航空机动目标的灰色预测分析

叙述了航空火控系统中滤波的几种方法：曲线拟合、维纳滤波和卡尔曼滤波;分析了滤波中所存在的无法准确知道测量误差的统计特性和目标运动规律的共性问题,并应用灰色系统理论的灰色模型中一阶微分方程的基础,通过一定的数据处理而构成动态微分拟合模型,来对航空机动目标进行预测。讨论了航空火控系统灰色预测的几个特点：信息与噪声统一、可以求解任意时段内的任一时刻的预测值、原始数据整理成规律较强的生成数列、采用残差辩识模型和利用灰色预测控制等。     

干扰因素对机动弹头落点散布影响的计算方法研究

研究了在两种计算方法下,干扰因素对机动弹头落点散布影响,在建立机动弹道数学模型的基础上,对具有再入机动能力的导弹飞行中存在的干扰因素进行了分析,并运用蒙特卡洛法分析干扰因素独立作用和综合作用时的机动弹头落点散布影响;仿真结果表明,在不同的算法下,干扰因素对机动和非机动弹道下弹头落点散步的影响是不同的;通过结果对比,为机动弹头落点精度分析,提供了有力的参考。     

滑翔导弹末段多约束智能弹道规划

滑翔导弹末段飞行时空复杂度高、不确定性强、约束多,给弹道规划与制导算法带来了较大的建模和求解难度。针对这一问题,同时增大末段机动范围并提高弹道规划效率,本文提出一种利用连续型深度置信神经网络（Convolutional Deep Brief Networks,CDBN）预测机动能力、设计经由点状态实现末段多约束智能弹道规划的方法。过程中采用CDBN对机动能力进行在线预测,快速判定经由点状态的可行性,并且通过经由点状态智能设计,实现前后段能量的优化分配,扩大弹道机动包络;通过设计三角函数型弹目视线角实现末段弹道摆动机动,推导机动弹道最优末制导律对视线角进行跟踪,并调节机动频率以满足速度约束。仿真结果表明,CDBN相对BP网络具有更高的机动能力预测精度;本文所提智能弹道规划方法在满足末端速度约束的前提下,可以实现弹道摆动机动并大幅增加飞行包络。弹道规划能够在0.5 s内完成,满足工程应用的快速性要求。     

易熔合金引信弹道安全的气动热力学建模仿真

为使易熔合金引信可靠延期解除保险以保证弹道安全,需要根据弹丸速度确定在安全时间和距离内引信易熔合金的熔点。以瑞士厄利空2ZLa/353式35 mm 双管自行高射炮爆破燃烧榴弹 KZVD 引信为例,从工程的角度出发,简化了外弹道,在初始弹速为1175 m/s 和误差范围为±15 m/s 的条件下,采用气动加热理论对榴弹外弹道起始阶段弹头驻点的温度进行了理论建模计算和仿真验证,通过分析相应弹速下的弹头驻点温度确定出满足安全距离要求的易熔合金熔点温度。仿真结果表明,理论计算与仿真试验确定出1160-1190 m/s 初始弹速范围内的易熔合金熔点温度的结果一致,因此可以利用该热力学模型并根据弹道安全要求来设计相应熔点的易熔合金引信,所用方法可以为高速飞行弹体的热力学研究提供参考。     

基于视觉的机动目标定位跟踪的滤波算法

在视觉定位系统中，由于各种噪声的影响，运动目标的三维位置和姿态的计算精度受到一定限制。为了提高运动物体的定位跟踪精度，提出了一种有效的滤波算法。和已有的方法相比，这种算法具有以下两个特点：第一，不再局限于平缓运动的物体，它对于未知运动规律的机动目标同样有效，第二，由于避免了扩展卡尔曼滤波器的使用，滤波复杂度有所下降。通过分析噪声对位姿计算误差的影响，建立了一组描述位姿测量值和真实值关系的线性测量方程。然后，分别给出了两种滤波算法：基于有限记忆的检测自适应滤波和基于数值微分模型的卡尔曼滤波。在检测自适应滤波算法中，给出了分别适用于快机动和慢机动的最优机动检测函数。一旦检测出机动发生，系统采用有限记忆滤波进行矫正。在第二种滤波算法中，系统采用数值微分技术构造出了描述机动目标运动行为的鲁棒估计模型。并且，引入了衰减因子，以防止滤波器的发散现象。该衰减因子可以根据位姿计算值自适应估计。最后，通过伪贝叶斯估计算法，将两种滤波器进行数据融合，有效的降低了机动时刻位姿估值的误差抖动，进一步提高了定位跟踪精度。仿真结果验证了本算法的有效性。     

