基于到达时间差和频率差信息的机载无源定位方法

提出了一种利用到达频率差和到达时间差信息的机载无源定位方法,分析了定位算法在单次测量定位时的精度和可观测性,计算机仿真结果验证了该方法的正确性和有效性.     

天基无源方式空间目标定位跟踪算法的实现

针对空间目标定位跟踪会因受到天气、地域和时间等因素的影响而导致跟踪精度下降、滤波不稳定的问题,采用天基无源方式对空间目标进行观测、定位和跟踪;依靠光电传感器的被动测角和针对无线电信号的侦察截获;通过天基观测站获取角度量测信息,建立仅测角无源跟踪状态方程和量测方程,再分别通过EKF、UKF和SCKF三种卡尔曼滤波算法对角度量测信息进行滤波估计从而实现对空间目标的实时跟踪。仿真结果表明,天基无源方式空间目标定位跟踪算法具有精度高、滤波稳定的优点,EKF、UKF、SCKF三种滤波算法均能实现对空间目标的实时跟踪,其中以SCKF效果最佳,验证了天基无源方式空间目标定位跟踪算法的有效可行性,对军事应用具有极大意义。     

一种基于运动学原理的单星对星无源测距定位方法

在对卫星的无源定位跟踪研究中,目标距离的获得是关键问题。测角类的定位方法不能即时测距,且存在收敛慢、精度低的不足。根据运动学原理和卫星运动动力学方程,推导无源测距方程并给出解法,从而提出一种无源测距方法。在此基础上,结合测距分解观测模型,给出基于运动学原理的单星对星无源测距定位方法。仿真实例验证了测距方法及基于测距的定位跟踪方法的正确性和有效性。与已有的基于几何定位原理的测角类定位方法相比,该方法具有更高的定位精度和更快的收敛速度,可实现快速定位。     

一种合作式高精度快速单站定位方法的研究

针对空中移动目标的定位必须实现快速和稳定跟踪的要求,该文提出了一种通过快速测量空中目标辐射源到达方位角、俯仰角和目标与固定观测站点的距离,实现固定单站对三维运动无线电辐射源的合作式高精度定位方法。并介绍了相位干涉仪测角和伪码测距系统的工作原理,对测角和测距误差,以及从而引起的定位误差进行了深入的分析。     

基于总体最小二乘的多麦克风阵列狙击手定位算法

针对战场狙击手威胁日益增加的严峻现实,提出了一种基于总体最小二乘的多麦克风阵列狙击手定位算法。利用空间上随意摆放的多个线性麦克风阵列,通过枪口激波到达各阵列阵元的时延差及方位角,利用总体最小二乘算法对狙击手位置进行估计;并同时可以得到狙击手的射击时间及环境声速。通过仿真证明算法具有较高的测量精度。     

基于TDOA和DOA测量的单站无源定位方法

空中运动目标无源定位和跟踪技术在航空、制导等领域应用广泛.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,讨论了其定位原理与算法,计算机仿真验证了该方法的正确性与有效性.     

角度约束辅助测量的深空探测器自主天文测角导航方法

高精度的天文量测信息是满足深空探测器高精度自主天文测角导航的必要条件.天文测角量测信息多种多样,之间具有几何约束关系,测量误差具有不同特性且符合相应的约束条件.本文提出了一种基于角度约束辅助测量的深空探测器自主天文测角导航方法,该方法以深空探测器轨道动力学模型作为状态模型,以火星、火卫一和火卫二与探测器之间的方位角作为量测量建立量测模型,并对量测量进行角度约束建模,然后利用遗传算法-序列二次规划混合非线性规划方法对角度约束模型进行非线性规划,由于系统模型均为非线性模型,因此本文利用容积卡尔曼滤波对系统状态进行估计,减小随机误差,并分析了天文测角的量测精度对导航精度的影响.仿真结果表明,本文所提方法可有效抑制多源随机量测误差,实现深空探测器高精度自主导航.     

