无陀螺卫星姿态的二阶插值非线性滤波估计

采用四元数作为姿态描述参数 ,提出了一种确定无陀螺卫星姿态的新方法 ,即二阶插值非线性姿态估计算法 ,它能够利用星敏感器提供的矢量观测信息准确地估计三轴稳定卫星的姿态。这种姿态估计算法的实现非常简单 ,其运算量与传统的扩展卡尔曼滤波姿态估计算法相当 ,但滤波性能却与基于二阶泰勒级数近似得到的非线性姿态估计算法一致。而且 ,在二阶插值非线性姿态估计算法中 ,不会遇到由四元数正交约束所造成的协方差阵奇异性问题。

二阶插值非线性滤波在卫星姿态确定中的应用

基于多项式插值近似,导出了具有良好实时性能的二阶插值非线性滤波算法,并将该算法应用于星光-陀螺模式下三轴稳定卫星的姿态确定中.这种姿态估计算法的实现非常简单,其运算量与传统的扩展卡尔曼滤波姿态估计算法相当,但滤波性能却与基于二阶泰勒级数近似得到的非线性姿态估计算法一致;而且,在二阶插值非线性姿态估计算法中,避免了由四元数正交约束所造成的协方差阵奇异性问题.

基于硬件的二阶插值单精度函数近似

最简单的初等函数实现方法是查找表,但其只有与简单算术操作相结合才可实现单精度的函数近似;在介绍已有同类研究后,文章提出了一种基于二阶插值的改进查表计算结构,所需查表后的算术操作数据宽度低,不仅减少常数存储ROM面积,并且改善了系统总延迟;此固定结构可适合所有的初等函数的近似查表。

二阶切触有理插值算子的构造方法

通过引入二阶插值算子,给出了一种较为简便的构造切触有理插值的新方法和一种新型的切触有理插值公式。如果用该方法所得插值函数次数较高,还可以通过引入多个参数的方法,对所构造的有理插值函数进行降次。该方法比常用的连分式方法更为简便易行,具有较强的实用价值。

电力电子开关电路的保阻尼二阶精度插值方法

为避免电力电子开关反复动作出现数值振荡导致仿真结果出现偏差,使用插值方法回退到开关动作时刻重新仿真是最有效的方法。但是以往的插值方法着重于回退之后数值算法的切换和步长的选择,对于插值方法精度问题和阻尼特性并无太多研究。文中提出一种将数值方法 TR-BDF2与改进的二次插值技术结合,适用于开关电路仿真的新方法。除了保留插值后的二阶精度外,该技术还保留了抑制由开关动作引起的变量快速瞬变的能力。由于常规插值技术不具有阻尼特性,如果在数值振荡尚未衰减时使用插值,则会导致精度下降。因此要达到所需精度水平,积分步长有时小于预期值。利用TR-BDF2与改进的插值技术相结合的新方法在开关动作时不会受到影响,可有效提高仿真效率。通过理论推导和算例结果分析,与传统方法相比所提方法更具优势,是一种更加高效、可靠的方法。

基于二阶斯特林插值滤波器的电池SOC估计

锂离子电池荷电状态(SOC)精确估计是延长电池寿命和安全使用的关键。为了准确估计电池的荷电状态,本文采用混合二阶RC模型和二阶斯特林插值滤波算法对锂电池的SOC值进行估计。首先对混合二阶模型的锂电池动态特性跟踪性能进行了研究,随后给出了一种基于二阶斯特林插值滤波器的锂电池SOC估计算法,并在安时积分法中加入不可用容量作为新的标准值。最后用实验数据与仿真结果进行了对比。仿真和实验的结果表明,该模型能很好地体现锂电池的动态特性,且二阶斯特林插值滤波算法有着比扩展卡尔曼滤波算法更好的估计精度,而且比起EKF能更准确的跟踪锂电池的非线性程度。

基于二阶拉格朗日插值求解动力响应的逐步积分法

为了求解结构动力学响应,提出了一种新的逐步积分法。通过二阶拉格朗日插值在局部时间域上对位移进行离散,并给出逐步递推计算格式;采用参数θ控制算法的稳定性和计算精度。该方法具有稳定性好、二次精度、自起步的、计算格式简单的特点。通过选取不同的θ值与Newmark法、Wilson法、精细积分法的数值结果对比分析表明:该方法是正确而又可靠的。

再生核空间H(K)中的二阶微分算子插值样条

讨论再生核H（K）空间中的样条函数,给出了其等价性条件;证明了它的一个二阶微分算子插值样条既可由再生核函数表示又可由折线函数表示,这不仅在理论上便于获得此种插值样条函数的最佳性质,而且在应用上也便于数值计算.