对某武器系统内弹道性能异常的分析

针对某武器系统内弹道性能异常的问题,根据经典内弹道方程组计算了其在原始条件下的内弹道性能。通过对原计算值的分析,找出了造成内弹道性能异常的原因是火药气体生成速率较小而弹后空间增长速率相对较大,火药燃气压力没有上升反而随时间下降。通过提高火药的燃速系数并且更换减面型火药,由相同内弹道方程组计算得到的内弹道性能正常且满足设计要求,表明对此类问题应采用较大燃速系数的减面型火药。     

可视化弹道的建模与仿真

有别于传统的弹道计算,可视化弹道仿真因其更加直观、形象,成为弹道仿真的发展趋势.以美国MSC公司的机械系统动力学分析软件ADAMS为平台进行了可视化弹道的仿真计算,分析弹箭在空中的飞行姿态和质心轨迹,特别针对脉冲力控制和气动舵机控制的有控弹道进行仿真,研究其控制能力.利用ADAMS软件可直观、形象地看到弹箭在空中运动的...     

敏捷小卫星姿态机动切换算法研究

随着空间技术的发展,要求小卫星具备更多的功能,对小卫星的敏捷性也相应提出了越来越高的要求。因此研制高精度、高稳定度的快速机动小卫星是当前一个重要的研究方向之一。纵观国外卫星的发展,大型卫星控制系统通常采用的执行机构是单框架控制力矩陀螺(SGCMG)。单框架控制力矩陀螺 （SGCMG）系统从性能上优于传统的飞轮系统,是敏捷小卫星首选的执行机构,但存在奇异问题,尤其是小卫星上应用,奇异问题更加突出。因此单框架控制力矩陀螺系统理论研究工作主要集中在如何避免奇异的研究上。针对控制力矩陀螺在小卫星应用开展研究,为控制力矩陀螺工程应用提供依据。利用刚体小卫星作为研究对象,提出了切换控制算法对小卫星机动进行控制,并对控制力矩陀螺的力矩进行合理调节,避免饱和奇异。利用添加零运动的伪逆操纵律对SGCMGs进行操控。仿真结果表明,小卫星俯仰轴14s内机动45°,平均速度达到3.2°/s。证明这种切换算法满足小卫星敏捷性需要。     

多传感器数据融合机动目标跟踪算法

机动目标的运动特性具有复杂性、多变性、无先验性.多传感器信息融合的机动目标跟踪问题可以描述为数据关联和状态估计两个相关功能的最优化问题.本文分析了运用于多传感器数据融合机动目标跟踪的数据关联和状态估计算法,得出了高效费比的模糊数据关联算法(FDA)和变结构多模算法(VSMM).此外,并分别介绍了模糊数据关联算法和相似模型集的变结构多模算法.将模糊数据关联算法和变结构多模算法结合起来,从而提高对机动目标跟踪的性能.     

基于随机滤波模型的齿轮箱剩余寿命预测研究

针对设备剩余寿命预测无法获取设备直接状态信息的问题,引入随机滤波模型,利用平时易于监测到的间接状态信息,来预测设备的剩余寿命.该模型采用贝叶斯递推理论,可以有效利用设备监测到的历史状态信息;针对小样本模型参数估计问题,采用主观数据和客观数据相结合的贝叶斯方法对模型的参数进行估计;最后,以齿轮箱全寿命实验为依据,利用该模...     

基于视觉复杂环境下车辆行驶轨迹预测方法

安装在车辆正前方的电荷耦合摄像机(Charge coupled device,CCD)实时获取道路图像,利用灰度和梯度特征构成目标函数,并用抛物线模型拟合道路边界,使弯道路径和直道路径的识别统一化。将识别分成三个阶段,并设定出各阶段的抛物线参数感兴趣区。采用遗传算法,对抛物线各参数进行优化。通过初始化编码、计算适应度、多点交叉及变异等过程,搜索出目标函数值近似最大的抛物线,即最优解。通过道路识别得到道路曲率、预瞄点处的侧向偏差和方位偏差等,为轨迹预测提供信息。基于运动学模型的车辆前轮转角,根据动力学特性对其进行修正。建立基于预瞄的车辆转向动力学连续模型,车辆前轮转角和道路曲率作为系统输入,根据系统的采样频率将连续模型离散化,运用Kalman滤波理论设计状态观测器,实时观测车辆侧向速度和横摆角速度,从而得到车辆运动轨迹。试验表明,该方法既能在较复杂环境下较准确的拟合出路界线和预测出车辆运动轨迹,并具有较强的实时性。     

