闪电辐射源多脉冲匹配定位方法

为匹配出更多的闪电辐射源脉冲,定位出更多的闪电辐射源位置,得到清晰的闪电发展通道,提出了一种闪电辐射源多脉冲匹配定位方法。该方法利用经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)方法对原始的闪电电场信号进行分解,再将分解得到的部分分量合成,将合成后的信号进行归一化并提取脉冲,依据滑动窗口内四个脉冲序列的高度比例特征和间隔特征实现相同辐射源脉冲的匹配。结果表明,利用EMD方法对闪电电场信号进行分解再部分合成,去除了原始信号中的直流分量、单调分量和低频周期分量,使信号波形更干净平稳;依据四个脉冲序列的高度比例特征和间隔特征对各测站间相同闪电辐射源的脉冲进行匹配,基于辐射源脉冲的到达时间差定位出辐射源的三维位置,可以清晰地描绘出闪电通道的发展过程。从整体定位效果来看,本文提出的闪电辐射源多脉冲匹配定位方法效果优于传统的单脉冲匹配方法。     

LMS预处理的相位差机载单站无源定位方法

针对机载单站无源定位精度受限于参数测量误差的实际问题,提出一种改善相位差误差下的网格搜索无源定位方法。首先采用LMS自适应滤波算法对相位差信息进行滤波处理,然后根据定位模型利用观测的相位差建立定位方程,最后通过网格搜索法解算辐射源目标位置。该方法可以在相位差测量误差较大情况下实现对辐射源目标的精确定位。仿真实验结果表明,滤波处理后的相位差误差可以减小到0.14rad以下,而且定位结果优于文献[17]的方法。通过分析定位误差,表明相位差误差在10°范围内,增大网格分辨率和延长观测时间可以提高定位精度,同时也进一步验证了获取高精度相位差信息的必要性。     

一种合作式高精度快速单站定位方法的研究

针对空中移动目标的定位必须实现快速和稳定跟踪的要求,该文提出了一种通过快速测量空中目标辐射源到达方位角、俯仰角和目标与固定观测站点的距离,实现固定单站对三维运动无线电辐射源的合作式高精度定位方法。并介绍了相位干涉仪测角和伪码测距系统的工作原理,对测角和测距误差,以及从而引起的定位误差进行了深入的分析。     

一种基于凸优化的四站时差定位算法

在多站无源时差定位问题中,观测站运动使自身位置信息存在位置误差,由于定位误差的存在,传统时差定位算法定位精度不能满足高精度辐射源定位的要求。针对这一问题,提出一种基于凸优化的时差定位算法,以四站时差定位系统为例,对地球表面的辐射源进行定位。首先在WGS-84模型下,给出存在位置误差时的时差定位方程,通过引入中间变量并对时差定位方程进行松弛变换,将非线性的时差定位方程转换成一个凸优化问题,利用MATLAB中成熟的CVX工具箱可以有效求解得到辐射源位置坐标。仿真结果表明:与传统时差定位方法相比,本文算法在相同时差测量误差或位置误差条件下的定位误差更小,通过对多次定位结果进行卡尔曼滤波处理进一步提升了辐射源定位精度。     

基于推广Kalman滤波的机载无源定位改进算法

研究空中运动观测平台对地面辐射源目标的纯方位信息定位算法,提出改进的二阶EKF定位算法以提高定位估计精度.用推广Kalman滤波算法代替传统的最小二乘定位算法.充分利用观测平台的运动信息建立了可观测的观测方程,并采用二阶EKF算法解决了在观测误差较大的情况下导致的非线性误差较大的问题.采用Monte Carlo仿真比较LS,EKF和二阶EKF 3种方法的性能.证明用这种方法可以达到更好的估计精度,能够将目标位置定位在更小的概率椭圆内.概率误差椭圆缩小了30%.     

闪电电场波形脉冲序列极性变化及成因

地基闪电探测站记录的闪电电场信号普遍存在极性反转现象,不同测站的极性反转时刻不同,目前对该现象没有较清晰的认识。本文详细阐述了闪电放电引起的电场变化信号的测量原理,在此基础上,利用宽带电场和甚高频辐射数据,结合闪电甚高频辐射源的定位结果,分析了闪电电场脉冲极性反转现象的特征和原因。对比基站间距为5 km量级的多站数据,发现不同测站数据电场极性反转并不同时发生,并且极性反转常伴随着脉冲幅值的降低,因此常常导致定位时脉冲提取缺失或到达时间提取的误差增大。利用宽带电场定位和甚高频辐射源定位相互补充,在获得闪电精细化三维定位基础上分析发现,闪电主通道头部的发展方向改变,是导致地面探测站的垂直电场出现极性反转现象的可能原因,主通道头部携带的大量电荷靠近或远离是地面垂直电场变化测量装置脉冲波动的主要原因。对于不同方位的探测站,闪电主通道头部相对运动是导致不同探测站出现脉冲极性反转时刻不同的主要原因。针对极性反转现象造成定位效率下降问题,本文提出了希尔伯特能量谱的解决方案,定位出的闪电辐射源数量提高约9%。     

