非线性估计理论的最新进展

扩展Kalman滤波(EKF)是应用最广的非线性估计方法，然而它存在实现性差、计算量大、估计精度低等缺陷，这些问题起源于。EKF采用了Taylor展开近似。在阐明非线性估计的本质，剖析EKF等传统方法的特点及缺陷的基础上，从非线性估计革新的两条发展思路——非Taylor展开的线性变换及非线性变换出发，分别对插值滤波、Unscented滤波、粒子滤波和神经网络滤波这四种近年来最具特色的新方法进行介绍和评述。通过分析这些方法的工作原理、性能特点、必要性和可行性，将非线性估计最新进展的思想传承、本质内涵、地位与作用予以展现，指出各方法的现存问题、发展潜力和最具可实现性的发展方向。同时强调了各种算法的选取须根据具体应用场合和条件，在主要性能指标之间综合权衡。     

级联滤波器并行频域实现的研究

文章介绍了一种用于两个或多个级联滤波器并行频域实现的有效的计算方法,特别是当滤波器阶数很大时,该算法只需计算一个DFT和IDFT,DFT／IDFT的点数远远小于滤波器的阶数;并且滤波器既可以是时不变的,也可以是时变的。     

Rao—Blackwellized粒子滤波在SINS／GPS深组合导航系统中的应用研究

在组合导航系统数据处理中,有时会出现线性非线性混合模型的高维滤波问题,此时采用传统的线性卡尔曼滤波无法直接处理,而一般的非线性粒子滤波计算量往往很大,难以满足导航系统实时性要求.因此,本文提出了利用Rao-Blackwellized(R B)思想对上述组合导航滤波模型进行分块处理,对于线性子空间采用卡尔曼滤波方法,对于非线性子空间采用粒子滤波方法.优化处理后的粒子滤波维数从20减少到3,使抽样所需的粒子数大大减少.通过仿真验证表明,在选取相同粒子数目前提下,本算法的滤波精度明显提高,并有效保证了导航计算的实时性.     

预测滤波器的分散化结构

预测滤波器是一种基于非线性系统模型的滤波方法,它通过使输出一步前向预测误差最小来估计模型误差,具有较高的估计精度.当预测滤波器应用到多传感器系统时,存在维数多、计算量大等缺点.本文提出了一种预测滤波器的分散化方案,将分散化滤波的优点引入到预测滤波器中.该方案中子滤波器各自给出模型误差的局部估计,并传递给主滤波器.主滤波器由此计算全局最优估计,并反馈重置各子滤波器.通过多传感器卫星测姿系统的仿真,证实分散化之后的预测滤波器与集中的预测滤波器具有相同的精度.同时,分散化的结构具有维数低、矩阵运算量小等优点,而且有利于增强系统的故障检测能力,提高系统的容错性.     

Kalman滤波工程应用问题分析及改进方法研究

Kalman滤波方法是理论成熟和工程应用广泛的估计方法。但在工程实际中，因原始数据质量和各种初始条件的变化，Kalman滤波经常出现不收敛的现象，尽管理论上有许多克服滤波发散的机制，但工程应用效果并不明显。本文从数据残差入手，提出了改进增益矩阵的滤波方法。经仿真计算证明，该方法有效的解决了滤波发散问题，并极大的提高了估计精度。     

卡尔曼滤波中动态模型的分级解耦

本文对卡尔曼滤波中动态模型的解耦提一种新的方法，这种方法其实质是把对整个动态模型的并联滤波估计变成对整个动态模型的分级串联滤波估计。这种分解耦的方法即可用于线性动态模型又可用于非线性动态模型。对于阶数很高的非线性动态模型，这种方法对于提高估计精度，减少量和计算时间，更有其优越性。本文利用一个九阶非线性动态模型进行仿真计算。计算结果说明了这种方法的有效性。     

