电磁跟踪系统磁场畸变规律数值模拟及校正方法

电磁跟踪系统参数定位精度易受工作环境中金属物体的影响。为了研究由于金属干扰导致电磁跟踪系统空间磁场的畸变规律,采用基于消息传递模式的网络并行计算系统和区域分割技术实现了并行时域有限差分算法。引入快速傅里叶变换算法,克服了系统激励源频率较低难以模拟的困难。通过对磁场畸变规律的研究,引入误差校正矩阵,通过修正发射矩阵进而校正磁场畸变引起的目标参数定位误差。采用正交多项式拟合的算法求解误差校正矩阵,数值模拟结果验证了校正方法的正确性,可以明显提高磁场畸变时系统参数的定位精度。磁场畸变规律的数值模拟,降低了系统实时数据采集的工作量,提高了系统校正方法检验的快速性。     

基于各向异性参数模型的六自由度电磁跟踪系统

为了解决六自由度电磁跟踪系统三轴增益不一致带来的参数计算精度降低问题,提出了各向异性参数的模型.由三轴线圈匝数、面积、激励电流幅值和频率、电路增益决定各向异性参数的数值.在磁偶极子近场模型基础上推导出了包含各向异性参数的电磁跟踪系统模型.结合基于最大单位指向矢的跟踪算法和特征向量法求解位置参数,提高了算法的稳定性,克服了原跟踪算法位置参数求解局部误差放大的问题.,由接收信号矩阵直接推导姿态变换矩阵的表达式,避免了误差积累.该模型符合系统的实际运行环境,降低了硬件设计难度.实验结果验证了模型的正确性,提高了系统定位的精度.     

一种获得磁跟踪系统参数的简单方法

提出了一种获得磁跟踪系统参数的简单方法，给出了利用磁传感器和三轴正交线圈作为磁场检测器件时的算法公式。该方法通过测量磁场中与发射线圈轴垂直的平面上三个点得磁场信号获得对应该发射线圈的各系统参数。试验结果表明利用该方法获得的参数相对利用传统方法获得的参数提高了系统定位精度。     

球状微带天线分析中细条带馈电模型的构建

通过引入半RWG(Rao-Wilton-Glisson)函数以及边界电荷,成功解决了细条带馈电模型问题。结合矩量法,具体分析了电流源以及电压源模型中阻抗矩阵〖WTHX〗Z〖WTBX〗以及〖WTHX〗V〖WTBZ〗矩阵,并且巧妙解决了边界处自阻抗元素的线积分奇异性问题。这两种馈电模型分别用于分析球状微带天线的输入阻抗以及远区场特性,计算结果与文献［13］结果一致,验证了这两种馈电模型的准确性和有效性。     

矢量传感器幅相误差校正与补偿

提出了利用同一个校正源先后两次发射的两个到达方向相同极化状态不同的电磁信号估计矢量传感器幅相误差的一种新方法。首先根据矢量传感器的特点给出了矢量传感器的幅相误差模型,并利用ESPRIT方法给出了存在幅相误差情况下两个电磁信号的电磁场矢量;其次根据同一个矢量传感器对两个电磁信号引入的幅相误差相等估计两个电磁信号的极化参数,并由幅相误差模型得到矢量传感器的幅相误差的估计;最后推导给出了参数估计的克拉美-罗下界并通过仿真实验证明了算法的有效性。     

三轴测量装置正交及增益误差修正算法研究

三轴角度传感器的轴间正交误差及增益偏差很难通过提高制造工艺得以消除,而这些误差及偏差极大地限制了角度传感器的精度."三轴角度测量装置轴间正交误差及增益偏差修正算法"提出了一种可以同时修正测量轴轴间正交误差及轴间增益偏差的方法,实现了测量系到等增益正交系的变换.为此,构造并求解了关于参数最优估计的五元三次方程,并对该算法的收敛性及噪声对变换精度的影响进行了评估.     

