目标跟踪应用中,针对迭代扩展卡尔曼滤波(IEKF)在模型失配和噪声时变情况下出现精度下降甚至发散的问题,提出了一种基于多重渐消因子的自适应IEKF算法。该算法首先通过一个基于正态分布的限定记忆新息协方差估值器来计算新息协方差估计值,并根据估计均方误差把多重渐消因子分配给各数据通道;再依照χ 2检验原理判断系统是否异常,仅在系统异常时才引入渐消因子;最后利用目标与观测站间的径向距离和方位角信息,实现了IEKF迭代次数的自适应控制。仿真结果表明:与传统IEKF相比,在系统模型失配时所提算法的位置、速度和加速度平均估计误差分别减少86.97%、33.18%和15.56%;在过程噪声时变时则分别减少60.35%、18.42%和6.02%;在量测噪声时变时则分别减少50.60%、18.78%和5.41%。结果表明,所提算法有效提高了滤波精度,鲁棒性也进一步提升。

高精度的传感器视线指向确定与校正是天基光学监视系统高精度跟踪和定位目标的重要保障，而高帧频、窄视场的凝视相机的视线指向确定和校正是这一问题的难点所在。在研究凝视相机的成像模型及其观测特点的基础上，提出了基于地标控制点的视线指向实时确定与校正算法。将影响凝视相机视线指向的误差因素(热变形误差、安装误差等)等效为视线指向偏移角，通过建立地标控制点的观测方程和偏移角的状态转移模型，采用扩展卡尔曼滤波器，实现了对偏移角的实时估计和视线指向的高精度确定与校正。仿真结果表明所提算法的精度、时效性均能够满足天基光学红外监视系统目标跟踪与定位处理的需求。

提出了一种基于可见光相机与激光测距仪的空间碎片在轨识别与定位方法。空间碎片的相对速度、距离等因素直接影响碎片成像轨迹。为完成帧间匹配, 采用与轨迹边缘具有等价二阶中心矩的椭圆描述其特征, 并以此制定帧间匹配准则。通过帧间匹配, 即可获得图像中碎片的坐标, 解算出碎片方位角。当仅有测角信息时, 采用位置-速度滤波算法, 引导激光测距仪对目标相对距离进行测量; 当同时具备测角信息与测距信息时, 采用扩展Kalman滤波算法对目标进行滤波定位, 并获得高精度的目标运动状态信息。

车间测量定位系统(wMPS)是一种新型的光电扫描分布式测量系统。为提高其动态坐标测量精度，对wMPS的动态坐标测量原理进行了介绍。以扩展卡尔曼滤波算法(EKF)为基础，建立了匀速直线运动模型。并对模型及算法进行了计算机仿真，结合仿真结果，以ABB IRB 2400工业机器人为实验平台，对所提出的方法进行了实物实验验证。实验结果表明：所应用的EKF算法不但可以替代传统的最小二乘算法，实现对运动物体轨迹的估计，还可以减少wMPS动态测量过程中的随机误差,提高精度,完全满足工业现场对移动物体测量定位的需求。

提出一种利用地球紫外波段和恒星可见光波段为卫星进行自主导航的方法, 该导航方法利用视场1观测恒星可见光波段, 视场2观测地球紫外波段。在视场1利用星敏感器全天球识别算法识别所有恒星星像, 识别结果的光轴指向作为恒星矢量; 视场2被用来对地球紫外波段轮廓成像, 计算得到地心矢量在卫星本体坐标系中的方向。最后, 利用卫星轨道动力学方程和扩展卡尔曼滤波器来计算卫星轨道参数。对一紫外敏感器进行的实验表明, 与利用红外地平仪和恒星可见光的自主导航方法相比, 该方法的位置误差由1 000 m减小到500 m, 速度误差由100 m/s减小到40 m/s, 而且消除了由于太阳光与地平线夹角带来的周期误差, 因此, 该方法具有很好的鲁棒性。

针对现有直升机机载光电稳瞄系统高精度角度测量和角速率测量的特点，提出一种利用测量目标相对角度和角度变化率等参数实现目标实时被动测距的方法。建立了机载稳瞄平台对地面固定目标定位的数学模型，提出利用系统旋转变压器测量目标角度，利用惯性速率陀螺测量目标角度变化率。该方法使得目标角度变化率的测量精度(优于0.1mrad/s)比一般光学方法提高了一个数量级。利用扩展卡耳曼滤波(EKF)算法提高目标距离估算精度，保证测量结果的稳定性。理论仿真和外场验证实验结果表明，该方法可以实时估算目标相对载机的距离，适合于武装直升机快速实时目标定位。