基于UKF光电被动目标跟踪及可观性分析

光电经纬仪在跟踪测量过程中经常会由于云层遮挡等原因,导致目标暂时丢失情形,采用数据融合技术是保证系统连续平稳跟踪的一种有效解决办法.由于在数据融合中需要估计目标的状态信息,面临着被动目标跟踪领域普遍存在的非线性估计与可观测性两大难题.采用传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)算法会产生较大的估计误差,并易导致滤波发散.介绍无迹卡尔曼滤波器(unscented Kalman:Filter,UKF)来解决非线性估计问题,同时分析了光电经纬仪在实际目标跟踪时的可观测性问题,提出在不可观测条件下保持滤波稳定的方法.Monte-Carlo仿真结果证明此算法有效、可行.     

机载三维纯方位无源定位的可观测性

纯方位系统的可观测性,是指系统在纯方位观察条件下,能唯一的求解目标的运动参数。针对三维空间作匀速直线运动的目标,首先建立了观测器与目标之间的矢量图形以及矢量方程;并通过解矢量方程转化为对观测矩阵的分析,最后利用克莱姆法则以及矩阵秩的概念对纯方位系统跟踪的可观测性问题进行了讨论,得到了观测器在匀速直线运动以及匀加速直线运动情况下的观测性结论:匀速直线运动观测器的观测指数恒为常数,目标是不可观测的;匀加速直线运动观测器的观测指数非常数时,目标是可观测的。文中采用的研究方法在机载纯方位目标运动状态的观测性分析中是可行的,对观测载机优化轨迹的生成具有一定的指导意义。     

三维纯方位目标跟踪的可观测性需求分析

在三维环境下,分别研究了匀速直线运动目标、匀加速运动目标及一阶延迟目标加速模型的可观测需求.构造了伪测量方程,应用线性系统理论可观测的Grammian判据,避免了复杂的非线性微分方程求解,并且可以处理更为一般的目标机动情况,而不局限于N阶目标动态模型.通过可观测充分必要条件的分析表明,一些类型的观测器机动不满足可观测条件;对于一阶延迟目标加速模型,观测器加速度阶次不必高于目标加速度阶次,这与以前的研究结论是不同的,文中所采用的方法对一般的纯方位测量问题也是有效的.     

基于不完全量测下三维纯方位系统的Cramer-Rao下界

在量测数据随机丢失情况下,对非线性的纯方位跟踪(Bearings-only tracking,BOT)滤波Cramer-Rao下界(Cramer-Rao lower bound,CRLB)问题进行了讨论。针对量测信息来自探测概率小于1的不同信号通道且每个通道的探测概率不同情况,利用Fisher信息阵迭代法建立了多输入多输出三维BOT系统滤波的CRLB模型,它的计算量随探测序列呈指数增长;一种基于统计意义下的缩减因子法被给出,理论证明它小于理想CRLB;另外,一个适合工程应用的近似理论CRLB被提出,分析表明能降低计算复杂度。     

基于贪婪量测划分的隐身目标跟踪MS-LMB滤波器

针对隐身目标的跟踪,本文将贪婪量测划分的方法应用于多传感器标签多伯努利(MS-LMB)滤波器中,较好地解决了低检测概率下的多雷达跟踪问题. 传统的MS-LMB滤波器一般采用吉布斯采样来解决量测划分问题. 当雷达网中多数雷达对隐身目标的检测概率较低而处于漏检状态时,目标的似然权值将偏小而很难被吉布斯采样获取,从而难以准确估计隐身目标的状态. 贪婪量测划分机制由于单独考虑了包含漏检项的量测集,可有效解决此问题. 仿真实验结果表明,在隐身目标的跟踪中,采用贪婪量测划分的MS-LMB滤波器的滤波性能明显优于采用吉布斯采样的MS-LMB滤波器的性能.      

基于平方根UKF的水下纯方位目标跟踪

为了避免被动跟踪中非线性性带来的计算复杂化及跟踪精度的下降,该文将平方根无迹卡尔曼滤波(SR-UKF)算法应用到水下仅测角目标跟踪.利用协方差平方根代替协方差参加递推运算,解决了标准无迹卡尔曼滤波(UKF)算法中由于计算误差和噪声等因素有可能引起误差协方差矩阵负定而导致滤波结果发散的问题,保证了滤波算法的数值稳定性,提高了跟踪的精度和可靠性.仿真结果表明,SR-UKF非线性滤波算法应用于水下仅测角目标跟踪系统是有效的,而且滤波精度、稳定性和收敛时间明显优于扩展卡尔曼滤波(EKF)和标准UKF算法.     

