航迹跟踪

摘要： 针对欠驱动船舶在复杂海况下的航迹跟踪控制问题,提出一种基于Super-twisting的滑模自抗扰控制方法。利用视线导航法(LOS)将船舶的航迹跟踪转化为航向跟踪问题,并设计跟踪微分器来获取期望航向的1阶导数与2阶导数;根据非线性Nomoto模型设计扩张状态观测器对Nomoto模型的辨识误差、非线性项以及3级海况下风浪造成的干扰进行观测并补偿,提高控制器的鲁棒性。设计基于Super-twisting的2阶滑模控制方法,使滑模变量能在存在干扰观测误差的情况下有限时间收敛,并有效地减少了控制输出抖振现象,最终实现高精度的航迹跟踪控制。最后,以海巡船作为被控对象进行仿真验证,仿真结果表明,该控制算法能够有效提高船舶在3级海况下的航迹控制精度,增强对干扰的鲁棒性。

摘要： 无人机作为一种新型军事装备,具有广泛的作战应用场景。无人机的航迹跟踪性能和抗干扰能力是其安全完成飞行任务的保障,随着现代战争作战环境日益复杂,无人机飞行将面临更大的挑战。针对目前固定翼无人机在飞行过程中受风扰影响严重的问题,设计了一种具有抗风性的航迹跟踪方法。利用非线性导引原理实现对航迹的跟踪,并通过引入反馈消除了风扰条件下飞行轨迹与期望航迹之间存在的静差。最后通过仿真验证了该方法的可行性和有效性。

摘要： 为解决无人艇(USV)直线航迹跟踪工程应用中的航迹转向阶段航向角波动大、航向角曲线不平缓的问题,考虑到航迹切换点圆半径参数R对航向角曲线平缓度的影响,本文以参数R为优化对象,并以横向偏差累积结果为目标函数,提出一种基于二分法查找的参数寻优方法,并且以经典的基于LOS制导律与PID控制律的航迹跟踪算法为设计基础,给出了航迹跟踪算法优化设计方案。最后,通过Matlab仿真验证了本文设计方法的有效性。仿真结果表明,本文的优化算法适用于USV直线航迹跟踪问题,并且能使USV在航迹转向阶段快速且平稳地跟踪下一段期望航迹。

摘要： 为解决防空地监哨观测数据不足和观测误差大的问题,建立了“低慢小”目标跟踪的卡尔曼滤波模型。考虑到“低慢小”目标的机动特性,以目标位置、速度、加速度为目标状态,基于singer机动模型建立目标状态方程。而后建立地监哨非线性观测方程,利用无迹卡尔曼滤波算法进行求解,实现目标的航迹复盘。结果表明,方位角和高低角的估计值与观测值误差绝对值分别在1.6°,0.9°以内。此外,对算法进行适用性分析,在原有观测值的基础上添加方差为0.2的高斯噪声,模拟不同地监哨观测人员的实际观测。仿真结果证明,建立的模型具有抗干扰能力以及适用性。

摘要： 雷达航迹数据是雷达信息处理后最主要的输出结果,具有重要的参考和指导意义。雷达航迹的跟踪滤波算法对雷达航迹的跟踪精度、跟踪质量具有很重要的影响。而卡尔曼滤波算法被广泛运用在雷达数据处理航迹跟踪滤波处理中,在航迹距离、方位、速度和加速度等多维滤波上有着较好的效果。在对航向拟合计算方面,最小二乘法作为经典的参数估计方法,不仅计算简单、容易实现,且滤波效果较好、特别是在线性拟合方面,因此可以用于航向拟合计算。本文将讨论卡尔曼滤波算法和最小二乘法结合在海面目标跟踪滤波和对航向拟合的运用情况。

