二维单站纯方位运动目标跟踪的可观测性

利用量测目标方位序列求解目标运动参数的纯方位跟踪（BOT)系统会发生解的不惟一的问题,即不可观测性。针对ニ维空间单目标和单平台（观测器）情形,利用向量变换以及线性矩阵方程解的性质,对BOT的可观测性问题进行了讨论;给出了当目标匀加速直线运动下,观测器保持匀加速直线运动时BOT系统不存在惟一解的命题;同时给出当量测方位序列和采样时间满足一定的条件,系统可以求出目标某些运动参数比值的算法。进ー步将结论推广到观测器和目标都作任意阶次时间序列机动的一般场合,推导出当观测器机动阶次不超过目标机动阶次下,系统不可观测的重要结论;向量法以及得出的结论为进ー步分析观测器的机动策略具有重要的指导意义。     

纯方位三维运动目标跟踪的不可观测性问题

针对三维空间作匀速直线运动和匀加速直线运动的目标和观测器,利用适当的数学变换以及线性矩阵方程解的性质,对纯方位系统跟踪的不可观测性问题进行了讨论.当目标在匀速直线运动或匀加速直线运动下,观测器保持匀速直线运动时纯方位跟踪系统解不惟一,目标和观测器都作匀加速直线运动时纯方位跟踪系统仍不能求惟一解,该结论对进一步分析观测器的机动策略具有指导意义.     

连续纯方位系統的可观测性分析

证明了连续纯方位观测系统可观测的一个充分必要条件是存在4个方位构成的可观测判别式不等于0，其特点是仅利用方位信息而无需导数信息和求解微分方程。分析了系统不可观测时观测器的运动形态，指出纯方位系统不可观测时，观测器的运动轨迹是一种等效的匀速直线运动观测轨迹。应用这些结论得到了约束假定条件下目标机动的一个判断准则。     

基于纯角度的三维运动目标可观性研究

本文针对在三维空间作匀加速运动的目标,推导出了基于纯角度测量的运动目标状态可观测的必要条件.在求解这一必要条件的过程中,利用数学变换手段,将非线性角度观测方程转换成线性框架来进行处理;利用满秩矩阵的一些特点,把高阶非线性微分方程转化成一阶线性微分方程组来求解,获得了可观测性必要条件.另外根据此必要条件直接推出了前人所证明的关于三维空间匀速运动目标状态可观测性判据.     

方位-多普勒频率合成TMA的可测性分析

应用了非线性系统可测性理论对方位频率TMA的可测性进行了分析.结果表明,三维情况下在方位角和高低角的变化率满足不全为零条件时,载机不必做机动就可以实现可测.     

基于视线角速度的增强目标可观性研究

在只有视线角速度信息的情况下,为了寻找即保证目标可观又保证命中精度的弹道,通过分析弹目相对运动系统状态方程的可观性矩阵的迹,理论推导了影响目标可观性的因素.运用根据变结构理论设计的新型非线性制导律进行了仿真,结果表明命中精度良好,可观性矩阵的迹是弹目速度夹角的增函数、弹目相对速度绝对值的增函数、剩余飞行时间的增函数和弹...     

基于条件数的多自主水下航行器协同定位系统可观测度分析

针对基于移动长基线的多自主水下航行器（MAUV）协同定位系统,建立了MAUV的2D运动学模型与距离量测方程。利用基于Lie导数的非线性系统可观测性理论,得到协同定位系统可观测矩阵及MAUV编队的不可观测航行路径。利用奇异值分解（SVD）理论获得系统可观测矩阵的条件数,建立了协同定位系统可观测度的评价函数,并在不同MAUV航行队形对系统可观测度进行仿真分析。结果表明,系统可观测度随着MAUV航行队形的不同而变化,从而为通过变换队形来提高协同定位性能提供了有效的参考依据。     