运动单站单基线解模糊定位算法

针对传统干涉仪多频段测向定位系统复杂、单基线测向模糊等问题,提出一种基于运动单站单基线对地面静止辐射源解模糊无源定位方法。首先,建立基于模糊相位差几何特性的无源定位模型,然后推导出在最大似然比条件下模糊相位差的代价函数,通过樽海鞘群优化算法估计辐射源位置,最后推导出该无源定位模型下的定位误差几何精度因子(GDOP)。研究结果表明:本文所提出的方法能够在低信噪比条件下达到较高的定位精度,仅利用单基线干涉仪即可对多个频段辐射源进行定位。     

闪电VHF辐射窄带干涉仪定位系统

自主改进研制了干涉仪硬件系统,并阐述了VHF辐射窄带干涉仪对闪电的定位原理,该系统基于双基线正交5d线阵列,采用直接高频放大检相,降低了采用变频电路时带来的系统误差,提高了整个系统的精度。以微秒时间分辨率对闪电随时空的发生与发展进行2维（仰角—方位角）定位,同时结合电场变化和辐射强度变化,可以分析闪电辐射源击穿的极性,对地闪的各个过程的发展可以进行细节描述。     

基于多个外辐射源的单站无源定位

利用多个外辐射源,单站可以对目标进行定位。文中研究了在多个外辐射源条件下,利用目标反射信号和外辐射源到接收站的直达信号的单站无源定位算法;并结合计算定位精度的几何稀释度的方法,定量分析了定位的误差,最后讨论了外辐射源数目会对定位精度产生的影响。计算机仿真验证了算法的有效性。     

闪电定位误差及探测效率评估

为了实现闪电定位中定位误差及探测效率评估的自动化,从时差法闪电定位原理出发,分析了闪电定位原理存在的问题及其定位的误差来源。采用计算机模拟的方法,实现了对闪电的定位误差及探测效率的定量评估。以安徽省闪电定位网为例,说明了利用评估软件可以对已有的闪电定位网络作出有效的定位误差评估。分析了几种不同几何分布的布站效果,给出了几种基本布站模型,为将要布设的闪电定位网布站方案的提出提供选址依据。     

闪电多站电场同步观测试验

阐述了电场变化仪的测量闪电电场变化的基本原理,自行设计了电场变化仪和高精度GPS时钟,实现了闪电电场的多站同步观测,从而大大提高了利用快电场变化仪对闪电进行三维时差定位的精度,对闪电的研究和监测提供了硬件支持。     

卫星位置误差相关时的三星编队系统时差定位精度

为使三星编队卫星系统的时差定位数学模型更真实地反映现实,该文充分考虑编队星座系统联合观测定轨中存在的卫星位置误差相关性的特点,首次从星座系统整体出发,将单星误差变量转换为可反映误差相关性的具有明确物理意义的星间距离等独立变量,推导出辐射源定位精度的数学模型,并对星座系统整体漂移、几何构形畸变、星座平面旋转、翘动误差对定位精度影响进行分析和数值计算,指出引起星座翘动的非相关误差因素对定位精度影响最大、相关性误差对精度影响最小,并给出了满足系统定位精度达到4km、等精度曲线包含星下点附近直径为3000km区域的条件。     

改进PV模型在北斗/GPS接收机中的应用

提出一种基于卡尔曼滤波器的改进10元素段落向量(PV)解算模型. 该模型依据卡尔曼滤波器的时间相关性,利用由位置坐标、 运动速度以及双系统时钟模型构成10元素的系统状态量,在多个历元内的伪距和多普勒频移观测量基础上进行滤波解算. 静态定位测试结果表明,10元素PV模型能够将定位误差提高至±3m内,且其定位结果在时间上表现为有色噪声. 该模型可应用于大部分日常生活运动场景,有利于提高运动物体的导航精度.     

