摘要：针对无人直升机在飞行过程中面临的状态受限和执行器饱和等多约束问题,本研究结合时变障碍Lyapunov函数技术和辅助系统方法提出了一种抗饱和安全飞行控制策略。首先,对状态约束进行分析并建立了包含输入饱和的无人直升机非线性系统模型;其次,针对输入饱和问题,采用饱和误差构造辅助系统,并将辅助系统的输出变量反馈到控制器中以提高系统的抗饱和能力,同时针对状态约束问题,引入时变障碍Lyapunov函数对其进行处理,保证飞行状态在预设的安全约束范围内变化;最后,在反步控制技术的框架下,设计了同时存在时变状态约束和输入饱和的无人直升机跟踪飞行控制方案,并结合Lyapunov稳定性理论证明了整个闭环系统误差的有界稳定性。通过仿真验证并与传统PID控制方法相对比,验证了本文所提出控制算法的有效性和优越性。研究结果表明:所提出的控制算法不仅能够确保无人直升机的飞行状态在合理且安全的范围内变化,而且提高了整个飞控系统的抗饱和能力。

摘要：在复杂动态环境下,针对无人机执行协同数据采集任务时,出现的航迹规划问题求解不确定性高、多机协同难度大、机间碰撞严重等挑战,提出了一种面向多无人机辅助数据采集的强化学习协同航迹规划(reinforcement learning-based cooperative trajectory planning for UAV aided data collection,RL-DC)算法.该算法通过集中式训练分布式执行框架,实现多无人机安全高效协同数据采集和航迹优化.通过设计竞争候选节点队列机制,避免多架无人机同时服务一个节点导致的信号干扰和飞行安全问题,并通过奖励重塑优化规划轨迹,提高数据采集效率;同时采用网络结构优化和混合优先经验回放,提高无人机在复杂环境下的学习效率,提升决策能力.实验结果表明,所提出的RL-DC算法在各种任务环境中的成功率均能达到90%以上,节点服务率均大于98%,性能优于其他同类算法.

摘要：针对现有圆阵多项式结构宽带波束形成器频域设计方法在短抽头长度条件下性能严重下降的问题,提出了一种时域降维优化设计方法。首先,利用圆阵的对称性特点,理论分析了多项式结构宽带波束形成器权系数存在的对称性,继而导出圆阵多项式结构宽带波束形成器时域设计的降维形式,剔除了优化问题中近一半的冗余波束形成器权系数,有效降低了时域优化问题的维度。然后,结合交替方向乘子法进一步导出了圆阵多项式结构宽带波束形成器的时域降维优化方法。仿真结果表明,所提时域降维设计方法在短抽头条件下显著优于现有的频域设计方法,且在提升时域优化效率方面也具有明显优势。

摘要：随着商业计算和金融分析等高精度计算应用领域的高速发展,提供硬件支持十进制算术运算变得越来越重要,新的IEEE 754-2008浮点运算标准也添加了十进制算术运算规范。该文采用目前最佳的条件推测性算法设计十进制加法电路,给出了基于并行前缀/进位选择结构的条件推测性十进制加法器的设计过程,并通过并行前缀单元对十进制进位选择加法器进行优化设计。采用Verilog HDL对32 bit,64 bit和128 bit十进制加法器进行描述并在Model Sim平台上进行了仿真验证,在Nangate Open Cell 45nm标准工艺库下,通过Synopsys公司综合工具Design Compiler进行了综合。与现有的条件推测性十进制加法器相比较,综合结果显示该文所提出的十进制加法器可以提升12.3%的速度性能。

摘要：物理不可克隆函数(PUF)能够提取出集成电路在加工过程中的工艺误差并将其转化为安全认证的密钥。由于常用于资源及功耗都受限的场合,实用化的PUF电路需要极高的硬件利用效率及较强的抗攻击性能。该文提出一种基于亚阈值电流阵列放电方案的低成本PUF电路设计方案。亚阈值电流阵列的电流具有极高的非线性特点,通过引入栅控开关和交叉耦合的结构,能够显著提升PUF电路的唯一性和稳定性。此外,通过引入亚阈值电流的设计可以极大地提高PUF的安全性,降低传统攻击手段的建模攻击。为了提升芯片的资源利用率,通过详细紧凑的版图设计和优化,该文提出的PUF单元面积仅为377.4 μm^(2),使得其特别适合物联网等低功耗低成本应用场景。仿真结果表明,该文所提亚阈值电路放电阵列PUF具有良好的唯一性和稳定性,无需校准电路的标准温度电压下唯一性为48.85%;在温度范围–20~80°C,电压变动范围为0.9~1.3V情况下,其可靠性达到了99.47%。

