传感器系统误差与目标航迹的分布式估计

精确估计传感器的系统误差, 对提高整个跟踪系统的性能具有十分重要的意义. 已有的研究方法一般是把系统误差加到状态向量中形成扩维状态向量, 利用Kalman滤波进行估计. 由于这种方法计算量很大, 许多工作致力于研究状态向量和系统误差的解耦问题, 但均未实现系统误差的分布式估计和解决计算量问题, 且无法真正实现分布式航迹融合. 考虑了传感器测量有系统误差时的多传感器分布式航迹融合问题, 实现了状态向量和系统误差的解耦、系统误差的分布式估计与分布式航迹融合. 仿真结果表明此方法能给出精度较高的系统误差和状态向量估计.     

基于鞍点估计的结构系统可靠性分析方法研究

利用鞍点概率估计可以直接逼近非正态变量空间中单个线性功能函数概率分布的特点, 提出了三种基于鞍点概率估计的系统多模式可靠性分析方法. 其一是基于鞍点估计的近似边界理论, 该方法首先采用鞍点概率估计方法得到各失效模式的失效概率和等价正态可靠度指标, 然后利用边界理论近似得到系统失效概率的上下界限; 其二是基于鞍点估计的Nataf分布逼近法, 该方法首先采用鞍点估计得到各失效模式响应量的概率密度函数及近似线性化功能函数的相关系数, 然后根据Nataf分布来逼近结构系统响应的联合概率密度函数, 进而利用直接数字模拟法来求得结构系统的失效概率; 其三是鞍点线抽样方法, 该方法首先通过变量的线性标准化变换来消除变量的量纲, 然后在标准化的变量空间中利用线抽样方法的样本点将系统失效概率转化为一系列线性响应功能函数失效概率平均值的形式, 再采用鞍点概率估计方法直接估计非正态变量标准化空间中这一系列线性响应功能函数的失效概率. 通过比较三种方法的基本思想、实现过程和算例结果可以发现: (1) 第一种方法只能给出多模式系统失效概率的界限, 并且只适用于线性程度较好的功能函数的情况; (2) 第二种方法可给出系统失效概率的确定值, 这种方法的误差主要来源于Nataf分布对多模式系统响应量联合概率密度函数的近似, 还来源于每个失效模式极限状态函数的非线性程度, 第二种方法也只适用于线性化程度较好的功能函数; (3) 第三种方法给出的是多模式系统失效概率的估计值, 该估计值随样本点数的增加而趋于真值, 并且该方法可以考虑功能函数的非线性对失效概率的影响, 因此方法三是适用范围最广的一种方法.     

联合状态差分检测方法及其在超宽带无线通信系统中的应用

首先提出差分编码器输入输出联合状态的概念，并设计出一种递归的网格图化简方法，实现了最大似然意义下的多符号联合差分检测．随后在此基础上，对衰落信道提出一种迭代检测结构，并将其应用于超宽带无线通信系统．仿真表明，在单位符号检测复杂度不变的前提下，检测性能可任意逼近多符号非相干差分检测的理论极限，并可有效地应用于实际通信系统中．同时它为各种类似的无记忆噪声中有限状态Markov过程的状态序列估计问题提供了一种新的解决方法．     

基于D-S理论的分布交互式多传感器联合概率数据互联算法

为了解决杂波环境下利用分布式多传感器系统跟踪多机动目标的问题，提出了一种分布交互式多传感器联合概率数据互联算法,该算法对每个传感器应用交互式联合概率数据互联法滤波，并将模型概率、状态估计等滤波结果送至融合中心．融合中心首先对各目标进行航迹相关判别并应用D-S证据理论对不同传感器关于同一目标的各模型概率进行融合，然后依此模型概率计算各目标状态估计并反馈至各传感器．最后给出了该算法的分析，仿真结果表明本算法能够很好地解决杂波环境下多传感器多机动目标的跟踪问题．     

基于POD-Observer技术的非定常气动力建模方法

基于本征正交分解（POD）结合观测器（Observer）技术,发展了一种新的适合于气动弹性分析的非定常气动力降阶方法.通过全阶系统行为的样本采用POD方法导出一组流体模态.将POD训练的全阶响应投影到流体模态上,得到模态幅值的响应时间历程.经由deadbeat观测器处理,这些训练数据用于识别模态幅值动态系统的Markov参数.采用特征实现算法基于上述的Markov参数构建系统的状态空间模型.算例选取了亚声速流场中的二维翼型系统.结果表明降阶模型复现了全阶系统的主要动态特性,极大缩减了原系统的自由度数量并且显著提高了计算效率.     

