基于测速定轨的一类自适应样条滤波方法

提出了一种测速定轨的实时算法。该方法基于样条表示飞行轨道速度参数 ,在只有多个测速元信息的情况下 ,建立了自适应Kalman滤波递推算法 ,实时给出了较高精度的飞行器轨道参数     

地月转移轨道设计的改进微分校正方法

地月转移轨道设计是探月关键技术之一,微分校正法是公认的解决非线性迭代问题的有效方法。针对探月任务中地月转移轨道设计精度高、计算速度快等要求,提出一种改进的微分校正快速设计方法。该方法基于DE405/LE405星历数据下日、地、月和地球J2项摄动真实轨道动力学模型,推导了近月点和入轨点设计参数偏导数关系,在积分轨道状态量的同时积分微分校正矩阵,用积分得到的准确微分校正矩阵求逆,快速迭代得到轨道设计结果。仿真结果表明,利用该方法设计地月转移轨道收敛速度远优于同等精度动力学模型—序列二次规划算法。     

PD反馈特征结构配置在最优控制问题中的应用

考虑了二阶线性系统的比例微分(PD)反馈特征结构配置问题以及其在最优控制问题中的应用。基于比例微分特征结构配置参数化方法,将二阶线性系统的最优控制问题转化为一个便于求解的有约束条件的极小值问题,并给出了相应的求解算法。三自由度质量弹簧阻尼系统算例及其仿真结果表明所提算法简单、有效。     

基于神经网络的跨介质飞行器水面弹跳运动参数快速预测方法

为进一步提高跨介质飞行器水面弹跳运动参数的计算效率,提出基于线性多元回归、反向传播神经网络及径向基函数神经网络的水面弹跳运动特性近似模型,对弹跳后运动参数进行快速预测。首先,建立跨介质飞行器水面弹跳数值仿真分析模型,对模型进行校验。其次,基于上述三种预测算法,以飞行器水面弹跳初始俯仰角、弹道倾角和速度作为输入值,预测其在水面弹跳运动中的末速度。结果表明：径向基函数神经网络算法对跨介质飞行器水面弹跳中的末速度预测的性能表现最优,与数值仿真速度值对比,回归系数为0.988,模型精度与速度预测结果可信性较高;速度预测值与数值计算的平均残差保持在8.39%以内,残差范围保持在±15 m/s以内,对跨介质飞行器水面弹跳运动研究具有参考价值。     

北斗GEO卫星用户算法的改进方法研究*

针对北斗GEO用户算法需要进行5?倾角的坐标旋转处理这一过程,本文提出了采用经典广播星历参数用户算法直接解算北斗GEO卫星位置的改进方法,并同时给出了相应的基于第二类无奇点根数的广播星历拟合算法。该算法采用第二类无奇点轨道根数代替经典轨道根数,解决了由GEO轨道的小倾角特性引起的经典广播星历参数拟合过程中法化矩阵奇异的问题。从而避免了北斗GEO用户算法中坐标旋转处理过程,减少了GEO用户算法的计算步骤。经过仿真验证,本文提出的改进方法在卫星轨道拟合过程中与原算法精度相当;在卫星轨道外推过程中与原算法相比略有精度损失,但仍满足用户导航定位精度的需求。最后,采用实际北斗GEO星历解算的轨道数据验证了改进算法的有效性。     

北斗GEO卫星用户算法的改进方法

针对北斗GEO用户算法需要进行5°倾角的坐标旋转处理这一过程,提出了采用经典广播星历参数用户算法直接解算北斗GEO卫星位置的改进方法,并同时给出了相应的基于第二类无奇点根数的广播星历拟合算法。该算法采用第二类无奇点轨道根数代替经典轨道根数,解决了由GEO轨道的小倾角特性引起的经典广播星历参数拟合过程中法化矩阵奇异的问题。从而避免了北斗GEO用户算法中坐标旋转处理过程,减少了GEO用户算法的计算步骤。仿真表明,提出的改进方法在卫星轨道拟合过程中与原算法精度相当;在卫星轨道外推过程中与原算法相比略有精度损失,但仍满足用户导航定位精度的需求。采用实际北斗GEO星历解算的轨道数据验证了改进算法的有效性。     

