Adaptive Kalman Filter of Transfer Alignment with Un-modeled Wing Flexure of Aircraft

The alignment accuracy of the strap-down inertial navigation system (SINS) of airborne weapon is greatly degraded by the dynamic wing flexure of the aircraft. An adaptive Kalman filter uses innovation sequences based on the maximum likelihood estimated criterion to adapt the system noise covariance matrix and the measurement noise covariance matrix on line,which is used to estimate the misalignment if the model of wing flexure of the aircraft is unknown. From a number of simulations,it is shown that the accuracy of the adaptive Kalman filter is better than the conventional Kalman filter,and the erroneous misalignment models of the wing flexure of aircraft will cause bad estimation results of Kalman filter using attitude match method.     

Adaptive Kalman Filter of Transfer Alignment with Un-modeled Wing Flexure of Aircraft

The alignment accuracy of the strap-down inertial navigation system (SINS) of airborne weapon is greatly degraded by the dynamic wing flexure of the aircraft. An adaptive Kalman filter uses innovation sequences based on the maximum likelihood estimated criterion to adapt the system noise covariance matrix and the measurement noise covariance matrix on line, which is used to estimate the misalignment if the model of wing flexure of the aircraft is unknown. From a number of simulations, it is shown that the accuracy of the adaptive Kalman filter is better than the conventional Kalman filter, and the erroneous misalignment models of the wing flexure of aircraft will cause bad estimation results of Kalman filter using attitude match method.     

轨道交通桥梁减振降噪2019年度研究进展

列车通过高架桥梁时,振动能量通过轨道结构传递到桥面及其他桥梁构件,激发桥梁振动并向空中辐射噪声,这被称为“桥梁结构噪声”。近年来,随着高速铁路和城市轨道交通的迅猛发展,轨道交通桥梁结构噪声预测方法、产生机理及控制措施研究已成为一个热门研究方向。另外,随着桥上声屏障的广泛应用,其降噪性能、振动及二次结构噪声特性研究也成为一个热门研究方向。梳理了近一年来轨道交通桥梁及桥上声屏障的振动噪声相关研究,总结了当前的研究热点,展望了未来的发展趋势。     

重庆轨道交通鹅公岩大桥吊索张拉方案

以重庆轨道交通鹅公岩大桥为背景工程,研究600 m跨径自锚式悬索桥斜拉法成桥体系转换方案。通过数值模拟,分析多方案体系转换过程中桥梁结构各关键构件,关键部位的强度、变形控制指标,评价各方案的技术、经济、工期与管理等各项指标,以寻求该桥体系转换最优方案。结果表明:体系转换前主桥的目标线形以接近去二期恒载前的线形为最佳;以调整部分斜拉索索力提升主梁线形的方法效果最好;从主塔侧分别向中跨先连续张拉7根索,然后从主塔两侧依次向中跨和锚固端张拉吊索的方案最优;全部吊索安装完毕后从塔顶拆除斜拉索较为安全。     

四轮移动机器人轨迹跟踪的最优状态反馈控制

对具有量测噪声、模型噪声和输入信号干扰的四轮移动机器人轨迹跟踪的最优状态反馈控制进行研究.建立系统的运动学与动力学方程和轨迹生成方程,导出了相应的离散状态方程式,采用卡尔曼滤波器对伴有高斯白噪声的系统状态方程进行了状态估计,提出一种基于李亚普诺夫稳定性的最优状态反馈控制策略.给出了补偿输入信号干扰的自适应算法.仿真结果表明,所提出的控制算法,在四轮移动机器人轨迹跟踪中,能有效地抑制系统的模型、量测和输入信号中的随机噪声和扰动,提高系统的跟踪精度和动态响应速度,使系统具有优良的静、动态特性．     

快速列车对长沙高架车站的振动与噪声模拟分析

列车运行产生的二次噪声与振动已经成为轨道交通系统所面临的主要环境问题,而目前相关研究主要集中于民用建筑与桥梁结构,对火车站等大型结构的研究鲜见于文献.本文针对快速列车运行时对长沙高架车站候车厅内产生的振动与二次结构噪声问题,提出了一种整合预测分析方法.该方法基于高架车站振源—传播—响应的有限元模型,通过谱有限元法来实现对二次噪声的精确预测.分析结果表明了该整合预测分析方法的有效性.     

