外弹道容错样条微分技术研究及应用

外测系统中传统的正交多项式微分方法和自然样条微分方法容错能力弱,无法避免截断误差、消除异常数据的影响,并且求得的微分结果对随机误差敏感。为了解决这些问题,提出容错样条微分技术,融合了自然样条微分算法与正交多项式中心平滑的优点,不仅增强了算法的容错性能、降低了结果对随机误差的敏感性,并且减小了截断误差。通过仿真试验,验证了该算法的实用性和有效性,为试验任务提供了高精度的弹道参数结果。     

矩阵的奇异值分解 在红外光谱预处理中的应用

研究了矩阵的奇异值分解在红外光谱预处理中的应用。对奇异值序列,采用间距最大最高峰原则,选择有效秩的阶次;对原始光谱进行奇异值降噪处理、一阶微分处理,用相关系数法选择建模谱段为3 100~2 650 cm~(-1)和1 600~1 250 cm~(-1);采用PLS法建立运动粘度的校正模型,并与卷积平滑等预处理方法进行比较。模型校正集的相关系数(R_c)为0.977 9,标准偏差SEC为0.100 5,预测集的相关系数(R_P)为0.941 2,标准偏差SEP为0.154 7。研究结果表明:奇异值分解和一阶微分相结合可有效去除光谱噪声和基线漂移的干扰,提高PLS分析模型的准确度。     

基于改进滑动窗多项式拟合法的 航空器4D航迹预测

准确的航迹预测是提升无人机飞行防相撞空中威胁态势预警能力的基础,针对入侵机,提出一种改进滑动窗多项式拟合航迹预测方法。主要进行两方面改进:一是对当前值之后的数个未来值预测时,为各个预测值在滑动窗内构建合适的多项式拟合方程;二是依据当前航迹值与此前有限个连续航迹值所反映出的目标运动模式信息,自适应调整拟合多项式阶数与滑动窗长度。结果表明:较之传统滑动窗多项式拟合法,本文方法具有更高的航迹预测精度,能够在一定程度上改善非合作航空器的航迹预测精度,验证了其在航迹预测中的可行性和有效性。     

动态数据异常值辨识方法

本文研究用于动态数据事后处理的异常值辨识问题，提出用多项式平滑残差平方和、一步预报残差与M－估计进行辨的方法，仿真结果表明，该方法对6σ以上的异常值有较强的辨识能力。     

基于相位平滑伪距的GNSS时差监测评估

随着全球卫星导航系统进一步的发展和完善,在系统层面上对各个GNSS进行实时时差监测是必要的。为了降低时差监测中伪距观测值的观测噪声及多径误差对时差监测的影响,采用相位平滑伪距的方法对伪距观测值的噪声及多径误差进行平滑,该方法可以实时地对伪距观测值进行处理,并且具有较好的平滑效果。利用平滑后的伪距观测值进行时差监测可以将时差监测值的标准差由2~4ns降低到1~3ns,噪声降低比率平均在20%以上。在与BIPM公布的时差数据相比,GPS-GLONASS实测值也具有较好的一致性,可以满足GNSS时差监测与预报的需求。     

色噪声情况下微分平滑求速的最优滤波问题

本文针对较接近真实的测量误差模型,讨论了最优微分平滑滤波器与白噪声滤波器这两种滤波器误差传播权系数的差别。结果表明,用对白噪声最优的滤波器微分平滑色噪声数据,可能带来很大的精度损失;从实测数据验算结果来看,精度损失一倍以上。表明了从软件方面提高外测精度的潜力。     

不良导体导热系数实验降温数据处理讨论

以数据分析和绘图软件Origin为例,对稳态法测量不良导体导热系数实验中计算散热盘在稳态温度的降温速率进行了计算机辅助处理过程介绍。对软件辅助处理过程中的散热盘降温曲线拟合依据进行了原理推导。基于牛顿冷却定律,推导得知冷却降温时物体的温度T与时间t之间遵循幂级数多项式形式,因此计算机软件辅助处理进行降温曲线拟合时,采用多项式拟合。一般情况下,拟合时多项式的阶数选择2阶便可满足结果精确度要求。     

色噪声数据多项式平滑的若干问题

一、引言在数据平滑的初步分析中,一般均假设观测值随机误差是序列不相关的(白噪声数据)。但仔细观察后可以发现,电子跟踪设备获取的观测数据的随机误差实际是序列相关的(色噪声数据)。随着对数据处理质量要求的日益提高,如何设计平滑色噪声数据的数值滤波器、如何估算该滤波器的输出输入方差比以及怎样合理地使用它等,显然是人们关心的问题。有关白噪声数据多项式平滑,国内已有不少文章和书籍对此作了详尽的论述和介绍,在外测数据处理等实践中也得到了广泛的应用,但有关色噪声数据的平滑问题则较少看到,在     