摘要： 针对复杂湖面环境干扰下的无人艇自主航行控制问题,设计了一种有效的无人艇航迹跟踪控制系统。该系统从航迹跟踪控制算法、数据融合处理、上位机监控三个部分展开设计。在算法设计层面,将航迹跟踪控制问题分为外环和内环两部分,外环部分提出了一种自适应视线(line of sight,LOS)制导算法,以求解目标航向角作为航向控制器的输入;内环部分设计了无模型自适应比例积分微分(model free adaptive-proportion integration differentiation,MFA-PID)航向控制器,以实现无人艇稳定的航行。在数据处理层面,采用卡尔曼滤波算法对传感器信息进行融合,实现了对无人艇位置和姿态信息的准确估计。在监控层面,设计了一种可视化上位机软件,实时监测无人艇航行状态,保证航行安全。最后,利用实艇进行湖测实验,验证了该控制系统的有效性,结果表明该系统具备在内湖执行任务的能力以及应对复杂环境干扰的能力。

摘要： 针对自主水下航行器(AUV)在平面直线航迹跟踪过程中的航迹超调问题,设计基于航向航速双闭环运动控制的航迹跟踪控制算法.跟踪算法以视线导引法(LOS)为基础,设计时变前视距离提高AUV的机动性,并以一阶惯性滤波抑制因航向切换产生期望航向角的阶跃变化.控制算法采用抗积分饱和PID控制及参数自适应,以增加算法的鲁棒性,并将航向航速控制设计成双闭环,使得AUV航行时期望航迹段终点的距离偏差实时调整期望航速.结果表明,此航迹跟踪控制算法根据距离偏差调节实时航速,可使AUV提前减速以低速转向,抗积分饱和可避免航速超调,参数自适应以适应多种航行工况.AUV能准确跟踪期望航迹,最大航迹偏差小于1.0 m,并且大角度转向时可有效减小航迹超调.

摘要： 航迹规划与航迹跟踪的结合是无人飞行器执行地形跟随任务的方案之一.根据目标区域地形高程数据,将地形跟随最优航迹规划转化为二次规划问题.以矢量场法为制导策略,并给出可行矢量场的参数设计和以航迹倾斜角为被控量的航迹跟踪控制器.仿真验证规划结果满足地形跟随的预定安全高度要求和飞行器机动性能约束,所提制导策略具备精确且可靠的航迹跟踪能力,两者结合可有效完成地形跟随任务.

摘要： 针对固定翼无人机航迹跟踪问题,采用基于状态扩展的双反馈模型预测控制理论对控制器进行设计.首先推导基于侧向偏差的无人机侧向航迹跟踪模型,采用动态逆方法对模型进行线性化处理,在此基础上设计基于状态扩展的双反馈模型预测控制器,并采用量子粒子群优化(quantum particle swarm optimization,QPSO)算法对控制器参数进行优化,考虑无人机飞行过程中受到的未知干扰,引入扩张状态观测器(extended states ob-server,ESO)对干扰进行观测,进一步提高系统的鲁棒性,并结合实际工程应用对系统进行数学仿真.仿真结果表明,基于状态扩展双反馈模型预测控制的无人机侧向航迹跟踪控制器,能够在系统存在模型不确定性与受到动态干扰时对期望航迹进行准确、稳定的跟踪.

摘要： 目前研究的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统跟踪过程不稳定,导致跟踪结果不准确;为此基于MPC设计了一种新的四旋翼无人机航迹跟踪控制系统.通过空中飞行控制器、地面控制器和人工干预器实现了无人机航线的跟踪控制;空中飞行控制器包括GPS导航定位模块、姿态评估模块(MTI)、飞行控制系统计算机,显示模块等;地面控制器探测周围飞行环境,规避障碍物、规划安全航线,传输至空中自主飞行控制系统,包括无线通讯的数据连接电路和地面终端控制模块;人工干预模块能对飞行过程中发生的意外情况进行人工干预以避免突发情况造成危险;以VS2010为开发环境,利用C++软件设计软件流程;利用MPC多变量控制策略,以最优动态轨迹为控制目标,获取无人机的实时飞行状况,设定航线规划流程,实行航线动态规划;实验结果表明,所设计的无人机航迹跟踪控制系统稳定性较好,跟踪控制结果与预期的跟踪控制曲线重合度更高,平均误差控制在1 cm以内.