基于外辐射源空域信息测量的无源定位算法

针对基于外辐射源进行定位具有抗干扰、反隐身等特点,提出了一种在方位角、俯仰角信息的基础上,增加角度变化率信息的单站无源定位方法。同时引入一种适应非线性系统的修正协方差扩展卡尔曼滤波(MVEKF)算法,与推广卡尔曼滤波器(EKF)相比,MVEKF能更好地解决量测模型非线性问题。计算机仿真结果表明,该定位方法具有较好的定位精度和定位速度,具有很大的实用价值。     

基于变分稀疏贝叶斯的off-grid DOA估计

针对传统稀疏贝叶斯学习方法在解决低信噪比条件下信号到达角DOA估计中,到达角不完全落在阵元端离散化网格点上的情况,提出了一种基于变分稀疏贝叶斯学习期望最大化的离格DOA处理方法.该方法首先对均匀线阵的实际接收信号off-grid情况建立参数化稀疏模型,利用变分稀疏贝叶斯学习方法,通过最小化KL散度寻求一个与后验概率近似的概率分布,其次期望最大化方法分别在期望阶段和最大化阶段进行参数推断,进一步在离格误差模型下以较高的精度和分辨率实现信号到达角的估计,最后仿真结果表明,该方法不仅在传统SBL方法的基础上提高了运算效率,而且具有更高的空域分辨率和角度估计精度,该方法具有优越的角度估计性能.     

子午线收敛角计算及其精度探讨

在三角测量平差计算的起始数据准备中,将大地方位角化算为平面方位角时,必须计算子午线收敛角。在矿山测量中,井下导线测量采用陀螺经纬仪定向时,也须要计算子午线收敛角。因此本文主要是阐述子午线收敛角计算方法并编制了精度达到±2秒的子午线收敛角计算用表。     

干扰目标双站测向定位模型

针对干扰目标的空间定位问题,推导出一种双站测向定位的数学模型。提出了测向定位的插值同步计算问题,对水平等速直线飞行目标的航迹进行研究,分析了目标高低角和方位角的变化规律,采用一种有效的有理插值——倒一次插值,作为测向插值同步计算函数,使两雷达站送来的数据在时间上具有同一性,提高了定位精度,具有一定的工程应用价值。     

利用导引头信息实现目标脱靶方位识别

提出充分利用导引头提供的信息提高引战配合效率.研究了利用导引头天线测量的视线角速度在弹体的投影进行目标脱靶方向角识别的原理.通过对弹目交会段导弹与目标相对运动关系的分析,得出了识别目标脱靶方向角的数学表达式;针对一种导引头结构设计了可以获得所需识别信息的工程实现方案;给出仿真算例分析脱靶方向角识别的精度.仿真结果表明,识别出的脱靶方向角的精度可以满足引战配合的要求.     

分支井筒稳定的塑性力学模型及分析

针对分支井钻进过程中普遍存在的井壁稳定问题,建立考虑地层、水泥环、套管和支井井筒的分支井稳定性分析三维弹塑性有限元模型。模型中将水泥环、地层和套管分别视为不同的塑性材料,同时通过建立应力各向异性地层中模型转换方法,消除不同支井方位之间的模型误差。通过弹塑性有限元模拟研究支井方位对分支井稳定性的影响。结果表明:方位角小于15°时,地层与水泥环最大等效应力位于主井筒上,有利于分支井井眼稳定;方位角为75°时,等效应力最大值位于分支井井壁上,不利于井壁稳定;从套管侧窗变形的角度来看,分支井方位应尽量靠近水平最大地应力方向;当支井方位角大于30°时,主井眼水泥环的破坏可引起支井钻进问题;在分支井井身结构设计中,采用较小方位角,同时避免采用50°~80°的分支井方位角,以保证水泥环-地层-套管-井筒系统的稳定性和安全性。     

基于线阵CCD的位标器方位角测量系统设计

针对电磁测量法在方位角测角范围和线性度两个方面的不足,介绍了一种采用线阵CCD传感器探测陀螺转子表面图形的非接触式光学测量方法。首先,对处于静态和动态下的位标器陀螺转子进行数学建模,推导出方位角的计算公式。其次,通过MATLAB仿真分析,确立合适的图形参数,并采用最小二乘法进行曲线拟合,以探讨传感器的线性度。最后,在DSP开发平台下搭建测量系统,并对测量误差进行了分析。实验结果表明:基于线阵CCD的位标器方位角测量系统,抗电磁干扰能力强,测量精度高,且当方位角在[-30°,30°]范围内时,线性度为0.017 2。     

