基于变分贝叶斯的星载雷达非线性滤波

星载雷达由于其探测范围广、距离远、全天候等优点,在预警防御系统中占有十分重要的地位。然而,由于观测平台的高速运动以及摄动干扰、传感器观测非线性等问题,使得星载雷达目标高精度跟踪带来严峻挑战。针对星载雷达非线性状态估计问题,采用一种基于变分贝叶斯的非线性滤波方法,该方法通过将非线性状态估计问题转化为优化问题,通过迭代优化获得了闭环解析解。此外,针对坐标变换中俯仰角量测缺失问题,提出了一种基于先验目标高度的俯仰角估计方法。通过数值仿真,验证了所提方法较传统非线性滤波方法,如扩展卡尔曼滤波、不敏卡尔曼滤波、转换量测卡尔曼滤波,具有更好的估计精度。     

基于精确星光大气折射观测模型的轨道摄动研究

基于星光折射间接敏感地平自主导航方法,改进了现有的大气密度模型和固定高度(25km)的观测模型,建立了自适应连续高度(20km～50km)的星光折射观测模型,并在此观测模型的基础上深入分析研究了影响导航精度的各种轨道摄动力,包括地球形状各阶摄动力、不同高度的大气阻力摄动力、太阳光辐射压力等.提出一种精简的大气模式--静止变标高球面大气,解决了由于高层大气密度的求解复杂,使大气阻力摄动模型不精确的问题,由此取得了较好的导航定位精度.利用UKF和EKF两种不同非线性算法,对考虑各种摄动力后的导航定位精度进行全面的计算机仿真实验,并就仿真结果进行了误差分析,同时研究了各种有关参数对导航精度的影响.     

跟瞄激光雷达扫描图像的实时滤波算法

为实现跟瞄激光雷达的高精度实时跟瞄,对雷达三维信息实时滤波算法进行了研究。对方位信息,用卡尔曼滤波算法滤波,在保证实时性的同时获得了较好的滤波效果;对距离信息,用去边缘点3×3小窗口中值滤波算法,实现了对距离信息的准实时性滤波。研究表明:该信息处理滤波算法既有优良的滤波性能,又能保证实时性,可提高测角和测距精度,改善整机的实时跟踪性能。     

基于JPDA-MPC的单站纯方位多目标跟踪

静止单站对多目标进行纯方位跟踪时,若在直角坐标系下建立跟踪模型并使用最近邻标准滤波器(NNSF)进行关联和滤波,结果通常不稳定且容易发散。针对此问题,提出将修正的极坐标系(MPC)下的扩展Kalman滤波算法及联合概率数据互联关联(JPDA)算法相结合。与NNSF-MPC算法的仿真对比试验表明,JPDA-MPC算法可以提高跟踪过程的稳定性,且具有更小的跟踪误差。     

固推约束下的火星表面起飞上升制导律设计

针对受固推约束的火星上升器(MAV)起飞上升问题,设计了上升段、无动力滑行段、入轨段三段式火星表面起飞上升全过程制导策略。首先,根据实际任务需求进行了上升器标称轨迹优化。其次,在上升段引入了阿波罗制导方法,通过类攻角和类侧滑角的控制实现对标称轨迹的跟踪。为减少上升段末端偏差对无动力滑行段与标称轨迹间误差的影响,提出了一种通过调整倾侧角改变上升器所受气动力进而控制飞行轨迹的技术路线,并设计了相应的滑模制导律。另外,兼顾固推发动机的能量管理需求,针对入轨段设计了Lambert制导策略,并参考标称控制量对其进行修正,使得上升器能够在控制能力有限的情况下完成较高精度的入轨。最后,通过典型场景火星表面起飞上升全过程数值仿真验证了所设计策略的有效性和鲁棒性。     

基于先验门限优化准则的探测阈值自适应选择

针对 2维测量和 4 -sigma确认门 ,把先验检测门限优化准则和修正 Riccati方程的解析近似表示相结合 ,得到了在瑞利起伏环境下使跟踪性能优化的信号探测阈值解析表示式 ,从而使在线求解自适应信号探测阈值能比较容易地实现。通过研究和仿真发现 :在滤波稳定阶段 ,本文给出的自适应信号检测门限方法的跟踪性能优于固定虚警率方法的跟踪性能 ;基于先验检测门限优化准则实现检测 -跟踪的联合优化要求信噪比要大于一定的门限 ,在瑞利起伏环境下 ,对 2维测量和 4 -sigma确认门 ,该门限为 1 .57     

Multi-EAP:Extended EAP for multi-estimate extraction for SMC-PHD filter

The ability to extract state-estimates for each target of a multi-target posterior, referred to as multi-estimate extraction (MEE), is an essential requirement for a multi-target filter, whose key performance assessments are based on accuracy, computational efficiency and reliability. The probability hypothesis density (PHD) filter, implemented by the sequential Monte Carlo approach, affords a computationally efficient solution to general multi-target filtering for a time-varying num-ber of targets, but leaves no clue for optimal MEE. In this paper, new data association techniques are proposed to distinguish real measurements of targets from clutter, as well as to associate par-ticles with measurements. The MEE problem is then formulated as a family of parallel single-estimate extraction problems, facilitating the use of the classic expected a posteriori (EAP) estima-tor, namely the multi-EAP (MEAP) estimator. The resulting MEAP estimator is free of iterative clustering computation, computes quickly and yields accurate and reliable estimates. Typical sim-ulation scenarios are employed to demonstrate the superiority of the MEAP estimator over existing methods in terms of faster processing speed and better estimation accuracy.     

交流光伏水泵系统控制策略

光伏水泵系统具有无污染、全自动等优点,且应用的场合较多,为此设计了一种以TMS320F28335为主控制器的光伏水泵控制系统。控制系统中的三相异步电机调速部分采用基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)方式的变压变频(VVVF)控制,最大功率点跟踪部分采用恒定电压法(CVT)和扰动观察法结合最大功率点跟踪(MPPT)技术。试验结果表明系统实现最大功率点跟踪并稳定运行。     

微型凸起流动控制用于翼型的减阻特性研究

微型凸起作为减小阻力的一种有效措施已经备受关注.开展了等熵压缩"弱激波"干扰鼓包用于RAE2822超临界翼型的减阻作用机制研究以及NACA0012对称翼型表面脊状结构减阻特性的数值模拟研究.结果表明:通过鼓包参数最优匹配,可达到弱化激波、减小波阻、提高升阻比、延缓抖振边界等目的;同时,通过对比不同脊状结构、不同网格密度对计算结果的影响,总结了多个速度下脊状表面的减阻规律.所得结论为进一步开展微型凸起类流动控制用于机翼的减阻特性研究奠定了坚实基础.     

半球谐振陀螺控制电路频率跟踪精度提升方法

半球谐振陀螺控制电路的控制精度直接影响半球谐振陀螺仪的输出精度,而频率跟踪精度又直接影响了半球谐振陀螺控制电路的精度.传统的半球谐振陀螺数字控制电路采用过零比较的方法计算陀螺幅点信号的频率,此方法易受地线毛刺信号的干扰,频率跟踪精度不高.介绍了采用A/D转换采集数据估算陀螺幅点信号频率的方法,并对各种方法进行了优缺点比较,提出选用建议.这些方法既提升电路抗干扰能力,又大幅提升了频率跟踪精度,还省去了过零比较电路.分析及测试结果表明,采用该频率跟踪方法,半球谐振陀螺的频率跟踪精度可达0.002Hz,可大幅提升半球谐振陀螺控制电路的精度.