基于多模型融合的内河船舶航行轨迹预测方法

内河航运是现代综合运输体系的重要组成部分,实时和高精度的船舶轨迹预测方法能够有效规避水上交通事故、增强船舶自动化与智能化监管能力。针对现有内河船舶轨迹预测方法精度不高的问题,以提高船舶轨迹短期预测精度为目标,综合使用待测船舶近期船舶自动识别系统(AIS)数据和历史AIS数据,基于轨迹与航速和航向间的内在联系以及内河航道特点,构建了面向航速和航向预测的时域卷积网络模型、船舶轨迹动力学方程模型、自适应双隐层径向基函数网络等模型,提出了基于多模型融合的船舶轨迹预测方法。实验结果表明,所提方法轨迹预测精度有明显提高,并能满足实时性要求。     

基于MAS和BP网络的近距离目标预测法

以轨迹拟合法为基础,将目标预测问题转化为对预测模型参数优化搜索的问题。结合MAS、BP网络和位置预测原理,提出将近距离目标视为刚体。其状态按自由度划分为6个,其中3个自由度表示空间位置,另外3个自由度表示角的转动向量,6个自由度看作6个子网,分别进行子网预测,再进行组网的近距离目标预测法。最后,以无人机为例对算法进行仿真计算,验证了其正确性和可行性。     

一类基于轨迹预测的驾驶员方向控制模型

驾驶员方向控制模型在人-车-路闭环系统仿真、驾驶员辅助系统开发和智能汽车控制中具有重要作用。在假设驾驶员具有汽车轨迹预测能力的基础上,提出一类基于轨迹预测的驾驶员方向控制模型。分别假定汽车在将来一段时间内保持恒定的横摆角速度或横摆角加速度,并结合汽车状态参数预测汽车的行驶轨迹,采用期望式、增量式以及期望式与增量式集成的转角决策方法建立5种不同的驾驶员模型。在ve DYNA/Simulink联合仿真平台上对各驾驶员模型进行仿真试验,结果表明,增量式驾驶员模型表现出良好的路径跟踪精度和很强的鲁棒性,期望式模型的转向操纵更加平滑,而集成式模型则具备综合优势。在ve DYNA/Labview硬件在环实时试验台架上对所提出的驾驶员模型进行模拟试验,所得结论与仿真基本一致。     

基于BITD和同态滤波解调的齿轮故障诊断方法

针对齿轮故障振动信号的非平稳特征以及本征时间尺度分解(ITD)方法的缺点,提出了B样条改进的本征时间尺度分解(BITD)和同态滤波解调相结合的故障诊断方法。首先采用BITD方法对齿轮振动信号进行分解,将其分解为若干个合理旋转分量之和,然后用相关系数筛选出最能表征故障信息的合理旋转分量进行同态滤波解调来提取故障特征。仿真信号与齿轮故障诊断工程实例分析验证了该方法的有效性。     

基于遗传算法的差值形态滤波尺度参数优化方法研究

针对使用差值形态滤波提取故障特征时结构元素难以确定的情况,对尺度参数实行优化从而寻求其最佳尺度。首先对滚动轴承信号进行降噪处理,之后对信号进行差值形态滤波提取故障信号,通过遗传算法寻找到了结构元素尺度的最优解。通过仿真和试验研究表明,该方法取得的效果优于非优化的处理效果和包络解调法。     

基于无迹卡尔曼滤波和设备的三轴磁强计校正

采用无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)磁强计模型参数估计方法,提出对三轴磁强计的总量及分量误差进行校正。采用高精度质子磁力仪提供磁场基准值,借助无磁转台实现磁强计全方位转动,对一款DM-050三轴磁强计进行了参数估计,并将参数估计值运用到总量和分量校正。仿真结果表明,参数估计值与磁强计实际参数值一致。校正后,磁强计总量误差从427.9 nT减少到2.06 nT;X、Y、Z轴分量误差分别减少到1.84 nT、1.96 nT、1.72 nT。而且证明了UKF对磁强计模型参数估计的重复性良好,并研究了噪声幅度大小对UKF的性能影响程度。实验结果表明,磁强计误差从114.94 nT减少到14.47 nT,表明该方法能有效提高磁强计测量精度。     

基于非线性预测滤波算法的疲劳裂纹扩展预测

针对传统Paris疲劳裂纹扩展模型预测精度低、无法考虑裂纹扩展过程中各种不确定因素影响的问题,提出一种基于非线性预测滤波算法的疲劳裂纹扩展预测方法.使用基于Paris公式的状态空间方程表征裂纹扩展过程,采用基于Lamb波的监测技术构建观测空间方程,利用实时观测信息修正模型预测值.最后通过Q235钢试件的单边疲劳裂纹扩展...     

基于Gauss伪谱法的泊车轨迹规划方法

为了应对不同类型泊车,提高车载泊车系统的适应性,采取基于数值求解最优控制问题的方法进行泊车轨迹优化.使用基于Gauss伪谱法的最优控制算法进行泊车轨迹规划并进行仿真试验,实验结果表明,该方法可以很好地解决垂直泊车与平行泊车问题,适应性强.