关于卫星姿态确定非线性滤波算法的研究

本文探讨了利用方位矢量和陀螺速率观测信息确定卫星姿态的问题。该问题实际上是一个非线性/非高斯状态滤波问题,因此,经典的基于EKF和UKF算法的姿态滤波器有可能失败,尤其是当初始状态的先验估计不可能精确得知的情况下。近来,粒子滤波理论已经开始应用于姿态确定问题,但是,这类算法往往需要大量的“粒子”,这对有限计算能力来说是一个沉重的负担。为此,本文尝试利用双重滤波方法,在每个序贯估计过程中,将有陀螺姿态确定问题暂时分解为1个四元数估计问题和1个陀螺常漂参数估计问题。本文提出了2个双重滤波器,包括1个姿态确定双重粒子滤波器和1个姿态确定的混合型滤波器。这两者都采用一个相同的四元数粒子滤波器,但在粒子重采样和平滑处理方面,不同于近来提出的类似滤波器。至于陀螺常漂估计,双重粒子滤波器发展了一个辅助粒子滤波器,而混合滤波器中则发展了一个参数UKF滤波器。通过与经典的姿态确定滤波器的仿真比较,证实了本文新提的2个算法的有效性和优越性。
     

X射线脉冲星导航中的滤波方法分析

X射线脉冲星导航由于需要大量的观测数据来确定天体方位,因此需要较长的滤波周期(500 ～ 1000s),系统的状态方程是非线性的.若采用扩展Kalman滤波(EKF),线性化时会产生较大的高阶截断误差,且Jacobian矩阵不易精确计算,导致定轨的精度较低.文中采用非线性滤波方法- Unscented Kalman 滤...     

卫星姿态的鲁棒反馈滤波器方法研究

针对传统卫星姿态估计过程中计算量大的问题,提出了基于控制反馈的卫星姿态鲁棒滤波方法,将滤波器的新息作为闭环系统的输入,由此可以分离动态滤波方程中的时变因素(卫星姿态角速度),再将时变因素作为系统的不确定性考虑,最终通过鲁棒滤波方法对线性时不变系统的最终稳态值进行求解。该方法可以通过陀螺与星敏感器的参数信息,提前离线计算出滤波器的相关参数,具有很强的工程可用性。仿真结果表明,在卫星存在旋转角速度时,三轴的估计精度(MSE)比不考虑系统时变因素的控制反馈滤波器分别提升了12%,21. 05%,4%。     

H∞滤波与粒子滤波在SINS传递对准方面的比较研究

为提高传递对准的精确性和鲁棒性,将H∞滤波和粒子滤波运用到SINS动基座传递对准,并对H∞滤波和粒子滤波应用于传递对准的鲁棒效果进行了比较。仿真结果表明,在有色噪声和白噪声强度较小时,两种滤波方法的滤波精度差别不大,但当有色噪声和白噪声强度较大时,粒子滤波精度优于H∞滤波。并且就估计精度而言,其鲁棒性优于H∞滤波,但H∞滤波的估计速度优于粒子滤波。     

层合复合材料的损伤刚度分析

渐近均匀化方法是一种便于同时求解复合材料细观与宏观性能的有效方法。本文在均匀化方法的基础上，通过层合结构的均匀化基元，建立相应有有限元方法，对层合板进行损伤刚度分析。与其它方法和实验结果的比较显示其具有良好的精度和直观方便的优点。最后应用上述方法对固体发动机壳体材料ＡＰＭＯＣ纤维复合材料的损伤刚度性能进行了分析。     

一种新的Turbo译码算法及其仿真实现

通过对Turbo码的原有译码算法的研究和仿真,发现原译码算法延时较大、译码速率较低,为了改善译码性能,提高译码速率、减小译码延时,文章提出了一种新的译码算法,并进行了性能仿真和工程实现,证明这种译码算法具有良好的性能和实用价值,与原有译码算法比较,在性能上也有优越性。     

