一类半开放式车辆路径问题及其禁忌算法研究

对半开放式车辆路径问题进行了描述,提出了核心路径的概念和理论,并根据问题的特点设计了基于核心路径的禁忌算法.算法分为初始优化、核心路径的提取和连接以及后期优化三部分,采用自然数编码,用GENI插入法构造初始路径和进行邻域操作,设计了三种邻域以扩大搜索空间,用能力约束控制单条路径的配送点数,以增加惩罚的方式加入配送距离约束.算法利用核心路径的特点阻碍不良路径的生成,并在后期优化的第二阶段拆开核心路径,进行优化路径的调整.最后采用多组数据进行计算并对结果进行了分析,证明了基于核心路径禁忌算法对优化有能力和距离约束半开放式车辆路径问题的有效性.     

基于最优路径的弹道目标径向长度提取方法

针对强噪声环境中弹道目标径向长度提取困难的问题,提出了一种基于最优路径的弹道目标径向长度提取方法。首先对目标距离像进行时间积累,得到一维距离像时间序列,然后分别计算每相邻帧的距离像中各个像素之间转移的幅度代价函数和路径代价函数,根据总代价函数的大小判断各散射中心的相关性,搜索得到一条代价函数最小的路径即最优路径,确定目标头部和尾部散射中心的位置,进而得到各个时刻目标径向长度。该方法算法简单,在强噪声环境中也能保证较高的正确率。对仿真和模拟测试数据的分析处理验证了该方法的有效性。     

基于强点信息的SAR多普勒中心估计算法

提出了一种利用强散射点回波信息的合成孔径雷达多普勒中心快速估计算法,算法直接对距离压缩之后的回波信号进行处理,利用图像处理中的相关技术进行强散射点的选择和时域徙动曲线的跟踪,在提取出强点目标的距离时域徙动曲线后,由距离走动和多普勒中心之间的关系,直接计算得到多普勒中心估计值。算法的计算步骤简单,在对含有强散射点的回波数据进行处理时可以获得很高的计算效率。对Radarsat I卫星原始数据的处理,验证了算法的有效性。     

一种基于GTD模型的目标散射中心提取方法

随着隐身技术的发展,臆身目标的镜面散射已基本消除.边缘绕射等上升为主要散射源.用基于几何绕射理论的GTD模型取代以镜面散射为主的常规目标的指数和散射模型,来精确描述隐身目标的高频电磁散射特性.并且采用旋转不变技术(TIS_ESPRIT)替代多重信号分类(MUSIC)算法,精确估计目标散射中心的位置信息,避免了MUSIC算法用谱峰搜索提取参数的过程.并时TLS_ESPRIT算法进行了改进,有效降低其计算量.同时,利用特征分析法的信号与噪声子空间正交特性、二项式近似两种方法来提取散射中心的类型参数.仿真结果表明,该算法高效、精确、具有良好的分辨率,可以有效地提取以边缘绕射等为主要散射形式的臆身目标的散射中心.     

一种时间控制的地形绘制算法

提出一种由时间控制的三维地形绘制新算法。依据事先确定的绘制时间对分块地形加以时间分配,同时考虑人眼感知因素确定地形绘制多分辨率层次,保证漫游中每帧的绘制时间与预设的地形绘制时间相等,与地形特点和视点位置无关,实现每帧地形绘制时间恒定,有效地解决了漫游过程中由于绘制帧速率不稳定而造成的显示滞后和画面的跳跃现象。算法适合具有大规模地形的场景实时漫游系统。最后通过实验数据表明算法是可行而且有效的。     

不均匀大气结构中的电磁环境仿真研究

采用三维矢量抛物方程方法建立了电磁环境仿真模型,提出了基于旋转波阵面处理不规则地表边界条件的算法,简化了边界处理过程;为了计算脉冲电波传播场,采用傅里叶变换方法用脉冲包络代替单频电波,提出了近似系数求解多频点反复计算的方法;通过Kriging算法对地形高程进行插值,分析了脉冲电波在不均匀大气结构中的传播特征;最后通过数值仿真说明了模型的正确性。     

分支结构中的虚拟内窥技术

介绍了完整的面向具有树状分支结构特征的管道系统的虚拟内窥技术。以典型的具有树状分支结构特征的支气管为例，从如何进行人体体数据的分割及三维模型的重建开始，依次介绍了如何利用三维图像细分算法提取虚拟漫游的主路径，如何根据漫游路径重新组织复杂的三维模型，随后介绍了一种用于管道内部漫游的碰撞检测方法——位置一体素对照表法，最后介绍了在具有分支结构特征的管道系统中的视点导航技术。     

