强跟踪粒子滤波算法及其在故障预报中的应用

粒子退化和对突变状态的跟踪能力差是粒子滤波在故障预报应用中存在的主要问题. 再采样粒子滤波虽可缓解粒子退化, 但易导致样本贫化; 扩展粒子滤波也可在一定程度上解决退化问题, 但难以跟踪突变状态. 本文提出了强跟踪粒子滤波算法, 将强跟踪滤波引入粒子滤波更新粒子, 产生重要性密度, 缓解粒子退化和样本贫化问题, 提高跟踪突变状态的能力. 仿真结果显示该算法可行并能及时准确地预报系统故障.     

基于权值优选的改进二阶中心差分粒子滤波算法

针对标准粒子滤波算法难以解决的粒子退化问题和样本贫化现象，提出了基于权值优选的改进二阶中心差分粒子滤波算法。该算法主要从以下两方面进行改进：首先采用二阶中心差分滤波方法通过协方差矩阵的平方根来产生重要性密度函数，从而解决粒子退化问题；然后通过重采样方法的利用权值优选的思想来增加粒子集的多样性，有效避免了样本贫化的现象。仿真结果表明：该算法状态估计结果更加接近目标真实的状态估计，平均均方根误差也更低，跟踪效果更佳，同时保持了较高的运算效率。     

萤火虫算法智能优化粒子滤波

针对粒子滤波(Particle filter, PF)重采样导致的粒子贫化以及需要大量粒子才能进行状态估计的问题,本文结合粒子滤波的运行机制,对萤火虫算法的寻优方式进行修正,设计了新的萤火虫位置更新公式和荧光亮度计算公式,并在此基础上提出了萤火虫算法智能优化粒子滤波.该方法引入了萤火虫群体的优胜劣汰机制以及萤火虫个体的吸引和移动的行为,使粒子群智能地向高似然区域移动,提高了粒子群的整体质量.实验表明该方法提高了粒子滤波的预测精度,同时大大降低了状态值预测所需的粒子数量.     

基于目标跟踪的粒子群粒子滤波算法研究

针对粒子滤波方法在重采样阶段容易造成样本有效性和多样性的损失,导致了样本贫化问题,提出了一种改进的粒子滤波算法.算法将粒子群优化思想引入粒子滤波中,在粒子采样过程前先利用粒子群算法进行优化.粒子群算法将最新观测值融合到粒子进化公式中,大部分粒子经过粒子群优化后,朝着后验概率分布比较密集的区域运动,聚集在最优粒子附近,使粒子的权值被提高,避免了在重新采样过程中被舍弃,进而缓解了样本被贫化问题.目标跟踪系统中的位置估计由于物体运动具有突然性,很难准确估计.采用非线性目标跟踪模型和分时恒定值模型分别研究改进粒子滤波算法对误差均方值的影响.仿真结果表明改进算法与常规粒子滤波算法和扩展卡曼滤波算法相比,更加有效地降低变量的误差均方值,从而提高了滤波性能.     

基于Metropolis-Hastings变异的粒子群优化粒子滤波器

为了解决粒子滤波在粒子数量较少时估计精度不高的问题,提出了一种基于Metropolis-Hastings(MH)变异的粒子群优化粒子滤波算法。该算法将Metropolis-Hastings(MH)移动作为粒子群优化的变异算子,通过将MH变异规则与粒子群的速度-位置搜索过程相结合,使得重采样后的粒子群更接近真实的后验概率密度分布,有效解决了一般的变异粒子群算法容易发散的问题,加快了粒子滤波在序贯估计过程中的收敛速度,提高了其估计精度。仿真试验证明,基于MH变异的粒子群优化粒子滤波算法可以有效地克服粒子贫化现象,改善对非线性系统的跟踪估计效果。     

