大失准角下SINS的KF/EKF2混合滤波对准

针对捷联惯导系统(SINS)大失准角下滤波对准过程中非线性滤波器状态维数过大的问题,提出了一种基于模型分解的卡尔曼滤波/二阶扩展卡尔曼滤波(KF/EKF2)混合滤波方法,将基于欧拉平台误差角的非线性滤波模型分解为线性部分和非线性部分,分别采用线性KF滤波和非线性EKF2滤波处理,并且设计了混合滤波的滤波步骤。实验结果表明,KF/EKF2混合滤波算法在计算量、实时性及精度等方面优于最常用的无迹卡尔曼滤波(UKF)和EKF2滤波。     

重力矢量在SINS快速系泊自对准中的应用研究

海浪产生的扰动误差是影响舰船对准精度和快速性的关键因素,基于系泊状态下船载捷联惯导系统（SINS）自对准的特点,分析舰船运动状态并设计数字滤波器实现对重力加速度的提取。研究重力加速度在不同坐标系下的变化趋势并考虑工程应用实际情况,提出一种利用重力矢量间接建立初始捷联矩阵实现舰船系泊状态下的快速自对准方法。系泊试验结果表明,提出的基于重力矢量的自对准方法可有效地提高系统对准精度和快速性,满足舰船对初始化过程的高精度和实时性要求。     

摇摆状态下车载捷联惯导系统初始对准方法研究

为了减小车载捷联惯导系统动态条件下的粗对准误差,使系统顺利进入精对准和导航阶段,对车体摆动干扰的特点进行了分析,提出一种补偿摆动误差,提高粗对准精度的方法;采用捷联惯导系统误差模型和卡尔曼滤波器,实现摇摆状态下车载捷联惯导系统精对准.仿真结果表明,补偿摆动误差后,基本消除车体摆动干扰,得到与静基座粗对准相当的结果;摇摆状态下精对准估计精度与静态估计结果基本一致,从而证明该对准方法的可行性与有效性.     

基于陀螺信息的SINS快速抗干扰初始对准

为了解决存在干扰或较大噪声的情况下,利用陀螺信息实现捷联惯导系统(SINS)快速初始对准,首先引入了带高斯噪声等式约束的卡尔曼滤波算法(QECKF),建立了基于QECKF算法的SINS初始对准模型;然后,从车载捷联惯导系统的实际特征出发,提出首先使用IIR低通滤波器降噪,再通过模糊判据结合QECKF算法和卡尔曼滤波(KF)两种滤波方法,该方案实现了陀螺信息的最优化应用以达到快速对准的目的;最后,试验表明在系统受发动机和人员操作的扰动下,该算法相比于常规KF估计将速度提高了近25%,解决了在噪声较大时基于扩展观测量的方法估计发散问题。     

车载激光捷联惯导系统行进间对准方法

针对车载激光捷联惯导系统行进间对准过程中晃动干扰、惯性器件常值误差等导致的对准精度降低的问题,提出了一种基于旋转调制的抗干扰车载激光捷联惯导系统行进间对准方法.针对行进间对准过程中存在的晃动干扰,采用惯性系下的姿态实时更新方法跟踪姿态变化,以克服角晃动干扰,并对比力方程进行积分以减小线振动干扰,同时结合姿态最优估计求得...     

抖动状态下运动模糊图像去噪滤波方法

针对抖动状态下的运动模糊图像去噪滤波一直存在效果不佳、误差大的问题,提出并设计了基于最小化全变差与稀疏表示结合的抖动状态下运动模糊图像去噪滤波器。通过成像噪声干扰及传输信道干扰两方面对运动模糊图像产生噪声的原因进行分析,确定抖动点,采用最小化全变差法构建全变差去噪模型,并进行加权平均,引入稀疏表示法构建运动模糊图像去噪滤波器模型,达到抖动状态下运动模糊图像去噪滤波器设计的目的。实验结果表明,采用改进去噪滤波器,相比传统的去噪滤波器其去噪滤波误差、效率等均有一定的优势。     

