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自适应SICKF及在目标跟踪中的应用

压电与声光 2018年第4期40卷 612-618页

作者：熊超解武杰空军工程大学研究生院陕西西安710038 空军工程大学装备管理与无人机工程学院陕西西安710038

针对容积卡尔曼滤波(CKF)估计精度在系统状态或参数突变时下降的问题,结合均方根嵌入式容积卡尔曼滤波(SICKF)和强跟踪滤波(STF)思想,提出了一种自适应SICKF(ASICKF)方法。在SICKF获得高估计精度的同时引入STF条件,根据系统输出残差获... 详细信息

针对容积卡尔曼滤波(CKF)估计精度在系统状态或参数突变时下降的问题,结合均方根嵌入式容积卡尔曼滤波(SICKF)和强跟踪滤波(STF)思想,提出了一种自适应SICKF(ASICKF)方法。在SICKF获得高估计精度的同时引入STF条件,根据系统输出残差获得自适应渐消因子,将其引入系统输出协方差均方根阵和互协方差阵中对滤波增益进行实时修正,强迫系统输出残差序列始终正交,从而使SICKF算法具备强跟踪能力。为验证所提ASICKF算法性能,利用数值仿真将其应用于存在突变情况的目标跟踪问题中。仿真结果表明,ASICKF在系统状态突变时仍能保持较高的估计精度,算法稳定性和适应能力较好。

关键词：非线性高斯滤波嵌入式容积准则自适应滤波目标跟踪

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无人机自主引导跟踪与避障的近端策略优化

北京航空航天大学学报 2023年第1期49卷 195-205页

作者：胡多修董文瀚解武杰空军工程大学研究生院西安710038 空军工程大学航空工程学院西安710038

针对无人机地面动态目标跟踪问题,建立了远距离自主引导与近距离伴飞避障2个阶段的马尔可夫决策过程模型。在此基础上,提出了一种改进的近端策略优化(PPO)算法。考虑到无人机接收到的数据具有时序性且环境状态存在上下文关联,所提算法... 详细信息

针对无人机地面动态目标跟踪问题,建立了远距离自主引导与近距离伴飞避障2个阶段的马尔可夫决策过程模型。在此基础上,提出了一种改进的近端策略优化(PPO)算法。考虑到无人机接收到的数据具有时序性且环境状态存在上下文关联,所提算法采用长短期记忆(LSTM)网络,通过无人机与目标的实时位置关系等状态信息来计算奖励值,更新网络参数,并进行自适应优化迭代。通过基于ROS系统的仿真测试平台进行试验,结果表明:所提算法安全有效地实现了侦察任务全过程的自主机动,与传统的PPO算法相比,LSTM的引入缩短了模型训练时间,跟踪与避障的效率明显提高,进一步加强了算法的鲁棒性、准确性和实时性。

关键词：多旋翼无人机自主引导马尔可夫决策过程近端策略优化长短期记忆

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改进的强跟踪飞机舵面快速故障诊断方法

系统工程与电子技术 2015年第11期37卷 2566-2573页

作者：马骏倪世宏解武杰董文瀚空军工程大学航空航天工程学院陕西西安710038

针对多模型自适应估计(multiple model adaptive estimation,MMAE)方法适应突变故障能力差、多重渐消因子强跟踪算法滤波发散、故障条件概率计算量大等问题,提出一种改进的多重渐消因子强跟踪多模型自适应估计(strong tracking multiple... 详细信息

针对多模型自适应估计(multiple model adaptive estimation,MMAE)方法适应突变故障能力差、多重渐消因子强跟踪算法滤波发散、故障条件概率计算量大等问题,提出一种改进的多重渐消因子强跟踪多模型自适应估计(strong tracking multiple model adaptive estimation,STMMAE)快速故障诊断方法。通过多重渐消因子提高了故障突变时滤波器的跟踪性能;通过改进一步预测协方差阵更新方程,保证了滤波器稳定性,提高了估计精度;采用基于欧几里得范数的飞机舵面故障概率快速计算方法,降低了故障概率计算量。对比仿真表明,该算法跟踪性强、速度快、精度高,具有较好的鲁棒性和稳定性。

关键词：飞机舵面故障多模型自适应估计多重渐消因子欧几里得范数

确定采样型强跟踪滤波飞机舵面故障诊断与隔离

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控制理论与应用 2015年第6期32卷 734-743页

