GBAS中抑制电离层异常的改进自适应Hatch滤波算法

针对单频地基增强系统(Ground Based Augmentation System, GBAS)中电离层异常时Hatch滤波器平滑精度降低问题,系统分析了电离层延时对Hatch滤波器平滑精度的影响,提出一种改进自适应Hatch滤波算法。根据卫星信号计算码载偏离度,并利用二阶线性时不变低通滤波器抑制码载偏离度高频信号,以实现电离层异常实时检测;建立平滑后伪距误差均方根与电离层延时变化率、伪距测量噪声标准差以及平滑时间三者之间的函数模型,并由此确定出Hatch滤波器最优平滑时间。利用GBAS原理样机进行验证实验,结果表明:自适应Hatch滤波算法能够根据卫星信号电离层延时变化率确定滤波器最优平滑时间,且当电离层异常时,自适应Hatch滤波器机载位置误差最大由1.15 m减小为0.43 m,从而验证了所提算法的有效性。     

含特征点飞行器位置参数的样条微分平滑方法

为了获取准确的飞行器速度参数,根据含特征点的飞行器轨道特点,提出了一种基于最优节点样条逼近的微分平滑算法。首先给出了含特征点轨道位置参数样条微分平滑问题的数学模型;其次介绍了特征点的识别方法;然后建立了基于混沌粒子群算法的样条微分平滑算法;最后给出了典型情况下的仿真结果。仿真结果表明:该方法可以有效减小随机误差和截断误差的影响,提高含特征点飞行器轨道速度参数计算精度。     

航天应用载荷的高精度时间同步与共用信息分发

应用载荷直接获取航天器平台的时间和公共测量信息,并不能完全满足载荷的高精度时间基准和共用信息使用需求。一些功能载荷具备向外输出高精度时间和状态测量信息的能力,但硬件接口资源有限。将功能载荷作为FC-AE-1553光纤网络的一个节点,在FC-AE-1553光纤网络中叠加IEEE 1588v2时间同步协议,功能载荷的高精度时钟源能同步给有需求的其他载荷。并在时间同步的前提下,将功能载荷的测量数据如定位数据、姿态数据和轨道数据等共用信息同步发送至网络上的其他载荷节点。通过时间同步与同步发送机制,解决了各载荷对高精度时间和共用信息的需求,弥补了专用信息硬件接口资源的不足。结果表明,与直接利用航天器平台的信息源相比较,当时钟源和共用信息来自功能载荷时,FC-AE-1553网络时间同步之后的时间基准精度和共用信息利用性能高出3个数量级,载荷获取的UTC时间精度达到百纳     

组合滤波方法在实时数据处理中应用

针对某种滤波方法独立用于飞行器试验,引起实时数据处理精度欠佳的问题,为了提高实时数据处理精度开展组合滤波方法研究。分析飞行器轨道特点和滤波器收敛特性,提出了将飞行器的轨道按时域分段,根据不同时域以α-β-γ滤波为主、多项式中心平滑滤波为辅,或将主、辅关系颠倒过来组合使用,并将滤波器初始以及测量数据中断点作为特殊情况加以处理。结合以往工程实际应用的经验,给出不同时间段落和数据中断点的滤波器使用原则和控制流程,为组合滤波方法在工程上实现奠定了基础。     

单星对卫星的仅测角被动定轨跟踪方法研究

针对单星对卫星被动定轨时使用经典轨道根数作为状态变量可能存在奇点且测量方程变量及相应坐标转换缺乏物理意义等问题,提出一种新的基于J2000.0惯性系的单星对卫星扩展Kalman滤波仅测角被动定轨跟踪方法,并对测量方程中的变量及其坐标转换进行明确定义;同时对状态预测方程、状态转移矩阵及测量雅可比矩阵进行详细推导,最后通过STK6.0仿真场景产生的数据对算法在不同初始状态误差和测角精度下的性能进行对比分析和仿真验证。多次仿真结果表明:该算法实现了单颗高轨卫星(准同步轨道)通过仅测量角度对圆轨道(e=0)低轨卫星辐射源的被动定轨和跟踪,当测角精度优于平均角度变化量时,滤波收敛所需时间及估计误差都大大减小,且该算法对滤波初始误差也具有较好的适应性。     

多目标数据关联的多维Lagrangian松驰法

将多目标跟踪中的数据关联问题提成为一个离散最优化问题 ,并采用 L agrangian松驰算法来克服该问题面临的计算困难 ,这是目前多祯多目标测量数据关联研究发展的重要方向。首先将多祯多目标数据关联问题建立为一个带约束的多维分配问题 ;并在维数大于 2时 ,采用 L agrangian松驰算法来松驰约束条件 ,使问题降维为计算上可接受的二维分配问题。     

