两类递推最小二乘估计的方法

本文阐述了两类不同概念的递推最小二乘估计。一类方法是随着观测方程个数的递推;另一类方法是随着方程参数个数的递推,它能够推导出关于外弹道测量数据处理的“最佳弹道估计”(EMBET)方法的表达式。     

卫星线阵立体影像的倾斜仿射变换核线模型

核线约束是构建摄影测量立体模型的重要条件。由于卫星线阵影像的多中心投影特性，难以建立其严格的核线模型。文章从上下视差最小的同名核线特征出发，在仿射变换模型基础上引入核线倾角变化参数，提出一种新的倾斜仿射变换核线模型。通过“无误差”的虚拟同名点仿真试验表明，文章提出的模型受影像范围及地表高差影响较小，在影像区块6 000像元×6 000像元、地表高差1 000m情况下，对于不同形式卫星立体影像的模型误差均小于1个像元。进一步使用实际匹配同名点平差，实验表明：对于SPOT-5、“资源三号”和“高分七号”等卫星影像，文章模型误差相对于匹配观测误差可忽略，实际核线精度在整景影像范围内优于0.8像元，所生成核线影像能够满足后续密集匹配要求。新模型的精确性和普适性相比现有同类模型显著提升，可实际应用于卫星摄影测量处理。     

捷联惯导系统的两种系统级标定方法研究

针对现有捷联惯导的标定方法标定误差大,且部分参数的可观测性较差的问题,本文根据观测量的不同设计两种系统级标定方案,在误差传播模型的基础上,重新推导建立捷联惯导系统的系统级标定模型,分别建立以“速度误差”为观测量的24维大系统标定模型和以“速度误差+姿态误差”为观测量的12维降维标定模型,并设计不同的标定路径。仿真结果表明,两种标定方案都有较高的标定精度,且优势互补,能在不同的标定环境下配合使用。     

天线指向误差引起的对地球服务区覆盖影响

对于同步轨道卫星,天线指向误差是整个有效载荷系统指标的一部分,它将影响天线方向图对地球服务区的覆盖。本文将分析讨论天线指向误差的几个来源,着重给出有卫星姿态控制误差时天线方向图对地球服务区覆盖率变化的计算方法。     

递推样条滤波的工程化应用研究

递推样条模型是目标跟踪中的一类高效建模方法,理论研究与仿真实验表明它有很高的精度和稳健性,但鉴于工程应用问题的复杂性,还需根据实测数据对模型进行验证和改造。以全测速体制下的弹道目标跟踪为背景,在分析实测数据复杂性的基础上,进行了模型工程化应用研究：确定了状态方程和模型更新策略;基于“当前”统计思想,提出了机动适应性更强的“当前”样条模型;引入面向状态的野值检择方法,提高了观测数据质量低时的弹道估计精度;给出了基于不完全预测时间阈值判断滤波发散趋势的方法,和重新初始化的发散应急机制。定性分析和计算实例验证了方法的可行性和有效性。     

红外地平仪光学系统研究及其参数优化设计

本文对于地平仪光学系统的设计思想提出了一个新的观点,它把光学系统看做地平仪整系统的一个有机部分,分析了光学设计与整系统的弦宽变动误差和随机检测误差之间的关系。按照这种思想对于光学系统进行了理论分析和参数优化,给出了优化的光学系统参数及其重要性能指标。本文对于探索地平仪光学系统的设计方法是有益的。     

调频调相应答机距离零值测量的理论和实践

调频调相（FM-PM）体制测控系统距离校零是一大关键性技术难题。国外采用宽带调制器（调制频偏在较大范围变化，其时延变化很小）作信号源测量FM-PM应答机的时延，它给出的FM-PM应答机的时延中包括宽带调制器从“测量”调制度（例如为7.2)到“自校”调制度（例如为0.6）的时延变化增量。我们提出的测量FM-PM应答机时延的方法没有这一缺点。1989年以来，我们的FM-PM应答机距离零值测量方法和设备成功地应用于东方红三号、风云二号、烽火一号、北斗一号和神通一号等系列卫星的距离零值测量。实践中形成了一套完整的理论^[1][2][3]，走出了我国自己的路。本文是FM-PM应答机距离零值测量的理论和实践的总结。     

航天测控系统卫星鉴定技术研究

针对基于卫星的航天测控系统精度鉴定技术开展了深入的分析和研究,提出了较为全面的卫星鉴定的思路和技术途径。在时序比对统计方法的基础上对利用卫星进行系统误差分离的方法展开了深入研究,并将比对估计统计方法和"EMBET"自鉴定方法有机结合起来。通过可行性分析和工程应用充分验证了利用卫星对航天测控系统进行精度鉴定的可行性、正确性和优越性。     

