一种基于粒子滤波的被动多传感器多目标跟踪算法

针对被动观测系统中非线性运动多目标跟踪问题,提出了一种基于交叉定位的模糊-概率双加权粒子滤波跟踪算法.算法利用多个被动传感器的角度观测信息进行交叉定位,得到目标的位置观测信息,通过模糊-概率双加权完成目标与定位点的关联匹配,最后利用粒子滤波对非线性运动的目标进行跟踪;其中关联算法和滤波算法的有效结合是该算法的创新点.仿真结果表明,所提出的算法可以准确地排除虚假定位点,可有效跟踪多个非线性运动目标.     

滑窗式无偏多平台无源定位算法

针对纯方位系统单机动平台在不具有比机动目标更高一级的机动运动时,无法满足系统可观测性的问题,提出了一种适用于多平台的无源定位算法。该算法根据目标与平台之间的几何关系得到一个包含目标初始位置和分量速度的伪线性方程组。为减少求解方程组的计算量,保证定位的实时性,对常规的最小二乘法进行了加滑窗处理。通过对观测向量和系数矩阵的分析,证明了算法对目标状态的估计具有无偏性。仿真实验验证了算法的有效性,并讨论分析了平台运动的速度和方向等因素对算法定位性能的影响,得到了保证算法定位性能的平台与目标相对运动关系。     

方向角及其变化率的单站无源定位的可观测性

阐述了利用方向角及其变化率的二维单站无源定位的模型 ,利用非线性系统的可观测性定理分析得到了在目标匀速运动条件下该模型定位可观测的充要条件 ,讨论了不同相对运动状态下模型的可观测性问题 ,并举例进行了计算机仿真。最后得出对于固定辐射源 ,要求观测器非径向运动 ,对于匀速直线运动辐射源 ,要求观测器非径向机动运动的结论。     

平方根二阶EKF及其在目标运动分析中的应用

针对无源目标运动分析的强非线性和低可观测性特点,提出一种改进的二阶扩展Kalman跟踪滤波算法。为了降低传统二阶扩展Kalman算法的计算量,首先研究了对状态矢量正交化处理,减少二阶展开项协方差矩阵计算量的方法;在此基础上,将平方根Kalman算法与二阶扩展Kalman滤波器相结合,提高了滤波器的数值稳定性能;最后,将该算法应用在一个目标运动分析实例中,通过计算机仿真和试验验证了该算法的有效性。     

空基外辐射源定位系统的可观测性分析

针对空基外辐射源定位(airborne external transmitter location, AETL)系统的可观测性问题,建立了AETL系统的二维运动学模型与量测方程,基于离散化的非线性可观测理论求解系统的可观测矩阵,并分析证明了系统不可观测的条件。基于矩阵分析理论的条件数定义了系统的可观测度,并仿真分析了观测站运动参数以及目标和外辐射源的机动参数对系统可观测度的影响。结果表明,当观测站与目标和外辐射源共线或目标和外辐射源保持径向运动时系统不可观测;当系统可观测时,观测站与目标和外辐射源之间的相对速度越小,系统可观测度越大。研究结果可为观测站制定机动策略提高系统定位性能提供有效的参考依据。     

惯导快速传递对准的可观测性和对准误差分析

依据控制理论中的可观测性分析方法,分析了惯性导航系统快速传递对准算法的可观测性,由此得出不同可观测性条件下不可观测量引起的对准误差,并对引起不同可观测性的载体机动方式进行分类,分析了水平匀速运动、水平转弯运动、摇翼机动和海上摇摆运动这四种常见的载体运动情况下的可观测性。从而为合理地舍去快速传递对准中的状态变量提供了理论依据。     

