Cramér-Rao lower bound analysis for guidance systems with bearings-only measurements

Most currently existing investigations on the observability of passive guidance systems can only protimability analysis of closed-loop guidance systems with bearings-only measurements, is proposed. The new method provides an intuitive result for observability of the guidance system through graphical analysis. As a demonstration, a numerical example is presented, in which the degrees of observability of the guidance systems under two commonly used guidance laws are compared by using the new approach.     

A simulation study of protons heated by left/right-handed Alfvén waves generated by electromagnetic proton-proton instability

Most protons in the solar wind belong to one of two different populations,the less dense beam protons and the denser core protons.The beam protons,with a velocity of(1-2)VA(VA is the local Alfvén speed),always drift relative to the core protons;this kind of distribution is unstable and stimulates several kinds of wave mode.In this study,using a 2D hybrid simulation model,we find that the original right-handed elliptically polarized Alfvén waves become linearly polarized,and eventually become right-handed and circularly polarized.Given that linearly polarized waves are a superposition of left-handed and right-handed waves,cyclotron resonance in the right-handed/left-handed component heats beam/core protons perpendicularly.The resonance between beam protons and right-handed polarized waves is stronger when the beam relative density is lower,resulting in more dramatic perpendicular heating of beam protons,whereas the situation is reversed when the beam relative density is larger.     

基于特征断面的复杂巷道段三维建模

为解决巷道断面随工程需要及岩层变化不断改变,导致巷道三维建模程序复杂的问题,提出基于特征断面的巷道三维建模思想,通过建立巷道特征断面模型库,实现变化巷道段的三维建模,以期提高复杂巷道段的建模效率。首先阐述建模数据的采集方法,并对巷道断面进行了细化坐标分析;同时提出拐角处断面变化巷道段的平滑处理算法（通过圆弧来圆滑拐角处巷道中心线）,对普通巷道段采用三角剖分形成三角网完成巷道段的建模;而巷道断面发生变化的复杂巷道段存在简单曲面四边形,采用Bézier曲面及曲面的拼接完成巷道段的建模,并在实验中进行了验证     

基于遗传算法的C-Bézier曲线降阶

针对C-Bézier曲线的近似降阶问题,基于遗传算法,给出了一种用n次C-Bézier曲线最小平方逼近n+1次C-Bézier曲线的方法。该方法从最优化思想出发,把C-Bézier曲线的降阶问题转化为求解函数的优化问题,通过选择适应值函数,利用简单的循环执行复制、交叉、变异、选择求出该优化问题的最优值,从而实现了C-Bézier曲线在端点无约束和端点G0约束条件下的近似降阶逼近。实例结果表明,所提方法不仅可以获得较好的降阶效果,而且易于实现、精度高、误差计算简单,可以广泛地应用于计算机辅助设计中对曲线的近似降阶。     

带有Lévy Flight机制的引力搜索算法

引力搜索算法（gravitational search algorithm,GSA）是模拟万有引力定律进行搜索的一种新颖的优化算法,已有研究表明GSA算法相比一些传统的优化算法拥有较好的收敛性能,但其缺乏有效的全局寻优机制,易于被局部极值吸引,从而陷入早熟收敛。因此提出了一种基于Lévy Flight和权值惯性递减的引力搜索算法QmuGSA,以加强算法的全局寻优能力。该算法通过Lévy Flight独特的不均匀随机游走的机制扩大粒子的搜索范围,增加种群多样性,从而更容易跳出局部最优点。通过4个标准测试函数对所提算法进行了仿真测试,结果表明所提算法能够有效克服基本引力搜索算法易早熟、收敛精度低等缺陷,具有较好的寻优精度和全局收敛性能,能够解决一些复杂函数的优化问题。     

基于共轭梯度的布谷鸟搜索算法

布谷鸟搜索算法(Cuckoo Search,CS)是基于群体智能的新型随机全局优化算法,具有控制参数少、搜索路径优和全局寻优能力强等优点,但也存在局部搜索能力较弱、收敛速度偏慢和收敛精度不够高等缺点。为了克服CS算法的缺点,提出一种基于共轭梯度的布谷鸟搜索算法(CGCS),使经过Levy飞行机制和淘汰机制进化后的布谷鸟种群沿着相互共轭的方向迅速下降.从而在保持算法的强大全局寻优能力的基础上大幅提高算法的收敛能力。用4个典型测试函数分别对CGCS算法和CS算法进行性能测试,结果表明,CGCS算法比CS算法具有更快的收敛速度、更高的收敛精度和更稳定的优化结果。CGCS算法同时具有很强的全局寻优能力、收敛能力和鲁棒性,特别适合多峰及高维函数的优化。     

相位噪声对时差估计的影响分析

在到达时间差(TDOA)测量中,两异地接收站所配备的本振都会存在相位噪声,该相位噪声会影响时差测量的性能。该文分析了相位噪声对经典的互相关法时差估计无偏性的影响,同时推导了仅考虑相位噪声时TDOA估计精度的克拉美罗下限(CRLB)。并进一步得到了相位噪声与加性噪声都存在时的CRLB及其相对于加性噪声环境下的CRLB退化系数。仿真结果验证了理论分析的结果。     

基于时变水声信道的物理层密钥生成方案

随着无线网络的不断发展,物理层安全问题逐渐成为广泛关注的焦点.针对水声信道存在的多径效应和多普勒效应,如何在合法节点比敌手对声源信息不确定性更高的情况下提取出高度保密的公共密钥这一问题,提出一种基于时变水声信道的物理层密钥生成方案.首次准确刻画出多径多普勒效应下的α阶Rényi熵,并得出合法节点和敌手关于声源序列的不确定性.在此基础上,提出一种具有强安全性的密钥协商协议,该协议利用Hash函数构造一元高阶多项式完成通信双方的身份认证,实现索引序列和预选密钥在公开信道下的安全传输.此外,利用双线性映射设计出一种不依赖随机种子长度与随机性并能抗主动攻击的保密增强协议.通过信息理论,证明了方案的健壮性、保密性和正确性,并得出密钥泄露率和敌手主动攻击成功率的上界.仿真实验表明,当声源信息量为50 000 b时,该方案密钥泄露率的上界为3.74×10\\+\\{-6\\},敌手主动攻击成功率的上界为5.468×10\\+\\{-20\\},验证了方案的可行性.     

组合测量在莫尔条纹中心亚像素定位的应用

利用Talbot-Moiré技术测量长焦距时,条纹中心的定位精度直接影响条纹宽度或斜率的计算精度.提出采用Canny算子和形态学方法对条纹中心进行像素级粗定位,用高斯曲线对条纹灰度进行拟合对其进行亚像素定位,并用组合测量的方法和最小二乘法来处理数据,减小了随机误差对条纹中心定位精度的影响.经过对光强符合正弦分布的标准条纹的定位,验证了采用本文的定位方法可以减小条纹中心定位误差,从而提高条纹周期的计算精度.并实际测量了光栅的栅距,实验结果再次证明采用组合测量的数据处理的方法可以提高亚像素定位精度.     

基于Hausdorff距离的曲线降阶算法

Hausdorff距离常被用于衡量两条曲线间的逼近效果。该文以Bézier曲线为例,提出了基于分段二次函数重新参数化的新算法,用于求解平面或空间曲线的降阶逼近问题。理论上该文算法同样适用于B样条曲线等的逼近问题。数值例子表明了新算法可以具有Hausdorff距离下更好的逼近效果。