压缩感知理论与光学压缩成像系统

压缩感知理论为提升信息获取能力提供了新的思路,它表明当被探测信号具有稀疏性时,则获取信号所必需的测量数据与其稀疏度K量级相当,而远小于信号的维数N(Shannon采样定理所要求的采样数)。基于压缩感知理论的成像技术(压缩成像)则将感知、压缩和数据处理三个过程完美地结合在一起,避免了传统成像系统"先采样再压缩"方式带来的传感器和计算资源浪费。本文从稀疏性、投影测量矩阵的设计与可重构条件、压缩感知重构算法三个方面概述了压缩感知理论及进展,并以光学成像为背景,详细阐述了最近提出的几类光学压缩成像系统,最后,探讨了压缩感知及压缩成像方面目前所面临的一些挑战性问题。     

基于检扫法的初始水雷密度确定方法

探讨在不掌握敌人布雷信息的情况下确定雷障的初始水雷密度问题.分析了利用检扫法确定雷障初始密度可能出现的情况,给出了相应的计算模型.该模型指出,当发现的水雷数量N>0时,可根据导航精度、漏扫(重叠)宽度及反水雷设备性能来计算;当发现的水雷数量N=0时,从不利于我方的角度出发来估算.这样处理不仅可以根据检扫结果计算雷障的初始密度,而且使计算结果更加可信.     

MIMU/GPS系统在卫星不足时的导航算法研究

随着微机电系统技术的不断发展,低成本的微型惯性测量单元在民用和军事方面应用越来越广泛,由于其测量误差较大导致系统误差出现发散的问题,通常采用卫星进行组合导航,抑制系统导航误差的发散。当可见卫星数为4颗及以上时,以松组合的方式能实现较高精度的导航,当可见卫星数低于4颗时,松组合不能正常工作,但紧组合的方式依然能正常工作,当载体出现转弯或变向运动时,导航误差出现较大波动,尤其航向角误差出现缓慢发散的趋势。针对此问题,在伪距观测的基础上,通过增加姿态观测信息,提高系统的可观测性,仿真实验表明,在增加全姿态观测信息时,MIMU/GPS紧组合导航系统的导航误差不受载体运动状态的影响。     

矿井测量工作必要精度的确定方法

一、概述 测量工作是矿山开发过程中的一项重要的基础技术工作,在进行测量设计时应考虑下列问题。 (一)矿井范围的大小 我们知道在确定生产限差时只考虑一般采矿工程的要求而不考虑矿图比例尺与井田范围的大小。但当根据既定的生产限差来确定测量、绘图和用图限差时,就与比例尺和井田范围大小紧密相关。 一般来说大型和特大型矿井沿走向长不少于7km。目前,我国大型和特大型矿井多系双翼井田,井田-翼长为3-5km。战在制定测量精度标准时,可以走向翼长5km为准。     

机动宇宙飞船的协方差矩阵的快速估算

如果实现机动的时刻,推力向量值和方向对完成跟踪宇宙飞船的观察者是未知的,则对应用推力进行机动的宇宙飞船的轨道参量进行跟踪是一个复杂的问题。普通的递推滤波方框图[1-3]认为存在有关所加的速度脉冲值和时刻的预先信息,因此,它们在一般情况下对解决此问题是不能用的。对被动轨道运动的宇宙飞船跟踪时,估算误差的协方差矩阵和卡尔曼滤波器的传递系数趋向于零,而辅助测量对估算有较小的影响[l-4]。当被估算的轨道参量突然变化和卡尔曼滤波器的传递系数快速趋向零时,运动参量的估算开始很快发散,并与真实值相差很大。     

从探头阵列到标准测量点的磁场值转换

针对目前在消磁站对舰船进行磁场测量时,探头阵列所测磁场值不是舰船标准测量点的磁场值这一情况,讨论依据探头阵列(基准测量点)测量出来的磁场值,采用二次二维插值算法计算舰船标准测量点上的磁场值.实验结果表明,该方法计算精度高,具有较高的应用价值.     

脉冲电抗器结构应力测量

为了对高压脉冲放电时电抗器结构受力及电流密度分布规律进行分析,使用电阻应变片对电抗器铜带进行应力测量。利用厚壁筒受压模型对应力测量系统的结果进行计算,设计内置气囊增压法来等效铜带上的应力对测量系统进行标定,并对标定实验数据进行验证。使用半桥补偿电路、屏蔽线及电桥盒共地的方法来减小脉冲电磁干扰及测量回路中寄生电阻和电容带来的电气干扰。实验结果表明:同一测量点处的环向应变峰值比轴向应变峰值大,边缘处的应变大于中心处的,需要在电抗器铜带边缘处加强外包约束。根据应力测量结果推断:铜带边缘处电流密度约为中心处电流密度的1.2倍。     

