杂波环境下机动输入序列和量测序列的联合最优估计

为了提高在杂波环境下跟踪机动目标的精度,提出了一种新的基于期望极大化（EM）算法的机动目标状态估计方法,首先建立了基于EM算法的最大后验概率意义下的状态估计数学模型,然后采用离散优化技术解决EM算法中的极大化问题,最终确定出作用于系统的实际机动输入序列,同时分离出源于目标的量测序,进而获得对目标状态更精确的估计,它有效地解决了最大后验概率状态估计中的不完全数据问题,Monte-Carlo仿真结果表明,新算法比传统的交互式多模型概率数据关联算法具有更优越的跟踪性能。     

基于期望极大化算法的转弯机动目标跟踪

针对目标做转弯机动时产生的运动模式的不确定性问题，提出了基于期望极大化（EM）算法的转弯机动目标跟踪算法，采用转弯速率来描述目标的转弯机动，并将转弯速率作为待估量，用EM算法对转弯速率序列进行估计，从而获得对目标状态的精确估计．最后，给出了该算法的批处理形式和递推形式．新算法有效地提高了目标的跟踪精度．Monte—Carlo仿真表明，与标准的交互式多模型算法相比，批处理EM算法使目标的位置和速度的跟踪精度提高了70％以上，当转弯速率处于稳态时，递推EM算法使目标的位置和速度的跟踪精度提高了20％以上．     

一种用于“蛇形”机动目标的跟踪方法研究

为了满足光电跟踪系统中对“蛇形”机动目标跟踪的要求,针对以前应用的Singer模型的缺陷,根据“蛇形”机动目标运动规律,提出一种机动目标转弯模型,结合扩展卡尔曼滤波算法,对典型“蛇形”机动目标进行跟踪。通过Monte Carlo仿真,实现了在平面内对“蛇形”机动目标位置的准确跟踪,并且距离均方根误差（RMSE）比Singer模型要小很多,从而验证了该方法的有效性。     

鲫鱼C形起动的运动学特征分析

快速起动是鱼类很重要的一种机动能力，有助于鱼类的逃逸和捕食。快速起动通常分为C形起动和S形起动两种模式。本文利用数字式高速摄像机定量地研究了鲫鱼为逃避危险从静止状态做逃逸反应的运动过程。观察发现所有的逃逸反应都是C形起动。仔细分析运动图像后，根据质心和尾鳍的运动，发现C形起动过程大体可以分解为三个阶段。第一阶段，质心保持不动，鱼体在极短的时间内绕质心弯曲呈C形，尾鳍同时迅速摆动；第二阶段，尾鳍作大幅度反向摆动，鱼头转动接近至最终方向；第三阶段，质心沿最终方向作直线运动。本文通过软件分析得到了各个阶段内鱼体躯干曲线的形状，进而给出了鱼体的速度和转动角速度分布，并从力学的角度定性地解释了机动过程。     

两种坐标系下惯导传递对准效果比较

分别建立了发射点惯性坐标系和当地地理坐标系下的惯导误差传播模型,以及典型匹配模式下的传递对准基本方程。基于运载火箭主动段飞行,分析了姿态机动运动对两种坐标系下传递对准的不同影响。数学模型和仿真分析表明,两种坐标系下的传递对准在原理和系统特性上均有较大差异。典型匹配方案的对准效果对比表明,发射点惯性坐标系内的"角速度+加速度"匹配是一种能够实现子惯导快速、准确初始化的有效方法。     

空间电动绳系推进的动力学建模与分析

为分析空间电动绳系的运动特性,从一般力学角度出发,结合电动力学知识,建立了近地轨道空间电动绳系推进飞行的动力学模型,得出了多种初始条件下的数值计算结果,并据此对电动绳系航天器的轨道机动过程进行了详尽的讨论,阐明了系统在轨道高度变化的同时,其轨道面也会发生变化,而且导电系绳还会旋转与弯曲变形等规律. 此外,还对电动绳系推进系统的效率和地球自转的影响进行了估计.     

斑马鱼S型起动运动学研究

快速起动是鱼类重要的一种机动能力,有助于鱼类的逃逸和捕食。快速起动通常分为C形起动和S形起动两种模式。本文利用数字式高速摄像机定量地研究了斑马鱼从低速巡游状态做出捕食反应的运动过程。通过分析斑马鱼的运动图像,发现S形起动过程大体可以分解为三个阶段:第一阶段,斑马鱼的头部和尾部都迅速向相同的一个体侧方向转动,整个身体近似弯曲反写的S型。第二阶段,斑马鱼的头部转向捕食方向,尾部摆动1~2个周期,整个身体近似成S型。第三阶段整个鱼体逐渐恢复平直形态,其前端2/3的部分不再摆动,维持一种类似在水中滑翔的游动姿态。本文定量分析了各个阶段鱼体躯干曲线的形状,给出了鱼体的速度分布,并定性地解释了S形起动的力学机理。     

重力梯度稳定微小卫星大角度机动最优控制的遗传算法

为满足小卫星设计要求 ,针对重力梯度稳定微小卫星 ,建立了其大角度姿态机动的动力学模型 ,并应用Pontryagin极大值原理进行了最优控制问题的研究。同时 ,将遗传算法引入卫星姿态控制的数值计算中 ,求解最短时间控制问题和能量最优控制问题 ,发展了一种新的最优控制问题的计算方法 ,避免了对迭代初值进行猜测的困难 ,提高了计算效率。以“清华一号”微小卫星为算例进行了数值仿真计算 ,得到了卫星姿态角度和反作用飞轮控制力矩的变化规律     

汽车最速操纵稳定性评价指标研究*

针对目前汽车操纵稳定性评价指标中没有考虑速度因素,提出一种综合考虑驾驶员忙碌程度、侧翻、侧滑、速度4个因素的最速操纵稳定性单项评价指标表达式和综合评价指标表达式。通过ADAMS/Car仿真分析,得到了最速操纵稳定性单项评价指标数值和综合评价指标数值。比较了不同初始车速下汽车完成双移线试验的操纵稳定性综合评价指标仿真结果。结果表明,各单项评价指标数值和综合评价指标数值随时间增大而增大,汽车最速操纵稳定性综合评价指标数值随初始车速的增大而增大,即汽车操纵稳定性变差。该评价指标能够为高速行驶的汽车操纵稳定性评价分析和设计提供参考。     

Chaotic attitude and reorientation maneuver for completely liquid-filled spacecraft with flexible appendage

The present paper investigates the chaotic attitude dynamics and reorientation maneuver for completely viscous liquid-filled spacecraft with flexible appendage. All of the equations of motion are derived by using Lagrangian mechanics and then transformed into a form consisting of an unperturbed part plus perturbed terms so that the system＇s nonlinear characteristics can be exploited in phase space. Emphases are laid on the chaotic attitude dynamics produced from certain sets of physical parameter values of the spacecraft when energy dissipation acts to derive the body from minor to major axis spin. Numerical solutions of these equations show that the attitude dynamics of liquid-filled flexible spacecraft possesses characteristics common to random, non- periodic solutions and chaos, and it is demonstrated that the desired reorientation maneuver is guaranteed by using a pair of thruster impulses. The control strategy for reorientation maneuver is designed and the numerical simulation results are presented for both the uncontrolled and controlled spins transition.