A New Derivation of the Cubature Kalman Filters

This paper investigates the cubature Kalman filtering (CKF) for nonlinear dynamic systems. This third‐degree rule based filter employs a spherical‐radial cubature rule to numerically compute the integrals encountered in nonlinear filtering problems, thereby removing the requirements of explicitly computing the Jacobians. The cubature rule, however, requires computing the intractable integrals over a high‐dimensional spherical region for multidimensional applications. Moreover, the cubature formula that has been used to construct the spherical cubature formula has some demerits, most notably its inconvenient properties in computation and low estimation accuracy. Aimed at these issues, a general class of CKFs that uses only cubature rules is derived in this paper. It can be shown that the conventional CKF is a special case of the proposed algorithm. The paper also includes higher‐degree CKFs, especially two representative types of the fifth‐degree CKFs. Performance of the proposed algorithms is demonstrated via two target tracking problems. The experimental results, presented herein, illustrate the superior performance of higher‐degree CKFs to conventional nonlinear filters.     

改进的局域均值分解在机械故障诊断中的应用

为了准确地提取出故障特征,把局域均值分解算法应用于机械故障振动信号的特征提取中.然而在对信号进行局域均值分解时,由于端点的趋势无法预知,在分解时会污染到整个信号序列,而且滑动平均造成了信号的过平滑处理,导致故障特征不能准确地提取.采用波形匹配解决端点处信号的走势,之后再利用线性插值求得信号的局域均值函数与包络函数,通过在Matlab环境下仿真调幅信号验证了该算法在端点处能很好的保持原有信号的特征;并采用实际的机械振动信号进行实验验证,引入端点效应评价指标,根据分解后的生产函数与原信号的相关系数验证了改进的局域均值分解更能准确地提取故障特征.     

一种DCT域的最优均值量化盲图像水印算法

针对常规的图像水印算法不能很好地实现水印不可感知性和鲁棒性折中的问题,给出了一种最优均值量化盲水印算法.该算法首先对水印图像进行Arnold置乱,提高了水印的安全性;然后将载体图像进行8×8分块DCT(离散余弦变换),并根据均值量化原理将置乱后的水印嵌入到局部量化噪声值最小的图像子块中,提高了水印的不可感知性;最后水印提取时可以实现盲提取.实验结果表明,该算法对加噪、剪切、JPEG压缩、滤波等多种攻击都具有很强的鲁棒性.     

激光推进用于飞行器姿轨控制的分析与仿真

激光推进成本低、可靠性高,可用作飞行器的空间推进和姿态调整。建立了考虑反馈控制和激光推进的飞行器动力学模型,模型中的操纵控制项模拟了飞行器操纵系统和激光推进产生的力、力矩。详细研究了确定操纵项的方法,使用自适应飞行控制律,给出一种通过求解线性方程组确定操纵控制项的方法。以圆形盘旋轨迹为例,进行了数值模拟,计算结果显示,激光推进下的飞行器能很好按照目标轨迹飞行,并对计算结果进行了分析。     

基于NSGA-Ⅱ算法的轨道转移优化方法研究

在普适变量法求解Lambert转移问题基础上,提出基于NSGA-Ⅱ（non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ）算法的轨道转移时间-能量优化问题解决方法：通过修改非优超排序方法和采用空间扩张策略对NSGA-Ⅱ算法进行了改进,运用约束支配的概念解决了约束条件下Pareto最优集分层困难的问题。仿真实验表明：改进的NSGA-Ⅱ算法能有效求解轨道转移时间-能量优化问题,且比原算法提高了Pareto前沿散布性能。     

基于磁强计和陀螺测量的卫星轨道姿态一体化确定算法

突破卫星轨道和姿态参数分别确定分而治之的传统模式,提出了利用磁强计和陀螺测量信息同时确定卫星轨道和姿态参数的新方法。利用磁强计提供的地磁场测量值与地磁场模型计算值之间的差值,以及陀螺提供的角速度信息,推导了轨道姿态一体化确定扩展卡尔曼滤波算法。利用局部可观测性理论定量地计算系统局部可观测矩阵的条件数,进而利用该条件数对系统的可观测性进行深入分析。最后对本文算法进行了数学仿真,结果表明该算法的可行性和有效性。     

Spacecraft formation control strategy on Sun-Earth Lissajous orbit

To carry out the deep space exploration tasks near Sun-Earth Libration point L2, the CRTBP dynamic model was built up and the numerical conditional quasi-periodic orbit (Lissajous orbit) was computed near L2. Then, a formation controller was designed with linear matrix inequality to overcome the difficulty of parameter tuning. To meet the demands of formation accuracy and present thruster’s capability, a threshold scheme was adopted for formation control. Finally, some numerical simulations and analysis were completed to demonstrate the feasibility of the proposed control strategy.     

有心力作用下限制质点运动范围条件的确定

分析应用有心力作用下质点运动的动力学特征求解轨道的方法,得出解决此类问题的过程中应用其动力学特征的优越性,提出限制质点运动范围的条件．     

以减小均方误差为目标的估计

文章分析了病态问题的特点,提出此时以最小方差为估计准则的LS估计常不能获得稳定的解,另一比较奏效的估计准则是均方误差最小。提出了均方误差意义下的最优线性估计,将其与正则化估计对照,获得了对正则化估计更加深入的认识,而正则化估计在均方误差意义下是优于最小二乘估计的。提出了基于正则化估计的单位权方差的无偏估计公式。     

利用.NET组件技术实现刀具图像的检测

为了实现刀具图像的轮廓跟踪,提取轮廓点,采用Matlab.NET component与Mi-crosoft Visual Studio C Sharp混和编程技术,并运用模糊C均值聚类（Fuzzy C Mean cluste-ring,FCM）算法对图像进行处理,返回分割阈值,实现对灰度图像的分割.同时为避免出现轮廓断点,引入编码技术,再经过8邻域搜索目标轮廓,最终完成刀具图像轮廓跟踪.与微分算子的边缘检测对比,本文算法利用FCM分割图像,又引入编码技术,实现轮廓连续的跟踪检测,该方法分割效果较好,界面编写简单,运行简便.