扩展容积卡尔曼滤波-卡尔曼滤波组合算法

传统单一线性或非线性滤波方法往往难以获得最优线性/非线性混合动态系统状态估计,针对这一问题,结合卡尔曼滤波（KF）方法可获得线性状态估计最优解、计算量小等优势,提出了一种基于KF和扩展容积卡尔曼滤波（A-CKF）的组合滤波方法。该方法将系统状态分解为线性状态与非线性状态两部分,分别采用KF和简化两次扩展容积卡尔曼滤波（STA-CKF）方法进行系统状态估计。机动目标跟踪和捷联惯性导航系统非线性对准仿真结果表明,相比于Rao-Blackwellized粒子滤波方法,新方法在保证滤波精度的前提下,使得计算成本有效降低;相比于STA-CKF方法,新方法在滤波精度和滤波实时性方面均得到明显提高。     

基于姿态确定的初始对准算法研究

由于受风浪等外部信息的干扰,传统粗对准法已很难达到理想的精度来保证精对准中对误差模型小角度条件的成立。基于姿态确定的惯性系初始对准方法在抑制外界干扰、对准的快速性等方面都具有较大优势。但该算法存在横滚角估计误差累计的问题,影响了最终的对准精度。因此,该文提出在求取初始时刻横滚角时,只利用短时间内的运动信息,从而可抑制横滚角估计误差的累积,最后通过仿真和车载实验验证了该方法的可行性。     

舰载机惯导快速传递对准的联邦滤波器设计

针对舰载机快速反应的要求,提出速度+姿态+角速度匹配的快速传递对准方法。基于联邦滤波的分散化并行滤波思想,设计了一种基于高斯马尔可夫估计的最优加权最小二乘的传递对准联邦滤波器,有效解决集中卡尔曼滤波进行传递对准时存在的状态维数高、计算量大和滤波更新率低的问题。给出了此方法的数学模型,设计了快速传递对准联邦滤波器结构和信息融合算法,并在舰载条件下进行了仿真验证。仿真结果表明,采用该文提出的联邦滤波器与集中滤波器精度相当,且快速性好。主滤波器在4s内完成了对失准角的估计,而子滤波器在1s内就完成了对舰体静、动态挠曲变形角的估计,估计精度均在2′以内,计算量也减小了。     

舰载机惯导快速传递对准的联邦滤波器设计

针对舰载机快速反应的要求,提出速度+姿态+角速度匹配的快速传递对准方法。基于联邦滤波的分散化并行滤波思想,设计了一种基于高斯马尔可夫估计的最优加权最小二乘的传递对准联邦滤波器,有效解决集中卡尔曼滤波进行传递对准时存在的状态维数高、计算量大和滤波更新率低的问题。给出了此方法的数学模型,设计了快速传递对准联邦滤波器结构和信息融合算法,并在舰载条件下进行了仿真验证。仿真结果表明,采用该文提出的联邦滤波器与集中滤波器精度相当,且快速性好。主滤波器在4s内完成了对失准角的估计,而子滤波器在1s内就完成了对舰体静、动态挠曲变形角的估计,估计精度均在2′以内,计算量也减小了。     

振动对航空CCD相机成像质量影响分析

振动是影响航空CCD相机成像质量的关键因素.采用调制传递函数(MTF)评价振动对像质影响,应用简谐振动为激励,详细推导了航空振动引起角位移和线位移对成像系统的影响,建立了角位移和线位移与像移大小的一般关系式,并结合工程实际进行了量化分析.指出角位移是影响成像质量的主要因素,提出了进行减震设计的基本思路,提高成像质量.     

