带不确定协方差线性相关白噪声系统改进的鲁棒协方差交叉融合稳态Kalman 估值器

对于带有不确定协方差线性相关白噪声的多传感器系统, 利用Lyapunov 方程提出设计协方差交叉(CI) 融合极大极小鲁棒Kalman 估值器(预报器、滤波器、平滑器) 的一种统一方法. 利用保守的局部估值误差互协方差, 提出改进的CI 融合鲁棒稳态Kalman 估值器及其实际估值误差方差最小上界, 克服了用原始CI 融合方法给出的上界具有较大保守性的缺点, 改善了原始CI 融合器鲁棒精度. 跟踪系统的仿真例子验证了所提出方法的正确性和有效性.

     

姿态变化一致有界的姿态稳定控制器设计

针对航天器姿态稳定控制问题, 设计一种迭代学习姿态控制器. 将连续非周期运动的姿态跟踪过程分解为队列重复运动, 采用前一周期的姿态跟踪误差修正后一周期的控制输入, 分别对未知参数和干扰构建有界迭代学习律, 给出航天器姿态稳定控制器, 并从理论上分析了闭环系统的渐近稳定性和姿态跟踪误差的一致有界性. 通过在轨捕获非合作目标过程中航天器姿态跟踪控制问题的数值仿真, 验证了迭代学习控制器的鲁棒性和强抗干扰性.

     

一种考虑先验估计误差相关性的快速DUIF 算法

针对稀疏无线传感器网络(WSN) 中加权平均一致分布式无迹信息滤波(DUIF) 算法估计次优和滤波效率较低的问题, 提出一种考虑先验估计误差相关性的快速DUIF 算法. 采用加权统计线性回归(WSLR) 方法线性化观测模型, 以节点共享信息作为平均一致性算法输入, 从而在极大后验估计中引入先验估计交互协方差信息; 设计最优通信连接边权值并自适应修正状态加权矩阵, 提高平均一致性算法收敛速率. 仿真实验结果表明, 所提出的算法能够有效应用于稀疏WSN目标跟踪.

     

追踪器本体坐标系下航天器姿轨一体化控制律设计

在追踪航天器本体坐标系下, 联合相对轨道动力学模型和四元素姿态动力学模型, 引入推进器配置矩阵, 建立六自由度姿态和轨道一体化模型. 该模型避免了控制输入向追踪器本体坐标系下的转换. 在此基础上, 采用输入-状态(ISS) 稳定性原理, 在干扰输入信息完全未知的情况下, 设计了非线性鲁棒一体化控制律. 该控制律实现了对椭圆轨道上目标航天器的扰动抑制和跟踪, 具有较好的鲁棒性和跟踪性. 最后, 针对运行在椭圆轨道上的目标给出仿真结果, 表明了所提出的一体化控制律的可行性和有效性.

     

一类非线性动态系统基于强化学习的最优控制制

提出一类非线性不确定动态系统基于强化学习的最优控制方法. 该方法利用欧拉强化学习算法估计对象的未知非线性函数, 给出了强化学习中回报函数和策略函数迭代的在线学习规则. 通过采用向前欧拉差分迭代公式对学习过程中的时序误差进行离散化, 实现了对值函数的估计和控制策略的改进. 基于值函数的梯度值和时序误差指标值, 给出了该算法的步骤和误差估计定理. 小车爬山问题的仿真结果表明了所提出方法的有效性.

     

多航天器系统分布式有限时间姿态协同跟踪控制

基于一致性算法, 在有向通讯拓扑下, 研究存在状态约束的多航天器系统分布式有限时间姿态协同跟踪控制问题. 在仅有部分跟随航天器可以获取领航航天器状态, 并且跟随航天器之间存在不完全信息交互的情形下, 设计了分布式快速终端滑模面, 提出了不依赖于模型的分布式有限时间姿态协同跟踪控制律. 根据有限时间Lyapunov 稳定性定理, 证明了系统的状态在有限时间内收敛于领航航天器状态的小邻域内. 最后通过仿真算例验证了所提出算法的有效性.

     

交互式容积卡尔曼滤波及其应用 交互式容积卡尔曼滤波及其应用

针对非线性系统模型参数未知情况下的状态估计问题, 提出一种融合极大后验估计的交互式容积卡尔曼滤波算法(InCKF). 该算法利用二阶斯特林插值公式和无迹变换对非线性函数的近似思想, 实现对模型未知参数的确定, 从而使滤波算法摆脱对模型参数精确已知的依赖, 并通过容积卡尔曼滤波算法完成状态估计和量测更新. 仿真结果表明, 相比于经典的参数扩维方法, InCKF 算法具有更高的精度和更强的数值稳定性.