目标跟踪状态估计排序粒子群算法研究

基于视觉的无人机地面目标跟踪状态估计为非线性滤波问题,针对使用一般粒子滤波算法存在粒子退化和计算量大的缺陷问题,提出了一种基于排序的粒子滤波算法,对粒子依误差大小进行排序并计算粒子权重。仿真试验表明,该方法减轻了粒子贫化的影响,提高了状态估计精度。     

基于混沌的萤火虫改进粒子滤波算法研究

针对常规的粒子滤波算法存在粒子权值退化和采样粒子贫化以及需要大量粒子才能进行比较准确的状态估计的问题,提出了一种基于混沌的萤火虫改进粒子滤波算法.利用混沌系统所具有的遍历性和随机性初始化粒子群,使得初始粒子分布更加均匀,同时向常规粒子滤波算法中引进萤火虫算法的寻优机制,使得粒子能够向高似然区域运动,提高了滤波精度,并对部分权值优秀粒子进行混沌细搜索,对部分权值低的粒子进行再生,提高了种群多样性.实验表明:该方法尤其是在粒子种群数量较小的情况下,较常规粒子滤波精度更高,并有效地改善了权值退化和样本贫化问题.     

目标跟踪的自适应双重采样粒子滤波算法

针对传统粒子滤波存在的粒子退化、贫化问题及粒子集个数不能自适应改变带来的滤波精度和收敛速度下降的问题,提出一种基于双重采样的自适应粒子滤波算法。该算法首先利用观测新息来确定重采样粒子分布方案,然后在首次重采样基础上,采用粒子交又聚合算法进行二次重采样,提高了粒子的使用效率,避免了由于使用过多粒子而增加计算量的问题。基于DR/GPS的实验仿真结果表明,与传统的PF算法相比,该算法有效提高了滤波精度和稳定性。     

基于人工鱼群的无轨迹粒子滤波算法

针对粒子滤波算法中粒子退化现象及重采样所带来的粒子贫化问题,提出一种基于人工鱼群的无轨迹粒子滤波算法。采用无轨迹变换选取优化的重要性密度函数,将人工鱼群的智能思想引入到粒子滤波中代替重采样过程,通过觅食、聚群和追尾行为找到全局最优位置,驱动粒子向最优点靠近,从而增加粒子多样性。仿真结果表明,与传统的无轨迹粒子滤波和常规粒子滤波相比,该算法在估计精度上有显著的提高。     

基于萤火虫优化粒子滤波的新型机动目标跟踪算法

交互式多模型粒子滤波算法需要多个模型才能对强机动目标进行跟踪,并且粒子滤波的重采样会导致粒子贫化现象,针对该问题提出一种新型机动目标跟踪方法.该方法首先将萤火虫群体的吸引和移动机制引入粒子滤波;再将改进粒子滤波引入交互式多模型中,通过智能寻优的方式提高交互式多模型的跟踪精度和稳定性.实验结果表明,相对于IMM-PF,改进方法可以用更少的时间达到同等精度,提高了机动目标跟踪的效率.     

旋流器组粒度分级原理及粒度控制技术

探索选矿厂的磨矿－ 分级过程的工作机理。并重点探讨旋流器组的粒度分级原理及粒度控制技术的实施方法。把旋流器组作为１ 个集工艺操作、过程检测控制及机电设备启停为一体的综合自动化控制系统。提出集散系统为基础的旋流器组控制系统的设计原理及系统构成。     

基于紧凑度和调度处理的粒子群优化算法

针对标准粒子群优化算法存在收敛速度慢和难以跳出局部最优等问题,提出了一种基于紧凑度和调度处理的粒子群优化算法。给出了粒子紧凑度和调度处理的概念和方法,通过动态评价粒子群中各粒子间的紧凑程度,从而确定调度的粒子,进而对其进行调度处理,避免粒子陷入局部最优。对11个常见的标准函数进行测试,并与标准粒子群算法和其他改进算法进行对比,实验结果表明,基于紧凑度和调度处理的粒子群优化算法具有较高的寻优精度和较快的收敛速度。     

