一种反馈修正推广卡尔曼滤波算法及其应用

针对在被动方式下进行目标定位时滤波收敛速度慢和估计精度不高的问题 ,本文介绍了一种反馈修正推广卡尔曼滤波算法。通过引入可观性弱的距离及距离变化率的估计值作为反馈变量 ,作为虚拟观测变量对系统状态进行二次估计 ,可以大大提高算法的收敛速度 ,本文对该算法进行了详细的推导并将其应用于目标被动定位估计器设计中。仿真结果表明 ,该算法在收敛速度 ,估计精度以及稳定性方面都优于原有的卡尔曼滤波器     

基于环路滤波器的低复杂度LMS算法设计

研究利用多天线结构对测控信号内存在的干扰进行对消和信号增强的技术。首先介绍传统空域干扰对消算法LMS，以及LMS的诸多改进算法，分析当前这些LMS算法在强干扰存在时收敛稳定性和收敛速度之间的折中关系以及参数调节的难度，分析了定步长和变步长LMS算法的优劣。针对变步长LMS由于动态环境以及大功率干扰的存在引起的收敛速度变慢和步长计算复杂的问题，提出了一种基于二阶环路滤波器累计误差的低复杂度LMS算法LF-LMS，该算法弱化单次误差的不稳定性并提高累计误差的稳定性，利用大步长和可变误差以实现快速收敛并缩小进入稳定状态后的误差波动，且计算量较小，可以有效应用于DSP工程实现，并通过仿真验证了算法在收敛速度和动态环境下的鲁棒性。     

一种新的惯导平台静基座快速初始对准方法

提出了一种新的惯导平台静基座快速初始对准方法。用两步卡尔曼滤波算法替代常规算法估计水平误差角,根据水平误差角快速收敛的估计结果估计收敛较慢的方位误差角。给出了算法模型。理论分析和仿真结果表明:该算法对水平误差角的估计收敛速度可提高1倍,对方位误差角的收敛速度也相应提高,精度与常规方法一致,是一种有效的快速初始对准方法。     

基于解析梯度的经典Lambert问题迭代求解方法

针对现有求解模型复杂、收敛速度慢等问题,在将经典Lambert转移问题转化为超越方程的基础上,提出一种基于解析梯度的Lambert问题迭代求解算法。选择转移轨道的真近点角为迭代变量,导出转移时间关于真近点角的解析梯度,构造一种基于解析梯度的牛顿迭代算法,降低了算法计算复杂度。理论分析表明该算法具有二阶以上的收敛速度。依据偏心率向量与转移轨道形状的关系,通过几何方法分析得到转移轨道在初始位置处的速度约束条件,推导转移轨道真近点角的最大值和最小值的解析表达式,并采用线性插值方法确定迭代初值,进一步提高了迭代算法的收敛速度。数学仿真结果表明在各种转移条件下算法均能快速收敛,采用所给出的初值选取方法初值确定精度高,进而能够加快收敛速度,而与较割线法相比较收敛速度快、计算量小,验证了所提出算法的有效性。     

一种速度矢量和位置矢量分离估计的固定单站无源定位改进算法

针对无源定位必须实现快速和稳定定位跟踪的要求,提出一种目标速度矢量和位置矢量分离估计的改进算法。该算法首先利用目标辐射源脉冲到达时间、到达方向、方位角变化率和仰角变化率建立了两组速度矢量作为变量的伪线性观测方程,并利用伪线性卡尔曼滤波算法估计目标速度,然后建立了将位置矢量作为变量的状态方程,而速度矢量作为确定性控制项加入状态方程,并利用修正增益扩展卡尔曼滤波算法对目标位置进行滤波。计算机仿真表明本文的算法具有定位精度高,收敛速度快的优点。     

目标分配问题的模拟退火算法

基于不同退火温度下迭代长度规则和最优解保留策略,提出了一种用于防空指挥、控制、通信和信息(C3I)系统射击效率的最佳目标分配优化的改进模拟退火算法,给出了算法流程.算例表明:对防空C3I系统的目标分配该法具较强的寻优能力和较快的收敛速度,优化结果优于其他方法.     

