基于UKF滤波的水下目标被动跟踪研究

传统算法在解决目标被动跟踪时存在有偏、收敛速度慢或发散等不足,文中将无迹卡尔曼滤波(UKF)算法应用到目标的被动跟踪.该算法是一种以扩展卡尔曼滤波算法为基本框架,以贝叶斯理论和UT变换为理论基础的新型滤波算法.根据UT变换的基本原理给出了滤波过程的具体计算步骤并进行了仿真计算.理论分析和仿真结果表明,UKF算法的性能相当于二阶高斯滤波器,UKF算法在目标被动跟踪中的滤波精度、稳定性和收敛时间都优于EKF算法.     

基于小波变换的轨道不平顺信号分析

为消除轨检车速度不稳定对采集的轨道不平顺信号频谱分析的影响，利用Haar小波变换建立了原始信号瞬时频率与Haar小波系数的关系，以计算瞬时频率．根据求取的瞬时频率对采样信号进行内插和重采样，再对重采样信号进行傅立叶变换，即可得到消除了畸变的频谱．     

快速线路轨道刚度合理值的研究

轨道动态几何形位直接对行车安全、轮轨作用力、车辆振动产生影响.轨道动态几何形位的变化与众多因素相关.轨道刚度变化同时影响着轮轨动荷载和轨道动态几何形位的变化.将沪宁线轨检车实测动态不平顺输入动力仿真软件,分别计算不同垂向和横向刚度时的轮轨动轮载和钢轨的垂向、横向动位移,并改变车辆速度和输入不平顺的大小,分析轨道不平顺、轮轨动荷载和钢轨动位移之间的关系.利用正态分布的原则统计不同状态下动轮载和动位移的最大值,分析对比钢轨动态变形和轮轨动荷载随刚度和速度的变化趋势,提出了合理的轨道刚度取值范围,并分析了初始不平顺大小对轨道动态位移的影响.     

基于改进UKF的BDS/IMU组合列车定位方法

为提高列车定位的精确性和连续性,采用北斗卫星接收机和惯性测量单元构建车载组合定位系统.针对多传感器组合定位信息融合估计的非线性和鲁棒性需求,将抗差估计理论的等价权原理应用于标准无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法,构造了一种改进的UKF算法,通过对标准UKF算法的噪声协方差进行等价替换,从而起到调节滤波增益的作用,使得滤波算法对传感器观测粗差具有较强的抑制能力.将改进的UKF算法与标准UKF算法应用于列车组合定位进行仿真比较,结果表明:传感器无观测异常时,改进UKF算法的滤波精度总体上略优于标准UKF算法;当传感器观测值含有随机粗差时,改进UKF算法的滤波精度及稳定性明显优于标准UKF算法,北向、东向位置平均估计误差分别降低了48.5%、48.8%,北向、东向速度平均估计误差分别降低了43.7%、48.9%.     

复线铁路线路三维模型建立方法

应用表面剖分原理, 研究了复线铁路三维模型的构建方法, 将地形、桥梁、隧道等实体表面分割为一系列规则的曲面, 并用格网对其进行描述。将路基的边界点投入到地形三角网中构建新的三角网, 并删除位于边界内的三角形, 从而将地形与建筑物三维模型拼合在一起形成路线三维整体模型, 通过集成AutoCAD及3DSMAX达到对路线三维造型的目的。应用结果表明该方法具有建模速度快, 可靠性高的特点, 对构建复线铁路线路三维模型是可行的。     

轨道不平顺的评价检测及噪声处理方法

轨道质量指数(TQI)检测数据通常为非等时距,采集的数据如缺乏修正和分类去噪处理会极大影响最终的预测精度,目前关于此类研究较少,尤其是去噪方法研究.结合T QI轨道质量指标,在对动静态检测方法进行比较的基础上,选取京广下行线开行轨检列车进行轨道不平顺动态检测.针对收集到的轨道病害检测数据,提出不良数据筛选原则及修正方法,引入卡尔曼(Kalman)滤波法对数据进行去噪,并在京广下行线验证去噪处理效果.结果表明:Kalman滤波效果较好,实时性强,能够有效去除高斯噪声及非高斯噪声,以Kalman滤波去噪为导向的线路精调后所得T QI指标优于未采用该方法的线路指标.最后,针对京广线检测到的轨道病害提出可行整修措施,为现场线路维护工作提供理论指导与依据.     

基于最优路径分析的线路初始平面自动生成方法

为使铁路线路初始平面更经济合理并满足设计规范,提出了基于栅格数据最优路径分析及知识推理生成线路初始平面的自动生成方法.通过采用16单元的骑士邻域模式,在桥梁和隧道施工费用中考虑线路坡度的影响,以及在与线路长度相关的施工费用中考虑速度目标值,改进了Dijkstra算法.利用改进的Dijkstra算法在多个指定控制点之间生成最优路径.通过二分渐进和平面曲线自动配置,将矢量化的最优路径转换为满足设计规范的初始平面.在基于GIS的铁路选线系统智能环境中的应用表明,采用本文方法能生成令人满意的初始方案,与常规方法相比,对局部方案可节约90%以上的线路平面设计时间.     