火炮身管指向测试方法研究

针对传统双经纬仪交汇方法进行高精度火炮身管指向测量时测试结果不一致的问题,对影响精度的主要误差进行了分析,确定布站方案的差异是造成测试结果不一致的主要原因,利用误差传递原理推导了误差计算模型,根据蒙特卡罗方法扫描不同测试点位的误差大小,不但能计算给定布站方案的测试精度,而且能根据测试要求给出满足测试精度的布站方案,采用模拟炮管实验和标杆法实验对误差计算模型和布站方案进行了验证,并在多个型号武器系统定型试验中取得了良好的效果。     

BDS在低轨卫星编队高精度相对轨道确定上的应用分析

分析基于北斗卫星导航系统(BeiDou satellite navigation System, BDS)的低轨卫星编队相对轨道确定问题,但由于缺乏实测数据,通过仿真实验展开研究。结果表明,500 km空域平均可视BDS卫星数约为9.7,由于地球静止轨道(GeoStationary earth Orbit,GEO)卫星和倾斜地球同步轨道(Inclined GeoSynchronous earth Orbit,IGSO)卫星的存在,亚太地区的可视BDS卫星数明显偏多。仅考虑观测噪声的影响时,基于BDS的相对定轨精度可达0.74 mm,加入星历误差的影响,对近距离编队系统的相对定轨而言,GEO卫星数米的星历误差可以忽略,但当星间距离增大到约200 km时,GEO卫星单差后的星历误差可达厘米量级,GEO+IGSO+中圆地球轨道(Medium Earth Orbit,MEO)卫星和IGSO+MEO卫星求解的相对轨道精度分别为1.09 mm和0.96 mm,GEO卫星的加入使得精度下降了13.54%。在其余误差得到有效处理后,BDS的相对定轨精度可达亚毫米量级,且无明显区域差异,GEO卫星和IGSO卫星能提高近距离编队系统的全球相对定轨精度,未来BDS将广泛应用于低轨卫星编队相对轨道确定。     

基于模糊聚类的多目标跟踪算法

提出了一种新的基于模糊聚类的多目标跟踪算法,该算法通过一种改进的模糊聚类算法,首先得到可能的目标数和测量点迹与目标预测位置之间的隶属度,然后结合Kalman滤波将隶属度作为权值系数对预测新息向量进行加权,来实现目标状态估计的更新。仿真结果表明,传统数据融合多目标跟踪算法,一般需要假定目标数并且在多目标密集时易产生关联错误而导致跟踪发散,新算法通过模糊聚类客观有效地确定了目标数并且通过加权过程保证了对多目标密集时的高精度。     

用IMMPDA固定延迟平滑算法对杂波环境下机动目标的多传感器跟踪

本文对于在杂波环境下用多个传感器跟踪一个高度机动目标提出了一个次优的固定延迟平滑算法。此固定延迟平滑算法是把基本的交互式多模型方法(IMM)和概率数据互联(PDA)技术应用到扩展状态系统上发展而来的。在过去这种方法只使用在确切考虑量测来源(即无杂波)的马尔科夫开关过程上。本文通过对一个高度机动目标跟踪的仿真例子来说明这个算法,其中仿真假设有两个传感器:一部雷达、一部红外,都作用在密集环境下。提出的平滑算法引进了在估计时刻与最新量测之间的一个短时延迟,使得在航迹估计精度上与已有的IMMPDA滤波算法相比,有了显著地提高。而且其计算量只是随着延迟时间线性增长。然而,在一些应用中跟踪的延迟可能导致在控制闭环中产生不希望有的影响。     

基于模糊数学的数据融合算法研究

针对当前单目标跟踪数据融合中存在的迭代求解计算量大,难以满足实时计算要求的问题,提出了一种将模糊数学和非负特征向量理论相结合的数据融合算法.该方法克服了卡尔曼滤波法、最小二乘法需要建立统一的测量方程,进行迭代求解、计算量大的问题.与传统方法相比,该方法能充分利用测量数据,提高目标跟踪精度,计算简便,便于工程实现.     

卫星拦截

用另一个卫星拦截轨道目标,是指两个飞行器必须同时到达空间的同一点。下述计算方法就是解决这个碰撞问题的。为了容易计算拦截轨道未知的长半轴,把朗贝尔方程改写成幂级数形式,就可用方便的微分校正技术来代替通常的试凑法进行计算。     

基于激光测距仪信息的模糊控制导引方法

针对动能拦截器在大气层外完成拦截任务的末制导问题,利用激光测距仪的测距信息、红外导引头与惯性测量设备的测量信息,推导了弹目相对运动信息的计算方法,及基于相对运动信息计算待飞时间与零效脱靶量的计算公式.设计了一种基于零效脱靶量的模糊控制末制导律,兼顾节省燃料与满足制导精度要求.通过数学仿真验证,该方法具有较高的制导精度和鲁棒性,且燃料消耗较少.