基于修正似然滤波的无人机编队相对导航方法

针对无人机编队相对导航系统中视觉导航传感器量测数据存在随机时延问题,提出一种能够处理多步随机延迟量测的修正似然容积卡尔曼滤波(ML-CKF)算法。用多个伯努利随机变量对量测模型进行修正以描述随机延迟;通过边缘化延迟变量来计算滤波的似然函数以从延迟量测中提取准确的信息;采用三阶球面-径向容积准则计算高斯加权积分以解决系统的非线性。滤波中的加权因子根据接收量测的特性进行调整,因此,所提修正似然滤波具有自适应卡尔曼滤波属性。利用罗德里格斯参数表示姿态误差,设计了基于修正似然容积卡尔曼滤波的相对导航滤波器。仿真结果表明:所提算法可以准确地估计出长机和僚机之间的相对位置、速度和姿态,且估计精度高于容积卡尔曼滤波和传统随机时延滤波。

HCKF性能评估及其在传递对准中的应用

针对高阶容积卡尔曼滤波(HCKF)算法在传递对准中的应用问题,提出综合运用多变量函数泰勒级数展开和计算复杂度分析的性能评估方法。基于高阶球面-径向容积准则建立HCKF算法模型,并对其估计精度和计算量进行量化和对比分析:HCKF具有5阶泰勒级数展开精度且计算复杂度为O(n^4),综合性能优于高斯厄米特积分滤波(GHQF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)。将三种非线性滤波算法应用到舰机大失准角传递对准系统中,摇摆台试验结果表明:HCKF的估计精度比UKF高17%,计算量比GHQF小2个数量级,与HCKF性能评估结果一致。

机载导弹大安装偏差下的快速二次传递对准方法

针对机载导弹大安装偏差下非线性传递对准模型复杂、计算量大等缺点,提出了一种基于双线性模型的快速二次传递对准方法。基于分级修正思想,在兼顾对准精度与计算复杂度的前提下分两次完成对准:一次对准采用9维线性模型完成对安装偏差角的粗估计,以其结果为依据将主惯导本体系旋转至虚拟过渡坐标系,从根源上消除大失准角,保证了二次对准线性模型的准确性;二次对准利用一次对准存储的数据和惯导实时输出数据,采用12维线性模型完成对安装偏差角的修正和陀螺仪零偏的估计,从而获得更高的对准精度。地面试验结果表明,该方法与基于无迹卡尔曼滤波的非线性传递对准方法相比,在不影响对准精度的前提下计算复杂度降低了70%,有效解决了机载导弹大安装偏差下传递对准的工程实现性问题。

基于自适应容积信息滤波的无人机相对导航方法

针对无人机编队相对导航系统中由于机体/机翼遮挡导致可见信标点个数随时间变化和视觉导航传感器量测噪声统计特性不确定问题,提出了基于逆威舍特分布的变分贝叶斯自适应容积信息滤波(VBACIF)算法。该算法在信息滤波框架下,采用逆威舍特分布表示量测噪声协方差,将三阶球面径向容积准则和变分贝叶斯理论相结合,在线识别跟踪量测噪声统计特性变化并自适应调节相对导航滤波器的量测噪声协方差矩阵,将每个可见信标点视为一个独立的信息源,融合各信标点的相对视线量测信息从而准确地估计出无人机之间的相对位置、速度和姿态。仿真结果表明,视觉量测噪声协方差未知且时变和可见信标个数变化的情况下,采用VBACIF相对位置、速度和姿态精度较容积信息滤波算法分别提高了24.85%、9.41%和45.52%。

旋转弹无静差控制系统设计

针对旋转弹自旋对控制系统稳态特性的不利影响,提出无静差旋转耦合控制系统设计方法,该方法是在单通道控制系统设计时,引入积分校正环节,对旋转耦合后俯仰和偏航通道的稳态误差进行修正,并分析二阶环节舵机模型的耦合特性和旋转引起的弹体耦合特性。将其应用到旋转弹的某一特征点处,仿真结果表明该方法能有效降低旋转弹自旋给控制系统造成的不利影响。

双天线GPS/MEMS-INS深组合导航方法研究

针对低成本惯性/卫星组合导航系统在复杂环境中易受环境干扰、航向精度较差等问题,对双天线GPS/MEMS-INS深组合导航方法开展研究。考虑不同信号强度下的跟踪特性,基于矢量延迟锁定环(VDLL)、二阶锁相环(PLL)、速度辅助的一阶锁相环,设计了分别适应强信号、弱信号、失锁状态的跟踪环路结构。同时提出一种实用的信号强度判别方法,防止失准通道参与导航滤波器计算,提高导航精度。为保证航向精度,使用双天线接收卫星信号,将双天线载波相位差加入到导航滤波器的量测量中。采用视线矢量水平投影变换,构造了隔离俯仰信息的相位差量测方程,在不对俯仰角造成干扰的条件下修正航向角误差。车载导航试验表明,所设计的导航系统可以在城市环境中提供连续、高精度的导航输出。

Laminar Flow and Heat Transfer in a Circular Tube Located behind a D.C.Arc Plasma Torch

Modeling results are presented for the laminar flow and heat transfer within a circular tube connected coaxially with a d c arc plasma torch. In order to determine the correct boundary conditions at the tube inlet, the computational domain is extended to include both the circular tube and the arc plasma torch. Computational results show that the gas static pressure in the tube increases at first and then decreases slowly, while the heat flux to the tube wall decreases monotonically with increasing distance from the tube inlet. Comparison of some computed results with corresponding experimental data is also given.