二阶切触有理插值算子的构造方法

通过引入二阶插值算子，给出了一种较为简便的构造切触有理插值的新方法和一个新型的切触有理插值公式．如果用该方法所得到的插值函数次数较高，还可以通过引入多个参数的方法，对所构造的有理插值函数进行降次．该方法比常用的连分式方法更为简便易行，具有较高的实用价值．

基于二阶牛顿插值的图像自适应缩放设计及实现

针对图像插值算法的不足会导致图像模糊及边缘不清晰等不良视觉效果,提出一种新的基于二阶牛顿插值的自适应缩放算法。根据插值点的位置对图像水平方向进行插值计算得到中间图像;根据中间图像计算出插值点的垂直方向、45度方向和135度方向上的二阶差分等参数;判断插值点位置并计算得到目标像素图像。对算法进行硬件实现及验证,结果表明,该算法图像缩放效果更优,图像边缘保护更佳,其峰值信噪比(PSNR)和边缘保护指数(EPI)优于其他算法,且计算复杂度低,利于硬件实现。

基于二阶Newton插值的莫尔条纹消除算法

数码相机拍摄容易受到颜色滤波阵列(CFA)采样频率的规则性图案干扰,导致输出图像带有莫尔条纹。为解决该问题,提出一种基于二阶Newton插值近似的数码图像莫尔条纹消除算法。利用小波变换提取G分量在水平和垂直方向的高频信息,通过对高频信息做频域变换模拟CFA混叠过程,进而对图像中莫尔区域及其潜在区域进行检测。针对莫尔条纹区域,利用二阶Newton插值获取G分量各方向的估计值,并对所得估计值加权平均取得丢失的G分量,再采用色差空间模型插值恢复R和B分量,最终得到消除莫尔条纹且包含完整RGB信息的图像。实验结果表明,该算法在不影响图像色彩质量的同时能有效去除莫尔条纹,且相比双线性插值、Hibbard等算法恢复图像的峰值信噪比更高、主观视觉效果更好。

插值非线性滤波技术在大失准角传递对准中的应用研究

为了避免扩展Kalman滤波算法中的矩阵微分计算，提高计算效率，降低非线性函数线性化逼近中的高阶截断误差影响，文中分别利用一阶和二阶Stirling多项式插值逼近公式计算系统状态变量均值和方差矩阵，按照EKF滤波算法计算流程建立非线性系统一阶和二阶插值滤波算法。基于大失准角传递对准非线性系统滤波实时性和精确性要求，应用一阶和二阶插值滤波算法对其实现系统状态滤波研究。从仿真结果可以看出，与EKF算法相比，插值滤波算法计算量小，有效提高了传递对准非线性系统滤波精度，其中二阶插值滤波算法估计性能最好。

变尺度快速二阶非线性优化算法在神经网络辨识中的应用

神经网络是非线性系统建模与辨识的重要方法 ,反向传播 (BP)算法常常用在神经网络的权值训练中 ,但是 BP算法的收敛速度慢 .本文提出一种变尺度二阶快速优化方法 ,在这种方法中用二阶插值法来优化搜索学习速率 ,然后将这一方法应用于神经网络的辨识中 ,仿真研究表明新算法有更快的收敛速度和更好的收敛精度 .

