基于遗传算法和神经网络的改进粒子滤波的GPS定位数据处理算法

针对GPS接收机观测噪声分布的特点和粒子滤波存在的粒子退化问题,提出基于遗传算法和神经网络的重要性权值调整粒子滤波算法。将遗传算法全局寻优的收敛性与BP神经网络局部寻优的快速性结合,改善粒子的分布。将改进粒子滤波应用于GPS定位精度改善,与神经网络辅助的粒子滤波进行比较,对比两者的有效粒子数目和训练误差。实测GPS数据处理验证表明,该算法增加了有效粒子数目,有效抑制了粒子退化,在改善GPS定位精度上取得了良好的效果。     

一种改进型的粒子滤波器

针对复杂背景条件下图像序列中跟踪运动目标的问题,提出一种改进的粒子滤波图像跟踪算法,该算法利用遗传算法的研究成果,采用选择、交叉、变异等步骤实现对粒子的重采样,解决了粒子滤波器所面临的粒子退化和匮乏问题.由于该算法利用了遗传算法的全局寻优特性,因此该算法具有较强的稳健性.同时,粒子滤波可实现非线性非高斯状态空间模型的最优估计,将该粒子滤波用于目标跟踪,具有较好的过遮挡能力.实验结果表明,该算法状态估计性能好,能够很好地实现复杂图像序列中的目标跟踪.     

保持粒子多样性的非退化粒子滤波方法研究

针对现有粒子滤波算法中的粒子退化问题以及重采样所引起的粒子多样性减弱问题,将自适应遗传算法与粒子滤波结合设计一种新的非退化粒子滤波算法。该算法通过对粒子使用遗传算子操作以保证粒子的多样性和有效性,根据粒子在前一时刻计算出来的先验信息自适应地实时调节当前时刻的遗传操作概率,有效增加了粒子对系统状态变化的适应性。实验结果表明,该算法可有效提高非线性系统状态的估计精度,尤其在系统状态发生突变的时候,可以得到较好的估计精度。     

基于遗传粒子滤波器的传感器故障诊断

针对标准粒子滤波器（PF）中存在的粒子退化及计算量过大问题,将遗传算法中的选择、交叉、变异操作引入到PF中,代替传统的重采样方法,提出了一种改进的遗传粒子滤波器（GPF）算法。算法采用实数运算,从而避免了二进制编码操作。应用GPF与PF诊断三种常见的恒偏差、恒增益、卡死传感器故障,并比较了两者的诊断效果。仿真结果表明,GPF增加了粒子多样性,能有效解决粒子退化问题,提高滤波精度和实时性。     

基于改进粒子滤波的GPS接收机自主完好性监测算法

针对基本粒子滤波重采样过程中粒子权值退化和多样性丧失的问题,将遗传算法引入基于神经网络的权值调整粒子滤波算法中,结合了遗传算法全局寻优的收敛性与神经网络局部寻优的快速性优点。将提出的算法与对数似然比方法结合用于GPS接收机自主完好性监测,通过建立一致性检验统计量实现对故障卫星的检测与隔离。通过采集实测数据进行验证,结果表明:该算法可以成功检测和隔离故障卫星,其性能优于基于基本粒子滤波的接收机自主完好性监测,验证了该算法应用于GPS接收机自主完好性监测的可行性和有效性。     

基于量子遗传粒子滤波的WSN目标跟踪算法

粒子滤波器是解决非线性非高斯运动跟踪的一种有效方法,很适合于无线传感器网络的目标跟踪.但是粒子滤波算法存在严重的退化现象.常规的重采样方法虽可解决退化问题,但容易导致粒子耗尽.本文针对此问题,将量子遗传算法引入粒子滤波,提出了基于量子遗传粒子滤波的无线传感器网络目标跟踪算法.通过量子遗传算法的编码方式增加粒子集的多样性...     

