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基于抗差自适应滤波的高速列车融合测速算法

同济大学学报（自然科学版） 2024年第6期52卷 935-942页

作者：王小敏贾钰林张亚东魏维伟何静西南交通大学信息科学与技术学院成都611756 四川省列车运行控制技术工程研究中心成都611756 中国航天科技集团有限公司交通感知雷达研发中心上海201109

针对Kalman滤波在高速列车融合测速过程中因观测粗差和动力学模型误差而引起的融合精度下降问题,提出一种基于抗差自适应滤波的高速列车融合测速算法。首先,在Kalman滤波的基础上构建异常检测函数和误差判别统计量,用于检测和区分传感... 详细信息

针对Kalman滤波在高速列车融合测速过程中因观测粗差和动力学模型误差而引起的融合精度下降问题,提出一种基于抗差自适应滤波的高速列车融合测速算法。首先,在Kalman滤波的基础上构建异常检测函数和误差判别统计量,用于检测和区分传感器异常观测导致的观测粗差和动力学模型误差;然后,针对观测粗差和动力学模型误差,分别采用三段式函数和指数函数构造抗差因子和自适应因子,通过2种因子合理调节观测信息和模型信息在状态估计中的权重,从而降低观测粗差和动力学模型误差对融合结果的影响;最后,通过2种运行场景以及算法对比,仿真验证抗差自适应滤波算法性能。仿真结果表明,与基于Kalman滤波的融合测速算法相比,所提出算法无论在观测粗差场景还是在动力学模型误差场景,均具有更高的精度和稳定性。

关键词：铁路运输列车测速抗差自适应滤波高速列车信息融合

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车载毫米波防撞雷达自动化测试系统

微波学报 2021年第S1期37卷 125-129页

作者：黄嘉智钟馥鸾王雄志涂建梁影中国航天科技集团上海无线电设备研究所上海201109 上海目标识别与环境感知工程技术研究中心上海201109 中国航天科技集团有限公司交通感知雷达技术研发中心上海201109

近几年自动驾驶技术蓬勃发展,毫米波雷达作为核心零部件,市场需求越来越大。本文设计了一套车载毫米波防撞雷达的整机测试系统,该系统可自动完成对雷达整机性能的测试评估。上位机界面使用图形化编程语言LabVIEW软件编写,通过CAN数据总... 详细信息

近几年自动驾驶技术蓬勃发展,毫米波雷达作为核心零部件,市场需求越来越大。本文设计了一套车载毫米波防撞雷达的整机测试系统,该系统可自动完成对雷达整机性能的测试评估。上位机界面使用图形化编程语言LabVIEW软件编写,通过CAN数据总线完成雷达目标信息数据上传,同时对测试环境杂波分布进行分析,搭建了一套毫米波汽车防撞雷达整机的半实物仿真测试环境。通过实际试验结果表明该自动化测试系统能够便捷有效的完成对雷达整机性能的测试。

关键词：毫米波防撞雷达 LabVIEW软件杂波分布

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逆合成孔径成像雷达隐身目标零样本识别

系统工程与电子技术 2023年第10期45卷 3116-3121页

作者：周春花魏维伟张学成郑鑫程冕之上海无线电设备研究所上海201109 上海目标识别与环境感知工程技术研究中心上海201109 中国航天科技集团交通感知雷达技术研发中心上海201109 陆军装备部驻上海地区第三军事代表室上海200031 上海航天技术研究院上海201109

针对现有算法不具备识别出未在训练过程中出现的新类别目标的能力问题,提出了针对逆合成孔径成像雷达(inverse synthetic aperture imaging radar,ISAR)隐身目标零样本学习识别方法。首先,基于飞行类动态目标三维网络化物理模型,使用FEK... 详细信息

针对现有算法不具备识别出未在训练过程中出现的新类别目标的能力问题,提出了针对逆合成孔径成像雷达(inverse synthetic aperture imaging radar,ISAR)隐身目标零样本学习识别方法。首先,基于飞行类动态目标三维网络化物理模型,使用FEKO电磁场仿真软件进行编程,实现ISAR可见的源目标图像数据生成;然后,在此基础上形成不同飞机类目标细节属性的文本语义特征表达。所提出的新类型算法网络模型采用两个变分自编码器,分别进行了图像和语义的特征生成,从而让网络学习到模态不变的特征表达。使用可见类别数据训练网络,并获得能够凭借语义信息生成图像特征的模型。训练识别采用该学习模型不可见的未知新类别目标,从不可见未知的新类别文本语义生成不可见未知的新目标图像特征信息,支撑了不可见未知的新目标识别,统计未知的新类别识别正确率为75%。