基于收缩理论的高超声速飞行器控制

为了使高超声速飞行器能够跟踪预定指令,针对其严反馈模型提出了基于收缩理论的控制方法。由于高度和速度相对独立,因此分开设计控制器。控制器设计过程中,以基于反步法的收缩理论为核心,对于模型中不确定项利用自适应进行在线识别;引入动态面对虚拟控制输入进行求导,并利用收缩下的奇异摄动分析降阶系统,可以证明降阶前后状态误差间的偏差及滤波误差有界。采用此方法,可证明系统状态半全局收敛,跟踪误差及自适应估计误差有界。     

加速度表动态模型辨识和误差补偿

本文讨论全液浮陀螺加速度表的动态模型辨识及应用辨识所得模型进行动态跟踪误差补偿的方法。文章首先根据陀螺加速度表的动态模型估算了全程跟踪误差,其次介绍了脉冲传递函数参数的最小二乘估计和应用AIC准则来确定MA噪声的滑动阶数的原理。接下来讨论了用内环力矩器输入试验来实现辨识的可行性和实现辨识的一些问题。然后探讨了补偿动态跟踪误差的一些方法。最后对于一阶MA噪声情况应用增广最小二乘法进行了辨识仿真实验。仿真实验结果表明,全液浮陀螺加速度表的动态模型是可以辨识的。     

误差链对星载网状可展开天线电性能影响分析

针对星载网状可展开天线因展开臂、展开关节等产生的误差链和地面电性能不可测试等问题,开展误差链对天线电性能的影响分析。引入位置姿态转换矩阵建立误差链传递模型,将此误差模型引入到天线辐射场分析模型,并建立各误差环节对天线电性能的机电耦合模型,通过数值方法得到固定误差和不定误差与天线平均功率方向图的关系,以及角度误差与天线最大增益之间的定量关系。分析结果表明:角度误差对误差链有明显的放大作用,相比于位置误差对电性能的影响较大,角度误差与最大增益有均匀或突变等不同程度的单调递减关系,因此在天线设计与安装中应着重关注和调整各安装位置的角度误差。     

一种新的快速传递对准方法及其可观测度分析

传递对准能够充分的利用丰惯导(MINS)的高精度导航信息,使子惯导(SINS)获得较高的对准精度和较快的对准速度,成为机载、舰载武器惯导系统初始对准的首选方案.为了实现快速传递对准,美国学者Kain放弃了在导航坐标系内定义姿态误差进而建立误差模型的传统方案,在载体坐标系内分别定义了真实姿态误差和计算姿态误差,并分别建立了误差模型,并在该模型的基础上提出了具有较快对准速度和较高对准精度的"速度+姿态"匹配快速传递对准方法.提出了基于该误差模型的"速度+角速度"匹配快速传递对准方法,并对基于奇异值分解的町观测度分析方法进行了改进,通过可观测度的分析表明本文所提方法使得真实姿态误差的可观测度有较大的提高,仿真结果验证了理论分析的结论,各个坐标轴上姿态误差角的估计精度都有不同程度的提高,特别是方位误差角的估计误差减小为不到原来的1/3.     

系统误差模型的建立方法

为了提高制导控制系统的精度 ,需要对误差进行预测和补偿 ,而根据预测的实验数据建立准确的数学模型是提高补偿效果的必要步骤。阐述了根据试验测出的系统误差数据或曲线 ,利用估计理论建立误差模型的方法 ,尤其是多维系统误差模型的建立方法 ,为误差补偿提供数学模型。结果表明 :采用估计理论建立的系统误差模型可以达到所需要的精度 ,在工程上是可行的     

BTT导弹块模型的鲁棒自适应设计

针对BTT导弹的非线性模型,给出了其适合用backstepping设计方法的块控模型。充分利用系统的结构特点,结合块控原理、backstepping设计方法、鲁棒控制和自适应控制方法,提出了一种鲁棒自适应控制器的设计方法。允许系统中的每一个子块都存在不确定性,采用非线性跟踪微分器减小了backstepping设计中的“计算膨胀”问题,并且避免了系统控制矩阵未知时控制器可能的奇异问题,证明了系统的状态跟踪误差和参数误差指数收敛于原点的一个邻域。最后给出的仿真结果显示了本文方法的有效性。     

惯性制导系统误差补偿评估模型研究

对惯性制导系统误差补偿是提高导弹射击精度的简单有效途径，研究补偿效果的前提是系统误差模型和噪声模型的确定。通过研究飞行工作环境变化导致的系统模型差异，结合惯性制导实时补偿方法，提出了基于工程背景的误差补偿和补偿评估模型的选取方法，仿真分析表明此方法有利于验后误差系数的分离和补偿精度的评估。     