作者：马骏倪世宏解武杰董文瀚空军工程大学航空航天工程学院陕西西安710038

为了克服扩展多模型自适应估计中扩展卡尔曼滤波的理论局限性,多重渐消因子强跟踪改进引起的滤波发散现象以及多维高斯故障概率计算量大等问题,本文将一类基于确定解析采样近似方法的非线性次优高斯滤波与多模型自适应估计相结合,提出... 详细信息

为了克服扩展多模型自适应估计中扩展卡尔曼滤波的理论局限性,多重渐消因子强跟踪改进引起的滤波发散现象以及多维高斯故障概率计算量大等问题,本文将一类基于确定解析采样近似方法的非线性次优高斯滤波与多模型自适应估计相结合,提出了改进的多重渐消因子强跟踪非线性滤波快速故障诊断方法.确定采样型滤波克服了扩展卡尔曼滤波的理论局限性;推导了等效多重渐消因子计算方法,避免了非线性系统雅克比矩阵的计算,提高了故障突变时的跟踪性能;提出了基于平方根分解的改进的一步预测协方差更新方程,保证了滤波稳定性;提出了基于欧几里得范数简化的故障概率计算方法,降低了计算量.通过对比仿真验证了3种不同非线性滤波算法及其强跟踪改进算法的有效性,故障诊断方法跟踪性强、速度快、精度高,具有较好的鲁棒性和稳定性.

关键词：故障诊断多模型自适应估计多重渐消因子无迹卡尔曼滤波中心差分卡尔曼滤波容积卡尔曼滤波

存在匹配/非匹配不确定性的飞机舵面故障L_1容错控制

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控制与决策 2017年第6期32卷 967-975页

作者：马骏倪世宏解武杰董文瀚空军工程大学航空航天工程学院西安710038

针对飞机舵面故障时产生的各种内部未建模动态、系统不确定参数、未知输入增益等问题,提出一种同时存在匹配/非匹配不确定性的多输入多输出飞机舵面故障L_1容错控制方法.首先,推导出等效线性参数时变模型;然后,基于投影算子提出L_1自适... 详细信息

针对飞机舵面故障时产生的各种内部未建模动态、系统不确定参数、未知输入增益等问题,提出一种同时存在匹配/非匹配不确定性的多输入多输出飞机舵面故障L_1容错控制方法.首先,推导出等效线性参数时变模型;然后,基于投影算子提出L_1自适应容错控制方法,推导Lyapunov方程,并证明稳定性;最后,分析所提方法的瞬态和稳态性能.仿真结果验证了所提出方法良好的容错性、鲁棒性和稳定性,并保证了系统各参数的瞬态和稳态有界性.

关键词：飞机舵面故障 L1自适应控制匹配/非匹配不确定性容错控制

基于回访机制的无人机集群分布式协同区域搜索方法

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航空学报 2023年第11期44卷 248-265页

作者：文超董文瀚解武杰蔡鸣刘日空军工程大学研究生院西安710038 空军工程大学航空工程学院西安710038 空军哈尔滨飞行学院理论训练系哈尔滨150000

为高效引导无人机(UAV)集群搜索未知任务区域内的动态目标,同时兼顾最大化覆盖搜索效能,提出一种回访机制驱动的UAV集群分布式协同搜索决策(RM-DCSD)算法。首先,基于栅格化方法构建了包含3种属性的综合态势信息图模型及其更新机理,为UA... 详细信息

为高效引导无人机(UAV)集群搜索未知任务区域内的动态目标,同时兼顾最大化覆盖搜索效能,提出一种回访机制驱动的UAV集群分布式协同搜索决策(RM-DCSD)算法。首先,基于栅格化方法构建了包含3种属性的综合态势信息图模型及其更新机理,为UAV进行实时在线搜索决策奠定基础;其次,以最大化搜索效率为优化目标,同时兼顾UAV的飞行安全与能耗代价,建立了UAV搜索效能函数,在此基础上,基于滚动优化思想进一步构建了UAV局部有限时域滚动优化模型;然后,综合考虑动目标的实际搜索需求以及传感器虚警和漏检情况,分别设计了信息素引导的回访机制与权系数动态切换引导的回访机制;接着,借鉴分布式模型预测控制思想,设计了基于信息融合的UAV集群分布式协同搜索决策机制,在确保集群分布式协同最优决策的基础上实现了对UAV成员态势信息图的解耦式更新,进一步增强了系统鲁棒性;最后,通过数值仿真实验对所提算法的有效性进行全面验证。仿真结果表明,RM-DCSD算法对动态未知搜索环境表现出良好的适应性,能够在引导UAV集群对未知区域进行最大化覆盖搜索的同时,通过回访机制驱动,有效兼顾对地面动目标的搜索需求。