横坐标系捷联惯导系统的卡尔曼滤波阻尼设计

由于外速度信息存在误差,基于阻尼网络的横坐标系捷联惯导外水平阻尼算法虽然能抑制舒勒周期振荡,但是在阻尼切换过程中会引入较大的超调误差。因此设计了基于卡尔曼滤波技术的横坐标系捷联惯导外水平阻尼算法。首先建立了横坐标系捷联惯导的卡尔曼滤波数学模型,估计出横向姿态误差角;然后将估计的水平姿态误差角进行反馈校正,从而抑〖JP2〗制系统的舒勒周期振荡。仿真实验表明,与基于阻尼网络的算法相比,所设计的阻尼算法不仅能抑制舒勒振荡误差,还能抑制阻尼切换过程中的超调误差,提高船舶在极区航行的导航精度。     

极化域DOA估计与阵元姿态位置误差自校正

极化阵列波达方向估计的多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)算法可以利用数据的多线性关系减少需搜索参数,适用于跳频、宽带信号。电磁矢量传感器在空间单一位置接收的完备电磁信息,可以转化为任意姿态下接收信号。无需专用校正信号源,利用系统使用期间获得的参照信号,可得到各传感器位置误差参数。仿真实验表明,该方法可实现极化阵列阵元六维空间参数误差自动校正。     

一种调频连续波SAR的非线性距离多普勒算法

频率非线性是制约调频连续波雷达距离分辨率的一个关键因素。针对系统非线性误差对调频连续波(frequency modulated continuous wave, FMCW)合成孔径雷达（synthetic aperture radar, SAR）成像处理的影响以及雷达系统实时成像处理的需求,对存在频率非线性误差的调频连续波SAR回波信号进行了建模,分析了调频连续波去斜接收模式下的回波特性,深入研究了系统非线性误差校正的问题,提出了一种改进的调频连续波SAR的非线性距离〖CD*2〗多普勒成像处理算法。该算法通过非线性误差滤波器校正距离向非线性误差,具有计算量小,处理精度高的特点,适合实时成像处理。最后,通过理论推导和仿真分析,验证了算法的可行性和正确性。     

基于目标函数的直觉模糊集合数据的聚类方法

针对直觉模糊集合数据的聚类问题,提出了一种基于目标函数的聚类方法。该方法定义了直觉模糊集合间的加权相似性准则,解决了数据聚类过程中各维特征分配不均匀的问题。通过增加非隶属度参数对模糊c〖CD*2〗均值(fuzzy c means, FCM)聚类算法中的模糊划分矩阵〖WTHX〗U〖WTBZ〗和目标函数进行改造,进而给出迭代推导公式和算法描述,把聚类归结为一个带约束的线性规划问题,适用于大数据量的情况。最后通过典型实例验证了该方法的有效性和优越性。     

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。     

伪陀螺/星敏感器组合双体卫星姿控系统

针对双体卫星姿态控制系统,给出了"伪陀螺"概念,及其与星敏感器组合的姿态确定方法,其中伪陀螺是使用卫星内部传感器的测量以及卫星参数来进行动态模型的实时软计算,跟踪系统角动量进而得到角速度。首先建立了双体卫星模型,并设计了动量轮控制律,在此基础上根据星敏感器的测量信息,应用广义卡尔曼滤波器来估计姿态和角速率漂移误差,进而对伪陀螺和惯性陀螺进行校正。仿真结果表明本文的姿态确定方法,对双体卫星的姿态控制系统是非常有效的。     

高效的多特征自适应相关滤波跟踪器

针对基于手工特征的相关滤波跟踪器在快速变形、背景杂乱等挑战性跟踪场景效果不佳的问题,在Staple跟踪器的基础上提出了一种新型的相关滤波跟踪器。结合方向梯度直方图特征与颜色命名特征构建了目标外观模型,增强其对快速变形以及背景杂乱等场景的鲁棒性;设计了自适应评分函数对2种特征进行融合,得到更具有鉴别性的特征;针对不同的特征分别提出了在线更新策略以减小训练过拟合与模型漂移。实验结果表明：该跟踪器在跟踪的准确性与实时性上均有着优良表现。     

