基于极大后验原理的非线性系统传感器故障估计

针对扩展卡尔曼滤波算法(Extended Kalman filter,EKF)计算复杂,粒子滤波算法动态跟踪能力差,单一无先导扩展卡尔曼滤波算法(Unscented Kalman filter,UKF)滤波精度低等缺陷,本文根据极大后验原理(Max-imum posterior principle,MPP),针对一类非线性系统设计了一种改进型的无先导卡尔曼故障估计滤波器来估计被控系统所发生的加性传感器故障。首先根据极大后验估计原理,推导出一种最优常值故障估计器。在此基础之上,推导出次优的加性常值故障估计滤波器,并对故障估计滤波器进行了无偏性证明。最后,将得到的理论结果应用于非线性倒立摆系统,仿真验证了所提方法的有效性。     

捷联惯导系统/里程计自主式车载组合导航系统研究

利用里程计辅助捷联惯导系统构成一种完全自主式的车载组合导航系统.本文详细推导了里程计的速度误差方程.用捷联惯导系统解算出的速度量和里程计所测量的速度量之差作为组合导航系统卡尔曼滤波器的观测量,利用闭环卡尔曼滤波技术进行误差估计与校正,并给出了系统仿真结果.仿真结果表明该组合导航系统可有效地减小姿态、速度、经度和纬度等导航参数的误差累积.     

绕月探测器的自主光学导航研究

提出了一种利用高斯-马尔科夫过程和Unscented卡尔曼滤波的绕月探测器自主光学导航算法。针对很难事先确定精确地绕月探测器轨道动力学模型问题,提出利用高斯-马尔科夫过程来近似轨道动力学中的无模型加速度,进而提高了轨道动力学模型的精度;考虑到基于扩展卡尔曼滤波的轨道确定存在的问题,提出利用基于Unscented卡尔曼滤波来估计探测器的位置、速度及无模型加速度,提高了轨道估计精度和保证了算法的稳定性。最后,通过数学仿真验证了自主光学导航算法的有效性。     

微小型飞行器惯性组合姿态确定与航路导航研究

构建了微小型飞行器(MAV)导航、制导与控制(GNC)系统。研究了微惯性导航测量单元零偏的温度建模及非正交误差的多位置标定补偿方法,提出微小型飞行器导航、制导与控制系统闭环条件下,利用导航、制导与控制回路的飞行状态特征信息的微惯性组合导航系统滤波算法,根据微小型飞行器飞行状态实时调整卡尔曼滤波器的观测噪声方差,有效提高了动态过程中姿态测量精度和微小型飞行器的飞行平稳度。完成了组合导航系统滤波算法验证飞行试验及自主姿态稳定和航路飞行试验。飞行试验表明:微小型飞行器实现了自主姿态稳定与长距离超视距航路点导航飞行,航路点导航误差小于30 m,惯性组合姿态确定与航路导航系统及算法满足微小型飞行器自主飞行对导航系统的需求。     

滤波器自适应滑模控制器在自平衡小车中的应用

在传统趋近律滑模控制器基础上采用一种改进的滑模控制器--自适应滑模控制器,同时针对小车运动时真实倾斜角速度不易测量,而倾角传感器测得的角速度满足不了要求,为此设计了广义卡尔曼滤波器来在线估计非线性系统的状态,有效抑制了系统噪声干扰,消弱了抖振,应用在自平衡小车上,验证了控制器的有效性.     

基于天基光学监视的空间目标MSC-SPKF跟踪方法

在对天基光学监视跟踪特点进行分析的基础上,提出样点状态转换修正球坐标Sigma点卡尔曼滤波(MSC-SPKF)方法以实现对空间目标的三维被动跟踪。利用修正球坐标系和无迹变换(UT)分别在仅测角被动跟踪和获取非线性系统状态二阶矩方面的优势,选择在修正球坐标状态空间内进行Sigma点采样,并利用状态空间转换完成样点矢量非线性预测,最后在修正球坐标空间内完成滤波更新,并给出相应的初始化方法。仿真结果表明该方法在收敛性和稳健性上更有优势。     

参数化小波构造研究及其在边缘检测中的应用

为了解决双正交小波构造过程中存在的局限性和不灵活性,以小波滤波器代数构造理论为基础,提出一种支集定长条件下双正交小波滤波器组的参数化构造方法,推导出高通分解滤波器支集长度为奇数或偶数情况下双正交小波滤波器组的构造限定条件,给出具体的参数化构造实例,并分析了参数变化对构造小波特性的影响。从小波特性出发分析了用于图像边缘检测的双正交小波的构造必要条件,结合参数化小波构造方法构建了用于图像边缘检测的小波滤波器组。仿真实例验证了双正交小波滤波器参数化构造方法的灵活性和可行性以及构造小波对图像边缘检测的有效性。     

综合压力畸变指数的计算软件设计及验证

设计了专用软件计算稳态压力畸变指数,同时利用该软件绘制了气动界面总压图谱,并利用某风洞试验数据验证了该软件的准确性;设计了数字滤波器对动态压力数据进行处理,研究了滤波器截止频率、数据取样时间对动态压力畸变指数的影响。应用所设计的稳态压力绘图和畸变计算软件及动态压力数据处理方法,对某型飞机飞行时发动机进口气动界面的综合压力畸变指数进行了计算。     

基于遍历性的组合导航系统故障检测方法研究

理想情况下,基于卡尔曼滤波的组合导航系统在无故障时的滤波残差为白噪声,故障时通常用2χ法来检测,但用这种方法检测往往具有较大的虚警。因此,针对无故障时卡尔曼滤波器的滤波残差是白噪声这一特点,提出了一种新的故障检测方法来判断系统是否发生了故障,在应用时大大降低了虚警,取得了较好的效果。     

一种民用飞机驾驶杆高频抖动的抑制方法

针对民用飞机自动飞行过程中驾驶杆/盘存在较高频率抖动现象,提出一种基于小波理论和有限脉冲响应(FIR)滤波器的信号综合处理方法,以抑制驾驶杆/盘的高频抖动.首先分析了驾驶杆高频抖动形成机制及其影响,然后采用Matlab小波分析工具箱对自动飞行系统内环控制律的输入信号进行分析,通过多级分解确定信号中不同的频率成分;最后设...