基于相位差测量的无人机单站无源定位系统

为拓宽无人机侦察作战范围,提高探测定位精度,提出一种适用于无人机的机载单站无源定位系统,首先建立应用计算相位差方法定位的无人机观测平台模型,并对提出应用DFT的相位差测量方法;然后进行机载单站无源定位系统的设计,无源定位系统兼容了无人机遥测系统设备;最后对系统整体进行了仿真,给出了在一定条件下该系统对目标x,y,z坐标的定位结果,仿真结果证明了系统设计的可行性。     

舰船作战指挥仿真测试系统研究

舰船作战指挥系统是一个典型的复杂大系统,如何构造仿真测试环境对系统的功能、性能指标进行测试是必须研究和解决的问题.为了给舰船作战指挥系统的研制、建设、管理和使用提供试验环境,从装备试验技术发展的角度提出了装备试验对舰船作战指挥仿真测试系统的需求,描述了舰船作战指挥仿真测试系统的体系结构、工作流程、信息关系和主要功能,这将有助于对舰船作战指挥系统的功能、性能指标进行测试以及对其综合作战效能进行分析和评估.     

基于UWB技术的无人机室内飞行测试平台设计

针对无人机在室内飞行时,因卫星信号差,不能实现室内自主导航飞行的问题,提出了一种利用导航接收机构造室内三维坐标地图,基于超宽带(UWB)技术的定位系统以获取无人机室内飞行位置信息,借助卫星导航模拟源实时地播发其获取的位置信息卫星信号,可实现无人机室内与室外自主导航飞行一致性。其中定位系统基站与标签设计均以STM32芯片作为控制器,DW1000作为无线收发芯片。为减小无线信号非视距(NLOS)传播影响,算法上先利用卡尔曼滤波模型对原始测距信息进行平滑滤波处理,再采用到达时间差(TDOA)进行定位计算。针对硬件时延,通过时延标校后,可实现基站与标签测距精度达到±10 cm范围,实现厘米定位,可应用于无人机室内飞行测试实验平台研究与搭建中。     

基于粒子群的时频差协同无源定位技术研究

针对运动目标的定位问题,根据运动目标基于时差、频差的定位原理,提出了利用时频差相结合的无源定位技术,利用粒子群智能优化算法,同时求解出目标的位置、航向及频率信息.通过仿真实验结果证明,在长基线定位系统条件下,一次数据就能获取较高精度的目标位置及航向信息,可为运动目标的高效定位和跟踪提供良好的初始数值.     

一种无线无源转速参数测试方法研究

针对当前转速参数测量方法,因物理引线及敏感器件难以在高温等恶劣环境下可靠生存的测试技术难点问题,提出了一种可应用于特殊恶劣环境的无线无源转速参数测试方法。基于电磁互感耦合,深入探讨和分析了读取天线端电压信号幅值随转速周期性减小的无线传感机制,制作了转速无线无源LC敏感器件及信号解调电路,构建了无线无源转速测试验证系统,对无线转速测试方法进行验证。理论与实验结果表明,该测试方法可以实现转速测试。同时,无线无源转速参数测试方法因其无需引线,体积小,非接触实现能量传输等优点,为高温高旋等恶劣环境中转速参数的测试提供了可靠解决方案。     

乘性噪声干扰下汽车通信定位系统优化设计

汽车在运动过程中,乘性噪声会造成通信系统中的GPS信号变弱,使得传统的汽车通信系统定位方法在乘性噪声干扰下,定位误差较大,特征发生变化;传统的车辆定位系统缺乏应对这种乘性噪声干扰的能力,系统无法在干扰下捕获GPS弱信号,造成定位效果不准确;提出一种乘性噪声干扰下汽车通信定位系统设计方法;采用嵌入式分布系统的设计完成GPS信号采集功能,采用新一代的硬件抗干扰设计,在软件设计中,采用了一种增强型信号关联挖掘算法对弱化的GPS信号进行深度挖掘;实验表明这种系统设计方法能够大幅提高乘性噪声干扰下汽车GPS信号定位结果的准确性。     

基于无线传感器网络的油田火灾定位技术研究

通过对TOA技术、TDOA技术及AOA技术等几种典型测距定位技术的比较,提出了一种新型测距定位技术,即伪码测距定位技术.分析各种定位技术的优缺点,指出伪码测距定位技术更加适合油田火灾定位系统;基于伪码测距定位技术,设计出油田火灾定位系统结构,并基于Matlab工具,建立了油田火灾定位系统的数学模型;最后通过Matlab仿真,考虑各种可能因素,模拟输入环境和输入信号,分析系统输出结果,从而验证了系统设计的正确性和可行性.     