基于卡尔曼滤波算法的单站无源定位原理分析与研究

对空中机动辐射源的定位和跟踪,主要采用卡尔曼滤波方法.本文提出了一种测量目标辐射源脉冲到达时间和到达方向实现固定单站对运动辐射源进行无源定位的算法.运用卡尔曼滤波器,这种算法可以获得很好的定位效果.通过计算机仿真,验证了该方法的正确性与有效性.     

侦察雷达对辐射源定位方法的研究

侦察雷达对目标的定位分为平面定位和空间定位。平面定位是指确定雷达辐射源在某个特定平面上的位置,空间定位是指确定雷达辐射源在某一空间中的位置。由于雷达侦察设备本身是无源工作的,一般不能测距,因此实现对侦察雷达的定位还必须要具备其他的条件。根据定位条件的不同,可分为单点定位和多点定位。     

CORS系统流动站实时周跳修复算法

针对CORS系统中流动站观测条件复杂、容易出现周跳的问题,提出了一种分类最小二乘周跳修复算法.首先利用常规周跳探测方法,确定周跳出现的卫星及频率.然后,利用非参考卫星无周跳的观测值构成的误差方程估计流动站实时位置和参考卫星的周跳值,并将估计出的参数带入非参考卫星有周跳的观测值构成的误差方程中,即可在该类误差方程的改正数中获得非参考卫星的周跳值,从而实现流动站的实时定位与周跳修复.实验结果表明,该算法可在多颗卫星同时出现周跳时实现周跳修复和实时精确定位,有效避免了利用抗差估计探测修复周跳时存在的崩溃污染率问题.     

精密运动平台宏微控制系统的设计

基于高动态精密伺服运动双台系统模型提出一种非线性宏微控制方法.该方法采用长行程直线电机宏动跟随音圈电机高精密微动的驱动方式,并引入扩张状态观测器.系统在定位误差较大时,采用近似时间最优控制律的轻阻尼宏动台,以允许的最大速度快速响应,在接近目标位置后,再用采用复合非线性反馈控制律的重阻尼微动台来补偿宏动台超调引起的位置偏差,最终实现系统快速高精度的定位.通过扩张状态观测器观测系统的动态变化,补偿系统中的各种扰动,减小系统的稳态跟踪误差.研究结果表明:该方法改善系统的动态性能和抗干扰能力,提高系统的定位精度.     

一种基于GIS和场强测量的辐射源位置估算新方法

提出了一种基于地理信息系统（geographical information system,GIS)和场强测量的辐射源位置估算方法，讨论了影响定位结果的几种可能因素（电波传播、电波传播模型误差、功率测量误差、地球曲率和介电常数），并给出了实际操作中的具体解决方案。该方法将电波传播模型和地理信息系统结合起来，利用各观测点场强测量的相对值，能有效地降低电波的绕射和多径传播的影响，较准确地实现了辐射源的位置估计，这一方法已成功地应用于某型电磁环境检测设备中。     

基于手柄积分的液压挖掘机回转系统速度位置复合控制特性

传统液压挖掘机回转系统是靠驾驶员的观测实现定位,生产效率和回转定位精度较低.为此,本研究基于手柄积分控制,提出一种速度位置复合闭环控制策略,根据设定运行速度和目标位置,设计期望的运行轨迹.为与通用的手柄操作模式相兼容,目标位置通过对手柄给定角速度进行积分获得.此外,同时加入压差反馈和速度反馈,提高系统定位精度和运行平稳性.研究中,以液压挖掘机为研究背景,构建了回转系统机电液联合仿真模型和试验测试系统,对控制策略可行性和有效性进行了验证和分析,结果表明,该方法对于不同期望位置,都可以获得较高的定位精度,定位误差仅有0.5°,且有效减小了位置超调和速度波动,回转位置闭环控制系统动态特性显著提高.      

基于相对观测量的机器人合作FastSLAM算法

提出了一种基于相对观测量的合作快速同时定位与建图(FastSLAM)算法,即合作FastSLAM算法.给出了机器人合作定位的系统模型,假设每个机器人装配上能够测量与附近机器人之间相对位置和识别附近机器人的外部传感器.仅用机器人自身当作路标来对多机器人系统中每一个成员进行相对定位,分析了多机器人合作定位中相对观测量的约束关系.将多机器人运动信息和相对观测量与FastSLAM相结合,估计出机器人路径轨迹的后验概率分布,从而生成预测粒子,并计算每个粒子的权重,最后进行重采样使其能够递归估计修正机器人组中每个机器人的位置.仿真结果证明了该算法的有效性.