考虑满载率均衡的城市轨道交通直通运营开行方案优化

为了优化城市轨道交通直通运营的开行方案,分析了城市轨道交通直通运营的运营组织方法,划分了直通运营条件下乘客OD类型,提出了直通运营条件下的列车满载率不均衡系数的计算方法;加入了对列车多编组以及满载率不均衡性的考虑,以直通运营区间范围、不同列车发车频率、不同列车编组为决策变量,以最小化乘客出行成本、企业运营成本以及满载率不均衡系数为目标,构建了直通运营条件下城市轨道交通列车开行方案优化模型,设计了混合编码的遗传算法进行求解;以北京地铁房山线与9号线为例,研究了高峰时段和平峰时段最优的城市轨道交通直通运营开行方案,对比分析了直通运营与独立运营模式下的区间满载率等运营指标,探究了不同目标权重对最优解及优化结果的影响。结果表明：在高峰时段,与独立运营模式相比,直通运营模式在不改变列车编组的条件下,优化效果达到了12.85%;在平峰时段,开行多编组的列车可以有效地提高全线的满载率均衡性;最后通过权重分析发现随着乘客服务水平权重下降、运营企业成本权重上升,直通列车的发车频率下降,直通运营区段逐渐变小,开通直通运营列车的效果逐渐变差。     

连续梁桥上CRTS双块式无砟轨道疲劳特性

为探讨梁轨非线性互制作用下连续梁桥上双块式无砟轨道系统静动力荷载下结构响应,预测桥上无砟轨道结构的疲劳寿命,基于梁轨相互作用原理与车辆-轨道-桥梁耦合动力学原理,以昌景黄铁路某(40+64+40)m连续梁为研究对象,采用有限元方法建立了考虑桥梁、支座、底座板、道床板、扣件和钢轨等构件及结构层间非线性约束的连续梁-CRTS双块式无砟轨道的一体化空间分析模型,研究列车静活载作用下桥梁、道床板、底座板及钢轨的动力响应特性与无缝线路纵向力分布规律,分析连续梁桥上无砟轨道结构疲劳特性。结果表明：温度荷载作用下钢轨最大压应力位于连续梁两端,最大拉应力位于桥梁跨中;竖向荷载作用下钢轨最大拉应力位于连续梁桥墩,最大压应力位于桥梁跨中;制动荷载作用下钢轨拉、压应力极值均位于桥梁桥墩;钢轨纵向力由温度荷载控制,最大应力为143.1 MPa,满足规范要求;列车动载作用下,简支梁和连续梁上钢轨最大拉、压应力相当,道床板最大拉应力出现在连续梁跨中限位凹槽附近,其板底拉应力大于板顶,底座板最大拉应力出现在连续梁主墩附近,且板顶和板底的拉、压应力基本相同;列车动载作用下,钢轨最易破坏处寿命约27.1 a,道床板和底...     

轻轨列车和地震作用下公轨两用桥的动力响应分析

针对跨座式单轨列车过桥时行车的舒适性、安全性及桥梁结构完整性问题,本文以重庆菜园坝公轨两用桥为例,分析了轻轨列车和地震作用下公轨两用桥的动力响应,建立了桥梁结构的三维模型,并将轻轨列车荷载进行了适当的简化,通过特征值分析获得了桥梁结构的模态及频率,分别考虑了地震和移动荷载单独作用下桥梁结构的动力响应,并考虑了两种作用同时存在时桥梁结构的动力响应。分析结果表明,轻轨列车荷载对桥梁结构局部性能影响比较大;车速的提升对桥梁结构的振动影响并不显著;地震作用与移动荷载单独作用下引起桥梁结构的振动存在耦合。该研究对地震作用下公轨两用桥的运营安全及设计具有现实指导价值。     