滑动式Thiele型连分式插值方法在GPS精密星历中的应用

在动态GPS精密定位中,必须使用高精度的GPS卫星轨道数据,但是IGS组织只提供15min间隔的精密星历,无法满足间隔时间较短的动态定位要求,用多项式逼近效果很差,另外对于不同的星历插值没有高效的方法能确定最佳多项式阶数。因此,利用Thiele型连分式建立有理函数,并在此基础上提出滑动式Thiele型连分式插值的方法,简化了方法又提高了内插精度,并通过算例与Lagrange多项式和Chebyshev多项式进行了分析和比较,结果表明该插值方法可以更加有效地改进插值精度。     

高速采样测量数据处理方法研究

探讨在新一代高精度测速体制下，外测数据原有处理方法应用到高采样率数据时的缺陷，提出将原始采样数据分段、分层进行多次处理，结合二步最小二乘、等距样条拟舍和区间长度自适应的时间多项式中心平滑技术，可降低每次处理的数据量，并逐步滤除周期噪声与色噪声，提高了处理结果的精度。     

基于二次指数平滑的发动机气路参数偏差值平滑

利用二次指数平滑法进行气路参数偏差值的异常点识别与平滑,首先建立了基于二次指数平滑的异常点识别方法,然后建立发动机参数偏差值平滑的评价指标,最后根据该指标通过粒子群算法对平滑系数和显著性水平进行优化.通过实例应用验证该方法对于发动机气路参数具有很好的平滑效果,满足工程使用的要求.     

大、小增量数据的最优平滑求速问题

本文根据工程实际,将等间隔取样增量数据(称小增量)作基本量,在相关噪声假设条件下,用马尔可夫估计理论,全面研究了二阶多项式最优滤波器中心平滑求速问题。给出了诸主要误差影响的公式;在该误差特性下,比较了优与非优(白噪声滤波器)平滑求速的效果;论证了白噪声时滤波器最佳参数的选取;研完了减小截断误差加权滤波器平滑求速的方法和效果。对通常以等间隔取样增量数椐的累加和(称大增量)为基本量的情况,也用马尔可夫估计理论,作了类似推导、研究和比较。为便于工程直接使用和研究。文中列出了有关数值结果。     

关于二阶中心平滑求速方法的一点改进

本文对空间飞行器外测数据处理常用的经典二阶中心平滑求速方法,提出一点改进意见,即将经典公式(?)式中,C 为介于0和1间的某常数,合理选取其值,可以做到既不明显损失随机误差输出/输入标准偏差比,又能一定程度地减小二阶中心平滑求速的截断误差。如前者损失5%,后者可减小约13%;或前者损失3%,后者减小约10%。     

基于映射函数的中心型三阶格式

高阶有限差分格式具有更小的数值耗散和色散误差,可以更好地捕捉流场的精细结构。在工程计算中,追求计算格式高分辨率的同时,也要兼顾其稳定性。Henrick首先提出映射函数的方法,作用于WENO5格式的非线性权,使其满足收敛阶数要求并提高了格式的性能。不同于Henrick的构造思路,李沁等提出了一种分段多项式形式的映射函数,改进后的WENO5格式在保证稳定性的前提下,拥有更好的分辨率。本文采用映射函数的思想,将一种五次分段多项式映射函数(Piecewise Polynomial Mapping Method,PPM)运用到中心型三阶格式上,构造出SWENO3-PPM5格式;将Henrick等提出的映射函数运用到中心型三阶格式上,构造出SWENO3-M格式,并与NND、WENO3格式的性能进行比较。近似色散关系分析表明,SWENO3-PPM5和SWENO3-M的色散和耗散关系相比于WENO3得到明显的提高。典型一维算例(Shu-osher问题)、二维算例(激波/层流边界层干扰问题、激波/旋涡干扰问题、绕25°/55°尖双锥流动问题)的计算结果表明,新格式具有比NND、WENO3更高的分辨能力,可以更好地捕捉到流场中的激波、接触间断面等复杂的流动现象,且由于分段多项式映射函数相比于Henrick提出的映射函数,可以使最终的非线性权值更加接近于格式的线性权,因此SWENO3-PPM5的分辨率要稍微高于SWENO3-M。     

