捷联惯导系统的可观测性和可观测度研究

可观测性和可观测度分析是确定动态系统卡尔曼滤波效果的重要环节．本文首次提出了一种时变动态系统可观测性矩阵的奇异值分解分析方法，应用于捷联惯导系统初始对准过程中系统状态的可观测度分析取得显著效果，该方法为初始对准中载体最佳机动方案选择提供了依据．计算机仿真结果表明了该方法的有效性．     

基于北向陀螺零偏自观测的捷联惯性导航系统双位置初始对准方法

传统捷联惯性导航系统单位置初始对准系统不完全可观测,不可观测的东向陀螺零偏造成航向估计的主要误差。双位置初始对准可以改善系统的可观测性,但一般需要精确的转位机构,不便于工程应用。该文提出一种基于北向陀螺零偏自观测的双位置初始对准方法,只需陀螺载体在近似水平的任意两个位置停留片刻,从第1位置提取北向陀螺零偏信息传递给第2位置作为观测量,即可提高东向陀螺零偏的可观测度并提高航向对准精度。为了寻找最优转角,提出一种全面可观测度分析方法,将可观测度细分为表征不同条件下同一状态可观测程度的相对可观测度和表征状态收敛速度的可观测阶两部分,利用相对可观测度分析得出最佳转角为±90°,并进行了仿真实验验证。实测实验结果表明:相比于单位置对准,双位置对准将航向误差由0.268°降低到0.041°,并可估计出水平陀螺零偏。     

里程计组合的捷联惯导系统运动基座对准研究

研究利用里程计(DTU)辅助实现惯性导航系统(SINS)运动基座下初始对准.利用分段线性定常系统分析方法,提取了不同运动基座情况下SINS/DTU组合系统的可观测性矩阵;通过计算可观测性矩阵奇异值的大小,定量分析了SINS/DTU组合系统的可观测度;比较了SINS/DTU组合系统和SINS/GPS组合系统的对准机理;并进行了系统仿真.结果表明,这种基于SINS/DTU组合的方法能够实现SINS系统的自主式初始对准;但与SINS/GPS组合系统相比,系统的可观测度稍弱,所需对准时间稍长.     

惯导系统传递对准的可观测性分析

系统的可观测分析对卡尔曼滤波器的效果有较大影响。惯导系统的卡尔曼滤波模型在传递对准时,为线性时变系统,其可观测性分析比较困难。文中采用一种依据系统矩阵的奇异值确定状态可观测度的方法对两种快速传递对准的卡尔曼滤波模型进行可观测性分析,结果表明该方法简单有效,"速度+姿态"的可观测性更高。     

空间目标天基光学跟踪可观测性分析

针对天基光学监视跟踪系统可观测性问题,建立了空间目标天基光学监视跟踪模型,引入跟踪滤波误差下限(CRLB)和系统可观测度定义,并提出了瞬时可观测度概念.结合仿真实验对测量条件、观测几何以及系统配置等影响系统跟踪可观测性的因素进行了分析.仿真结果表明,所提出的可观测分析方法能实现对天基光学定位跟踪系统性能的客观有效评定.     

机载战术武器传递对准可观测性分析

针对机载战术武器系统实际应用情况,选用游动方位作为导航坐标系,推导出了新的传递对准误差模型并合理简化.为了得出系统各状态量的可观测性与可观测度,采用基于分段线性定常系统(PWCS)理论的奇异值分解法,给出了游动方位系统处于传递对准时各状态变量的可观测度.分别计算了平动和转动两种不同情况下各状态变量的可观测度,计算结果表明:水平加速机动结束时方位失准角可观测度从1.7×10-20提高到1.4;绕Z轴转动机动时,游动方位角可观测度从2.4×10-13提高到5.0×10-4,水平加速度计误差可观测度提高到0.7.     

小天体探测序列图像自主相对导航系统可观测性分析

小天体探测对探索宇宙起源、解决地球资源问题具有重要意义,研发小天体探测器及实施小天体探测已成为各国未来发展的重点.受地面测控网指令时延的影响,小天体探测器需自主获取小天体的位置、速度信息,即具备自主相对导航的能力,基于序列图像的自主相对导航系统不仅可提供包含小天体运动信息的角度观测量,还具有低成本、低功耗的优点,是一种理想的小天体探测自主相对导航方法,是目前研究的热点.可观测性分析可评估导航系统的观测能力是研究导航系统的基础.本文针对小天体探测序列图像自主相对导航系统非线性带来的可观测性分析问题,基于微分几何理论,推导了系统0至2阶李导数,建立了系统可观测性矩阵,基于秩判据分析了典型小天体探测轨道流形下序列图像自主相对导航系统的局部弱可观测性.分析结果表明,仅依靠序列图像小天体探测器可完备估计小天体运动状态.此外,本文提出了序列图像自主相对导航系统的可观测度量化方法,并分析了相对轨道流形变化对可观测度的影响,相关结论可指导小天体探测器轨道设计,具有一定的工程实用价值.     