Particle flurries

Particle Flurries is an interactive approach to 3D flow visualization. The approach produces a "synoptic visualization" and is used to examine both internal and external flows. Synoptic visualizations give viewers a synopsis of all flow features simultaneously. Good examples of 2D synoptic visualizations are weather maps from both TV news reports and online Web pages. The human visual system is adept at finding patterns within larger contexts, and we hypothesize that synoptic visualization methods will help users find unexpected features more quickly and thus speed the understanding of complex 3D time-varying flows. Particle Flurries (PF) is our effort toward a synoptic visualization of complex pulsatile 3D flow.     

基于混沌的PSO粒子滤波算法

粒子群优化(PSO)粒子滤波算法容易陷入局部最优,从而降低算法精度。针对该问题,提出一种基于混沌的PSO粒子滤波算法。该算法通过混沌搜索算法找到全局最优位置,驱散聚集在局部最优的粒子群,使其向全局最优位置靠近,增加有效估计粒子数,抑制粒子退化与枯竭问题。仿真结果表明,与传统的粒子滤波算法和PSO粒子滤波算法相比,改进算法的估计精度有较大提高。     

关于PSO方法中粒子运行轨迹的修正

粒子群优化方法（PSO Particle Swarm Optimization）由Kennedy和Eberhart于1995年提出,基于群体智能行为的演化计算方法,并广泛应用于各类优化问题.在一些研究中,对PSO的粒子收敛性及粒子运行轨迹进行了分析,有一定理论价值和指导意义,本文针对一些分析过程中存在的问题进行了讨论,并对相关结论进行了修正.     

一种最优粒子逐维变异的粒子群优化算法

针对粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)容易陷入局部最优、收敛速度过慢、精度低等问题,提出一种新的变异策略,对全局最优粒子进行逐维的重心反向学习变异.逐维变异降低了维间干扰,通过更新全局最优位置引领粒子向更好的位置飞行,同时加强了种群的多样性.仿真实验与基于柯西变异的混合粒子群算法(HPSO)及重心反向粒子群优化算法(COPSO)在9个标准测试函数上进行了对比.实验表明逐维重心反向变异算法(DCOPSO)具有较高的收敛速度及精度.     

基于粒子群优化的Unscented粒子滤波算法

针对Unscented粒子滤波(UPF)算法中的粒子退化及重采样引起的粒子枯竭等问题,利用粒子群优化算法使粒子通过比较其当前值与最优粒子的适应度值调整自身速度,向高似然域移动,寻找最优位置,并对重采样过程进行优化,以缓解粒子的退化及枯竭问题。实验结果证明,该算法提高了UPF算法的状态估计精度。     

基于改进粒子群最优化算法的Gmapping研究

传统的Gmapping算法在RPPF-SLAM的基础上改进了提议分布与重采样策略,提升了算法性能。但是Gmapping在频繁地进行粒子迭代过程中会出现粒子退化现象,导致正确的粒子被丢弃或者粒子的多样性下降,直接影响到建图效果。针对上述问题提出了一种融合改进粒子群最优化算法的粒子滤波SLAM算法,采用PSO算法对采样后的粒子群进行更新,并且对不同权重大小的粒子进行粒子分层,依据分层结果优化重采样策略,保证粒子在高似然区域的占比同时也改善了粒子的多样性。在MATLAB上对改进粒子群优化算法进行仿真实验,结合搭载ROS系统的移动机器人实现真实环境的定位与建图。实验结果表明改进后的算法有着更高精度的定位与更精确的建图效果。     

粒子数和采样周期自适应的粒子滤波器

粒子数目、采样频率显著影响粒子滤波器性能及其复杂度。文章提出了一种用于跟踪系统的可在线调整采样周期和粒子数目的自适应粒子滤波器。仿真结果验证了一般情况下,该方法可在保证一定估计精度的同时有效减少系统负荷,并对目标机动有良好的自适应能力。