8-机动目标动力学模型

三角函数描述的目标机动模型及目标运动信息估计方法

DOI ：10.19297／j .cnki .41－1228／tj .2018.04.012 三角函数描述的目标机动模型及 目标运动信息估计方法 闫昌浩1 ，田 阳2 ，任高峰 1 （1.中国空空导弹研究院，河南洛阳 471009； 2.哈尔滨工业大学深空探测基础研究中心，哈尔滨 150080） 摘 要：本文针对目标跟踪的两个基本方面，机动模型和滤波估计算法进行研究。首先通过 假设目标机动加速度具有同频率三角函数和的形式，建立了一种带有加速度变化率的目标机动模型，并推导了目标加速度与速度方向垂直情况下的机动模型具体表达式。考虑到机动模型的非线性特性，基于稀疏网格积分理论构建了一种基于稀疏网格的滤波方法，并结合三角函数机动模型实现了对目标运动信息估计，仿真结果验证了该方法的有效性。 关键词：目标跟踪；目标机动模型；目标运动估计算法；稀疏网格；三角函数中图分类号：TJ 765；V 212.13文献标识码：A 文章编号：1673－5048（2018）04－0078－06 0 引 言 随着现代航空航天技术的飞速发展和各类新型 战机的装备，现代战争中空域目标的飞行速度及机动性越来越高。常规机动目标在原有技术的基础上继续得到发展，具有了快速自主改变运动轨迹的能力［1］ ，尤其是具备了在导弹遇靶前进行大机动的能力，如转向、急拉攀升、蛇形规避等，给现代战场环境下空空导弹命中目标提出了新的挑战。 近年来，国内外学者对低空目标的机动动作设计进行了大量研究，归纳整理了机动动作库并 不断加以完善［2］ 。NASA 学者首先根据空战常用机动模式提出了基本操作动作库概念，主要包括7种基本动作：（1）最大加速；（2）最大减速；（3）最大过载爬升；（4）最大过载俯冲；（5）最大过载左转；（6）最大过载右转；（7）稳定飞行（各控制量不变），其后依照这种方式设计的动作库都可以归类 于“基本动作操作库”［2］ 。 还有一种是以经典空战战术飞行动作为依据设计的“典型战术动作库”，一般包含有（1）直线平飞；（2）定常盘旋；（3）将机头转向目标；（4）下滑增速；（5）俯冲；（6）急拉起；（7）战斗转弯；（8）瞄准跟踪；（9）急规避；（10）蛇形机动等机动动作［2］ 。由这些常规动作组合，还可以派生出新的复杂机动动作，造成跟踪算法采用的动力学模型和目标实际动力学模型不匹配，导致跟踪滤波器发散，跟踪性能严重下降［3］ 。 从目标的动力学角度出发，目标的机动都是由加速度的改变所引起的，因此，通过完善加速度变化的描述方法建立系统的动力学模型，是提高大机动目标跟踪能力的一个重要手段。针对机动目标的动力学建模最早可以追溯到由Bridgewater 和Ram － achandra 分别提出的匀速模型［4］ （Constant Velocity ， CV ）和匀加速模型［5］ （Constant Acceleration ，CA ）， 收稿日期：2018－04－12 基金项目：航空科学基金项目（20150177001） 作者简介：闫昌浩（1984－），男，河南洛阳人，硕士，研究方向为制导控制系统设计。 引用格式：闫昌浩，田阳，任高峰.三角函数描述的目标机动模型及目标运动信息估计方法［J ］.航空兵器，2018（4）：78－83. Yan Changhao ，Tian Yang ，Ren Gaofeng .Target Maneuvering Model and Target Movement Information Estimation Method Described by Trigonometric Function ［J ］.Aero Weaponry ，2018（4）：78－83.（in Chinese ） 2018年第4期2018年8月 航空兵器AERO WEAPONRY 2018No .4 Aug .2018 万方数据

平面四杆机构的运动仿真模型分析

平面四杆机构的运动仿真模型分析 1前言 平面四杆机构是是平面连杆机构的基础，它虽然结构简单，但其承载能力大，而且同样能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，因而在工程实践中得到广泛应用。 平面四杆机构的运动分析, 就是对机构上某点的位移、轨迹、速度、加速度进行分析, 根据原动件的运动规律, 求解出从动件的运动规律。平面四杆机构的运动设计方法有很多，传统的有图解法、解析法和实验法。随着计算机技术的飞速发展，机构设计及运动分析已逐渐脱离传统方法，取而代之的是计算机仿真技术。本文在UG NX5环境下对平面四杆机构进行草图建模，通过草图中的尺寸约束、几何约束及动画尺寸等功能确定各连杆的尺寸，之后建立相应的连杆、运动副及运动驱动，对建立的运动模型进行运动学分析，给出构件上某点的运动轨迹及其速度和加速度变化规律曲线，文章最后简要分析几个应用于工程的平面四杆机构实例。 2平面四杆机构的建模 2.1问题的提出 平面四杆机构因其承载能力大，可以满足或近似满足很多的运动规律，所以其应用非常广泛，本文以基于曲柄摇杆机构的物料传送机构为例，讨论其建模及运动分析。 如图1所示，ABCD为曲柄摇杆机构，曲柄AB为主动件，机构在运动中要求连杆BC的延伸线上E点保持近似直线运动，其中直线轨迹为工作行程，圆弧轨迹为回程或空程，从而实现物料传送的功能。

