基于相关误差的变步长LMS算法

以自适应对象建模为应用背景,对不同的变步长LMS算法进行对比研究,提出了一种基于相关误差的变步长LMS算法,仿真结果表明,该算法较现有算法具有较快的收敛速度和较高的收敛精度.     

基于零均值特性的箕舌线变步长 LMS算法

针对基于箕舌线变步长LMS算法步长更新公式易受噪声干扰的问题，根据高斯自噪声的零均值特性，提出基于零均值特性的箕舌线变步长LMS算法，使算法的抗噪声干扰能力增强。若2算法选取相同参数α、β，则基于零均值特性的箕舌线变步长LMS算法相对于箕舌线变步长LMS算法具有小的稳态误差。在保证算法收敛的条件下，基于零均值特性的箕舌线变步长LMS算法相对箕舌线变步长LMS算法具有较快的收敛速度。     

基于自校正Broyden拟牛顿法的航空发动机模型数值计算

以Broyden拟牛顿法为基础结合计算发散判断和校正机制,提出自校正Broyden拟牛顿法.该算法结合牛顿法(Newton-Raphson method)平方收敛和Broyden拟牛顿法超线性收敛特性,通过自适应调整计算步长和校正函数,在非线性系统中具有更好的计算性能.以变循环发动机部件级模型为对象,应用自校正Broyden拟牛顿法进行稳态及动态仿真计算,并与牛顿法和Broyden拟牛顿法作对比.结果表明:自校正Broyden拟牛顿法对恶劣的初始计算条件适应性更高,计算速度更快且收敛能力性更强,动态计算中部件模型计算调用次数为牛顿法的15%,模型动态误差低于Broyden拟牛顿法的15%,同时也低于牛顿法的28%,动态计算最大残差量低于其他两种算法的25%.验证结果表明了自校正Broyden拟牛顿法的优越性.      

基于自适应步长选择的周期格型线搜索估计

稀疏、含噪观测条件下周期点过程的周期估计是一个经典的信号处理问题。针对该问题,提出了一种格型线搜索(LLS)算法,该算法通过数值方式搜索似然函数的最大值,但其性能取决于人为预先选取的搜索步长。推导了一个步长计算公式,并利用该公式改进了LLS算法。改进的LLS算法能够自适应选择搜索步长,其达到的克拉美-罗界(CRLB)的信噪比(SNR)门限与最大似然估计(MLE)算法一致,但计算复杂度比后者低一个多的数量级。性能分析与仿真实验表明,所提算法比已有算法能更好地实现估计精度与复杂度的折中。     

基于峰度的变步长恒模盲均衡技术

相对于基于训练序列的均衡方式,盲均衡能够提高信道利用率,更适于自适应组网和侦听,其中的恒模算法因实现简单而受到广泛关注,但是固定步长的恒模盲均衡器存在收敛速度和稳态误差上的矛盾。根据峰度定理,盲均衡器输出信号的峰度小于等于源信号的峰度,且只有达到收敛时才相等。文章采用均衡器输出信号峰度误差控制步长的变化,仿真表明变步长均衡器能够一定程度克服这一矛盾。     

一种变步长LMS自适应滤波算法研究

为了解决最小均方(LMS)算法的稳定性以及收敛速度和稳态误差之间的矛盾,提出了一种复数型自适应变步长的LMS算法,它的权系数的调整取决于误差曲面在新权值点上的梯度。分析了新算法的收敛特性以及参数选择对算法性能的影响。算法具有较快的收敛速度、鲁棒稳定性且运算小易于实现的特点。计算机仿真的结果与理论分析相一致,证实了算法的收敛性能优于标准的LMS算法并且具有较好的实用性。     

新的变步长LMS算法及其在自适应噪声对消中的应用

介绍了一种基于均方误差估计的新变步长LMS自适应滤波算法。与传统的LMS算法相比,该算法具有较快的收敛速度和较小的稳态失调。将该算法应用于自适应噪声对消系统的仿真中,给出了计算机仿真结果,仿真结果与理论分析一致,证明了新算法的优越性。     

