基于强跟踪五阶容积卡尔曼滤波的眼睛跟踪算法

非侵入式眼睛跟踪在许多基于视觉的人机交互应用中扮演十分重要的角色,但由于眼睛运动的强非线性,如何确保眼睛跟踪过程中对外界干扰的鲁棒性以及跟踪精确度是其应用的关键问题。为提高眼睛跟踪的鲁棒性和精确度,提出强跟踪五阶容积卡尔曼滤波算法(ST-5thCKF),将强跟踪滤波(STF)次优渐消因子引入具有接近最少容积采样点且保持五阶滤波精确度的五阶容积卡尔曼滤波(5thCKF),获取5thCKF对强非线性良好滤波精确度同时具备STF对外界干扰的鲁棒性。真实条件下的实验结果验证了所提算法在眼睛跟踪中的有效性。     

五阶容积卡尔曼滤波算法及其应用

容积卡尔曼滤波(CKF)是一种新型的非线性滤波方法,可获得优于扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)的滤波精度和滤波效率.但是,传统的CKF基于三阶容积准则而提出,因此滤波精度受到限制,为进一步提高CKF滤波性能,文中将容积准则由三阶扩展到五阶,采用两种不同容积点集选择方案,提出一种新型的五阶CKF算法.该算法可有效改善传统CKF在精度方面的理论局限,并有效改善一般五阶CKF计算量大的问题.机动目标跟踪仿真结果表明了新方法的有效性和可行性.     

惯导系统初始对准研究综述

本文论述了初始对准在惯性导航系统中的重要作用,介绍了惯导系统初始对准的实质,对目前该问题的研究进行了阐述。     

UPF算法在惯导非线性初始对准中的应用

惯性导航系统（INS）的初始对准误差模型通常为非线性的,对于估计惯导误差普遍采用的是扩展卡尔曼滤波算法（EKF）,该方法是在一阶泰勒展开的基础上近似得到的,因而误差较大。粒子滤波算法一种新颖的非线性滤波算法,它较传统的EKF算法具有稳定性好,适用范围广的优点。该文首先介绍了作为粒子滤波理论基础的递推贝叶斯估计的基本概念,说明了重要性函数对于粒子滤波器的设计是至关重要的。随后,给出了一种将不敏卡尔曼滤波（UKF）算法作为重要性函数的UPF算法,并提出将其用于静基座条件下的惯导系统非线性初始对准,通过计算机仿真对比了UPF和EKF的估计效果。仿真结果表明,UPF算法较传统的EKF算法对准时间更快,对准精度更高。     

基于多新息强跟踪SINS大失准角初始对准研究

利用衰减记忆多新息强跟踪反馈校正卡尔曼滤波,设计了无需粗对准的捷联惯导大失准角初始对准算法。采用反馈校正卡尔曼滤波和新息正交性跟踪,将捷联惯导对准前的非线性大失准角快速校正成小失准角,对准过程引入了具有衰减记忆功能的多新息,改善了卡尔曼滤波反馈校正状态跟踪能力。     

SINS静基座初始对准的超球体采样STFUKF算法

初始对准是实现惯性导航高精度的一项关键技术。无迹滤波(UKF)在SINS系统静基座大方位失准角初始对准中计算量大,在不精确或错误的噪声统计情况下,收敛速度变慢,估计精度下降,甚至滤波发散。针对这一问题,将超球体采样与强跟踪无迹滤波(STFUKF)算法相结合,提高了运算速度和对准精度。利用SINS的非线性误差模型,通过数字仿真将卡尔曼滤波、UKF和STFUKF的性能进行比较,证明该方法具有精度高、抗干扰性好、跟踪能力强的特点。     