2.2平面四杆机构的建模 由于物料传送机构为曲柄摇杆机构，所以它符合曲柄存在条件。根据机械原理课程中的应用实例[1]，选取AB=100，BC=CD=CE=250，AD=200，单位均为毫米。 在UG NX5的Sketch环境里，创建如图2所示的草图，并作相应的尺寸约束和几何约束，其中EE＇为通过E点的水平轨迹参考线，用以检验E点的工作行程运动轨迹。现通过草图里的尺寸动画功能，令AB与AD的夹角从0°到360°变化，可看到E点的变化轨迹为直线和圆弧，如图3所示为尺寸动画的四个截图，其中图3（a）中的E点为水平轨迹的起点，图3（b）中的E点为水平轨迹的中点，图3（c）中的E点为水平轨迹的终点，而图3（d）中的E点为圆弧轨迹（图中未画出）即回程的中点。 如E点轨迹不符合设计要求，则可适当调整各杆件的尺寸，再通过尺寸动画功能检验。

第一章 目标跟踪基本原理与机动目标模型1

第一章目标跟踪基本原理与机动目标模型1.1 引言目标跟踪问题作为科学技术发展的一个方面，设计的主要目的是可靠而精确的跟踪目标，其历史可以追溯到第二次世界大战前夕，即1937 年世界上出现第一部跟踪雷达站SCR-28 的时候、之后各种雷达、红外、声纳和激光等目标跟踪系统相继得到发展并且日趋完善。传统的跟踪系统是一对一系统，即一个探测器仅连续地瞄准和跟踪一个目标。随着科学技术的进步和现代战略战术的发展，人们发现提出新的目标跟踪概念和体制是完全可能的，在过去20 多年中，多目标跟踪的理论和方法已经获得很大发展，并已成为当今国际上十分活跃的热门研究领域之一，有些成果也已付诸于工程实际。简单地说，目标跟踪问题可以划分为下列四类：一个探测器跟踪一个目标（OTO）一个探测器跟踪多个目标（OTM）多个探测器跟踪一个目标（MTO）多个探测器跟踪多个目标（MTM）1.2 目标跟踪的基本原理1.2.1 单机动目标跟踪基本原理发展现代边扫描边跟踪（TWS）系统的目的是，仅在一个探测器条件下同时跟踪多个目标。然而，为达此目的，边扫描边跟踪系统必须首先很好地跟踪单个目标。一般地说，常速直线运动目标的跟踪与估计问题较为简单，而且易于处理。困难的情况表现在被跟踪目标发生机动，即目标速度的大小和方向发生变化的场合。图 1.1 为单机动目标跟踪基本原理框图。图中目标动态特性由包含位置、速度和加速度的状态向量X 表示，量测（观测）量Y 被假定为含有量测噪声V 的状态向量1的线性组合（HX＋V）；残差（新息）向量 d 为量测（Y）与状态预测量H X k k 之差。我们约定，用大写字母XY 表示向量，小写字母xy表示向量的分量。一般情况下，单机动目标跟踪为一自适应滤波过程。首先由量测（观测）量（Y）和状态预1测量H X k 构成残差（新息）向量d，然后根据d 的变化进行机动检测或者机k动辨识．其次按照某一准则或逻辑调整滤波增益与协方差矩阵或者实时辨识出目标机动特性，最后由滤波算法得到目标的状态估计值和预测值，从而完成单机动目标跟踪功能。图 1.1 单机动目标跟踪基本原理框图1.2.2 单机动目标跟踪基本要素单机动目标跟踪基本要素主要包括量测数据形成与处理，机动目标模型，机动检测与机动辨识，滤波与预测以及跟踪坐标系和滤波状态变量的选取。现分别简述之。1.2.2.1 量测数据形成与处理量测数据通常指来自探测器输出报告的所有观测量的集合。这些观测量一般包括目标运动参数，如位置和速度，目标属性，目标类型，数目或形成以及获取量测量的时间序列等。在单机动目标跟踪技术中，量测数据主要指目标运动学参数。量测数据既可以等周期获取，也可以变周期获取。在实际问题中常常遇到等速，为了提高目标状态率数据采集。量测数据大多含有噪声和杂波（多目标检测情况）估计精度，通常采用数据预处理技术以提高信噪比。目前常用的方法有数据压缩，包括等权和变权预处理以及量测资料中野值的剔除方法等技术。1.2.2.2 机动目标模型众所周知，估计理论特别是卡尔曼滤波理论要求建立数学模型来描述与估计问题有关的物理现象。这种数学模型应把某一时刻的状态变量表为前一状态变量的函数。所定义的状态变量应为能够全面反应系统动态特性的一组维数最少的变量。一般地，状态变量与系统的能量有关，譬如在目标运动模型中，状态变量中所包含的位置元素与势能有关，速度元素与动能有关。在目标模型构造过程中，考虑到缺乏有关目标运动的精确数据以及存在着许多不可预测的现象，如周围环境的变化及驾驶员主观操作等，只是需要引入状态噪声的概念。当目标作匀速直线运动时，加速度常常被看作是具有随机特性的扰动输入（状态噪声），并假设其服从零均值白色高斯分布，这时，卡尔曼滤波可直接使用。当目标发生诸如转弯或逃避等机动现象时，上述假设则不尽合理，机动加速度变成为非零均值时间相关的有色噪声。此时，为满足滤波需要常常采用白化噪声和状态增广方法。机动目标模型除了考虑加速度非零均值时间相关噪声假设外，还要考虑加速度的分布特性。客观上，要求加速度函数应尽可能的描述目标机动的实际情况。从目前的机动目标模型来看，所有建模方法均考虑了目标发生机动的可能性，并建立了一种适合任何情况和任何类型目标的机动模型，我们称这种模型为全局统计模型，其典型代表是传统的Singer 模型。然而，根据全局统计模型思想，每一种具体战术情况下的每