三维图形空间中远距离对象的近似表现方法

三维图形空间中的漫游是虚拟现实领域中一个很有研究价值的课题。但是目前的算法对计算机的软硬件要求较高,而且即便如此,也很难达到实时漫游的要求。实际应用这些算法时,需要以牺牲图形质量或帧率作为代价。纹理虚墙及其球面和柱面扩展是结合人类视觉特点提出的,用于近似表现交互式虚拟环境中远离视点对象的方法。虚拟边界将空间分割成若干区域,视点所在区域内的对象按三维模型绘制,其余对象由其投影在虚拟边界上的纹理图表达。漫游者的视点移动时,三维空间中各个对象的表现方法也随之调整。这种纹理虚墙方法及其球面和柱面扩展大大降低了表现三维环境所需的计算量和对硬件的要求,能够达到很好的“图形”质量和很高的帧率,总体上改进了在三维图形空间中的漫游效果。     

基于改进DPC近似的多子阵SAS距离多普勒算法

传统修正的偏置相位中心近似方法往往忽略距离历程近似误差的方位空变性,使得基于该方法的成像算法重建的图像出现近距离散焦和方位向偏移现象。为解决该问题,该文对修正的偏置相位中心近似方法进行改进,将双根号形式距离历程表示为类收发合置项、距离空变项和方位空变项之和的形式,有效提高了距离历程的近似精度;在利用驻定相位原理求取方位向驻定相位点的过程中,通过充分考虑距离历程方位空变性的影响,推导了更为精确的方位向驻定相位点,有效提高了点目标响应二维谱的准确性。在此基础上,提出一种适用于高分辨多子阵合成孔径声呐成像的距离多普勒算法,仿真试验和实测数据成像结果验证了该算法的有效性。     

基于方向向量Fourier级数近似的近场波束形成快速算法

研究了一种近场距离/方位聚焦波束形成快速算法,离线计算每个搜索距离处的阵列方向向量,利用方向向量关于方位角的周期性,将方向向量的每个分量用有限项Fourier级数近似,从而搜索距离处的角度谱可以用FFT快速实现,无需在每个距离/方位栅格上计算时延和相位补偿,有效减小了计算量和存储量.数值分析结果表明,该算法性能接近理想的近场波束形成.     

视觉导航辅助的自主空中加油建模与仿真

研究了基于视觉导航方式的自主空中加油（AAR）建模问题。分析了影响自主空中加油对接阶段性能的两个最重要因素——相对距离的测量和风扰动,引入了多个摄像机,建立了适合AAR的视觉导航系统模型,建立了大气扰动和尾流等风扰动下的飞行器模型,用三次多项式规划了对接阶段的航迹并设计了LQR航迹跟踪控制律。对接过程仿真表明,视觉导航的估计精度和飞行控制律性能很好地满足了空中加油的要求。

Abstract：

The modeling problem of autonomous aerial refueling based on vision navigation was researched.The two most important factors affecting the performance of AAR were analyzed,which were the measure of the relative distance and wind disturbance.The vision navigation system suitable for AAR was adopted and modeled using multiple cameras.The dynamic model of plane with the effect of wind was built.Path of docking was planed using cubic interpolators and tracking control was designed with LQR.The result of simulation shows that the accuracy of vision navigation system and the performance of control law can meet requires of aerial refueling.     

重力扰动对高精度激光陀螺惯导系统ZUPT的影响分析与补偿

高精度激光陀螺惯导系统广泛应用于车载自主定位定向当中。当不存在外部测速设备的条件下,一般采用零速修正（zero velocity update,ZUPT）对导航误差的发散过程进行约束。常规ZUPT导航算法中重力矢量采用正常重力模型计算获得,忽略了重力扰动对导航精度的影响。考虑到车载自主导航系统对定位精度的要求,本文从重力扰动对惯性导航误差的影响机理分析入手,指出重力扰动是影响高精度ZUPT导航精度的最主要误差源之一。设计提出了两种适用于车载应用的重力扰动实时补偿方案,并在重力扰动变化剧烈的山区地带进行了长距离车载试验。试验结果表明,对于同一组跑车数据,导航时间2 h ZUPT间隔10 min,激光陀螺惯导系统的水平定位精度由补偿前的8.93 m提高到了补偿后的3.75 m,高程定位精度由补偿前的1.63 m提高到了补偿后的0.80 m。重力扰动补偿方法具有重要的工程应用价值。     

实现PBN技术的陆基DME台选择算法

航路飞行阶段的导航台选择是区域导航（area navigation, RNAV）运行的主要环节。在RNAV选台过程中通常会遇到换台频繁或台站跳变问题。根据测距机（distance measure equipment, DME）/DME导航方式提出了实际导航性能（actual navigation performance, ANP）的计算方法,并通过设定ANP阈值结合最小ANP值的方法设计航路飞行阶段DME台站选择算法。对京沪航线及其周围的DME台站数据进行了仿真实验,结果表明,该选台算法在满足导航精度要求的情况下有效避免了换台频繁和台站跳变问题。     