RFID辅助捷联定位系统的地铁列车组合定位系统建模与仿真

为了提高地铁列车的导航定位精度,提出了一种基于射频识别(RFID)辅助捷联惯性定位系统(SINS)的列车组合定位系统,分析了捷联系统和RFID系统的误差源,并建立了数学模型,设计了地铁列车组合导航定位算法并进行了仿真实验。仿真结果表明,所提出的RFID辅助地铁列车定位系统精度和可靠性得到提高,克服了捷联惯性系统误差随时间增大和RFID定位信息不连续的缺陷。     

基于VPX的高性能计算机设计

为了解决基于并行总线结构的抗恶劣环境计算机计算性能不足的问题,提出了一种基于VPX的高性能抗恶劣环境计算机的设计方法;该方法中包括基于VPX的高性能抗恶劣环境计算机的设计思路和实现过程;在该方法采用了仿真与测试的手段保证了高速串行电路设计的正确性,采用水冷散热方式提高了计算机的散热效率;在设计完成后,在实验室环境下通过测试软件对计算机的功能进行了可靠性测试,通过示波器对关键高速信号进行了测试,在功能测试中计算机运行稳定可靠,关键高速信号参数满足规范要求。     

面向船舶软件的仿真测试平台研究

软件仿真测试是嵌入式软件黑盒测试领域行之有效且具有广泛应用前景的方法,为解决船舶软件利用仿真测试环境进行自动化测试问题,文中分析了舰船作战指挥控制系统中的嵌入式软件的交联环境,研究了软件测试交联环境协同管理技术;利用将测试模型转化为XML文件并解析驱动的方法实现测试用例的自动执行;对仿真测试中数据类别分析,提出了测试数据的自动收集与分析技术.设计并开发了舰船嵌入式软件仿真测试系统,有效提高了船舶软件测试效率和测试准确性.     

基于双神经网络的RFID室内定位方法

在室内定位中,传统的RFID定位方法由于方法简单,无法随着室内环境的变化准确估计当前的路径损耗系数,存在受环境影响大,定位精度不高,实时性差等缺点.为了解决以上问题,提出一种基于双神经网络模型的室内定位算法,建立BP网络和DNN网络的双神经网络模型,将采集到的RSSI信号值预处理后输入到BP网络模型中,输出路径损耗系数n,再将接收信号强度值RSSI和通过BP模型得到的路径损耗系数n作为输入,输入到DNN网络模型中,得到待测标签的精确定位坐标.实验表明,与传统的基于RSSI和基于ANN模型的室内定位算法相比,本算法有效提高了定位精度和定位实时性.     

卫星导航多干扰源直接定位方法

卫星导航信号到达地面时非常微弱,容易受到各种干扰,给用户带来一定的影响;针对此种情况,面向卫星导航系统多干扰源定位场景,传统两步定位算法受参数估计精度影响较大, DPD_MVDR算法虽然改进了MUSIC算法需要估计目标数这一缺点,但由于使用固定网格分辨率,定位精度与计算复杂度二者无法兼得;针对上述问题,提出一种改进DPD_MVDR的直接定位方法,在直接定位这一关键技术上运用自适应网格细化,其最大优势在于只对干扰源位置附近的网格实现多级细化,能很好地兼顾定位精度与计算复杂度,避免了传统穷举搜索带来的巨大计算复杂度。首先使用DPD_MVDR算法在粗网格下进行位置初始估计,然后在估计位置处进行迭代自适应网格细化,在降低计算复杂度的同时,提高定位精度。仿真表明,改进算法在100 m网格分辨率下计算复杂度明显降低且较DPD_MVDR算法定位精度得到明显提高;适用于对定位精度和定位实时性均有一定要求的场景。     

带有推进器故障的船舶动力定位系统的鲁棒滑模容错控制

由于海洋工作环境具有复杂性和不可预测性,船舶动力定位系统的可靠性一直备受关注.针对带有推进器故障的船舶动力定位系统的鲁棒容错控制问题展开研究.首先,建立更一般且统一的推进器故障模型,该模型能全面描述推进器失效、卡死、中断3种故障情形;然后,设计一种不依赖故障检测模块(FDI)和故障信息上下界的自适应滑模控制器,其中自适应机制用于在线估计故障信息和未知外部扰动的上界,基于李雅普诺夫稳定性理论和滑模控制理论,所设计的自适应滑模控制器能保证船舶动力定位系统在有推进器故障发生和海洋环境外部有界扰动存在情况下的所有信号一致有界;最后,在一艘过驱动船舶模型上进行仿真,其结果验证了所设计方法的有效性.     

无线传感器网络中基于RSSI算法的优化

研究表现煤矿井下巷道狭长、信号多径效应明显、通信条件差,井下无线传感器节点定位对环境敏感,导致节点定位误差较大.基于传统的RSSI算法基础上,提出一种给出衰减校正因子的三边加权质心定位算法.算法通过对RSSI衰减测量值补偿校正,近似接近节点间实际真实值;取任意的三点的校正距离算出未知节点的估计值后,求估计值的加权质心坐标为节点估计坐标.仿真结果表明,在相同的实验环境下,该改进的算法比传统的RSSI算法有更小的定位误差,提高算法对环境的适应性和定位精度,为井下无线传感器网络节点定位提供了依据.     

