基于CBBA的多域作战无人系统任务规划方法研究

针对多域作战任务中异构无人系统的分布式任务规划问题,建立考虑时间窗约束、路径受限等情况下的多域作战任务分配模型;基于一致性束算法求解异构无人系统的任务分配问题;采用Bezier曲线和粒子群算法对一致性束算法进行了扩展,将路径规划耦合到任务分配过程中。仿真结果表明,扩展后的一致性束算法可以同步得到无冲突的多域作战无人系统任务分配解和路径规划结果,验证了其在多域作战无人系统任务规划方面的适用性。

基于改进Voronoi图的集群无人机区域覆盖方法

近年来,随着机载电子元器件的不断发展,单架无人机已不再适用于当下逐渐复杂的任务环境。因此,以无人机集群为代表的多智能体协同技术已经成为当前研究的热点问题。针对无人机集群在目标区域的覆盖优化问题,采用改进Voronoi图对任务区域进行划分,通过获取划分区域重要因子以及视觉传感器的观测质量,计算集群内无人机对任务区域的覆盖质量目标。由无人机期望状态信息调整集群输入控制律,使其覆盖质量目标达到极大值,实现对任务区域的最大范围覆盖。通过在设定任务场景下的仿真试验,得出该区域覆盖方法对任务场景覆盖率达到90.31%,能够实现最优区域分布。

血清LDL-C/HDL-C、non-HDL-C、RLP-C及sLOX-1水平与老年急性脑梗死的相关性研究

目的分析血清低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)/高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、非高密度脂蛋白胆固醇(non-HDL-C)、残粒脂蛋白胆固醇(RLP-C)及可溶性凝集素样氧化型低密度脂蛋白受体-1(sLOX-1)水平与老年急性脑梗死(ACI)的相关性。方法选取2022年1月—2023年8月收治的230例老年ACI作为研究组,另选择同期、同年龄段115例健康体检者作为对照组。比较2组LDL-C/HDL-C、non-HDL-C、RLP-C及sLOX-1水平,比较研究组不同斑块稳定性、神经功能缺损程度[采用美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评分评估]、颈动脉内中膜厚度(IMT)患者上述指标水平,偏回归分析上述指标与老年ACI的关系,并分析上述指标与斑块稳定性、IMT、NIHSS评分的相关性。结果研究组LDL-C/HDL-C、non-HDL-C、RLP-C、sLOX-1水平高于对照组(P<0.01)。老年ACI患者LDL-C/HDL-C、non-HDL-C、RLP-C及sLOX-1水平,无斑块患者<稳定斑块患者<不稳定斑块患者,轻度神经功能缺损患者<中度神经功能缺损患者<重度神经功能缺损患者,IMT正常患者<IMT增厚患者<斑块形成患者(P<0.05)。LDL-C/HDL-C、non-HDL-C、RLP-C、sLOX-1水平与老年ACI密切相关(P<0.01)。研究组LDL-C/HDL-C、non-HDL-C、RLP-C及sLOX-1水平分别与斑块稳定性、IMT、NIHSS评分呈正相关(P<0.01)。结论老年ACI患者LDL-C/HDL-C、non-HDL-C、RLP-C、sLOX-1水平明显升高,且与神经功能缺损程度及颈动脉粥样硬化斑块密切相关。

一种惯性辅助卫星导航系统及其完好性检测方法

针对传统的卫星导航/捷联惯导(GNSS/SINS)紧耦合组合系统中SINS测量影响所有的观测量,以及SINS故障不能被隔离的缺点,给出了一种新的惯性辅助卫星导航紧耦合组合结构及其完好性检测方法。设计了紧耦合系统结构和卡尔曼滤波器,将SINS测量转换为虚拟伪距,作为GNSS伪距测量的扩展,并设计了基于滤波新息的残差检验法(RCTM)和自主完好性检测外推法(AIME)来进行完好性检测。该紧耦合方法可以通过虚拟卫星的选择降低几何精度因子,在提高导航精度的同时便于完好性检测。仿真结果表明惯性辅助卫星导航新方法可以有效地提高导航精度,RCTM法对于阶跃故障和快变的斜坡故障检测是非常有效的,而AIME法对于慢变的斜坡故障检测具有更好的性能。

基于UKF的四元数载体姿态确定

对于低精度高噪声的传感器组成的低成本姿态测量系统,本文引入U nscen ted K a lm an filtering(UKF)用于姿态确定,设计了有陀螺测量和四元数差分法的无陀螺测量两种UKF滤波器;应用四元数避免了欧拉角法的奇异问题;用高斯-牛顿误差最小法将六维参考向量转化为四元数,作为观测量的一部分,使九维非线性观测方程转化为七维线性方程进行滤波,减少了计算量;应用仿真数据进行算法验证,成功得到姿态估计;对两种算法在低速和高速状态下进行验证,仿真结果表明了该方法的有效性。

