考虑坐标耦合的三维变结构多模型机动目标跟踪方法

在3维空间机动目标跟踪过程中,目标运动先验未知和坐标耦合误差会引起运动模型-模式失配,而模型-模式失配会引起状态估计有偏。该文根据目标运动速度正交条件修正状态转移矩阵,利用原始-对偶正则约束空间测量到球面可行域,结合自适应转弯率模型和无迹卡尔曼滤波(UKF),进行模型状态滤波并融合状态估计的一致输出,推导3维变结构多模型无迹卡尔曼滤波(VSMMUKF)算法。实验结果表明,相比多模重要性无迹卡尔曼滤波(MIUKF)算法,VSMMUKF计算量相当,能够更准确地拟合3维空间点目标机动运动。相比于交互多模型最大最小粒子滤波(IMM-MPF)算法,VSMMUKF跟踪固定翼无人机(UAV)的滤波精度提升了2.8%~59.9%,整体算法负担减小了1个数量级。

基于IMMKF算法的ADS-B监视应用目标跟踪

目标跟踪是机载广播式自动相关监视(ADS-B)应用的基础功能,对提升航空器周边的弱机动民航飞机目标跟踪性能具有重要意义。提出一种基于交互式多模型卡尔曼滤波(IMMKF)算法的ADS-B监视应用目标跟踪方法。首先,针对弱机动背景下的民航飞机的飞行特点,建立包含匀速模型和标准协同转弯模型的运动模型集,并对模型进行线性化近似;然后,将模型预测和ADS-B状态矢量量测数据作为IMMKF算法中多个并行卡尔曼滤波器的输入,进行并行滤波;最后,计算得到目标状态矢量的估计和模型近似概率,并作为下一次迭代的输入。结果表明:相比于基于匀速模型的卡尔曼滤波目标跟踪方法,IMMKF算法的位置跟踪误差降低了59%,速度跟踪误差降低了77%,显著提升了状态估计性能,具备较高的跟踪精度、稳健性与计算效率,在ADS-B监视应用中具有实际应用价值与借鉴意义。

临近空间高机动目标二次滤波轨迹跟踪及预测

为解决单一观测器对临近空间飞行器长距离跟踪精度低的问题,采用了多观测器协同跟踪方法;为实现对临近空间高机动目标运动状态信息的准确拟合,提出交互多模型二次滤波方法;基于目标的跟踪信息,结合差分整合滑动平均自回归(Autoregressive Integrated Moving Average,ARIMA)模型实现对目标轨迹的预测。仿真结果表明二次滤波轨迹跟踪及预测方法与传统跟踪预测方法相比,有效提升了对目标运动信息等跟踪预测精度,角速度跟踪误差从30%降低到5%以内,速度跟踪误差从20%降低到2%以内,并在无需大量先验信息的前提下实现对目标未来100s内的轨迹进行有效预测,误差不大于0.5km。

半控和全控器件串联的耦合关断模型及协调配合策略

换流器拓扑改造是从器件角度彻底解决换相失败(commutation failure,CF)问题的尝试。然而,目前相关研究忽略器件开关特性,导致关断模型不清晰,无法准确判断晶闸管阻断能力恢复过程并分析作用机理。文章基于器件层面的考虑分析CF的原因,研究一种半控和全控器件串联的结构。首先,分析其耦合关断过程的电流流通路径,进而建立耦合关断特性模型并详细分析其作用机制。然后,基于该机制,提出一种考虑器件阻断特性的半控和全控器件串联协调配合策略。最后,仿真验证半控和全控器件串联结构能够改善晶闸管的关断特性,提高双馈入高压直流输电系统抵御CF的能力。

干线协调控制下适用左转待转区的信号配时研究

基于MAXBAND方法量化相序对相位差的影响,依据不同相序下的相位差与行程时间的关系构建绿波带在最小协调相位内的偏移模型,在保证干线协调控制效果的条件下,进一步明确干线交叉口适用左转待转区的绿信比范围,并结合武汉市解放大道上两个连续设置左转待转区的交叉口进行案例分析.结果表明:在该方法获得的左转待转区适用范围内,交叉口均设置lag-lag相序相较于未全部设置lag-lag相序的情况平均带宽增加6.67%,平均排队长度与平均行程延误分别降低6.73%和15.03%.