摘要： 针对非线性船舶模型参数不确定以及风浪流干扰情况下,实现船舶航迹跟踪控制,提出了一种自适应动态面控制方法.通过在反步法设计每一步加入一阶低通滤波器来估计虚拟控制输入的导数,克服了反步法求导过程中的“微分膨胀”问题,以虚拟纵向速度和艏摇角速度控制量作为新的目标跟踪,并利用动态面算法对控制器参数进行了自适应律设计,控制器设计简单,计算量减小,结合滑模变结构控制,设计了切换控制律,最后采用饱和函数消除系统抖动.仿真结果表明,控制器具有很好的鲁棒性,能够较好渐进跟踪参考轨迹,保证跟踪误差在较短时间内收敛到一个很小范围内.

摘要： 针对带有控制输入约束及参数摄动的水面艇航迹跟踪过程故障模型,提出了基于预测控制算法的鲁棒容错控制方法.将输入约束转换成求解预测控制可行性问题,将航迹误差作为状态变量加入到水面艇的系统描述中,应用预测控制算法,根据期望得到的控制输出计算出合适的状态反馈控制率,并以LMI的形式给出.由于模型预测控制算法具有滚动优化的特点,所设计控制器对参数摄动系统具有更优的性能和更强的鲁棒性.仿真结果说明了方法的可行性和有效性.

摘要： 针对小型无人机航迹准确跟踪的问题，基于控制器反馈误差学习方法设计了一种带提前校正的无人机航向控制结构，采用基于常规控制器与神经网络的自适应算法相结合的方法，使得设计的控制律可以保证系统稳定性的基础上，改善了航迹跟踪的精度和抗干扰能力，并针对某小型无人机航迹跟踪任务进行了仿真验证。

摘要： 针对欠驱动AUV动力学运动模型不确定性以及存在着外界干扰的特点，研究了AUV的精确航迹跟踪控制问题。将三维航迹跟踪控制分解为水平面和垂直面跟踪控制问题，分别建立了AUV水平面和垂直面动力学模型，在设计模型时考虑了线性近似产生的误差、不确定性和外界干扰的影响，根据鲁棒H∞控制理论设计了航向控制器和纵倾控制器。仿真结果表明，在系统存在外界海流情况下，较精确的实现了航迹跟踪。

摘要： 以HAA平流层飞艇为模型,分析了飞艇的运动以及受力情况.在以飞艇体积中心(浮心)为原点的体坐标系中,建立飞艇的六自由度非线性模型.在此基础上将运动方程解耦,并应用小扰动的方法将纵向和横侧向的运动方程线性化.并以横侧向为例,采用PID控制原理建立横侧向的控制器,应用MATLAB对飞艇的航迹进行跟踪仿真.

摘要： 根据影响雷达机动性能的关键因素,某型雷达天线的系统电磁系统采用三维目标宽带电磁散射的阻抗矩阵的填充方式,分析了雷达天线的结构频率选择性滤波性能,仿真实验证明有效地消除旁瓣噪声压抑干扰,还应用于优化航迹跟踪的多峰值函数,提高了仿生优化算法的精度.

摘要： 对于欺骗式干扰,单一传感器系统所能获取的数据信息有限,无法准确完成目标真实航迹与诱饵欺骗航迹的分离.对此,提出了利用多传感器网络实现抗航迹欺骗干扰的数据处理方法.该方法采用异质传感器信息融合技术,主要包含目标跟踪模型建立、航迹关联判决和关联航迹融合三个部分.仿真实验表明,该方法可以使多传感器网络系统有效剔除虚假目标航迹,完成真实目标的航迹跟踪.

摘要： KF13飞艇是一艘小型电推进低空浮空器，它具有遥控和自主驾驶两种控制模式。KF13飞艇自主控制系统由自动驾驶仪及其扩展模块、测量单元、上下行链路、遥控链路、执行机构和地面监控单元构成。本文介绍了该飞艇外场飞行试验的情况，并根据试验数据对高度保持、航迹跟踪、迎风飞行等自主控制科目进行分析，结果验证了自主控制系统的适用性。

摘要： 根据多雷达组网系统探测到的空中目标的航迹特征,提出了一种基于模糊综合加权的目标威胁度估计算法.通过选取敌方目标对我方重点保卫目标的威胁模糊因子集,建立各因子威胁隶属度函数,确定各威胁因子权重,最后通过综合加权,得到较为确切的评估结果.实验结果表明,该算法所得到与实际情况吻合的目标威胁度估计,便于计算机辅助决策,有助于实现智能化的空中态势评估.