基于多解分离的GNSS/Inertial组合系统完好性监测

在卫星导航系统的完好性监测中,通常的接收机自主完好性监测过分依赖于可见星的几何分布,并且不能提供足够的可用性。针对该问题,给出了一种基于多解分离的惯性辅助卫星导航完好性监测方法。在对基于奇偶矢量的接收机自主完好性监测法及其可用性分析基础上,设计了基于多解分离的卫星导航/惯性组合导航紧耦合滤波器,推导了其完好性监测以及可用性计算方法。通过仿真实验,从可用性、阶跃故障和斜坡故障的完好性监测效果等方面,对两种方法进行了对比分析。结果表明,多解分离法在5颗星时仍能定位故障,水平保护限值可以降低50 m,对于1 m/s的斜坡故障检测时间可以缩短71 s,显著提高了完好性监测性能。

地面站频率不稳定对航天器跟踪性能影响的分析

针对地面站的频率标准对航天器跟踪性能影响的问题,采用双向跟踪模式建立了多普勒测速跟踪系统模型。研究了频率标准的确定性和随机性起伏对无线电多普勒测量的影响。分析表明,时间统一系统的不准确和不稳定导致的频率标准不理想,是无线电跟踪测量的主要误差源,进一步推导了Allan方差、取样时间以及电波往返传输时间与地面站系统多普勒测速精度的关系。通过铷、铯、氢原子频率标准的仿真实验,验证了分析方法的有效性。

主动磁控微卫星姿态控制

采用偏置动量轮加磁力矩器作为控制方案的非重力梯度微卫星不同于通常的速率阻尼—姿态捕获—动量轮起旋控制模式.针对这一问题,该文提出了B-DOT磁控加动量轮常值起旋、主动磁控加常值动量轮进行姿态捕获和稳定控制的方法,设计了限制姿态反馈控制律进行捕获和稳定控制,以及LQG稳定控制律.采用磁场测量与磁控分时处理的策略,考虑测量误差和干扰力矩,以及不同偏置动量进行仿真.结果表明该方法使整个控制过程操作简捷,初态控制阶段时间显著减少,稳态阶段具有较高的控制精度和抗干扰能力.

磁控微小卫星速率阻尼和姿态捕获研究

针对非重力梯度稳定、偏置动量轮加三轴磁控的微小卫星初始姿态控制阶段,采用B-dot控制进行速率阻尼,设计了滑模控制律进行姿态捕获。除了磁控阻尼—捕获—动量轮起旋外,还首次提出了B-dot加动量轮常速起旋、磁控加动量轮姿态捕获的新方法。仿真结果表明,纯磁控的B-dot方法能有效得进行速率阻尼,滑模控制捕获姿态精度高、时间短;B-dot阻尼同时进行动量轮开环起旋,可以迅速使姿态稳定,滑模磁控律可以有效得对偏置动量卫星进行大角度姿态控制,尤其该新方法操作简捷,明显减少初态控制时间。

基于ERAIM的惯性辅助卫星导航系统完好性检测

针对卫星导航/捷联惯导组合导航系统的完好性检测问题,给出了一种扩展接收机自主完好性检测方法,将单独用于卫星导航系统的接收机自主完好性检测方法扩展到组合导航系统中。通过综合卡尔曼滤波器的状态预测模型与量测模型,采用最小二乘估计原理来解算最优估值,建立新的量测模型进行卫星导航/捷联惯导组合系统的完好性检测,包括故障探测、识别、可靠性以及可分离性的测量。仿真结果表明,扩展接收机自主完好性检测法可以明显提高组合导航系统的完好性检测性能。

纯磁控微小卫星姿态控制研究

针对微小卫星速率阻尼、姿态捕获及三轴稳定的不同姿态控制模式,设计了采用纯磁控的控制律.首先以轨道坐标系为参考建立卫星模型,然后在卫星能量分析和Lyapunov稳定方法基础上,应用B-dot控制进行速率阻尼,给出了全局稳定能量控制来进行姿态捕获和三轴稳定控制的新方法,同时根据线性化的卫星模型,设计了常系数LQG控制律.仿真结果表明,B-dot可以有效地进行速率阻尼,能量控制策略适用于大角度姿态捕获和三轴稳定,稳定控制时LQG与能量控制相比具有更高的精度,但稳定度略差.

基于GPS的中、高轨道航天器定轨研究

利用GPS确定空间航天器轨道,尤其是GPS在中、高空间航天器定轨中的应用.针对中、高轨道中可见星少及GPS信号微弱等问题,提出了有效的微弱信号检测算法,提高了GPS接收机的接收能力.同时提出了利用伪加速度测量和轨道约束进行定轨解算的新方法,使得在HEO(高偏心轨道)中利用两颗可见星可以解算定位解,对GEO(静止地球轨道)只用一颗星就可求解,仿真结果表明该方法具有很好的效果.