运动仿真

运动仿真 本章主要内容： ●运动仿真的工作界面 ●运动模型管理 ●连杆特性和运动副 ●机构载荷 ●运动分析 9.1 运动仿真的工作界面 本章主要介绍UG/CAE模块中运动仿真的功能。运动仿真是UG/CAE（Computer Aided Engineering）模块中的主要部分，它能对任何二维或三维机构进行复杂的运动学分析、动力分析和设计仿真。通过UG/Modeling的功能建立一个三维实体模型，利用UG/Motion的功能给三维实体模型的各个部件赋予一定的运动学特性，再在各个部件之间设立一定的连接关系既可建立一个运动仿真模型。UG/Motion的功能可以对运动机构进行大量的装配分析工作、运动合理性分析工作，诸如干涉检查、轨迹包络等，得到大量运动机构的运动参数。通过对这个运动仿真模型进行运动学或动力学运动分析就可以验证该运动机构设计的合理性，并且可以利用图形输出各个部件的位移、坐标、加速度、速度和力的变化情况，对运动机构进行优化。 运动仿真功能的实现步骤为： 1．建立一个运动分析场景； 2．进行运动模型的构建，包括设置每个零件的连杆特性，设置两个连杆间的运动副和添加机构载荷； 3．进行运动参数的设置，提交运动仿真模型数据，同时进行运动仿真动画的输出和运动过程的控制； 4．运动分析结果的数据输出和表格、变化曲线输出，人为的进行机构运动特性的分析。 9.1.1 打开运动仿真主界面 在进行运动仿真之前，先要打开UG/Motion（运动仿真）的主界面。在UG的主界面中选择菜单命令【Application】→【Motion】,如图9-1所示。

图9-1 打开UG/Motion操作界面 选择该菜单命令后，系统将会自动打开UG/Motion的主界面，同时弹出运动仿真的工具栏。 9.1.2 运动仿真工作界面介绍 点击Application/Motion后UG界面将作一定的变化，系统将会自动的打开UG/Motion 的主界面。该界面分为三个部分：运动仿真工具栏部分、运动场景导航窗口和绘图区，如图9-2所示。 图9-2 UG/Motion 主界面 运动仿真工具栏部分主要是UG/Motion各项功能的快捷按钮，运动场景导航窗口部分主要是显示当前操作下处于工作状态的各个运动场景的信息。运动仿真工具栏区又分为四个模块：连杆特性和运动副模块、载荷模块、运动分析模块以及运动模型管理模块，如图9-3所示。

机动目标的追踪与反追踪的模型完整版123

（由组委会填写）第十一届华为杯全国研究生数学建模竞赛 学校大连理工大学 参赛队号10141005 队员姓名1.鲁欢 2.候会敏 3.程帅兵

（由组委会填写） 第十一届华为杯全国研究生数学建模竞赛 题目机动目标的跟踪与反跟踪模型的建立及求解 摘要： 本文主要对机动目标追踪与反追踪模型的建立及求解问题进行了相关计算，讨论结果大致如下： 问题一，根据附件中的数据，利用数值法求解各个时刻点处的加速度，挑出加速度数量较大的时刻，并绘出矩形图，以加速度持续较大的时刻点为机动时间范围，并进行统计其大小以及方向，追踪模型则是依据现时刻以及前一时刻估计出的的物理量如位置速度加速度等，并根据数据统计出目标的机动能力即两时刻加速度最大该变量作为下一时刻的加速度，来计算在这种极限状态下目标向四周逃离的最远边界，因而形成一个区域，其中心即为雷达天线下时刻所指方向。航迹计算将三雷达测得的数据转换到同一坐标系中在进行拟合得到。 问题二，首先进行了航迹起始的确定。采用联合概率数据关联(JPDA)算法，通过对确认矩阵拆分得到互联事件及互联矩阵，计算互联事件的概率来进行数据关联，然后按照确定航迹。为避免雷达对于仅有一个回波信号的失跟情况，采取调动多种检测手段对目标密切关注，并改进雷达的内部控制计算算法。 问题三，我们建立了微分方程模型。着重分析了在空间范围内的机动目标的切向加速度以及方向加速度随时间的变化规律。通过运用Excel进行数据的处理计算得出切向加速度以及法向加速度的数值，利用Matlab编程得出其变化规律的轨迹图像。再结合问题一中的追踪模型，得到在数据3情况下的变化规律。通过对比，得出模型一的结论应用于问题三，其结果产生较大的偏差。 问题四，我们建立了卡尔曼滤波预测模型。利用卡尔曼滤波对机动目标进行预测，经过多次循环得出200对的位置坐标，利用Matlab软件给出了模拟后的卡尔曼滤波波形图。再进行对坐标的空间及时间复杂度进行分析，得出最终的结

(完整版)Adams运动仿真例子--起重机的建模和仿真

1起重机的建模和仿真，如下图所示。 1）启动ADAMS 1. 运行ADAMS，选择create a new model; 2. modal name 中命名为lift_mecha; 3. 确认gravity 文本框中是earth normal (-global Y)，units文本框中是MKS；ok 4. 选择setting——working grid，在打开的参数设置中，设置size在X和Y方向均为20 m，spacing在X和Y方向均为1m；ok 5. 通过缩放按钮，使窗口显示所有栅格，单击F4打开坐标窗口。 2）建模 1. 查看左下角的坐标系为XY平面 2. 选择setting——icons下的new size图标单位为1

