不确定性结构区间分析的改进Monte Carlo方法

将结构系统中的不确定性参数用区间数来表示，建立了系统的区间有限元控制方程。利用Monte Carlo数值仿真方法对区间有限元控制方程进行求解，得到了结构的位移和应力响应区间。并针对—殷Monte Carlo方法在区间仿真中存在的缺陷，对其进行了改进，使其计算效率大为提高．数值仿真算例表明：经改进的Monte Carlo方法仿真求解计算量大为减少，且能给出较高精度的响应区间，并克服了区间运算中的扩张问题。     

一种新的去偏转换测量Kalman滤波算法研究

采用引入虚拟项方法推导出转换测量误差均值和协方差的解析表达式,利用全部测量数据,给出了转换测量误差均值及其协方差在均方意义下的最佳估计,提出了一种新的去偏转换测量Kalman滤波算法.将该算法用于研究滤波精度要求较高的遭遇段导弹跟踪问题,并进行了Monte Carlo仿真.结果表明:该算法位置和速度估计的均方根误差小,滤波精度高,滤波器的实际估计误差和估计协方差匹配性好,算法置信度高,即使测量噪声较大时仍然保持良好的滤波性能.     

基于重要抽样技术的外汇期权组合非线性VaR模型

为了克服极小概率事件发生概率估计的困难,提出了把重要抽样技术发展到外汇期权组合非线性VaR模型中,通过改变市场变量回报分布的期望向量和协方差矩阵,在相应区域产生更多的样本,使得该情形下不再是稀有事件Monte Carlo模拟,从而减少Monte Carlo模拟计算工作量,更精确地估计出组合的损失概率,而组合的损失概率是计算组合损失分布的分位点(VaR值)的必备条件.模拟结果表明,该算法比常用Monte Carlo模拟法的计算效率更有效,且能很大程度上减少所要估计的损失概率的方差.     

基于强跟踪滤波器的纯方位机动目标跟踪算法

针对无源纯方位跟踪中目标机动的问题,提出了一种基于强跟踪滤波器的机动目标跟踪算法.该算法在目标机动跟踪中通过实时调节增益阵,提高了滤波器对状态变化的跟踪能力,避免了修正增益协方差(MGEKF)算法中所寻找的观测量修正函数不准确而引起较大的误差.同时对量测模型非线性问题采用伪量测变换估计器(PLE)予以解决,它具有形式简单,计算量小的优点.最后将该算法与MGEKF算法相比较,Monte Carlo仿真结果验证了提出算法的优越性.     

火星探测捕获的误差传播分析

火星探测捕获的误差传播是设计任务方案时需考虑的重要问题。针对3种不同的捕获策略:推力沿速度反方向、推力方向固定和匀速转动,基于协方差分析描述函数技术(covariance analysis describing -equation-technique，CADET)法建立了轨道状态均值和均方差的传播方程,误差源包括初始状态误差、模型误差、执行误差等。仿真整个捕获过程,利用CADET方法分析单一误差和综合误差对每种捕获策略入轨精度的影响,以蒙特卡罗法为基准评估其准确性。结果表明,CADET法能够高精度地计算不同的误差传播,且速度快,具有一定的工程实用性,可为我国未来火星探测任务的轨道捕获段实施方案提供参考。     

基于久期缺口模型的隐含期权利率风险管理

基于久期缺口模型研究了具有隐含期权的商业银行利率风险管理问题,提出了隐含期权利率风险测量的杂合低偏差序列Monte Carlo方法(HPL-MC),构建了利率风险管理的目标规划模型.计算实例表明,该模型可以较好地减少利率风险的暴露头寸 ,提高收益.     

主动学习可靠性分析算法:基于Kriging预测方差的视角

针对基于Kriging模型的主动学习可靠性方法 (active learning Kriging-Monte Carlo simulation, AK-MCS)中, Kriging预测方差低估导致评估过程存在选点和停止判断失误的问题,提出一种基于Bootstrap Kriging的主动学习可靠性方法 (Bootstrapped active learning Kriging-Monte Carlo simulation, BAK-MCS).首先拟合真实功能函数初始Kriging模型,然后使用Bootstrap Kriging方差构造BU学习函数,从而进行主动序贯采样更新Kriging模型,最后采用收敛Kriging模型结合蒙特卡罗模拟(Monte Carlo simulation, MCS)估计结构失效概率.数值算例结果表明,与MCS和AK-MCS方法相比, BAK-MCS在保持高预测精度的同时减少了真实功能函数的调用次数,提高了可靠性评估建模效率.     