基于贝叶斯建模的轨道占用识别方法

识别列车所在轨道,是列车运行控制系统必不可少的功能. 提出一种数字轨道地图辅助的基于贝叶斯建模的轨道占用识别方法. 首先,在考虑全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)与方向相关测量误差的基础上进行地图匹配,采用卡尔曼滤波算法处理速度测量值,通过加权求和的方式对GNSS与速度信息进行融合,获得列车沿轨道方向的一维位置;其次,对列车位置假设进行贝叶斯建模,计算在给定GNSS与速度测量的前提下所有可能的位置假设的概率;最后,与设置的假设概率阈值进行比较,对不同的识别结果进行分类. 实验结果表明,基于贝叶斯建模的轨道占用识别法能够减少剔除小概率假设所需的距离,与垂直投影法相比,该方法可以对列车所在轨道做出更确定的判断.     

基于低空风预测模型的救援航迹修正规划方法

针对低空救援航迹易受到侧风影响难以获得准确的航迹规划路径问题,采用数据融合方法预测低空风,修正航空器的低空规划航迹.首先,将飞行区域内的国际交换站作为观测点,通过应用基于无迹卡尔曼滤波（UKF）的数值气象预报释用技术,将观测点的风速、风向记录数据与预报值进行融合,建立低空风预测模型;其次,利用该模型,校正预报数据的系统误差,得出修正的风预测值;最后,结合航空器的爬升率、巡航速度等性能参数与所经航路点的风速、风向信息,依据速度矢量合成原理,修正各航路点的过点时刻.仿真实验表明,与传统的卡尔曼滤波预测方法相比,由UKF方法预测得到的风速、风向RMSE分别减少了12.88%与17.50%,对初始规划航迹的修正更为精确.      

基于小波变换的轨道不平顺信号分析

为消除轨检车速度不稳定对采集的轨道不平顺信号频谱分析的影响,利用Haar小波变换建立了原始信 号瞬时频率与Haar小波系数的关系,以计算瞬时频率.根据求取的瞬时频率对采样信号进行内插和重采样,再 对重采样信号进行傅立叶变换,即可得到消除了畸变的频谱.      

铁路工务、电务、供电检测装备发展现状综述

从铁路工务、电务、供电检测装备的类型、检测对象等角度,梳理了各国检测装备的发展概况,分析了综合检测车、专业检测车、搭载式检测装置的发展历史、技术特点与应用情况,比较了国内外同类型检测装备在设计理念、功能集成、运用维护等方面的差异,分析了中国检测装备存在的不足;在此基础上,借鉴国外先进经验并结合中国实际情况,凝练了中国检测装备的发展趋势。研究结果表明：中国铁路工务、电务、供电检测技术取得了长足进步,部分领域达到或接近世界先进水平;但与实际运营需求相比还存在一定差距,主要表现在检测项目不充足,检测设备自动化和智能化水平较低,检测数据利用不充分,检测成本较高等;针对上述问题,检测装备的发展应朝着检测功能综合化、检测装备小型化与模块化、检测过程智能化与无人化的方向发展,形成可靠性高、检测项目齐全、检测数据精准的现代化检测装备体系,以期实现对铁路基础设施的状态维修和全生命周期管理。     

客货共线无砟轨道钢轨支点压力时程特性分析方法

采用Tekscan压力测量系统现场测试了遂宁—重庆客货共线无砟轨道钢轨支点压力, 提出了高斯函数型钢轨支点压力时程表达式, 并通过现场实测数据对其进行验证; 根据钢轨支点压力时程表达式, 采用时序式加载法对轨道结构模型施加荷载, 并将其动力响应结果分别与车辆-轨道-路基垂向耦合振动模型的计算结果和现场实测结果进行对比。研究结果表明: 现场实测客货车对钢轨支点的最大压力分别为29.91和82.49 kN, 与中国铁道科学研究院测试结果的相对误差小于20%, 故Tekscan压力测量系统可精确测试钢轨支点压力; 高斯函数拟合所得客货车对钢轨支点压力的时程曲线与实测曲线的相关系数分别为0.962 7和0.966 7, 最大压力与现场实测值的相对差异分别为5.15%和0.46%, 最小压力与现场实测值的相对差异分别为7.23%和24.11%, 故采用高斯函数能较好地模拟客货车对钢轨支点压力的时程曲线, 且货车作用下钢轨支点压力时程的模拟精度略高于客车; 基于时序式加载法的荷载激励-轨道-路基模型计算结果与车辆-轨道-路基垂向耦合振动模型计算结果和现场测试结果相比, 轨道板最大位移相对差异分别为5.41%和2.70%, 底座板最大位移相对差异分别为2.86%和5.71%, 轨道板最大加速度相对差异分别为14.00%和23.20%, 底座板最大加速度相对差异分别为13.61%和8.73%。可见, 基于时序式加载法和高斯函数型钢轨支点压力时程表达式的荷载激励-轨道-路基模型可靠, 该方法无需建立车体模型, 既能保证计算效率, 又具有很高的精度。