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一种基于二分法的快速目标点迹模拟方法

更新时间:2009-03-28

0 引 言

在雷达研制过程中,为了提高目标跟踪的可靠性,验证自动起始和目标跟踪算法是不可或缺的环节。一般是通过仿真模拟目标的点迹,作为自动起始和目标跟踪算法的输入。传统的机械扫描雷达对于非径向运动的目标波束扫过目标的时刻不是一个常数。特别是在多雷达目标跟踪[1-3]中,同一目标被不同雷达观测到的时机几乎是随机的,对多雷达目标跟踪带来了新的挑战。本文通过建立数学模型模拟雷达对目标观测的物理过程[4],利用计算机仿真技术,建立了一种快速目标点迹模拟方法。

1 模 型

设一机械扫描两坐标雷达在环扫工作方式下以180°/s的转速进行扫描。天线方位与时间t的关系为

A(t)=(A(0)+180t)%360

(1)

其中A(t)表示t时刻时的天线方位。

t时刻,目标在水平面中的位置是(x(t),y(t)),目标方位B(t)与时间t的关系为

B(t)=natan2(x(t),y(t))

(2)

其中

 

2 算 法

令式(1)等于式(2):

语文作为一门语言学科,学习语文的最佳课程氛围应该是欢快的、愉悦的,但是在当前的中职学校的语文拓展教学过程中,课堂气氛却是沉闷的。中职学校生源的素质相比较而言并不是很高,有一些学生的纪律意识淡薄,行为习惯以及自控能力较差。因此,在教学过程中,老师需要花费较多的时间去整顿课堂教学秩序,导致没有过多的精力去对学习活动进行组织和管理。

(A(0)+180t)%360=natan2(x(t),y(t))

(4)

求解此方程即可得出天线扫过目标的时刻。因为式(4)中包含三角函数,没有一般意义上的解析解,但是可以通过数值计算的方法获得数值解。

2.1 天线旋转模拟

根轨迹法是分析和设计线性控制系统的图解方法。根轨迹不仅可以指出系统某一参数变化时所有的闭环极点在S平面上的位置和动态性能,而且可以指明开环零极点的变化对系统的影响。

A(k+1)=(A(k)+180Δtk )%360

(5)

设定A(0)后,即可依次计算出各离散时刻天线的方位。

在一定距离外及相同时间内,天线转过的角度远大于目标方位的变化。如一目标在距离雷达10 km的圆周上以1 000 m/s的速度匀速运动,50 ms后方位变化为 mrad≈0.28°。在50 ms内天线转过180×50×10-3=9°。

其中,kk+1分别表示第k个和第k+1个离散时刻。

2.2 目标运动模拟

其中rd是一0均值、标准差为雷达的距离观测误差的随机数。

将时间离散化为tkk=1,2,…,Δtk=t1-t0表示离散时间间隔,将式(1)离散化,可得

{B(tk)}, k=1,2,…

(6)

2.3 方程(4)求解

近年来,报道了许多蜘蛛抱蛋属植物新种,物种数量不断增加,因此尚需开发适用于该属物种鉴定的DNA条形码,构建该属的二维DNA条形码鉴定体系[23],以解决存疑种的鉴定并为濒危种的保护提供理论依据。

f(t)=A(t)-B(t)

(7)

将求解方程(4)的问题转化为求解函数f(t)零点的问题。

在仿真中,可得到闭环系统对于参考轨迹xd追踪的响应曲线以及球杆系统输入的控制电压U=-KX+GXd,分别由图9和图10表示。

对于在10 km外运动速度且小于1 000 m/s的目标,设Δtk均为50 ms,将式(7)离散化,每50 ms进行一次天线是否扫过目标的判断。当雷达的3 dB波束宽度与50 ms内目标方位的变化相当或更大时,可以将目标方位B(t)在50 ms内近似为线性的,则式(7)在50 ms内也是单调的,从而可以应用二分法[5]计算式(7)零点的数值解。

记无穷小ε=10-2,当前50 ms时间区间的起点和终点分别为tptq。用二分法执行以下步骤:

从0时刻起,按Δtk为50 ms将式(7)离散化,并按照以上方法求解。图 1中所示的天线4次扫过目标时刻的主要数据如表1~4所示。

(2) 否则:

