GPS误差模型参数估计的Hopfield神经网络方法

本文首先建立了ＧＰＳ误差模型。然后，利用Ｈｏｐｆｉｅｌｄ神经网络（ＨＮＮ）方法对误差模型参数进行了估计，并给出了其硬件实现方法。将估计结果与传统的最小二乘（ＬＳ）估计进行比较，证明了神经网络方法的有效性。     

捷联惯导系统尺寸效应分析与补偿

尺寸效应误差是捷联惯导系统一个重要误差源。从理论上分析了尺寸效应误差的产生机理和对系统精度的影响。在此基础之上,采用多项式拟合法推导出了尺寸效应误差双子样补偿算法,并且根据尺寸效应误差的产生原因和规律,提出了尺寸效应误差参数速率标定方法。理论分析和实验结果表明,尺寸效应误差是系统在角运动条件下由于系统本身物理结构所形成的固有误差,在对其进行补偿时应当采取硬件设计和软件算法补偿相结合的方式;采用双子样补偿算法对加速度测量进行尺寸效应误差补偿,补偿前加速度测量误差最大可达0.06g,而补偿后小于1×10-4g,水平定位误差也降低10%左右。     

不同动态条件下组合导航系统的时间同步

基于不同精度的惯性测量组件和全球定位系统,以及不同运动条件下的GPS/捷联惯性导航系统组合导航系统,对于时间同步误差精度的要求也是不一样的。但目前大多数的时间同步方案对于不同精度和动态强度的对象都采取统一的补偿方法,没有做到具体问题具体分析,从而会产生硬件成本高或软件算法复杂的问题。为了在特定对象和使用环境的情况下寻找最适合、成本最低的组合导航系统时间同步方案,首先分析了时间同步误差对系统精度的影响,然后在低动态、中动态和高动态的情况下分别给出适合的硬件或软件同步方法(分别为方法 1、方法 2和方法 3),最后对于每种方案进行了跑车试验或软件仿真,结果证明在低动态和低系统精度的环境下,通过应用三种方法对于提高系统精度效果不明显;中动态环境下方法 2和方法 3较方法 1在姿态角和速度精度上提高了约50%,定位精度提高约20%;高动态下方法 3显示出了非常明显的效果,较方法 1在各项精度上提高超过70%。     

双通道组合测角系统的温漂误差抑制方法

高精度的惯导测试设备常用感应同步器作角位置测量元件,与一对极旋转变压器一起组成粗精组合测角系统.在实际工作环境中,由于温度的变化,鉴相型粗精组合测角系统存在着动态温漂误差,限制了系统的使用范围.通过对系统工作原理和动态温漂误差产生原因的分析,提出了动态温漂误差的抑制方法,在硬件上优化了滤波器设计,在软件上提出并实现了一种新的组合测角算法,实现了高稳定性高精度的角度测量.经过分析和试验,证明以上措施可有效抑制正负0.5°以内的温漂误差.     

提高光电编码器分辨率的位置细分方法的研究

本文提出一种实用可行的光电码盘分辨率的位置细分方法——幅值细分方法，从原理上进行了深入的分析，并设计了硬件电路，同时采用软件算法解决了细分中存在的随机干扰和非线性补偿问题。这种方法具有实时、细分数高且任意可调的特点。     

结构误差造成的半球谐振陀螺闭环检测误差分析

半球谐振陀螺是一种具有广阔应用前景的高精度陀螺。由于制造工艺和装配过程中的因素，其结构难免会出现误差。根据闭环检测机理，推导出结构误差的数学表达式，分析了它对测量结果的影响，这对于编制软件算法以补偿结构误差具有一定的指导意义。     

基于射频前端的GPS软件接收机设计与验证

介绍了基于硬件射频前端的GPS软件接收机设计与验证。针对GPS串行的搜索算法速度慢的缺点，采用了高速的并行码相位搜索算法；设计和实现了码跟踪环和载波跟踪环，并用载波环路来辅助码跟踪环路；综合考虑接收机的动态性和噪声影响，采用最优化设计思想，设计了GPS软件接收机最优环路带宽。采用GPS中频信号采样器采集实际GPS数据，对搜索和跟踪算法进行了验证。测试结果证明所设计的搜索和跟踪方法是有效的，使得用户在微弱信号处理、多路径处理和发展新的算法等方面具有更大的灵活性，为实际的高性能硬件GPS接收机设计提供的重要的基础。     

