针对样本数少时不能用样本协方差代替统计协方差的问题，提出了一种基于黎曼流形的单基地MIMO
( Multiple-Input Multiple-Output) 雷达目标检测新方法。该方法利用拓普利兹-厄米特正定( THPD: Toeplitz-
Hermitian Positive Definite) 矩阵会在信号空间形成黎曼流形的特点，通过burg 递推法分别生成单快拍下接收信
号和噪声的THPD 协方差矩阵，并计算噪声THPD 协方差矩阵的黎曼均值，将其与接收信号THPD 协方差矩阵
之间的黎曼距离作为检测统计量。该方法可增加黎曼流形上接收信号与噪声间的差异性。仿真结果表明，
与传统的基于欧几里得距离的检测方法相比，显著提高了低信噪比和单快拍下的目标检测性能。

为解决典型模拟电路在设计阶段可能引入的性能退化问题，通过分析国内外电路虚拟验证技术研究进
展，并针对引起模拟电路性能退化的HCI( Hot Carrier Induced) 、NBTI( Negative Bias Temperature Instability) 、
TDDB( Time Dependent Dielectric Breakdoun) 等机理模型进行深入研究，开展了性能退化仿真流程模型设计、
失效物理模型推导建立及模型参数提取3 项关键工作。基于上述关键技术研究，选取典型模拟运算放大器，
采用Cadence spectre 软件开展了性能退化仿真研究。最终得出器件在25 ℃下，工作2 年和10 年后的性能退化
情况，验证了该仿真方法的可行性。该结论可在模拟电路设计阶段，为其设计改进工作提供初步支撑。

针对空间光通信系统中大气湍流对系统性能影响较大的问题，提出了基于模式分集结合最大比合并
( MRC: Maximum Ratio Combining) 算法的大气湍流补偿方案，采用不同模式作为独立信道进行空间分集接收，
利用最大比合并算法实现多模式信道的分集合并。其中在最大比合并算法实现方面，把不同支路的信噪比测
量问题转化为数字域的信噪比权重系数计算问题，简化了硬件实现难度。应用VPItransmissionMaker 仿真平台
并结合Matlab 编程，搭建仿真系统，验证了该方法的有效性。仿真结果表明，该方法能很好地补偿大气湍流对
空间光通信系统性能的影响，而且对强湍流的补偿效果略好于弱湍流，模式分集数量越多，补偿效果越好。

高速公路在冰雪天气下需要进行封路或限速等措施，导致道路通行能力减小，车辆行驶安全性下降。
针对该问题，在考虑道路线形、冰雪条件道路特性与交通流特性的基础上，提出一种基于冰雪条件的高速公路
可变限速方法。建立了包含道路线形与冰雪条件的速度生成模型，同时引入模糊控制系统对路面雪况进行预
测。通过Vissim 软件对高速公路部分路段进行仿真实验，结果表明，该可变限速方法可根据雪况动态调整限
速值，相比于对照组Ⅰ( 固定限速) 降低了车辆延误，提高了通行效率，相比于对照组Ⅱ( 封路除雪+ 无限速)
提高了道路通行能力。表明相较于传统方法，该方法能更有效地保证冰雪条件下高速公路车辆通行效率与安
全性。

为解决高速动车组行车途中发生车头照明灯熄灭不能重新自启状况，在排除高压供电线、380 V 母线、
负载侧影响后，将故障原因锁定在110 V 母线系统及网络控制系统使断路器跳闸; 综合运用计算机控制、变频
调压、传感器测量等技术，结合上位机控制，搭建成一套测试系统，经验证，该系统能快速寻找出故障源。

为保证飞行器的结构可靠和飞行安全，开展近空间飞行器机翼结构动态可靠性分析和寿命预测是十分必
要的，基于近空间飞行器机翼受力分析，在考虑随机载荷和强度变化下给出了机翼动态可靠性分析的新方法。
首先分析了飞行器机翼截面的剪切应力、拉压应力和相当应力的计算; 然后考虑气动载荷作用次数用泊松随机
过程表征; 在机翼强度干涉理论的分析结构强度的基础上，提出截尾正态分布描述气动载荷的新方案，建立了
机翼动态可靠性模型，给出了可靠性指标; 分析了强度退化和飞行动态对可靠性的影响，以给出保证飞行器结
构可靠性的基本要求，为结构可靠性控制器设计提供参考。仿真结果表明，在实际飞行中若要保证飞行器的结
构可靠性，应尽量避免飞行速度过快增加及负迎角和大迎角，条件允许的情况下适当增加飞行高度。

为了实现对微弱信号的检测，提出了一种基于压频转换的相敏检波器。利用压频转换电路，将被测信号
中的模拟电压值转换成频率，使用单片机根据参考信号对转换后的频率信号进行计数和数字滤波，从而实现小
信号检测。分析了相关检测原理，完成了系统的软硬件设计与实现，并进行了验证实验及误差分析，结果验证
了本方案的正确性和可行性。该系统原理简单、成本低廉、可靠性强、方便实用，在微弱信号检测上具有广阔
的应用前景。

