飞行模拟机线性协调洗出滤波及其仿真

基于六自由度运动平台的飞行模拟机以它的经济性、安全性等优异性能,日益成为驾驶员和飞行员的理想训练工具.驾驶员的视觉、听觉、触觉以及体感是模拟机的四大模拟要素,直接影响模拟机的逼真度.由于六自由度运动平台运动行程有限,为了在有效的运动范围内给飞行员提供较为逼真的瞬时过载及重力影响,驱动信号需要洗出.运用线性协调洗出滤波算法为基于六自由度运动飞行模拟机实现洗出滤波,并进行了仿真.     

洗出算法在控制补偿下的多通道结构优化

飞行模拟器的模拟逼真度在一定程度上取决于经典洗出算法的参数好坏，而其参数固定、信号缺失等弊端使洗出运动存在相位失真、延迟和错误暗示等诸多问题，导致飞行模拟逼真度不足。本文设计了多通道变参数滤波器结合模糊控制器实时改变其固定的截止频率；引入带通滤波器将输入信号与平动高频、中频、低频信号差分后经过二次滤波补偿缺失信号；结合平动高频信号中掺杂少量的低频信号经过滤波、角度转换环节补偿洗出角位移。通过Simulink建模仿真对改进算法进行验证，结果表明，改进后的算法较经典洗出算法平台运动空间更大、持续加速度模拟度更高，优化了相位延迟、错误暗示等问题，提升了飞行模拟逼真度。     

抗差自适应分步滤波算法在PPP/INS组合导航中的应用

针对常规抗差自适应滤波算法在PPP/INS组合导航应用中存在难以准确识别和分离观测粗差及运动异常对定位结果影响的问题，基于分类因子自适应滤波原理,提出了一种抗差自适应分步滤波算法。该算法首先执行第一步滤波,对状态模型异常信息进行隔离，仅对观测粗差进行诊断和抗差处理；然后在第一步滤波的基础上，执行第二步滤波，对状态模型异常进行诊断和自适应处理。算法分析表明，抗差自适应分步滤波算法可以准确地识别和分离观测粗差和运动异常扰动。实验结果表明，抗差自适应分步滤波算法能够进一步增强滤波算法抵抗观测粗差和运动异常扰动对滤波结果的影响，提高PPP/INS组合导航系统定位结果的稳定性和可靠性。     

基于中值滤波和小波变换的混合滤波方法在推进剂监测中的应用

目前,监测传感器传出信号中混有很多噪声,为提高信号可信度,需要一种有效的信号处理方法。文章基于Matlab仿真环境,完成了信号仿真和滤波算法的设计,重点对单传感器仿真信号的去噪和多传感器信息融合进行了研究,提出了基于中值滤波和小波阈值滤波的混合滤波方案和基于Kalman滤波的信号融合方案。研究工作有:基于高斯白噪声和脉冲噪声的数学特性,合理假设出5种基本信号形式;依据实际数据,完成单传感器和多传感器信号仿真,确定信噪比和均方根误差作为去噪评定指标;综合分析现有的滤波算法的滤波特性,利用不同长度滑动窗口的中值滤波处理实验信号,选取合适长度的滑动窗口。设置对比实验确定小波阈值滤波中的小波基函数选取、阈值计算和分解尺度等参数;融合中值滤波和小波阈值滤波优势,设计混合滤波方案,去除单传感器仿真信号中的噪声;研究信息融合理论在泄漏监测系统中的应用,设置不同融合方式下的对比实验,确立最佳融合方式下的Kalman滤波方案,实现多传感器信息融合。     

利用分数阶Fourier域滤波的机载SAR多运动目标检测

 强度相差较大的多运动目标检测是机载合成孔径雷达 ( SAR)技术的一个重点和难点,传统的频域滤波和现代的时频分布方法都无法解决这个问题。首先分析了机载 SAR运动目标回波本质上为线性调频信号,据此提出一种基于分数阶 Fourier域滤波的运动目标检测新方法,并且应用逐次消去的思想有效地解决了强度相差较大的多目标检测问题。仿真的结果验证了算法的有效性。     

R-T-S平滑算法与抗差Kalman在数据后处理中的应用

为了提高组合导航系统后处理精度和数据稳定性,将R-T-S最优固定区间平滑算法引入数据后处理中,在前向Kalman滤波的基础上,进行了后向R-T-S最优固定区间平滑处理,并针对GPS观测值中存在异常的问题,将抗差Kalman滤波算法引入数据后处理中,并对该算法进行实物仿真。结果表明,与传统Kalman滤波相比,R-T-S平滑算法不仅可以提高位置、姿态精度,而且在卫星信号失锁的情况下精度也得到显著改善,并且在不丢星的时刻,抗差Kalman滤波可以有效处理GPS信号中的异常观测值,遏制滤波发散,是一种有效的数据处理方法。     