基于双领航者的多AUV协同导航系统可观测性分析

针对双领航自主水下机器人（ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｕｎｄｅｒｗａｔｅｒｖｅｈｉｃｌｅ,ＡＵＶ）协同导航系统编队设计对系统 可观测性的要求,采用非线性系统李导数可观测性分析方法以及矩阵条件数分析理论对基于相对距离量测的双 领航者协同导航方法的可观测性进行了定性和定量分析,得出了系统可观测性大小取决于主从ＡＵＶ 间的距离向 量以及从ＡＵＶ 速度向量之间的相互关系。针对从ＡＵＶ 处于运动、静止两种状态,分别采用扩展卡尔曼滤波技 术对双领航者协同导航算法进行了不同航迹条件下的仿真,对系统的可观测性条件进行了验证。     

基于Jerk模型的单站无源定位跟踪算法研究

针对非线性较强的观测角、角度变化率、脉冲到达时间差等参数的单站无源定位跟踪系统,提出了一种新的跟踪滤波算法Jerk-UKF。该方法用Jerk模型对做复杂机动的运动目标建模,采用UKF滤波的思想对目标实现跟踪滤波。该算法可适用于对做多种机动运动的目标跟踪,提高了目标跟踪收敛精度和稳定性。仿真试验表明了该方法的可行性和有效性,并具有较高的应用价值。最后,对Jerk-UKF算法的研究方向进行了讨论。     

北斗/惯导组合导航算法性能分析

针对北斗卫星定位系统和惯性导航系统设计组合导航卡尔曼滤波定位算法,接着对算法的可控性和可观性进行了分析,并分析了各个状态的可观测性;从稳定性的定义出发提出并推导了分析卡尔曼滤波器稳定性的方法,并用来分析了本文算法的稳定性和渐进稳定性。基于上述分析,对算法的滤波模型进行了改进,删除不可观测的姿态误差角状态。改进后算法是一致可观和一致渐进稳定的。仿真表明,惯导误差传播模型的稳定性和可观测性与飞行状态和当前的定位误差紧密相关是系统的固有特性,但并不影响其在实际工程中的应用。     

基于鲁棒H∞滤波的多站角度测量机动目标被动跟踪

建立了机动目标的多站被动红外搜索与跟踪（infrared search and tracking, IRST）系统的当前统计模型,基于该模型提出了机动目标跟踪的鲁棒H∞融合滤波算法。该算法将H∞滤波算法和集中融合跟踪算法相结合,对多站IRST测得的目标角度信息进行融合,可解决被动式跟踪系统的可观测性及非线性问题,以实现对目标较高精度的定位和跟踪。以三个观测站进行跟踪为例,对一个高机动目标进行了仿真研究,仿真结果表明,该滤波算法比扩展卡尔曼滤波（extended Kalman filter, EKF）算法有更高的跟踪性能,是IRST系统中一种有效的跟踪算法。     

条件数在系统可观测性分析中的应用研究

提出了一种使用条件数来定量分析系统可观测性的新方法。该方法克服了传统可观测分析方法不能定量地分析系统可观测性的缺点,它不仅可以定量地时不变系统的可观测性,而且通过多量测估计和构建局部可观测矩阵的方法,还可以定量地分析时变系统在任意时间段内的可观测性能。同时给出了分析、计算实例。     

可观测度在光合作用模型性能评估中的应用

光合作用的光化学反应涉及多种无法直接测量的生理物质，通过对控制系统建模，可基于叶绿素荧光对这些生理物质量进行状态估计，但是状态估计的可靠性文献上没有涉及。基于光化学反应动力学模型，引入非线性系统的可观测度来评价状态估计的可靠性，针对由于不同状态分量的量纲不同而引起的可观测度缺乏直接可比性的问题，采用量级影响因子和对数归一化的方法消除量级的影响，以改进对模型的可观测度衡量，提出可观测度改进方案。仿真结果表明：新的可观测度指标与状态估计的误差特性基本相符，能较好地评估模型的状态估计效果。     

DESIGN OF NONLINEAR OBSERVERS

ＤＥＳＩＧＮＯＦＮＯＮＬＩＮＥＡＲＯＢＳＥＲＶＥＲＳ￥ＺＨＥＮＧＹｕｆａｎ；ＣＨＥＮＳｈｕｚｈｏｎｇ（ＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓＲｅｓｅａｒｃｈＬａｂｏｒｕｔｏｒｙ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００...     