基于EPF-IMM算法的高机动目标跟踪研究

融合粒子滤波与交互多模算法的优势,提出了一种基于进化粒子滤波的交互多模算法(EPF-IMM)。该算法将遗传进化思想引入到传统的粒子滤波,在粒子迭代中采用遗传算法中的编码、交叉、变异等算子实现粒子的自适应进化且隐含重采样,从而改进其粒子退化现象。然后利用粒子滤波信息,在交互多模型中进行更新运算。既解决了IMM算法对非线性、非高斯环境的适应性问题,又解决了PF的无关联对应模型问题。与标准IMM算法进行高机动目标跟踪性能比较,试验仿真结果表明,EPF-IMM算法的跟踪精度高。     

一种改进粒子滤波算法分析

在非线性、非高斯系统的状态估计研究中,最常用的是EKF和UKF两种方法,但是这两种方法还局限于高斯分布的情况。在之后的研究中出现了不受非线性、非高斯分布问题限制的粒子滤波算法。这种算法的主要问题是粒子退化问题,常规的再采样方法虽然可以解决退化问题,但是容易导致粒子耗尽。针对这种问题,本文提出用辅助变量粒子滤波算法,对标准粒子滤波算法步骤中的再采样部分进行改进,最后对算法进行性能仿真及分析。仿真结果表明,改进的粒子滤波算法性能良好。     

基于改进粒子滤波算法的红外小目标检测跟踪

将粒子滤波算法引入到红外小目标的检测跟踪领域,为解决重要性函数选择和粒子退化问题,结合蚁群搜索算法与粒子群优化算法改进标准的粒子滤波.改进后的粒子滤波能有效减少粒子数,降低运算量,避免了粒子迁移线性化,且无需重采样.分析论证了该算法的基本原理,着重叙述了粒子迁移的过程.通过跟踪实拍红外图像以及仿真图像验证,表明该算法能...     

一种导向粒子滤波跟踪算法

粒子滤波算法在运动目标跟踪方面有着广泛的使用,粒子滤波中的重采样是解决粒子退化的一种重要方法,但是重采样会导致粒子的多样性的丧失。针对这个问题,改进粒子滤波算法,改进过程中结合了导向滤波的基本思想,因此将这种方法称为导向粒子滤波跟踪算法。导向滤波是近几年提出的一种新的滤波方式,与传统滤波相比,它在滤波的时候会引入一幅指导图像,鉴于这个思想,我们在进行粒子滤波的时候,引入一种导向粒子作为一个指导量,来保留一些目标图像上的信息。实验证明了这种算法可以更好地对目标进行定位跟踪。     

杂波环境下的粒子滤波器数据关联方法

为了解决杂波环境下多机动目标的数据关联难题,提出了一种将粒子滤波器(PF)和联合概率数据关联(JPDA)相结合的数据关联算法,该方法首先应用粒子滤波方法对目标的状态进行采样,得到样本(粒子),并结合量测,通过JPDA方法计算得到联合互连事件的关联概率,而该关联概率实际上就是PF中粒子的权值。通过选取适当的有效采样尺度作为衡量PF退化现象的测度,采用重要性重采样技术克服了标准PF的退化现象,降低了算法的计算量。仿真结果表明,粒子滤波方法可以较好地解决杂波环境下跟踪多机动目标的数据关联问题;重要性重采样PF的计算复杂度低于标准PF。     

Improved particle filter based on fine resampling algorithm

In order to solve particle degeneracy phenomenon and simultaneously avoid sample impoverishment,this paper proposed an improved particle filter based on fine resampling algorithm for general case,calle...     

A Particle Filtering Approach for Joint Detection/Estimation of Multipath Effects on GPS Measurements

Multipath propagation causes major impairments to global positioning system (GPS) based navigation. Multipath results in biased GPS measurements, hence inaccurate position estimates. In this paper, multipath effects are considered as abrupt changes affecting the navigation system. A multiple model formulation is proposed whereby the changes are represented by a discrete valued process. The detection of the errors induced by multipath is handled by a Rao-Blackwellized particle filter (RBPF). The RBPF estimates the indicator process jointly with the navigation states and multipath biases. The interest of this approach is its ability to integrate a priori constraints about the propagation environment. The detection is improved by using information from near future GPS measurements at the particle filter (PF) sampling step. A computationally modest delayed sampling is developed, which is based on a minimal duration assumption for multipath effects. Finally, the standard PF resampling stage is modified to include an hypothesis test based decision step     

