被动测距的可观测性分析和滤波方法

首先建立运动单站被动测距的数学模型,然后分析被动测距的可观测性,并针对实际应用提出了相应的滤波估计方法.可观测性问题分析了具有不同运动特征的目标在仅有方位角和俯仰角测量时能计算位置坐标的充分条件,将被动测距归结为典型的间接测量问题.由于直接测量的方位角和俯仰角与位置坐标的关系构成非线性测量方程,利用离散状态空间模型的分析方法,将被动测距描述为非线性状态估计问题.推广卡尔曼滤波、粒子滤波是求解被动测距非线性状态估计的常用方法.模拟了实际的被动测距模型,并用推广卡尔曼滤波和粒子滤波方法估计目标的位置坐标序列.模拟实验表明:这两种方法在运动单站被动测距中是有效的.     

基于卫星无源探测的空间飞行器轨道估计

为了定量分析卫星无源探测技术的定位方式和精度, 对某空间飞行器主动段的轨道估计和误差分析问题进行了研究。基于卫星简化运动方程, 采用四阶龙格-库塔算法对观测卫星任意时刻位置进行解算; 利用最小二乘法对观测数据进行拟合, 保证仿真过程数据的时间一致性; 选取合适的质量和速度模型, 建立空间飞行器基于双星无源探测的主动段三维交汇定位模型和运动方程模型; 基于模拟数据给出估计轨道曲线并对三轴指向误差进行分析, 提出采用改进粒子群算法对差量进行实时计算和空间飞行器轨道修正。仿真结果表明, 经过系统误差修正, 空间飞行器轨道误差降低到1 m级水平。     

基于临近空间飞行器的区域自组网优化部署算法

该文针对基于临近空间飞行器的新型区域自组织网络,提出一种优化部署方案。采用线性递减权值粒子群算法,对于临近空间飞行器节点,一个粒子代表所有飞行器节点坐标集合,以最大化网络覆盖空间的联合通信覆盖率为目标,进行节点的优化部署。对于地面骨干节点,一个粒子代表一个网络分区内骨干节点坐标,以最多覆盖节点数和最小平均跳数为目标,进行初始化。网络运行过程中根据任务区域内数据业务分布情况,以趋近数据量多、业务优先级高的区域为目标,动态调整更新地面骨干节点位置。仿真结果表明,所提方案能为上层协议的运行提供良好基础,使网络分组投递率、延迟和开销等性能得到改善。     

高动态飞行器平台终端通信中的频率精确估计技术研究

本文根据高动态飞行器平台终端的特点,研究了高动态飞行器平台终端通信中的频率精确估计技术,提出了一种频率精确估计分解算法.首先,基于分段搜索,确定导频帧的大致位置,并估计出频偏的粗略值;其次,通过移频搜索法,确定各数据帧的准确位置,以及更高的频偏估计精度,对数据帧解扩;最后,利用数据帧中的PN字段进一步提高频偏估计精度,并利用频偏方程将各历史数据联立起来构成方程组,得到并跟踪频偏的变化规律.通过仿真试验,验证了利用本文提出的算法,能够准确地估计高动态飞行器平台终端通信中的频偏,满足时频同步的要求.     

基于三维波结构向量的飞行器姿态快速估计

飞行器姿态测量的主要参照为重力和地磁场,其在高加速度环境中的缺点难以克服.将电磁波三维结构向量作为飞行器姿态测量的参照,根据机载电磁矢量接收阵列的姿态与接收电磁信号的变化关系建立导向矢量.通过MUSIC算法三维搜索飞行器姿态参数使得信号空间谱最大化,实现飞行器平台姿态估计.针对MUSIC算法计算量过大导致姿态估计较慢的...     

基于方向余弦的交会方法

在多台光电经纬仪组成的测量网络中,为了快速得 到目标的空间位置信息,提出了一种基于方向余弦的交会方法。本文方法根据光电经纬仪实 时跟踪被测目标时的几何关系,利用光电经纬仪的站点位置和实时获得的测角信息,对每台 光电经纬仪都构建两个方向余弦,利用加权算法实时估计出被测目标的空间三维坐标。试验 结果表明,对于近距离的空间目标,与雷达的测量数据相比,本文方法得到的目标位置数据 平滑、无波动,二者的定位误差均小于0.5m,能满足目标高精度的 定位要求。     