基于自适应卡尔曼滤波的NGMIMU/GPS组合导航设计

由于加速度计输出动态噪声的存在,无陀螺微惯性测量单元(NGM IMU)导航误差随时间迅速累积.基于NGM IMU九加速度计配置方案,利用自适应卡尔曼滤波方法进行NGM IMU/GPS组合导航系统设计.滤波算法对滤波预测残差的大小进行判断,利用极大后验估计器推算出动态噪声和观测噪声的统计特性,克服了系统噪声统计特性不易确定的实际问题,使滤波器成为最优.同时进行了系统位移和角速度仿真,结果验证了自适应卡尔曼滤波方法的可行性.     

管道地理坐标测量中低精度IMU初始对准技术

针对管道地理坐标测量系统低精度惯性测量单元（inertial measurment unit,IMU）初始对准问题,提出一种管道定位的初始对准方法.针对大角度情况进行粗对准,然后在小角度范围内再进行精对准.在精对准过程中,对测量信号采用一阶马尔科夫模型,提取出符合kalman滤波模型的白噪声分量,随后建立13维状态量的kalman状态方程以及观测方程.对于较大方位误差角引起的非线性,采用Cubature Kalman滤波（Cubature Kalman filtering,CKF）算法对非线性模型进行状态估计,解决了滤波模型的非线性问题并进行了静态对准实验.实验结果表明,设计的算法在计算时间上优于Unscented粒子滤波（Unsented particle filtering,UPF）算法,适于作为管道地理坐标测量的初始对准算法.     

基于改进APIT的移动机器人动态定位

针对室内无线传感器网络通信传输不稳定和定位精度较差的情况,提出了一种移动机器人自主动态定位系统,通过实时选择邻近信标节点,确定节点坐标构成的边界,绘制局部网格空间,实现机器人动态定位.利用接收信号强度指标实现测距,然后采用基于测距的改进近似三角形内点测试（APIT）算法完成定位,再使用卡尔曼算法修正定位误差.该方法适用于室内网络传输不稳定的实际情况,采用卡尔曼滤波器获得最优数据.实验结果表明,该移动机器人自主动态定位方法比基于网格的极大似然方法具有更好的精度和适应性.     

统计能量分析在轻轨交通噪声预测中的应用

运用统计能量分析方法SEA(statistical energy analysis)建立了高架轻轨噪声预测理论模型,并在分析车轮、钢轨、支垫层和桥梁构件的噪声辐射状况的基础上,根据振动与辐射声能的关系,进行仿真计算,得出其辐射噪声声级.然后,对计算结果进行分析,得出高架轻轨噪声控制的有效途径,这不仅为轻轨噪声预测提供了新方法,还将对今后轻轨噪声控制的继续研究起到促进作用.     

城市轨道交通桥梁支座更换施工技术探讨

随着大批新建桥梁的投入使用,桥梁检测加固技术越来越被人们重视.城市轨道交通线路运量大,使用频率高,桥梁结构更容易出现各种病害,其中支座的损坏尤为常见.同步顶升技术是目前使用最多的支座更换技术,主要原理是通过同步控制千斤顶对桥梁上部结构实现安全顶升.对于城市轨道交通而言,支座更换过程需要在不中断或尽量缩短中断交通的时间中完成,因而需要更精细的施工控制.     