多源二维测角信息的三维动态目标跟踪定位算法

针对纯角度非线性估计法对量测方程进行线性化处理后的运动要素估计出现发散或偏置现象等问题,提出了基于多源二维测角信息的三维动态目标跟踪定位算法.利用最大似然估计法对多基站提供的角度量测信息进行融合处理,由此获得的量测方程经伪线性化后的均方等效误差期望值最小,从而实现了目标运动要素无偏估计.通过仿真表明,利用所提算法获得的位置跟踪误差曲线能快速、准确地逼近Cramer-Rao下界,比扩展的卡尔曼滤波器的收敛速度快,精度高,跟踪精度可提高50%.     

基于立体全景的远距目标精确量测方法

针对全景影像无法提供场景中目标的地理空间信息问题,提出一种通过构建立体全景,实现对全景影像中较远距离兴趣点目标的量测方法。现有的基于立体视觉的量测方法主要实现对近距离物体的量测,对于较远距离(如100 m以上)的物体,在缺乏控制点的情况下,使用非量测相机难以获得精确结果。所提方法在获取全景影像的同时,采用GPS/INS传感器获取相机的位置和姿态信息,在后续数据处理过程中,通过改进相对定向环节中初始值的设置方法,实现对全景影像中远距离目标的精确量测。实验表明,量测结果的相对精度可以达到相机与目标之间距离的1%。     

基于正态截断模型的被动传感器目标跟踪算法

被动传感器只能获得目标的角度信息而无法获得位置信息,因此单被动传感器对目标进行跟踪时难以满足可观测性条件.对单被动传感器高斯-厄米特滤波的量测模型进行扩维,建立了多被动传感器高斯-厄米特滤波模型.由于Singer模型只适用于匀速和匀加速范围内的目标运动,对于强烈的机动将引起较大的模型误差.而正态截断模型本质上是非零均值时间相关模型,能够更加真实地反映目标机动泛围和强度的变化,是目前较好的实用模型.文中基于正态截断模型提出了只有角度量测的双被动传感器高斯-厄密特机动目标跟踪算法,仿真结果表明,该方法能够对机动目标进行稳定的跟踪.     

基于角度和多普勒频率信息的动福射源的无源定位研究

在电子对抗领域中,无源定位已经得到人们的高度重视.本文探讨了一种利用辐射源信号到达方向角度信息和多普勒频率信息,实现固定单站对机动目标进行无源定位与跟踪的新方法.该方法充分利用了辐射源信号测量值的空域和频域变化量信息.本文讨论了它的若干技术问题、定位原理与算法.通过计算机仿真,验证了该方法的正确性与有效性.     

基于非相干准则的压缩感知观测矩阵设计的极大极小方法

针对固定的正交基,利用观测矩阵与稀疏基的非相干准则,研究确定性观测矩阵的设计问题。观测矩阵与稀疏基的相干性越小,压缩采样所需的观测个数就越少,包含原始信号的信息就越多,重构概率越高。根据观测矩阵与稀疏基的相干性定义,对固定的已知正交基,构建满足最优非相干性的极大极小问题,寻找与正交基最不相干的观测矩阵。最后,以固定正交基为离散余弦基的情形为算例,与常用观测矩阵对应的相干性做比较,验证了本文方法的有效性。     

基于绿色设计准则的塑料门窗铣削机设计

介绍了绿色设计在技术先进性,环境、材料和结构等方面的准则,并运用于塑窗锯铣加工中心的铣削机设计中,表明绿色设计可从技术上保证安全,可靠,经济地实现产品的各项功能和性能,同时只有在设计阶段将产品的“绿色度”作为设计目标,才能取得理想的设计结果。     

基于匹配追踪的语音压缩感知观测序列的正弦字典建模

压缩感知技术是目前信号处理领域的研究热点.文中针对压缩感知技术实际应用于语音领域时压缩率不高的问题做了研究.首先介绍了压缩感知技术的理论,接着提出了适合建模的观测矩阵的选用标准.在行阶梯观测矩阵下,本文提出了观测序列的一种新模型——基于匹配追踪算法的正弦字典模型,该模型采用稀疏分解的方法对观测序列进行建模.仿真结果表明该建模方法有效地进一步压缩了观测序列,而不明显降低恢复语音的质量.     

