海底控制点水声定位测距误差的近似数学表达式

针对水声定位声线跟踪法计算换能器到应答器斜距值测距误差规律难以把握的问题，研究了测距误差的近似数学表达式。首先分析了控制点定位声速不确定性引起的测距误差机理；其次基于声速剖面和传播时间的线性理论（ST定理）推导了测距误差的近似数学表达式，并分析了使用harmonic平均声速代替有效声速对测距误差数学表达式结果的影响。仿真试验结果表明，该数学表达式对测距误差估值的绝对误差随斜距值（或初始入射角）的增大而增大，在水深为3000 m，初始入射角在80°以内时，估值的绝对误差在1 cm以内，当初始入射角达到86°左右时，估值的绝对误差约7 cm，为水下静态目标定位以及水下载体动态导航定位中的声速误差修正问题提供了新的解决思路。     

惯性导航系统水平误差对静电陀螺监控器的影响

本文通过对监控器的工作原理进行分析，研究了惯导系统水平误差对监控器精度的影响关系，并对它们之间的误差关系进行了分析与仿真。误差分析与仿真表明，要保证监控器的精度优势，必须提高其水平基准精度，１０＂的水平精度是必需的     

基于数据链的智能导弹协同定位方法

提出了一种基于数据链无线电测距功能实现智能导弹协同定位的方法.考虑智能导弹编队由领弹和攻击弹组成,给出了智能导弹编队协同作战模式和基于数据链的无线电测距方法;在此基础上,研究了领弹和攻击弹协同定位的方法,并推导了相应的协同定位模型.攻击弹通过数据链获得领弹的位置信息及其与领弹之间的伪距值,采用卡尔曼滤波方法融合伪距值与惯性导航系统输出,可以获得攻击弹的精确定位信息,从而实现了领弹与攻击弹之间的协同定位.针对所提出的智能导弹协同定位方法,进行了仿真研究.仿真结果验证了协同定位方法的有效性.     

基于点线视觉/惯性SLAM和目标检测的测距方法

针对无人平台在未知环境中自身定位和对远距离目标测距精度不高的问题，利用单目相机和惯性器件组成视觉/惯性导航定位系统，结合目标检测提出“动态基线+三角测距”方法实现自身定位和对目标测距。首先，建立基于点线融合的视觉/惯性系统模型，提高系统自身定位精度，给出运动前后相对位姿变化；其次，利用目标检测算法对目标进行检测和识别，得到运动前后物体对于图像平面的视差；最后，通过三角测距实现对目标的高精度测距。公共数据集实验测试结果表明，引入线特征的视觉/惯性系统的平均定位均方根误差（RMSE）为0.15 m。无人平台搭载系统对目标进行测距实验表明，系统在100 m以内对目标测距的误差小于测距距离的2%。     

双轴旋转式SINS自主标定技术

在双轴旋转式SINS中,惯性元件常值漂移误差对系统的影响可以得到调制,但安装误差和标度因数误差对系统的影响无法得到调制,同时这些误差会与旋转角速率耦合,引起速度锯齿波等误差从而降低了系统的各项性能指标。为了减少这种影响,分析了光学陀螺双轴旋转式SINS误差传播特性,利用奇异值分解法对系统的可观测程度进行了分析,经分析,与转动轴相关的安装误差和标度因数误差的可观测度较好,据此设计了系统的自主标定方案及滤波算法,进行了数字仿真和半实物仿真验证试验。试验结果表明,利用设计的自主标定方案,在1 h内能估计出转轴上两个陀螺的标度因数误差及与转轴相关的四个安装误差,估计精度能达到95%以上。导航试验验证表明,利用自主标定的参数,相对于传统标定方法,使系统定位精度提高了20%。     

基于DSCM-FEM的花岗岩力学参数反演方法研究

开展了基于数字散斑相关方法和有限单元法(DSCM-FEM)的花岗岩力学参数反演方法研究.选取一种花岗岩进行三点弯曲实验,以数字散斑相关方法作为实验观测手段,分析得到的试件加载过程中表面位移场作为测量值,通过有限元法得到的位移场作为仿真值,以测量值与仿真值之间的误差作为目标函数,构建反问题模型,利用优化算法对岩石的弹性模...     