为节省FPGA( Field Programmable Gate Array) 升级工作的时间和成本，设计了一种利用UART( Universal
Asynchronous Receiver /Transmitter) 替代传统JTAG( Joint Test Action Group) 方式升级的FPGA 程序方法，该设计
主要由Xilinx FPGA、UART 芯片、Flash 芯片和串口连接线等组成。通过将MicroBlaze 处理器、ICAP( Internal
Configuration Access Port) 、IP( Intellectual Property) 核及UART 控制模块等集成在FPGA 芯片中实现可编程片上
系统的搭建。同时采用MultiBoot 双镜像技术，实现了即使在更新失败的情况下，依旧可加载备份镜像保证系
统正常工作，以此保证设计的稳定性。实验结果表明，此设计可以替代传统FPGA 升级方法，节省升级工作的
时间和成本。本设计具有更新效率高、维护成本低、稳定性高等优点，且可用于FPGA 远程更新。

针对高分辨率科学级相机应用广泛，国内需求量大的背景，设计了基于长光辰芯公司GSENSE400 图像传
感器的国产化高分辨率科学级CMOS( Complementary Metal Qxide Semiconductor) 相机。该相机系统包括基于FPGA
( Field Programmable Gate Array) 的数据采集、控制与Camera-Link 输出设计。FPGA 主要包含SPI( Serial Peripheral
Interface) 配置模块、CMOS 时序驱动模块、数据采集模块、Camera-Link 数据转换模块以及串口通信模块。根据
CMOS 的时序逻辑，在FPGA 中实现了CMOS 驱动时序的设计。根据相机输出HDR( High-Dynamic Range) 图像的
数据量，同时为了简化FPGA 数据传输模块的设计，通过使用1 片DS90CR287 芯片，选用Camera-Link的base 模式
进行图像数据的传输，并实现串口对相机的控制。对该相机系统进行成像测试，实现了HDR 模式下连续输出
24 帧，2 048 × 2 048 像素，低读出噪声、高灵敏度、高动态范围图像，基本满足科学级成像条件的需求。

为了研究旋转加速度计重力梯度仪信号产生和处理方法，设计了重力梯度仪半实物仿真系统。首先依据
重力梯度仪的测量原理计算出由地下某异常体引起的重力梯度异常值，利用加速度计的输出公式，通过
LabVIEW对全张量重力梯度仪的12 个加速度计输出信号进行仿真，并对仿真信号进行解调，得到全张量重力
梯度值。以单圆盘为例进行半实物仿真，由计算机A 产生加速度信号经过硬件电路后，通过计算机B 对调理
过的加速度计信号进行中值滤波和解调，从而获得重力梯度异常值，精度为100 E。这种仿真系统的设计可以
对全张量的重力梯度进行解调，突破了解调单圆盘信号的局限性，引入的半实物仿真增加算法的可靠性和仿真
的可信度，对重力梯度仪的参数设计和实物制造有参考意义。

为解决现有交流电压幅值测量方法中对模数转换器性能要求高、硬件电路复杂的问题，采用电压/频率
转换器将交流电压幅度信息调制成数字频率信号，通过分析数字频率信号，可计算出调制前的交流电压幅值。
推导出变换周期内电压/频率转换器的输出频率与输入交流电压幅值的数学关系; 在此基础上设计出仅含有电
压/频率转换芯片和一片双运放的交流电压幅值检测电路。实验结果表明，该方法正确，电路设计合理有效。
该方法利用数字频率信号易积分特性，将每个测试值均用于计算待测信号的幅度，提高了测试数据的利用率，
且简洁的电路设计提高了测量的稳定性。

支持向量机( SVM: Support Vector Machine) 是定义在特征空间上的间隔最大的线性分类器，参数的选择
决定了其学习性能和泛化能力。针对此参数选择问题，采用改进的涡流搜索算法对支持向量机参数进行选择，
寻找最优适应度函数。仿真实验表明，改进的涡流搜索算法是一种有效的SVM 参数选择方法，有利于跳出局
部最小值，其优化性能不低于涡流搜索算法。

传统的基于图的流行排序算法，仅利用图像的边界作为背景查询，其查询选择的准确率直接影响算法的
结果，为此提出一种改进算法，利用现有算法的检测结果为基础，对前景与背景种子点的选取进行优化。
首先，对图像进行超像素分割，充分利用图像的中层信息; 其次，对图像利用流行排序算法计算图像显著图;
最后，对显著性结果进行处理，选取更优的查询点，得到最终显著图。在CSSD( Complex Scene Saliency Datase)
和ECSSD( Extended Complex Scene Saliency Datese) 数据集上与8 种算法进行比较，实验结果表明，该算法具有
更高的检测准确率。