A coordinated bus bridging and metro short turning model in response to urban metro disruptions

When an urban metro disruption occurs,the urban metro usually operates in a short turning mode and bus bridging is the typical way to relink the disconnected stations.For emergency response models dealing with urban metro disruptions,minimizing passenger delay in the bus bridging process and the metro short turning process is usually the optimization objective.In this study,we simultaneously consider the passenger delay in the bus bridging process and the metro short turning process to develop a coordinated emergency response model dealing with urban metro disruptions.The proposed coordinated model is validated in an actual urban metro line using actual passenger boarding demand data.Useful insights in response to urban metro disruptions are obtained.

新的“S-蛇形”机动目标模型及跟踪方法研究

为了解决三维空间蛇形机动目标跟踪算法中模型失配的问题,提出了新的"S-蛇形"机动目标模型。该模型基于研究分析了平面内原始机动转弯模型,考虑目标在垂直方向做简单的匀速直线运动,对二维机动转弯模型进行了三维补维,但经仿真分析发现,此模型在机动变轨处出现"折返"现象,为了克服此缺点,又对该模型的状态转移矩阵进行了修正,提出了一种新的"S-蛇形"机动目标模型,该模型能够很好地匹配蛇形机动目标真实运动轨迹。最后在扩展卡尔曼滤波算法(EKF)中应用该模型,对真实蛇形机动目标进行滤波跟踪,通过Monte-Carlo仿真,结果验证了此算法跟踪精度高,也进一步证明了改进模型的合理性和实用性,并已经初步应用于某新型武器装备跟踪系统调试中。

三维高速机动目标跟踪交互式多模型算法

对三维机动目标,尤其是高速机动目标的跟踪一直是目标跟踪领域的重点和难点,通过二维或解耦模型扩展并不一定能满足精度要求.提出了一种基于常速模型、"当前"统计模型、带约束的三维常速率协同转弯模型的交互式多模型算法.通过对包括匀加速模型、Singer模型、"当前"统计模型在内的不同模型组合进行Monte-Carlo仿真比较表明本算法对三维高速机动目标跟踪是有效性,并具有很好的实用性.

机动目标模型的研究进展

回顾了近年来机动目标模型的研究与发展;重点分析讨论了Singer模型、"当前"统计模型、自适应当前输入统计模型、Jerk模型及坐标转弯模型的优缺点,指出了各个模型的局限性,并得出有意义的结论;最后指出了机动目标模型研究的难点及未来的研究方向。

基于修正转弯模型的交互多模型跟踪算法

临近空间高超声速飞行器具有极快的飞行速度和独特的机动模式,传统单模型跟踪方法不能对此类目标进行有效跟踪。提出了基于修正转弯模型的交互多模型跟踪算法,该算法修正了转弯模型,利用当前统计模型思想对目标角速度进行实时估计。首先分析了临近空间高超声速目标的特性,然后根据目标运动方程,对目标角速度进行实时估计,最后通过交互多模型实现对临近空间高超声速目标的跟踪。蒙特卡罗仿真结果表明,IMM跟踪算法能够有效跟踪临近空间高超声速目标,且跟踪的精确度、稳定性等明显优于单模型。

转弯机动目标跟踪算法研究

随着新技术的不断发展,各种应用系统对机动目标跟踪提出了日益复杂的要求,原有的机动目标跟踪理论和方法也面临新的挑战。文中针对目标发生转弯的运动模式,首先对笛卡尔坐标系扩维转弯机动模型、极坐标系扩维转弯机动模型、动力学约束的转弯模型、机动中心转弯模型4种转弯模型进行了总结,然后对上述4种转弯模型进行了仿真比较,最后得到了结论和建议。

基于体积力法的船舶回转运动水动力数值研究

船舶的回转性能是船舶操纵性能的一个重要方面,准确预报船舶回转运动时的水动力对于船舶的安全操纵设计具有重大意义。对照试验数据,应用计算流体动力学(CFD)方法,基于商用软件FLUENT数值求解RANS方程,采用定常旋转坐标系,运用一种便捷的描述型体积力模型代替实体螺旋桨的作用,预报船舶做单平面定常回转运动时的受力和力矩。计算结果与理论值吻合较好,研究表明应用本文所采取的体积力法数值研究船舶定常回转运动是高效、可行的。

