三阶卡尔曼滤波数字锁频环设计及性能分析

提出了一种基于三维卡尔曼滤波的三阶数字锁频环设计方法,并将该锁频环用于高动态GPS信号的载波跟踪。推导了卡尔曼滤波与数字锁频环之间的等效关系,给出了基于该方法设计的锁频环的等效噪声带宽闭式解,分析了环路的暂态性能和稳态性能。以暂态带宽和均方根频率跟踪误差为性能指标,对基于该方法设计的锁频环和固定增益的数字锁频环进行了仿真对比。结果表明,在具有相同稳态带宽的情况下,两种环路具有可比拟的动态和静态跟踪误差,但基于该方法设计的环路具有较高的初始捕获带宽,环路收敛时间大大降低。     

动态和噪声环境下伪码和载波联合测距算法研究

在分析伪码和载波跟踪环性能的基础上,给出了跟踪环路的最优带宽.根据实时估计的信噪比动态的更新环路带宽,减小噪声带来的跟踪误差.针对载体的动态性利用AFC算法快速得到多普勒频率,并利用载波辅助伪码跟踪环路,可以在较窄的环路带宽下跟踪高动态的扩频信号,从而可以很好地抑制宽带噪声,提高跟踪精度.理论分析和仿真表明,该方法能有效改善环路的动态性能和跟踪精度,满足系统要求.     

基于自适应卡尔曼滤波的GNSS矢量锁定环路

为了减小卫星信号信噪比变化对全球导航卫星系统(GNSS)接收机当中矢量锁定环路(VLL)的不良影响,使用一种基于新息的自适应卡尔曼滤波方法对其改进,以实现对VLL滤波器观测噪声协方差矩阵的实时调整．使用后处理软件全球定位系统(GPS)接收机处理信号发生器产生的中频数据以对提出的方法进行验证．实验结果表明,相对于传统标量环路(SLL),基于自适应卡尔曼滤波的VLL可以在信噪比降低甚至可见卫星数目不足的环境下工作,其载波频率跟踪精度及导航定位解精度均优于固定参数矢量环路和传统标量环路．     

用作载波恢复的锁频锁相环

介绍了一种改进的锁相环－锁频锁相环的电路结构和工作原理,该锁相环适用于既需要大的捕捉范围同时又需要窄带跟踪的应用领域。目前,锁相环在高清晰度电视ＶＳＢ传输系统载波恢复中得到了应用。     

高灵敏度微小卫星可变带宽接收机设计

针对微小卫星发射功率低、天线增益小的特点对星载测控应答机提出的高接收灵敏度及高动态范围要求,研究卫星接收机的实现方法.提出一种基于正交欠采样技术及全数字载波恢复环的可变带宽卫星接收机结构.在全数字载波恢复环的实现中,通过相干自动增益控制(AGC)来控制环路带宽,使得在高信噪比下的环路带宽增大,从而获得更佳的跟踪性能;在低信噪比下,降低环路带宽使得接收机有更高的接收灵敏度.经实验测试可知,在250 Hz环路带宽下,接收灵敏度为-144 dBm,动态范围达到80 dB以上.     

自适应Kalman滤波的运动物体跟踪算法研究

针对实时视频中的运动物体跟踪问题,提出了一种基于自适应Kalman滤波的运动物体跟踪新算法。首先利用基于∑-△背景估计算法检测运动物体,并提取主要颜色特征。然后构建物体运动模型,并生成自适应Kalman滤波的系统状态模型。最后利用主要颜色特征进行物体跟踪,其结果反馈给自适应Kalman滤波器,并通过遮挡率自动调整参数达到正确跟踪。实验结果表明,所提出的自适应Kalman滤波算法在运动物体被遮挡等复杂条件下的鲁棒性好,还具有跟踪准确性高和数据计算量小等优点,可用于实时运动物体的检测与跟踪。     

高动态条件下改进的EKF载波跟踪环路

针对高动态环境下扩展Kalman滤波器跟踪环路的性能,分析了该跟踪环路的带宽特性,建立了环路带宽的数学模型.在此基础上,提出了一种改进的扩展Kalman滤波器跟踪环路.在不同条件下对2种算法的环路带宽特性做了分析比较,结果表明改进算法的环路带宽比NASA提出的常规算法显著减小.在相对加加速度为100 g/s的高动态条件...     