基于软件定义无线电的紧耦合GNSS/INS组合导航结构

由于现有的普通硬件GNSS(Global Navigation Satellite System)接收机只能与INS(Inertial Navigation System)进行松散组合,为了进行GNSS/INS紧耦合相关实验研究,采用软件GNSS接收机技术提供紧耦合研究的所有开放接口和数据。利用软件接收机相关器输出的I(in-phase)和Q(quadrature)信号与频率误差和相位误差之间的关系,并通过INS提供I和Q信号的预测信息,作为Kalman滤波器量测更新来估计17维状态数值,同时根据载体的速度信息来辅助多普勒频率跟踪。结果表明,紧耦合系统能够降低跟踪回路带宽10 Hz左右,位置精度提升到5 m,可以提高软件接收机快速捕获跟踪和提升定位精度以及抗干扰能力。     

基于CPLD的导弹惯性测量单元模拟器设计

介绍了采用CPLD器件开发的导弹用惯性测量单元（IMU）模拟器的设计原理及其实现方法。该模拟器采用软硬件相结合的方式，可模拟某型真实惯性测量单元（IMU）的接口与输出信号。通过软件控制硬件输出的脉冲个数，可模拟真实惯性测量单元在静态和动态工作时的状态。该模拟器具有硬件体积小、成本低、可连续长时使用等特点和可轻松修改模拟器硬件电路的优点。该模拟器在某型号空空导弹惯导系统仿真实验中已经得到实际应用。     

LWS—5通用微机图象处理系统

简要介绍了通用微机图象处理系统的硬件结构和软件功能，包括图象处理的各主要功能，其中图象的边界取提取与区域分割是较新的算法，这些软件是长期工作的积累，比较实用，采用交互式窗口技术使用方便。     

测试设备输出误差对航姿系统测试的影响

圆锥误差是评定航姿系统精度的一个重要指标,一般可通过测试设备模拟圆锥运动进行研究,然而由于测试设备提供的测试输出信号不精确,给航姿系统的测试引入较大误差,作通过误差分析的方法研究了测试设备输出误差对航姿系统输出的影响,给出了测试输出误差与航姿 系统测试误差的关系表达式,以此为基础,确定了对测试设备输出精度的要求。     

基于结点应力误差估计的自适应网格划分

提出了基于结点应力误差估计对围绕该结点单元进行自适应网格划分的新方法。首先建立了基于2-范数的结点应力误差估计方法,然后在引入误差在各结点内等分布假定的基础上,给出了基于结点应力误差估计的自适应网格划分策略。最后结合工程实际中对高应力区结点应力的精度需要,给出了考虑结点应力大小的误差分配方案和相应的自适应网格划分方法,从而既对高应力区进行了网格优化,又兼顾了数学意义上误差较大的区域,更符合工程实际要求。算例计算结果表明,本文的方法是可行、有效的。     

Measurement of residual stresses by the hole-drilling method: Influences of transverse sensitivity of the gages and relieved-strain coefficients

The general expression of the error due to the transverse sensitivity of the gages and the relieved-strain coefficients, in a determination of residual stresses by the hole-drilling method in thin plates, is given. It has been shown that the transverse sensitivity of the gages can be ignored. A moderate amount of error, however, is introduced in the measurement of residual stresses when the relieved-strain coefficients from methods other than double integration over the area of the grid are used. The error due to the use of improper relieved-strain coefficients from rigorous relationships for calculation of residual stresses has been compared with the same part of the error from nonrigorous relationships. Abandonment of the use of nonrigorous relationships is recommended.     

Assessing the practical utility of the hole-pressure method for the in-line rheological characterization of polymer melts

The most promising method capable of providing accurate measurements of the first and second normal-stress differences in shear flows at shear rates typical of polymer processing is the so-called hole-pressure method, but its use has not been as widespread as would be expected, namely due to the experimental difficulties associated with performing such experiments accurately. In this work, we use a small-scale modular slit die to assess the practical utility of the method for in-line monitoring of polymer melt flow. We provide a quantitative analysis of intrinsic error sources and use state-of-the-art data acquisition tools to minimize errors associated with pressure transducers. Our results demonstrate that the method can be used to accurately measure the viscosity and first normal-stress difference in melts but probably not the second normal-stress difference because the intrinsic errors are too high, even when the influence of all the potential error sources is minimized or eliminated.     