一种基于可观测度分析的SINS／GPS空中对准新方法

针对遥感飞机长时间直线飞行作业时,由于SINS/GPS组合导航系统可观测度低导致系统精度下降的问题,提出了一种基于可观测度分析与杆臂误差补偿的空中机动对准新方法.该方法将归一化处理后的系统状态可观测度作为反馈因子,在空中对准过程中根据反馈因子对SINS系统进行自适应反馈校正,同时补偿了影响GPS观测量精度的杆臂效应误差.半物理仿真结果表明,该方法与传统方法相比,有效地提高了空中机动对准的精度.     

捷联惯导连续旋转方位轴式初始对准研究

针对捷联惯导系统初始对准时可观测性差的缺点,提出了一种提高系统状态变量可观测度的新方法。该方法通过连续旋转方位轴来等效地变换捷联惯导系统误差模型中的系统矩阵,从而提高了初始对准过程中的可观测度,满足了初始对准过程中对精度和速度的要求。分析了连续旋转方位轴式对准时系统的可观测性,并对不同方式下的捷联惯导初始对准过程中系统状态的可观测度进行了对比研究,指出采用连续旋转方式时系统状态的可观测度最高。仿真验证结果表明,连续旋转方位轴式初始对准对姿态误差角的估计精度较二、三位置方法提高了一倍。     

On the observability of free Boolean networks via the semi-tensor product method

This paper investigates the observabihty of free Boolean networks by using the semi-tensor product method,and presents some new results.First,the concept of observability for free Boolean networks is proposed,based on which and the algebraic form of Boolean networks,a kind of observabihty matrix is constructed.Second,by the observability matrix,a new necessary and sufficient condition is given for the observability of Boolean networks.Third,the concept of observabihty index for observable Boolean networks is defined,and an algorithm is established to calculate the observability index.Finally,a practical example of D.Melanogaster segmentation polarity gene networks is studied to support our new results.The study of the illustrative example shows that the new results obtained in this paper are very effective in investigating the observability of free Boolean networks.     

非线性微分〖CDF*2〗代数系统的自适应状态观测器设计

针对非线性微分-代数系统,给出了可观性判据,提出了基于非线性微分-代数方程的自适应状态观测器设计方法。根据状态观测器工作点变化在线配置极点,获得合适的观测器的反馈增益阵,保证观测器在大范围内稳定工作。理论分析了存在模型误差时观测器的鲁棒性,证明如果模型稳态无差,观测器也是稳态无差的。以化工过程中的典型微分-代数系统为例,仿真结果证明了用该方法设计的观测器能够稳定收敛到状态真值,具有较好的动态性能。     

纯方位二维运动目标的不可观测性问题研究

纯方位系统是可观测的 ,是指系统在纯方位观察条件下 ,能唯一地求解出目标的运动参数。针对二维空间作匀加速运动的目标 ,对纯方位系统跟踪的不可观测性问题进行了讨论。证明了在观测器保持匀速直线运动时 ,纯方位系统定位与跟踪不可求解这一命题。对于利用被动传感器得到的纯方位量测进行目标运动状态的估计 ,在理论和实践中都有一定的指导意义     

空基外辐射源定位系统的观测站航迹优化

针对空基外辐射源定位(airborne passive coherent location, APCL)系统容易出现可观测性差、定位性能不稳定的问题,提出了观测站航迹优化算法以提高系统的定位跟踪性能。首先，建立APCL系统的二维运动学模型与量测方程,并选取系统可观测度和几何精度因子(geometrical dilution of precision, GDOP)作为优化指标,推导出航迹优化函数。然后，使用加权离散搜索优化算法控制观测站机动至最优观测位置,并以容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter, CKF)为工具,对目标和外辐射源进行定位跟踪。仿真结果表明,观测站采用航迹优化算法能大幅提高系统定位的稳定性,显著减小跟踪估计误差。