三分量磁传感器倾斜放置时的磁场测量方法

针对三分量磁传感器在使用时安装倾斜易引起较大测量误差的问题,提出了三分量磁传感器倾斜放置时的磁场测量方法。该方法采用三个等效姿态角α、β、γ表示传感器的倾斜姿态,建立转换矩阵对磁场测量值进行修正。在仅利用地磁场无法唯一确定姿态角的情况下,引入已知辅助磁场,形成第二背景磁场,通过PSO算法求出传感器的姿态角,然后利用转换矩阵对目标磁场三分量测量值进行修正。随机挑选了2个磁传感器进行实验验证,实验结果表明,传感器倾斜放置时目标磁场的测量值经该方法修正后的值接近目标磁场的真实测量值,能够满足实际工程应用的需要。     

基于几何精度衰减因子的单站无源定位精度分析方法

基于固定单站测量到达时差(TDOA)是一种有效的无源定位方法。针对现有文献缺乏对该方法定位精度的分析研究,提出一种基于几何精度衰减因子(GDOP)的定位精度分析方法。该方法首先提取影响TDOA定位精度的测量因子;然后分别以这些因子作为输入变量,根据GDOP,得到相对定位误差与影响定位结果的参数测量误差之间的变化关系以及可观测区域;最后再确定能否满足具体工程项目的定位精度和定位稳定性标准。仿真实验结果表明:该定位精度分析方法能够全面地评估方向到达时差(TDOA)的应用价值。通过该精度分析方法的验证,测量TDOA的固定单站无源定位方法具备较高的实用价值。     

利用两次最大似然估计的单站外辐射源时差定位算法

针对多站外辐射源定位系统复杂度高问题,提出了一种单站外辐射时差(TDOA)定位算法。该算法利用两次最大似然估计算法分步解相关得到目标的精确位置。仿真结果表明,时差误差较小时,估计的均方误差(MSE)接近CRLB,随着目标远离观测站,定位误差随之增大,目标距离地面的高度越低,z轴的估计误差越大。该方法利用单站接收目标的多个信号时差信息进行定位,能够克服多站定位中时间同步困难等问题。     

基于信息融合的分布式多舰无源定位算法

提出一种基于信息融合的分布式多舰无源定位算法,该算法通过属性关联和空间关联相结合的方法实现了多舰无源传感器的定位关联,并采用时变采样间隔的修正增益推广卡尔曼滤波器,用多条舰艇的舰载电子侦察设备对海上多个运动辐射源目标进行分布式纯方位跟踪融合。仿真结果表明：进行跟踪融合后的定位精度比单个舰艇的定位精度有了较大幅度的提高,受目前雷达侦察设备的测向精度比较低的限制,使得跟踪融合后不能达到很高的精度,但该精度可以满足海上导弹攻击的需求,导弹可以通过对一定范围内的目标进行搜捕达到精确打击的目的。该算法对海上慢速运动的舰艇辐射源进行纯方位跟踪有较好的稳定性和可满足要求的定位精度,能够满足工程应用的要求。     

无人地面平台多传感器的联合外标定方法

针对现有的传感器标定方法的不足,提出一种采用3D标定物的无人地面平台多传感器联合外标定方法。在参考和借鉴国内外学者的智能移动机器人传感器标定研究成果的基础上,建立了无人地面平台和多传感器坐标系;并从3D标定物、多层激光测距仪的外标定、多层激光测距仪和CCD摄像机的联合外标定、坐标系之间的齐次变换和L-M非线性最优算法等几个方面论述多传感器的外标定方法和步骤;对标定结果进行了验证和误差分析。现该方法已经成功应用于中型无人地面平台项目。应用结果表明:该方法能修正各传感器的安装位姿误差,保证标定后的各传感器的测量精度和目标(障碍物)在平台坐标系的一致性。     

基于转换坐标卡尔曼滤波算法的目标跟踪

在三维空间中推导转换坐标卡尔曼滤波算法.先设一传感器位于坐标原点,导出目标测量方程及三维传感器测量误差方差.再假设目标相对于传感器的斜距、俯仰角及方位角在一定位置,根据公式求得三者关系,然后将传感器对目标的测量值转换到直角坐标系,得到传感器的斜距误差俯仰角误差和方位角误差均相互独立,均值为零.最后经转换,得到测量和真实值间的误差.仿真表明,该算法收敛迅速,精度较高,具有良好的跟踪性能.     