基于粒子滤波算法的载机着舰甲板运动预测

舰载机在着舰过程中对甲板运动的跟踪存在相位差,需要采用预报技术将甲板的运动信息提前加入到舰载机自动着舰控制系统中：文章利用粒子滤波算法,提出了载舰甲板运动的在线预估方法,及时准确地反映出各种甲板运动形式的实质。对典型海况下甲板的俯仰运动、垂直起伏运动和偏航运动进行预报仿真,仿真结果对比表明基于粒子滤波算法得到的预估结果...     

基于圆周卷积重叠保留法的匹配滤波仿真实现

针对传统线性调频信号匹配滤波的特点和仿真速度慢、效果不明显的问题,文中首先介绍了匹配滤波的概念以及传统线性调频信号匹配滤波的特点;然后结合圆周卷积重叠保留法对线性信号进行仿真,通过加权压缩得到了仿真结果。仿真结果表明,通过该算法可以得到需要的信号图像。     

飞行模拟器的洗出算法研究

应用最优控制理论并引入人体前庭模型设计出最优洗出算法。该算法使飞行员在模拟器上和在真实飞机上的感觉误差极小化。计算机仿真结果表明，如果合理选择权重矩阵，最优洗出算法能够使飞行模拟器提供高逼真度的动感模拟。     

X射线脉冲星信号时延的实时估计方法

针对在频域内计算X射线脉冲星信号延时量存在滞后性,进而难以为航天器自主导航提供实时信息的问题,提出将脉冲星信号延时估计转化为时域内标量估计的方法。首先,通过人工神经智能网络获得脉冲星信号的标准轮廓函数作为状态方程;应用粒子滤波算法对脉冲星信号延时量进行实时估计;其次,为了避免标准粒子滤波器中的粒子退化现象,推导并证明了一种新型粒子滤波算法;最后,推导出粒子滤波算法的精度函数,为航天器的导航策略提供参考。以航天器在轨运行中可能遇到的3种情况为背景,验证了所提粒子滤波算法的正确性与有效性。     

基于L1趋势滤波的飞控传感器降噪方法

针对飞行控制传感器中普遍存在的噪声信号,提出了一种基于L1趋势滤波技术的在线降噪方法。首先简要介绍了L1趋势滤波技术,引入了滑动窗口对算法进行改进以满足实时在线应用需求。以气压计所采集的信号为例,采用原始飞参数据,利用该方法进行降噪处理,并与文献中常用的小波降噪方法进行初步比较,基于Matlab的仿真结果验证了该方法的可行性。     

超机动飞行的动态面Backstepping控制

设计了一种超机动飞行的动态面Backstepping控制方法.新控制律在保留Backstepping"递归"设计步骤的基础上,放弃了参数自适应律;通过构造滑动面变量并根据能达条件,来设计中间虚拟控制信号和最终控制信号;通过在"递归"过程中增加一低通动态滤波器,避免了设计过程中对某些非线性信号的微分,减小了控制律的计算量.数值仿真结果表明,新控制律较简单地实现了超机动飞行时良好的飞机操纵指令信号跟踪,且易于工程实现.     

变截面悬臂梁结构动载荷辨识方法

在航空航天领域，作用在结构上动载荷的确定对结构健康监测是非常必要和重要的。为此，本文以类似机翼结构的变截面悬臂梁结构为研究对象，提出了一种基于光纤光栅传感器与卡尔曼滤波器的动载荷识别方法。首先，根据变截面梁单元形式，推导出变截面梁的质量矩阵与刚度矩阵，建立动力学运动方程。然后，以光纤光栅传感器测得的应变信息作为观测信号，通过卡尔曼滤波器生成的增益矩阵、新息序列矩阵以及协方差矩阵，得到灵敏度矩阵和估计力的增益矩阵。在此基础上，利用广义回归模型及其最小二乘算法，估算出动载荷大小、判断出动载荷激励位置。借助数值仿真与实验手段，分别验证了该方法对于单点正弦激励、方波激励、锯齿波激励以及多点同时激励等工况下的动载荷识别效果。结果表明，本文所提算法具有较好的动载荷识别效果和噪声抑制能力，能够为未来风洞试验和真实飞行试验环境中诸如大展弦比机翼表面气动压力等载荷实时辨识、气动外形自适应控制以及结构健康监测提供技术支撑。     