非理想发射机情况下的QPSK性能分析

调制器的不均衡以及放大器的非线性对接收机的性能具有非常大的影响。由于不均衡对载波跟踪环路的稳态锁定点的影响,使得平均误比特率(BEP)的性能受到了的决定性影响。通过对调制器不均衡的模型讨论,深刻分析了调制器不均衡对载波跟踪环路稳态锁定点和平均BEP的影响。     

下肢外骨骼机器人动力学参数辨识与步态跟踪

为了提高下肢外骨骼机器人步态轨迹跟踪的精度,对于下肢外骨骼二连杆动力学模型,提出一种静态与动态结合的参数辨识的实验方法,并结合穿戴者人体参数,得到人机协同系统精确的动力学模型。采用基于模型上界的滑模控制,并引入低通滤波器,进行MATLAB步态跟踪仿真。经仿真表明,髋关节和膝关节转矩的实验测量值与理论计算值的波形基本一致,动力学参数辨识结果正确;基于滑模控制的人机协同系统能够实现髋关节和膝关节对参考步态轨迹的精准跟踪,低通滤波器能够有效减小滑模控制引起的高频抖振。这为下肢外骨骼动力学参数辨识提供了一种解决方案,为基于模型的控制方法提供了一种参考模型,为下肢外骨骼人机协同系统的步态轨迹精准跟踪提供了一种参考方法。     

基于粒子群算法的自适应LMS滤波器设计及可重构硬件实现

自适应滤波器设计是典型的多参数组合优化问题,利用一种改进的粒子群优化算法（MPSO）来优化设计自适应LMS滤波器．将滤波器设计问题转化为滤波器参数优化的问题,利用改进的粒子群算法MPSO搜索整个参数空间,从而获得全局优化的系数．设计的滤波器应用于系统的跟踪响应中,并在基于可重构硬件的平台上实现自适应滤波器．从收敛和失调性能指标评价所设计的LMS滤波器,实验结果表明设计的LMS滤波器具有较好的性能,证明了这种方法的有效性和优越性．     

Tracking error analysis and simulation of FLL-assisted PLL

In order to solve problems in high dynamic environment, a frequency-locked loop (FLL) assisted phase-locked loop (PLL) is put forward for carrier tracking. On the basis of the analysis of discriminators, the total phase error of the tracking loop is analyzed and a general error expression is derived. By using linearization and Jaffe-Rechtin coefficients, the performance of a special first order FLL-assisted second order PLL is analyzed to get a closed expression. Analysis results and simulations show that there exist an optimal FLL loop bandwidth and a optimal PLL loop bandwidth which can make the phase jitter much less than that when the PLL is used alone.     

直接序列扩频系统中的一种新PN码跟踪环

提出一种新颖的全数字PN码跟踪，该跟踪环采用符号判决电路和数字序贯滤波器取代经典的环路滤波器来提高衰落环境下的跟踪性能。通过将定时调整过程等效为一时间离散取值离散的齐次马尔可夫链，导出了瑞利衰落下该环路定时误差的稳态概率分布，并对该结果进行了计算机仿真验证，给出了定时误差稳态概率分布、平均失锁时间与定时误差标准偏差的数值结果及分析。     

仅有角测量的跟踪机动目标系统

仅有角测量跟踪技术在理论上和实际上受到了广泛的应用。由于以往的仅有角测量跟踪滤波器不能精确跟踪机动目标,本文提出了带有机动目标检测器的修正增益的推广卡尔曼滤波器。这种滤波器是以线性动态系统及非线性观测方程为前提而推导的。文中给出了仿真数据结果,并与准线性卡尔曼滤波器,改进型推广卡尔曼滤波器作了比较。     

扩频通信同步系统中锁相环的设计

针对扩频通信系统的载波同步,提出一套完善的数字锁相环设计方案.该方案利用新颖的可控根法完成1~3阶模拟锁相环(APLL)环路参数设计,并实现从模拟域到数字域的转换,得到的数字锁相环(DPLL)的环路参数由单边环路噪声带宽BL和采样间隔T确定.分别对各阶数字锁相环的稳定约束、各种输入条件下的相位误差瞬态响应、稳态相位误差以及存在噪声时环路的跟踪性能进行理论分析,从而得到BL与T的选取原则.实验结果证明了分析的正确性和设计的有效性.     