车-桥耦合振动2020年度研究进展

车桥耦合振动的主要研究内容包括轨道不平顺作用下的车桥耦合振动及随机振动、风车桥耦合振动、地震车桥耦合振动、新型轨道车辆-轨道梁耦合振动等方面。当前,中国铁路桥梁建设面临更大跨度、高速度、高舒适度等新的挑战,在风荷载及列车荷载等外部激励作用下,车桥间相互作用越发显著。如何准确预测实际复杂风环境下车桥耦合系统动力响应及高速列车的行车走行性,并为桥梁设计、线路运营、维护及管理提供技术指导,成为2020年度车桥耦合振动领域的研究热点和发展趋势。     

列车-曲线桥梁系统耦合振动分析

为进一步研究列车-曲线桥梁系统耦合振动特性,基于车辆-桥梁/轨道系统动力相互作用分析理论,采用模态叠加法建立列车-曲线桥梁系统的空间耦合振动方程.沿轨道中心线建立移动坐标系,借助坐标转换,确定列车通过曲线桥梁时的几何位置关系; 考虑列车曲线运动特点,基于赫兹弹性接触理论和卡尔克(Kalker)蠕滑理论,解决列车曲线运动时的轮轨接触耦合关系,并对广义力向量进行修正; 采用龙格库塔积分法求解列车-曲线桥梁的动力响应.依据以上理论,研究了曲率半径、曲线超高以及车速对列车-曲线桥梁耦合振动响应的影响规律.分析结果表明:桥梁和列车的振动响应随车速的增大而增大,随着曲线半径的增大而减小.桥梁的振动响应不随曲线超高的增大而变化,列车的振动响应在平衡超高和过超高时较小.     

高速智能车辆状态观测器设计

基于JLUIV Ⅳ型智能车辆状态变量vy(车辆侧向速度)的不可测性,结合二自由度转向动力学模型和预瞄运动学模型建立了Kalman滤波模型,并运用Kalman滤波理论设计了状态观测器。仿真和实验结果表明:该状态观测器对模型中不确定参数和事变参数具有良好的适应性,可满足车辆导航控制的要求。     

Adaptive Fault Estimation for Dynamics of High Speed Train Based on Robust UKF Algorithm

This paper proposes an adaptive unscented Kalman filter algorithm(ARUKF) to implement fault estimation for the dynamics of high-speed train(HST) with measurement uncertainty and time-varying noise with unknown statistics. Firstly, regarding the actuator and sensor fault as the auxiliary variables of the dynamics of HST, an augmented system is established, and the fault estimation problem for dynamics of HST is formulated as the state estimation of the augmented system. Then, considering the meas...     

自适应平方根中心差分卡尔曼滤波算法在捷联惯性导航系统大方位失准角初始对准中的应用

提出了一种自适应平方根中心差分卡尔曼滤波(ASRCDKF)算法,并应用于捷联惯性导航系统(SINS)大方位失准角初始对准中。ASRCDKF算法以中心差分变换为基础,基于平方根滤波能够克服发散的思想,利用协方差平方根代替协方差参加递推运算,并将自适应估计原理引入该算法中,不仅克服了扩展卡尔曼滤波产生线性化误差和计算雅可比矩阵的不足,而且减小了计算量,保证了数值稳定性。同时,ASRCDKF算法解决了传统滤波算法过度依赖系统动态模型和噪声统计特性先验知识的问题。最后通过滤波仿真证明了ASRCDKF算法在SINS大方位失准角初始对准中的有效性和优越性。     

雨雪天气下轨道交通客流预测模型

为了完善雨雪天气下轨道交通客流预测模型,对哈尔滨市地铁1号线2017年12月份至2019年1月份的全线客流数据进行研究,引入客流基准值和客流偏差率的指标来量化轨道交通客流波动情况,研究雨雪天气下轨道交通客流波动规律,提出一种基于雨雪天气下轨道交通客流时空波动规律的短时客流预测模型WI-LSTM,以平均绝对误差（MAE）、均方根误差（RMSE）以及平均相对误差（MRE）作为预测模型的评价指标,与经典的SARIMA预测模型、支持向量回归（SVR）预测模型和未考虑雨雪天气的LSTM预测模型进行了对比。结果表明:考虑雨雪天气的WI-LSTM预测模型可以充分利用雨雪天气轨道交通客流波动规律,相比其他3种预测模型具有更高的准确性和可靠性。WI-LSTM预测模型进一步提升了雨雪天气下轨道交通客流预测精度,可为轨道交通企业运营管理提供数据支撑。