Optical fiber vibration sensor using (Pancharatnam) phase stepinterferometry

A fiber-optic vibration sensor based on polarization and phase-step interferometry is reported. Left- and right-circularly polarized light coming back from the reference and signal arms of a modified Michelson fiber interferometer is processed with an array of five linear analyzers separated angular steps of π/4 (rad) from each other. Thus, five interference patterns are acquired simultaneously and the dynamical phase retrieval problem is reduced to five-step interferometry in the time-domain. A vibration sensor as described above was built by the authors and its performance was investigated     

广义解析式粗对准误差分析与方案优化

基于凝固惯性系的广义解析式粗对准方法在捷联惯导晃动基座粗对准中得到广泛应用。根据对准原理,该文从测量和计算误差2个方面分析了该方法的对准误差,对比分析了陀螺测量误差在传统和广义解析式粗对准中的传播机理,并利用仿真验证了误差分析的结果。针对实际系统中存在干扰加速度,严重影响了粗对准精度,提出了运用低通滤波器和自适应判据消除线晃动干扰,实验表明该方法具有很好的效果。     

Amended Kalman Filter for Maneuvering Target Tracking

The conventional Kalman filter (KF) which uses the current measurement to estimate the current state is a posterior estimation.KF is identified as the optimal estimation in linear models with Gaussian noise.However,the performance of KF with incomplete information may be degraded or diverged.In order to improve the performance of KF,an Amended KF (AKF) is proposed by using more posterior measurements.The principle,derivation and recursive process of AKF are presented.The differences among Kalman smoother,adaptive fading method and AKF are analyzed.The simulation results of target tracking with different covariance of motion model indicate the high precision and robustness of AKF.     

空间目标卡尔曼滤波稀疏成像方法

鉴于卡尔曼滤波器(KF)具有优良的信号估计性能,将KF与贪婪算法相结合,该文给出稀疏约束下的基于KF的空间目标逆合成孔径雷达(ISAR)成像方法。考虑到有些空间目标尺寸较大或包含大尺寸部件,或成像积累时间较长,会引入越分辨单元走动(MTRC)和方位向2次相位调制,首先对回波进行MTRC校正,然后构建包含2次相位的观测矩阵,通过使图像锐度最大化,估计目标转动角速度,获得聚焦目标图像,并将估计转速用于方位向图像定标。卫星仿真ISAR数据处理验证了上述成像处理方法的有效性。成像效果优于传统距离多普勒(RD)和正交匹配追踪(OMP)方法。     

基于平面反射式全息光栅的激光自混合纳米位移测量研究

纳米位移测量技术是实现高精度纳米制造的基础。激光自混合干涉为精密纳米位移测量提供了一种结构简便、成本低廉,同时测量精度可达纳米量级的精密位移测量方法。区别于传统基于反射镜或散射面为反馈元件的激光自混合干涉测量方案,研究了一种基于平面反射式全息光栅的激光自混合纳米位移测量方法,该方法的位移测量结果以光栅的周期为基准。实验测得了在弱反馈强度条件下的光栅自混合干涉信号,通过阈值设定的方法确定位移方向的反转点,结合反余弦的相位解包裹算法处理光栅自混合信号,获得了对应的位移测量值。最终采用商用激光干涉仪与自组装的光栅自混合干涉仪进行位移测量数据的比对测量,实验结果表明,经过线性修正后,其位移误差不超过0.241%。     

Vibration control of a single-link flexible manipulator using an array of fiber optic curvature sensors and PZT actuators

This paper presents a novel distributed sensing and actuation approach for actively suppressing vibrations within flexible link manipulators. Through vibration suppression, the method acts to regulate the shape of flexible links and, consequently, improves the performance of any independent trajectory controller being employed over the manipulator joints. To demonstrate the approach, a series of piezoceramic actuators (PZTs) are bonded to the surface of a single-link flexible manipulator. Slewing of the flexible link induces vibrations in the link that persist long after the hub stops rotating. The vibration suppression is achieved through a combined scheme of PD-based hub motion control and a PZT actuator controller that is a composite of linear and angular velocity feedback controllers. A Lyapunov approach is used to synthesize the composite controller, and a unique, commercially-available sensor, called ShapeTape^?, that provides the linear and angular velocity feedback. The sensor array is comprised of a series of fiber optic curvature sensors that are laminated on a long, thin ribbon tape which can be embedded into the flexible link and measures the bend and twist of the link’s centerline. Simulation and experimental results show the effectiveness of the proposed approach and the ability of the new sensor to provide the requisite feedback.