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[发明专利]针对周期运动目标的自适应无迹卡尔曼滤波器设计方法-CN202211553537.1在审
发明人： 包启亮;孙敏行;缪礼;申庆瑜;毛耀 -专利权人：中国科学院光电技术研究所
申请日： 2022-12-06 - 公布日： 2023-03-28 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种针对周期运动目标的自适应无迹卡尔曼滤波器设计方法，用于改善滤波器对周期运动目标进行状态估计时的估计误差和滤波曲线平滑性，以满足更高精度的滤波需求。本发明提出一种针对周期运动目标的自适应无迹卡尔曼滤波器设计方法，可以在被跟踪目标运动方程不完全已知，控制器受采样周期和滤波算法运算时间影响的情况下，有效改善无迹卡尔曼滤波器的滤波效果，同时保证较高的运算效率。本发明突破了传统无迹卡尔曼滤波方法的局限，利用巧妙的被估计状态量设计和公式设计，有效提升无迹滤波器的滤波精度和滤波曲线平滑性，优化滤波器的估计效果。
针对周期运动目标自适应卡尔滤波器设计方法

[发明专利]一种基于单输入模糊系统的扩张状态观测器设计方法-CN202211447169.2在审
发明人：毛耀;王浩霖;聂康;包启亮 -专利权人：中国科学院光电技术研究所
申请日： 2022-11-18 - 公布日： 2023-03-21 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于单输入模糊系统的扩张状态观测器设计方法，针对传统扩张状态观测器不能在线改变观测器带宽而无法实现对不同扰动精确估计的缺点，本发明将模糊算法用于扩张状态观测器参数自整定，以提高观测器的自适应能力。与传统的扩张状态观测器相比，该方法将误差作为模糊系统输入，观测器带宽作为模糊系统输出，设计的模糊扩张状态观测器可以根据误差大小实时调整观测器带宽以实现对不同情况下扰动的准确估计，提高了扩张状态观测器的在线自适应能力。
一种基于输入模糊系统扩张状态观测器设计方法

[发明专利]一种基于意图推定的交互式多模型状态估计方法-CN202211553542.2在审
发明人： 包启亮;孙敏行;缪礼;毛耀 -专利权人：中国科学院光电技术研究所
申请日： 2022-12-06 - 公布日： 2023-03-14 - 主分类号： G06F17/11 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于意图推定的交互式多模型状态估计方法，用以提高状态估计器的估计精度，减少被跟踪目标做机动时的估计误差和过预测量，进而适应更高精度的目标跟踪需求。在卡尔曼滤波器之后出现的各种滤波器变式或鲁棒滤波器虽能在一定程度上弥补状态方程不精确和非线性的问题，但同样难以满足机动目标快速跟踪领域的状态估计需求。本发明提出一种基于意图推定的交互式多模型状态估计方法，突破了传统滤波方法的局限，可以在被跟踪目标做快速机动的情况下，通过估计被跟踪目标的运动意图和机动方程的关键参数，显著提升估计器的估计精度和估计曲线平滑性，优化估计器的估计效果。
一种基于意图推定交互式模型状态估计方法

[发明专利]用于光电跟踪系统的二阶模糊-动态高型控制器设计方法-CN202110362455.8有效
发明人：毛耀;秦树旺;包启亮;陈兴龙 -专利权人：中国科学院光电技术研究所
申请日： 2021-04-02 - 公布日： 2022-11-11 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明提供一种用于光电跟踪系统的二阶模糊‑动态高型控制器设计方法，根据系统状态动态切换型别可以避免积分饱和，同时又能保留高型别的优势。模糊控制可以根据输入变化动态改变输出值，将其作为积分器通断的执行器。区间二阶模糊控制器相比一阶模糊控制器有更强的处理不确定性的能力，对于实际物理系统有更好的控制效果。提出一种改进的WTNT降型算法，相比传统NT算法提高了二阶模糊控制器的解模糊精度。利用多种群优化算法对模糊控制器参数进行迭代寻优，在光电跟踪系统实验平台上，对比了传统控制器、一阶模糊控制器与区间二阶模糊控制器的控制效果，证明区间二阶模糊动态高型控制系统具有更快的响应性能、更高的稳态精度以及更强的抑制不确定性能力。
用于光电跟踪系统模糊动态控制器设计方法