最小迹扩展集员估计

针对扩展Kalman滤波器(EKF)在进行非线性估计时一致性较差的问题,提出了适于一类高阶非线性系统的最小迹扩展集员估计算法(LTESMF).该算法通过引入反馈机制实现观测更新,避免了椭球相交计算.算法用估计误差定界椭球参数矩阵的迹作为优化目标,迭代优化反馈系数.本文还提出用随机状态边界度量的收敛性来评价随机系统稳定性.并用该方法证明了LTESMF的估计误差能收敛到有界区域内.最终仿真结果表明,LTESMF的估计结果的稳态精度接近EKF,计算算效率与EKF相当,估计结果的一致性和收敛速度明显高于EKF.     

一类循环加权子空间拟合法的性能分析

基于加权子空间拟合（ＷＳＦ）的思想和循环相关矩阵估计量的渐近统计特性,分析了循环平稳信号波达方向估计的一类加权子空间拟合法的性能,导出了这一类算法渐近估计方差的解析表达式,并讨论了它们的性能。     

随机非线性系统的最小阶状态观测器及输出反馈镇定控制设计

对一类具有不可观测状态、未建模动态特性和随机干扰的单输入多输出随机非线性系统, 给出了最小阶状态观测器和输出反馈镇定控制器的设计方法. 基于所设计的最小阶状态观测器, 给出了系统全部状态的估计, 分析了状态估计误差的收敛性. 进一步, 结合Back-Stepping法, 构造性地设计出了输出反馈镇定控制, 给出了闭环系统全局渐近稳定和概率意义下有界稳定的充分条件.     

吸收马氏链在供应链优化判断中的应用

本文构建了具有一般意义的企业供应链系统及各环节对利润贡献的算法，首次运用吸收马链吸收概率的计算原理，通过对该系统各链点遍历状态和不返回状态的转换计算，对企业供应链的优化判断提供了新的数理依据，同时进行了实证分析。     

移动计算环境下不确定性组合服务的事务建模与执行分析

移动计算环境中,服务面临资源受限与连接波动,同时存在越区切换和弱一致性需求等事务性挑战.为了确保移动环境下组合服务的事务有效性,本文以服务的不确定性和事务属性为基础,提出了一种基于Markov链的移动组合事务模型.首先通过形式化方法构建移动环境下原子服务模型和原子服务的事务机制,并基于状态概率实现了原子服务的2维不确定性表征,然后运用Markov链完成移动组合服务的模型表达,提出了该模型下的不确定性处理与事务方法,最后基于典型业务结构分析了移动组合事务的执行语义与实施.实验表明:该事务模型能有效描述移动环境下组合服务的事务需求,且服务不确定性的不同指标和各事务架构皆对组合事务成功率产生较大影响.     

基于IEEE 802.15.3a信道的UWB能量检测系统的平均捕获性能

文中针对IEEE 802.15.3a信道下UWB能量检测系统的"检测窗口内多径能量和的概率密度求解"与"捕获性能指标计算的平均方式"两个理论问题,以簇生点过程描述检测窗口内的随机变量,给出多径能量和均值及方差的闭合解,并以对数正态分布近似其概率密度,推导出捕获命中集的闭合表达式.同时分别基于"检测概率平均"和"信道样本平均"两种方式,结合Markov链和信号流图推导出信号捕获的平均性能指标,并深入分析了两种平均方式的适用条件.实验结果表明,点过程模型的命中集在不同信道条件的两种平均方式下都具有较好的适用性;不同的平均方式下捕获性能具有明显差别,需要针对系统应用背景加以区分使用.     