降维CKF算法在大失准角传递对准中的应用

惯性导航具备完全自主、高度隐蔽、数据频率高等优点,在机载精确制导武器中得到广泛应用。由于空中传递对准可能处于恶劣条件下,初始失准角较大,传统的线性传递对准模型不能反映系统的真实情况,线性滤波算法也将导致很大的对准误差,为实现精确对准,需要应用非线性模型和非线性滤波算法。而非线性滤波算法如无迹卡尔曼滤波(UKF)、容积卡尔曼滤波(CKF)等,在高维情况下,计算量很大,在弹载计算机计算资源受限的情况下,如何降低滤波算法的计算量是一个重要问题。本文将降维容积卡尔曼滤波算法应用在非线性传递对准模型中,将容积卡尔曼滤波的采样点由30个减少为6个,大幅减少了所需计算量。     

基于STF和7thCQKF的状态突变系统跟踪算法

针对传统非线性滤波算法对状态突变的鲁棒性较差,存在跟踪缓慢甚至失效的问题,提出了强跟踪七阶正交容积卡尔曼滤波(ST-7thCQKF)算法.算法将对非线性系统滤波效果良好的七阶正交容积卡尔曼滤波(7thCQKF)与强跟踪滤波(STF)融合,通过在7thCQKF的预测协方差中引入渐消因子调节增益矩阵,提高算法对状态突变系统...     

UKF方法在SINS初始对准中的应用研究

惯性导航设备的初始对准在本质上是非线性的，对于建立在线性模型基础上的 EKF 方法，在一定程度上影响了系统的精度。本文介绍了一种建立在非线性模型基础上的卡尔曼滤波方法(UKF)，并应用于 SINS 的初始对准。通过仿真试验研究，结果表明：UKF 方法不仅保证了良好的对准精度，而且大大放宽了对准方位失准角的约束(≤10°即可)。     

抗差SRCKF滤波在惯性导航初始对准中的应用

针对惯性导航系统大失准角初始对准问题,文中建立了一种基于捷联惯导系统的非线性误差模型,并采用标准容积卡尔曼滤波(CKF)进行数据融合。在系统模型噪声不确定情况下,标准的CKF可能会出现发散的问题,为解决其发散的问题,采用抗差平方根容积卡尔曼滤波(抗差SRCKF)算法进行滤波,抗差SRCKF算法能够保证数值计算稳定性和消除粗差对CKF滤波器的影响,从而抑制滤波的发散,进一步提高滤波器的稳定性。最后,在静基座下对惯性导航系统大失准角初始对准进行仿真。结论表明,随着失准角的增大,在观测量中存在一次或多次粗差时,相较于KF、EKF和SRCKF算法,抗差SRCKF算法具有较好的鲁棒性,估计结果不受观测量粗差的影响。     

复合式惯导系统

与平台式惯导系统相比,捷联式惯导系统具有体积小,成本低,启动时间快及可靠性高等优点。但其表现受到载体角运动的影响。结合捷联式惯导系统和平台式惯导系统的优点,该文研究了一种复合式惯导系统。首先,详细描述了该系统的原理;其次,推导出该系统的误差方程。从理论上分析了该系统的性能不会受到载体角运动的影响。仿真实验结果验证了该方法的有效性。     

惯导系统转位条件下的误差特性分析

捷联惯导传感器不像平台惯导传感器,固定在选定的坐标系中,需要承受运载体在其全程飞行轨迹上产生的航向和姿态变化,因此捷联惯导性能在很大程度上取决于运载体的动态激励.本文重点分析了捷联惯导方位转位条件下的误差传播特性,并从时域和频域两个角度阐述了捷联惯性导航系统性能与此类运动的相关性,具体说明了捷联惯导舒拉蹦效应与旋转调制...     

高精度惯导速度信息辅助的导引头量测误差抑制方法

 针对利用惯导信息抑制末制导导引头量测随机误差的问题,提出了一种高精度惯导速度信息辅助的扩展卡尔曼滤波方法.利用高精度惯导速度信息描述导弹自身运动,采用一阶马尔科夫过程描述目标机动,构建基于弹目信息状态变量系统的弹目相对运动模型,通过扩展卡尔曼滤波方法实现对导引头测量随机误差的抑制.新方法实现了惯导信息、导引头量测信息的融合,克服了已有滤波方法运动模型建模时需考虑导弹制导控制因素的难点.仿真实验结果验证了该方法在导弹末制导过程中的有效性.     