     

未知噪声统计下多模型概率假设密度粒子滤波算法

针对传统多目标概率假设密度滤波(PHD) 器在噪声先验统计未知或不准确时滤波精度下降甚至丢失目标的问题, 设计一种自适应多模型粒子PHD(MMPHD) 滤波算法. 该算法利用多模型近似思想, 推导出一种多模型概率假设密度估计器, 不仅能估计多目标状态, 而且能实时估计未知且时变的噪声参数, 并采用蒙特卡罗方法给出了MMPHD闭集解. 仿真实例表明, 所提出的算法具有应对噪声变化的自适应能力, 可有效提高目标跟踪精度.

     

基于高斯似然近似的自适应球面径向积分滤波算法

针对量测噪声较小的环境下传统滤波算法容易出现偏差增大的实际问题, 基于高斯近似原理, 提出一种基于高斯似然近似的球面径向积分滤波(SRGLAF) 算法. 为进一步解决量测未知环境下的状态估计问题, 充分结合CKF 等确定性采样型滤波算法和SRGLAF 的优势, 设计一种基于高斯似然近似的自适应球面径向积分滤波(ASRGLAF) 算法. 仿真结果表明: SRGLAF 能够提高量测噪声较小环境下的估计精度, 而在量测噪声未知环境中, ASRGLAF 能够有效地进行状态估计, 具有明显的滤波优势.

     

基于混合位姿估计模型的移动机器人三维地图创建方法

针对室内复杂环境下的稠密三维建模问题, 提出一种基于RGB-D 相机的移动机器人同时定位与三维地图创建方法. 该方法利用架设在移动机器人上的RGB-D 相机获取环境信息, 根据点云和纹理加权模型建立结合局部纹理约束的混合位姿估计方法, 确保定位精度的同时减小失败率. 在关键帧选取机制下, 结合视觉闭环检测方法, 运用树结构网络优化(TORO) 算法最小化闭环误差, 实现三维地图的全局一致性优化. 在室内环境下的实验结果验证了所提出算法的有效性和可行性.

     

基于CD-RSF 算法的航天器姿态确定

针对具有模型不确定及初始误差较大的航天器姿态确定系统的滤波问题,提出一种基于中心差分风险敏感滤波(CD-RSF)算法的航天器姿态确定方法.该方法利用风险敏感滤波更具鲁棒性的特点来估计模型不确定的航天器姿态,并利用中心差分求积分法来解决风险敏感器滤波中难以处理的积分.该方法能够消除由于模型不确定和初始误差大而导致的滤波收敛速度慢,甚至发散的现象,使得姿态确定算法更具鲁棒性.仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

欠驱动航天器相对运动的姿轨耦合控制

针对欠驱动的非对称航天器设计六自由度相对运动的姿轨耦合控制器.首先,给出用对偶四元数描述的六自由度相对运动模型;然后,基于矩阵广义逆和空控制向量提出广义的滑模控制器,以实现相对姿态欠驱动控制的渐近稳定;最后,考虑姿轨耦合特性,利用高斯伪谱法和非线性规划得到相对轨道运动能量最省的轨迹,进而利用滑模变结构控制实现对该轨迹的跟踪.仿真结果表明,所提出的方法是有效和可行的,而且较其他方法消耗的能量更少.     

基于双距离像的空间目标多姿态角特征融合识别算法

介绍一种有效的空间目标电磁特征提取与识别方法.首先通过处理目标多个姿态角的平均距离像,在双谱变换的基础上,生成目标姿态角的双距离像;然后计算双距离像矩阵的特征值,得到一个融合特征矢量,以此为判决依据对空间目标进行分类识别;最后,通过大量实测数据验证,该方法对空间目标能作出正确判决,统计识别正确率高于常用的前向(BP)神经网络分类方法.     

基于星敏感器/光纤陀螺的卫星定姿算法

为了达到卫星三轴姿态确定的精度要求,以某一对地定向的小卫星为研究对象,提出了基于滤波算法的星敏感器和光纤陀螺组合定姿的方案。采用四元数的方法建立卫星姿态确定模型,并采用扩展卡尔曼滤波,对得到的卫星姿态误差和陀螺漂移误差信息进行信息融合和相应的修正。仿真结果表明,即使采用中等精度的陀螺组件,也可以实现高精度定姿;并且验证了星敏感器的测量噪声和滤波周期等因素对定姿精度的影响。     

一种小天体软着陆中基于地表阴影区的跟踪算法

考虑到星体表面的阴影区在航天器软着陆小天体时可作为导航路标以及壁障参考区, 提出一种基于地表阴影区的跟踪算法. 首先利用状态参数将拍摄到的前后两帧图像矫正到相同的状态, 根据提出的二值化算法对图像的阴影区进行检测; 然后利用模板匹配找出阴影区的相关位置点, 并通过特征向量法找到相似性最大的位置点; 最后结合RANSAC算法去除错匹配对. 以两组433 Eros 的连续拍摄图像作为阴影区进行跟踪实验, 结果表明该算法具有一定的可行性.