关键词：逆合成孔径成像雷达零样本学习隐身目标

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运动目标太赫兹干涉三维成像方法

探测与控制学报 2022年第3期44卷 38-43,50页

作者：付朝伟王洁盛佳恋沙作金顾莹上海无线电设备研究所上海201109 上海目标识别与环境感知工程技术研究中心上海201109 中国航天科技集团有限公司交通感知雷达技术研发中心上海201109

针对太赫兹频段散射敏感性,目标微小的运动会导致回波脉冲间的去相干,现有的微波频段雷达成像方法并不完全适用于太赫兹雷达成像的问题,提出一种基于检测跟踪成像一体化的三维成像方法。该方法利用多脉冲积累实现对远距离微弱目标的检测... 详细信息

针对太赫兹频段散射敏感性,目标微小的运动会导致回波脉冲间的去相干,现有的微波频段雷达成像方法并不完全适用于太赫兹雷达成像的问题,提出一种基于检测跟踪成像一体化的三维成像方法。该方法利用多脉冲积累实现对远距离微弱目标的检测,然后通过滑窗方式对当前速度进行估计从而实现整个相干时间内高精度的包络对齐和高速运动补偿,在干涉配准和相位解缠的基础上反演出目标的三维结构。通过实验对比证明了该方法的有效性,为提高目标识别能力提供了有效的技术支撑。

关键词：太赫兹三维成像复合探测跟踪成像

双雷达与轮轴传感器融合的列车高精度测速方法

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铁道标准设计 2024年第6期68卷 221-228页

作者：李泽鑫张亚东魏维伟何静王小敏西南交通大学信息科学与技术学院成都611756 四川省列车运行控制技术工程研究中心成都611756 中国航天科技集团公司交通感知雷达研发中心上海201109

为在列车运动过程非线性变化、噪声为非高斯的条件下,实现测速传感器的量测误差校准及融合后的速度高精度估计,提出列车测速系统配置双雷达与轮轴传感器,并根据联邦粒子滤波进行融合的测速方法。以CRH3型列车在两车站间从启动到停止的... 详细信息

为在列车运动过程非线性变化、噪声为非高斯的条件下,实现测速传感器的量测误差校准及融合后的速度高精度估计,提出列车测速系统配置双雷达与轮轴传感器,并根据联邦粒子滤波进行融合的测速方法。以CRH3型列车在两车站间从启动到停止的运行全过程为例,将不同速度估计方法在列车产生空转、打滑、振动以及测速传感器存在动态噪声情况下的测速误差进行分析并验证。仿真结果表明:双雷达与轮轴组合进行校准后粒子滤波相对未校准时在空转和打滑阶段均方根误差可分别降低31.52%、47.35%;对比双雷达分离振动速度校准法和双雷达角度偏差估计校准法,双雷达分离振动速度校准法在列车振动速度占比0~1和雷达安装角误差-1°~1°范围内,相对误差最大可降低39.66%。采用联邦粒子滤波融合后的测速结果较融合前双雷达和轮轴传感器滤波测速的结果MAE分别降低34.71%,14.03%,RMSE分别降低26.51%、10.98%。采用联邦粒子滤波融合的方式较联邦扩展卡尔曼滤波融合测速均方根误差降低26.97%,最大绝对误差可降低16.10%。

关键词：多普勒雷达轮轴传感器粒子滤波传感器融合速度估计高速列车

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复杂环境下雷达-视觉目标融合技术

制导与引信 2023年第2期44卷 34-40,49页

作者：李小柳姜敏苏皎阳尹洁珺席光荣上海无线电设备研究所上海201109 上海目标识别与环境感知工程技术研究中心上海201109 中国航天科技集团有限公司交通感知雷达技术研发中心上海201109

针对以往复合探测系统目标跟踪效果不理想、环境适应性不强等问题,提出了一种基于航迹关联融合的雷达-视觉融合系统。利用深度学习、视频结构化技术及航迹聚类跟踪算法生成视觉、雷达目标航迹,并进行时空同步、边界框聚类等预处理;基于... 详细信息

针对以往复合探测系统目标跟踪效果不理想、环境适应性不强等问题,提出了一种基于航迹关联融合的雷达-视觉融合系统。利用深度学习、视频结构化技术及航迹聚类跟踪算法生成视觉、雷达目标航迹,并进行时空同步、边界框聚类等预处理;基于修正k-最近邻(modified k-nearest neighbor,MK-NN)法和三级关联约束条件进行航迹关联融合处理,并引入定位几何精度衰减因子(geometric dilution of precision,GDOP)作为融合系数,充分利用雷达、视觉局部航迹得到准确完整的目标航迹信息。在多目标场景下进行试验验证,结果表明该融合系统能够实时稳定跟踪目标,目标编号(ID)跳变率为3.45%,系统航迹符合率达97.6%,目标跟踪的准确率、稳定性得到大幅提升。系统适用于交通监控、周界防护等复杂场景,研究成果也可为反无人机群等军事场景应用提供参考。