(a) 若f(tp)和f(tq)的符号相同,则此50 ms内天线不能扫过目标,终止此次判断。

(b) 若f(tp)和f(tq)的符号不同:

(ⅰ) 记tptq的中点为

装置投产初期生产举步维艰。在国内它是一个先天不足的“头产儿”,一无先例、二无经验,当装置出现一些问题,常会令操作者迷惑不解。操作过程稍有偏差,流量、温度和压力等参数就会偏离控制值,几秒钟后反应器压力就会失控,造成气相物料超压排放,俗称“放炮”。单就超压排放损失的物料一项,价值少则几千元、多则上万元。1971年,装置开车投产的第二年,“放炮”次数就达20多次。

(ⅱ) 如果|f(tv) |<ε,则在时刻tv天线扫过目标,A(tv)是对应的方位,退出。

(ⅲ) 否则,若f(tv)与f(tp)的符号相同,则令tp=tv;若f(tv)与f(tq)的符号相同,则令tq=tv

即使减振器运动活塞速度相同,根据其行驶条件,其阻尼力也有所不同。因此,采用了根据各种行驶条件可变阻尼力机构。通常,在良好路面行驶时,阻尼力设计得较低,可确保乘坐舒适性。而在急转弯,快速起步及急制动时,通过提高阻尼力可减少车身姿态的变动。在凸起或不平路面上行驶时通过提高阻尼力,可快速吸收车身的振动,减少轮胎抓地力的变化。可变阻尼力机构由阻尼力可变减振器,电子控制器,各种传感器及各种阻尼力转换促动器构成,如图10所示是阻尼力控制功能。

(ⅳ) 依次执行步骤(ⅰ)~(ⅲ),直至满足步骤(ⅲ)的条件为止。

门外响着鸡叫,窝在被窝里的周泽赡抬抬眼皮,起身去上厕所。如厕后,周泽赡又瘫在床上,怀里抱着娃娃,闭上眼沉睡去。

在步骤(ⅰ)~(ⅲ)中,每执行一次迭代就在步骤(ⅲ)中将搜索的时间区间长度减小一半。可以证明,在方程(4)有解时,按照以上步骤,一定可以经过有限次的迭代满足步骤(ⅱ)的条件,找到方程(4)的数值解。

实际使用时还可以使用以下两个原则进一步减少计算量:①1个天线周期内天线最多扫过目标1次,②只在上1个天线周期内天线扫过目标的方位附近执行以上步骤。

2.4 点迹信息生成

在方程(4)有解时,在步骤(ⅱ)中获得的数值解tv就是天线扫过目标的时刻。此时目标的距离为

 

(8)

方位为

natan2(x(t),y(t))

(9)

另外,还需要根据雷达在距离和方位上的观测误差分别在式(8)和式(9)的基础上分别迭加服从正态分布的随机数,才可以获得目标点迹的距离和方位。

目标点迹的距离为

 

(10)

将式(2)离散化,可得

目标点迹的方位为

natan2(x(t),y(t))+ra

(11)

其中ra是一0均值、标准差为雷达的方位观测误差的随机数。

2.1 两组研究对象的PTX3、瘦素及性激素与HOMA-IR比较 PCOS组患者的瘦素、T、LH、FSH及HOMA-IR均高于对照组(P<0.05),PCOS组患者的PTX3、E2水平均低于对照组(P<0.05)。见表1。

3 实验及分析

设式(1)中A(0)=0,即天线从正北开始旋转。式(2)中x(0)=80 km,y(0)=60 km,X轴方向的速度vx=-300 m/s,Y轴方向的速度vy=400 m/s。从0时刻起的8 s内的天线和目标的方位如图1所示,其中圆圈表示的就是天线扫过目标的时刻以及对应的方位。

  

图1 天线和目标的方位

(1) 若|f(tp) |<ε,则在时刻tp天线扫过目标,A(tp)是对应的方位;若|f(tq)|<ε,则在时刻tq天线扫过目标,A(tq)是对应的方位。

 

1 求解天线第1次扫过目标的过程

  