3. 在工具图标中，选择实体建模按钮中的box按钮 4. 设置实体参数； On ground Length :12 Height:4 Depth:8 5. 鼠标点击屏幕上中心坐标处，建立基座部分 6. 继续box建立Mount座架部件，设置参数： New part Length :3 Height:3 Depth: 3.5 设置完毕，在基座右上角建立座架Mount部件 7. 左键点击立体视角按钮，查看模型，座架Mount不在基座中间，调整座架到基座中间部位：

①右键选择主工具箱中的position按钮图标中的move按钮 ②在打开的参数设置对话框中选择Vector，Distance项中输入3m，实现Mount 移至基座中间位置 ③设置完毕，选择座架实体，移动方向箭头按Z轴方向，Distance项中输入2.25m，完成座架的移动 右键选择座架，在快捷菜单中选择rename，命名为Mount 8. 选择setting—working grid 打开栅格设置对话框，在set location中，选择pick 选择Mount.cm座架质心，并选择X轴和Y轴方向，选择完毕，栅格位于座架中心

机动目标模型发展综述

机动目标模型发展综述 摘要本文对机动目标模型这一问题进行了详细论述，主要介绍了该领域的研究现状，分析了现有模型的优缺点。从未来技术需求的角度列举出机动目标模型所面临的难点问题，即模型要满足准确性、实时性、快速性和鲁棒性等需求，最后还对未来的发展研究方向进行了展望。 关键词机动;模型;综述 前言 建立机动目标模型的过程，又称模型化，是研究目标运动规律的重要手段和前提。机动目标跟踪模型是机动目标跟踪理论的基础，模型的优劣直接决定着跟踪效果。非机动模型容易建立，但对于机动模型来说建立完全符合实际运动规律的模型非常困难，主要因为目标在运动时存在很大的不确定性，常常受到人为因素和自然因素的影响，很难用精确的数学公式来描述，只能近似表述。 1 机动目标模型的发展现状 1.1 匀速（CV）模型 当目标以某一恒定速度运动时，运动规律相对比较简单，但是一般目标不会仅简单做匀速直线运动，状态变量会发生微小波动。通过加入随机干扰因素，可建立二阶常速CV模型。 1.2 匀加速（CA）模型 当目标以某一加速度运动时，相比匀速模型只是纵向增加了一个稳定维度，算法也并不复杂。同样加速度也会产生微小波动，也通过把零均值高斯白噪聲分布加入到目标加速度中，可得到CA模型 1.3 Singer模型 1970年R.A.Singer提出了机动目标的零均值、一阶时间相关机动加速度模型，该模型对匀速直线运动和匀加速直线运动有比较好的拟合效果，对于更加复杂的运动形式不能较好的描述[1]。 1.4 Jerk模型 1997年，K.Mehrotra和P.R.Mahapatra等人在Singer 模型的基础上提出了机动目标Jerk模型。该模型通过在状态向量中引入了加速度变化率来进行补充完善。高维信息的补充使得模型能够敏锐感知高机动目标的状态变化，具有很好的跟踪效果。同时，加加速度变化会使目标加速度和速度不断变化，因此对于运动

UG运动仿真教程

运动仿真 本章主要内容： z运动仿真的工作界面 z运动模型管理 z连杆特性和运动副 z机构载荷 z运动分析 9.1 运动仿真的工作界面 本章主要介绍UG/CAE模块中运动仿真的功能。运动仿真是UG/CAE（Computer Aided Engineering）模块中的主要部分，它能对任何二维或三维机构进行复杂的运动学分析、动力分析和设计仿真。通过UG/Modeling的功能建立一个三维实体模型，利用UG/Motion的功能给三维实体模型的各个部件赋予一定的运动学特性，再在各个部件之间设立一定的连接关系既可建立一个运动仿真模型。UG/Motion的功能可以对运动机构进行大量的装配分析工作、运动合理性分析工作，诸如干涉检查、轨迹包络等，得到大量运动机构的运动参数。通过对这个运动仿真模型进行运动学或动力学运动分析就可以验证该运动机构设计的合理性，并且可以利用图形输出各个部件的位移、坐标、加速度、速度和力的变化情况，对运动机构进行优化。 运动仿真功能的实现步骤为： 1．建立一个运动分析场景； 2．进行运动模型的构建，包括设置每个零件的连杆特性，设置两个连杆间的运动副和添加机构载荷； 3．进行运动参数的设置，提交运动仿真模型数据，同时进行运动仿真动画的输出和运动过程的控制； 4．运动分析结果的数据输出和表格、变化曲线输出，人为的进行机构运动特性的分析。 9.1.1 打开运动仿真主界面 在进行运动仿真之前，先要打开UG/Motion（运动仿真）的主界面。在UG的主界面中选择菜单命令【Application】→【Motion】,如图9-1所示。