摘要： 根据多雷达组网系统探测到的空中目标的航迹特征,提出了一种基于模糊综合加权的目标威胁度估计算法.通过选取敌方目标对我方重点保卫目标的威胁模糊因子集,建立各因子威胁隶属度函数,确定各威胁因子权重,最后通过综合加权,得到较为确切的评估结果.实验结果表明,该算法所得到与实际情况吻合的目标威胁度估计,便于计算机辅助决策,有助于实现智能化的空中态势评估.

摘要： 本发明公开了一种翼伞系统航迹规划方法，包括：1、建立风固定坐标系下的翼伞降阶质点模型；2、确定翼伞系统在空投初始时刻t0的位置和航向角、着陆时刻tf的期望位置和期望航向角、翼伞操纵绳的最大下拉量umax；3、建立翼伞系统航迹规划的目标函数；4、将翼伞飞行时段[t0,tf]划分为n个相邻区间，每个子区间内控制量取常数值以控制翼伞系统；5、求解翼伞飞行时段每个区间的最优控制量，使目标函数值取最小值；6、根据最优控制量序列和翼伞的初始状态和速度，推导出规划的航迹。该方法得到的规划航迹满足精确且逆风着陆的要求，且航迹能量消耗较低，同时翼伞归航时的操控简单，控制量变化幅度较小，为系统提供了更大的控制量冗余，航迹平滑合理，便于跟踪。

摘要： 本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种船用导航雷达航迹管理的多跟踪目标跟踪方法和系统。其包括从雷达采集多组雷达数据；根据跟踪时间长短和跟踪状态，选择合适的波门参数；根据数据互联中点迹和航迹对应关系初步给出跟踪目标在该帧的跟踪状态，同时计算跟踪目标的物理参数；根据航迹撤销标准，依据该跟踪目标之前的跟踪状态，判定该跟踪目标是否丢失；计算跟踪目标跟踪质量和航迹数目；更新本帧跟踪目标状态和相关参数，更新跟踪目标的航迹档案；根据跟踪质量和航迹数目，来确认跟踪目标航迹是否输出，并输出航迹。

摘要： 本发明涉及一种基于点选航迹及航迹外推的雷达目标追赶跟踪方法，属于雷达目标跟踪技术领域。包括：1接收雷达一个扫描周期内的回波数据；2判断信号处理系统对这两个机动目标在此扫描周期内检测出的点迹个数，若只检测出了一个点迹，则进入3，否则跳至7；3点选航迹，将此目标点迹与其中的一条航迹相关联；4判断航迹是否与目标点迹关联上，对于已关联上的航迹进入5，未关联上的航迹跳至6；5对此航迹进行目标点迹的跟踪滤波并进行航迹更新；6对此航迹进行航迹外推；7接收下一扫描周期的回波数据。所述目标追赶跟踪方法能有效解决由目标追赶跟踪过程中发生的点迹合并而引起的目标误跟及航迹丢失的问题，提高目标跟踪的稳定度和准确性。

摘要： 本发明公开了一种翼伞系统航迹规划方法，包括：1、建立风固定坐标系下的翼伞降阶质点模型；2、确定翼伞系统在空投初始时刻t0的位置和航向角、着陆时刻tf的期望位置和期望航向角、翼伞操纵绳的最大下拉量umax；3、建立翼伞系统航迹规划的目标函数；4、将翼伞飞行时段[t0,tf]划分为n个相邻区间，每个子区间内控制量取常数值以控制翼伞系统；5、求解翼伞飞行时段每个区间的最优控制量，使目标函数值取最小值；6、根据最优控制量序列和翼伞的初始状态和速度，推导出规划的航迹。该方法得到的规划航迹满足精确且逆风着陆的要求，且航迹能量消耗较低，同时翼伞归航时的操控简单，控制量变化幅度较小，为系统提供了更大的控制量冗余，航迹平滑合理，便于跟踪。

