自适应强跟踪卡尔曼滤波在陀螺稳定平台中的应用

考虑陀螺稳定平台速度环控制系统含有陀螺测量噪声,设计了带有系统参数扰动迭代估计的自适应强跟踪卡尔曼滤波器,并与模型参考控制系统相结合,然后将其与现有的PI控制系统进行扰动隔离性能的系统仿真对比实验及其结果分析.实验结果表明,所提出的自适应强跟踪卡尔曼滤波器可以进一步提高扰动控制系统的隔离度性能,尤其在把非线性摩擦力补偿一半的情况作为未建模的不确定因素影响情况,所设计的滤波器不但能够稳定地工作,而且模型参考自适应控制系统和PI控制系统的隔离度性能都有明显的提高.

强跟踪滤波器在高动态GPS信号跟踪中的应用

为解决在高动态环境下GPS接收机跟踪环路中频信号失锁的问题,提出了一种基于线性强跟踪卡尔曼滤波器(STKF)理论的GPS信号跟踪环路.此跟踪环路以码鉴相器和载波鉴相器输出作为观测量,利用线性强跟踪卡尔曼滤波器对高动态环境下的码相位误差、载波相位误差、多普勒频率误差以及多普勒频率变化率误差进行估计,并将估计结果反馈给跟踪环路的数控振荡器,从而产生准确的本地载波和本地码.仿真结果表明,在GPS信号载噪比为45 dBHz时,线性强跟踪卡尔曼滤波器跟踪环路在多普勒频率变化率为5.0 kHz/s时仍能可靠跟踪,而传统的基于PLL/DLL和环路滤波器的跟踪环路在1.8 kHz/s时已经失锁.

考虑有色噪声影响的脉冲星导航2级强跟踪差分滤波器

为提高X射线脉冲星导航对有色噪声及太阳系内星历误差的鲁棒性,设计了2级强跟踪差分滤波器(TSTDKF)。首先在分析导航原理基础上,导出了中心天体星历误差对导航结果的误差传递关系,并利用扩展卡尔曼滤波器(EKF)进行了仿真验证;在同一运行轨道上,又结合引力摄动模型对第三天体引力摄动数据进行了分析,证明该部分噪声为有色噪声。根据以上结论,将普通2级卡尔曼滤波器(TKF)的无偏滤波器设计为一种改进的差分卡尔曼滤波器以降低有色噪声对导航系统的影响,同时又在其独立偏差滤波器中根据观测残差构建了多重自适应调节因子以增强其跟踪性能,两者共同构成TSTDKF的2个并行滤波器。通过仿真实验证明,TSTDKF的位置误差性能最大可比EKF和TKF改进56.49%和35.18%,速度误差性能改进27.66%和17.07%;对星历误差的跟踪效果也整体好于TKF。

列车橡胶弹簧参数识别方法研究

针对难以准确判断高速列车车下悬挂装置内橡胶弹簧是否失效的问题,提出了通过广义卡尔曼参数识别算法对装置的阻尼及刚度进行识别从而判断橡胶弹簧工作状态的诊断方法.针对卡尔曼滤波器跟踪速度不足的问题,应用自适应-强跟踪卡尔曼滤波算法对卡尔曼算法进行改进,提高辨识速度.通过对仿真信号及实测数据的辨识结果对滤波器性能进行了验证,结果表明自适应-强跟踪滤波器能够快速对参数进行跟踪.

Strong tracking adaptive Kalman filters for underwater vehicle dead reckoning

To improve underwater vehicle dead reckoning, a developed strong tracking adaptive kalman filter is proposed. The filter is improved with an additional adaptive factor and an estimator of measurement noise covariance. Since the magnitude of fading factor is changed adaptively, the tracking ability of the filter is still enhanced in low velocity condition of underwater vehicles. The results of simulation tests prove the presented filter effective.