腰绑式行人导航系统基于缓存区的启发式航向补偿算法研究

腰绑式行人导航系统通过航位推算方法实现行人定位导航，对于实行灾难救援和单兵作战等任务十分便利。行人行进步长和航向的准确估计是实现航位推算的前提。根据腰绑式惯性传感器信号的特征，采用基于三轴合成加速度的峰值检测进行单步划分；利用步频和加速度方差信息构建线性步长模型。针对人员执行任务过程中由于运动方向不确定性导致传统启发式航向漂移消除算法过度修正甚至失效的问题，提出了一种基于缓存区的启发式航向补偿算法。根据运动方式选定N个复步作为一个缓存区，计算缓存区内相邻复步航向差值的方差，依据方差动态调整航向补偿算法的修正强度，避免过度修正。利用所提算法进行了矩形实验和操场实验，终点定位误差小于1%，表明了所提方法的有效性。     

倾角回转误差算法问题分析及改进

对倾角回转误差的算法和公式进行了积极探讨,对GJB1801-1993中倾角回转误差算法进行改进尝试并通过对测试方法进行理论分析和一组典型数据的计算结果对此予以进行证明。在此基础上对倾角回转误差算法进行了修正,增加约束条件:消除的一阶谐波分量必须幅值相同,相位相差90°,从而得到修正公式。再从基本误差定义出发,重新对倾角回转误差进行推导,得到了相同的结果。     

基于微分进化算法的航空发动机模型修正

为了提高航空发动机性能仿真模型精度,采用微分进化算法对发动机部件特性进行修正.对微分进化算法进行改进,提出折线式交叉变量变化方式,提高了算法的寻优能力.提出变步长牛顿-拉夫逊迭代算法,基于平衡方程残差范数变化趋势,改变牛顿-拉夫逊算法迭代计算步长,提高了模型的收敛性和收敛速度.在设计点,对各部件特性、引气系数、总压恢复系数进行修正,使修正后的模型输出与试验数据相匹配.仿真结果表明:改进后的牛顿-拉夫逊迭代算法收敛性更强、计算速度更快,修正后的各输出参数的最大建模误差减小到1.3762％,满足建模误差需求.     

基于变步长CFD/RBD方法的旋转弹轨迹仿真

采用变步长方法实现非定常Navier-Stokes方程和刚体六自由度运动方程的耦合求解,并对美国ARL旋转弹试验模型的飞行轨迹进行了仿真。旋转弹自由飞行过程中受到空气阻力作用,转速下降,气动力变化趋缓。因此轨迹仿真时先选取较小的时间步长,随着转速的下降逐渐增大步长,这样可以减少计算时间。刚体六自由度运动方程的数值求解采用变步长Adams预估校正法。将定步长和变步长两种方法应用于旋转弹实验模型轨迹仿真,并将计算得到的旋转弹空间位置、姿态角与试验结果进行了对比,结果显示:方法能较精确地仿真旋转弹飞行轨迹。在相同初始步长条件下,变步长方法较定步长方法计算时间减半;在相同计算时间条件下,变步长方法较定步长方法精度更高。     

一种宽带阵列幅相与互耦误差联合校正算法

宽带数字阵列雷达接收通道中存在随频率变化的幅相误差和互耦误差,会严重影响雷达性能。针对这一问题,提出了一种宽带数字阵列幅相与互耦误差联合校正算法。首先选取通带内多个离散频点,对于每个频点,将幅相误差和互耦误差作为一个整体,采用基于子空间原理的窄带校正算法估计其阵列失真参数,并计算校正矩阵;然后将其组合起来,构成频域离散校正矩阵;最后基于最小二乘准则,设计了宽带有限长脉冲响应(FIR)校正滤波器矩阵。利用该矩阵,可实现通带范围内任意带宽入射信号的校正。计算机仿真实验验证了该算法的有效性。对实测数据的处理结果表明该算法在宽带数字阵列雷达系统中具有实用价值。     

三轴磁通门传感器误差校正方法

三轴磁通门传感器在军事和民用领域应用广泛，但由于其存在三轴非正交、零偏和标度系数不一致的问题，导致其存在转向差，影响了其磁测精度。首先，分析了转向差的产生机理，建立了误差模型，通过最小二乘法估算出了误差参数，进而对磁测数据进行了转向差校正。仿真计算表明，该算法对误差参数估算准确，对磁场分量和总场模值均有较好的校正效果，证明了算法的有效性。在磁场测量实验中，利用该算法估算出了传感器的误差参数，并对实测磁场数据进行了校正。校正后，数据的转向差得到了明显抑制，提高了三轴磁通门传感器的测量精度。     