基于因子图协同定位辅助的单星定位方法

在诸如行星探测,战争损毁等导航星座拒止环境下,单星定位系统可以快速部署为目标提供定位支持,但单星定位系统较大的定轨误差导致定位误差较大。针对上述问题,提出了一种基于因子图协同定位辅助的单星定位方法。首先,通过多组卫星不同时刻的伪距差值构建定位双曲面为定位目标提供连续定位并减小卫星和接收机钟差的影响;其次,利用多个定位目标之间的高精度测距信息建立协作因子图,并利用该协作因子图辅助单星定位系统的定位结果,从而提高定位精度。将所提出的单星定位方法与现有的多普勒单星定位方法和径向加速度单星定位方法从卫星定轨误差、测距误差和定位误差3方面进行对比。仿真结果表明,所提出方法的定位误差仅为其他两种方法的1%～10%。     

基于伪距信息的GNSS双接收机抗转发式干扰检测算法

在协同应用的背景下,提出基于伪距信息的全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)双接收机抗欺骗干扰检测算法。首先,建立真实信号与欺骗干扰信号的信号模型,进而得到伪距双差模型。然后,利用卫星钟差计算公式得到卫星钟差双差计算模型。根据载噪比选择卫星信号,对测量伪距进行修正并利用最小二乘法进行导航定位解算,得到载体在ECEF坐标系中的位置。由测量伪距结合导航电文计算得到卫星的位置,进而得到卫星与载体之间的距离。最后由伪距双差、卫星与载体的距离双差以及卫星钟差双差计算得到误差值,基于误差值的明显差异性实现对信号的检测与判别。利用双接收机进行实际试验并结合Matlab进行仿真实验,仿真结果验证了算法的有效性和可行性,对试验中的欺骗干扰信号均能有效识别。     

无源北斗/高度组合导航自适应滤波算法

为了减小用户机动对无源北斗双星组合导航系统定位精度的影响,论文研究了自适应滤波定位算法.首先,在分析组合导航算法Singer模型的基础上,提出了模糊逻辑自适应滤波方案.然后,通过仿真获取系统知识,建立模糊逻辑系统,实时调整滤波器驱动噪声方差,实现滤波定位算法模型对用户机动的适应性.最后,通过仿真验证,设计的模糊逻辑自适应滤波算法能根据用户机动情况实时调整卡尔曼滤波器的驱动噪声方差参数,并能有效提高组合导航系统机动时的定位精度.     

Practical integrated navigation fault detection algorithm based on sequential hypothesis testing

In detecting system fault algorithms,the false alarm rate and undectect rate generated by residual Chi-square test can affect the stability of filters.The paper proposes a fault detection algorithm based on sequential residual Chi-square test and applies to fault detection of an integrated navigation system.The simulation result shows that the algorithm can accurately detect the fault information of global positioning system(GPS),eliminate the influence of false alarm and missed detection on filter,and enhance fault tolerance of integrated navigation systems.     

卫星导航系统接收传感器网络的攻击检测研究

卫星导航系统接收机小型化是未来发展的趋势,基于小型导航接收机的无线传感器网络具有新优点的同时也面临新的问题。研究分析了导航系统接收传感器网络所面临的攻击特点,传统无线传感器网络的干扰检测方法难以准确定位干扰和校正位置,提出了基于改进的到达角度定位机制的攻击检测算法确定受到干扰的点,并进行干扰校正;然后基于导航系统抗欺骗干扰原理,提出了单干扰源双曲线定位算法。最后,利用所提算法进行实验,结果表明,攻击检测和校正效率很高,理想条件下干扰源定位效率也较高。     

基于磁强计/太阳敏感器的自主导航方法

地磁场矢量是关于卫星位置的函数,利用星载三轴磁强计测量地磁场矢量,并且引入国际地磁场参考模型标准值,即可确定卫星的位置和速度。由于地磁场模型存在不确定性和长期变化性,所以单一使用磁强计自主导航精度有限。提出一种基于三轴磁强计与太阳敏感器相结合的自主导航方法,将太阳敏感器输出的高精度矢量信息与地磁场信息相结合,设计在太阳光照区和太阳阴影区两种情况下基于信息融合的组合导航原理及滤波算法并进行数值仿真,通过对仿真结果进行分析和比较,论证所设计方法既提高了系统的导航精度和鲁棒性,又有利于工程实际应用。     

移动机器人在线路径规划算法研究

主要讨论了不确定环境下移动机器人运动路径的在线规划算法。在此方法中 ,预定目标被定为吸引子 ,而障碍物被定为排斥子。这样 ,路径规划就转换为应用牛顿定理进行迭代计算。该算法简便 ,实时性强 ,能自动地适应工作环境中障碍物的位置变化和随机出现 ,使机器人准确避开障碍 ,安全到达目的地。实验结果表明 ,此算法效果良好。