基于模糊逻辑的交互式多模型网络化弹药多节点目标跟踪算法

针对地面网络化弹药系统多节点目标跟踪问题,提出了基于模糊逻辑的交互式多模型（FL-IMM）多节点目标跟踪算法。在多模型交互输出阶段,利用测量误差协方差矩阵的理论值与估计值之间的差值自适应调整测量误差方差;在多节点融合阶段,建立模糊融合系统（FFS）将来自不同节点的目标状态估计数据融合,进而得到网络目标状态估计。通过一个具有3个主探测节点的网络验证了该算法的可行性。实验结果表明,该算法在传感器失效、系统测量误差未知等情况下仍能很好地跟踪机动目标;该算法在地面网络化弹药多节点目标跟踪方面具有较大的实用性。     

基于卡尔曼滤波水下弹道测量系统研究

水下弹道测量系统利用多传感器完成对鱼雷、靶标的跟踪定位．针对通常的几何定位方法,其算法复杂且定位精度不高的问题,研究了用于水下弹道测量系统的纯距离目标跟踪定位卡尔曼滤波算法,推导了相应的滤波公式．通过系统的仿真结果表明：该算法在收敛速度和估计精度方面都比较令人满意．     

一种改进的多站时差定位算法

针对传统多站时差定位方法的不足,提出了一种改进的多站时差定位算法,该方法基于时差测量信息,首先采用最小二乘法或Chan方法解算获得辐射源的粗略位置,并以此值为初始值,设定一个误差门限,采用迭代算法对辐射源的位置进行迭代优化,最终得到辐射源的精确定位结果,仿真结果表明了本文算法的有效性。     

基于多传感器交叉提示的临空高速目标探测体系

针对单一平台探测无法实现临空高速目标的连续高概率探测,提出了基于多传感器交叉提示的临空高速目标探测体系。该体系通过分析临空高速目标的探测需求并对传感器交叉提示基本概念、发生条件和传感器部署距离进行定量计算,同时搭建多传感器协同探测仿真平台对比分析有无运用交叉提示技术对目标覆盖效果的影响并对比验证了不同算法对预警探测的影响。仿真结果表明,天基、空基、地基(海基)等多传感器组网能够有效弥补单一探测平台的不足,并证明了多传感器协同组网探测的必要性和可行性,该算法在收敛速度、求解精度和算法运行时间上均优于改进蜂群算法和粒子群算法。     

内插算法对提高时差定位精度的影响

时差定位技术是无源定位中一种重要的定位方法,它的优点是定位精度比较高。在分析影响时差定位精度诸多因素的基础上,提出了一种基于内插算法理论进一步提高定位精度的新方法。该方法首先将信号处理器的采样率降低,使之能够在该采样率下完全进行实时处理,然后对所采样的一系列数据中感兴趣的那段数据进行内插处理从而间接地提高采样率,该方法较好地解决了信号处理器在高采样率条件下很难进行实时处理的问题,达到了提高时差定位精度的目的。计算机仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于PMAC的稳定平台伺服系统设计

研制了一套基于PMAC运动控制卡的陀螺稳定平台系统。该系统以PMAC为核心控制模块,光纤陀螺为速度环反馈传感器,光电编码器为位置环反馈传感器,实现了稳定平台的位置跟踪和伺服稳定两个功能。介绍了系统的工作原理和控制结构,分析了系统的软硬件设计,以及伺服控制算法描述。实验结果表明,该系统完全达到稳定平台性能要求,系统稳定性好且控制精度高。     

