基于ECEF的误差配准与目标跟踪算法

考虑量测噪声和地球曲率对配准的影响,提出了一种基于地心坐标系(ECEF)的扩展卡尔曼滤波(EKF)配准与目标艰踪算法.根据坐标系转换关系,给出误差配准计算公式,建立目标的动态方程,用EKF方程进行估计.仿真结果表明:该法能同时有效估计目标运动状态和传感器配准误差,可用于远距离的传感器配准和目标跟踪.     

基于辅助模型思想的带可变遗忘因子的最小二乘辨识算法

为了对时滞系统的时滞参数和系统动态参数进行辨识,本文提出了一种基于辅助模型思想的带可变遗忘因子的最小二乘辨识算法。建立辅助模型,用辅助模型输出代替系统的无噪声输出。引入基于预测误差的可变遗忘因子,加快算法的收敛速度,提高算法的预测精度。最后,通过仿真证明了本文算法的有效性。     

机动目标多传感器组网空间配准方法

针对存在传感器偏差的多传感器组网系统跟踪机动目标的问题,把目标状态与传感器偏差进行解耦估计,提出了一种基于交互多模型的两阶段扩展Kalman滤波(IMM-TSEKF)算法。由于传感器观测方程的非线性,文中采用了两阶段扩展Kalman滤波器(TSEKF),针对机动目标,把IMM算法与TSEKF算法相结合用于目标跟踪与空间配准。此外还对算法的时间复杂度进行了分析,并以螺旋机动战术弹道导弹为目标进行组网空间配准与目标跟踪。仿真结果表明,相比于常规的基于交互多模型的增广Kalman滤波(IMM-ASEKF)算法,该文算法在估计性能相当的情况下,减小了计算的复杂度,提高了计算效率,更易于工程实现。     

基于极大似然的单传感器误差配准算法

对单传感器系统误差配准问题进行了研究,首先理论分析了传感器量测系统误差对固定目标探测定位的影响,给出了传感器运动将造成固定目标产生虚像做类似运动的结论;在此基础上,提出了一种基于极大似然的单传感器误差配准算法,该算法基于极大似然准则,利用运动传感器对固定目标虚像位置的多时刻跟踪滤波信息,构建对传感器量测系统误差的极大似然估计,并通过进一步迭代估计获得系统误差最终估计结果,从而能够利用位置未知的固定目标实现运动平台单传感器量测系统误差的精确配准。     

一种改进的正交投影自适应波束形成算法

为减少雷达正交投影自适应波束形成算法中采样协方差矩阵特征分解的运算量，提出了一种改进的正交投影自适应波束形成算法。改进算法利用总体最小二乘法得到噪声子空间。推导了算法的公式，并给出了计算步骤。该算法的计算量小于正交投影算法而性能相当。理论分析和计算机仿真结果表明此算法有效。     

InSAR图像配准雷达几何法处理性能分析

图像配准是干涉合成孔径雷达(InSAR)信号处理的关键步骤。基于雷达几何的InSAR图像配准方法。利用主辅雷达成像几何和外部数字高程模型(DEM)进行主辅SAR图像配准。基于SAR图像距离多普勒定位方程,系统梳理了配准处理精度的影响因素,对各误差因素的作用机理进行了理论分析,并综合分析了该算法对重复航过和单次航过InSAR系统图像的配准处理性能。仿真结果验证了理论分析方法的有效性。分析结果对我国InSAR地面系统建设和相关卫星指标论证具有重要的支撑作用。     

基于改进EX的机动雷达误差配准算法

针对EX(Exact Method)算法的大计算量和耗时对其工程应用造成的不利影响,提出了一种改进的EX算法（MEX算法）,通过优化EX算法的算法结构,消除其存在的冗余运算,提高了实时性;为解决机动雷达情况下的误差配准问题,通过改进MEX算法以适应系统存在姿态角系统误差的特点,提出了扩展的MEX算法（EMEX算法）;把EMEX算法推广应用到多机动雷达情况下的系统误差估计中,得到了采用集中式融合结构的EMEX算法（CEMEX算法）。为验证提出算法的正确性和有效性,对算法进行蒙特卡洛仿真比较,结果表明,MEX算法在保持EX算法估计性能不变的前提下,大大减少了算法耗时,提高了EX算法的估计效率;EMEX算法能够有效地估计出机动雷达的各种系统误差;CEMEX算法能够有效地融合多部雷达量测的信息,具有良好的系统误差估计性能。     