[发明专利]一种光电跟踪系统自抗扰控制方法-CN202210878286.8在审
发明人：毛耀;王浩霖;聂康;陈兴龙;包启亮 -专利权人：中国科学院光电技术研究所
申请日： 2022-07-25 - 公布日： 2022-11-08 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种光电跟踪系统自抗扰控制方法，首先是建立光电跟踪系统位置环自抗扰控制系统。其次，对多目标粒子群优化算法进行改进，在进化过程中采用自适应非线性化方式调整算法参数并引入变异操作。最后，采用改进多目标粒子群优化算法对自抗扰控制模型参数进行整定。本发明在多目标粒子群优化算法中引入变异操作并对算法参数进行自适应非线性化处理，提高了算法的全局和局部搜索能力，避免粒子陷入局部最优的同时还提高了算法的收敛速度，将改进的多目标粒子群优化算法用于自抗扰控制系统参数整定，与传统带宽法参数整定相比，本方法实现光电跟踪位置环的快速、精准跟踪，改善了光电跟踪系统位置环的跟踪效果。
一种光电跟踪系统控制方法

[发明专利]一种鲁棒的基于深度学习的单目标跟踪方法-CN201910882990.9有效
发明人：贾昊龙;余秀源;李宇;包启亮;秦睿 -专利权人：中国科学院光电技术研究所
申请日： 2019-09-18 - 公布日： 2022-09-20 - 主分类号： G06V20/40 文献下载
摘要：本发明提出了一种鲁棒的基于深度学习的单目标跟踪方法，本发明以SiamRPN技术为基础，针对目标在运动过程中受光照、遮挡、姿态变换发生的特征变化，设计模板更新机制。在应用中具体步骤如下：(1)在第一帧确定目标，在下一帧利用基础跟踪网络跟踪目标，输出目标所在位置与当前区域分类为目标的置信度；(2)根据输出的置信度更新目标经过主干网络输出的特征；(3)利用更新后的模板在下一帧跟踪目标，重复以上步骤。针对现有技术在目标发生变化时难以稳定跟踪的问题，本发明提出通过设置阈值决定是否启动模板更新，并利用置信度更新模板。既能够根据目标的变化及时更新特征，又避免了由于更新模板带来的错误跟踪，具有较好的鲁棒性与实时性。
一种基于深度学习目标跟踪方法

[发明专利]一种基于陀螺和精电视信号融合的扰动解耦与抑制方法-CN202110746265.6有效
发明人：夏运霞;林金洋;夏华阳;刘翔;包启亮;马荣崎;蒋晶;王强 -专利权人：中国科学院光电技术研究所
申请日： 2021-07-01 - 公布日： 2022-07-29 - 主分类号： G01C21/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于陀螺和精电视信号融合的扰动解耦与抑制方法，光电跟踪系统的机架方位轴和俯仰轴上分别装载角速率陀螺A和角速率陀螺E，陀螺信号用于粗跟踪回路的速度回路闭环，此外，解耦陀螺信号的高频部分为扰动信号的高频部分。精电视安装在机架内部，通过快反镜探测目标偏差，精电视信号用于精跟踪回路闭环，同时解耦其低频信号与解耦后的陀螺信号融合后前馈到精跟踪回路，能够提高系统对扰动的抑制能力，但不影响系统的目标跟踪能力，实现精稳定控制。本发明不需要添加额外传感器，不需要建立控制对象的等效模型。结构简单，利于工程实现。
一种基于陀螺电视信号融合扰动抑制方法

[发明专利]一种光电跟踪系统光纤陀螺输出目标信息和扰动信号分离方法-CN201810970614.0有效
发明人：胡亭亭;夏运霞;包启亮;唐茂雯 -专利权人：中国科学院光电技术研究所
申请日： 2018-08-24 - 公布日： 2022-04-19 - 主分类号： G01C19/72 文献下载
摘要：本发明公开了一种光电跟踪系统光纤陀螺(FOG)输出目标信息和扰动信号分离方法，步骤如下：(1)对跟踪机架上FOG输出复杂信号进行频谱分析，确定信号特征；(2)对复杂FOG信号进行局部值分解(LMD)，得到N个瞬时频率具有物理意义的信号分量(PF)；(3)以N个PF分量为观测信号，采用基于负熵最大的FastICA算法进行信号分离；(4)在信号分离得到的N个分离信号中选取出目标信号和扰动信号。本发明可以准确的分离光纤陀螺信号中目标信号的扰动，方法简单，计算速度快，实时性较强。
一种光电跟踪系统光纤陀螺输出目标信息扰动信号分离方法