多目标环境下合成宽带雷达运动补偿方法研究

研究多目标环境下,合成宽带雷达速度估计和运动补偿的实现方法.分析了当各目标速度不等时,速度估计的前提条件——目标匹配配对.基于单脉冲雷达体制,将目标匹配的过程扩展到角度域,提出了角度匹配测速法,实现对多个目标不同速度分量的解算.从匹配概率和速度估计的Cramer-Rao下界等方面,对该方法的性能进行了分析.计算机仿真结果表明,该方法有效可行.     

基于Unscented Kalman Filter算法的一个快速路动态OD矩阵估计模型

基于主干道和匝道出入口的交通流量计数及起迄点旅行时间分布假设,论文提出了一个新的快速路动态Origin-Destination（OD）矩阵估计状态空间模型及其在线估计算法．论文通过引入一阶宏观交通流模型以计算OD旅行时间,并假定相同起讫点、相同时刻出发的车辆到达时间分布遵从正态分布．由于引入的宏观交通流模型参数受交通状况的影响,因此模型参数也作为状态变量进行估计,这将增加了新的测量方程．模型的求解采用了一种新的适合于非线性状态空间方程的在线估计算法（UKF,Unscented Kalman Filter）．特别地,论文考虑了约束条件下UKF算法截断问题,这将为运用UKF算法求解存在约束的其他模型提供了新的思路．模型运用了仿真数据进行评估．实验结果达到了很好的精度,这为处理动态OD估计问题提供了新的方法,并可应用于实际的在线动态OD估计．     

无线传感器网络中一种高效的距离差估计方法

RIPS系统通过测量干涉信号的相位提供了一种精度高、设备简单的无线传感器网络定位方法.但利用相位进行测距和定位的方法不可避免地存在相位模糊问题,RIPS系统采取的方式是在多个频率下对某一距离差进行相位测量,根据各相位测量值来搜索实际距离差.为了避免RIPS系统中这种繁复的搜索过程,文中提出了一种高效的距离差估计方法.该方法基于中国余数定理(CRT)通过闭式一次直接计算得出距离估计值,从而避免了搜索过程,极大地降低了节点运算能耗并且提高了定位系统的实时性.同时,为了克服传统CRT算法对噪声敏感的缺点,利用算法中加权系数具有的一些性质来减小噪声对估计结果的影响,提高了算法的鲁棒性.仿真结果表明该方法鲁棒性好,估计精度高,在无线传感器网络中具有良好的可行性.     

多目标跟踪的序贯分层抽样信任传播算法

多目标视觉跟踪除了具有单目标跟踪中观测模型与目标状态后验概率分布的非线性、非Gauss的困难外，目标数目可变、数量众多以及目标之间的相互作用（如遮挡、交错）使得跟踪问题更为困难。基于三个耦合的Markov随机场（MRFs）导出了描述多目标跟踪问题的动态Markov网络（DMN），然后提出序贯分层抽样信任传播算法在DMN中求解多目标状态。首先用三个耦合MRFs表示每一时刻目标的配置情况，即表示目标联合状态的连续随机场、表示目标存在与否的二值随机过程和表示相邻两个目标之间是否存在遮挡的二值随机过程；其次，引入两个鲁棒函数来消除其中的两个二值随机过程，从而得到与耦合MRFs等价的Markov网络；最后提出序贯分层抽样信任传播算法求解该图模型，从而得到目标联合状态的最大后验概率估计。提出的序贯分层抽样信任传播算法集成了自底向上通过学习得到的目标检测器信息和来自目标节点的信任信息，从而能获得较好的跟踪结果。进一步，其他底层视觉线索也可以很容易嵌入本文的多目标跟踪框架中。实验结果表明，在多种测试序列情况下，与其他多目标跟踪算法相比，本文的方法均可以获得较好的跟踪效果。     