BPSK信号信噪比估计方法的分析与仿真

文章研究了AWGN信道下BPSK信号的信噪比估计问题,在同一系统模型中对最大似然估计、二阶矩四阶矩法、分割符号矩法和最小均方误差法等4种估计算法进行比较,并分析了4种算法的实现复杂度。通过分析和仿真表明在高信噪比时,4种算法均能达到很好的性能,而在低信噪比特别是小于-5dB时估计有较大的偏差。     

新型仿生偏振测角传感器及角度误差补偿算法

沙漠蚂蚁神奇的导航本领为我们研制新型导航传感器提供了有价值的技术参考.分析了沙漠蚂蚁利用天空偏振光分布模式导航的机理,设计了一种新型的仿生偏振测角传感器.提出了一种新的航向角度求解方浇法,给出了一种基于最小二乘支持向量机航向角输出误差补偿算法.利用精密旋转测试台进行了室外航向角度输出测试,实验结果证明了角度解算方法是可行的,角度误差补偿算法是健壮有效的.     

基于复数域拓扑描述的航迹对准关联算法

研究了在组网雷达存在系统误差情况下的目标航迹关联问题,提出了一种基于复数域拓扑描述的系统误差配准前目标航迹对准关联算法。该算法通过构建粗关联波门来对目标航迹进行试验关联,以此建立航迹对准关联信息矩阵,并在对该矩阵进行合理拆分的基础上获得可行对准关联矩阵集合;由于目标航迹间的相对拓扑关系不受量测系统误差影响,算法可用来描述复数域中目标航迹的拓扑关系,并以此计算各可行对准关联矩阵的可行度,从而获得最终航迹对准关联关系。蒙特卡罗仿真结果说明,算法不依赖于估计雷达量测系统误差,实现了误差配准前的航迹准确关联,能够为后端的系统误差配准提供可靠的关联航迹数据。     

GPS/速率陀螺组合Kalman滤波姿态确定算法研究

建立了GPS／速率陀螺组合姿态估计系统的模型，研究比较了三种典型的Kalman滤波姿态确定算法：状态扩充法、量测量求差法和时变噪声估计跟踪自适应滤波算法。给出了某航天器采用GPS／速率陀螺组合姿态确定的仿真计算结果，并对结果进行了分析。结果表明，与传统Kalman滤波算法比较，时变噪声跟踪自适应滤波算法和量测量求差滤波算法能较好地消除GPS测量中相关时变噪声的影响，提高姿态确定的精度；而且时变噪声跟踪自适应滤波算法能很好地消除由于噪声统计性能的不确定性对Kalman滤波的影响，提高姿态确定系统的性能。     

捷联惯导与星跟踪器组合导航算法研究

捷联惯导与小视场星跟踪器构成惯性/天文组合导航系统,核心思想是利用星体跟踪器的高精度测角信息设计滤波修正算法对捷联惯导的导航姿态、方位和位置误差进行滤波估计并修正,以限制捷联惯导系统导航误差随时间的发散,最终提高系统长航时导航的导航精度。在分析小视场星体跟踪器量测量与SINS导航误差之间关系的基础上,设计了两种不同的组合导航算法：位置+方位修正算法和误差角组合导航修正算法。在此基础上对两种算法的导航精度进行了理论分析,并通过长航时仿真飞行数据进行了仿真验证。结果表明：位置+方位修正算法不受载体的位置误差的影响,更适用于星体跟踪器间断工作的情况;误差角组合算法不受载体姿态误差的影响,更适用于SINS初始位置误差得到有效修正的情况。     

An algorithm for estimation and separation of ephemeris and clock errors in SBAS

The estimation and separation of ephemeris and clock errors is an integral part of a SBAS (Space Based Augmentation System). Generally, the global solution is based on the full state approach for satellite errors (ephemeris and clock) and station errors, using a large least square estimator; or the other way is to sequentially estimate the ephemeris and clock through a Kalman filter, using a complex model of the satellite dynamics. In this paper, the estimation and separation of ephemeris and clock errors is addressed through a unique approach of combining both the methods. The algorithm employs measurements, which are pre-processed for various errors and known biases. A single difference technique is used to separately estimate the ephemeris and clock components. The ephemeris Kalman filter uses a priori information of ephemeris errors along with measurements through a minimum variance estimator to provide ephemeris error estimate. A similar approach is adopted in the clock error estimation process, to provide clock and clock rate estimates. The algorithm results are presented using simulated data for known errors in ephemeris/clock and subsequent retrieval. This algorithm estimates these errors as corrections to the broadcast Global Positioning System (GPS) navigation data, required by a SBAS user for accuracy improvement.     