一种超远程星-地频率相位同步系统

为了解决卫星与地面电子设备之间超远程的频率、相位同步问题,给出了一种基于锁相环技术的频率相位同步接收系统.根据锁相接收机的工作原理,对环路带宽与微波链路传输电平等关键参数进行了设计;基于星-地实际链路的实验方法,进行了验证.实验结果表明,系统锁相接收机的环路噪声带宽约为20 Hz,环路带内10 Hz处相位噪声为-116...     

定桨距变速风力发电机组的控制策略研究

提出定桨距变速风力发电机组的串级控制。外回路根据机组的运动方程采用自适应最优模糊控制,给出发电机电磁转矩设定值,实现参考转速的渐进跟踪。算法综合考虑风力发电机组的机械特性和电气特性,系统辨识作为控制算法的一部分自动执行。内回路基于双馈发电机的定子磁场定向矢量控制系统模型,结合动态线性化和反馈稳态解耦技术,提出发电机有功、无功功率的预测函数控制。采用 PI 控制与本文的控制策略作对比仿真,结果表明提出方法的有效性。     

全球导航定位系统接收机的跟踪环路带宽设计

为实现全球导航定位系统(GPS)软件接收机对卫星信号灵活稳定的跟踪,采用非相干延迟锁定环和科斯塔斯环来实现伪码跟踪和载波跟踪;选择环路的带宽,利用最优化的设计理念,设计了GPS软件接收机的最优环路带宽,并且根据所估计的信噪比来确定跟踪环路的最优带宽,以达到总的误差最小.采用GPS卫星中频信号采样器采集实际的GPS数据,并通过Visual C及MATLAB进行了仿真实验,结果表明,接收机成功地跟踪上了7路信号,并以通道1中的数据计算出了同相和正交相信号,所设计的搜索和跟踪方法灵活有效,为接收机能够快速地对GPS信号实现捕获和跟踪提供了一定的保障.同时也使得GPS软件接收机对信号处理改用软件来实现,拥有了极大的灵活性.     

基于简化非线性观测器的LuGre动态摩擦力补偿

针对机械手臂控制中使用LuGre模型进行动态摩擦力补偿时的内部摩擦力状态识别问题,在已有的非线性观测器和基于滑模的观测器的研究基础上,缩减非线性观测器中的冗余部分,提出简化非线性观测器.采用Lyapunov方法分析基于该观测器的自适应控制算法的稳定性,说明简化观测器的使用条件为加入合适的低通滤波器,消除速度采样高频波动对观测结果的影响.实验结果对比了3种内部摩擦力状态观测器在动态LuGre摩擦力补偿中对手臂控制效果的影响,采用3种观测器进行自适应跟踪控制时的位置跟踪精度分别可以达到0.010、0.009和0.004 rad.实验表明,采用简化观测器可以取得比前2种观测器更好的自适应控制效果.     

HLBP与颜色特征自适应融合的粒子滤波目标跟踪改进算法

针对只采用颜色特征的经典粒子滤波目标跟踪算法无法适用相同颜色干扰情况的缺陷,提出一种结合HLBP特征与颜色特征的自适应粒子滤波跟踪算法. 该算法采用Haar型局部二值模式算子(Haar local binary pattern,HLBP)提取的HLBP纹理特征与颜色特征结合,通过自适应权值动态调整颜色特征和纹理特征在追踪过程中的比重,实现颜色纹理特征的自适应融合. 实验表明,该算法改进了相同颜色干扰情况下的追踪效果,并在目标被遮挡的情况下仍能持续稳定地追踪,提高了追踪的准确度和适用性.     

Trajectory tracking control for underactuated unmanned surface vehicles with dynamic uncertainties

The trajectory tracking control problem for underactuated unmanned surface vehicles(USV) was addressed, and the control system took account of the uncertain influences induced by model perturbation, external disturbance, etc. By introducing the reference, trajectory was generated by a virtual USV, and the error equation of trajectory tracking for USV was obtained, which transformed the tracking problem of underactuated USV into the stabilization problem of the trajectory tracking error equation. A backstepping adaptive sliding mode controller was proposed based on backstepping technology and method of dynamic slide model control. By means of theoretical analysis, it is proved that the proposed controller ensures that the solutions of closed loop system have the ultimate boundedness property. Simulation results are presented to illustrate the effectiveness of the proposed controller.