基于多元Laplace分布的外汇期权组合非线性VaR模型

为了克服多元厚尾分布情形下的非线性VaR数值计算的困难,用多元Laplace分布来描述汇率回报分布厚尾性,引入风险函数转换技术和关于多维Laplace多重积分近似计算的结果,来解决多元Laplace分布情形下的反映外汇期权组合价值变化的矩母函数问题;进一步将重要抽样技术发展到多元Laplace分布情形下的外汇期权组合非线性VaR模型中,使得该情形下不再是稀有事件Monte Carlo模拟,从而减少Monte Carlo模拟计算工作量,更精确地估计出组合的损失概率.数值结果表明该算法比常用Monte Carlo模拟法的计算效率更有效,且能很大程度上减少所要估计的损失概率的方差.     

联合定轨非线性模型估值的偏差修正算法

从理论上推导了联合定轨非线性参数回归模型估值的偏差与均方误差的表示方法,提出了一种基于迭代算法的参数估值的偏差修正方法。通过对联合定轨非线性半参数回归模型结构的分析,建立了参数估值的偏差与方差的近似表示公式,并设计了非线性半参数联合定轨模型估值的偏差修正算法。理论分析和仿真计算结果表明,联合定轨非线性回归模型估值偏差修正方法能够进一步改善卫星联合定轨精度,从实际应用角度验证了偏差修正方法的合理性和可行性。     

大型复杂系统平均寿命评定的Monte Carlo方法

随着现代武器系统和工程系统的大型化与复杂化趋势，大型复杂系统可靠性评定是急待解决的问题，工程中常用可靠性指标有可靠度和平均寿命，平均寿命指标由于直观、物理概念清晰，使用更加方便。基于可靠性框图建模，采用最小路集计算分析，提出了大型复杂系统平均寿命评定的Monte Carlo方法。解决了有限样本条件下，大型复杂系统平均寿命评定问题，对工程中大型复杂系统平均寿命评定具有重要应用价值。     

弹目相对状态测量误差对拦截效果的影响分析

针对拦截弹中末交班过程中弹目相对状态测量误差引起的脱靶量变化问题, 在视线旋转坐标系下推导了弹目相对运动方程并进行解耦分析, 基于协方差转换法、连续离散混合系统的协方差描述函数法推导得到了弹目相对状态测量误差在末段传播的解析解及脱靶量均值、方差的计算方法。仿真解析计算与蒙特卡罗法计算结果一致, 并通过解析计算得到拦截弹相对状态测量误差与脱靶量的对应关系以及为实现拦截可允许的相对状态测量误差集。同时，仿真结果可为拦截弹中末交班信息测控精度、加速度饱和限制设计等工作提供技术参考。     

基于神经网络的高超声速飞行器惯导系统精度提高方法

针对目前惯性系统误差补偿模型对静态误差和动态误差处理能力不足的问题,为适应高超声速飞行器长航时、高精度的惯性导航要求,基于神经网络提出一种加速度计拟合模型。在高超声速飞行器飞行前期有准确的卫星导航信息时,收集导航信息和加速度计脉冲信息,利用神经网络强大的非线性拟合能力,在飞行过程中进行在线训练,得到精确的惯性系统模型。仿真结果表明,在存在逐次通电误差和不考虑二次项误差系数的误差补偿模型方法位置导航偏差在数公里和数百米量级的情况下,相同时间内所提方法的位置导航偏差仅为数十米量级,有效提高了高超声速飞行器的导航精度。     

基于UKF的低成本SINS/GPS组合导航系统滤波算法

针对MIMU的精度不高,会带来较大的初始对准误差角,如果继续采用传统的小干扰线性方程就会给滤波带来很大误差,甚至发散。针对这个问题,对低成本SINS/GPS组合导航系统建立了基于四元数误差模型的非线性滤波方程,并采用了UKF非线性滤波方法。针对四元数误差模型单纯使用UKF方法无法估计加计零偏和陀螺漂移的问题,提出将UKF和EKF相结合的算法,仿真结果表明,比起扩展卡尔曼滤波以及采用传统小干扰线性方程的卡尔曼滤波,这种方法能够提高姿态误差角特别是方位误差角的估计精度。     