关键词：无人机集群协同区域搜索回访机制分布式模型预测控制信息融合

基于改进Hopfield神经网络的对地攻击型无人机自主能力评价

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北京航空航天大学学报 2021年第4期47卷 835-843页

作者：丰雨轩刘树光解武杰茹乐空军工程大学装备管理与无人机工程学院西安710051 空军工程大学航空工程学院西安710051

对地攻击型无人机是当前最先进的无人装备之一,无人机必须具备很高的自主能力,自主能力成为无人机的典型作战能力。针对对地攻击型无人机的自主能力量化评价问题,从感知能力、决策能力、行为能力和安全能力4个方面,并侧重机载装备参数分... 详细信息

对地攻击型无人机是当前最先进的无人装备之一,无人机必须具备很高的自主能力,自主能力成为无人机的典型作战能力。针对对地攻击型无人机的自主能力量化评价问题,从感知能力、决策能力、行为能力和安全能力4个方面,并侧重机载装备参数分析,提出了一套完整的自主能力评价指标体系。结合模型因素库,运用奇异值分解设计Hopfield神经网络权值矩阵,利用基于稀疏度的权值删减算法改进网络结构。构建自主能力评价标准,对对地攻击型无人机系统自主能力进行量化分级。仿真结果表明:相对于传统Hopfield神经网络,改进算法能够在一定范围内删除非关键的连接权值,降低网络复杂度,工程上更容易实现对地攻击型无人机系统自主能力的量化评价。

关键词：对地攻击型无人机自主能力指标体系改进Hopfield神经网络综合评价

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非匹配不确定离散系统的无抖振积分滑模控制

控制与决策 2015年第12期30卷 2181-2186页

作者：董文瀚马振强解武杰马骏空军工程大学航空航天工程学院西安710038

针对一类非匹配不确定离散系统,设计一种无抖振离散积分滑模控制器.为了抑制非匹配不确定性对系统的影响,采用线性矩阵不等式方法设计一种新型的切换函数和对应的滑模控制律,并证明了闭环系统的Lyapunov稳定性.同时,引入饱和函数设计控... 详细信息

针对一类非匹配不确定离散系统,设计一种无抖振离散积分滑模控制器.为了抑制非匹配不确定性对系统的影响,采用线性矩阵不等式方法设计一种新型的切换函数和对应的滑模控制律,并证明了闭环系统的Lyapunov稳定性.同时,引入饱和函数设计控制器,使系统状态在积分滑模面的某个小邻域内做准滑模运动,并通过合理选择饱和函数的边界层厚度,使控制信号不含任何抖振.理论分析和数值仿真验证了所提出方法的有效性.

关键词：非匹配不确定性离散系统积分滑模控制无抖振鲁棒性

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自适应遗传算法优化支持向量机的过电压识别

现代电子技术 2016年第19期39卷 136-139页

作者：谢川解武杰空军工程大学航空航天工程学院陕西西安710038

为了提高过电压识别的准确性,以及加快过电压的识别速度,提出一种自适应遗传算法优化支持向量机的过电压识别方法。首先针对单一特征信息难以获得过电压高识别率的问题,采用时域波形、波头、时频谱的组合特征作为过电压识别特征,然后采... 详细信息

为了提高过电压识别的准确性,以及加快过电压的识别速度,提出一种自适应遗传算法优化支持向量机的过电压识别方法。首先针对单一特征信息难以获得过电压高识别率的问题,采用时域波形、波头、时频谱的组合特征作为过电压识别特征,然后采用过电压的训练样本对支持向量机进行学习,建立过电压识别的分类器,并引入自适应遗传算法对支持向量机参数进行优化,最后采用具体过电压识别实例进行性能仿真分析。结果表明,该方法的过电压平均识别率达到95%以上,远远超过了实际应用的85%要求,且识别结果要优于其他过电压识别方法。

关键词：过电压识别支持向量机输电线路遗传算法