改进UKF算法在移动机器人定位系统中的应用

为解决移动机器人室内定位误差较大的问题,提出一种将最小偏度采样策略和衰减记忆滤波相结合的改进UKF(unscented Kalman filter)算法.该算法采用最小偏度采样策略,采样点个数由2n+1减少到n+2,提高了定位实时性;采用衰减记忆平方根滤波修正量测噪声的权值,避免滤波发散,提高了系统鲁棒性.构建无线局域网定位系统,使用改进的UKF算法对获得的无线信号(RSSI值)进行滤波.采用三边定位法进行定位计算.实验结果表明,系统平均定位误差降低49%,达到0.505 m,可较好地实现机器人的精确定位,满足移动机器人的室内定位要求.     

一种基于重要性权值选择的粒子滤波方法

针对粒子滤波算法存在计算量大和重采样过程带来计算量的扩张随粒子数的增加而成级数增加的问题,改进了一种基于重要性权值选择的粒子滤波方法．该方法运用重要性权值选择准则去除无效粒子而保留对状态估计贡献较大的粒子,每一状态时刻都根据权值选择的结果决定所要利用的粒子及其数目．仿真结果表明,该方法不仅保持了较高的滤波性能,而且能有效减小算法的计算量,有利于工程实现．     

基于SSUKF的粒子滤波算法研究

针对粒子滤波的退化现象、样本贫化问题以及标准无迹粒子滤波(UPF)算法计算量偏大的缺陷,利用基于超球面采样变换(SSUT)的UKF算法产生重要性概率密度函数,与序贯重要性再采样(SIR)结合,并引入粒子群优化,形成一种新的粒子滤波算法.对称分布UT变换的sigma点为2n+1个,而SSUT变换为n+2个.新算法利用SSUT变换减少了采样点的个数,通过混合建议分布进一步减少了计算量,使计算效率得到了明显的改善.仿真结果表明,该算法滤波精度优于扩展卡尔曼粒子滤波,而与标准UPF相当,计算效率明显高于标准UPF算法.     

一种改进的裂变自举粒子滤波算法

退化现象是粒子滤波应用中存在的主要问题,自举粒子滤波虽然可解决退化问题,但易导致粒子耗尽。裂变自举粒子滤波算法虽能增加粒子的多样性,但其裂变过程对权值信息的利用不充分,且权值计算过于简单,滤波精度改进不大。采用高权值粒子裂变小、低权值粒子裂变大的裂变繁殖方法和权值递推计算方法,对裂变自举粒子滤波算法进行了改进,估计精度有所提高。     

一种改进的雷达弱目标检测前跟踪算法

针对基于粒子滤波的检测前跟踪算法(PF-TBD)采样盲目性的问题,提出基于辅助粒子滤波的检测前跟踪算法(APF-TBD).该算法的重要性密度函数是一种依靠过去状态与系统最近观测量的密度函数,进一步使权值变化稳定,最终使得均方根误差较小,得到的粒子更逼近真实值,并将其应用于常规雷达对弱目标的检测与跟踪.仿真结果表明,该算法比PF-TBD有更好的检测效果与跟踪效果.     

磷虾群优化的改进粒子滤波算法

标准的粒子滤波存在着权值退化问题,重采样可以解决权值退化问题,但也会带来样本贫化现象.为解决样本贫化问题,提出了一种利用磷虾群优化的改进粒子滤波算法.该算法结合粒子滤波的求解过程,以磷虾个体的诱导、觅食和随机扩散运动引导粒子向高似然区域移动.首先,将粒子滤波中粒子的状态值作为磷虾群的个体位置,从而将粒子的状态估计转化为磷虾群的寻优;其次,针对粒子滤波的特点,分析了磷虾算法中可以改进的参数,对磷虾算法中个体诱导、觅食运动的权值设计了新的动态更新策略,保证算法前期全局快速寻优后期局部精确寻优,同时为保持粒子的多样性,对磷虾个体进行遗传算法中的交叉操作,并设计了新的交叉概率更新公式;最后,在标准磷虾算法的基础上分析了改进算法的收敛性,并选用一种单静态非增长模型进行仿真试验. 仿真结果表明, 所提出的算法与标准粒子滤波以及粒子群、蝙蝠算法优化的粒子滤波相比具有更高的状态估计精度和更小的均方根误差,粒子的分布更合理.     

