基于可学习EKF的高超声速飞行器航迹估计

临近空间高超声速目标因具有高速、大机动、全球到达的特点,已成为国防安全的一类新型威胁.此类目标具有非惯性的航迹形式、并可进行复杂的策略性机动,给其航迹估计带来了新的挑战.为应对目标的机动特性,提升航迹估计性能,将循环神经网络与扩展卡尔曼滤波深度嵌合,提出了基于可学习扩展卡尔曼滤波的航迹估计方法.首先,通过分析目标机动特性,建立了参数化的目标机动模型.然后,考虑目标复杂机动特性对航迹估计造成的影响,将循环神经网络与扩展卡尔曼滤波深度嵌合,提出了可学习扩展卡尔曼滤波方法.通过使用已有航迹数据进行训练,所嵌入的两个循环神经网络,可发现目标机动的隐含规律,并对目标复杂机动所引起参数与模型不确定性的进行在线识别与动态补偿.最后,以某临近空间高超声速目标的航迹估计为例,选取典型机动场景,对所提出方法与EKF、AEKF等传统方法进行了对比分析. 分析结果表明,所提出的可学习扩展卡尔曼滤波方法可有效应对目标复杂的机动,具有比EKF、AEKF方法更高的估计精度和更优的估计动态性能.     

一种空间拦截导引规律的设计

引用趋近律及自由递阶控制的概念,研究了简约型非线性系统的变结构控制问题,给出了一种非线性切换函数σ(x)的确定方法。在推导出拦截器与目标相对运动方程的基础上,基于变结构控制方法设计了一种非线性导引规律。结果表明,比例导引规律是该非线性导引规律的特例,仿真结果证实了该非线性导引规律的优越性。     

多资源约束下的多项目作业调度问题研究

分析了多资源约束下多项目作业调度问题的性质和特点,建立了以拖期最短为目标的数学模型.基于资源上作业排序形成的时序关系以及各项目内部作业间时序关系组成的新时序关系图,提出求解该问题的一般算法.为降低一般算法的计算量和复杂度,使算法能够应用到实际工程,将一般算法和规则相结合,提出一种启发式算法,给出具体的算法步骤.计算示例表明,给出的算法能有效求解多资源约束下多项目作业调度问题.     

无刷电机中电枢反应对换向电动势相位的影响

分析了电动势换向无刷直流电动机中电枢反应对换向电动势信号相位的影响，实验结果验证了分析的正确性。     

陀螺飞轮信号的EMD/LPF混合去噪方法

为提高陀螺飞轮系统的标定与辨识精度进而保证姿态测量性能,对其信号去噪方法进行研究以便从复杂噪声中提取标定辨识所需的有用信息.首先基于噪声产生机理对陀螺飞轮信号的噪声特性进行分析.其次,在不影响信号低频特性的前提下,采用传统低通滤波（LPF）方法对信号进行预处理以抑制高频周期噪声.然后应用经验模态分解方法（EMD）对LPF预处理后的信号进行分解,根据信号和各模态分量的概率密度函数的相似性度量,给出一种模态判定准则.在此基础上,结合现有阈值滤波方法,提出一种EMD/LPF混合去噪方案. 结果表明:所提出的基于相似性度量的模态判定准则在不同信噪比条件下均能够实现分界点的准确判定;将所研究的去噪方法分别应用于标准测试信号和陀螺飞轮实测信号;所提出的混合去噪方法相比于现有去噪方法更为有效.     

捷联成像寻的器视线重构

分析和比较了捷联成像寻的器提取视线角及视线转率的实现途径,通过充分利用寻的器和惯导系统提供的角速率信息,推导了惯性视线角的一阶动态方程,并结合Unscented卡尔曼滤波（UKF）理论给出了视线重构滤波器设计方法。与传统的视线和视线转率滤波方法相比,本丈所给出的方法无需应用成像寻的器无法观测的弹目距离和接近速度信息,也无需对未知目标机动进行建模,从而更方便于应用。仿真的结果验证了该方法可有效地重构视线角,从而进一步提高视线转率的估计精度。     

共孔径红外/激光双模成像导引头系统研究

针对巡航导弹以及各种对地攻击的灵巧炸弹的末制导段．提出了一种共孔径红外／脉冲激光（IR／Ladar）双模成像导引头系统设计方案,可用于对地面固定目标和各种可重定位（Relocatable）目标进行精确地识别和跟踪。该系统采用了被动红外和主动脉冲激光两种成像模式．以被动红外成像来辅助导引头对目标的搜索和捕获．以主动激光雷达成像来完成对目标的精确识别和跟踪．并且被动红外与主动激光成像系统共用一套光学系统,这样既满足目标搜索和捕获阶段的大探测视场的要求,又满足了目标识别跟踪阶段的高分辨率要求。     

某型六自由度运动系统误差建模

基于多体系统运动学理论的基本原理,结合六自由度运动系统,阐述了多体系统的拓扑结构,分析了多体系统有误差运动的基本规律,推导了特征矩阵构建方法,研究了根据特征矩阵得到六自由度运动系统空间误差模型.本方法可为其他类型的多自由度运动系统的误差建模及误差补偿提供理论参考.     

基于逆向运动学的6自由度并联机构尺度综合

对用于飞行器半实物仿真试验的6自由度并联机构逆向运动学性能进行尺度综合研究.提出逆向速度椭球的概念,当逆向速度椭球的长半轴长度越短时,对于给定的机构动平台运动学要求,所需的连杆驱动速度越低.由于逆向速度椭球的长半轴长度在数值上与雅可比矩阵的最大奇异值等价,因此以雅可比矩阵最大奇异值全工作空间最小为尺度综合的目标函数,在工作空间的约束下,利用穷举法对6自由度并联机构进行尺度综合.结果表明,机构在满足动平台运动学要求的同时,能够保证所需的连杆最大驱动速度最低,并且还具有很高的灵活度.