压气机失稳过程的幅值与频率理论研究

在压气机主动稳定控制与健康监控时,为了准确描述失速和喘振的幅值与频率特性,以压气机系统模型为基础,从动力学的角度,基于失速团的构成,应用模态波理论分析压气机失速行为;基于压气机喘振的一维振荡特性,应用强非线性理论分析喘振现象;通过分析推导并给出压气机失稳过程的幅值与频率理论描述。数值仿真表明:失速与喘振的幅值与频率是压气机特性、压气机结构参数与气流参数的函数,在失速过程中,模态阶数越低,其幅值越先出现并趋于稳定;扰动模态阶数越高,旋转频率越大;在喘振过程中,压气机出口节流系数越小,喘振幅值与振荡频率越大。     

基于粒子群算法的飞机燃油箱热参数反演

为获取用于定量评估可燃性的飞机燃油箱热参数，从集中参数法建立燃油箱热模型的假设出发，基于粒子群算法和飞行试验数据，对某型飞机中央油箱热参数的反演进行了探索。选取了4种不同的参数作为目标函数，对比研究了目标函数的选取对热参数反演结果的影响。研究结果显示：反演得出的燃油箱热参数模型，其输出值与试验值变化规律一致，证明了该方法的有效性；其次以整体均方差为目标函数的反演结果与试验值最为吻合，模型输出值与试验值最大偏差为2.62 K；最后对整体均方差增加惩罚项的措施能够使反演后热参数模型满足适航规章的要求。     

基于响应面模型的波瓣混合排气系统近似模型研究

基于Navier-Stokes方程组对涡扇发动机波瓣强迫混合排气系统进行了数值模拟,获得了波瓣尾缘位置内、外涵流通面积与内、外涵入口位置流道截面积相等时,不同波瓣高宽比对波瓣混合排气系统性能参数以及结构参数的影响规律。并以此为基础,采用不同阶数的多项式响应面模型建立了波瓣性能参数随高宽比变化的近似模型。在多项式响应面模型拟合精度方面,相对于二阶、三阶多项式响应面模型,四阶多项式响应面模型能够较好地反映出热混合效率、总压恢复系数、排气系统相对推力、波瓣混合器相对质量随波瓣高宽比的变化规律,其拟合结果与数值仿真结果也相差极小。在波瓣高宽比对混合排气系统性能影响方面,在混合排气系统出口截面处,随着波瓣高宽比的增加,热混合效率在"波浪状"的变化规律中整体呈现出"增大-减小"发展趋势,总压恢复系数则呈现出"缓慢增加-迅速降低-增加-迅速下降"的复杂变化趋势;在排气系统相对推力方面,当高宽比大于3时,虽然相对推力呈现出波浪形的变化趋势,但变化值极小;对于波瓣混合器的相对质量,随着高宽比的增加,波瓣混合器的相对质量逐渐增大。     

输入受限的高超声速飞行器鲁棒反演控制

针对存在参数摄动的吸气式高超声速飞行器（AHV）弹性体模型,考虑执行机构幅值和速率受限问题,提出了一种基于辅助误差补偿策略的鲁棒反演控制方法。采用改进的辅助系统,保证了执行机构在幅值与速率同时达到饱和时闭环控制系统的稳定性和跟踪误差的有界性;采用有限时间收敛微分器（FD）,实现了对虚拟指令及其一阶导数的有效估计,并在此基础上,设计非线性干扰观测器（NDO）,对模型不确定项进行了平滑估计,进一步提高了控制精度。通过仿真,验证了所设计控制方法的有效性。     

“频域最小阶Kx-观测器”的设计

利用受控系统在频域的传递函数矩阵,直接设计频域最小阶Kx-观测器,可以避免状态空间实现这一中间环节,减少研究层次。本文利用多项式向量空间的对偶最小基和多项式矩阵的Popov阶梯形的概念,分析了频域最小阶Kx-观测器的设计问题,做了大量简化,得到一种设计算法,并附有例题说明。层次清楚,方法简便,在工程应用上是可取的。 文中对于频域Kx-观测器的可能最小阶数,也作了一些讨论,得到一些有益的结果。     

用最小二乘拟合残差统计观测数据的误差特性

本文介绍了用最小二乘曲线拟合残差来统计观测数据误差特性的方法。当观测误差时间序列不是白噪声而是相关噪声时,它不仅可以统计误差序列的方差,还可以统计相关系数。文章还介绍了通过统计假设检验确定拟合曲线多项式阶数的方法,并首次用于对实测数据的检验,得到了令人满意的结果。