量测划分的PHD航迹关联算法

高性能空中机动目标跟踪是现代预警雷达的核心任务之一.为了提高概率假设密度(PHD)滤波器的多目标跟踪性能,提出了一种基于量测划分的PHD航迹关联算法.考虑到传统PHD滤波无法给出目标各自的航迹属性信息,而且当跟踪区域存在大量杂波时,滤波效率严重降低;同时,对于密集邻近多目标跟踪,传统方法还存在不同目标跟踪的量测不匹配问题.针对上述问题,提出了分类检索的椭球门限量测划分方法,并将其应用到改进的高斯项权值重新分配的PHD航迹关联算法中,首先对每一步得到的量测集合通过分类检索的椭球门限方法,划分为已存在目标、新生目标和杂波的量测子集,再分别对各类目标使用对应的量测子集进行跟踪滤波,这样去除了杂波对真实目标的无效更新计算,提高了航迹关联算法的计算效率;其次,通过引入一种新的权值分配规则,调整邻近目标的高斯成分的权值大小,大幅减小了邻近目标的状态提取误差,提高了相邻目标的跟踪估计精度.大量数值仿真表明,所提方法明显改进了滤波计算效率和邻近目标跟踪精度.     

一种新的粒子滤波算法

将采样重要再采样(SIR)方法与无迹卡尔曼滤波(UKF)相结合,提出一种新的粒子滤波算法.该算法具有无迹粒子滤波(UPF)粒子使用效率高和SIR粒子滤波运算速度快的优点,同时克服了UPF运算量的增长速率快于状态维数增长的缺陷.仿真结果表明,与UPF相比,本算法在几乎不影响滤波效果的前提下,大幅减少滤波所需计算量.     

量化量测条件下的交互多模型箱粒子滤波

在分布式多传感器网络中,为了节省通信带宽,需要将传感器得到的点量测量化成区间量测,而传统的滤波算法均不能直接处理这种量化量测．箱粒子滤波作为一种“广义粒子滤波”算法,用箱粒子和误差界限模型来取代传统的点粒子和误差统计模型,是新近出现的处理区间量测的有力工具．相比粒子滤波,箱粒子滤波还具有所需粒子数少、算法复杂度低、运行速度快等优点．因此,为了处理量化量测条件下的机动目标跟踪问题,提出了交互多模型箱粒子滤波算法．仿真对比实验表明：在量化量测条件下,交互多模型箱粒子滤波算法和交互多模型粒子滤波算法都能够准确地估计机动目标状态,但交互多模型箱粒子滤波所需粒子数更少、计算效率更高．     

一种基于粒子群优化的粒子滤波改进算法

粒子群优化粒子滤波算法能有效改善粒子退化问题,但其适应度函数受量测噪声方差影响较大,限制了滤波精度的提高.为此,提出了一种基于粒子群优化的粒子滤波改进算法.该算法给出一种新的适应度函数,用当前状态估计值与各粒子状态的差值大小作为评价标准,使得最终优化粒子受噪声方差影响减小,在量测模型精度高的场合中提高了滤波精度.理论分析及仿真结果表明,本文所提算法的滤波性能优于标准粒子滤波与粒子群优化粒子滤波算法.     

一种基于身份的可否认认证协议的改进

为了满足非交互式的可否认认证协议的安全评估,将密钥泄漏(key-compromise impersonation,KCI)安全属性重新定义为发送方密钥泄漏(sender key-compromise impersonation,SKCI)安全属性,并针对Cao方案存在的发送方密钥泄漏攻击问题,提出一种改进,该方案同原方案相比减少了6次对运算且通信双方的交互次数减少了2次.另外,与同类Liao的改进方案相比,本文方案不需要增加签名机制即可实现身份认证且同时满足可认证性、否认性和发送方密钥泄漏安全性.     

无线ATM网络越区切换方案的分析与研究

在分析无线ATM控制结构的基础上 ,给出了一种适应无线ATM的越区方案 ,以支持网络环境中的频繁切换事件 ,同时采用有效的用户呼叫控制机制 ,使越区切换产生的小区超越现象发生概率保持在可接受的限度内。     

基于因子图的SCMA和LDPC联合检测和译码

稀疏码分多址（SCMA）和低密度奇偶校验码（LDPC）是未来移动通信系统中重要的多用户接入和信道编码备选方案。针对SCMA多用户检测性能不理想的问题,该文提出了基于因子图的SCMA和LDPC联合检测和译码方案（JDD）,利用LDPC译码的外信息辅助SCMA的多用户检测,仿真结果表明,JDD方案能够获得显著的SCMA检测和LDPC译码性能增益,并使得译码性能逼近理想的单用户传输系统。为了实现算法性能与复杂度之间的折中,该文还提出了基于Jacobi对数近似和消息阻尼（Damping）技术的低复杂度联合检测和译码方案（RC-JDD）,仿真和复杂度分析结果表明RC-JDD方案能够在保证译码性能的同时显著降低算法复杂度。     

认知无线电网络高能效协作频谱感知技术

提出了一种协作频谱感知方式. 通过对本地观测向量和预设门限的比较,认知用户可以根据本 地感知的可靠性决定是否向基站发送本地判决结果. 在不同控制信道条件下,采用计数准则 和Neyman Pearson准则对所提出的协作频谱感知方式进行了感知性能研究. 理论分析和仿 真结果表明,这种协作频谱感知方式在保证检测性能的基础上,有效减少了协作通信开销, 提升了感知能效.     