参考基元的位置与圆柱阵测向性能分析

为了优化设计立体麦克风阵列，满足声学预警系统全空域测向的需求，推导了立体阵测向系统的克拉美-罗界。在此基础上，以圆柱阵为例，深入分析了选择不同参考基元位置对测向性能的影响。仿真结果表明：相对于参考基元在原点，参考基元在z轴负半轴可以提高俯仰角的估计精度，测向算法也易于实现；参考基元在圆环上则可以同时提高方位角和俯仰角的估计精度。     

基于人工视觉的四旋翼飞行器室内定位与控制

为提高室内四旋翼的定位精度,提出一种基于人工视觉的四旋翼室内定位方法。在地面铺设与地面颜色有差别的参考线,利用机载下视觉传感器采集图像,并进行参考线特征提取,确定参考线与机体的相对位置并与微惯性测量单元数据融合,给出四旋翼飞行器的位置。使用AR.Drone四旋翼飞行器对该方法进行了验证。结果表明:该方案能在室内实现精度较高的定位,可以满足四旋翼航迹跟踪的精度要求。     

水声传感器网络信号到达时间差目标定位的最小二乘法估计性能

为解决水声传感器网络中测量误差和传感器节点位置误差同时存在时的目标定位问题,提出一种双误差模型下基于加权整体最小二乘方法。建立双误差条件下的信号到达时间差目标定位模型,采用加权整体最小二乘法对该模型进行求解,并推导权值的表达式。所提算法模型与实际符合性更好,且利用了测量误差方差和传感器节点位置误差方差的先验信息,以迭代方法得到最终的目标位置估计值。在模拟测量误差和传感器节点位置误差同时存在情况下对该方法进行仿真与水池试验验证,结果表明所提基于加权整体最小二乘的目标定位方法具有良好的定位性能。     

捷联光电设备瞄准线校准技术

针对传统光电设备误差较大的问题,基于捷联式光电设备,提出了地面静基座校准和空中动态校准2种标定方法。地面静基座校准法根据特定位置靶标的观测数据及空间变换关系,推导了广角光电系统的等效测量关系;空中动态校准法利用主子惯导传递对准后的姿态阵推导。仿真结果证明:地面静基座标定方法精度高于空中动态校准方法,而空中动态校准则计算简单,校准方便。这2种标定方法都适用于平台式光电设备,可改善其简单标定精度的不足。     

移动机器人SLAM 改进算法的分析与实现

为解决移动机器人扩展卡尔曼滤波(EKF-SLAM)算法计算复杂、精确度不高及易受干扰的缺点,提出一 种基于最优平滑滤波理论的改进同步定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)算法。详细介绍 算法的改进过程,通过Matlab 软件对其位置轨迹跟踪误差及标准差进行仿真分析,基于机器人操作系统(robot operating system,ROS)系统的实验平台,在室内走廊进行SLAM 实验以测试改进算法的效果。结果表明,改进的 SLAM 算法精度高、抗干扰能力强,能实现移动机器人的即时定位与地图构建。基于ROS 系统的软件平台能简化开 发难度,提升移动机器人的智能化。     

两种车载导航分散滤波算法对比及应用研究

针对航位推算/惯性导航/GPS(DR/INS/GPS)组合导航系统的多信息源融合,提出了基于局部反馈校正的联邦滤波和串级滤波两种算法,并进行对比研究.跑车实验结果证明,两种分散滤波算法在正常导航(无传感器故障)情况下都能有效提升车载导航系统的精度和可靠性,且前者定位精度较后者高;但后者能够消除DR误差前期积累,避免GPS失效时的定位输出"突跳"和"毛刺",具有更好的应用价值.     

永磁同步电机无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)数字控制下的精度和延时等问题,提出 一种无差拍电流预测控制。给出同步旋转坐标系下永磁同步电机数学模型,考虑信号采集的延时和处理器计算延时, 进行2 次电流预测,并在Matlab/Simulink 环境下建立控制系统电流环进行验证分析。结果表明：与比例积分 (proportional intergral,PI)控制相比,电流环具有响应快、超调小的特点;与传统无差拍相比,电流环具有静态误差 小的优点,并且速度环闭环后,PMSM 控制系统具有良好的动、静态性能。