搜索区间长度(ms)区间中点tv(s)f(tv)区间中点tv对应的天线方位(°)区间中点tv对应的目标方位(°)150.000.275-3.55149.50053.051225.000.288-1.29751.75053.048312.500.294-0.17052.87553.04646.250.2970.39253.43853.04553.120.2950.11053.15653.04661.560.295-0.03053.01653.04670.780.2950.04053.08653.04680.390.2950.00553.05153.046

 

2 求解天线第2次扫过目标的过程

  

搜索区间长度(ms)区间中点tv(s)f(tv)区间中点tv对应的天线方位(°)区间中点tv对应的目标方位(°)150.002.275-2.97849.50052.478225.002.288-0.72451.75052.475312.502.2940.40252.87552.47346.252.291-0.16152.31352.47453.122.2920.12052.59452.47361.562.291-0.02052.45352.47470.782.2920.04952.52352.47480.392.2920.01452.48852.47490.202.292-0.00352.47152.474

 

3 求解天线第3次扫过目标的过程

  

搜索区间长度(ms)区间中点tv(s)f(tv)区间中点tv对应的天线方位(°)区间中点tv对应的目标方位(°)150.004.275-2.40549.50051.906225.004.287-0.15251.75051.902312.504.2940.97452.87551.90046.254.2910.41152.31251.90153.124.2890.12952.03151.90261.564.288-0.01151.89151.90270.784.2890.05951.96151.90280.394.2880.02451.92651.90290.204.2880.00651.90851.902

 

4 求解天线第4次扫过目标的过程

  

搜索区间长度(ms)区间中点tv(s)f(tv)区间中点tv对应的天线方位(°)区间中点tv对应的目标方位(°)150.006.275-1.83349.50051.333225.006.2870.42051.75051.329312.506.281-0.70650.62551.33146.256.284-0.14251.18751.33053.126.2860.13851.46951.33061.566.285-0.00251.32851.330

从表1~4中可以看出,①每一次迭代,搜索区间的长度就缩小一半;②区间中点tv的值f(tv)的符号在无规律地正负交替,以及|f(tv)|不是严格单调下降的,是由步骤(ⅲ)中搜索区间缩短的机制决定的;③只需6~9次迭代|f(tv)|就可以小于10-2,达到步骤(ⅱ)的要求,获得方程(4)的数值解;④随着搜索区间长度的缩小,区间中点tv对应的天线方位和目标方位总体上也越来越接近,并且在搜索终止时两者也趋于一致。

4 结束语

本文将没有解析解的方程求解的问题转化为求解方程零点的数值解的问题,避免了依次模拟天线旋转,可快速定位到天线扫过目标的时刻。再根据目标运动模型,直接生成目标点迹。对于扇扫或者相控阵体制的雷达,根据扫描方式可以建立类似的模型,同样可以快速模拟点迹。

总体来说,行政任务多,工作时间长,持续位列前三位原因,2018年新增加的原因是“缺乏来自上司和同事的尊重”,工作环境特别是人际关系对美国医生倦怠的影响日益增加。“人际关系”一直被认为是“保健因素”而被管理者忽视,但今年来越来越多的研究证明“人际关系”因素是影响员工倦怠的重要因素,离职的重要原因,创造和谐稳定、积极向上的人际关系应成为构筑医疗工作环境的重要考量因素[9]。

参考文献

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12月8日9版《中华文明这条大河里——每弯支流都有奔腾故事》,其小标题“从烛照地方的文明之灯里启迪将来”,有瑕;从灯里启迪将来,这话有语病。

[3] 郭明,许录平. 集中式多雷达系统的数据融合[J]. 雷达与对抗,2003(1):19-22.

[4] 何友,等.多传感器信息融合及应用[M].北京:电子工业出版社,2000.

越来越多的人类劳动可以被人工智能替代,这对人类来说,是巨大的变迁。它对极少数人来说,是机遇、财富和统治权,但对绝大多数人来说,却是灾难和奴役。为什么?让我们回顾一下大历史。

[5] 郑成德,等. 数值计算方法[M].北京:清华大学出版社,2010.

综上所述,尿糖与尿微量白蛋白联合检测显著提高了糖尿病早期肾损伤的检出效果,更有利于疾病的早发现、早治疗。

 
丁春,姚远,王奇
《雷达与对抗》 2018年第01期
《雷达与对抗》2018年第01期文献

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