[发明专利]一种用于光电跟踪系统的模糊II型控制器设计方法-CN202010749290.5有效
发明人：秦树旺;包启亮;毛耀;段倩文;邓久强 -专利权人：中国科学院光电技术研究所
申请日： 2020-07-30 - 公布日： 2022-04-19 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明提供一种用于光电跟踪系统的模糊II型控制器设计方法，属于光电系统跟踪控制领域。在常用的双闭环I型系统中加入积分环节提高型别，成为II型系统，可以提高减小稳态误差，但会使系统阶跃响应超调量增加，加剧系统震荡。本发明引入模糊控制器与积分环节串联后并联到光电跟踪系统的前向通路中，通过误差状态判断积分环节增益的大小，在提高系统稳态精度的同时，解决了跟踪时出现的大超调问题，有效抑制型别升高带来的震荡。本发明不依赖于精确的数学模型，不限定于特定系统，适用性广泛。
一种用于光电跟踪系统模糊 ii 控制器设计方法

[发明专利]一种运动平台光电跟踪系统惯性传感器信号中扰动信息提取方法-CN201810688189.6有效
发明人：胡亭亭;夏运霞;包启亮;唐茂雯 -专利权人：中国科学院光电技术研究所
申请日： 2018-06-28 - 公布日： 2022-01-11 - 主分类号： G01C21/16 文献下载
摘要：本发明提出一种运动平台光电跟踪系统惯性传感器信号中扰动信息提取方法，1)根据实际工程中运动平台光电跟踪系统所需的惯性传感器信号采样频率fs，获取采样频率为2×fs的惯性传感器输出混叠信号；2)采用降采样方法对频率为2×fs的惯性传感器输出混叠信号进行采样，得到所需的2个频率为fs的混叠信号；3)对采样得到的2个频率为fs的混叠信号进行特征分析，确定信号特征；4)以2个频率为fs的信号为观测信号，选用盲源分离算法对惯性传感器输出混叠信号进行分离，得到混叠信号中的扰动信号。本发明可以准确的提取惯性传感器输出混叠信号中的扰动信号，方法简单，计算速度快，实时性较强，同时避免了扰动信号提取过程中的人为经验设置，自适应性强。
一种运动平台光电跟踪系统惯性传感器信号扰动信息提取方法

[发明专利]一种惯性传感器混叠干扰信号分离方法-CN201810599185.0有效
发明人：胡亭亭;包启亮;夏运霞;唐茂雯 -专利权人：中国科学院光电技术研究所
申请日： 2018-06-12 - 公布日： 2021-09-21 - 主分类号： G01C21/18 文献下载
摘要：本发明公开了一种惯性传感器混叠干扰信号分离方法，步骤如下：(1)对惯性传感器输出混叠信号进行特征分析，确定不同干扰源信号频率特征；(2)根据低频段信号特征，选择阈值函数、小波基和分解层数对混叠信号中的低频段信号进行小波滤波；(3)针对小波滤波后的高频混叠干扰信号，通过经验模态分解(EEMD)自适应的分解得到N个内在经验模态函数(IMFs)；(4)IMFs的信息量为η，计算得到η＞＝90％时需要的IMFs分量个数p；(5)使用PCA算法将N维的IMFs降为p维；(6)以p维的IMFs为观测信号，选用合适的盲源分离算法分离出高频混叠干扰信号中的不同频率段干扰源信号。本发明大大减小了信号分离过程中过多的人为经验选择，自适应性较强。
一种惯性传感器干扰信号分离方法