Model update mechanism for mean-shift tracking

1.INTRODUCTION Theefficientandrobusttrackingofobjectintheim agesequencesisalwaysachallengingtaskforcomput ervision.Mostoftheapplicationssuchassurveillance andmonitoringrequirethetrackershouldberobustto occlusion,changesinobjectappearanceandcamera positionincomplexenvironments.Recently,the mean shiftalgorithmiswidelyinthetrackingappli cation[1～4].Itisaneficientwaytolocateobject withoutdoingexhaustivesearch.Therefore,wepay moreattentiontothemodelupdateissuethatplaysan importantroleinrob…     

基于延时相关处理的ESPRIT算法

为了提高旋转不变子空间(estimation of signal parameters via rotational invariance techniques, ESPRIT)算法的分辨力和测角精度,充分利用非零延迟相关函数中信号入射角度的信息,提出了基于延时相关处理的ESPRIT算法。根据所有阵列间延时相关信息,构造新的阵列输出矩阵,并且得到新的协方差矩阵。对新的协方差矩阵进行特征值分解得到特征向量,通过将特征向量划分得到含有入射角度信息的子阵,最终求得信源的入射角度。仿真结果表明,该算法的分辨力和测角精度均优于原ESPRIT算法,并且在小角度间距情况下也有较好的分辨性能。     

雷达/红外双模制导背景下的模糊目标跟踪器

在雷达／红外双模制导背景下，对雷达／红外传感器的测量数据进行融合并提出了一种跟踪机动目标的模糊跟踪器。该跟踪器能够精确的获取目标机动的动态信息，应用一系列的模糊规则自适应的调整卡尔曼滤波器的过程噪声协方差矩阵，从而更适合用于实际的跟踪系统。通过对红外成像和雷达多传感器对目标跟踪系统的数字仿真表明所提出的模糊跟踪器性能良好。     

基于ESPRIT的均匀互耦线阵DOA及互耦参数估计

利用均匀线阵的特殊结构及其互耦矩阵,提出了一种阵列互耦存在下基于ESPRIT的DOA和互耦参数估计方法.首先通过ESPRIT法中子阵的选取,无需阵列互耦任何信息,直接得到方位估计,即对互耦参数稳健的DOA估计方法;接着在方位估计的基础上,基于真实导向矢量的最小方差拟合得到均匀线阵的互耦系数估计.与已有算法相比,该算法同时利用了天线阵列结构及其互耦特点,一方面将信号角度与互耦系数估计相互分离,使角度估计精度不受互耦估计的制约;另一方面,方位和互耦系数估计均可通过表达式求解,因此算法运算量小.计算机仿真证明该算法的有效性和正确性,并从仿真角度研究了算法分别在幅相误差和互耦矩阵误差下的性能.     

基于变换域张量的机载阵列DOA和极化参数估计

针对强杂波背景下多目标回波的参数估计问题,现有的基于长矢量的多重信号分类(long vector multiple signal classification, LV-MUSIC)法精度下降,基于张量的MUSIC(tensor MUSIC, T-MUSIC)方法通道数不足,无法计算噪声子空间投影矩阵。因此提出基于变换域张量的MUSIC方法。算法利用张量结构,在时域分离不同多普勒频率的信号,分别估计各多普勒通道的回波参数。相比于LV-MUSIC和T-MUSIC,所提算法避免了多目标背景下自由度不足导致的目标分辨力下降的问题,并且能获得更高精度的参数估计。仿真实验证明,所提算法有更高的目标分辨能力,在低信噪比条件下仍保持良好的性能。     

供热系统动态矩阵控制的仿真研究

根据对象的特点和节能要求，对供热系统提出预测控制方案，首先介绍了基本动态矩阵控制（DMC）算法，给出了预测模型，滚动优化控制和误差校正的构成，为了提高实时性，接着给出了DMC简化算法，然后，基于时间序列分析原理提出用预报误差校正代替误差校正的算法，最后通过仿真实验，给出各种算法的仿真结果并对结果进行了分析。