图9-1 打开UG/Motion操作界面 选择该菜单命令后，系统将会自动打开UG/Motion的主界面，同时弹出运动仿真的工具栏。 9.1.2 运动仿真工作界面介绍 点击Application/Motion后UG界面将作一定的变化，系统将会自动的打开UG/Motion 的主界面。该界面分为三个部分：运动仿真工具栏部分、运动场景导航窗口和绘图区，如图9-2所示。 图9-2 UG/Motion 主界面 运动仿真工具栏部分主要是UG/Motion各项功能的快捷按钮，运动场景导航窗口部分主要是显示当前操作下处于工作状态的各个运动场景的信息。运动仿真工具栏区又分为四个模块：连杆特性和运动副模块、载荷模块、运动分析模块以及运动模型管理模块，如图9-3所示。

第一章-目标跟踪基本原理与机动目标模型1

第一章目标跟踪基本原理与机动目标模型 1.1 引言目标跟踪问题作为科学技术发展的一个方面，设计的主要目的是可靠而精确的跟踪目标，其历史可以追溯到第二次世界大战前夕，即1937 年世界上出现第一部跟踪雷达站SCR-28 的时候、之后各种雷达、红外、声纳和激光等目标跟踪系统相继得到发展并且日趋完善。传统的跟踪系统是一对一系统，即一个探测器仅连续地瞄准和跟踪一个目标。随着科学技术的进步和现代战略战术的发展，人们发现提出新的目标跟踪概念和体制是完全可能的，在过去20 多年中，多目标跟踪的理论和方法已经获得很大发展，并已成为当今国际上十分活跃的热门研究领域之一，有些成果也已付诸于工程实际。简单地说，目标跟踪问题可以划分为下列四类：一个探测器跟踪一个目标（OTO）一个探测器跟踪多个目标（OTM）多个探测器跟踪一个目标（MTO）多个探测器跟踪多个目标（MTM）1.2 目标跟踪的基本原理1.2.1 单机动目标跟踪基本原理发展现代边扫描边跟踪（TWS）系统的目的是，仅在一个探测器条件下同时跟踪多个目标。然而，为达此目的，边扫描边跟踪系统必须首先很好地跟踪单个目标。一般地说，常速直线运动目标的跟踪与估计问题较为简单，而且易于处理。困难的情况表现在被跟踪目标发生机动，即目标速度的大小和方向发生变化的场合。图1.1 为单机动目标跟踪基本原理框图。图中目标动态特性由包含位置、速度和加速度的状态向量X 表示，量测（观测）量Y 被假定为含有量测噪声V 的状态向量1的线性组合（HX＋V）；残差（新息）向量d 为量测（Y）与状态预测量H X k k之差。我们约定，用大写字母XY 表示向量，小写字母xy 表示向量的分量。一般情况下，单机动目标跟踪为一自适应滤波过程。首先由量测（观测）量（Y）和状态预1测量H X k 构成残差（新息）向量d，然后根据d 的变化进行机动检测或者机k 动辨识．其次按照某一准则或逻辑调整滤波增益与协方差矩阵或者实时辨识出目标机动特性，最后由滤波算法得到目标的状态估计值和预测值，从而完成单机动目标跟踪功能。图1.1 单机动目标跟踪基本原理框图1.2.2 单机动目标跟踪基本要素单机动目标跟踪基本要素主要包括量测数据形成与处理，机动目标模型，机动检测与机动辨识，滤波与预测以及跟踪坐标系和滤波状态变量的选取。现分别简述之。1.2.2.1 量测数据形成与处理量测数据通常指来自探测器输出报告的所有观测量的集合。这些观测量一般包括目标运动参数，如位置和速度，目标属性，目标类型，数目或形成以及获取量测量的时间序列等。在单机动目标跟踪技术中，量测数据主要指目标运动学参数。量测数据既可以等周期获取，也可以变周期获取。在实际问题中常常遇到等速，为了提高目标状态率数据采集。量测数据大多含有噪声和杂波（多目标检测情况）估计精度，通常采用数据预处理技术以提高信噪比。目前常用的方法有数据压缩，包括等权和变权预处理以及量测资料中野值的剔除方法等技术。1.2.2.2 机动目标模型众所周知，估计理论特别是卡尔曼滤波理论要求建立数学模型来描述与估计问题有关的物理现象。这种数学模型应把某一时刻的状态变量表为前一状态变量的函数。所定义的状态变量应为能够全面反应系统动态特性的一组维数最少的变量。一般地，状态变量与系统的能量有关，譬如在目标运动模型中，状态变量中所包含的位置元素与势能有关，速度元素与动能有关。在目标模型构造过程中，考虑到缺乏有关目标运动的精确数据以及存在着许多不可预测的现象，如周围环境的变化及驾驶员主观操作等，只是需要引入状态噪声的概念。当目标作匀速直线运动时，加速度常常被看作是具有随机特性的扰动输入（状态噪声），并假设其服从零均值白色高斯分布，这时，卡尔曼滤波可直接使用。当目标发生诸如转弯或逃避等机动现象时，上述假设则不尽合理，机动加速度变成为非零均值时间相关的有色噪声。此时，为满足滤波需要常常采用白化噪声和状态增广方法。机动目标模型除了考虑加速度非零均值时间相关噪声假设外，还要考虑加速度的分布特性。客观上，要求加速度函数应尽可能的描述目标机动的实际情况。从目前的机动目标模型来看，所有建模方法均考虑了目标发生机动的可能性，并建立了一种适合任何情况和任何类型目标的机动模型，我们称这种模型为全局统计模型，其典型代表是传统的