系统可观PMU最优配置和分阶段配置方案的研究

以电力系统配置同步相量测量单元（PMU）个数最少为目标，全网可观测、系统有最大量测冗余度为约束，提出了PMU最优配置模型．针对PMU价格昂贵，很难一次性安装上所有所需PMU的实际问题，提出系统不可观测度的概念，以每阶段安装相同个数的PMU能够最大限度地提高系统量测冗余度和最终完成安装后满足系统可观测的最优配置为约束条件，提出PMU分阶段的最优配置模型．在此基础上，     

模糊离散事件系统时间维度可诊断性分析

针对观测条件受限时的模糊离散事件系统(fuzzy discrete event systems,FDES)故障诊断问题,文章提出一种以时间维度可观程度(observable degree in dimensionality of time,ODDT)为基础的故障诊断器构造方法。根据观测信息中的时间属性建立时间约束图,并以时间证据合并的策略分析离散事件在时间维度上的可观性,从而获得FDES的时间信息全局状态;计算ODDT,并用于分析FDES的系统状态和故障可诊断程度。该方法可在观测条件受限以致故障事件链难以完全捕获的情况下,根据状态信息隐含的时间线索来辨识模糊事件并发现系统隐患。实例分析表明,相比于单纯依赖故障事件链分析的诊断方法,根据ODDT构造的诊断器提高了系统的可诊断程度。     

趋势关联度及共在灰色建模中的应用

趋势关联度，是在趋势关联分析基础上，充分挖掘，利用观测时序中的有用信息，所建立的系统不同动态行为之间关系的一种测度，它是最佳灰色建模的有效工具。     

趋势关联度及其在灰色建模中的应用

趋势关联度，是在趋势关联分析基础上，充分挖掘、利用观测时序中的有用信息，所建立的系统不同动态行为之间关系的一种测度。它是最佳灰色建模的有效工具。     

捷联惯导系统的静基座快速初始对准方法

建立了捷联惯导系统的误差模型，并对系统模型进行了可观测性分析；然后基于ＳＩＮＳ误差模型的特点，通过对所采用卡尔曼滤波器仿真结果的分析，提出了一种快速估计方位失准确φＤ的方法，从而大大缩短了初始对准时间，提高了对准速度；最后，计算机仿真结果表明了该方法的有效性。     

点观测分布参数系统的一个辨识问题

本文讨论了一根具端点粘滞阻尼的振动弦时初始袄态的可辨识性,其中观测为该点的速度。本文使用抽象半群的处理方法,证明了该系统是谱系统并且可辨识性完全由观测时间长度决定。另外,在对初值的一定假设下,我们获得了这种初边值问题的古典解。     

旋转捷联惯导系统的可观测性分析

推导了静基座条件下仅利用速度误差作为观测量的惯导系统的可观测组合状态.比较分析认为,仅利用速度误差作为观测量和利用速度误差、位置误差作为观测量对惯导姿态误差和元件等效零偏的估计是等效的.利用将系统近似为分段线性定常系统的方法对旋转惯导系统的可观测性进行研究,结果表明,连续旋转提高了系统状态的可观测性,等效东向和北向加速度计零偏成为可观测量;在对准过程中对其进行补偿,系统的对准精度和速度明显提高.     

基于正交函数逼近变换的分布参数系统可控性与可观性

基于偏微分方程谱分解原理，采用正交函数逼近技术，给出了分布参数系统逼近可控性、可观性的定义，并研究线性分布参数系统逼近可控性与可观性的判定方法。还研究了两种典型分布参数系统在不同形式控制与观测情况下的逼近可控性与可观性判据。     

基于观测量扩展的捷联惯导快速对准方法

为了研究惯性器件信息对捷联惯导系统（SINS）的影响,在静基座条件下,基于SINS简化误差模型,建立了采用速度误差、等效陀螺角速度误差和等效比力误差作为系统观测量的改进扩展观测方程,通过奇异值分解法（SVD）进行可观测性分析,引入等效陀螺角速度误差和等效比力误差的方法实现了系统全部状态的完全可观测性.仿真实验表明：与常规方法相比,该方法引入等效比力误差加速了水平失准角的收敛,引入等效陀螺角速度误差提高了方位失准角的收敛速度,同时状态的完全可观测性提升了初始对准精度.     

基于动态模糊测度的Agent知识度量方法及应用

针对Agent知识度量问题,将动态模糊测度理论应用于该领域,给出了Agent知识度量方法,其内容包括Agent知识表达、动态模糊数据的测度以及Agent工作算法,并将这些理论应用在教学评价系统中,表明了该方法的有效性。     

单信标测距AUV水下定位系统观测性分析

针对基于单信标测距的自主水下航行器(AUV)定位系统观测性问题,建立AUV三维空间运动学模型,选取实物平台常用的深度、偏航角和俯仰角作为基本观测量辅助距离信息进行水下定位,利用基于Lie导数的非线性系统观测性秩判据分析不同辅助测量值下系统的可观性以及控制输入和运动路径对可观性的影响。研究结果表明:满足定位系统可观测的最简量测组合为距离值和偏航角,含有偏航角的辅助量测组合均使得定位系统可观测,系统控制输入和运动路径的变化会导致可观性发生变化。     

双稳镜面激光器的稳定性及动态特性曲线分析

本文研究了一个输出镜面是用非线性Ｆａｂｒｙ－ｐｅｒｏｔ标准具形成的光学双稳器件的激光系统，对于这种激光系统，根据半经典动态模型，利用线性稳定分析和系统的微分方程数值解，分析了这系统的稳定性和动态特性曲线。根据线性稳态分析，我们可得到三个结论：（１）不仅有鞍型分叉点，而且也有ｈｏｐｆ分叉点；（２）在出现ｈｏｐｆ分叉的地方，最多可能有三个工作点；（３）相关的初始相位移动和解调系数将影响ｈｏｐｆ分叉点的多少和分布。根据第二种方法，我们可给出，当该系统出现波动时（或一个外光脉冲被输入到该激光器时），系统的变量是怎样随时间变化的。其结果表明，利用光学的方法，该系统可从一种稳态转换为另一种稳态，而两种方法得到的结论将是一致的。     

熵与动态多指标决策

利用熵的理论，对多指标决策中的各方案建立了有效性测度，该测度越大，说明相应的方案越优。在此基础上，利用该测度，提出了一种动态多指标决策方法，应用实例表明了这种决策方法的可靠性和合理性。