSI）和神经网络的鲁棒自适应控制方法。采用CHSI方法对航路点进行拟合，得到光滑的非线性期望航迹，解决了传统线性航迹容易使USV出现的摇摆、曲折问题；引入Serret-Frenet坐标系，并构建了自适应视线制导律，提高了收敛速度且减少了振荡；考虑USV模型的不确定性和环境干扰力影响，设计了简捷的鲁棒自适应神经网络控制器。稳定性分析结果证明了控制系统的收敛性；仿真实例验证了所提出的控制方法能够有效地改善USV航迹跟踪控制的精度和品质，并具有学习参数少、运算负载小的特点。

利用石墨烯制备新型Ag/AgCl电极，开展其电化学性能及探测性能研究。通过对表面结构表征、电极极差、幅频响应、自噪声、极化曲线、吸水量和扫描振动电极等进行测试，分析石墨烯的加入及其含量对Ag/AgCl电极探测性能的影响规律。研究发现：相对于Ag/AgCl电极，石墨烯-Ag/AgCl电极极差稳定时间短、极差小、电化学性能好，适用于快速部署测量；石墨烯含量不同，对于改变Ag/AgCl电极与溶液界面接触性质有不同的作用机制：石墨烯含量为1%时主要表现在提高电极的孔隙率、增大比表面积；石墨烯含量为3%时主要表现在改善电极表面均匀性、加速溶液介质渗透。不同的作用机制是导致不同石墨烯含量Ag/AgCl电极电化学性能差异的主要原因。

采用激光熔覆在燃烧室部件表面制备高性能涂层对延长柴油机寿命有重要意义,多工艺参数的优化是获得高性能熔覆层的关键。以激光功率、扫描速度和送粉速率为优化对象，以熔覆层宽度、稀释率和表面硬度为优化目标，对活塞用38MnVS6中碳钢基体表面激光熔覆镍基合金粉末进行了L₉（3³）正交试验。基于主成分分析法计算各目标权重，并采用马氏距离的逼近理想解法对试验数据进行分析，获得了如下最佳工艺参数组合：激光功率850 W、扫描速度3 mm/s、送粉速率3.13 g/min. 经试验验证，与L₉（3³）正交试验最佳方案相比，稀释率下降了1.13%，平均硬度提高了4.56%. 通过极差分析，得到工艺参数对熔覆层综合质量和熔池尺寸的影响由大到小依次为激光功率、送粉速率、扫描速度。

针对欧拉方程，提出一种将总能对流迎风和分压(E-CUSP)格式与加权本质无振荡(WENO)格式相耦合的新格式。在空间方向上，通过对低耗散E-CUSP格式的通量，采用高精度WENO格式进行重构；在时间方向上，使用4阶总变差递减（TVD）的Runge-Kutta方法进行推进，由此得到求解欧拉方程的高精度通量分裂方法。考虑E-CUSP格式与WENO重构进行耦合得到新格式，使其空间精度进一步提高。通过对激波管问题进行数值模拟发现，新的格式相对于E-CUSP格式对激波和接触间断捕捉的效果更加精准。数值结果表明：耦合得到的新格式具有更高的准确性和稳健性。

针对测试性试验故障样本选择时影响因子考虑不全面、抽样方法工程应用性不强、影响因子权值主观性较强等问题，提出基于故障模式多影响因子和重要度的故障样本优选方法。在分析基于多影响因子抽样必要性的基础上确定了故障模式影响因子，并提出了基于PageRank的传播强度计算方法；提出了基于信息熵的相似度和基于相对比较关系的支持度计算方法，采用博弈决策方法确定了影响因子权值，实现了基于相对重要度的故障样本优选。将该方法应用于某装备控制系统的测试性验证试验，结果表明：故障样本优选方法能降低单次试验评估结果的随机性；样本选取时综合考虑多种影响因子和既客观又满足试验双方要求的影响因子权值，更符合测试性试验需求，选取的故障样本更合理。

传统证据理论在进行多焦元属性融合时可能产生组合爆炸，当待合成证据体冲突时容易导致一票否决。针对以上两个问题，通过将待合成证据体转换为知识信息系统，应用粗糙集理论对多源信息进行规则约简，得到约简后的知识规则信息系统，计算出信息系统对每条证据体的支持度；在证据合成中，基于规则信息系统引入证据体支持度、焦元可信度、焦元一致性等因素来表示证据体之间的局部冲突，在此基础上给出冲突证据合成规则。通过测试算例对所提方法进行了测试验证，结果表明：该方法具有较快的收敛速度，计算时间消耗能够得到大幅度降低，在冲突证据合成中具有较强的鲁棒性。

传统的基于逆运动学或逆动力学静步态行走控制方法易导致步行平台足端与地面产生较大冲击力、机体轨迹产生较大跟踪误差，使步行平台出现稳定性问题。为实现负载型四足步行平台静步态柔顺稳定行走，提出一种基于虚拟元件的静步态行走控制方法。将步行平台静步态行走控制分为机体运动控制及摆动腿运动控制两部分，分别在机体各自由度及摆动腿各自由度添加虚拟弹簧阻尼元件，将机体与摆动腿控制转换为虚拟力控制。运用序列二次规划方法将机体虚拟力分配到支撑腿足端。结合各腿的雅克比矩阵，得到支撑腿与摆动腿的驱动关节力矩，并设计了步行平台静步态行走状态机。运用MATLAB与ADAMS软件建立四足步行平台仿真模型，对平台静步态行走进行联合仿真。仿真结果表明，虚拟元件控制实现了步行平台复杂地形静步态平稳行走，平台能够适应复杂地形变化，足端与地面冲击力较小，证实了所提虚拟元件控制方法的有效性。

水下滑翔机通过改变自身浮力上浮和下潜，借助水动力实现前进滑翔运动，将其用于水中目标长时间、高隐蔽和大范围探测已成为当前研究的热点。通过在现有水下滑翔机平台上集成单个矢量水听器，研制出具有水中目标探测能力的水下声学滑翔机。对矢量水听器和水下滑翔机平台自噪声进行测试，分析了矢量水听器自噪声水平和平台主要噪声源，分析结果对指导滑翔机平台进行减振降噪处理和优化声学系统工作模式具有重要指导意义。利用2018年5月南海某海区水下声学滑翔机试验数据，分析水下声学滑翔机对水面航船目标的探测性能。结果表明，深海良好水文条件下，水下声学滑翔机对航速10 kn的试验船目标最远探测距离大于14 km.

为了实现弹丸对炮位侦察校射雷达隐身的目的，研究弹丸对雷达隐身的技术，在弹丸外形隐身的设计上采取全隐身和半隐身两种结构方式。全隐身弹丸是完全依据外形隐身设计规范而设计的，其结构为次口径碟形隐身弹丸，虽然其隐身效果突出，但牺牲了弹丸威力和精度。为了在保持弹丸威力和精度前提下实现雷达隐身的目的，采用全膛隐身弹丸结构，弹丸前定心部表面不涂覆吸波材料、直接接触炮膛，成为半隐身弹丸。设计制造X波段、S波段半隐身弹丸，并在试验中利用炮位侦察校射雷达搜索、跟踪半隐身弹丸，检验半隐身弹丸对雷达的隐身效果，试验结果证明半隐身弹丸的确具备隐身性能。