SINS/DR组合导航系统可观测性研究

对SINS/DR组合导航系统的误差方程进行了介绍。将陀螺漂移、加速度计零偏和里程仪刻度系数误差扩展为卡尔曼滤波器的状态,建立了19维状态的组合导航滤波模型。采用分段线性定常系统(PWCS)分析了载车在各个不同运动特性下SINS/DR组合导航系统的可观测矩阵;利用奇异值分解(SVD)分析法定量地分析了SINS/DR导航系统的可观测度。通过系统仿真预测了位置误差、姿态误差和速度误差的滤波效果,仿真结果表明,位置误差、姿态误差和速度误差的估计效果较好。     

SINS/GNSS自适应反馈校正滤波

SINS/GNSS组合导航中,反馈闭环校正比开环输出具有更高的短时精度;但反馈校正的输出会有长时间缓慢发散迹象。传统工程上应用最优奇异值可观测度对反馈向量进行自适应调整,但最优奇异值计算量很大,且不同机动情形下的最优奇异值也不相同,很难确定。通过分析卡尔曼滤波的方差矩阵,提出一种新的可观测度定义,并利用滤波协方差矩阵确定新的可观测度,并结合人工神经网络确定反馈校正的自适应调整系数,仿真表明新方法抑制了反馈校正输出误差的长时缓慢发散,提升了导航精度。     

星光大气折射观测导航方法可观性研究

针对星光大气折射观测导航方法的可观性展开研究,利用局部弱可观理论分析了方法的可观性,根据构造的可观性矩阵的条件数考察了不同观测方式对导航系统的可观性影响,据此找到了最佳的折射观测方向,为实际选择折射星提供了参考方向。     

一种多红外传感器融合算法

多红外传感器跟踪系统常常由于目标机动或传感器相对目标位置导致距离估计信息不可用.一种新的多红外传感器融合算法,采用一种改进的交互多模型滤波器,实现了对机动目标的三坐标跟踪.通过分析多红外跟踪系统的可观性,证明了系统的不可观定理;同时对算法进行了仿真实验,定理和仿真结果均表明算法有效.     

惯性平台自标定陀螺仪误差系数可观测度分析

针对惯性平台自标定陀螺仪误差系数的可观测度问题,从可观性定义角度出发,提出一种可观测度分析方法。利用状态量解析解表达式中观测量导数的最高阶数定义该状态量的可观测度。在此基础上,研究惯性平台自标定系统可观性与陀螺仪误差系数可观测度,分析系统可观测的状态量及其可观测度,得出陀螺仪本轴一次项误差系数可观测度最差的结论。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性,为惯性平台自标定中施矩方案的设计提供了理论依据。     

基于数据补偿的雷达系统误差估计

建立了多雷达情况下的系统误差观测模型,分析了系统的可观测度,得出系统可观测度和观测数据的空间分布有关的结论.在此基础上,通过数据补偿的方法,产生一个使系统可观测度较大的补偿观测集,用于误差估计.仿真结果显示,使用补偿观测集估计雷达的系统误差,能够获得更优越的估计性能.     

考虑可观测度的反交会规避机动方法

针对具有自主接近能力的航天器开展了反交会规避机动方法研究。建立了仅测角相对导航模型,随后利用状态估计误差给出了可观测度的定义,量化了可观测性指标。以可观测度为评价指标,提出基于虚拟轨道的可观测度计算方法,以可观测度梯度对规避机动方向进行优化,保证了规避机动使目标航天器的可观测性达到最大弱化,并给出了规避机动大小计算方法。给出了仿真算例,结果表明提出的方法能够使系统的可观测性明显减弱,达到了设计要求,为规避机动研究提供了一种新视角。     

基于全信息的捷联惯导初始对准方法

经典的基于速度误差信息观测捷联惯导初始对准在静止基座情况下,存在着对方位信息观测性差,对加速度计常值零偏无法观测等问题。从粗对准的思想出发,提出增加等效陀螺仪信息作为观测量的全信息初始对准方法。给出了观测量增息的方法及观测方程。采用逐步增息的方法,通过观察可观测性矩阵秩及奇异值分析方法对三种量测方法的观测性和观测度进行了对比分析。分析表明引入陀螺仪信息量测后,系统的方位误差观测性和加速度计常值偏置的观测性得到了提高。仿真结果表明该方法相对常规方法,对方位误差的估计精度及估计速度的提高效果显著。这对于在静止基座下缩短初始对准时间和提高对准精度具有十分重要的意义。     