基于鲁棒多目标优化方法的UCAV武器投放规划

研究了无人作战飞机（unmanned combat aerial vehicles, UCAV）对地攻击阶段的武器投放鲁棒性规划问题。针对现有规划方法在处理战场环境扰动、模型不准确、操作偏差等不确定性因素方面存在的不足,提出了一种鲁棒多目标优化求解策略。首先,建立了飞机机动性能、武器装备性能和战场环境等约束条件模型;其次,使用仿真近似法,建立了优化指标模型,并将武器投放规划问题转化为鲁棒多目标优化问题;然后,设计了一种结合蒙特卡罗方法的快速非支配排序遗传算法对问题进行求解,并采用基于基本轨迹片元的机动轨迹生成策略生成武器投放轨迹。仿真结果表明,该方法能够有效提高武器投放规划的鲁棒性。     

水下航行器半实物仿真精度统计的CADET法应用研究

本文采用协方差描述函数技术,对水下自主航行器控制半实物仿真系统的仿真误差进行了统计分析研究,建立了相关的均值和协方差传播方程,计算结果表明,该方法的应用可以为航行器半实物仿真系统的仿真置信度评估提供依据     

#br# 基于降维CKF和平滑的SINS/OD动基座对准

为了提高捷联惯导(strapdown inertial navigation system, SINS)/里程计(odometer, OD)动基座对准精度,使对准过程中具备一定精度的位置导航能力,提出了一种动基座非线性对准方法。首先对非线性系统进行简化并应用降维容积卡尔曼滤波(reduced dimension cubature Kalman filter,RD-CKF)进行非线性对准,保证非线性对准过程中能够进行位置导航,对准结束时保证失准角为小角度。然后非线性R-T-S平滑至初始时刻进行校正,利用卡尔曼滤波再次对准,获得对准结束时刻高精度的姿态和位置导航。进行了实车实验,实验结果表明了方案的有效性。     

弹道助推段误差传播高精度求解方法

针对扰动引力场对导弹命中精度影响日益突出的问题,基于弹道摄动思想提出了一种可同时考虑发射点垂线偏差和导弹飞行过程扰动引力影响的弹道助推段误差传播高精度求解方法。首先推导了弹道助推段摄动方程,然后根据其物理意义将摄动项划分为几何项、受力项、引力加速度耦合项、视加速度耦合项4部分,并分别推导了各摄动项对应的系数矩阵。基于某典型弹道导弹仿真系统,设置不同误差条件,将提出的弹道助推段误差传播模型与弹道求差法进行仿真对比。蒙特卡罗打靶结果表明,相对弹道求差法而言,该方法的计算效率提升了约50倍,射程偏差计算的相对误差均小于10%。     

飞机空面精确打击武器火控系统精度仿真分析

空对面精确打击武器火控系统是现代作战飞机对付地面(或海面)目标的一种重要武器系统,在现代战争中有着无可替代的作用,其武器系统精度是关键技术指标。在分析精度分析评价指标体系的基础上,分析了影响飞机空面精确导弹武器火控系统的误差因素,确定了从飞机火控系统和导弹制导系统两个方面来分析武器火控系统精度误差链的分析方法。针对防区外空地电视遥控制导导弹火控系统进行精度分析与评估,利用蒙特卡罗法对防区外空地导弹火控系统进行了全武器精度分析仿真。其结果对评价空对面精确打击武器火控系统精度具有很好的工程应用价值。     

基于遗传矩阵伴随求逆算法的抗干扰技术

为有效克服权值失配引起波束畸变的影响,提升卫星导航抗干扰的能力,提出了一种遗传矩阵伴随求逆算法,并用硬件实现了该算法。该算法利用上个时刻的协方差矩阵,结合新环境的特征估计下个时刻的协方差矩阵,使矩阵之间具有遗传特性,估算得到稳健的权值。1 000次蒙特卡罗仿真表明,该算法与采样矩阵求逆算法相比,具有更好的鲁棒性,波束畸变形成寄生零陷的增益平均深度减少了15 dB,降低了在抑制干扰时对卫星信号的影响。实测中,该算法相较于采样矩阵求逆算法对双干扰的抑制干信比提升了7~9 dB。仿真和实测的结果表明,该算法对卫星导航抗干扰性能改善效果明显。