考虑特征模型的高超声速飞行器全通道自适应控制

针对高超声速飞行器具有强非线性、高不确定性及强耦合等特点,提出一种基于反馈线性化控制与特征模型自适应控制相结合的姿态控制律设计方法,解决姿态控制系统的非线性耦合与不确定性,保证飞行器控制系统稳定。首先,建立高超声速飞行器全通道非线性耦合的动力学模型。其次,利用反馈线性化控制方法将全通道非线性耦合系统解耦成近似线性系统,并对线性解耦系统设计输出反馈控制律;而对于反馈线性化控制依赖于系统的精确数学模型,并对建模误差和外部干扰敏感的问题,设计基于误差特征模型的自适应控制律,提高系统的适应性;针对原动力学模型,证明闭环控制系统是有界稳定的。最后,通过数学仿真校验了控制律设计的正确性与有效性,仿真结果表明设计的姿态控制系统可以很好地跟踪指令,具有较强的鲁棒稳定性。     

高超声速机动目标天基跟踪鲁棒性滤波方法

为解决高超声速滑翔飞行器(HGV)机动飞行过程中的跟踪问题,提出了一种基于机动观测器补偿的鲁棒扩展卡尔曼滤波方法。针对传统卡尔曼滤波器由于模型误差而无法稳定跟踪的问题,首先建立了HGV动力学模型和天基红外测量模型;随后,设计机动观测器对未知气动加速度进行在线估计;在此基础上,利用机动估计对扩展卡尔曼滤波中的预测步骤进行修正,克服了因模型误差而导致的滤波发散问题;最后,考虑到机动观测器的时延误差,在扩展卡尔曼滤波迭代过程中引入次优渐消因子,提高了滤波跟踪的鲁棒性。与强跟踪滤波、扩维卡尔曼滤波、交互多模型滤波等典型跟踪方法相比,所提方法可在不具备目标机动先验信息的情况下,以较低的计算耗时取得良好的稳定性和跟踪精度。     

分布式SAR时间同步误差的影响分析与试验验证

时间同步是空间同步和相位同步的工作前提,是实现星载分布式SAR干涉测量的核心问题.基于多项式时间同步误差模型,给出了含时间同步误差的数字回波信号仿真模型.采用理论分析与全数字仿真试验相结合的方式分析了时间同步误差对于涉测绘带损失、双站SAR成像以及干涉测高精度的影响.基于包含SAR载荷和时间同步样机等实物在内的半实物仿真系统,提出了采用不同设备连接方案的误差隔离和溯源试验评估方法,通过试验结果对比分析得到时间同步误差对干涉测高的准确影响结果.最后综合得到对时间同步分系统的输入输出指标要求.本文工作对时间同步的工程实现提供有力支撑.     

基于双回路扩展卡尔曼滤波的惯性平台连续自标定

为解决传统的惯性平台连续自标定中,由于系统非线性强、状态向量维数大引起的滤波收敛速度慢、对滤波初始条件敏感等问题,研究了一种双回路扩展卡尔曼滤波方法。首先给出了平台连续自标定的误差模型;然后根据加速度计误差与导航误差之间的关系,对加速度计输出进行预滤波得到加速度计输出误差;同时通过分析陀螺仪误差在平台连续自标定过程中的传播特性,将耦合在加速度计输出误差中的陀螺仪误差解耦;最后以陀螺仪误差和加速度计输出为观测量,建立了陀螺仪和加速度计的扩展卡尔曼滤波方程,分别对陀螺仪和加速度计误差系数进行标定,实现双回路扩展卡尔曼滤波。仿真结果表明,该方法能够在900 s内以低于0.05%的相对误差标定出所有的平台误差系数,并且对滤波初始条件不敏感,可以有效地扩展连续自标定方法的实际应用。     

基于时变比例系数的陀螺仪/星敏感器组合定姿方法研究

为提高卫星定姿精度,对一种基于时变比例系数的陀螺仪/星敏器组合定姿方法进行了研究。采用扩展卡尔曼滤波(EKF)方法进行组合定姿。针对传统EKF的估计误差稳态值存在波动的问题,基于陀螺仪误差模型分析,对传统陀螺仪误差模型进行改进,将观测性较好的四元数误差引入陀螺仪误差模型。为提高稳态精度并尽量缩短收敛时间,用时变比例系数对四元数误差进行加权,在滤波初期选择相对较小的比例系数以弱化比例系数对滤波的影响,使滤波器较快收敛,之后逐渐加大比例系数以提高稳态精度。给出了决定时变比例系数相关参数的确定方法,以及改进滤波器的设计及其控制原理。仿真结果表明:与传统陀螺仪和有固定比例系数的两种误差模型相比,所建立的陀螺仪误差模型能以相对较少的收敛时间,减小估计误差稳态值波动,有效提高姿态角估计精度。