以城市人口迅速增长和城市用地迅速扩张为显著特征，随着城市化进程快速推进，城市热岛效应也愈
加显著。为快速提取城市地表温度信息，以探究城市热岛效应的时空分布，基于中等分辨率常规易得的
2000-2018时段内Landsat 影像热红外波段的辐射信息，定位于热岛效应显著的北方典型城市长春市，采用单
窗算法，分别对不同年份的影像进行地表温度计算，并生成长春市地表温度专题图。以此为基础，结合相应
时段内的地面观测温度数据识别长春市热岛效应时空变化，探究典型区内热岛效应强度变化规律和影响因
素。结果表明，研究时段内长春市热岛效应的时序变化特征表现为夜晚较白天强，秋冬较春夏强; 空间变化
表现出明显的空间差异性，但整体上为温度高值区增加; 土地类型的热岛效应强弱关系: 建筑用地＞ 绿地＞
林地＞ 水体。

传统网络资源行为检测方法无法准确确定资源行为的符号观测，导致检测效果较差，整体检测严重受
限。为此，提出一种新的基于隐马尔科夫模型的公共资源滥用行为检测方法。构建隐马尔科夫模型，通过数据
分析，确定当前观测符号序列，利用Windows 操作系统信息为蓝本进行行为检测。建立敏感文件信息集，并使
其分布在系统敏感文件夹中。在此基础上确定当前隐马尔科夫模型参数。计算对应序列概率差值，根据当前
公共资源网络信息安全要求，设定实际阈值，确定资源滥用行为。仿真实验结果表明，该监测方法真实有效，
具有较高的推广和应用价值。

针对传统方法进行岩心图像压缩感知重构时，在低码率下容易产生细节丢失的问题，提出一种基于
K-SVD( K-Singular Value Decomposition) 超完备字典学习的压缩感知重构算法。首先根据分块压缩感知理论，将
岩心图像分块，采用高斯随机矩阵对相应层级的图像块进行观测，得到对应的观测值块，然后用MMSE
( Minimum Mean Squareerror Estimation) 方法获得初始解的估计并利用提示小波进行滤波，通过全局阈值的思想
得到自适应阈值，最后利用K-SVD 字典结合Landweber 迭代实现压缩与重构。实验结果表明，与传统方法相
比，在相同的采样率下获得的重构图像能较好地保留岩心图像的纹理信息，重构岩心图像的PSNR( Peak Signal
to Noise Ratio) 值提高约0． 1 ～ 0． 8 dB。

为解决突发环境风险导致的环境风险问题，提出了环境风险评估模型。以东北某地区为例，通过收集相
关环境风险企业数据，运用网格化计算法，构建环境风险评估模型; 基于ArcGIS 工具，进行区域网格化空间分
析，编制区域环境风险地图。通过分析与筛选，确定研究区高环境风险区域主要集中在中部和东部靠河流一
带，经过对该区环境风险企业的产业结构和生态布局的详尽调查，结合编制环境风险地图，提出具有针对性的
城市环境风险防控和应急救援的决策方案。

驾驶员在行驶过程中看手机，与乘车人员交谈等违规行为，为安全行驶造成了极大的隐患。为了解决此
类问题，提出了一种多角度行为识别方法，从3 个角度同步捕捉驾驶员行为的视频，构建多角度驾驶员行为的
视频和数据集，利用深度卷积神经网络，进行识别分类。实验结果表明，3D CNN 相对于2D CNN 的识别精度
更加准确，在对比输入剪辑的帧数实验中，发现堆叠的视频帧数会影响准确度，并在具有较大优势的R2plus1D
模型中( 将3D 卷积滤波器分解为单独的空间和时间分量) ，基于多角度驾驶人员行为识别精度达到87%。

行为识别的过程很大程度上可以看作特征提取与分类器相结合，故特征提取方法的优劣直接影响最终识
别效果。与静态图像物体识别相比，视频中人体行为识别特征提取更易受到动态背景、采集设备运动、视角和
光照等因素影响人体，从而对研究人员的工作提出了很大挑战。为此，综合了近几年对行为识别特征提取系
统分类和不同类型行为识别特征提取方法以及常用行为识别数据库等领域研究的最新进展，探讨了目前研究
难点，阐述了与未来可能的研究发展方向。

为解决公共自行车系统在交通高峰时间段自行车借还困难问题，提升公共自行车系统的运行效率和用户
满意度，以某市的现有公共自行车系统运营情况为研究对象，通过大数据归纳了公共自行车系统的借用和返回
规律，分析了公共自行车的运行特点，研究公共自行车的时间特性和周转特性，并且为调度模型的建立提供了
数据基础，最后通过改进蚁群算法建立了较好的公共自行车调度模型。实验结果表明，建立的静态调度行驶路
径优化模型得到了最优调度行驶路径，从而使高峰时间段自行车借还困难问题得到了有效解决，减少了调度所
需时间并提高了工作效率。