传输线矩阵法细线模型的馈电方法

针对TLM细线模型提出一种馈电方法,使得模型可用于计算线天线的端口特性。采用电压源激励,馈电点可位于细线模型的中心或者两个细线模型之间,分析得出相应的馈电点处的电流计算公式。采用馈电方法下的TLM细线模型仿真计算振子天线的输入阻抗,误差分析表明计算结果具有很好的精度,从而证明了馈电方法的有效性。馈电方法下的TLM细线模型可用于各种线结构端口特性的求解,具有实际意义。     

航天器低频电缆弯曲半径控制方法

航天器低频电缆连接可靠性直接关系到整器产品的性能实现。文章对电缆使用过程中的弯曲受力情况进行了分析,提出了一种电缆弯曲半径的控制方法,能够在电缆布局设计阶段对弯曲半径不足的电缆分支进行识别并实施弯曲成型方案。应用该方法可使得低频电缆避免在使用过程中因承受过大应力而导致的电缆导线断裂风险。工程实践亦表明该控制方法具有良好的应用效果和推广前景。     

用于导弹系统性能统计分析的统计线性化伴随法

本文在研究ＳＬＡＭ方法基础上，进行了理论推导和计算方法方面的改进，并将此方法应用于导弹系统性能的统计分析，计算机仿真结果表明该方法与采用ＣＡＤＥＴ方法的结果完全一致。     

一种基于CW方程的交会远程导引终端误差分析新方法

直接采用轨道坐标系的相对位置和速度描述交会远程导引误差会产生误差放大的不合理现象,对远程导引误差的精确分析需寻求新的误差描述与分析方法。本文在算例分析的基础上提出了一种基于CW方程的远距离导引终端误差分析新方法,并利用该方法建立误差模型分析远程导引的误差分布与传播。分析结果表明基于CW方程的远程导引误差模型能较为准确地描述远程导引终端的误差状态和后续传播情况,适合在实际工程中用于描述远程导引终端精度指标。     

基于压力变送器及智能仪表的箱压自动控制技术

目前发动机地面试验过程中的泵入口压力控制主要是通过控制介质贮箱内压力来实现的.介绍了大型液体火箭发动机研制试验中介质贮箱压力自动控制的一种新方法,这种方法集试验过程信号采集、动态工艺参数显示、上下限设定值显示、报警显示输出及自动控制为一体,减小了手动调节箱压继电器的操作误差,使系统的可靠性得到了很大程度的提高.     

The method of nearby problems for estimation of numerical error in orbital-mechanics simulations

The method of nearby problems has previously been applied to validate the accuracy of numerical solutions of the problems in fluid dynamics. In this paper, the application of this method is extended to the problems in orbital mechanics. Using this method, the error in the numerical simulations of two-body and three-body equations of motion is estimated. A fixed step-size and a variable step-size numerical integration scheme are used for the simulations. The method of nearby problems is found to provide reliable error estimates and has advantages of cost efficiency and ease of use.     

预报误差法在伺服系统时域辨识中的应用与实现

介绍了系统辨识中的预报误差法的基本原理,设计了一种简洁通用的软硬件辨识平台。成功地应用预报误差的辨识方法对一个实际的中功率雷达伺服系统实现了时域辨识,得到了该伺服系统比较准确的模型。将辨识结果与一般最小二乘法的辨识结果进行了比较,发现此辨识方法在抑制噪声方面有很大的改进。     

巡航导弹快速自对准技术研究

惯性导航平台存在航向效应,对自对准精度影响较大。研究探讨存在航向效应的导航平台的快速自对准技术。首先根据巡航导弹作战要求,选用两位置、零力矩解析自对准方案,并讨论了通过优选位置转换角度保证自对准精度的方法。然后给出了利用冗余敏感轴输出信息消除航向效应影响的原因和方法。最后估算了自对准精度和对准时间。结果表明:该方案可在较短时间内以较高的精度满足巡航导弹对准精度的要求。