基于可测度分析的雷达系统误差估计

建立了多部雷达情况下的系统误差观测模型,分析了系统的可观测度,得出可观测度不一定随观测数据的增多而增强的结论。在此基础上,通过数据筛选的方法,可以获得一个使系统可观测度增大的观测子集,用于误差估计。实验结果表明,使用本文的方法,可确保估计算法的有效性     

车载捷联惯导的快速对准方法

为了提高初始对准速度,将等效加速度计和陀螺的输出引入到系统的观测量,提出一种静基座条件下快速对准的新方法。首先建立了大方位失准角的非线性误差模型,然后详细推导了基于等效输出的新观测方程,利用奇异值分解方法进行了可观测度分析,并推出了该方法的理论对准精度。最后,进行了计算机仿真和实车实验,证明了该方法的有效性和重复性。该方法充分利用惯性装置自身的可观测信息,在不增加其他设备的基础上有效缩短了对准时间,具有重要的应用参考价值。     

离散线性系统部分可观测性测试配置

不可观测系统的部分状态可观测性对于大系统故障检测具有十分重要的意义.研究了基于部分可观测性的不可观测离散线性系统测点优化配置问题,证明了采用有限次观测值构造一个矩阵,可以给出部分可观测性成立的充分必要条件,并进一步证明了部分可观测性的度量可以用一个矩阵的秩的特性来刻画.最后,给出了离散线性系统部分可观测性测试优化配置的度量指标.算例表明,提出的部分可观测性度量指标具有简单实用的特点.     

纯方位角目标运动分析的可观测性研究

纯方位角目标运动分析的可观测性是纯方位角观测系统中的一个基本问题.只有解决了系统的可观测性,才能进行有效的目标定位及跟踪.从随机系统的角度分析了纯方位角观测系统的可观测性,引入状态参量的Fisher信息矩阵作为判断系统可观测性的依据,提出了完全不同于判定确定性系统可观测性的随机观测系统可观测性的判定方法.最后给出了一个静止目标纯方位角观测系统的实例,说明了该方法的有效性.     

测量TOA和DOA的单站无源定位跟踪可观测条件

单站无源定位跟踪技术中,可观测性分析是一个关键问题,但是由于TOA测量方程的非线性程度太高,直接通过计算Jacobin矩阵得到的可观测矩阵形式非常复杂,很难得出明确的分析结果。采用新的思路推导了一种TOA测量方程的线性化方程,分析了测量TOA和DOA单站无源定位的可观测条件。最后给出了计算机仿真结果。     

基于循环子空间理论的线性系统测试矩阵优化

研究了线性定常系统在循环指数大于1(即其约当标准形不同的约当块有重根)的情况下测试矩阵的优化方法.以循环子空间相关定理的证明为基础,根据根向量链的相关特性,得到了测试向量的线性和与系统观测性的直接关系,给出了在保证系统可观测性的同时,使得测试代价最小的测试矩阵优化方法.算例表明,提出的方法简单直观,对配置测试向量具有良好的工程价值.     

惯性平台自标定中惯性仪表安装误差可观测性分析

针对惯性平台自标定中惯性仪表安装误差可观测性问题,深入研究了系统模型与平台坐标系对惯性仪表安装误差可观测性的影响。根据不同系统动力学模型和观测量构建四种系统模型。从可观测性定义出发,分析与判断惯性仪表安装误差在不同系统模型和不同平台坐标系下的可观测性。理论分析和仿真结果均表明惯性仪表安装误差在以下两种情况完全可观:观测量为平台框架角和加速度计输出,系统动力学模型为框架角模型,平台坐标系以平台六面体为基准定义;观测量为加速度输出,系统动力学模型为姿态角或失准角模型,平台坐标系以加速度计敏感轴为基准定义。     

二维运动目标纯方位系统的部分可观测性

针对二维空间作匀加速运动的目标,对等速直线运动的单观测站纯方位目标运动分析问题进行了讨论.此时系统是不完全可观测的.本文证明了目标部分运动参数是可估计的,即目标与观察者的相对航向Kr,相对速度与初距离之比Vr/D0,加速度与初距离之比a/D0是可以解算的,并对可估计参数的有解条件进行了分析.     

等速运动观测站纯方位系统的可观测性

对等速直线运动单观测站纯方位目标运动分析问题进行了讨论。尽管系统是不完全可观测的,却证明了目标部分运动参数是可估计的,即目标与观察者的相对航向Kr、相对速度与初距离之比Vr/Do是可以解算的;并对可估计参数的有解条件进行了分析。