高精度惯导速度信息辅助的弹目相对运动模型构建方法

 针对当前运动变量描述方法构建弹目相对运动模型中弹道真实加速度建模困难的问题,本文提出了一种高精度惯导速度信息辅助的弹目相对运动模型构建方法.利用高精度惯导速度信息描述导弹自身运动,采用一阶马尔科夫过程描述目标机动,根据角速度与线速度的物理关系,通过速度矢量分解的方法构建基于弹目信息状态变量系统的弹目相对运动模型.并在此基础上提出了高精度惯导速度信息辅助的扩展卡尔曼滤波方法(Inertial Navigation System Velocity Information Aided Extended Kalman Filter,IVIA-EKF),通过该方法可以充分利用惯导信息,抑制导弹量测误差,提高导弹打击精度,仿真实验表明了该方法的合理有效性.     

TACAN数据在惯导参数校正中的坐标变换

针对工程应用中塔康(TACAN)数据在进行惯导参数校正过程中存在着多种坐标变换的问题,根据校正算法的特点提出了一系列坐标变换方法,将目标相对TACAN信标台的反方位角和斜距等信息变换到WGS-84大地直角坐标系,并利用Matlab仿真详细估计了坐标变换所引入的误差,结果表明,坐标变换后的定位精度完全满足工程应用要求.     

导航卫星跟踪体制及精度分析

采用卫星仿真工具包对全球卫星导航系统包括GPS、Galileo、Compass等导航卫星星座的地面站天线方位、俯仰跟踪特性进行了仿真分析,以大口径地面接收天线为例讨论了可行的地面站天线座架形式和跟踪体制.并综合常规卫星通信抛物面天线精度分析方法和测控雷达天线的精度分析方法对跟踪精度进行了系统的分析,分析结果可作为今后类...     

巡航段纯惯导误差分析

惯性制导误差是影响巡航导弹进入地形匹配区的主要因素。针对巡航导弹巡航飞行段,在分析加速度计测量误差、陀螺漂移误差以及航向效应对导弹视加速度影响的基础上,对惯性制导误差进行了分析,并针对不同地形匹配区的精度和相邻匹配区间隔对惯性组合误差系数提出了精度指标。     

HRG旋转方位平台惯导系统频域导航算法

为提高HRG平台惯导系统的自主导航精度,提出在频域中对HRG旋转方位平台惯导系统进行导航解算,以解决其存在较大的旋转效应及划桨效应误差的问题。算法基于傅里叶变换对惯性仪表离散信号进行重构,经比力和坐标变换矩阵频域转换、频域卷积运算及傅里叶反变换后实现了用解析积分来代替数值积分,有效降低了常规时域导航算法速度求解中的时移影响。仿真结果表明,算法能够有效抑制旋转效应及划桨效应误差,提高系统的导航精度。     

飞行器惯导数据在海上靶场测控中的应用

某型飞行器在海上靶场试验中的突出特点是舰载发射、低空、快速(约6马赫)。由于低仰角起始段雷达捕获困难,需要准确的引导数据作为捕获保障。在飞行器试验中,惯导数据插入遥测数据中进行实时传送,利用遥测数据中惯性导航数据实时处理,其结果可以用来解决海上靶场飞行器外弹道轨迹显示,并将其作为引导数据,引导雷达在初始段对目标进行快速捕获。     

激光陀螺捷联惯导尺寸效应误差分析与补偿

在高动态条件下,加速度计尺寸效应已成为影响激光陀螺捷联惯导系统精度的重要误差源.文中从理论上分析了尺寸效应的产生机理,认为尺寸效应的产生是由于加速度计测量点不一致而引起,分析了激光陀螺机械抖动引起的尺寸效应误差.对加速度计组件在一般安装关系下的尺寸效应误差模型进行了推导.对于加速度计非正交安装情形,在常规静态标定模型基础上,推导了考虑尺寸效应后的动态标定模型.以导航速度为观测量,建立了加计组件尺寸效应误差补偿的一般模型方程.一系列的试验证明,尺寸效应补偿有效地提高了导航精度.