舰载超视距雷达信号处理的问题与对策

舰载超视距雷达(Over-The-Horizon Radar：OTHR)对于提高现代舰船的预警和生存能力具有重要意义。但由于干扰信号、时变非线性信道、强杂波背景的综合影响,使得OTHR信号处理的各个环节存在诸多困难。在总结舰载OTHR信号处理所面临诸多挑战的基础上,本文着重分析了舰载OTHR杂波谱展宽及相应对策,得到并指出了可行的解决方法。     

基于GM8125的单片机多串口通信电路的设计与实现

介绍了一种利用GM8125扩展普通的51单片机串口的硬件电路的设计方法,完成多串口通信的功能,给出了软件的设计思路和流程,以及最终测试的效果。     

融合多源数据与元胞传输模型的高速公路交通状态估计方法

针对高速公路管控和决策应对交通状态进行准确、可靠和精细化估计的需求,本文提出了一种基于多源数据+元胞传输模型（Multi-Source Data Cell Transmission Model,MD-CTM）的交通状态估计方法。该方法针对传统CTM模型要求元胞长度必须一致的局限性,提出了一种元胞长度划分的优化方法,能够灵活调整元胞长度和数量。同时,应用卡尔曼滤波技术,将ETC门架流量、稀疏视频检测器流量和样本车辆平均速度数据融合,并与CTM模型相结合,实现高速公路元胞级交通状态估计。为了验证本文提出方法的有效性和准确性,我们利用VISSIM软件构建了长度5 km的高速公路仿真场景。仿真案例结果表明,本文提出的MD-CTM模型能够较为准确地反映不同流量需求下交通流状态的时空演化特征,且相较于CTM模型,其元胞密度估计精度提高12.59%～36.26%。此外,本文选取了成都市绕城高速路段实际场景,对模型的运行效果进行了展示。     

水下航行器模型参数辨识技术

采用系统辨识技术识别水下航行器模型参数,是修正理论计算或船模水动力试验结果,实现精确数学建模的有效手段,对水下航行器总体性能优化、操纵性预报、控制器设计等方面都具有重要意义。重点对基于最小二乘法、人工智能和卡尔曼滤波的3种典型参数辨识方法进行分述,并对相关领域取得的成果、存在的问题和研究热点进行系统梳理。最后,对系统辨识技术在水下航行器模型参数辨识应用领域的发展趋势进行展望。     

基于扩张状态卡尔曼原理的海浪滤波算法

针对海浪干扰下船舶控制系统存在的无效舵问题以及风、流干扰下观测器存在的静差问题,提出一种基于扩张状态卡尔曼原理的海浪滤波算法。该方法首先对船舶一阶Nomoto模型进行离散化,基于带遗忘因子的最小二乘法对模型中的参数进行辨识;以海浪二阶传递函数与一阶Nomoto模型建立用于海浪滤波的四阶状态方程,并以Nomoto模型中环境干扰与未建模动态组成的综合干扰项为扩张状态建立五阶状态方程,基于卡尔曼滤波算法设计海浪滤波器,在实现海浪滤波的同时消除干扰环境下状态观测静差问题。仿真结果表明,本文提出的海浪滤波算法能够有效的滤除船舶航向的高频信号并正确的估计出船舶的运动状态,显著减少了船舶航行时的无效舵问题。     

IXSea Gaps超短基线定位数据卡尔曼滤波研究

文章介绍了IXSea Gaps超短基线定位系统及其优势,以及卡尔曼滤波的基本原理、特点、初始值选取和测量过程中所产生的野值的判断准则。在此基础上编写了适用于超短基线定位数据的卡尔曼滤波程序。对水下定位试验所采集的数据进行卡尔曼滤波,得到了较平滑且与原始数据相吻合的滤波数据。     

基于扩展卡尔曼滤波的多传感器目标跟踪

系统所处环境的复杂性使得现在科技对目标跟踪精度的要求越来越高,而且单传感器状态的估计已经无法满足系统感知外部环境的需要。在此,研究了基于扩展卡尔曼滤波的多传感器目标跟踪方法。仿真表明,扩展卡尔曼滤波对于非线性系统跟踪的效果更好。     

模糊自适应卡尔曼滤波在惯性/地磁导航中的应用

为了提高自主、无源组合导航系统的精度和可靠性,针对惯性/地磁组合导航系统中滤波发散、量测噪声统计特征随实际情况不同而变化的问题,本文在无迹卡尔曼滤波的基础上,通过监测滤波新息的方差和均值变化,采用模糊自适应滤波算法,"在线"调整模型中的噪声方差阵,来改变滤波器的估计均方误差和滤波增益.通过自适应调整Sigma采样中权值的比例因子α,来解决UT变换的非局部效应,达到提高组合导航的精度的作用.仿真结果表明,模糊自适应卡尔曼滤波器可以有效的提高惯性/地磁组合导航系统,克服了传统滤波算法的缺点和不足,提高了滤波精度.     

基于SVD-UKF的车用锂离子动力电池传感器故障诊断研究

针对传感器故障诊断问题,提出通过分析模型预测电压与传感器观测电压的残差来诊断传感器是否发生故障的方法。使用无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter,UKF）算法估计电池的端电压,并提出使用奇异值分解（Singular Value Decomposition,SVD）代替平方根法分解,以解决协方差矩阵非正定导致的算法无法正常运行的问题。提出使用累积和（Cumulative Sum,CUSUM）法对残差进行分析,通过监测CUSUM的变化来判断传感器是否发生故障。以动应力测试（Dynamic Stress Test,DST）工况作为验证工况,用3类常见的传感器故障对提出的方法进行验证。结果表明,提出的传感器故障检测方法在一些微小故障的检测中,相比于传统的设定残差阈值的方法更灵敏,能更快检测出微小的数据偏移情况。     

半刚性基层沥青路面反射裂缝形成试验及扩展机理研究

基于应变水平进行道路结构起裂层位预估并应用断裂力学理论阐述裂缝形成及扩展原因,采用室内试验测试沥青路面各结构层的极限弯拉应变,研究荷载作用下半刚性基层沥青路面裂缝形成及扩展机理。在试验路段的各层位布设XYJ-2型应变传感器,监测道路结构的应变规律。结果表明:土基回弹模量较低时,原始开裂点在基层及底基层发生;裂缝尖端的应力强度因子均高于材料的断裂韧度,原始裂缝将会由于荷载作用而持续扩张,直至形成贯通裂缝。