固体火箭发动机CT图像条状伪影校正

为了校正窄角扇束工业CT扫描重建的固体火箭发动机图像中的条状伪影,分析了条状伪影的产生原因.针对条状伪影是由重排和数据对齐后固体火箭发动机投影数据的非光滑连续性引起的,提出了条状伪影校正的两种算法.两种算法均以中间平移步数的投影数据为基准进行投影数据的重排,一种将重排和数据对齐过程分开处理;另一种将重排和数据对齐过程合并处理.为了验证两种条状伪影校正算法的有效性,采用窄角扇束工业CT对某型固体火箭发动机进行3种不同扫描步长的扫描和重建.结果表明重排和数据对齐过程分开处理的校正算法只有在小步长扫描的情况下重建效果较好,条状伪影较少;而重排和数据对齐过程合并处理的校正算法在3种不同的扫描步长下图像重建质量均较好,条状伪影较少.      

求解航空发动机非线性方程组的变步长牛顿法

详细分析了航空涡轮发动机部件共同工作的非线性方程组的求解收敛性问题,并对计算中常见的迭代不收敛问题的机理进行了研究总结。针对常见的不收敛问题,提出了以传统牛顿迭代法为基础的变步长牛顿法加以解决。采用变步长牛顿法后,对某型定几何单轴涡喷发动机进行了一系列的验证计算,计算结果表明计算收敛性得到较大幅度的改善。变步长牛顿法对改善发动机总体性能计算收敛性具有很好的参考价值。     

一种改进的空间目标接近分析快速算法

Alfano-Negron(1993)提出的空间目标接近分析算法将最小相对距离及其对应时刻和进出误差椭球时刻的求解问题均转化为插值多项式求根问题.A-N算法在判断三次多项式根的存在性、筛选合理实根时存在缺陷,可能导致多余计算.由A-N算法提出的准则不能直接计算插值时间步长并可能导致丢根,对此根据多项式插值误差理论提出了一种自适应的插值时间步长选取方法.相比原始A-N算法,完善后的A-N算法计算结果更加可靠.与精确的逐秒比较结果相比,改善后的A-N算法计算速度远高于逐秒比较,具有较高精度,更适合于有实时计算要求的任务.     

人造卫星运动方程数值解中的几个主要问题

本文详细阐述了人造卫星运动方程数值解中的数值稳定化和步长均匀化问题,给出利用能量关系或采用辛算法控制沿迹误差的快速增长和自变量变换解决大偏心率轨道积分过程中的变步长问题,并用计算实例验证了方法的有效性。     

基于复变量的参数敏感性分析

介绍了进行敏感度导数计算的有限差分法和复变量法。在原有流场求解程序的基础上,引入了复变量,实现了敏感度导数的自动计算。算例验证表明,差分法由于减消误差(subtractive cancellation error)的存在,其计算精度对扰动步长比较敏感,合适的扰动步长需经过多次尝试才能得到。而复变量方法虽然计算量大,但是由于没有引入减消误差,因而当扰动步长趋于足够小时其计算精度能够真正达到二阶精度。     

基于共轭次梯度算法的磁传感器安装误差校正

随着头盔显示技术的发展,对头盔电磁定位的精度要求越来越高,在现有的加工工艺和机上安装条件下,要提高定位精度,必须对传感器安装误差进行校正。通过坐标转换原理对安装误差进行建模,在此基础上利用最小二乘原则选取目标函数,将校正过程抽象为最优化问题求解。提出一种基于共轭次梯度算法的最优化问题求解方法,实现了传感器安装误差校正。利用MATLAB上对校正算法进行仿真,仿真结果表明,共轭次梯度算法简洁易用、校正精度高、收敛速度快,能够明显提高磁场测量精度。     

基于全量运动微分方程的飞机飞行系统仿真

飞行系统仿真是飞行模拟器仿真的重要组成部分.飞行系统数学模型中的运动方程模型可以分为小扰动模型和全量运动微分方程模型.由于小扰动模型不能模拟飞机的全部运动状态,所以研究基于全量运动微分方程模型的飞行系统仿真是必要的.介绍了飞机气动力/力矩计算公式和飞机全量运动微分方程以及在飞行系统仿真中飞机气动力/力矩计算和全量运动微分方程解算所要用到的主要算法公式.针对飞机全量微分方程的解算,较详细介绍了一种改进的变步长Runge-Kutta方法并应用该方法进行了飞机定直平飞无操纵小扰动情况下的仿真.结果表明,该数值方法运行稳定,精度也能达到要求.