基于粒子群优化算法的月面巡视器全局路径规划

在月面巡视器遥操作系统中,路径规划分为任务级路径规划、全局路径规划和局部路径规划。根据巡视器全局路径规划的应用要求,引入粒子群优化算法应用于全局导航点的规划。针对粒子群算法在路径规划中容易造成不收敛或病态收敛的问题,对算法进行了修改,去掉了速度更新中的速度惯性因子,只保留自身认识因子和社会认识因子,使其在全局路径规划中能够快速收敛;同时引入经典遗传算法中的变异因子以增强算法的全局优化能力。仿真结果表明该算法具有计算简单、全局寻优能力强等特点,能够快速地找到优化的全局导航点。同时在不同的模拟月面地形上进行仿真试验,针对存在的问题提出了对应的二次优化方法,结果表明该方法较好地满足了巡视器全局路径规划的应用需求。     

行星表面多漫游器编队探测系统的分布式H_∞控制器设计

针对编队探测中星表路面不平带来的不确定干扰,提出一种基于虚拟领航者的多智能体编队H∞控制器设计算法。应用图论中的相关定义及其性质,描述漫游器编队中各智能体之间的通信拓扑关系,由此建立以虚拟领航者和跟随者为对象的智能体编队系统齐次线性数学模型及运动方程,并将漫游探测中不平的星表路面作为不确定干扰。对编队系统模型分析有限时间有界性及有限时间稳定性,给出设计H∞控制器的一个多步算法。仿真试验表明本文提出的算法可以使编队位置和速度误差快速收敛到零,校验了该算法的有效性。     

一种唯相波束赋形的快速方法

针对平面阵唯相加权波束赋形算法收敛速度慢的问题,提出了一种平面阵的唯相加权波束赋形的级数展开法。该方法用一组基函数的加权和函数表示阵列的激励相位。通过优化和函数中的加权系数实现阵列快速波束赋形。仿真分析表明该方法的收敛速度明显快于以单元激励相位为优化变量的常规波束赋形方法     

一种步长为对角阵的正交数据投影算法

针对传统子空间跟踪算法正交性和稳定性差的问题,基于数据投影算法(DPM),提出了一种步长为对角阵的正交DPM算法。算法运算复杂度较低,能提供标准正交的子空间,运行时无累积性误差;采用"自适应"而非固定搜索步长,能更好地匹配子空间的动态收敛速度,可进一步提高收敛速率并具有更佳的跟踪性能。仿真结果证明了新算法的有效性和正确性。     

基于Cramér-Rao下限的多传感器跟踪资源协同分配

针对防空指挥控制系统中多传感器管理问题,提出了一种基于目标跟踪精度Cramér-Rao下限的多传感器跟踪资源协同分配方法。该方法首先利用目标战术重要性函数求解目标优先级;然后在目标优先级函数和目标—传感器配对效能函数的基础上,构造了多传感器资源协同分配一般模型,并根据目标跟踪过程特点将Cramér-Rao下限引入到协同分配的模型中,使得在进行跟踪资源协同分配时无需考虑目标跟踪滤波算法的选择。对于分配过程中出现的NP(Non-deterministic polynomial)难问题,探讨了利用匈牙利算法寻求满足条件的目标传感器最优组合,给出了模型求解的步骤。仿真结果表明,这种多传感器跟踪资源协同分配方法的可行性与模型求解的快速性。     

低轨卫星高能效载波功率资源联合调度算法

结合多波束低轨（multi-beam low earth orbit, MB-LEO）卫星通信场景，研究了一种多目标载波功率联合优化（joint subcarrier scheduling and power control resource allocation, JSSPC-RA）算法。通过求解整数混合规划非凸优化问题，得到了不同通信需求下MC-DS-CDMA子载波和子载波功率的联合调度方案，实现了系统用户未满足容量和卫星总功耗的最小化。仿真结果表明，相对于传统的载波功率均分策略，JSSPC-RA算法能够在满足系统吞吐量需求的前提下大幅节省卫星总功耗；同时，通过调节权值系数，JSSPC-RA算法可以生成用户吞吐量需求与卫星总能耗折中的系统设计方案，适用于频谱、能量资源高度受限的MB-LEO卫星系统。     

面向GEO目标的快速在线在轨服务任务规划

针对地球同步轨道多对多在轨服务任务规划问题,提出了一种基于拍卖算法和先验知识的改进启发式拍卖算法(IHAA)。首先,建立了基于Lambert变轨的任务规划问题表征,设计了给定变轨时长约束下的快速燃料最优估计策略。其次,针对考虑J 2摄动影响的航天器在轨服务规划问题,提出了一种基于拍卖算法的快速求解流程。其中,为确定每一轮拍卖算法任务列表,提出了基于变轨先验知识的目标优先级排序启发式策略,实现了快速的服务时序确定方法;此外,为减少因部分航天器服务能力低导致的分配失败情况,设计了一种基于失败任务再分配的重拍机制。最后,将所提算法与遗传算法、模拟退火算法进行了对比,结果表明IHAA可以快速给出相对适应度较高的规划结果,可用于突发事件星上在线自主规划,亦可提供优化算法初值以提升规划效率。     