基于角测量的机动目标跟踪算法

利用角测量估计目标的距离和速度实质上是一个非线性状态估计问题,这种单站被动式跟踪可能构成一个不可观测系统,将导致跟踪滤波器的不稳定和发散。本文针对反直升机雷构成的雷群进行目标定位和跟踪,利用最小角度差算法对目标的位置进行静态估计,用基于“当前”统计模型的自适应滤波算法进行数据处理,最小角度差算法的估计结果作为自适应滤波的观测值;算法简单而且有效,对目标的机动和非机动运动参数都能得到良好的估计结果。     

基于距离跟踪的矢量脱靶量测量方法

提出了一种基于纯距离跟踪的空间目标运动轨迹提取的矢量脱靶量参数估计新方法.该方法利用脉间频率步进体制的脱靶量测量系统获得较为精确的瞬时距离信息.通过建立目标运动模型,采用纯距离目标跟踪定位的有限差分扩展卡尔曼滤波算法,获得目标运动的精确轨迹.利用跟踪得到的空间位置点,时矢量脱靶量参数进行估计.仿真结果表明该方法可以得到满意的矢量脱靶量估计结果.     

无速度测量下基于信息耦合度的自主水下航行器分群控制算法

自主水下航行器（AUV）的分群控制,表征为AUV群集在外部刺激下自发分裂成多个子群的行为。针对无速度测量下AUV群集（SAUV）的分群控制问题,提出了一种基于信息耦合度的分群控制算法。该算法利用信息耦合度表征AUV间的交互作用强度,并通过对个体运动的动态调节实现群集行为的分化。在此基础上,针对AUV分群过程中无速度测量的情况,通过设计分布式观测器对邻居速度信息进行实时估计,并将最大信息耦合度邻居的位置信息融入分群控制律中,实现了外部刺激下AUV群集的自发分群运动。理论分析和仿真实验均验证了所提分群控制算法的可行性和有效性。     

固体随行装药内弹道模型及数值模拟

随行装药点火燃烧在整个火炮内弹道过程中具有独特性，有必要开展随行装药内弹道过程的理论研究，为工程应用提供理论指导。采用包容式固体随行装药方案，利用新研制的点火延迟机构，考虑了弹丸的变质量问题。在实验的基础上，建立了固体随行装药的内弹道零维模型，并与常规装药进行了对比，预测了弹后空间特征参数的变化规律。采用模型编写的计算软件计算结果与30mm弹道炮的实验结果进行比较可以看出，计算的P-t曲线与实测的P-t曲线具有较好的一致性。建立的数学物理模型的处理方法行之有效，可以用来指导随行装药的设计。     

一类非线性系统的扰动估计

针对一类非线性系统的未知扰动,研究了基于观测器的扰动估计问题.在未知扰动的输入矩阵列满秩且对合的情况下,证明了估计的准确性.对两轴机械臂模型进行了仿真,验证了该方法的有效性.     

基于方位装订的弹载捷联惯导初始对准技术研究

研究了基于方位装订的弹载捷联惯导系统的初始对准问题。首先推导了方位角误差和失准角误差的关系,在此基础上,提出了增加方位角误差作为观测量的观测方程,建立了基于方位装订条件下的卡尔曼滤波方程,并用奇异值分解的方法分析了系统的可观测性和不可观测状态变量,结果表明陀螺漂移均可观测,而加速度计零偏均不可观测;计算机仿真结果表明该初始对准方法收敛速度快,对准精度高。     

可分辨空间密集目标群跟踪算法研究

为了有效改善可分辨空间目标群的早期跟踪态势,提高高速目标群的跟踪处理速度和跟踪精度,提出了可分辨空间密集目标群跟踪算法。该算法首先通过全局聚类群分割、群关联和群跟踪,解决大量距离靠近、运动特征差异不明显的高速空间目标群早期连续稳定跟踪问题; 通过群跟踪掌握早期群整体信息,提高目标数据处理速度。在此基础上,边跟踪边分群,由群目标跟踪逐渐过渡到多目标跟踪,在群目标跟踪中通过结合空间动力学方程提高群内目标的跟踪精度,提升雷达系统对可分辨密集空间目标群的跟踪能力。     