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图9-1 打开UG/Motion操作界面 选择该菜单命令后，系统将会自动打开UG/Motion的主界面，同时弹出运动仿真的工具栏。 9.1.2 运动仿真工作界面介绍 点击Application/Motion后UG界面将作一定的变化，系统将会自动的打开UG/Motion 的主界面。该界面分为三个部分：运动仿真工具栏部分、运动场景导航窗口和绘图区，如图9-2所示。 图9-2 UG/Motion 主界面 运动仿真工具栏部分主要是UG/Motion各项功能的快捷按钮，运动场景导航窗口部分主要是显示当前操作下处于工作状态的各个运动场景的信息。运动仿真工具栏区又分为四个模块：连杆特性和运动副模块、载荷模块、运动分析模块以及运动模型管理模块，如图9-3所示。

三维建模及运动仿真

三维建模及运动仿真 Pro/Engineer 软件集产品的三维造型设计、加工、分析、仿真及绘图等功能于一体，是一套使用方便、参数化造型精确的软件，其强大的造型功能及仿真分析功能受到众多工程人员的青睐。本节将采用Pro/E 软件，完成少齿数齿轮传动机构中所有零件的参数化建模，并对少齿数齿轮减速器进行虚拟装配，在此基础上，对传动机构进行运动仿真。 3.1 齿轮的参数化建模 3.1.1 零件分析 齿轮建模的操作步骤如下： (1)添加齿轮设计参数 (2)添加齿轮关系式 (3)创建齿轮的齿廓曲线 (4)创建螺旋线方程 (5)实体生成： 1)创建螺旋线线方程 2)）拉伸 3)）阵列 3.1.2 绘制齿轮 (1)新建文件： 启动PROE Wildfire4.0，单击工具栏新建工具，或单击菜单“文件/新建”。出现如图3.1所示对话框。选择系统默认“零件”，子类型“实体”方式，“名称”栏中输入“canshuhuachilun ”，同时注意关闭“使用缺省模板”。选择公制模板mmns-part-solid ，如图3.2所示，然后单击“确定”。 (2)创建齿轮程序。 选择菜单栏“工具/程序”命令，出现如图3.3所示对话框。单击“编辑设计”， 依次添加齿轮设计参数及初始值，添加完毕单击“确定”。选择工具菜单“工具/程序”命令，出现如图3.4信息窗口，在其中输入程序如下： Y0=(1/4)*PI*MT+XT*MT*TAN(α t) Xc=(HANX+CNX-XN)*MN-ρ

Yc=(1/4)*PI*MT+HANX*MN*TAN(αt)+ρ*COS(αt) (3)添加齿轮四个圆的关系式。 1)选择“插入/模型基准/ 草绘”特征工具，或单击工具栏 草绘命令，出现如图3.5所示对话框。单击“草绘”确认，进入二维草绘模式如图3.6所示。

结构设计运动仿真分析

结构设计运动仿真分析 招生对象 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 参与运动机构设计的相关工程师和研发人员。 【主办单位】中国电子标准协会 【咨询热线】0 7 5 5 – 2 6 5 0 6 7 5 7 1 3 7 9 8 4 7 2 9 3 6 李生【报名邮箱】martin#https://www.wendangku.net/doc/151164440.html, （请将#换成@） 课程内容 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 课程背景 本课程是讲述计算机仿真技术在运动机构设计中的应用。 培训对象 参与运动机构设计的相关工程师和研发人员。 培训目的 1. 掌握结构仿真的基本理论 2. 掌握结构仿真软件的建模与导入CAD模型 3. 具备分析运动机构动力学问题的能力 课程时长 18课时（6课时/天） 课程大纲 1. 结构仿真基础 1.1 结构仿真的分类与用途 1.2 运动机构中涉及的结构仿真 1.3 本培训中涉及的基础理论 2. 运动机构模型的建立 2.1 导入CAD模型 2.2 CAE软件内几何建模 2.3 部件材料和属性 2.4 部件连接的处理 2.5 模型简化策略 2.6 模型修改

2.7 参数化建模 3. 运动机构模型的计算 3.1 载荷与边界条件 3.2 求解设置 3.3 提交计算 4. 计算结果分析 4.1 导入结果 4.2 查看云图数据 4.3 查看曲线数据 5. 应用实例讲解 6. 上机操作 讲师介绍 －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ 郭老师 承担主要项目: 1. 家用空调仿真实验室。用培训加项目实战的方式，为海尔创建仿真实验室。 2. 垂直轴风力发电机结构强度校核。对垂直轴风力发电机进行强度和振动分析。 3. 止回阀性能验证。对核电厂风道中的止回阀进行安全性验证。 4. 瓶盖开裂分析。分析并解决市场上瓶盖开裂的问题。 5. 商用空调海运外损分析。分析大型商用空调海运变形的原因，并进行结构加强。 6. 燃气热水器包装设计。为美的进行包装优化设计，解决跌落测试难题。 7. 波轮/滚筒洗衣机包装设计。为海尔洗衣机进行优化设计，完成降低外损和成本的目标。************************************************** 【温馨提示】：本公司竭诚为企业提供灵活定制化的内部培训和顾问服务，培训内容可根据客户的需要灵活设计，企业内部培训人数不受限制，培训时间由企业灵活制定。顾问服务由中国电子标准协会顶尖顾问服务团队组成，由专人全程跟进，签约型绩效考核顾问服务效果，迅速全面提升企业工艺技术水平、产品质量及可靠性、成本节约！