强干扰环境下网络情报数据滤波通信系统设计

传统通信系统在强干扰环境下进行通信时,系统会出现性能下降甚至无法通信的问题。设计并实现了一种新的网络情报数据滤波通信系统,设计强干扰环境下网络情报数据滤波通信系统的整体结构;按照网络情报数据滤波通信系统的标准以及分析强干扰的特性,对瞬态电压抑制模块、瞬态保护模块、语音信号输入模块进行设计,采用电磁滤波去噪的方法对故障修复模块进行优化,实现网络情报数据滤波通信系统的设计。实验表明,改进的网络情报数据滤波通信系统较传统的通信系统具有较强的抗干扰能力,通信效果好等明显优势。     

基于dynFWA-SVM的WiFi室内定位算法

针对实际定位应用中室内环境复杂,传统的WiFi室内定位算法精度低、稳定性差、代价较高以及不同移动终端之间采集信号强度存在差异等问题,提出了基于dynFWA-SVM的WiFi室内定位模型.定位过程中,利用高斯滤波对信号进行除奇异值操作,同时采用信号强度差(SSD)位置指纹替代传统的接收信号强度(RSS)位置指纹;采用动态搜索烟花算法(dynFWA)优化支持向量机(SVM)参数,从而建立了dynFWA-SVM室内定位模型.实验结果表明:经高斯滤波处理后的SSD指纹可以有效提高定位的稳定性和可靠性,减小因不同终端采集信号强度存在差异对定位结果造成的影响,相较于粒子群优化(PSO)算法和烟花算法(FWA),dynFWA算法的优化效率更高,提出的dynFWA-SVM定位模型的定位误差更低.     

DYNAMIC POSITIONING CONTROL OF SHIPS VIA RELAY OBSERVER DESIGN

A dynamically positioned ship maintains its position (fixed location or predetermined track) exclusively by means of active thrusters. In this paper, a control scheme for dynamic positioning control of ships using a relay observer design is presented. Our analysis relies on nonsmooth strict Lyapunov functions to demonstrate global asymptotic stability of the closed‐loop system equilibrium. Using simulation results we illustrate the good performance of the proposed scheme under noisy ship position measurements.     

船舶动力定位系统的精细抗干扰控制

船舶在航行过程中不可避免地受到海平面上多种干扰的影响.动力定位(DP)是一种船舶在受到外界干扰的情形下依然能够保持在一定位置或沿固定轨迹航行的技术.与传统的锚定位方法相比,DP技术具有机动性强、可深海作业、定位精度高等优点.针对带有慢变环境干扰和复杂非线性项的船舶动力定位系统,研究其精细抗干扰控制问题.首先,利用模糊逻辑系统逼近船舶动力定位系统中的复杂非线性项.其次,通过构造自适应干扰观测器(ADO)来估计部分信息已知的慢变环境干扰.在此基础上,将基于干扰观测的控制(DOBC)与模糊控制算法相结合,提出基于复合分层抗干扰控制框架的精细抗干扰控制(EADC)策略,从而实现船舶动力定位系统的高精度抗干扰控制.最后,基于供给船模型的仿真研究验证所提控制策略的有效性.     

一种微小型无人船控制系统设计及航向控制方法研究

无人船在保护海洋环境和开发海洋资源方面具有广泛的应用前景和市场价值;微型无人船研制成本低、机动灵活、携带方便且易于开展实验,相比常规水面无人平台有明显优势;微小型无人船不仅可以用于海洋环境监测,也可以作为海上通信中继平台,在军事应用领域也有其潜在应用价值;文章设计了一种基于ARM的微小型无人船控制系统,同时进行了详细的控制系统硬件设计和软件设计,并通过水池实验结果验证了该控制系统的有效性和实用性;此外,针对无人船航行过程中存在风浪流混合干扰的问题,结合模糊控制技术和传统的PID控制技术,提出了一种模糊PD控制算法,实现了PD控制参数的在线自适应优化调整,进行了相应的水池试验并与传统PD控制算法进行了对比分析。     

Simulation environment for the investigation of automatized cooperation of marine crafts

There are marine operations involving the cooperation of several marine crafts. For instance spill-over confinement, rescue, towing, etc. A simulation environment has been developed to analyse the cooperation problems that may arise along an operation, in order to develop procedures for better joint work of the ships. The final target is to add some automatization into the control of the ships, with on-board computers helping the ship captains to take the right decisions. The environment considers the ships as agents. The paper introduces the simulation environment and describes some examples concerning ship formation cases.