不完全量测下基于信息一致性的分布式容积卡尔曼滤波算法

针对不完全量测条件下分布式火控系统中的非线性目标跟踪问题,为提高跟踪系统的估计精度并保证各探测单元估计结果的一致性,提出一种基于信息一致性的分布式容积卡尔曼滤波(ICDCKF)算法。针对非线性系统,给出不完全量测下的改进容积卡尔曼滤波。考虑到各探测单元间局部估计信息的相关性,该算法首次将协方差交叉方法应用于非线性一致性滤波算法,提高互协方差未知情形下分布式融合的估计精度。特别地,为确保算法的可行性,给出不完全量测情形下,ICDCKF算法估计结果收敛的条件,并从理论上严格证明在该条件下ICDCKF算法可以保证估计方差的有界性。ICDCKF算法应用于一类光电跟踪网络,与现有CKFI算法、CKF_CI算法、KCF_ Me算法对比分析表明：ICDCKF算法在保证各探测单元估计结果一致性的同时,大幅度提高了跟踪系统的估计精度。     

虚拟触觉传感器的仿真模型研究

本文根据真实触觉传感器的原理,对虚拟触觉传感器的仿真模型进行了研究,以便 在机器人手抓拾取操作中揭示与材料特性相关的触觉信息瞬态特性,进而为在虚拟环境中从 事基于传感信息的机器人柔性操作、精密装配操作等提供良好的研究平台．     

基于有向小世界网络的加速分布式一致性收敛速度研究

在有向平衡规则网络基础上,采用随机添加捷径的方法建立两个有向小世界网络模型,并使有向小世界网络为平衡网络.通过仿真分析,基于有向小世界网络的分布式一致性算法的收敛速度得到了极大的提高.     

传感器网络一致性分布式滤波算法

为了改善分布式传感器网络的估计性能,提出了一种基于状态预测一致的滤波算法.在对局部估计值进行一致化处理的基础上,重点研究了利用邻居节点前一时刻的估计值对当前局部状态预测值进行修正来提高估计精度.给出了一种一致性增益的选择方法,利用李雅普诺夫方法得到了算法收敛的充分条件,并讨论了影响算法收敛速度的因素.仿真结果表明了算法的有效性,并发现节点度较大的传感器在网络估计中发挥着重要作用,可通过调整这类节点的一致性系数来改善算法性能.     

基于PSO的工业机器人时间-脉动最优轨迹规划

为提高工业机器人的工作效率,并且保持机器人关节平稳运动,提出一种基于粒子群优化算法的时间-脉动最优轨迹规划方案;通过权重法将多目标优化转化为单目标优化,再运用粒子群优化算法得到时间-脉动最优的运动轨迹;轨迹规划中,采用了关节空间五次非均匀B样条插值法,以确保脉动曲线的连续性;最后以GRB4016工业机器人为研究对象进行仿真实验,结果表明,该方案可以得到较理想的运动轨迹,并验证了方案的有效性。     

不完全量测下目标跟踪系统的容许量测噪声

针对目标跟踪系统不可避免存在的量测值丢失的情况,研究了统计意义下基于不完全量测的估计误差协方差的性质,并分析了稳态滤波误差方差与量测噪声之间的关系。当传感器探测概率已知,在给定的误差方差约束下,给出了考虑不完全量测条件下滤波器的一种新算法,可使系统具有最大容许量测噪声强度,从而可降低对传感器精度的要求。数值算例和蒙特卡罗(Monto Carlo)仿真结果表明了该方法的有效性。     

连续纯方位系統的可观测性分析

证明了连续纯方位观测系统可观测的一个充分必要条件是存在4个方位构成的可观测判别式不等于0，其特点是仅利用方位信息而无需导数信息和求解微分方程。分析了系统不可观测时观测器的运动形态，指出纯方位系统不可观测时，观测器的运动轨迹是一种等效的匀速直线运动观测轨迹。应用这些结论得到了约束假定条件下目标机动的一个判断准则。     

舰艇编队协同反导作战网络效果度量方法研究

网络条件下海上舰艇编队协同反导是"网络中心战"理论研究的难题之一。为了度量其网络效果,本文在分析海上编队协同反导过程、原理和网络化组织特性的基础上,采用图论和网络特征值有关理论与方法,建立网络化组织作战效果的度量模型;并结合一个运用案例,对有或无数据链2种条件下网络效果进行仿真分析。结果表明:舰艇编队的协同反导作战网络中,作战节点的战损直接影响网络的最大期望特征值,有数据链条件下的协同反导效果是无数据链条件下协同反导效果的3～5倍。     

不完全量测下航迹辨识系统中滤波方差的期望收敛性问题

目标跟踪航迹辨识系统常常出现信号丢失现象,这时递推误差协方差阵(ECM)是一个随机过程;针对探测率小于1的不完全量测,给出了估计误差协方差系统统计稳定性的条件和稳态Kalman滤波的线性矩阵不等式(LMI)计算法。对给定滤波方差约束指标,设计一种新的滤波器,使得模型容许的噪声强度尽可能的大。在目标跟踪中,它的工程意义是在选定探测器性能指标下,设计出能适应目标机动范围较大的滤波器。最后利用航迹辨识系统的数值算例对研究结果给出了说明。     

满意滤波在航迹辨识中的应用

利用线性矩阵不等式(LMI,linear matrix inequalities)方法,首先研究了Kalman滤波 的稳态误差方差和滤波增益的解法,并根据满意控制的思想,提出了具有误差方差上界约束的 滤波问题,然后研究了误差方差上界约束下对系统测量噪声具有最大容许强度的满意鲁棒滤 波.本文的研究成果已被应用于某型C3I系统中的航迹辨识.