Reduced rank static error covariance for high‐dimensional applications

A method for creating static (e.g., stationary) error covariance of reduced rank for potential use in hybrid variational‐ensemble data assimilation is presented. The choice of reduced rank versus full rank static error covariance is made in order to allow the use of an improved Hessian preconditioning in high‐dimensional applications. In particular, this method relies on using block circulant matrices to create a high‐dimensional global covariance matrix from a low‐dimensional local sub‐matrix. Although any covariance used in variational data assimilation would be an acceptable choice for the pre‐defined full‐rank static error covariance, for convenience and simplicity, we use a symmetric Topelitz matrix as a prototype of static error covariance. The methodology creates a square root covariance, which has a practical advantage for Hessian preconditioning in reduced rank, ensemble‐based data assimilation. The experiments conducted examine multivariate covariance that includes the impact of cross‐variable correlations, in order to have a more realistic assessment of the value of the constructed static error covariance approximation. The results show that it may be possible to reduce the rank of matrix to O(10) and still obtain an acceptable approximation of the full‐rank static covariance matrix. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

数字图像相关方法中匹配及过匹配形函数的误差分析

基于图像子区的数字图像相关方法需采用合适的形函数来近似目标图像子区的真实变形。由于实际测量时目标子区的局部变形往往是未知的,实际采用的不同阶次(零阶、一阶和二阶)的形函数不可避免地产生误匹配(欠匹配和过匹配)问题,从而引入位移测量的系统或随机误差。尽管由欠匹配形函数引起的系统误差已被充分认识,由过匹配形函数引起的位移误差仍缺少理论解释。本文首先推导出采用一阶和二阶形函数的数字图像相关方法的随机误差理论公式,随后采用一系列数值实验验证了理论公式的准确性。结果显示:过匹配形函数不会引入额外的系统误差,但会增加随机误差,且二阶形函数的随机误差是一阶形函数的二倍。考虑到由欠匹配一阶形函数引入的系统误差往往远大于过匹配二阶形函数的随机误差,因此在未能确知变形的情况下,推荐使用二阶形函数。     

土中爆炸成腔问题中确定炸点状态的一种计算反求方法

提出了一种通过给定的土中爆炸成腔毁伤效应确定炸点状态的计算反求方法。该方法将确定炸点状态的反问题转化为求解爆炸毁伤效应的计算值与给定值误差函数最小的优化问题。在反求过程中,采用基于误差减小比率技术的多项式近似模型代替土中爆炸数值分析模型,以便提高反求效率。采用Tikhonov正则化方法克服反求过程中出现的病态问题。在此基础上,引入信赖域管理策略判断当前近似模型与实际模型的逼近程度,以确定最优的反求向量。炸点状态反求结果与实验结果的对比分析表明,该方法能够有效且稳定地通过给定的毁伤效应实现炸点状态的反求,这可为炸点状态的设计提供参考。     

求解接触问题的一种新的实验误差法

提出了一种带松弛因子的UZAW算法求解实验误差法中给定状态下的位移和接触力满足的等式方程，并证明了该算法是R超线性收敛的。整个区域被划分为多个子区域，不同子区域位移场的求解是独立的。还提出了一种带参数的以不完全因子分解为基础的预条件子共轭梯度法求解不同子区域位移场，该算法在块体规模较大时更加有效。     

Accuracy Analysis of the Semi-Analytical Method for Shape Sensitivity Calculation∗

ABSTRACT

The semi-analytical method of design sensitivity analysis that is widely used for calculating derivatives of static response with respect to design variables for structures modeled by finite elements is studied in this paper. It is shown that the method can have serious accuracy problems for shape design variables in structures modeled by beam, plate, truss, frame, and solid elements. Errors are shown to be associated with an incompatibility of the sensitivity field with the structure. An error index is developed to test the accuracy of the semi-analytical method. It characterizes the difference in errors between a general finite difference method and the semi-analytical method. A method for improving the accuracy of the semi-analytical method (when possible) is provided. Examples are presented to demonstrate the use of the error index.     

A numerical comparison of two different approximations of the error in a meshless method

Meshless methods still require considerable improvement before they equal the prominence of finite elements in computer science and engineering. In the Element Free Galerkin (EFG) method, it is obviously important that the error of approximation should be estimated, as it is in the Finite Element Method (FEM).In this paper we compare two different procedures to approximate the a posteriori error for the EFG method, both procedures are recovery based errors. The performance of the two different approximations of the error is illustrated by analysing different examples for 2-D potential and elasticity problems with known analytical solutions, using regular and irregular clouds of points. For irregular clouds of points, it is recommended to use smooth transition of nodes, thus creating areas of decreasing nodal densities.