基于深度学习网络模型的端到端航迹关联

为提高雷达数据处理中航迹关联的智能性,充分利用目标的特征信息,并简化系统处理流程,提出了一种基于深度学习网络模型的端到端航迹关联算法。首先分析了基于神经网络的航迹关联存在样本细节少、处理流程繁杂的问题,然后提出了端到端的深度学习模型。该模型根据航迹关联数据的处理特征,改进了卷积神经网络结构用于特征提取,充分利用了长短期记忆网络对历史信息和将来信息的处理能力,并分析了前后航迹的关联性。在对原始数据进行卡尔曼滤波后,将全部航迹信息特征作为输入,并由基于卷积神经网络特征提取的长短期记忆深度神经网络模型直接输出航迹关联结果。仿真结果表明,提出的模型可以充分学习推演目标的多个特征信息,具有较高的航迹关联准确率,对航迹关联的智能化分析具有一定的参考价值。     

基于测角测距信息火星环绕器导航方法

针对传统的基于天文角度信息的导航方法用于火星环绕器导航应用中存在导航源可见弧段连续性差,导航精度较低等问题,提出了一种适用于火星环绕器组合导航的联邦自适应UKF改进算法。通过引入新的测距导航源,充分利用测角敏感器获得的火卫一和火卫二相对于环绕器的视线矢量信息以及测距敏感器获得的环绕器相对于其它火星在轨航天器的距离信息,运用UKF对环绕器状态进行估计,引入Sage-Husa噪声估计器,抑制非高斯噪声对导航精度的影响,达到提高导航精度的目的。仿真结果表明了所提出的适用于火星环绕器组合导航的联邦自适应UKF改进算法的有效性,火星环绕段导航位置估计精度优于0.4km,速度估计精度优于0.5m/s,相对于传统的天文测角导航,性能提升50%。     

基于图模型的小尺寸飞行器地面试验中位姿估计方法

在多飞行器地面试验位姿估计中,由于跟踪算法导致的跟踪轨迹不连续会使得位姿估计产生累积误差,为了实现位姿的精确估计,提出了一种基于图模型的全局位姿估计非线性优化方法。首先,建立了一个飞行器地面视觉位姿估计系统。然后根据飞行器上特征点的数目提出了一种向量交叉式的飞行器位姿解算方法,求解得到数据已关联飞行器位姿估计值。利用中介坐标系法求解得到轨迹段初始位姿节点在测量坐标系下的值,最后,在图模型基础上下,对整个量测过程中飞行器的位姿估计结果进行非线性全局优化减小线性算法的累积误差,并通过仿真与实际实验对飞行器位姿估计算法的可行性与精度进行验证。实验结果表明:在测量范围为6 000 mm×6 000 mm×3 000 mm的范围内,飞行器尺寸约为400 mm,特征点三维定位精度为2.9 mm的条件下,基于非线性优化的飞行器位姿估计算法的理论精度分别可达0.5°(3σ)与3 mm (3σ),实际绝对测量精度分别可达1.3°(3σ)与4 mm (3σ),基本满足地面试验对多飞行器编队算法开发以及制导控制系统性能长时间评估稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求。     

相干激光引信在云雾干扰下的回波特性研究

为分析相干激光引信在云雾干扰下的探测性能,基于Mie散射理论和Monte Carlo方法建立了相干激光引信在云雾中的探测模型,仿真获取相干激光引信在多种云雾干扰场景下的探测回波,分析回波信号的时域和频域特性,以及云雾能见度、探测位置和探测角度对回波特性的影响。研究结果表明,相干激光引信可利用回波频域特征准确探测和识别目标,且不易受云雾能见度、探测位置和探测角度等因素的影响。结果证明:相干激光引信在云雾干扰下具有优良的探测性能。     

基于FPGA的深空图像实时边缘检测算法与实现

航天器的导航控制是深空探索的重要关键技术之一。随着探索距离越来越远,传统地面站控制的局限性越发明显,因此航天器自主导航成为深空探索的发展方向。边缘检测是光学自主导航系统中定位天体目标的关键算法之一,为了满足星载计算机计算的实时性要求,文中提出了一种优化的Canny边缘检测算法和FPGA电路架构来优化Canny边缘检测算法中的非极大值抑制并采用动态单阈值,使其能够以较少的资源占用在FPGA上以流水线架构实现。该方法在保证边缘提取精度地前提下满足光学自主导航实时性的要求,对复杂的星体目标也具有较好的鲁棒性。     

横向电阻区对IGBT过电流关断能力的影响研究

针对绝缘栅双极晶体管(IGBT)在过电流关断测试中被烧毁的问题,设计了三种不同的横向电阻区结构。为了分析器件的失效机理,研究不同结构横向电阻区对过电流关断能力的影响,借助Sentaurus TCAD仿真工具构建了器件模型,模拟了器件的整个过电流关断过程。对三种结构器件在过电流关断过程中的内部关键物理参量的变化情况进行分析,发现不同长度的横向电阻区对空穴的抽取效率不同,进而可以影响到电流密度分布。当电阻区增加到一定长度时,可以有效提升过电流关断能力,避免器件烧毁失效。     