利用差分GPS提高惯性导航系统飞行测试基准的精度

—本文研究用增广卡尔曼滤器（ＥＫＦ），把高精度ＩＮＳ、差分ＧＰＳ（ＤＧＰＳ）和测距／测距率无线电应答器系统（ＲＲＳ）及气压高度计进行最优组合，构成ＩＮＳ测试基准的方法；重点讨论ＩＮＳ／ＲＲＳ／ＤＧＰＳ卡尔曼滤波器误差模型。计算机仿真结果表明，基准导航系统的高度精度为１．２５ｍ（１σ），水平位置精度可达０．５９ｍ（１σ），速度精度为０．０１５ｍ／ｓ（１σ）。     

圆锥积分算法在划船效应补偿算法中的应用

介绍了捷联惯导系统中圆锥补偿算法与划船误差补偿算法之间的相似性；根据它们之间的相似性得出了一简单的公式，该公式能够将一种圆锥补偿算法转换成相应的划船误差补偿算法；此外还给出了该公式的推导过程及几种高精度补偿算法；最后进行了仿真。     

深空天文测速自主导航速度矢量合成误差传递分析

针对深空天文测速自主导航系统速度矢量合成过程中的误差传递问题,推导了视向速度测量误差与定速误差统计特性之间的映射关系,获得了当测量误差满足零均值高斯分布时的定速误差概率密度函数,给出了在特定条件下定速误差均值与方差的解析表达式。理论与仿真分析均表明,当三个恒星视线方向两两正交时,测量误差对定速误差的影响达到最小,仿真结果还给出了目标恒星夹角对误差传递的影响,这些研究结果可为测速导航系统的目标选取提供理论依据。     

验证石英加速度计误差模型的火箭橇试验

火箭橇试验具有产生大过载、高速度、强振动和冲击等综合条件的能力,可以在综合环境条件下对惯性测量装置的误差模型进行验证.文中主要针对高精度捷联系统中的石英加速度计,利用3Km火箭橇轨道,根据误差模型的特点以及误差系数的可观性设计了过载曲线和安装方式.分析了雷达测速不能满足外测精度的要求,对遮光板测速精度和定位精度分别进行了分析.遮光板测速对布点之间的最小距离有严格的限制,而定位的优点是对最小距离没有要求.从仿真结果来看,在外测采用遮光板时,测距精度对石英加速度计的误差系数分离置信度大于测速精度.因此,利用火箭橇试验验证石英加速度计误差模型时,应该采用遮光板的位置信息,遮光板的布点之间距离应尽可能小.     

GPS/INS组合导航系统中的高斯粒子滤波混和算法

采用非线性滤波器的惯性组合导航系统中,非线性滤波器的精度和实时性直接决定了惯性组合导航系统的性能.计算量和精度之间的矛盾是制约粒子滤波在GPS/INS组合导航系统中应用的主要因素.在分析高斯粒子滤波算法原理的基础上,提出了一种高斯粒子滤波混和算法,对系统线性部分采用线性递推方式,对系统非线性部分采用非线性递推方式,从而提高高斯粒子滤波精度和实时性.针对GPS/INS组合导航系统,混和算法利用卡尔曼滤波的线性递推方式进行量测更新,仿真结果表明混和算法在较少粒子条件下,相对高斯粒子滤波算法精度提高20％,滤波时间降低40％.     

基于惯导及声学浮标辅助的水下航行器导航定位系统

针对纯惯导系统误差发散和无线电信号在水下衰减快从而无法精确定位的问题,设计了一种基于声学浮标辅助惯导的水下定位系统,该系统由惯导系统和声学定位系统组成,其中声学定位系统由若干个浮标构成水听器阵,浮标的经纬度坐标由GPS提供,浮标完成对接收到的声源信号的处理,利用互相关测时延差的方法来进行定位。由于水下噪声、混响等因素会造成接收到的多路声信号出现模糊互相关峰,因此对接收信号应进行频域加权处理。最后利用声学系统的定位信息来校正惯导的误差。仿真结果表明:与基本互相关方法相比,加权处理能有效提高时延差的精度,所提出的惯导和声学浮标辅助设备导航系统能够使定位误差小于2 m,保证了水下航行器能够长时间在水下航行。     

一种辩识多输入多输出振动系统参数的方法

本文讨论的是多输入、多输出串联振动系统传递函数的辩识问题.本文表明:从系统结构来看,多输入、多输出串联振动系统可以化成为多重交叉闭环系统.本文将这类振动系统的传递函数分解成多个二阶子系统.从系统辩识的角度出发,提出了一种通过辩识子系统传递函数,实现对整个系统传递函数辩识的新方法.仿真结果及模型实验结果表明:这种方法是可行的,且具有较高的精度.     