未知环境下飞行器视觉/惯导组合测速测高方法

针对未知环境下飞行器导航问题,提出一种基于视觉/惯导组合的测速测高方法。该方法构建包含前若干个成像时刻飞行器位置的惯导扩展状态方程,并采用一种基于摄像机两视图对极几何约束的线性视觉量测方程,通过卡尔曼滤波进行惯导速度修正,在此基础上利用多帧成像的立体视觉交会估计地面特征点坐标,进而得到飞行器相对高度。以飞行器典型巡航轨迹进行的仿真实验表明,该方法能够有效修正飞行器速度和相对高度误差,给出不随时间漂移的速度和相对高度测量结果,并很好地抑制飞行器位置误差的发散。     

反正切有限时间收敛微分器设计

在高超声速飞行器的控制问题中,对微分信号的精确提取至关重要。针对传统跟踪微分器抑制噪声能力有限、参数整定困难、算法复杂的不足,基于反正切函数和终端吸引子函数,设计了一种反正切有限时间收敛微分器(FD)。仿真表明,设计的新型有限时间收敛微分器与传统跟踪微分器相比,构型简单、待设计的参数较少、可提供输入信号的任意阶导数,而且在跟踪精度和滤波能力等方面均具有一定的优势。     

一种基于导航点的航天器相对运动轨迹生成策略

针对圆(近圆)轨道航天器相对运动的固定时间状态转移问题,提出了一种基于导航点的多脉冲优化轨迹生成策略.从相对运动动力学出发,应用最优控制理论给出了基于连续推力的最优转移轨线,将引入的导航点限定在最优转移轨线上得到其位置参数;然后利用导航点位置参数建立了脉冲约束下的基于脉冲的优化轨迹生成模型,采用二次规划算法求解,通过改变导航点位置和脉冲间隔优化轨迹.仿真算例验证了策略的有效性.     

基于动力特征模板的无源探测主动段弹道估计

针对单飞行器采用无源探测手段对拦截弹主动段进行弹道估计的问题,提出一种基于动力特征模板的多模型自适应无迹卡尔曼滤波(MMAE-UKF)算法。在观测信息不完备的条件下,通过引入拦截弹动力特征模板,将飞行程序角模型设计参数与发射方位角增广为目标状态分量,基于程序角模型和动力特征模板构建非线性MMAE模型集,采用MMAE-UKF算法对拦截弹的程序角模型和设计参数进行辨识,同时对拦截弹主动段运动状态进行估计。仿真结果表明,算法能够快速准确辨识出拦截弹主动段采用的程序角模型及设计参数;与传统的增广状态滤波算法相比,运动状态估计误差显著减小,滤波稳定速度大幅度提高。     

基于微分进化算法的盲源分离

将微分进化算法的优点引入到盲源分离中,提出了基于微分进化的盲源分离算法。该算法以混合信号的峰度为代价函数,采用独立分量分析的方法对瞬时混合的信号进行盲分离。盲源分离中常用的自然梯度算法是一种局部寻优算法且收敛速度较慢,而微分进化算法是一种全局寻优算法且具有并行性、易实现等优点。分别用无噪仿真信号和有噪仿真信号对提出的算法进行仿真实验,比较了基于微分进化算法的盲源分离、基于粒子群优化算法的盲源分离和基于自然梯度算法的盲源分离的分离结果。结果表明:基于微分进化的盲分离算法收敛速度快,分离效果也比较好。     

无人机地形预处理低空突防轨迹规划技术

针对无人机低空突防飞行问题,提出了一种基于飞行器最大过载约束、爬升角约束和速度约束的数字地形直接平滑技术,设计了多步判断逻辑和山峰保护逻辑以提高平滑收敛速度和对山峰的保护,生成满足无人机飞行性能约束的安全可飞行曲面;在此曲面上进行轨迹规划,避免了复杂的轨迹可飞性和安全性处理工作,提高了轨迹规划效率;利用正交配点法将无人机轨迹规划问题进行离散化,转化为非线性规划问题,并利用序列二次规划方法进行攻击轨迹求解。仿真表明,该技术能快速生成可飞行的攻击轨迹。     

基于UKF和后向平滑的单站无源定位跟踪算法

为利用无源固定单站对运动辐射源快速定位,将不敏卡尔曼滤波(UKF)和后向平滑算法应用于单站无源定位,给出了一种基于后向平滑的改进UKF算法;该算法利用当前时刻滤波结果通过后向平滑算法平滑估计前一时刻状态向量和协方差矩阵的估计值,为前向滤波提供较高精度的起始值。仿真结果表明改进的UKF算法在保证实时性的基础上改善了定位性能。     