考虑预设性能约束的运输机姿态容错控制

针对运输机舵面故障情况下的姿态容错控制问题,提出了一种考虑预设性能约束的自适应指令滤波增量反步(Adaptive Command-filtered Incremental Backstepping,ACFIBS)容错控制器。首先,构造运输机故障模型,在反步控制设计结构下,通过构造预设性能函数,保证外回路姿态角跟踪误差的动态性能。然后,考虑舵机偏转速率和幅值限制,引入受限指令滤波器和补偿信号,综合考虑气动参数不确定性,采用增量方法设计反步内环控制律。在此基础上,进一步考虑舵面故障情况,引入自适应方法及低通滤波器改进增量反步控制器。最后,通过理论推导和仿真试验验证了控制方法的有效性。仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的容错性能,在不同舵面故障条件下均可实现对指令信号的预设性能跟踪,且在参数摄动情况下具有较强的鲁棒性。     

基于LMI的鲁棒滤波在无人机飞控系统中的应用

针对无人机在实际飞行过程中存在外界干扰以及传感器量测噪声的问题,应用线性矩阵不等式理论对无人机飞控系统进行了降阶鲁棒滤波器设计.讨论了适用于连续系统的降阶鲁棒滤波算法以及滤波器存在的条件.最后,进行了无人机纵向高度保持阶段的数字仿真,给出迎角与俯仰角速度的仿真曲线,仿真结果验证了该算法的合理性和有效性.     

基于Kalman滤波的空天飞行器再入制导算法

针对空天飞行器应用传统数值预测校正再入制导算法实时性不佳的问题,提出一种基于Kalman滤波的预测校正制导算法。该算法采取四阶多项式拟合速度-高度飞行剖面,利用Kalman滤波估计选定的速度点对应的高度,得到满足再入走廊及航程要求的拟合系数。在此基础上,减少一个终端约束,增加一个待估计剖面参数,可实现对再入过程飞行时间的调节。研究发现,再入过程中通过在线辨识修正不确定性参数能够提高制导指令的适应性;飞行末段利用跟踪参考剖面制导可有效避免飞行速度与终端速度接近时发生拟合系数求解发散的问题。多组不同再入条件下的算例仿真结果表明,基于Kalman滤波的空天飞行器再入制导算法实时性好,制导精度高,能够实现飞行时间可控,具有较强的鲁棒性和工程应用潜力。     

A Celestial Analytic Positioning Method by Stellar Horizon Atmospheric Refraction

This article, in allusion to the limitation of conventional stellar horizon atmospheric refraction based on orbital dynamics model and nonlinear Kalman filter in practical applications, proposes a new celestial analytic positioning method by stellar horizon atmospheric refraction for high-altitude flight vehicles, such as spacecraft, airplanes and ballistic missiles. First, by setting up the geometric connexion among the flight vehicle, the Earth and the altitude of starlight refraction, an expression for the relationship of starlight refraction angle and atmospheric density is deduced. Second, there are produced a novel measurement model of starlight refraction in a continuous range of altitudes (CRA) from 20 km to 50 km on the basis of the standard atmospheric data in stratosphere, and an empirical formula of stellar horizon atmospheric refraction in the same altitudes against the tangent altitude. Third, there is introduced a celestial analytic positioning algorithm, which uses the least square differential correction instead of nonlinear Kalman filter. The information about positions of a flight vehicle can be obtained directly by solving a set of nonlinear measurement equations. The stellar positioning algorithm adopts the characteristics of stellar horizon atmospheric refraction thereby removing needs for orbit dynamics models and priori knowledge of flight vehicles. The simulation results evidence the validity of the proposed stellar positioning algorithm.     

基于成像跟踪的比例导引律实现

在综述了各种成象跟踪算法的基础上，给出了一种新的适于飞行力学自动目标跟踪算法的基本思想和方法步骤。研究和控制利用成像跟踪算法获取比例导引律中视线角速度和导弹怀目标间相对速度的方法，并结合导弹飞行控制数学模型，提出了一种基于成像跟踪的比例导引律实现方法。     

推力矢量控制飞行的仿真研究

针对推力矢量控制飞行进行了仿真研究。推力矢量参与飞行控制,提高了飞机过失速飞行控制能力。在已建立的飞机和部件级的推进系统模型的基础上,进行了过失速机动飞行仿真,对推进系统常规控制与稳定性控制作了对比。