基于确定性观测的压缩感知MIMO信道参数反馈

在实际资源受限(带宽受限或功率受限)的无线通信系统中,多径信道具有很强的稀疏特性,如何利用这一特点更加高效地将接收端获得的多径信道状态信息(CSI)进行压缩、反馈,是目前信道状态信息反馈技术的研究热点。针对现有多入多出(MIMO)信道状态信息反馈方法中随机观测矩阵需要较大存储空间的问题,引入了确定性Golay测量矩阵,提出了一种基于确定性观测的压缩感知MIMO多径信道参数反馈方法。在接收端对由信道估计得出的信道状态信息利用确定性Golay测量矩阵进行观测,将较少数目的观测值反馈到发送端,在发送端通过重构算法恢复出完全信道状态信息。仿真实验表明,与随机观测相比,采用确定性Golay观测矩阵的方法虽然需要的观测值数目会有所增加,但所需存储空间远小于随机观测矩阵,且利用确定性观测反馈信道状态信息的重构性能与随机观测矩阵相当。

观测不确定性下的高效贝叶斯更新方法及其在机翼结构中的应用

贝叶斯模型更新是一种基于先验分布和观测数据来预测和校准模型的有效方法。在工程试验中,仪器精度、人为误差和环境干扰等不确定因素都会引起观测数据的不准确,进而导致后验分布参数也具有不确定性,给贝叶斯更新带来了新的挑战。为准确得到观测不确定性下后验样本的分布,通过将观测不确定性下的贝叶斯更新问题等价转化为区间和随机变量共同作用下的可靠性分析问题,建立观测不确定性下的贝叶斯更新模型,并提出了模型求解的双层和单层Kriging算法,高效地实现了观测不确定性下贝叶斯模型更新的量化求解。所建模型和方法在机翼等结构中的应用表明,所建模型能够准确度量观测不确定性对后验分布参数的影响,实现观测不确定性下输入变量分布参数的完整更新,有效地降低输入变量分布参数的不确定性;所建的单层Kriging算法可以高效地给出后验样本的平均估计,双层Kriging算法能够精确地给出后验样本分布参数的完整取值区间。相比于蒙特卡洛方法,所提2种方法在保证精度的同时,大幅减少了原始模型的调用次数,提高了观测不确定性下贝叶斯更新的计算效率。

不确定关联时滞大系统的分散鲁棒控制

研究不确定关联时滞大系统的分散鲁棒控制问题,其中不确定性满足范数有界条件.应用线性矩阵不等式(LMI)的方法,得到了系统存在分散鲁棒控制器的充分条件.同时研究了当系统状态不可测时,基于观测器的使系统鲁棒镇定的充分条件.

高速并联机械手臂的自抗扰控制算法研究

针对具有非线性、强耦合以及高速、高加速度等特性的高速并联机械手臂的末端精确定位和抖动抑制问题,提出改进的自抗扰控制解决方案。从并联机械手臂的动力学方程出发,推导了该机械手臂的状态方程,将系统非线性表示为加法和耦合参数的形式,并用自适应算法对耦合参数进行实时在线辨识,基于自抗扰控制算法设计了系统的非线性的控制器。仿真结果表明,在对机械手臂快速响应的要求下,相对于传统的控制算法,关节的超调能够减少,关节位置跟踪精确度得到了提高。采用改进的自抗扰控制策略能够描述出系统的不确定性,解决高速并联机械手臂运行时存在的快速响应和超调之间的矛盾,提高了系统的动态响应性能。

基于压缩感知和红外玫瑰线扫描的红外图像重构(英文)

红外亚成像制导技术是由点源探测技术到成像制导技术的一种过渡,由单元探测器和光机扫描装置组成.红外玫瑰线扫描亚成像系统是亚成像制导中的一种,红外玫瑰线扫描亚成像系统按照特定的图案采集视场中的部分数据并得到一幅含有目标位置信息的亚图像.受单像素相机的启发,主要研究红外玫瑰线扫描亚成像系统中的压缩成像.压缩感知可以在更少的采样数据条件下重构红外图像,其应用到红外亚成像制导系统中一个关键的问题就是观测矩阵的构造.关于随机观测矩阵的研究已经比较广泛,但随机矩阵很难实现.本文提出了一种简单的适用于红外玫瑰线扫描亚成像系统的确定性观测矩阵.此外还提出了一种快速有效的恢复算法,称为优化子空间追踪算法.仿真结果显示构造的观测矩阵能够压缩和重构红外图像,且重构效果优于随机高斯观测矩阵和随机伯努利观测矩阵,提出的恢复算法也具有较好的表现.

基于不确定性的2D激光雷达和摄像机标定方法

为了解决2D激光雷达和摄像机标定受多解问题的困扰,提出基于不确定性的标定方法,通过改进真解选择机制来提高标定的置信度和准确度.首先,基于观测不确定性的似然度对多解的优劣进行评价,提高真解的置信度.其次,将激光点和边界直线的几何约束引入到真解选择的误差度量,提高真解的准确度.试验结果表明:在不同的棋盘格个数下,相比Francisco方法和Zhang方法,所提方法的有效解概率分别提高了2%~20%和30%~260%;在不同的噪声水平下,相比于Francisco方法和Zhang方法,所提方法的旋转矩阵精度提高了1°~5°和3°~14°.试验结果表明所提方法标定结果的可靠性和准确性更高.

青藏高原暖季中西部的断面降雨观测:系统设计与初步结果

青藏高原中西部环境恶劣,地表圈层相互作用强烈,近40年来气候和水循环变化显著.降水实测数据匮乏是该地区地表过程研究的一个瓶颈.近6年来,我们为该地区设计并建立了降雨的南北观测断面和东西观测断面,获得了暖季(5~9月)的小时分辨率降雨数据.南北断面从喜马拉雅山南坡的亚东河谷延伸到高原腹地的双湖县,共31个站;东西断面从高原西边的狮泉河延伸到中部的那曲,共22个站.该观测数据已应用于阐明高原中西部降水的时空变化特征,评价典型格点降水产品的质量,支持区域气候模式的开发,揭示夏季的湖气相互作用过程.该观测数据已在国家青藏高原科学数据中心公布.