基于无味卡尔曼滤波的空对海BTO-TMA问题的研究

探讨了TMA（目标运动分析）中基本的非线性估计问题，介绍了基于无味变换（Unscented Transformation—UT）的无味卡尔曼滤波（Unscemed Kalman Filtering—UKF）算法的设计思想与具体实现，特别针对空对海单站只测方位与到达时间TMA（BTO—TMA）问题应用UKF和EKF（扩展卡尔曼滤波）进行了对照研究，建立了问题的离散非线性滤波估计模型，设计了典型的应用场景，给出了初值有偏和无偏两种情形下的Monte Carlo仿真运行结果；表明UKF在该应用背景下是切实可行的，具有更高的估计精度和更强的收敛特性。     

捷联惯导系统动基座初始对准中的可观测性分析

用分段定常系统可观测性分析理论和方法对系统动基座初始对准时的可观测性进行分析.定性地得出了载体的各种机动特性对捷联系统对准过程可观测性的影响结果.采用卡尔曼滤波法, 对平台误差角进行了估计, 给出了仿真曲线.结果表明, 动基座对准过程中, 载体的线运动和角运动在一定条件下能提高系统的可观测性, 从而提高卡尔曼滤波器的估计速度和精度.这为研究捷联惯导系统的快速精确对准方法奠定了理论基础.     

基于非光滑控制的三维制导律设计

针对机动目标寻的制导中带有终端角度约束的制导律设计问题,提出了基于非光滑控制的制导律设计方法。首先建立了飞行器与目标的三维相对运动模型,应用非光滑控制方法,设计非线性制导律,使齐次系统满足渐近稳定和齐次度为负的条件,达到终端角度要求。其次,应用高增益观测器对制导信息进行估计,通过对观测器状态进行扩张,完成目标机动加速度的估计。最后,对所设计的制导律进行了数值仿真,校验了设计方法的有效性。     

考虑目标机动和落角约束的二阶滑模制导律

针对末制导阶段导弹以期望的终端落角攻击高机动目标的需求,将Super-twisting算法与自适应滑模扰动观测器相结合,提出一种满足终端落角约束的二阶滑模制导律。目标机动带来的干扰导致系统扰动的上界未知,将目标加速度视为系统扰动,设计自适应滑模扰动观测器对系统扰动进行在线估计,通过对观测器增益进行自适应调整,克服传统观测器选取增益时依赖扰动上界的缺陷。设计改进的Super-twisting算法作为制导律的趋近律,在降低抖振的同时使制导律可充分利用导弹的过载能力,从而提升系统的收敛速度,解决传统Super-twisting算法中系统状态远离平衡点时收敛速度慢的问题。基于李雅普诺夫稳定性理论,证明该制导系统能在有限时间内收敛。数学仿真结果表明：自适应滑模扰动观测器和所设计制导律有效,自适应滑模扰动观测器能够准确跟踪系统扰动,所设计的制导律能够满足期望的终端落角约束,且具有较高的命中精度,脱靶量小于0.2 m。     

只测角的单站三维红外被动测距算法

研究只测角的单站三维被动测距算法。在三维空间运动几何模型的基础上，通过适当选择观测平台所在的地面坐标系，建立了目标距离变化与观测器位移的关系方程。同时，对高速运动物体的轨迹采用分段线性拟合的策略，即在较小采样间隔的情况下，假定连续三个观测时刻上的目标或观测器各自处于直线运动状态，即三点共线。该关系方程结合三点共线的假设，即可求解出目标到观测器的距离。缩比模型试验表明，该算法简便可行，测距相对误差优予±10%．     

基于MPC-EKF的方位角及其变化率联合无源定位算法

考虑到单站测向无源定位具有定位速度慢、定位精度较低等缺点,这里在修正极坐标系(MPC)下利用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法对基于方位角及其变化率信息的单站无源定位与跟踪问题进行了研究,并在同一仿真环境下对利用方位角及其变化率信息和只利用方位角信息的目标跟踪结果进行了比较分析.由仿真结果可看出,在修正的极坐标系下利用方位角及其变化率信息具有更快的收敛速度和更高的跟踪精度.