平方根无迹卡尔曼滤波仅测角导航的空间交会闭环协方差分析方法

针对基于仅测角导航的空间交会问题,开展了采用线性协方差进行闭环控制误差快速分析方法的研究。建立了基于平方根无迹卡尔曼滤波(Square Root Unscented Kalman Filter,SRUKF)的仅测角导航算法并推导了观测敏感矩阵,构建了基于多脉冲Hill制导的闭环控制线性协方差分析模型。算例验证结果表明:提出的闭环控制协方差分析结果与Monte Carlo打靶结果能够很好地吻合;该方法适用于采用传统扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)的仅测角导航问题,但其迹向位置的估计存在一个与该方向控制误差方差相当的偏心,其误差椭圆的长轴和短轴分别比基于SRUKF的估计结果大24.68%和20.56%。此外,由于采用了QR分解和Cholesky因子更新两种高效的代数运算,基于SRUKF的协方差分析模型的计算速度要比基于EKF的协方差分析模型的大10%。     

三轴MEMS加速度计的最大似然校正算法

加速度计是惯性导航系统的重要测量元件,而由于制造工艺及各类传感器误差,低成本加速度计很难达到要求的精度,因此需要对其进行校正。提出一种基于最大似然估计的加速度计自校正算法。综合考虑加速度计零偏、比例误差、非正交误差、安装误差与测量噪声,建立了传感器误差模型。在此基础上,将加速度校正问题转化为校正参数的最大似然估计问题。通过数值仿真和实测试验验证,表明算法具有较高的参数估计精度,能够有效地对上述因素引起的误差进行校正。     

多传感器式诱导维修系统的设计与实现

针对战场装备抢修中维修作业时间紧、任务重、难度大和专业维修人员少的问题,提出了多传感器式诱导维修系统体系结构,开发了一套基于增强现实技术的诱导维修系统。系统主要由5个模块构成。通过PST跟踪仪和基于无迹卡尔曼滤波的多传感器跟踪算法完成跟踪注册,结合语音和手势识别进行人机交互,通过构建无线通讯网络和实现数据分布式处理拓展了系统的适应性和实用性。以某型装备电磁铁更换为例,对系统功能进行了验证。实验对比说明了与纸制维修手册和普通移动终端相比,该系统能更为高效地指导维修人员完成维修任务。     

不完全量测下基于面目标的火控系统性能分析

针对实际工程中出现的不完全量测下火控系统性能的理论研究,将水面舰船建模为椭圆形面目标,建立了不完全量测下基于面目标测量的数学模型,给出了火控跟踪系统统计意义下的估计误差Cramer-Rao下界(CRLB);根据目标状态与射击诸元间的非线性误差传递关系,基于UT变换得到不完全量测下基于面目标的火控系统射击诸元误差方差下界。以某型舰载火控系统为例,仿真结果表明,在不完全量测下,与传统的质点目标火控系统相比,基于面目标测量的火控系统在估计性能上提高36%,火控性能提高34%。     

基于H∞滤波的无序量测更新算法

在目标跟踪系统中,传感器量测因通信延迟无序地到达融合中心,产生无序量测融合问题。针对此问题,将H∞滤波作为基础滤波算法,提出了一种可处理单步或多步延迟无序量测的新算法。新算法借鉴有序滤波思想,利用等价量测来代替无序量测发生时刻后的量测序列,然后从该时刻起利用无序量测和等价量测进行有序更新。仿真实验表明,新算法相比于传统算法有更高的滤波精度,尤其在系统模型误差较大时仍有良好的滤波效果。     

含运动副间隙舵机执行机构的动态特性研究

为了研究运动副间隙对空间4R机构动态特性的影响,间隙处的接触碰撞模型和摩擦的建立分别采用非线性弹簧阻尼模型和修正的库伦摩擦模型。在Solidworks中建立空间4R机构模型,导入ADAMS中进行动力学仿真分析。对比含间隙和不含间隙时系统动力学仿真结果的异同,分析间隙大小和最佳间隙量对空间4R机构动态特性的影响,为机构的设计提供了重要的参考依据,有利于工程实际应用。     

一种基于视觉的目标舷角实时测量方法

舰船的舷角是鱼雷攻击时的重要参数,同时也是海航避碰中避碰线路确定的计算依据。在基于视觉的识别中,获取目标舰船的舷角即可确定其相对拍摄视角,从而大大缩小在全方位视野特征库中的搜索范围,提高识别速度。然而现有的舷角测量方法均是采用连续跟踪解算实现的,无法实时测量。为解决实时测量的问题,首先推导了基于视觉的目标舰船舷角测量原理,然后针对摄像机倾斜的情况提出基于水天线校正的改进方法,最后通过实验验证,结果表明方法简单易操作、实时性好。     

单脉冲雷达四通道联合的高分辨测角新方法北大核心

常规单脉冲雷达具有方位、俯仰二维角度的测量能力,其角度分辨力取决于天线波束宽度,对主波束宽度内的双/多目标不具备分辨能力。为了提高传统单脉冲雷达测角分辨能力,提出一种新的单脉冲雷达系统结构,巧妙的提取和利用了雷达对角线差通道的接收信号;提出了一种四通道联合单脉冲测角新方法,一次脉冲测量即可同时获得主波束范围内2个目标的二维角度信息,显著提高单脉冲雷达的角度分辨能力。该算法简单便于工程实现,并且在不同信噪比和2目标回波功率比条件下都具有很好的稳定性。最后,通过仿真分析验证了方法的有效性。     

源于磁性轴旋转的轴频磁场建模方法

轴频磁场因频率低、水下传播距离远的特点而成为水下探测的被动信号源。为了实现对水下目标轴频磁场的可靠探测,首先在实船试验的基础上,明确了轴频电场耦合产生的轴频磁场外还存在新的轴频磁场源;然后,在模拟轴低频磁场测量的基础上,揭示了源于磁性轴旋转的轴频磁场的产生机理,且基于旋转椭球体模型建立了磁性轴旋转轴频磁场的数学模型;最后,通过实船试验,验证了源于磁性轴旋转轴频磁场的可探测性。结果表明：在42 m距离范围外,磁通门传感器能够可靠探测磁性轴旋转产生的轴频磁场信号,该信号可成为一种新的水下探测源。     

测量控制隧道开挖断面技术应用研究

介绍了毛洞断面测量系统的组成及原理,阐述了利用TC(R)1101全站仪构架的断面测量控制系统在地下隧道施工中的应用,包括准备工作、断面测量、搬移测站以及内业整理,并对测量控制隧道开挖断面技术的应用效果及效益进行了详细分析。该技术在控制断面超欠挖,提高光面爆破水平效果明显。