时域模态参数识别的直接特征系统实现算法

本文提出了一种新的结构模态参数识别算法,称为直接特征系统实现算法(DERA)。直接采用时域多输入多输出数据构成线性时不变离散系统的最小实现,并利用系统矩阵的特征值和特征向量求取模态参数。输入输出数据的直接应用避免了利用脉冲响应函数作原始数据的ERA、PRCE等算法的一些局限。奇异值分解技术的引入使系统的定阶和实现更方便,并具有了更良好的数值稳定性。为验证算法,构造了一个五自由度的弹簧质量系统进行数值模拟。良好的数值结果证明了本算法的有效性,并表明本算法对密集模态仍有较高的识别精度。     

一种新的捷联矩阵更新算法在无陀螺捷联惯导系统中的应用

本为改进无陀螺捷联惯导系统解算的实时性,引入一种姿态阵更新的算法,并和常用的四阶-龙格库塔法进行仿真比较,其结果是在不影响其精度的情况下,新算法的计算量和计算机时都有明显的减少。因此本为改进无陀螺捷联惯导系统和算法和选择计算周期提供了一定的参考依据。     

Continuous-Time Bilinear System Identification

The objective of this paper is to describe a new method for identification of a continuous-time multi-input and multi-output bilinear system. The approach is to make judicious use of the linear-model properties of the bilinear system when subjected to a constant input. Two steps are required in the identification process. The first step is to use a set of pulse responses resulting from a constant input of one sample period to identify the state matrix, the output matrix, and the direct transmission matrix. The second step is to use another set of pulse responses with the same constant input over multiple sample periods to identify the input matrix and the coefficient matrices associated with the coupling terms between the state and the inputs. Numerical examples are given to illustrate the concept and the computational algorithm for the identification method.     

High-accuracy algorithms for solving the discrete-time periodic Riccati equation

The paper proposes an algorithm for solving the discrete-time periodic Riccati equation, which arises, for instance, in designing a stabilization system for a hopping robot. This algorithm does not have a number of constraints on the matrix coefficients peculiar to other algorithms. It is significant that variable-precision arithmetic can be used in numerical implementation of the algorithm. This makes it possible to solve discrete-time periodic Riccati equations with high accuracy. Some examples are given __________ Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 43, No. 9, pp. 98–105, September 2007.     

GPS／捷联惯性组合导航系统的一种半实时算法

本文讨论了ＧＰＳ／捷联惯性组合导航系统的原理和特点，针对其理论仿真和工程实现中的衔接问题，提出了一种半实时算法。该算法既继承了理论仿真方便、直接的优点；又充分利用了实测数据。系统调试成功后，可以直接将全套软件转换到导航计算机中。文中给出了半实时算法的原理和方案，讨论了组合卡尔曼滤波器的实现和ＧＰＳ仿真器、航迹仿真器、惯性器件等的设置。最后给出了有关结论。     

树形多体系统动力学约束力算法

多体系统高效动力学算法一直是多体系统动力学的重要研究方向. 近年来,众多高效算法虽然在提高解算效率方面取得了一定研究成果,但大多无法直接给出多体系统的显式动力学方程或解算系统约束力. 基于以上问题,研究了适用于任意树形多体系统动力学解算的约束力算法(constraint force algorithm, CFA) 及其串行化应用. 约束力算法可在解算多体系统动力学的过程中对系统约束力进行求解,该算法串行化后计算量仅与自由度成线性关系. 通过分析树形多体系统中任意节点处的动力学、运动学递推关系并讨论系统方程的组集方法,将仅适用于链状系统的算法推广至任意树形系统,并给出了其串行化应用方法以提高算法效率. 在数值仿真中,将所提算法与递推算法进行对比,验证了所提出的约束力算法的准确性;此外,通过对比4 种不同算法在相同工作环境下解算同一模型时的处理器运行时间,证实了串行化约束力算法的高效性.      

THEORY AND METHOD OF OPTIMAL CONTROL SOLUTION TO DYNAMIC SYSTEM PARAMETERS IDENTIFICATION (I)──FUNDAMENTAL CONCEPT AND DETERMINISTIC SYSTEM PARAMETERS IDENTIFICATION

Based on the concept of optimal control solution to dynamic system parameters identification and the optimal control theory of deterministic system, dynamics system parameters identification problem is brought into correspondence with optimal control problem. Then the theory and algorithm of optimal control are introduced into the study of dynamic system parameters identification. According to the theory of Hamilton-Jacobi-Bellman (HJB) equations' solution, the existence and uniqueness of optimal control solution to dynamic system parameters identification are resolved in this paper. At last the parameters identification algorithm of determi-nistic dynamic system is presented also based on above mentioned theory and concept. Project supported by the National, Defence Science and Technology Foundation (A966000-50) and the Across Century Scientist Foundation from the State Education Commission of China