核反应堆液体区域控制系统全程隐蔽攻击方法研究

隐蔽攻击对核反应堆液体区域控制系统的安全运行构成了严重威胁.然而,隐蔽攻击的成功实施不仅需要掌握被攻击对象的精确模型,而且很难在攻击完成后无痕退出.为此,本文针对核反应堆液体区域控制系统提出了一种四阶段全程隐蔽攻击方法.首先,在攻击筹备阶段,通过最大似然估计离线设计最大似然形式下的双模H₂最优无偏FIR;之后,在状态估计阶段,利用该FIR对攻击开始时刻的系统状态进行估算;然后,在攻击实施阶段,结合预期攻击目的和系统当前状态设计攻击实施序列,并将其注入至系统信号传输通道中,实现隐蔽攻击;最后,在攻击退出阶段,根据系统状态偏移量构建约束优化问题以给出最优攻击退出序列从而实现攻击退出过程的静默化.此外,本文基于系统噪声强度和攻击模型精度,分情况对全程隐蔽攻击方法的可行性进行了仿真验证.实验结果表明,在上述影响因素单独或综合作用下,所提攻击方法都能够隐蔽地完成攻击目标并无痕退出.     

基于预测滤波器的故障诊断方法研究

提出了基于预测滤波器的非线性系统的系统故障诊断的方法, 并且给出了这种方法的故障可检测性条件, 故障的误检率和漏检率, 以及故障检测时间的上界. 通过对一个二阶非线性系统进行的仿真验证了这种方法的有效性. 结果表明预测滤波器用于故障诊断时, 具有较快的速度、较低的误检和漏检率, 并且在故障发生后仍然具有对系统状态的跟踪能力. 该方法提供的实时故障估计还可以用于在线故障补偿.     

一种多跳无线传感器网络中基于SMAC协议的性能分析模型

本文针对基于SMAC协议的多跳无线传感器网络,将节点建模为一个带关闭机制的有限队列单服务台系统,并考虑节点睡眠机制和竞争退避机制建立了二维Markov节点状态模型.基于该模型可准确推导出网络平均丢包率、网络吞吐量、数据包平均延时以及网络平均功率消耗等网络性能的表达式.通过与仿真实验给出的网络性能结果进行对比,发现模型给出的网络性能表达式有效逼近了仿真结果曲线,从而验证了模型的准确性.同时,运用该模型能准确分析多跳无线传感器网络在能量效率和QoS性能的折中关系,并为占空比、缓存队列容量等网络协议参数的优化提供理论指导.     

相干光M-PSK系统的弹性DAML相位估计算法

相干光通信系统中判决辅助式最大似然(DAML)相位估计算法因其较高的计算效率引起了广泛的关注.然而,传统DAML相位估计算法假设激光器相位噪声在整个块长度区间内是恒定不变的,这引起了块长度效应.本文考虑了激光器相位噪声缓慢时变的特点,并提出了基于相干光M-PSK系统的弹性DAML相位估计算法来克服传统DAML相位估计算法中存在块长度效应的缺点.该算法在传统DAML算法的基础上引入了加权系数来更准确地进行载波相位恢复.同时,本文推导了该算法的相位估计误差,并用仿真验证了其有效性.仿真结果也表明:弹性DAML算法能消除传统DAML算法的块长度效应,并能放宽相干光M-PSK系统对激光器线宽的要求.     

基于零和微分博弈的航天器相对位置容错控制

针对带有执行器偏置故障和失效故障的航天器相对位置控制系统,本文提出了一种基于零和微分博弈的最优容错控制方法.首先,利用线性二次调节设计反馈控制器以保证无故障时系统的渐近稳定性能;其次,将航天器相对位置容错控制问题转换为零和微分博弈问题,结合Hamilton-Jacobi-Issac (HJI)方程和极小极大原则设计最优控制律;最后,利用自适应动态规划方法设计评判网络对最优性能函数进行估计,构成自适应控制信号,保证了系统稳定性和状态最终一致有界.仿真结果表明了本文设计的容错控制律的有效性.