一种改进重采样的粒子滤波算法

粒子滤波算法中重采样是解决粒子退化的一种重要方法,但重采样会导致粒子多样性的损失。针对这一问题,对基本重采样算法进行了改进。改进算法首先按基本重采样思想找到权值大的粒子进行复制,然后借鉴遗传算法进行交叉和变异操作,其中变异由变异尺度因子和粒子集的均值来实现。利用改进重采样的粒子滤波算法对经典纯方位目标跟踪问题进行了仿真,仿真结果表明,改进算法具有更好的跟踪精度。     

改进粒子滤波算法在目标状态估计中的应用

针对粒子滤波算法(PF)建议性函数的选择问题和粒子匮乏现象,提出了改进粒子滤波算法.该算法利用无迹卡尔曼滤波(UKF)产生建议性分布,提高估计精度;采用马尔科夫蒙特卡罗法(MCMC)保持粒子多样性,抑制粒子匮乏现象.仿真结果表明该算法的目标状态估计精度明显优于PF、UPF、PF-MCMC和PF-EKF-MCMC算法.     

An improved unscented particle filter approach for lithium-ion battery remaining useful life prediction

Lithium-ion rechargeable batteries are widely used as power sources for mobile phones, laptops and electric cars, and gradually extended to military communication, navigation, aviation, aerospace and other fields. Accurate remaining useful life (RUL) prediction of lithium-ion battery plays an important role in avoiding serious security and economic consequences caused by failure to supply required power levels. Thus, the RUL prediction for lithium-ion battery has become a critical task in engineering practices. With its superiority in handling nonlinear and non-Gaussian system behaviors, the particle filtering (PF) technique is widely used in the remaining life prediction. However, the choice of importance function and the degradation of diversity in sampling particles limit the estimation accuracy. This paper presents an improved PF algorithm, that is, the unscented particle filter (UPF) based on linear optimizing combination resampling (U-LOCR-PF) to improve the prediction accuracy. In one aspect, the unscented Kalman filter (UKF) is used to generate a proposal distribution as an importance function for particle filtering. In the other aspect, the linear optimizing combination resampling (LOCR) algorithm is used to overcome the particle diversity deficiency. It should be noted that the step coefficient K can affect the performance of LOCR algorithm, and the fuzzy inference system is applied to determine the value of step coefficient K. According to the analysis results, it can be seen that the proposed prognostic method shows higher accuracy in the RUL prediction of lithium-ion battery, compared with the existing PF-based and UPF-based prognostic methods.     

基于随机摄动再采样的粒子概率假设密度滤波器

作为概率假设密度滤波的典型实现方式,粒子概率假设密度滤波器无需线性高斯等先验假设,因而在多目标跟踪中得到了广泛的应用。为解决粒子退化问题并保持粒子规模,该滤波器引入了重采样机制,然而,该重采样机制易引起粒子多样性耗尽,导致粒子贫化问题产生。为解决这一问题,该文提出一种新的基于随机摄动再采样的粒子概率假设密度滤波器。首先,全面分析了粒子概率假设密度滤波因粒子贫化问题导致目标失跟的过程。然后设计了一种随机摄动再采样算法,该算法在重采样导致粒子多样性缺失时,根据源粒子的位置与复制次数随机产生相应数目的新粒子,并对源粒子进行删减,其可在保留源粒子信息的前提下保持粒子的多样性。最后,该文将该算法纳入概率假设密度滤波框架,提出了一种新的粒子概率假设密度滤波器。仿真结果表明该滤波器在不显著增加运行时间的前提下能够克服粒子贫化问题,相比标准的粒子概率假设密度滤波器具有更好的跟踪性能。     

粒子滤波在图像数据分析中的应用

利用粒子滤波的估值计算,以电泳凝胶图像的数据分析为例,在不破坏原始数据的条件下,对被噪声和其它缺陷污染的蛋白点进行量化,实验证明粒子滤波算法可以快速有效地抑制干扰因素,恢复真实的数据特性。