分布式信源数据域直接位置估计方法

针对目前信号数据域直接位置估计方法对分布式信号源进行直接定位存在精度下降问题,该文提出分布式信源数据域直接位置估计方法。首先构建分布式信源直接位置估计模型,然后分别基于最大似然准则和特征结构分解思想给出分布式信源高精度直接位置估计的两种方法分布源最大似然估计方法和广义子空间方法。最后通过多维搜索完成对于分布式信源的直接位置估计。仿真分析表明,该文算法对分布式信源进行直接位置估计的精度较传统直接位置估计算法明显提升,能够在较低信噪比下逼近克拉美罗界;分布源最大似然估计方法在低信噪比下定位精度优于广义子空间方法,而广义子空间方法复杂度更低。     

一种基于最小均方误差准则的多台光电经纬仪测量融合方法

对于用多台光电经纬仪进行交会测量获取空中目标给出了一种定位方法。利用所求目标位置估计点到各个观测站定位视线的距离和最小,先求出两站定位的目标坐标,然后以每两站交会测量方差的倒数为权,将所有的交会测量结果进行融合处理,即可得目标坐标。仿真结果表明,新方法有效地提高了定位的精度及稳定性。     

地形特征对粒子滤波导航算法精度影响分析

地形导航是利用飞行器下方地形估计飞行器空间位置的导航方法。由于地形是强非线性模型,因此地形导航可以看作非线性状态估计问题,地形特征直接影响导航精度。在讨论粒子滤波导航算法基础上,重点研究了地形特征对后验概率密度和Cramer-Rao下界的影响,得出了地形梯度和相似度是影响粒子滤波导航算法精度的根本原因,为飞行区域选择、飞行路径规划提供了依据,具有较强的实用性。     

临近空间飞行器军事应用价值分析

随着现代高新技术的快速发展,信息对抗空间不再仅限于陆地、海洋、低空和太空,临近空间的军事化和临近空间对抗逐渐成为各国的研究热点。临近空间飞行器搭载探测、预警,通讯设备及武器平台可以很好地完成定点侦察监视、情报收集、通信保障,攻击空中及地面目标等任务。本文针对临近空间飞行器的军事应用价值展开研究,介绍了现有的飞行器种类及其在军事应用方面独特的优势。分析了临近空间飞行器的应用前景,为我国临近空间飞行器的发展提供了思路,对于我国军事技术变革有着重要意义。     

基于QEKF的四旋翼飞行器姿态估计

提出了一种基于四元数扩展卡尔曼滤波(QEKF)数据融合算法,应用于四旋翼飞行器的姿态估计。首先,用四元数表示航向姿态参考系统(AHRS)中的坐标旋转关系,获取飞行器的姿态信息;然后,结合扩展卡尔曼滤波算法,融合低成本的MPU9250中陀螺仪、加速度计、磁力计传感器的9轴原始输出数据,对飞行器的真实姿态进行跟踪估计;最后,通过MATLAB实验仿真,与互补滤波(CF)和梯度下降法(GD)算法进行比较,实验证明QEKF对姿态的估计更加精准。     

一种基于外测数据的飞行器落点实时预报软件设计

飞行器落点预报是根据飞行器当前所处的位置、速度、和姿态等信息,确定其到达地面的时间、坐标位置及其他参数的数据[1]。当飞行器由于某种因素导致发动机关机或停止工作后,飞行器本身依靠惯性飞行。本文通过对飞行器的无动力飞行段进行了详细的受力分析,考虑大气动力影响,对运动轨迹进行外推预测。综合利用纵向和横向的射程数据,设计了一种较高精度的基于外测数据的飞行器落点实时预报软件。     

单向测距飞机导航用最佳自适应相位估算接收机

<正> 第一章前言为增加空中安全和可靠性之发展需要,已促使了对改进飞机导航与着陆方法的研究兴趣。理想要求是,在全天候条件下,优于视力。满足此要求所需的主要项目是,要保证精确的飞机位置信息。获得位置坐标的合适方法是通过无源单向测距。用这种技术,在飞机上所测的传播电磁波的相位延迟直接与离测量站的距离和飞机的介入距离有关。要获得位置坐标需要两个或更多个站。另外,在不能满足发时站视线的定位中,可用的位置坐标要求迫使使用频谱的低频部份。因此,利用单向测距的精确、远程位置坐标,就意味着空间低频电磁波的准确相位估计。     