Recommendation of platoon members by combining the blockchain and vehicular social network

Aiming at the problems of safety and privacy threats in establishing autonomous vehicle platoons in vehicle social networks, which would hinder the widespread adoption of platoons, a scheme for recommendation of autonomous vehicle platoon members by combining the blockchain and vehicle social networks is proposed. A series of security protocols to form a privacy platoon recommendation algorithm is first proposed. Second, the homomorphic encryption and secure multi-party computing are integrated to protect data security and reduce the risk of privacy leakage. Finally, the blockchain and vehicle social networks are combined to achieve efficient system operation. The proof of security shows that the proposed scheme meets the requirement of privacy protection. Besides, experimental results show that the cost of communication and that of calculation in the proposed scheme are both acceptable and reliable and effective for the formation of the platoon.     

基于三维小波变换的视频图像编码算法

针对现有图像压缩标准（ＤＣＴ变换＋运动补偿）在高压缩比时,方块效应严重影响主观质量这一问题,提出了一种基于三维小波变换的图像序列压缩算法。该算法在量化编码时,突破原有算法对系数逐帧处理的框架,将着眼点由“面”转向“体”;采用平面与纵向相结合的形式组织系数,并对运动程度不同的区域加以区分。以ＱＣＩＦ格式的标准序列图像Ｍｉｓｓ　Ａｍｅｒｉｃａｎ作为测试图像进行实验,实验结果表明,该算法可将测试图像序列数据流控制在 ３２ｋｂ／ｓ（１０帧／ｓ）以内,主观质量较好,无方块效应。     

非线性微分-代数子系统的初始化高增益观测器设计

针对一类大系统中的非线性微分-代数子系统,研究其状态观测问题,提出了一种初始化高增益观测器设计方案.首先,通过一个非线性微分同胚变换,实现了系统的等价变换;然后针对等价系统,给出了初始化状态观测器设计,使得观测误差是指数收敛的;最后,给出一个数值仿真算例.仿真结果验证了该方法的有效性.     

多径衰落信道下MIMO OFDM系统的定时同步算法

提出了一种多径衰落信道下多输入多输出正交频分复用(MIMO OFDM)系统的定时同步算法.算法将恒幅零自相关码作为训练序列,每根发射天线采用修正的循环延迟序列,在接收端分别计算本地序列和接收信号的互相关和接收信号的对称自相关,再将二者结合起来以确定定时位置.为了对抗多径信道中第1径不是最强径的情况,还采用了多径后向搜索技术,并利用可变阈值进行判决,以改善同步性能.通过仿真对算法在加性高斯白噪声信道和多径信道下的性能进行了验证和比较.     

LMS滤波算法在连线干涉测量中的应用研究

对航天测控信号进行滤波处理将有利于提高系统的测量性能。针对连线干涉测量（connected elements interferometer,CEI）因以载波时延为测量量,使其测量精度与载波差分相位估计性能直接相关,且该性能主要受近载频噪声影响这一问题,提出了采用最小二乘法（least mean square,LMS）算法对测控信号进行滤波处理以提高载波差分相位估计精度的思路。首先给出了基于LMS算法的相位估计方案;然后分析了其可行性和存在的问题;最后将LMS算法应用于CEI测量仿真和同步卫星观测试验中。仿真和实测数据处理表明：LMS算法可提高CEI测量性能,在同样数据处理长度下,滤波处理后载波差分时延估计精度提高了大约1.42倍;或在同样数据情况下,滤波处理可以降低数据的信噪比为6dB。     

三维插值方法在2 m温度评估中的应用

模式地形与实况站点地形高度间固有差异严重影响了2 m温度检验评估精度,传统二维插值方法仅满足预报要素与实况观测间经纬度二维空间上的一致性,而忽略了垂直方向的一致性问题,使得检验评估中预报与观测不在同一三维空间上进行检验,从而引起严重的评估误导.利用模式三维预报变量,结合近地面要素预报产品,建立新的近地面要素三维插值方法,以确保预报与观测在三维空间上保持一致性.利用2013年7月整月24 h预报产品与观测的对比分析发现,新插值方法有效地改进了由于地形误差引起的评估误导问题,在不同地形高度条件下均保持了较为一致的误差分布趋势,显示其评估结论不受地形因素影响,具有更好的实际应用价值.进一步关注新插值方法在复杂地形区不同模拟分辨率条件下的评估改进效果,采用GRAPES区域预报模式(GRAPESMESO4.0)针对2012年7月个例,对青藏高原复杂地形区进行了不同分辨率(45、15、5和2 km)条件下的60 h模拟敏感分析,结果表明新插值方法在高分辨率条件下(2 km)依然显示出明显的改进优势.