基于TDOA和DOA测量的单站无源定位方法研究

空中运动目标无源定位和跟踪技术近年来一直是人们研究的热点,这种技术在航空、制导等领域都有广泛的应用,有着广阔的应用前景。探讨了一种基于辐射源的信号到达时间差(TDOA)和信号到达方向(DOA)信息,利用固定单站对机动目标进行无源定位与跟踪的新方法。在建立目标机动模型与测量方程的基础上,运用修正增益扩展卡尔曼滤波(MGEKF)算法,实现对机动目标进行定位与跟踪。讨论了它的若干技术问题、定位原理与算法。通过计算机仿真,验证了该方法的正确性与有效性。     

基于真三轴强度准则分析页岩斜井坍塌风险

井壁稳定性分析常采用Mohr-Coulomb（M-C）准则,由于其忽略了中间主应力（σ₂）的影响,使得结果偏于保守。为此,给出一种考虑了σ₂影响的真三轴Mogi-Coulomb（MG-C）准则,通过拟合Yuubari页岩真三轴实验数据,评价了M-C、Drucker-Prager（D-P）和MG-C准则的适用性;基于孔隙弹性斜井井壁应力分布模型,采用3种强度准则进行了斜井相对坍塌风险的分析。研究表明,MG-C准则拟合结果最好,能够准确反映σ₂对强度的影响,岩石强度随σ₂增加,先增加后下降;采用3种强度准则计算的斜井相对坍塌风险分布规律基本一致,M-C准则计算结果偏高,D-P准则计算结果偏低,而MG-C准则比较准确地考虑了σ₂的影响,其计算结果比较适中,比较适合用于井壁坍塌压力分析。MG-C准则的材料常数可通过常规三轴岩石力学参数（内聚力和内摩擦角）计算得到,使得MG-C准则使用方便,采用测井资料分析井壁稳定可得到连续坍塌压力剖面。     

施工阶段工程造价控制方法

在工程建设施工阶段的造价控制中,由于认识的局限和控制方法单一,造成监理工程师在控制造价时,长期以来一直依赖于事后控制(工程竣工结算)。这里以建设工程承包合同计价方式及控制方法的选择为切入点,通过对施工阶段全过程跟踪控制、工程计量与支付和工程竣工结算的审核等阶段造价控制方法的介绍,强调造价控制的重点应放在事前主动控制和过程跟踪控制上(定期将实际值与目标值进行比较、分析、纠偏)。并采取“月月清”和“2、3、2”的控制措施进行控制,以保证累计工程款的真实性,使工程造价始终处于受控状态,以提高造价控制水平和效果。     

Design Criterion for Fixture Layout Based on the State Space Model in Multistation Assembly Processes

The fixture layout is crucial to assure the product quality in a multistation assembly process （MAP）. A well-designed fixture layout will make the final product＇s variability be insensitive to the fixture variation inputs. As the basis of the fixture layout design, the design criterion plays an important role in the effectiveness of a solution and the optimization efficiency. In this paper, an effective and efficient design criterion is proposed for the fixture layout with a fixed reference point （FRP） in an MAP. First of all, a state space model for the individual port＇s variation propagation and accumulation is developed, which is the mathematical foundation of the proposed criterion. Then, based on this model, a novel design criterion used to evaluate the performance of the fixture layout is proposed for the fixture layout with an FRP. Finally, a method extracted from the proposed design criterion is developed for quick fixture layout design. A four-station assembly process is used to validate the effectiveness and efficiency of the proposed models and methods.     

基于未确知测度理论的矿井人体热舒适性评价

 基于未确知测度理论,建立了矿井人体热舒适性等级评价模型.从矿井热环境和人体自身因素出发,考虑了影响人体热舒适性的10项因素,根据实测数据和调查结果建立各影响因素的未确知测度函数.该模型针对矿井人体热舒适评价中的诸多不确定性影响因素,根据实际情况,分别对其进行定性、定量分析,并利用熵权理论计算各影响因素的指标权重,依照置信度识别准则进行等级判定,最后得出人体矿井热舒适性的评价结果.将该方法用于某高温铜矿6个不同中段的热舒适性评价,并与实际调查结果进行对比.结果表明,计算结果与实际情况吻合较好,可见该方法科学合理,可以在实际工程中推广应用.不同深度的矿井热舒适性不同,应采取不同的降温标准.