基于改进涡格法的飞翼飞行器动力学建模方法

针对柔性飞翼飞行器动力学建模中存在的气动非线性问题,提出了一种基于改进涡格法的非线性动力学飞翼飞行器建模方法。首先,对飞翼飞行器的几何参数和结构特性进行了介绍和分析,为后续建模工作提供了基础参数。然后,设计了飞行器动力学模型,其中采用改进后的涡格法将气动非线性因素引入空气动力学模型,和结构动力学模型、飞行动力学模型、执行机构和传感器共同组成了全机模型。最后,根据柔性飞翼飞行器的实际参数进行了仿真实验,通过根轨迹图和系统响应结果,验证并分析了气动非线性因素引入对飞行器动力学建模的影响。仿真结果表明,该飞行器模型能够充分反映气动非线性特性,而气动非线性因素的引入也会对模型响应的颤振特性和系统响应产生影响。

低成本姿态测量系统研究

针对由低精度的惯性陀螺、加速度计、磁强计组成的低成本姿态测量系统,该文进行了组合算法研究。设计了有陀螺测量和基于四元数差分法的无陀螺测量2种广义卡尔曼滤波器(EKF);采用四元数避免了欧拉角法的奇异问题;用高斯-牛顿误差最小法将六维观测量转化为四元数,作为观测量的一部分,显著减少了直接使用EKF的计算量。设计了仿真数据进行算法验证,成功地得到姿态估计,并对2种EKF滤波器在低速和高速状态下进行验证,取得良好效果。

喷气/偏置动量轮联合微小卫星三轴稳定控制

针对偏置动量轮加喷气的微小卫星姿态控制方案,给出了LQG和Lyapunov控制的两种三轴稳定控制方法。首先以轨道系为参考建立了卫星、偏置动量轮以及喷气系统模型,在此基础上设计了两种喷气/动量轮联合控制律。仿真结果表明两种控制方法,将动量轮和采用PWM技术的喷气系统进行联合控制,与单独动量轮俯仰控制、喷气进行滚动-偏航控制的传统方法相比较,具有更高的控制精度,并且减少喷气系统的燃料消耗,同时还可以减少动量轮饱和的机会。

基于(w,z)参数化的欠驱动微小卫星姿态再定位控制

(w,z)参数化是一种新的姿态表示方法,它通过两次垂直的旋转来表示卫星姿态,和描述的运动方程相互解耦,可以分别进行控制,有其独特的优点.本文首先推导了(w,z)参数并给出了运动模型,然后针对非对称微卫星的欠驱动姿态再定位控制,采用微分平滑的方法设计了可行的再定位运动轨迹,给出了相应的跟踪控制律,并以PWM(脉宽调制)喷气系统进行仿真,验证了本文方法的有效性.

基于广义卡尔曼滤波的伪距组合GPS/INS导航

提出了一种利用广义卡尔曼滤波进行GPS/INS组合导航的技术 ,同时给出了一种最优选星算法。采用间接的反馈校正设置 ,直接利用伪距数据和不受噪声污染的星历数据。利用该方法 ,组合导航精度高 ,在导航过程中若丢失GPS信息 ,短时间内单纯INS的导航精度仍能保持。恢复GPS信号后组合系统继续正常工作。

基于惯性传感器网络的分布式导航方法

通常的惯性导航冗余配置及其信息融合技术,是基于相同的系统状态模型,不适合分布式惯性传感器网络的应用。针对该问题,给出了一种基于惯性传感器网络的分布式导航方法,将多个惯性测量单元配置在载体不同部位,不仅能提供冗余的导航信息,还能提供局部运动测量。在惯性网络结构分析基础上,建立了惯性网络动态测量模型,采用最大似然估计和信息滤波法,设计了分布式惯性测量融合与导航状态融合的分阶段信息融合算法,通过仿真进行了验证。结果表明,所提方法充分利用了其他节点的惯性传感器信息和同类导航状态信息,可以提高整个惯性传感器网络的估计性能和故障容错能力,在提高低性能节点导航精度的同时实现对高性能节点的自动对准。

基于ANFIS自调整EKF的微卫星姿态确定研究

针对太阳敏感器、磁强计以及惯性陀螺组成的微卫星姿态确定系统,设计了有陀螺测量和基于四元数差分法的无陀螺测量两种广义卡尔曼滤波器(EKF)。由于EKF设计复杂,通常参数计算和调整依赖地面系统,现应用自适应神经模糊推理(ANFIS)进行EKF的参数自调整;使用四元数避免了欧拉角法的奇异问题;采用高斯-牛顿误差最小法显著减少直接使用EKF的计算量。设计仿真数据进行算法验证,结果表明该方法能成功地得到姿态估计,ANFIS可以提高EKF精度,增强鲁棒性,而且便于最优的在轨自主导航。