摘要： 本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种船用导航雷达航迹管理的多跟踪目标跟踪方法和系统。其包括从雷达采集多组雷达数据；根据跟踪时间长短和跟踪状态，选择合适的波门参数；根据数据互联中点迹和航迹对应关系初步给出跟踪目标在该帧的跟踪状态，同时计算跟踪目标的物理参数；根据航迹撤销标准，依据该跟踪目标之前的跟踪状态，判定该跟踪目标是否丢失；计算跟踪目标跟踪质量和航迹数目；更新本帧跟踪目标状态和相关参数，更新跟踪目标的航迹档案；根据跟踪质量和航迹数目，来确认跟踪目标航迹是否输出，并输出航迹。

摘要： 本发明公开了一种无人机跟踪移动目标航迹规划方法，为了解决无人机跟踪移动目标时没有确定规划目标点，并要使无人机与移动目标始终保持一定距离持续跟踪的技术难题，本发明首先在对峙圆上确定临时目标点，并利用人工势场法规划到临时目标点的航迹，实现无人机对移动目标的持续跟踪。本发明主要包括以下步骤：(1)预测移动目标未来位置；(2)确定对峙距离；(3)确定对峙圆上临时目标点；(4)计算人工势场引力与斥力；(5)确定无人机航迹；本发明利用人工势场法规划无人机到临时目标点的航迹，计算量小，计算速度快，可以生成平滑的航迹，并由于临时目标点不断更新变化，解决了人工势场法航迹规划算法容易陷入局部最优解的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于航迹关联的运动目标航迹跟踪方法，本发明首先对获取的FMCW雷达中频回波信号进行脉冲压缩，得到目标的距离信息；然后进行信噪比的判决，得到远距离低信噪比信号和近距离高信噪比信号；对高信噪比信号进行CFAR检测和线性差值，对高信噪比信号进行多帧积累；最后利用航迹关联处理方法，对目标进行关联，去除高度突变，得到连续的运动目标航迹。本发明大大提高了检测精度，可以实时计算出目标的高度值，标记出目标的运动航迹；同时避免目标航迹跟踪不连续和目标航迹错乱的问题。

摘要： 本发明公开了一种评估连续时间航迹跟踪算法性能的度量方法，通过一种“距离”度量基于时间轨迹函数(Trajectory Function of Time,T‑FOT)模型的真实航迹与量测航迹之间的差异。该方法旨在实时、快速、合理地体现出不同跟踪算法生成的量测航迹之间的优劣之分，从而选择出最优的跟踪算法实现对目标的实时跟踪。根据航迹维持时间的差异，将量测航迹划分为一致维持航迹与不一致偏差航迹两部分，在符合数学与运动学规律的前提下，通过对一致维持航迹部分的积分运算，叠加不一致偏差航迹部分的惩罚项，得到各量测航迹与真实航迹之间的差异值。通过上述方式，本发明能够对连续时间航迹跟踪算法实现实时的性能评估，且设计简便，计算复杂度小，计算效率高。

摘要： 本发明提供了一种地面航迹跟踪方法，所述地面航迹跟踪方法包括：通过对地遥感卫星凝扫姿态控制，获得不同时刻的卫星地面跟踪控制点，并根据目标过顶时刻的航迹角，对卫星的三轴姿态进行约束控制，以提高凝扫观测的指向精度，实现对地面目标的高精度无畸变凝扫观测控制。

摘要： 本实用新型涉及航迹追踪技术领域，公开了一种航迹跟踪装置和航迹跟踪系统，包括电源管理单元、用于控制射频通信单元和九轴惯性导航单元的单片机单元、用于获取位置信息和进行短报文通信的射频通信单元和用于获取航姿信息的九轴惯性导航单元；电源管理单元分别连接单片机单元、射频通信单元和九轴惯性导航单元；单片机单元分别连接射频通信单元和九轴惯性导航单元；航迹跟踪装置通过射频通信单元和九轴惯性导航单元获取飞行器航迹信息，航迹信息包括位置信息和航姿信息，并通过射频通信单元以北斗短报文的形式将实时航迹信息发送至地面控制中心。