插值滤波器在单站外辐射源无源定位中的应用

把一种基于stirling内插公式的插值滤波器(DDF),应用于单站外辐射源无源定位中的非线性滤波问题。与传统扩展kalman滤波(EKF)相比,插值滤波器避免了非线性方程泰勒展开求解的过程,同时实现复杂性和计算量都很小。计算机仿真表明,一阶插值滤波(DD1)滤波精度相当EKF,而二阶插值滤波(DD2)滤波精度接近甚至略优于无轨迹kalman滤波(UKF)。

一种多个异步采样的暂态同源录波文件分析方法

提出了一种多个异步采样的暂态同源录波文件分析方法,运用电流突变量、牛顿二阶插值、多级FIR滤波和最小二乘曲线拟合等信号处理方法,实现对多个异步采样的同源波形进行波形对齐和比对分析,为继电保护装置采样回路的实时监测、电力系统隐患预判、智能变电站运维检修效率提高提供了基础分析数据,保证了电网的安全稳定运行。

旋转弹导航系统研究

旋转弹自转角速度大,由陀螺仪和加速度计组成的传统导航系统难以应用,提出用微小型加速度计构成无陀螺微惯性测量单元GFMIMU(Gyroscope-Free Micro Inertial Measurement U-nit)为旋转弹提供完整的导航信息。根据无陀螺的测量原理,充分利用多个加速度计的冗余输出信息构建自滤波系统,抑制GFMIMU角速度误差的快速发散。为克服GFMIMU长时间工作姿态角误差的积累,采用磁强计与其进行组合导航;从解算精度与实时性考虑,基于四元数描述建立了该组合导航系统的状态方程和观测方程,并采用二阶插值滤波器进行信息融合。最后,对所设计的组合导航系统进行系统仿真,仿真结果验证了该系统设计方案的可行性。

瞬变流摩阻计算及摩阻对水力瞬变的影响

摩阻损失的精确计算对于长输管道的水力瞬变分析是很重要的一个环节,过去为减少计算工作量,采用固定摩阻系数和流量一阶近似法计算瞬变流摩阻,精度有限.本文跟踪液流流态变化,采用变摩阻系数和流量二阶插值法计算瞬变流摩阻,提高了摩阻计算精度.同时,从理论上分析了管道摩阻对水力瞬变的影响,澄清了一些模糊认识.

无刷直流电机故障诊断及容错控制技术

针对无刷直流电机用霍尔位置传感器易故障问题,提出位置传感器故障诊断方法及容错控制技术。通过霍尔信号的Clark矢量变换,根据所得霍尔矢量相位的特点,提出了通过检测其相位变化诊断霍尔故障类型的方法。分析各种霍尔故障类型对转子位置估算精确度的影响,提出了两种容错控制策略:改进型混合观测器补偿法;改进型插值容错控制算法。在所搭建的电机控制试验平台上,通过模拟霍尔传感器故障实验,分别在稳态运行、动态运行(包括转速突变、变负载运行)时,验证所提算法的有效性和可靠性。实验结果表明,所提故障诊断法可快速识别霍尔故障类型,两种算法在单霍尔和双霍尔故障时都能准确地估计转子位置,有效补偿霍尔故障,而改进型插值容错控制算法具有更好的动态性能。

基于虚拟仪器的高精度压力信号放大系统设计

微弱信号的放大要求高、难度大,涉及信号放大以及信号放大的稳定性及精密度要求。差动放大技术由于具有抑制共模信号而仅放大差模信号、增益高的特点,被应用于小信号放大技术中。系统设计采用具有差分放大功能的AD620芯片,放大了应变式传感器的微弱电压信号,以实现系统高精度的要求。采用虚拟仪器技术对放大后的信号进行采集和分析处理,并编写相应的显示界面。用二阶插值法对测量数据进行分析,验证了电路的精确性。

空间非合作机动目标跟踪相对导航方法研究

就基于雷达测量的空间非合作机动目标跟踪相对导航问题进行了研究,提出了一套既能够处理测量粗差,又能使滤波器在存在未知输入情况下快速收敛的相对导航算法。本文将强跟踪滤波器的思想引入到二阶分离插值滤波算法(DDF2),设计DDF2-STF滤波器;另外,本文将DDF2与Huber滤波算法相结合,设计DDF2-Huber滤波器;最后,本文设计了相应的滤波器切换准则,根据不同情况选用DDF2-Huber和DDF2-STF滤波器,从而得到一套完整的相对导航算法。数学仿真证实了所提出相对导航算法的有效性。本文的研究成果为工程设计提供了理论参考。