基于带宽按需分配的DVB-RCS宽带卫星MAC协议

多媒体业务的突发性是导致无线资源利用率与业务服务质量之间矛盾的根本原因,基于带宽按需分配的媒体接入控制(Media Access Control,MAC)协议是解决该矛盾的一种有效方式。而在DVB-RCS宽带卫星通信中,带宽按需分配机制的稳定性和业务时延性能均受到星地长时延的不利影响。本文提出一种以控制和业务线性预测相结合的带宽请求算法为核心的DVB-RCS宽带卫星MAC协议,并建立了仿真系统,通过多个场景的仿真表明了协议能够有效的保证系统的稳定性和高资源利用率,以及较低的业务时延。     

考虑执行器安装偏差时航天器姿态稳定的控制分配

针对存在执行机构安装偏差和外干扰的航天器姿态控制问题,提出一类基于反步法的自适应滑模控制策略,该方法在实现姿态控制快速性和高精度的同时,能有效地避免因执行机构安装偏差引起的不确定性所导致的控制奇异现象。在此基础上,考虑到执行机构冗余特性,进一步提出一种基于能量最优约束二次规划的动态控制分配算法来完成期望指令到执行机构的指令分配,克服了传统伪逆法难以考虑的控制力矩位置和速度约束,减少了系统功耗,实现了分配后控制力矩的平稳性和能量最优。最后,将提出的控制方案应用于某型轮控刚体航天器的姿态稳定任务中,仿真结果验证了提出方法的可行性、有效性。     

基于调度预测的星载混合相关任务调度算法及其仿真的研究

为解决星载计算机系统中具有相关性任务的调度和临界资源的分配问题，提出了一种星载混合相关任务调度算法。首先，对星载计算机系统中的任务给出了形式化的描述。其次，具体阐述了这种星载多任务调度算法并给出了可调度性预测分析条件。最后，通过仿真实验对这个调度算法的性能进行了验证并给出了结论。     

固体微推力器阵列的推力估计与分配补偿方法

针对固体微推力器阵列(SPMA)中微推力器一次性点火，推力测试中难以获得精确推力的特点，为实现推力在线估计和实时补偿，提出一种利用二次规划对微推力器阵列推力进行估计，同时结合混合整数规划算法进行推力分配的方法，对估计算法收敛性以及控制系统稳定性进行了分析。该方法在不修改控制律的前提下，对推力器推力进行在线估计，并采用推力分配的方法实时补偿推力器出现的推力偏差，对系统稳定性的分析证明该方法可以保证系统的有界稳定。将其应用到微纳卫星编队保持中，仿真结果表明，在微推力器阵列出现推力偏差的情况下，该方法能很好地补偿推力偏差对控制系统造成的影响。     

基于代价函数的传感器管理算法研究

针对多传感器目标跟踪的应用背景,研究了综合考虑系统性能与资源消耗的传感器管理问题.建立了基于代价函数的传感器分配优化模型,其中代价函数包括跟踪系统偏差代价和资源消耗代价两部分.采用协方差控制技术量化系统跟踪性能,将目标跟踪的实际协方差与其期望值之间的偏差作为系统性能偏差代价.传感器管理优化模型通过最小化当前时刻系统的总代价来分配传感器以维持目标跟踪.仿真结果表明,与传统的协方差控制传感器管理算法相比,该方法不仅能够获得理想的跟踪性能,而且能够更加有效地分配有限的传感器资源.     

迭代制导情况下姿态控制系统稳定性分析方法研究

为了提高火箭的入轨精度和轨道适应能力,我国在新一代运载火箭末级中采用了迭代制导技术,俯仰、偏航程序角根据火箭运动状态和目标轨道参数实时变化,目前工程设计中仍按照固定程序角方式开展稳定性分析。本文推导出迭代制导程序角与火箭速度、位置之间的线性关系式,在国内首次提出了迭代制导情况下的稳定性分析方法,并以新一代运载火箭为例进行了实例计算,结果表明此分析方法正确、可行,具有一定的参考价值。     

考虑负载均衡的过驱动航天器推力器分配方法

以过驱动航天器的推力器控制分配误差最小、推力器负载均衡等为设计目标,构建航天器推力分配混合优化模型,并将其转化为线性规划模型进行求解,提出了一种考虑负载均衡的航天器推力器动态分配算法。该算法在确保分配误差最小前提下,能够降低各推力器的最大分配推力之差,有效均衡各推力器总工作时长和开关次数,进而延长推进系统的整体工作寿命。进一步定义了表征负载均衡性能的推力平衡度和干扰敏感度性能指标,并在此基础上给出了一种分配算法负载均能能力的定量化评价方法。在仿真验证中,采用平衡度和敏感度对算法性能进行定量评估,结果表明该方法在保证控制性能和控制分配误差的前提下,能够有效均衡各推力器最大推力,提高了系统的平衡度和对扰动力矩的鲁棒性。