Square-root quaternion cubature Kalman filtering for spacecraft attitude estimation

A novel quaternion estimator called square-root quaternion cubature Kalman filter is proposed for spacecraft attitude estimation. The filter approach uses a gyro-based model for quaternion propagation and a reduced quaternion measurement model to substantially reduce the computational costs. The process and measurement noises of the system model exhibit the same kind of linear state-dependence. The properties of the state-dependent noises are extended and more general expressions for the covariance matrices of such state-dependent noises are developed. The new filter estimates the quaternion directly in vector space and uses a two-step projection method to maintain the quaternion normalization constraint along the estimation process. The square-root forms enjoy a consistently improved numerical stability because all the resulting covariance matrices are guaranteed to stay positive semi-definite. Extensive Monte-Carlo simulations for several typical scenarios are performed, and simulation results indicate that the proposed filter provides lower attitude estimation errors with faster convergence rate than a multiplicative extended Kalman filter, a quaternion Kalman filter, and a generalized Rodrigues parameters (GRPs)-based cubature Kalman filter for large initialization errors.     

基于平方谱的符号率估计方法研究

研究基于信号平方谱的符号率估计方法,从理论上分析BPSK、QPSK和OQPSK信号平方谱中符号率谱线出现的原因和规律,为了提高符号率谱线的可识别性,利用修正的抑制色噪声的非线性滤波方法对平方谱的估计进行滤波,并从运算复杂度、抗噪性能和对信号升余弦滚降因子变化的鲁棒性等方面分析比较文中算法与文献中类似算法的性能,证明文中算法可以在较小的运算复杂度下取得较强的抗噪性能和较好的鲁棒性。     

一种新的脉冲星累积脉冲轮廓时间延迟测量算法

为提高X射线脉冲星导航系统中累积脉冲轮廓的时间延迟测量精度,分析了X射线脉冲星累积脉冲轮廓的特点和现有时延测量算法的缺陷,提出了一种粗略估计和精确测最相结合的时间延迟测量算法.该算法首先利用三阶互小波累积量进行粗略估计,可抑制尺度伸缩和噪声的影响;然后通过抛物面内插法精确测量时间延迟,避免了小步长的迭代运算,可大幅度降低算法的运算量.利用美国罗希(Rossi)X射线时变探测卫星的实测脉冲星数据进行实验,结果表明:该算法可屏蔽由多普勒效应和相位间隔长度的不同引起的尺度伸缩,能够抑制噪声,测量误差小于现有算法;当相位间隔为0.9°时,该算法的测量精度达到最高;该算法运算量小,不足现有算法的10%,适用于X射线脉冲星导航系统.     

基于鲁棒非线性卡尔曼滤波的自适应SLAM算法

针对传统非迹卡尔曼滤波算法缺乏在线自适应调整能力,在噪声模型出现误差时滤波精度下降的问题,提出了一种基于鲁棒无迹卡尔曼滤波的同步定位与地图创建算法。该算法引入了一个多维观测噪声尺度因子,能根据观测噪声统计特性的实际变化情况对每种传感器的噪声模型做出自适应调整,使其逼近真实噪声水平,进而将滤波增益调整到一个适当值,实现滤波器的最优估计。SLAM仿真实验结果表明,在噪声统计特性发生变化的情况下,该算法相比其它几种SLAM算法具有更好的自适应能力,估计精度更高,鲁棒性更强。     

改进PointNetLK的点云智能配准与位姿图优化方法

针对空间在轨服务任务中的非合作目标相对位姿测量问题,提出一种目标可测部位点云的智能配准方法。首先,通过Straight Through滤波算法对半物理仿真平台采集得到的点云进行目标提取,以消除背景数据等杂乱信息;其次,改进PointNetLK神经网络点云配准算法,将提取后的点云数据作为输入,从而获得初步配准结果,解决非合作目标先验信息缺失导致的无法配准问题;最后,建立基于位姿图的优化模型,以降低配准误差,提高配准精度。实验结果表明,与传统迭代最近点(ICP)算法相比,配准综合误差从6.3598降低到1.7291,精度提高约 72.81% 单次耗时从33.16 s降低到4.2 s,效率提升约87.33%,与当前SM ICP等其他算法相比,也具有一定的优势。     

基于预测滤波的卫星交会对接相对位姿确定方法

基于视频制导系统提供的视线测量,引入一种高精度、高鲁棒性的、实时的预测滤波算法,建立系统的误差模型,对角速度和位移速度进行一步预测,从而精确地估计卫星的相对位置和相对姿态。此外提出修正方案,通过卡尔曼增益对相对姿态和相对位移进行修正和更新,估计性能得到改进优化。通过卫星交会对接仿真实验验证算法的有效性,结果表明,预测滤波算法高精确估计相对姿态和相对位置,修正后算法得到了更高的精度结果,满足卫星交会对接要求,对在轨实验有重要参考价值。