基于LS-SVM的精确星光折射导航观测模型

星光折射自主导航系统的精度受到星光折射观测模型的限制。针对星光折射计算简化与大气参数随高度变化对星光折射观测模型的影响,提出一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的精确星光折射导航观测模型建立方法。首先通过光线追迹高精度模拟星光折射的过程,未对折射角计算进行简化,考虑大气参数随高度的变化,得到折射真高度与折射角的非线性映射关系。然后利用LS-SVM机器学习算法精确拟合折射真高度与折射角的关系,建立关于折射视高度的高精度星光折射导航观测模型。仿真结果表明,建立的精确星光折射导航观测模型精度较高,平均绝对误差为0.986 m。将该观测模型应用到星光导航系统中,导航精度较高,定位误差平均为130.7 m,平均速度误差为0.1479 m/s,证明了建模方法的有效性,对于星光折射自主导航的高精度研究具有一定意义。

区域卫星导航系统GEO卫星定轨观测模型

根据GEO导航卫星的轨道特性,给出了数学上严密的卫星伪距观测和载波相位观测模型,讨论了GEO卫星轨道和卫星钟差的解算条件以及单星定轨、多星组差定轨的可行性。

单BDS双频混合观测模型长基线定位性能分析

常规RTK定位技术,基线长度一般在15km以内,超过15km大气的相关性减弱,RTK定位精度以及稳定性将会受到很大影响,考虑到传统RTK定位技术易受基线长度影响,短基线下非组合观测模型能够高效的使用所有观测值,长基线下采用消电离层组合模型可以有效的抑制电离层的影响。本文研究了非组合与消电离层组合的混合观测RTK算法模型的长基线定位性能,并基于中国香港CORS网的长基线数据,采用组合混合观测模型RTK算法架构,详细评估了BDS非组合、消电离层组合、混合观测模型的定位精度以及收敛时间,实验结果证明混合RTK算法模型定位性能表现最优。

同波束干涉测量差分相时延观测模型研究及验证

针对月球轨道交会对接地面高精度引导需求,对同波束干涉测量差分相延观测模型进行分析验证。根据甚长基线干涉测量几何时延观测量同一波前的定义,推导出同波束差分时延观测量的观测模型。并提出一种精确的同波束干涉测量差分相时延闭合算法,同时结合SELENE任务实测的数据计算差分相时延闭合值,用于对观测模型进行验证。实测数据计算结果表明,采用本文提出的精确算法显著地消除同一波前差分相时延闭合值中的趋势项,差分相时延闭合值的精度在0.5ps～1ps范围内,验证了观测模型的正确性。该研究对于后续的月球交会对接地面高精度测定轨任务分析设计将具有一定的参考价值。

基于自适应观测模型交互多模型粒子滤波的红外机动目标跟踪

针对红外目标跟踪问题,提出一种混合观测模型以描述目标像素灰度的渐变以及目标的突然消失或复现,采用在线EM算法对观测模型参数进行更新;将自适应观测模型与交互多模型粒子滤波相结合用于目标跟踪;基于概率排斥原则改进了似然函数,将上述算法推广到多目标跟踪领域.单目标和多目标跟踪仿真结果验证了所提算法的有效性.

基于欧拉角观测模型的航天器姿态确定方法

针对基于乘性误差四元数的EKF姿态确定技术,系统研究了姿态敏感器常用的欧拉角观测模型,从两个方面证明了目前许多文献中所构造的欧拉角误差相对于误差四元数矢部的测量灵敏度矩阵存在缺陷,从理论上剖析了这一问题的成因,并推导了正确的测量灵敏度矩阵形式,数值仿真进一步验证了本文的结论。

基于加速度计和磁强计的随钻姿态测量观测模型

水平定向钻进中钻具姿态的实时测量是实现导向的关键因素。推导了钻具姿态角的测量方法,给出了姿态转换矩阵的解算公式。针对姿态测量的非线性问题和已有算法的不足,建立了姿态测量系统的线性观测方程,该观测方程利用加速度计和磁强计分别测得的地球重力场分量和地磁场分量来构造新的观测向量,并以姿态四元数的误差向量作为观测模型的输入。给出了线性观测模型的求解方法,最小二乘递推法。仿真结果表明:该算法收敛速度快,能够得到钻具准确的姿态信息,即使起始姿态的估计值与真实值之间的偏差很大,该算法仍能很好地收敛到真实值。

