逆向求解整周模糊度的姿态测量方法

导航卫星载体姿态测量是航空、航天、航海和陆地导航中的关键问题。该文提出了一种逆向求解整周模糊度的载体姿态测量方法。基于相位双差观测方程构造适应度函数,采用进化算法搜索得到基线的初始姿态角,并由此求解出双差整周模糊度N,此后基于N实时计算基线姿态。该方法避开了直接搜索整周模糊度,可实现性好,同时又可以保证姿态解算的效率和稳定性。实验结果表明该方法不仅具有很高的测姿精度,而且在动态条件下具有良好的稳定性和动态性能。     

长基线宽带测向算法及FPGA实现

传统测向算法受到相位解模糊条件的限制,基线长度设置较短,测向精度得不到提高。为了提高测向精度,可以采用长基线,通过估计信号到达两个阵元的时间差实现方位角估计。在多相滤波信道化体制下,数据经过抽取后时间分辨率降低,运用传统的到达时间估计得到的时差精度较低。由于现代雷达发射的信号通常是宽带信号,经过时域和频域的对应关系将时差估计问题转换为频率估计问题,其精度不受采样时间间隔的限制。MATLAB和QuartusII联合仿真结果表明,该算法运算简单,适于硬件实现,可以实时进行处理。在一定的基线长度和带宽条件下,该算法能达到较高的测向精度。     

基于PnP和自适应线性卡尔曼滤波的实时位姿估计

针对实时位姿估计中扩展卡尔曼滤波(EKF)线性化引入非线性误差和依赖已知噪声分布的缺点,提出一种基于Pn P的自适应线性卡尔曼滤波位姿估计求解方法。将Pn P位姿估计求解策略引入卡尔曼滤波观测方程,通过对动态方程误差统计参数实时估计,自适应调节卡尔曼滤波递推参数。所提算法求解精度高,固定了观测方程的观测向量维度,提高了算法实用性。通过仿真试验,比较了该算法与EKF的位姿估计精度,通过量化误差分析,证明了该方法可以提高三维运动位姿估计精度,也验证了该方法的有效性。     

改进的全相位时移相位差AM信号载频估计算法

基于全相位时移相位差法的振幅调制(AM)信号载频估计算法采用特殊时移位数进行频率估计,未能完全消除载频估计过程中的相位模糊。针对该问题,对全相位时移相位差载频估计算法进行一般性讨论,结合相位压缩运算,对AM信号载频估计算法进行了改进,提出了时移位数L不大于频谱分析点数N时能够消除相位模糊的一般性校正方法。仿真结果表明,在L=N时,改进后算法的载频估计精度对比改进前获得了明显提高,改进方法有效;改进后算法能够在任意L≤N情况下消除相位模糊,通过灵活选择L可以节省系统所需的存储量与计算量,进一步提高了载频估计的效率。     

基于多项式逼近的单峰谱线插值算法在间谐波分析中的应用

快速傅里叶变换在非同步采样和非整数周期截断的情况下存在较大误差,无法获得较精确的间谐波参数值。现有单峰谱线插值算法可以提高间谐波频率、相位和幅值的计算精度,但修正公式计算复杂,影响检测精度。为此,文章提出了一种基于多项式逼近的单峰谱线插值算法,利用距间谐波频点最近的单根离散频谱幅值估计出待求间谐波的幅值,并利用多项式逼近方法推导出幅值、频率及相位的修正公式,基于该方法,推导了一些常用窗函数的修正公式。通过与现有单峰和双峰谱线插值算法在噪声情况下的仿真比较,证明了该方法易于实现,能有效减小估计偏差,提高数据检测精度。     

观测模型误差不确定的锂电池SOC估计方法

建立的锂电池非线性系统中存在不确定的观测模型误差时,会影响滤波器估计的精度和稳定性,严重时还会导致估计结果发散。针对这一问题,基于变分贝叶斯自适应滤波方法,提出了一种鲁棒UKF算法。该算法构建虚拟观测噪声用来补偿观测模型误差,并采用逆Wishart分布对虚拟观测噪声协方差建模。在变分迭代过程中,实现对系统状态和虚拟观测噪声协方差的联合后验概率估计,使估计结果自适应地逼近到真实分布。利用无迹卡尔曼滤波对系统状态进行更新。结合锰酸钾锂电池非线性模型进行仿真实验表明,该算法估计锂电池荷电状态具有很好的精度、跟踪速度以及鲁棒性。     