摘要：为改善航空设备中时钟源抖动性能,针对时钟源产生电路——数字锁相环,提出了一种理论分析方法。该理论分析方法基于数字锁相环的Z域模型,通过逆Z变换,推导出数字锁相环内噪声在时间域上的响应公式。在响应公式的帮助下,分析数字锁相环环路参数对输出时钟抖动性能的影响,进而为设计高性能数字锁相环提供指导。为验证该理论分析方法,本文利用MATLAB语言搭建了数字锁相环的行为级模型。仿真结果表明,该方法可以明显改善数字锁相环的抖动性能。

摘要：基于深度神经网络(DNN)的符号检测器(SD)的结构直接影响检测精度和计算复杂度,然而,已有的工作中并未对DNN符号检测器的结构选择方法开展研究。此外,已知的基于DNN的符号检测器复杂度较高且仅能完成单一调制信号的检测。针对以上问题,该文提出基于误符号率(SER)度量的低复杂度稀疏自编码器符号检测器(SAED)结构选择策略,同时,利用提出的累积量和矩特征向量(CMFV)实现了对混合信号的检测。所设计的符号检测器不依赖信道模型和噪声假设,对不同调制方式的信号具有较好的检测性能。仿真结果表明,该文设计的SAE符号检测器的SER性能接近最大似然(ML)检测理论值,且在频偏、相偏和有限训练样本等非理想条件下具有较强的鲁棒性。

摘要：为研究天巡一号微小卫星的电磁散射特性,建立了具有隐身外形设计的微小卫星电磁计算模型。采用物理光学法(PO)对不同状态下的雷达散射截面(RCS)进行数值计算,并与微波暗室的试验结果对比,验证了PO的准确性。在此基础上,着重分析了卫星RCS入射角、极化、频率、电尺寸响应特性和全姿态角空间RCS响应特性。参考天巡一号的隐身构型设计,将天巡一号优化为对称的尖锥构型,通过不断增加尖锥棱边数来优化构型,得到具有更低RCS构型的橄榄体卫星。结果表明:天巡一号的隐身姿态可有效应对单站雷达威胁,最佳隐身姿态下的空间RCS均值低于非隐身姿态4.89 dBsm;在S波段(3 GHz)下,橄榄体卫星RCS算术均值和RCS幅值分别低于天巡一号4.77 dBsm和31.66 dBsm;在X波段(10 GHz)下,橄榄体卫星RCS算术均值和RCS幅值分别低于天巡一号3.65 dBsm和43.97 dBsm。

摘要：空间平滑是一种传统去相干算法,此算法是基于圆信号提出的,同时存在孔径损耗问题。针对非圆相干信号,提出了一种全阵加权扩展空间平滑波束成形算法。首先将扩展空间平滑的子阵分解思想引入波束成形算法中,从理论上证明了算法的去相干特性,并通过分析证明了算法比传统空间平滑算法在可适用信源数上的提高。为了更好地去除期望信号与干扰间的相干性,利用虚拟波束得到权值对子阵进行加权。最后设计了一种转换矩阵,可将子阵波束权矢量扩展至全阵波束权矢量,从而避免了扩展空间平滑带来的孔径损耗问题。仿真结果表明了算法的可行性及优越性。

摘要：为满足多种场景对电路指标的不同需求,基于近似电路理念提出一种精度可调快速Fourier变换(FFT)处理器.首先,在蝶形节点和旋转因子乘法节点上分别提出了一种截断进位链的可配置近似蝶形计算单元和一种位宽可调的乘法模块.通过MATLAB搭建误差分析平台,详细分析了在各个蝶形节点和旋转因子节点对近似计算的敏感程度,确定了FFT处理器的5种计算模式,实现性能、功耗与精度等参数的动态调节.最终,所提设计在台积电(TSMC)180 nm互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺下通过超大规模数字集成电路标准流程实现,性能结果由专业电子自动化设计(EDA)工具评估得到,相对于精确模式,处理器在近似模式下的最高工作频率提升约14.33%;当工作频率为60 MHz时,功耗降低约15.61%.