一种面向二维观测模型的压缩感知重构算法

针对目前二维信号压缩感知重构时,常采用的一维化手段效率低、重构性能有待提高等缺陷,基于二维观测模型,提出一种新的压缩感知重构方法,并证明了其有效性。算法通过两个独立感知矩阵对二维信号的行列同时进行压缩感知,并考察信号的整体重构,缓解了传统算法引入的重构人为效应以及问题规模扩张带来的重构压力。理论分析和实验表明,新算法成功重构概率、重构信噪比等性能优于现有典型二维信号重构方法,且其运算复杂度较之一维化方法有所降低。

一种改进的星光大气折射观测模型

建立精确的观测模型是星光折射间接敏感地平导航法应用的基础和关键。由于大气参数变化的不确定性,国内外现用的星光折射观测模型有一定局限性,使得利用星光折射导航的定位精度大打折扣。根据大气密度随高度、纬度、季节等的变化规律,以及对大气折射原理、平流层大气数据、大气模型的深入研究,建立了连续高度的大气密度模型;在此基础上,改进了现有固定高度单一密度的观测模型,建立了一种自适应连续高度(20～50km)的星光折射观测模型,从整体上提高了自主导航精度及可靠性。同时分析各种摄动对系统状态模型的影响,建立带摄动的系统方程,利用Unscented卡尔曼滤波算法进行计算机仿真研究,并对仿真结果进行误差分析。

精确星光大气折射导航观测模型的研究

高精度星光折射间接敏感地平的自主导航方法，目前被国内外广泛关注，由于大气参数变化的不确定性，国内外现用星光折射模型有一定局限性，使得利用星光折射导航定位精度大打折扣。根据大气密度随高度、纬度、季节等变化规律，有效改进现有固定高度（25km）的观测模型，可从整体上提高自主导航精度及可靠性。并通过对大气折射原理、平流层大气数据、大气模型以及影响星光折射观测模型的诸多因素的深入研究，建立了自适应连续高度（20-50km）的星光折射观测模型，同时建立带摄动的系统方程，利用Unscented卡尔曼滤波算法进行了计算机仿真研究，并对仿真结果进行了误差分析。

三维观测模型下蒸发波导时空态势压缩感知

为减小蒸发波导时空态势感知过程中采集存储的数据量和计算量,将现有一维压缩感知观测模型推广,得到三维观测模型,并改进得到三维观测下的盲稀疏回溯重构算法.通过一个等效三维感知矩阵对时间维和空间二维进行同时观测,并考察其整体重构.新方法维护了蒸发波导参数内在的相关性,缓解了单独按时间维或空间维感知引入的重构人为效应.理论分析和实验表明,在相同压缩比下,时空三维感知结果最接近真值.

基于速度观测模型的可重构机械臂补偿控制

针对可重构机械臂动力学中存在的模型参数摄动和外界扰动,本文阐述了一种基于速度观测模型的模糊RBF神经网络补偿控制算法.利用Lyapunov函数给出了网络的权值、隶属度函数中心和宽度倒数的在线更新律,并证明了所提出的观测模型及其补偿控制算法的最终一致有界性.最后以RRP(revolute-revolute-prismatic)构形的可重构机械臂为例,通过仿真研究了算法对轨迹跟踪问题的有效性,同时与基于速度观测模型的RBF神经网络补偿控制进行了仿真对比及分析,给出了神经网络和模糊神经网络在可重构机械臂轨迹控制应用中各自的优缺点.

