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GPS/SINS超紧组合导航系统可观测性分析
周卫东,,孙龙,郑兰
北京航空航天大学学报 , 2013,
Abstract: 系统状态的可观测性决定了系统的滤波精度.目前,分析系统状态可观测性的主要方法是针对线性系统的,其中奇异值分解(SVD,SingularValueDecomposition)法可以对系统进行事前分析,并且计算简单,成为广泛使用的方法之一.然而集中滤波结构的全球定位系统/捷联惯性导航系统(GPS/SINS,GlobalPositioningSystem/StrapdownInertialNavigationSystem)超紧组合模型的量测方程是非线性的,对非线性系统进行可观测性分析是非常困难的.针对这个问题,推导出了超紧组合模型线性的量测方程,并证明了该模型满足分段定常系统(PWCS,Piece-WiseConstantSystem)定理;使用奇异值分解法对其做可观测性仿真,并对实验结果做了全面分析.结果表明系统状态的可观测性受载体运动状态影响,载体机动性越强,可观测的状态越多,可观测性越高.
捷联惯性/星光折射组合导航算法
钱华明,孙龙,黄蔚,
哈尔滨工业大学学报 , 2013, DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2013.09.010
Abstract: 基于星光折射间接敏感地平的高精度特性,本文提出了一种捷联惯性/星光折射组合导航方法.利用星敏感器输出的姿态信息修正陀螺漂移,并结合大气折射模型得到星光折射角来修正位置、速度误差.推导了组合导航系统的观测模型,并对系统进行可观测性分析,最后使用卡尔曼滤波进行状态估计.仿真结果表明:捷联惯性/星光折射组合导航系统不但能够准确的估计陀螺漂移,而且能够有效修正由加速度计偏置造成的误差,从而进一步抑制速度、位置误差的发散,是一种提高系统定位精度的实用方法.
GPS/SINS超紧组合导航系统自适应混合滤波算法
周卫东,,孙龙
哈尔滨工业大学学报 , 2014, DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.07.009
Abstract: 针对传统反馈校正滤波结构中,由于不可观测状态的反馈导致系统滤波精度下降,以及由于全球定位系统/捷联惯性导航系统(GPS/SINS,globalpositioningsystem/strapdowninertialnavigationsystem)超紧组合导航系统量测方程的非线性导致滤波难度的增加等问题,本文重新推导了线性的量测方程,并将基于状态可观测性的混合校正滤波算法应用于该模型.通过对比三种主流可观测性分析方法,选用误差协方差阵的特征值和特征向量可观测性分析方法分析系统状态的可观测性.最后根据可观测性分析的结果制定自适应的反馈因子,从而对SINS和GPS接收机误差进行校正.仿真结果显示,该方法可以有效提高不完全可观测系统的估计精度.
GPS/INS组合导航的变分贝叶斯自适应卡尔曼滤波
沈忱,徐定杰,沈锋,
哈尔滨工业大学学报 , 2014, DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.05.010
Abstract: 为解决GPS/INS组合导航的数据融合问题中卡尔曼滤波器因噪声统计特性会发生变化而性能严重退化的问题,针对组合导航的系统模型提出并推导了一种基于变分贝叶斯学习的自适应卡尔曼滤波算法.该方法从概率角度将系统状态与噪声的统计矩一起作为待估计的随机变量,在每次递推地对状态进行估计之前,用变分贝叶斯学习迭代逼近得到噪声的后验分布.仿真结果证明:在组合导航系统中,该自适应算法能够较好地跟踪变化的噪声方差,并对速度、位置等系统状态进行估计.
星图识别的一种扩充栅格算法
钱华明,孙龙,,黄蔚
哈尔滨工业大学学报 , 2015, DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2015.02.020
Abstract: 栅格算法作为一种鲁棒性好、识别率高的星图识别算法,要求星图中不少于6颗星才能进行正常的识别,限制了其在小视场或低星等敏感极限的星敏感器中的应用.针对这种情况,提出了星图识别的扩充栅格算法,该算法将扩充星图法与栅格算法结合,将视场进行有效地扩充,得到了更加丰富的星点信息,同时继承了栅格算法的优势,拥有比现有扩充星图法更强的噪声鲁棒性和更高的识别成功率.依据实际情况建立了仿真环境,并进行了大量实验,验证了算法的实时性和高识别率性能.结果表明:当应用于小视场星敏感器时,扩充栅格算法在位置噪声为1像素时的星图识别成功率大于97.4%,明显优于传统的扩充星图算法,同时其近邻星的识别成功率最高可达到86.7%,也明显优于传统栅格算法.扩充栅格算法更加适用于小视场或低星等敏感极限的星敏感器.