静止背景运动目标识别

Moving Object Detection in Stationary Scene 摘要：随着计算机技术的不断提高，智能视频监控技术得到了很好的发展, 过去依靠人力监控视频中出现的人或汽车等既浪费人力物力，又不够准确，很容易发生遗漏，而智能监控就不存在这种问题，只需在程序中设定报警条件即可，能够准确地达到实时监控的目的。现在智能视频监控逐渐应用于城市道路、小区、银行等重要场所及对场景中的异常事件或人的异常行为的监控中, 应用前景广泛，正在逐步取代靠人力来观察视频信息。智能视频监控相比过去常用的靠人来监测的最重要的不同就是识别出需要监控的对象，通常是运动目标的提取。在本文中利用matlab视频处理功能，通过matlab程序来获取视频，使用背景减差法来检测出运动目标提取静止背景中的运动目标，并将结果显示出来，以进行进一步的分析处理。 关键字：视频监控；目标提取；静止背景；matlab；目标识别；背景减差法

基于视频的运动目标主要提取方法 目标检测是计算机视觉的一个重要组成部分，在军事及工业等领域有着重要的应用前景。运动目标的检测方法主要有光流法，差值法。光流法的计算量很大，实时性和应用性较差。而图像差值法比较简单，实时性较好，是目前应用最广泛，最成功的运动目标检测的方法。图像差值法可分为两类，一类是用序列图像的每一帧与一个固定的静止的参考帧做图像差分，但自然场景不是静止不变的，因而必须不断的更新背景。另一类是用序列图像的两帧进行差分，这种方法无法检测出两帧图像中重合的部分，只能检测出目标的一部分信息。在绝大多数视频监控图像应用中，每一个像素都可以用一个或多个高斯模型近似，因此，高斯背景模型是绝大多数目标检测方法常用的基本模型。许多学者对基于高斯混合背景模型的背景消除法作了改进并取得了较好的效果。Stauffer 等人提出了采用自适应混合高斯模型，作为背景统计模型的算法；Power 等人详细的讨论了混合高斯模型，并对模型中的参数选择及更新提出了很好的建议。Monnet 等人在文献[3]中对摆动的树叶，水纹的波动等动态纹理干扰作了深入研究，提出了在线的自动聚类模型来获得并预测场景中的这些变化以减少干扰。然而，由于光照条件的影响，大多数图像都存在阴影，阴影的存在干扰了目标的检测，使检测到的目标与真实的目标形状相差很大，这对后续处理如目标识别、行为判断等会产生很大的影响。混合高斯模型无法消除阴影的干扰，因此找到阴影消除的方法变得非常重要。近年来，提出了很多阴影消除方法，毛晓波提出了基于最大色度差分的阴影检测方法，A. Leone提出了基于纹理分析的阴影消除方法，通过分析纹理信息获取前景目标并消除阴影，取得了较好的效果。 运动目标检测常用的方法一般分为两大类，一种是基于特征的方法，另一种是基于灰度的方法。基于特征的方法是依据图像的特征来检测运动目标，它多用于目标较大、特征容易提取的场合。基于灰度的方法一般是依据图像中灰度的变化来检测运动目标。目前基于视频的检测方法主要有: 基于帧间差分的方法、基于光流场的方法、基于背景差的方法等。帧间差分法是基于运动图像序列中相邻两帧图像间具有强相关性而提出的检测方法, 具有很强的自适应性。但如果物体内部灰度分布均匀这种方法会造成目标重叠部分形成较大空洞，严重时造成目标分割不连通，从而检测不到目标。 光流场法是基于对光流的估算进行检测分割的方法。光流中既包括被观察物体的运动信息, 也包括有关的结构信息。光流场的不连续性可以用来将图像分割

交互式多模型机动目标跟踪方法的仿真

信号/数据处理 交互式多模型机动目标跟踪方法的仿真3 尹　瑞,王荫槐,王　峰 (南京电子技术研究所,　南京210013) 【摘要】　分析和研究利用CV模型和C A模型交互、CV模型和Singer模型交互、C V模型和“当前”统计模型交互分别对单机动目标进行跟踪。通过大量的计算机模拟仿真,比较了不同的模型组合在各种参数情况下的滤波性能,并且比较其和卡尔曼滤波(Singer模型)性能的优劣性,得出了一些有意义的结论。 【关键词】　多目标跟踪;卡尔曼滤波;“当前”统计模型;机动目标跟踪 中图分类号:T N957 文献标识码:A I n teracti n g M ulti ple M odel F ilter i n g A lgor ith m for M aneuver i n g Target Track i n g YI N Rui,WANG Yin2huai,WANG Feng (Nanjing Research I nstitute of Electr onics Technol ogy,　Nanjing210013,China)【Abstract】　A ne w I nteractingMulti p le Model(I M M)filtering alg orith m is p resented in this paper.Constant vel ocity model interactering with constant accelerati on model,constant vel ocity model interactering with Singer model,constant vel ocity model inter2 actering with“Current”statistical model are used f or target tracking.Thr outh a mass of co mputer e mulat oring,filtering capability in different instance is co mpared.And filtering capability of I M M is co mpared with filtering capability of Kal m an filtering.s o me useful conclusi on is obtained. 【Key words】I M M;Kal m an filtering;“current”statistical model;maneuvering target tracking 0　引　言 机动目标跟踪的方法,按跟踪滤波所采用的模型数量,可分为单模型跟踪和多模型跟踪两大类。单模型跟踪的目的是建立一种较为“理想”的机动目标运动模型来描述目标运动状态的变化过程,即运动目标位置、速度和加速度的变化,如果单一的运动模型描述与所跟踪的目标的运动情形相匹配,则可以实现对目标的跟踪。但是在实际过程中,目标的运动状态是复杂多变的,用单一的模型来跟踪处理机动情况,有时会产生较大的误差[1]。 雷达网数据处理中的目标跟踪模型有CV模型、C A 模型、Singer模型、“当前”统计模型,其中Singer模型和“当前”统计模型分别是全局统计模型和当前时刻统计模型的典型代表。由于这些模型自身的局限,单独采用一个模型进行滤波精度不高。 1　算法介绍 1)交互式多模型(I M M)算法 根据文献[2],本文给出如图1所示的I M M算法的 循环。 图1　I M M算法的一个循环 2)互式多模型(I M M)算法的步骤 (1)混合概率的计算; (2)交互/混合计算; (3)模型条件滤波; (4)模型更新概率的计算; (5)状态估计和协方差组合。 25 第29卷　第7期 　2007年7月 现代雷达 Modern Radar Vol.29 　No.7 July2007 3收稿日期:2007203212 修订日期:2007205228