视线测量光学导航系统观测模型选取

在基于视线矢量观测的自主光学导航系统中,观测模型的非线性是影响导航精度的一个重要因素。通过定量计算观测模型的非线性强度,研究了视线测量光学导航系统测量模型的选取问题。文章基于透射投影模型的共线性方程,给出了两种视线矢量观测模型的导航测量方程及测量噪声统计特性。在扩展卡尔曼滤波框架内深入分析了观测模型非线性对导航性能的影响。并利用微分几何非线性曲率测量理论,定量比较了两种观测模型的非线性强度。最后以基于视线矢量观测的姿态确定系统为例,仿真验证了非线性曲率测量与导航性能的一致性,结果表明基于单位矢量观测模型的光学导航系统具有更高的估计精度和更快的收敛特性。

基于多观测模型的粒子滤波头部跟踪算法

粒子滤波在非线性和非高斯问题上具有独特的优越性,但在视频跟踪过程中,其跟踪性能却在很大程度上依赖于观测模型的选择。为了解决被跟踪目标特征状态随时间变化而与粒子观测模型不匹配的问题,提出了一种新的粒子滤波算法,即将被跟踪目标的不同特征状态与粒子观测模型相结合,形成一组具有不同观测模型的粒子,并且在跟踪过程中,对应不同观测模型的粒子根据被跟踪目标所表现的特征线索的变化而相互转换,从而动态刻画了被跟踪目标特征变化的过程。实验结果表明,本算法能够有效处理由于头部旋转而导致跟踪性能下降甚至丢失跟踪目标的问题,提高了跟踪的准确性,并且具有较好的鲁棒性。

基于非差观测模型的BDS/GPS网络RTK算法研究

网络RTK是提高GNSS定位精度,实现高精度实时动态定位服务的重要手段。网络RTK一般使用传统的双差模型,它需要在参考站网中选择主参考站进行双差组合,虽然可以实现用户的高精度误差改正,但双差模型造成了测站和卫星间的相关性,双差观测值间的相关性给数据处理增加了难度,限制了网络RTK作业的灵活性。针对网络RTK方法的这些问题,提出了一种基于非差观测模型的BDS/GPS网络RTK算法,具体研究内容及创新之处如下.

基于乘法观测模型的多视线矢量定位误差修正方法

针对相对定位估计系统,详细分析了因视线矢量的加法观测模型中观测矢量不是单位矢量,而导致定位计算中观测矢量内积期望值与实际值不符,造成了计算误差.基于乘法观测模型得到了带有修正项的内积期望计算式,数值仿真表明其精度远高于原有期望计算值.提出了对定位计算中多视线矢量观测误差的矢量旋转修正方法.通过仿真算例验证了修正算法的有效性,视线矢量间夹角与误差均方差比值越小,定位精度提高程度越大.

GEO导航卫星定轨观测模型

根据GEO导航卫星的轨道特性,给出了严密的伪距观测和载波相位观测数学模型;讨论了其轨道和星钟差的解算条件,以及多星组差定轨的可行性。结果表明:在利用伪距时,如果测站钟差已知,需要4个以上站的数据才能进行定轨和星钟解算;如果站钟、星钟钟差已知,需要3个以上站的数据才能确定轨道。在利用站间组差伪距时,须有4个以上测站的钟差信息才能进行轨道和星钟解算;利用GEO卫星与MEO(IGSO)卫星组差定轨时,需要GEO卫星钟差已知且有3组星间组差数据。利用GEO卫星载波相位观测资料,不能单独解算轨道。

异步电机转子磁链两种电流观测模型的仿真研究

对计算异步电机转子磁链的两种电流观测模型进行了详细论述,利用Matlab进行仿真对比,找出二者存在的差异,并分析了原因,对模型的采用具有很好的指导作用。

基于Bootstrap抽样技术的部分信息不可观测模型估计量比较

针对处理部分信息不可观测模型通常采用的边际极大似然估计和矩估计仅在大样本下是等价的,而在实际问题中样本相对较小的情形下两个估计量的性质并不明确的问题,我们有必要研究这两个估计量在小样本下的性质.本文基于Bootstrap抽样技术,借助模拟技术分析了两种估计的有限样本性质,其结果表明:边际极大似然估计的精度更高,拥有更小的样本偏差和样本方差,但这一方法耗时较长.因此,在拥有高性能计算机的条件下,该方法是一个较好的选择.

座标——应变混合观测模型及其估计

两期网的应变估计常采用直接法和座标法。本文引进应变速率将上述方法扩展至多期网的应变估计,综合直接法和座标法的优点,本文导出一种同时估计网点座标和应变速率的多期观测模型。它是一种直接法但包含了座标法,并取名为座标——应变混合观测模型。