临近空间飞行器应用分析与展望

介绍临近空间的定义,并分析临近空间的特点。临近空间飞行器成为近期研究的热点,各国都在积极开展临近空间飞行器技术的研究。主要以临近空间飞行器为平台,介绍临近空间飞行器平台所搭载的载荷,分析临近空间信息系统的应用现状,并展望临近空间信息系统的发展前景。从总体上看,临近空间飞行器技术尚处于关键技术攻关与演示验证阶段。强大的军事需求牵引和先进的技术推动使临近空间为未来战争的发展展现了美好的应用前景。     

基于高维状态空间的移动机器人定位

位置跟踪是移动机器人自主导航中的一个主要任务.扩展的卡尔曼滤波定位方法是一个常用的位置跟踪方法,但是在对非线性系统方程进行线性化近似过程中引入了线性化误差.文中给出了一个基于线性系统模型的位置估计方法.用一个高维的状态向量表示机器人的位置空间,并选用环境路标的全局信息作为观测向量,此时系统动态模型和系统观测模型都是线性的,从而直接运用最优的线性卡尔曼滤波技术进行移动机器人位置估计.这种方法免除了非线性方程的线性近似过程,避免了线性化误差.实验表明,位置估计过程是收敛的、一致的.     

适用于星敏感器的星跟踪算法研究

为了解决全天球识别中星像坐标提取速度慢的问题,提高空间飞行器姿态确定的实时性,提出了一种新的星跟踪算法.该算法根据星敏感器在一次全天球识别后能够获得一定先验信息的特点,利用星敏感器在上一时刻采集的星图中已识别观测星的信息来获取星敏感器下一时刻采集的星图中待识别观测星的信息.仿真结果表明该算法不但提高了星像坐标提取的速度.也由此提高了星敏感器的姿态更新率,从而避免了由于全天球识别导致的误匹配.     

基于极化电磁波的飞行器姿态角估计新方法

提出使用单矢量传感器进行飞行器姿态角估计的新方法,安装在飞行器平台的单电磁 矢量传感器接收来自基站的极化电磁波信号,用MUSIC算法进行信号DOA和极化参数估计,得 到机体坐标系到地理坐标系的转换矩阵即飞行器姿态矩阵,最终估计飞行器姿态角。Matlab 仿真验证了该方法的有效性,姿态角估计误差在15°内,满足飞行器控制的要求。     

基于低仰角红外测量的蒙气差修正方法

受大气蒙气差的影响,地基光电望远镜观测得到的星体或飞行器位置和实际位置存在偏差;空间目标的俯仰角越小,蒙气差越大。为了对空间目标进行较为精确的定位,需要对光电望远镜进行蒙气差修正。文中在分析光电望远镜原有的大气蒙气差修正计算模型的基础上,为提高低仰角观测时蒙气差修正精度,采用回扫任务目标轨道附近恒星进行误差修正的方法对回扫得到的蒙气差修正量曲线进行大量实验总结并进行多项式拟合,最终得到针对低仰角长波红外观测的蒙气差修正公式。经过多次实验验证,长波红外系统起跟仰角由10降低至2,目标捕获时间提前50 s以上,可观测飞行器部件分离等关键特征点。实验结果表明文中方法有效降低了低仰角蒙气差修正误差,提高了长波红外系统的跟踪精度和捕获能力,具有实际工程应用价值。     

基于RSSI的Wi-Fi室内定位常用算法对比

WiFi定位是室内定位的方法之一,其观测值主要为WiFi的信号强度(received signal strength indication,RSSI),利用信号强度进行室内定位的方法基本上可以分为两种,一种根据模型计算接收节点与发射节点的距离,估计接收节点的位置;另一种是根据事先采集的信号强度指纹进行空间匹配。通过在不同场景下对两种定位算法的比较,基于信号强度指纹匹配的定位精度明显高于基于估计接收节点的定位精度,但与指纹匹配法相比,位置估计法更加灵活。     

基于单相机双光源的视线估计

提出一种角膜反射和虹膜中心估计算法相结合的视线估计方法,使用单相机、双辅助光源构建了头部可自由运动的视线估计系统。在准确提取两个反射光斑位置和虹膜中心坐标的基础上,以多项式函数的形式建立视线特征向量与测试屏上注视点坐标之间的映射关系。实验结果表明,系统在水平方向上视线估计的平均误差为0.91°,在垂直方向上平均误差为1.1°,达到了良好的视线估计效果。