平面四杆机构的运动仿真模型分析

平面四杆机构的运动仿真模型分析1前言 平面四杆机构是是平面连杆机构的基础，它虽然结构简单，但其承载能力大，而且同样能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，因而在工程实践中得到广泛应用。 平面四杆机构的运动分析, 就是对机构上某点的位移、轨迹、速度、加速度进行分析, 根据原动件的运动规律, 求解出从动件的运动规律。平面四杆机构的运动设计方法有很多，传统的有图解法、解析法和实验法。随着计算机技术的飞速发展，机构设计及运动分析已逐渐脱离传统方法，取而代之的是计算机仿真技术。本文在UG NX5环境下对平面四杆机构进行草图建模，通过草图中的尺寸约束、几何约束及动画尺寸等功能确定各连杆的尺寸，之后建立相应的连杆、运动副及运动驱动，对建立的运动模型进行运动学分析，给出构件上某点的运动轨迹及其速度和加速度变化规律曲线，文章最后简要分析几个应用于工程的平面四杆机构实例。 2平面四杆机构的建模 问题的提出 平面四杆机构因其承载能力大，可以满足或近似满足很多的运动规律，所以其应用非常广泛，本文以基于曲柄摇杆机构的物料传送机构为例，讨论其建模及运动分析。 如图1所示，ABCD为曲柄摇杆机构，曲柄AB为主动件，机构在运动中要求连杆BC的延伸线上E 点保持近似直线运动，其中直线轨迹为工作行程，圆弧轨迹为回程或空程，从而实现物料传送的功能。

平面四杆机构的建模 由于物料传送机构为曲柄摇杆机构，所以它符合曲柄存在条件。根据机械原理课程中的应用实例[1]，选取AB=100，BC=CD=CE=250，AD=200，单位均为毫米。 在UG NX5的Sketch环境里，创建如图2所示的草图，并作相应的尺寸约束和几何约束，其中EE＇为通过E点的水平轨迹参考线，用以检验E点的工作行程运动轨迹。现通过草图里的尺寸动画功能，令AB与AD 的夹角从0°到360°变化，可看到E点的变化轨迹为直线和圆弧，如图3所示为尺寸动画的四个截图，其中图3（a）中的E点为水平轨迹的起点，图3（b）中的E点为水平轨迹的中点，图3（c）中的E点为水平轨迹的终点，而图3（d）中的E点为圆弧轨迹（图中未画出）即回程的中点。

UG运动仿真基本流程

运动仿真基本流程 计算机仿真的过程，实际上就是凭借系统的数学模型，并通过该模型在计算机上的运行，来执行对该模型的模拟、检验和修正，并使该模型不断趋于完善的过程。 1.在试图求解问题之前，实际系统的定义最为关键，尤其是系统的 包络边界的识别。对一个系统的定义主要包括系统的目标、目标达成的衡量标准、自由变量、约束条件、研究范围、研究环境等等，这些内容必须具有明确的定义准则并已于定量化处理。 2.一旦有了这些明确的系统定义，结合一定的假设和简化，在确定 了系统变量和参数以及他们之间的关系后，即可方便的建立描述所研究系统的数学模型。 3.接下来做的工作是实现数学模型向计算机执行的转变，计算机执 行主要是通过程序设计语言变成的程序来完成的，为此，研究人员必须在高级语言和专用仿真语言之间做出选择。 4.计算机仿真的目的，主要是为了研究或再现实际系统的特征，因 此模型的仿真运行是一个反复的动态过程；并且有必要对仿真结果做出全面的分析和论证。否则，不管仿真模型建立的多么精确，不管仿真运行次数多么大，都不能达到正确的辅助分析者进行系统抉择的最终目的。 用户通过计算机进行运动仿真的过称为： 1.进入运动仿真模块

2.建立连杆 杆对话框。 对话框中显示默认的名字，输入名字后按回车键即可。 连杆对话框的第二项是自定义质量特性，它是一个可选项，在不涉及 反作用力时可以将它关闭而使用自定义的质量特性。但尽管如此，有 时还是要定义质量特性，此时其他窗口将被激活。包括质量、质心、 惯性矩、初始速度等。

接着要定义材料，材料是计算质量和惯性矩的关键因素。 3创建运动付 定义运动付以前机构中的连杆是在空中浮动的，没有约束的。 创建运动付的操作分为三步： （1）选择运动付要约束的连杆 （2）确定运动付的原点 （3）确定运动付的方向 单击运动工具条中的运动付图标，或从菜单中选择插入-运动付，弹出运动付对话框。 4定义运动驱动