[发明专利]一种运动平台光电跟踪系统全频段扰动解耦方法-CN201810728396.X有效
发明人：夏运霞;包启亮;蒋晶;刘子栋;唐涛;刘翔;吴琼;王旭 -专利权人：中国科学院光电技术研究所
申请日： 2018-07-05 - 公布日： 2021-08-13 - 主分类号： G05D1/12 文献下载
摘要：本发明提供一种运动平台光电跟踪系统全频段扰动解耦方法，主要用于解耦跟踪机架陀螺信号中的目标运动信息和扰动信息，估计出粗稳定之后剩余的全频段扰动信息。在跟踪机架方位轴和俯仰轴上分别安装角速率陀螺A和E，机架速度回路采用陀螺反馈闭环构成粗稳定，整个粗稳定回路的模型记为将目标角速度同时作为机架粗稳定回路的输入和其模型的输入，二者输出之差再乘以低通滤波器得到扰动低频部分d1(s)；将陀螺测量信号乘以高通滤波器得到扰动高频部分d2(s)；将d1(s)和d2(s)相加就得到粗稳定抑制之后的全频段扰动且不包含目标运动信息。本发明不用增加额外的传感器，简单有效，工程容易实现。
一种运动平台光电跟踪系统频段扰动方法

[发明专利]一种基于改进的扰动观测器的倾斜镜振动抑制方法-CN201810729031.9有效
发明人：牛帅旭;唐涛;亓波;包启亮;曹雷;蒋晶;赵志强;杨涛 -专利权人：中国科学院光电技术研究所
申请日： 2018-07-05 - 公布日： 2021-06-18 - 主分类号： G05B13/04 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于改进的扰动观测器的倾斜镜振动抑制方法。由于天文望远镜机械振动降低了望远镜控制系统的闭环性能，并且这些振动不能很好地被经典的控制结构补偿，该方法利用倾斜镜来抑制振动，该方法通过设计一个改进的Q滤波器，优化了倾斜镜控制系统的灵敏度函数，有效地抑制了大幅振动，降低了水床效应对系统性能的影响。在系统扰动频率已知的情况下，这种控制方法可以实现最佳地较正，有效地提高系统的扰动抑制能力。该方法从控制算法上对系统进行优化，仅需要一个图像传感器，节约了成本；同时，该方法思路清晰，结构简单，不依赖于模型，易于操作和实现。
一种基于改进扰动观测器倾斜振动抑制方法

[发明专利]一种抑制全频扰动的控制方法-CN201810890005.4有效
发明人：牛帅旭;唐涛;亓波;包启亮;曹雷;蒋晶;赵志强;杨涛 -专利权人：中国科学院光电技术研究所
申请日： 2018-08-07 - 公布日： 2021-06-18 - 主分类号： G05B11/42 文献下载
摘要：本发明公开了一种抑制全频扰动的控制方法。该方法通过将一个带有新型的Q滤波器的附加控制补偿器插入到原有的反馈控制回路中来抑制望远镜系统中存在的扰动。此外，该方法采用了一种新的方式来设计Q滤波器，即从设计灵敏度函数ESF(s)(ESF(s)＝1‑Q(s))出发，反推出Q滤波器的形式。本发明可以在系统扰动频率能够获取的情况下，对系统存在的扰动实现最佳地较正，使系统误差得到衰减，在很大程度上提高了系统的扰动抑制能力。本发明是在控制算法上对系统结构进行优化，不需要增加额外的器件，节约了成本。同时，该方法思路新颖，结构简单，仅仅依赖于一个低频模型，易于操作和实现，容易得到推广。
一种抑制扰动控制方法

[发明专利]一种基于改进的重复控制器的倾斜镜振动抑制方法-CN201810729032.3有效
发明人：牛帅旭;唐涛;亓波;包启亮;曹雷;蒋晶;赵志强;杨涛 -专利权人：中国科学院光电技术研究所
申请日： 2018-07-05 - 公布日： 2021-05-14 - 主分类号： G05B11/32 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于改进的重复控制器的倾斜镜振动抑制方法，该控制方法插入倾斜镜系统来抑制振动。重复控制作为一种学习型的策略，它可以在系统扰动频率已知的情况下，使得误差衰减得到增强，并对系统干扰实现最佳地较正。本发明针对传统的重复控制方法会在非周期性频率下将扰动放大这一问题，提出一种改进的重复控制器从控制算法上进行优化，在提高系统扰动抑制能力的基础上不会引起其他频率的扰动放大。此外该方法只需要一个图像传感器，成本低。同时，其结构简单，不依赖于模型，易于操作和实现，不会导致振动抑制与噪声传播之间的折衷。
一种基于改进重复控制器倾斜振动抑制方法