基于支持矢量机和信任域的目标跟踪算法

从模式分类的角度看待跟踪问题,将SVM(支持矢量机)方法、信任域算法和尺度空间理论相结合,提出了一种能精确描述目标尺寸连续变化的新的序列图像目标跟踪算法。首先使用SVM算法对像素分类,将每一帧输入图像转换成目标概率分布图,目标区域在概率分布图中呈现为灰度块。然后通过检测该图在尺度空间中微分滤波器输出的极值,来决定这些灰度块的尺度。最后使用QP-TR信任域算法在尺度空间里和图像平面内快速搜索概率分布图多尺度规范化Laplacian滤波函数的极值,实现了目标定位并同时决定了其尺度,从而完成了跟踪任务。通过和现有算法的比较以及在大量真实序列图像上的实验表明,该算法不但能够更准确地描述目标的大小,而且显著提高了跟踪算法的精度。     

无源雷达系统探测与定位能力分析

针对无源雷达系统探测空域,研究了无源雷达系统单站探测远界与低界模型,并建立了组网探测空间模型.针对无源雷达系统定位能力,分析了三维空间时差定位方法,及三维空间时差定位精度.以机载电子干扰系统为探测目标,通过定量方法分别对无源雷达系统探测及定位能力进行了仿真分析.仿真分析表明:研究的相关方法与结论,对明确未来无源雷达系统需求、指导无源雷达系统的部署与使用等方面具有意义.     

移动机器人空间姿态测量系统研究与设计

未知环境中机器人的自主导航研究一直是非常具有挑战性的前沿课题,要求机器人在定向移动之前必须先调整好自己的空间姿态;捷联惯性导航对空间姿态信息有明确的定义,具体通过倾斜角、方位角和工具面角来体现;针对目前已公开的空间姿态信息的解算数学模型存在缺陷的问题,结合空间坐标变换、空间直线方程和狗腿角的定义推导出倾斜角、磁方位角和工具面角的数学模型,并利用三轴加速度计和三轴磁强计给出具体的实现方案;测试结果表明:该方案能获得正确的空间姿态数据,倾斜角误差在±0.1°以内,磁方位角和工具面角误差在±1.5°以内,且成本低廉,体积小巧,是测量空间姿态的理想选择。     

深水钻井导管下深区间确定及风险评价方法

深水钻井导管的下入深度直接关系到海底井口的力学稳定性及后续钻井作业的安全。通过分析,确定导管存在最小下深和极限下深,并给出极限下深计算模型。基于概率统计和地质统计学方法,将目标点邻井的承载力增长系数进行概率统计,并通过差值算法对目标点进行移植预测,得到该系数在目标点处含有概率信息的预测值,将导管最小下深由单值变为含概率信息的分布带,同时结合导管极限下深的概率化分布,对目标井的导管设计下深进行定量风险评价。实例分析表明:承载力增长系数这一区域经验变量对深水导管下深影响很大,尤其当取值较小时,导管下深随着该系数的减小呈指数增长;该方法在给定可信度条件下可计算导管绝对安全下深区间,有效避免了因承载力增长系数不确定等因素导致的导管下深风险。     

激光半主动末修弹目标定位方法研究

在激光半主动末修弹实施弹道修正前,为实时精确得到地面目标相对弹丸的位置,提出利用激光探测器测角信息结合先验弹道的弹丸姿态角和弹道高信息得到目标相对位置的定位算法. 建立了目标定位模型,并利用蒙特卡洛法仿真,分析了弹丸在不同发射角下视角误差、弹丸姿态角误差和弹道高误差对定位精度的影响. 仿真结果表明,弹道高误差对定位精度影响最大,但单项误差因素引起的最大定位误差不超过12 m;弹丸发射角越大,其定位精度相对越高. 提出的目标定位方法简单易行,满足精度和实时性要求.      

磁性套管中磁测斜仪误差建模分析

在利用磁测斜仪测量钻井方位角时,铁磁性套管会对放入其中的测斜仪产生磁屏蔽作用,严重影响了方位角的解算精度。针对该问题,利用ANSYS软件对磁测斜仪环境磁场进行仿真,从而建立磁测斜仪误差模型;并用牛顿迭代法对钻具方位角和套管磁屏蔽系数进行快速解算。最后针对该优化算法的误差校准效果进行数学仿真分析。仿真结果表明,相比于传统解算算法,该方法能够更准确地解算出钻井的方位角。同时,在存在随机白噪声干扰的情况下,当信噪比较低时可以通过多次测量求平均值来减小解算误差。