非差运动学精密定轨伪距和相位加权分析

双频星载GPS非差运动学定轨法的定轨精度完全取决于观测数据的质量,单独利用伪距观测量会导致定轨精度低,单独利用载波相位观测量容易导致法方程奇异。对非差运动学精密定轨伪距和载波相位观测量加权进行了分析,在保证获取同单独采用载波相位观测量运动学定轨相当精度的条件下,提高了定轨运算的稳定性和解算速度。用GRACE(gravity recovery and climate experiment)卫星2006年1月3日实测数据作为算例验证了该加权方法的有效性。GRACE卫星实测数据的仿真结果表明:伪距和载波相位观测量加权的非差运动学精密定轨,在R、T、N方向的定轨精度分别为3.93cm、3.19cm、3.34cm,三维位置精度为6.07cm。     

高精度自适应数字移相方法研究

针对传统移相方法精度和稳定性不高的问题,提出一种高精度自适应数字移相方法。该方法基于随机逼近算法和有源RC移相电路构建一个闭环控制系统,通过FPGA配置高精度的数字电位器,检测实际输出相位并作为随机逼近算法的观测值,经过多次迭代计算电位器电阻参数,使输出相位值逐步逼近设定相位值。移相精度和稳定性实验结果表明,在数字电位器可调范围内,移相误差不超过±0.3°,同时在至少11 h内移相误差不超过±0.25°,环境温度快速变化约20℃过程中,移相误差不超过±0.3°;实际应用实验表明该方法具有良好的鲁棒性和实用性。该自适应数字移相可为高精度移相提供一种新方法。     

电压不平衡度的加窗FFT快速测量方法

电压不平衡度是电能质量的重要参数之一,其准确测量一方面依赖于三相电压基波相量(幅值和相位)的精确估计,另一方面需要快速求取相序分量。但是,频谱泄漏和栅栏效应会严重影响电压幅值和相位的估计精度,而相序分量计算过程中的开方运算又降低了不平衡度测量的实时性。提出电压不平衡度加窗快速傅里叶变换(FFT)测量方法。首先采用加窗FFT实现三相电压相量的准确计算,然后根据几何原理将方均根计算简化为多项式计算,从而实现相序分量及电压不平衡度的快速测量。仿真结果表明,所提方法可以达到与GB/T 15543—2008推荐方法相同的精度等级。实际测量实验进一步验证了所提算法的有效性及可行性。     

基于非信令TD-SCDMA信号EVM指标算法的研究

针对非信令情况下TD-SCDMA信号EVM测量实时性差、测量精度不高的问题,提出一种基于符号同步、载波频偏估计和初始相位估计的算法,该算法可以快速、精确测量EVM。该算法不需要对基带信号进行解调、还原码流、生成相应的参考信号,而是直接通过载波频偏估计和初始相位估计来准确恢复参考信号,并最终实现EVM的测量。把使用该算法得到的结果与国外先进仪表非信令解调测试结果相比较,比较结果表明本算法的实时性、精确度完全可以作为非信令测试仪表的关键、可靠算法。     

基于星间测量的航天器精密定轨技术研究

在我国自主实施的交会对接任务中,2个空间目标进行了数次对接试验,在近距离导引段使用星间测量数据进行自主导引。针对2个航天器对接过程中的星间测量数据建立观测模型,并设计了多目标定轨的算法,将单目标的绝对测量融合到两目标联合定轨的技术中,实现了对空间多个目标的精确定轨。最终分析表明,星间测量数据优于地面测量精度,多目标定轨达到了地面精确测控的水平,同时避免了由于多目标同时跟踪而导致的地面测控资源分配的问题,为后续载人航天任务的测控模式提供了借鉴。     

High-grade position estimation for SRM drives using fluxlinkage/current correction model

This paper proposes a principle of high-resolution sensorless position estimation for a switched reluctance motor (SRM) drive, using either flux linkage or current to correct for errors in rotor position. The estimation algorithm makes full use of the nonlinear magnetic characteristics of the SRM through correlation of current, flux linkage and rotor position. The estimation model is simple, but with no loss in accuracy, leading to few real-time computations. Furthermore, a criterion is proposed to choose the phase most suited for position estimation when more than one phase conducts. The algorithm can also correct the predicted flux linkage, which, in turn, may be used to further correct the position estimate, and the features hereof are discussed. Simulations, real-time implementation and experimental results using the algorithm are presented, and confirm the concept     

突风气象条件下电动飞机电推进系统 PI控制参数的设定方法

电动飞机电推进系统采用高效永磁同步电机作为主驱动,配备矢量控制器。飞机在巡航过程中不可避免地会遭遇突风,影响飞机的稳定飞行。通过建立电动飞机在巡航阶段遭遇突风时的空气动力学模型和电推进系统的动态响应数学模型,并对模型进行求解,给出了突风气象条件下电推进系统速度PI控制参数的设定方法。以某双座电动飞机的电推进系统为研究对象,采用MATLAB仿真和样机地面试验对速度PI控制进行了仿真分析和试验测试,对比了未考虑和考虑突风气象条件下的速度PI控制器的动态特性。仿真和样机试验结果表明:当飞机遭遇突风时,采用考虑突风气象条件的速度PI控制参数可以有效地降低螺旋桨的转速波动范围。     