关键词：多源异构融合时空同步航迹关联目标检测跟踪

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复杂交通场景下目标稳定跟踪方法研究

制导与引信 2021年第2期42卷 41-46,50页

作者：沈艳秋宫俊秦强周明宇代孝森上海无线电设备研究所上海201109 上海目标识别与环境感知工程技术研究中心上海201109 中国航天科技集团有限公司交通感知雷达技术研发中心上海201109

为克服实际交通场景中环境的复杂性和目标的多样性给雷达目标稳定跟踪带来的问题,采用基于卡尔曼滤波和概率数据关联的雷达多目标跟踪算法,实现点迹与航迹之间的关联。提出一种基于欧氏距离的改进航迹关联方法,增加航向夹角判别的约束,... 详细信息

为克服实际交通场景中环境的复杂性和目标的多样性给雷达目标稳定跟踪带来的问题,采用基于卡尔曼滤波和概率数据关联的雷达多目标跟踪算法,实现点迹与航迹之间的关联。提出一种基于欧氏距离的改进航迹关联方法,增加航向夹角判别的约束,解决了由于多目标相互遮挡或交叉运动带来的航迹不连贯、不稳定问题,实现了航迹与航迹之间的关联,提升了航迹跟踪完整性和稳定性。最后,利用在复杂交通场景下采集的实测交通雷达数据,验证了所提多目标跟踪算法的稳定性和可靠性。

关键词：多目标跟踪卡尔曼滤波概率数据关联欧氏距离

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ARM处理器在测高雷达中的应用

制导与引信 2022年第3期43卷 49-54页

作者：刘宏宇黄啸倪亮陈建炜上海无线电设备研究所上海201109 上海目标识别与环境感知工程技术研究中心上海201109 中国航天科技集团有限公司交通感知雷达技术研发中心上海201109

基于ARM处理器设计并实现了一种体积小、重量轻、集成度高的测高雷达。雷达包括微波和信号处理两部分,通过控制微波收发组件,雷达产生探测目标所需要的发射信号,并对接收到的目标回波信号进行处理,实现对地面、海面相对高度的实时探测,... 详细信息

基于ARM处理器设计并实现了一种体积小、重量轻、集成度高的测高雷达。雷达包括微波和信号处理两部分,通过控制微波收发组件,雷达产生探测目标所需要的发射信号,并对接收到的目标回波信号进行处理,实现对地面、海面相对高度的实时探测,并在海面探测条件下实时计算出海浪高度。经实验验证,雷达能够稳定工作,测高精度满足要求,具有一定的工程应用前景。

关键词： ARM 测高雷达信号处理

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低雷诺数多段翼型地面效应数值仿真

制导与引信 2022年第2期43卷 7-12,31页

作者：陈建炜姜敏陈道锦卢鸣声贺伟炜上海无线电设备研究所上海201109 上海目标识别与环境感知工程技术研究中心上海201109 中国航天科技集团有限公司交通感知雷达技术研发中心上海201109

基于雷诺平均纳维-斯托克斯(Reynolds-averaged Navier-Stokes,RANS)方程结合Realizablek-ε湍流模型,采用流体动力学方法对30P30N多段翼型的低雷诺数地面效应进行数值研究,仿真验证30P30N多段翼型在不同高度、不同迎角状态下的气动特... 详细信息

基于雷诺平均纳维-斯托克斯(Reynolds-averaged Navier-Stokes,RANS)方程结合Realizablek-ε湍流模型,采用流体动力学方法对30P30N多段翼型的低雷诺数地面效应进行数值研究,仿真验证30P30N多段翼型在不同高度、不同迎角状态下的气动特性。计算结果表明:低雷诺数条件下,迎角为0时,30P30N多段翼型的最大升力由尾部襟翼提供;受地面效应影响,总体上,翼型离地高度越低,升力系数及升阻比越大,失速迎角越大;小迎角状态时,30P30N多段翼型的中部主翼下翼面发生气流分离,产生层流分离泡,且随着离地高度的增加而出现非典型“哑铃”形分离泡结构;增大迎角后,下翼面气流分离现象消失而上翼面开始出现气流分离。

关键词：雷诺平均纳维-斯托克斯方程 Realizablek-ε湍流模型多段翼型低雷诺数地面效应