具有最优模型传递矩阵的交互式多模型算法
周卫东,,孙龙
哈尔滨工业大学学报 , 2014, DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2014.11.017
Abstract: 在传统的交互式多模型(IMM,interactingmultiplemodel)算法中,描述模型马尔科夫切换过程的模型传递矩阵被定义成一个常值矩阵,并且将子滤波器间的相关性信息遗漏.然而,由于实际环境的复杂性,传统的IMM算法无法满足飞行器跟踪的需求.为此,提出一种具有最优模型传递矩阵的交互式多模型(OMTM-IMM,optimalmodetransitionmatrixIMM)算法,该算法在考虑子滤波器相关性的前提下,以线性最小方差理论为基础,推导出最优的模型传递矩阵,该传递矩阵更加符合实际情况,理论分析和仿真实验表明该算法有效地提高了飞行器跟踪精度.
多重时滞离散非线性系统的鲁棒预测控制
周卫东,郑兰,廖成毅,
哈尔滨工业大学学报 , 2015, DOI: 10.11918/j.issn.0367-6234.2015.09.005
Abstract: 为解决一类同时存在多重状态时滞、输入时滞和非线性扰动的不确定离散非线性系统的控制问题,提出一种具有状态反馈控制结构的鲁棒模型预测控制器设计方法.首先,充分利用时滞的上下界信息构造一个改进的二次Lyapunov-Krasovskii泛函;其次,利用线性矩阵不等式(LMI)方法将min-max最优化求解困难的问题转化成具有LMI约束的凸优化问题,并给出鲁棒预测控制器存在的充分条件及其表达式.理论证明该方法设计的控制器保证闭环系统鲁棒渐进稳定.仿真算例验证了所提出方法的有效性.
石油降解菌的分离鉴定及4株芽胞杆菌种间效应
,石妍云,郑力燕,王喆,,刘杰
环境科学 , 2015,
Abstract: 通过富集培养和分离纯化的方法,从天津大港油田石油污染土壤和渤海海上钻井平台洗油污水中分离出6株石油降解细菌,生理生化试验及16SrDNA序列分析鉴定表明,它们分别属于Bacillus芽胞杆菌属(S1、S2、S3、S4)、Pseudomonas假单胞菌属(W1)和Ochrobactrum苍白杆菌属(W2),其中,S3具有最高的烷烃(41.3%)和芳烃(30.9%)降解率,从石油污染场地中筛选出的内源微生物对本油田石油的降解效果优于外源物种.对4株芽胞杆菌属菌株构建微生物组进行石油降解实验,结果表明,由S1和S4构成的微生物组F3具有最高的烷烃(50.5%)和芳烃(54.0%)降解率,比单菌降解率分别提高了69.9%和156.1%,同时比最优降解单菌S3的降解率分别高出22.1%和74.6%,而由S2和S3构成的微生物组F4对烷烃和芳烃的降解率最低,分别为18.5%和18.9%,比单菌降解率降低了55.3%和39.0%,实验表明同菌属微生物种间对石油的降解同时存在协同促进和拮抗抑制作用,芽胞杆菌属内亲缘性近的菌株之间对石油降解主要表现为促进作用.
多元排序法解析城市空气微生物时空分布
,孟嘉伟,杨凤霞,,刘杰**
生态学杂志 , 2015,
Abstract: ?采用自然沉降法测定2012年3月—2013年2月天津滨海地区城市不同功能区的空气微生物浓度。结果显示,该地区空气微生物中细菌占76.5%,真菌占19.4%,放线菌占4.1%;对空气微生物浓度变化进行多元排序分析,结果表明,依据城市功能区的不同,空气微生物在空间上具有明显聚类(5类),46.0%的微生物变异可以被前2轴解释,其中建筑工业区微生物浓度最高,居住区微生物浓度最低;在时间上表现为季节性聚类(3类),78.7%的微生物变异可以被前2轴解释,夏天微生物浓度最高,而冬天最低,空气微生物与温度具有显著的正相关性(p<0.01);空气微生物在时间尺度上的变化要高于空间尺度上的变化,季节气温的影响要大于采样区功能作用的影响;空气中pm10与so2显著正相关(p=0.011),表明天津滨海地区的烟雾属于二氧化硫型。?
多重状态时滞系统的min-max鲁棒预测控制
周卫东,郑兰,廖成毅,
哈尔滨工程大学学报 , 2016, DOI: 10.11990/jheu.201510071
Abstract: 针对一类带有扰动、多重状态时滞的凸多面体不确定离散非线性系统,基于预测控制理论提出一种min-max鲁棒预测控制算法。将模型预测控制问题描述为一类无限时域min-max优化问题;采用LMI技术把此问题转变为一类采用LMI描述的约束问题,设计了状态反馈控制器;运用所给信息构造一个改进的Lyapunov-Krasovskii泛函,根据模型预测控制基本原理来求解此优化问题,同时给出了控制器存在的定理及相关证明,进而获得所设计控制器存在的新判据及状态反馈矩阵构造方法,在此基础上给出了鲁棒模型预测控制算法流程。最后,给出了闭环系统渐进鲁棒稳定定理,理论及仿真分析验证了控制器设计的可行性及系统的鲁棒渐近稳定性。
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