电动汽车空调无位置传感器的内置式永磁同步电机控制研究

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器的转子位置和速度估计的难点,提出了一种基于改进定子磁链观测器的转子位置、速度的估计方法。该方法结构简单,涉及电机参数少。通过引入有效磁链概念对IPMSM的电压方程进行等效变换,对两相静止坐标系下的反电动势进行积分。为了抑制反电动势的积分环节带来的积分饱和和直流漂移问题,设计了截止频率可以自动调节的低通滤波器来代替积分器。对于在低速时低通滤波器所带来的磁链幅值衰减和相位超前问题,利用饱和反馈对观测误差进行补偿。最后通过锁相环进行位置的估计。搭建了MATLAB/Simulink仿真平台。仿真表明:该方法能够实现对IPMSM全速度范围内的转子位置的高精度估计。     

一种用于GNSS中实时定位解算的简易方法

在全球导航卫星系统中,定位解算是十分重要的一部分.本文改进了基于线性迭代思想的定位解算算法,并采用了MATLAB进行了仿真和分析.通过大量仿真,分析了算法中影响及决定定位精度和实时性的误差门限、用户钟差、初始位置等参数.仿真得出定位精度与用户钟差和误差门限呈负相关、实时性与误差门限和初始位置与用户真实位置差呈正相关等结...     

基于深度自编码器高斯混合模型的窃电行为检测

传统极轨卫星观测频次低和观测时间固定,难以对一个区域进行实时监测。因此,基于Himawari-8 (H-8)静止卫星提出了一种能持续监测输电线路山火的时空上下文火点自动识别算法。该算法首先根据中红外和热红外波段对火点的敏感度差异,采用固定阈值法快速实现绝对火点识别和潜在火点提取,然后在空间上利用中红外和热红外的通道值、平均值和标准差之间的比值关系对潜在火点进行细判。在时间上利用H-8的高观测频次并融合火点发生概率进行持续性火点识别。所提技术已应用于南方某省级电网输电线路山火监测,并且准确率达72.5%,漏报率为43.9%。监测结果明显优于固定阈值法与传统的上下文法。     

基于自适应模板的卫星电视信号异常检测方法

卫星电视信号在传输过程中极易受到干扰,传统"通用仪器监测+人工观察"的异常检测手段实时性、准确性都非常低。提出一种基于自适应模板的卫星电视信号异常检测方法,首先采集正常信号的频谱作为模板,设计多种异常类型信号与模板的比对算法,识别各种异常,提高了检测的实时性;在监测中,告警阈值的设定也非常关键,引入告警反馈机制实现告警阈值参数的自动调整,来提高可靠性;由于环境影响,正常的卫星信号本身也可能发生变化,因此设计了自适应模板生成算法,根据情况自动更新模板,减少误判,进一步提高准确性。经试验验证,非自适应模板告警658次,误报490,自适应模板告警159次,误报次数为0,由此可见,该算法能实时精准的检查异常信号。     

一种基于射向约束的预警卫星弹道估计方法

天基预警系统是战略预警系统的重要组成部分,又分为双星探测与单星探测。传统单星探测方法基于标准弹道模板先验信息的支持,而标准弹道模板信息难以获取。针对预警卫星对弹道导弹进行弹道估计的问题,提出了一种基于射向约束的预警卫星对导弹弹道的估计模型。分别运用单星、双星探测弹道导弹的主动段数据对其弹道进行估计和预测并进行了定量计算。单星探测时,卫星位置与导弹平面夹角越小误差越大,当夹角达到5°以上,误差较小,基本可以满足远程预警雷达位置引导需求。双星探测时,预测误差进一步减少,精度进一步增加。上述仿真结果表明,该方法的弹道估计精度可为地基预警雷达提供足够的目标交接引导精度。     

基于FPGA新型位置预估算法的实现方案

提出一种新型位置预估算法,设计了适于在现场可编程门阵列FPGA上实现的全数字硬件实现方案,详细给出了各个模块的设计方法。仿真和实验结果表明了稳态时的位置精度较高。该方案解决了用DSP软件实现该算法的总体速度较慢、实时性差的缺点,完全能够满足高性能伺服驱动的要求,而且还可以与嵌入式处理器、其他功能模块或IP芯核等结合构成片上可编程系统。