平面 NURBS 曲线的椭圆弧自适应逼近

给出了用椭圆弧及双椭圆弧自适应逼近平面NURBS曲线的算法。算法所得到的椭圆样条能够G1连续 ,双椭圆样条还能够保形。与现行的圆弧逼近算法相比 ,本算法不需要求解非线性方程组 ,而是由给定的插补误差自动计算参数增量 ,得到椭圆曲线的特征点 ,还可以将误差控制在预期的范围之内 ;与现行的直线插补方法相比 ,不需要额外的时间和空间 ,也适用于CNC环境。本算法在腔体加工、二维轮廓加工等方面有特别的实用价值。     

非线性干扰观测器的高超声速飞行器自适应反演控制

针对高超声速飞行器参数不确定弹性体模型,提出了一种基于非线性干扰观测器的自适应反演控制器设计方法。将曲线拟合模型表示为严格反馈形式,采用反演方法设计控制器。采用动态面方法获取虚拟控制量的导数,避免了传统反演控制"微分项膨胀"问题。为了增强控制器的鲁棒性,基于二阶跟踪-微分器设计了一种新型非线性干扰观测器,以此对模型不确定项进行自适应估计和补偿。仿真结果表明,控制器对模型不确定性和气动弹性影响具有强鲁棒性,且能实现对速度和高度参考指令的稳定跟踪。     

飞行器六自由度仿真方法

为了使飞行器的轨道仿真结果更加真实可靠 ,必须构造基于实际环境的六自由度仿真框架。文中给出了仿真中各种周期的关系 ,并对右函数计算中的各种变量关系进行了描述 ,最后还介绍了两种常用的仿真实验设计方法及对应的结果处理方法。文章中的仿真方法在导弹、火箭、飞船轨道的设计中具有一定的参考价值。     

探月飞行器定点返回轨迹特性分析

对探月飞行器返回到预期着陆点的轨迹特性进行了研究,着重分析了月球定点返回着陆点和再入点位置的变化规律.分析了返回轨迹特征点的相对位置特性,包括月球反垂点、再入点、近地点,得到了再入点速度、纬度具有变化较稳定的规律.在特征点位置特性研究的基础上,给出了着陆点和再入点位置分析近似方法;基于月相原理研究了着陆点光照条件和月球...     

基于卫星无源探测的飞行器主动段轨道估计

运用卫星探测空间飞行器对国防科技的发展有其深远意义,而无源定位则是实现目标探测的一项关键技术。针对空间飞行器的运行轨道来说,其主动段起关键作用,因此,卫星对空间飞行器主动段轨道的无源探测估计与误差分析至关重要。在对大量数据分析的基础上,利用自适应定点的四阶龙格库塔算法求解卫星二阶微分运动方程,确定了其轨道,建立了数值解模型、坐标转换模型、空间飞行器轨道估计模型等多种数学模型,运用Matlab、Mathematica等软件对数据进行了分析和处理,利用图表直观地显示了其结果。     

四旋翼飞行器的自适应单神经元PID控制研究

四旋翼飞行器的飞行控制通常采用比例、积分和微分(PID)控制算法。文章针对传统PID控制算法调整时间过长,超调量大等问题,基于四旋翼飞行器的非线性动力学模型,设计了一种改进的自适应单神经元P ID飞行控制算法。该算法在调整加权系数的基础上,通过运用非线性控制方法,增加了对神经元比例系数的自适应调整。仿真结果表明,该算法动态响应速度快,稳态控制精度高,抗干扰能力强,能较好地实现对四旋翼飞行器的通道控制。     

基于三稳随机共振的舰船轴频电场弱信号检测研究

针对含噪舰船轴频电场弱信号特征频率检测困难的问题,首先在引入基于三稳随机共振算法的基础上,研究了三稳系统势函数特性,并给出了三稳随机共振的临界幅值的计算方法;然后,设计了基于三稳随机共振的频率大参数信号检测方法;最后,开展了随机共振仿真分析,并对实测信号进行了轴频检测实验,结果表明:该方法能较好地分离出轴频弱信号的频率特征。