Research on Variable Structure and Adaptive Control for Strap-on Rocket

固体捆绑运载火箭变结构自适应控制

陈曦,刘玉玺,汪轶俊

（上海宇航系统工程研究所）

创新点说明：

对于新型固体捆绑火箭而言,由于箭体安装固体助推器,存在推力偏差较大、推力同步性较大的问题,导致火箭的结构干扰增大。安装尾翼外干扰增大,如经过大风区时,风干扰对箭体产生较大的影响。同时考虑建立动力学模型的过程中存在的参数不确定性、参数摄动、三通道间耦合的问题,传统的控制方法难以满足新型固体捆绑火箭的要求,因此本文率先将基于模型参考的变结构自适应控制方法应用于固体捆绑运载火箭上。

研究目的：

本文针对固体捆绑运载火箭控制系统的特点,应用变结构自适应控制理论,设计适用于固体捆绑运载火箭的控制系统,保障固体捆绑运载火箭的正常飞行。

研究方法：

（1）建立固体捆绑运载火箭动力学模型,考虑模型中参数不确定性、未建模动态及通道间耦合;

（2）分析固体捆绑运载火箭存在的干扰,例如：四个固体助推带来的推力偏差、推力不同步性、推力线偏斜,质心横移、芯级、发动机及尾翼安装误差、芯级发动机液体燃料晃动、箭体弹性振动等各类结构误差及风干扰等外干扰;

（3）针对固体捆绑运载火箭设计变结构自适应控制律的设计并证明其稳定性;

（4）Simulink仿真分析验证。

结果：

本文使用变结构自适应控制理论设计的控制系统可全局渐进稳定,三通道姿态角跟踪误差较小,姿态角收敛速度较快,系统性能良好,可有效处理各类结构干扰、外干扰、气动参数不确定性及未建模动态等问题,该控制系统的动态特性及控制品质良好,具有工程应用的前景。

结论：

本文将基于模型参考的变结构自适应控制方法应用于新型固体捆绑运载火箭的控制系统的设计中。给出了仅有俯仰方向有大姿态变动的条件下的火箭动力学偏量模型,并在此基础上设计变结构自适应控制律,同时证明了该控制系统的稳定性。本文通过理论及仿真分析,证明了变结构自适应控制理论在新型固体捆绑运载火箭上的应用可行性,具有一定的工程应用前景。

关键词：运载火箭;模型参考;变结构控制;自适应控制

     

An iterative approach for sparse direction-of-arrival estimation in co-prime arrays with off-grid targets

This paper addresses the problem of direction of arrival (DOA) estimation by exploiting the sparsity enforced recovery technique for co-prime arrays, which can increase the degrees of freedom. To apply the sparsity based technique, the discretization of the potential DOA range is required and every target must fall on the predefined grid. Off-grid target can highly deteriorate the recovery performance. To the end, this paper takes the off-grid DOAs into account and reformulates the sparse recovery problem with unknown grid offset vector. By introducing a convex function majorizing the given objective function, an iterative approach is developed to gradually amend the offset vector to achieve final DOA estimation. Numerical simulations are provided to verify the effectiveness of the proposed method in terms of detection ability, resolution ability and root mean squared estimation error, as compared to the other state-of-the-art methods.     

Imaging and Doppler parameter estimation for maneuvering target using axis mapping based coherently integrated cubic phase function

In this paper, we propose a novel imaging and Doppler parameter estimation algorithm for ground maneuvering targets. Since the cross-track acceleration will induce the quadratic chirp rate (third-order phase) in the phase history, it may cause the maneuvering target severely smeared in the Doppler domain. To obtain a well-focused target imaging result, the quadratic chirp rate must be estimated accurately. Though cubic phase function (CPF) is efficient in estimating the parameters of a single maneuvering target, it may suffer from the identifiability problem when dealing with multiple maneuvering targets. To address these issues, an axis mapping (AM) based coherently integrated cubic phase function (CICPF) algorithm is proposed. This algorithm consists of two stages. Firstly, the linear chirp rate migration (i.e. quadratic chirp rate) of target in the time and chirp-rate domain is corrected by AM. After that, a dechirping technique is utilized to coherently integrate the auto-terms, and suppress the cross-terms and spurious peaks. Compared with several existing quadratic chirp rate estimation approaches, AM based CICPF (AMCICPF) algorithm can acquire lower signal-to-noise ratio threshold and estimate the centroid frequency, chirp rate and quadratic chirp rate of maneuvering target simultaneously. By compensating the chirp rate and quadratic chirp rate, a finely focused maneuvering target imaging can be obtained. Both simulated and real data processing results show that the AMCICPF algorithm serves as a good candidate for maneuvering target Doppler parameter estimation and imaging.     

基于LabVIEW的增压控制器测试设备软件设计

LabVIEW作为一种功能强大的虚拟仪器开发环境得到广泛的应用。利用LabVIEW设计测试设备软件,读取存储在EXCEL表格中的贮箱压力值,通过RS485串口通信发送给增压控制器作为模拟压力值,增压控制器通过接收的压力值来控制电磁阀的启闭以此验证增压控制的功能,实现软件的测试功能。利用LabVIEW可以设计出简洁友好的界面,方便操作和观察。有效降低程序的计算量,能够做到实时读取和发送。