基于神经网络的直升机协调转弯控制律设计

针对直升机协调转弯控制提出了一种控制律设计方法。首先,在小扰动线性模型基础上,建立描述直升机全包线范围内的T-S模糊模型。其次,分析直升机协调转弯机理,确定相应的控制律结构,利用参数优化算法确定控制参数。最后用所得的控制参数样本训练径向基神经网络,实现全包线范围内的连续调参控制律。仿真结果表明,直升机转弯性能完全满足指标要求,所提出的控制律设计方法可行、有效。

一种用于复杂运动目标跟踪的新技术

对转弯模型在机动目标跟踪中的应用进行了研究,提出了把有直角坐标速度的转弯模型应用到变结构增强型交互式多模型算法中的技术。通过 Monte Carlo 仿真,显示了该技术的良好跟踪性能,并得到了一些有用参数。

二次椭圆-偏心正圆组合活塞裙部加工算法优化及轨迹点计算

二次椭圆-偏心正圆活塞在车用活塞领域得到了越来越广泛的应用,但加工精度普遍较低.详细介绍了二次椭圆-偏心正圆活塞的形状特征,并建立二次椭圆-偏心正圆活塞的数学模型.为了提高此类活塞的加工精度,运用变截面螺旋线轨迹算法,在此基础上,通过MATLAB生成二次椭圆-偏心正圆活塞的加工轨迹点坐标.

角速度估计自适应的IMM三维目标跟踪算法

为了解决三维空间内的机动目标跟踪问题,提出一种基于常速模型和带约束常速率协同转弯模型(CSCT模型)的交互式多模型算法;同时为了解决目标的机动不确定性问题,针对CSCT模型提出一种类似卡尔曼滤波的方法实时精确地估计目标转弯角速度。综合考虑目标角速度的估计值和估计方差,提高目标跟踪的收敛速度,尽可能地减小滤波角速度与机动目标真实角速度之间的误差,最终明显提高了目标跟踪精度。Monte-Carlo 200次仿真结果表明了该算法在性能上有明显提升,对三维机动目标跟踪效果显著,并证实了该方法的实用性。

数控车削加工精度综合预测模型构建

针对数控车床加工精度控制的要求,提出一种车削加工精度预测综合模型。首先根据影响数控车削加工的因素,引入齐次坐标变化,构建多因素加工精度预测综合模型;其次利用综合误差法对各个精度的加工误差进行辨识,从而计算得到预测的工件直径;最后根据上述模型,以CAK 8085dj作为实验对象,对其误差进行测量,并与实际加工值进行比较,从而验证了上述模型的有效性和可行性。

钩形弯交叉口信号协同控制优化方法研究

针对车辆在钩形弯交叉口与相邻常规交叉口间的整体运行特性,建立了各条车道的车辆平均延误计算模型。以各交叉口的周期时长和相位绿灯时间为约束,钩形弯交叉口与相邻常规交叉口间的车辆平均延误最小为目标,建立了信号协同配时方案。以位于苏州市高新区内有轨电车沿线的两个相邻交叉口为例,采用实际数据验证所建立的方法,并设置钩形弯渠化方案。将设置的钩形弯交叉口与其相邻常规交叉口的信号协同作为改进方法,在VISSIM软件中对比分析改进方案与现状方案的车辆延误指标。实验结果表明,钩形弯交叉口与相邻常规交叉口的信号协同优化方法可有效提高交叉口的通行能力,尤其是干道直行机动车的通行能力,可降低车辆的平均延误。

基于转弯模型的自适应交互式多模型跟踪算法

针对舰炮火控系统中搜索雷达对来袭导弹跟踪为背景,提出一种基于坐标转弯模型(CT)的自适应交互多模型跟踪算法(AIMM-CV/CT),模型集取为一个匀速和一个坐标转弯模型,滤波器采用各子滤波器模型噪声方差在线计算调整的自适应交互式多模型算法;给出了比例导引规律来袭导弹的航路仿真方法,并对AIMM-CV/CT与IMM-CV/CT算法进行了仿真比较。仿真结果证明了本文算法的正确性和有效性。

基于复旦新SPM的STIM的模型设计

随着复旦大学现代物理研究所对新的扫描质子微探针系统SPM (ScanningProtonMicroscopy)的引进和硬件系统建设的完成 ,根据该新扫描质子微探针系统所预期能够达到的实验条件 ,对STIM (ScanningTransmis sionIonMicroscopy)的物理机制进行了分析 ,基于相应的适合于复旦SPM系统的实验状况 。