一种迭代收缩非线性状态约束滤波算法

在滤波过程中有效地利用状态约束条件,能够提高滤波精度.当状态约束为非线性函数时,可以通过泰勒级数展开法进行线性化处理.然而该方法在非线性约束函数的雅可比矩阵不存在时失效,而使用水平滑动估计算法所需要的计算量很大.为此,采用基于U变换的最佳量测方法解决该问题.为了降低U变换过程中基点误差对估计性能带来的影响,将非线性约束看作具有多个大小不等的噪声方差的量测值,在量测更新阶段逐步收缩噪声方差,从而不断增强约束条件.经过多次迭代,改善了状态估计的误差性能.仿真结果表明,该算法在保证较高的滤波精度的条件下,运算时间是窗口尺寸为2的水平滑动估计算法的1/27.     

万有引力优化的粒子滤波算法

针对经典粒子滤波中存在的粒子易退化、易丧失多样性以及滤波精度严重依赖于粒子数量的问题,提出一种万有引力优化的粒子滤波算法．通过万有引力算法优化粒子滤波中的粒子集来提高滤波精度．首先将每个粒子看做质量大小正比于粒子权值的点,粒子间的引力吸引着粒子向高似然区域移动,从而优化粒子集．然后利用精英粒子策略加快万有引力优化算法中粒子收敛速度,并避免粒子陷入局部最优; 引入感知模型防止过度收敛导致的粒子拥挤或重叠．仿真实验表明,该算法在粒子数较少的情况下与经典粒子滤波算法和粒子群优化粒子滤波算法相比,保持了更好的粒子滤波精度和速度．     

噪声相关粒子滤波算法

对标准粒子滤波在处理非线性系统状态估计中噪声独立假设的局限,该文研究分析了一种噪声相关粒子滤波算法。在常用的系统状态模型基础上,分析了噪声相关时建议分布函数的具体分布形式,并以高斯相关噪声为背景,在重要性权重条件最小方差意义下推导了最优建议分布函数的数值表达式。所设计的滤波器有效弥补了传统粒子滤波算法在噪声相关情况下的缺陷,拓展了PF算法的应用范围。仿真实验表明了该方法的有效性。     

基于粒子滤波的改进算法

通过将粒子滤波算法与无迹卡尔曼滤波算法相结合,提出一种用于解决非线性、非高斯系统估计的改良粒子滤波算法.该算法在经典粒子滤波的基础上,利用无迹卡尔曼滤波生成更能够逼近真实后验概率分布的重要函数.实验结果表明,这种算法在预测结果收敛性能方面明显优于标准粒子滤波、广义卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波等现有的非线性滤波器.     

一种正则粒子滤波的人脸跟踪算法

本文针对人脸运动的非线性非高斯的特点,引入正则粒子滤波算法来进行运动预测估计,且根据预测精度对预测过程中目标运动速度和过程噪声方差进行自适应更新。实验结果表明,在人脸的旋转、肤色和部分遮挡影响下跟踪精度较高,抵抗光照环境变化,以及人脸大小变化等的鲁棒性较强。     

基于MCMC方法的粒子滤波改进算法

粒子滤波算法广泛应用于现代的跟踪与定位,它适用于非线性非高斯系统,其算法的性能很大程度上取决于重要性分布的选择.分析粒子滤波的原理,论述蒙特卡罗方法在贝叶斯分析中的应用,同时将蒙特卡罗方法引入粒子滤波算法的实现中,通过仿真实验结果比较分析了改进的粒子滤波算法的性能.     

一种不等式状态约束最优滤波算法

针对非线性系统中较难处理的不等式状态约束滤波问题,提出了一种新的约束无迹卡尔曼滤波算法.该算法利用最大似然法则推导出滤波均方误差函数,将不等式约束条件转化为惩罚函数加入到误差函数中,使用自适应步长法快速搜索最优解.通过理论分析,证明了约束滤波解是误差函数的严格局部最小值,具有最小滤波均方误差.对具有航路约束的电子导航模型进行了仿真,结果表明,该算法具有较高的跟踪精度.     

高斯粒子滤波的惯性／GPS紧组合算法

为提高组合导航系统的可靠性,针对以伪距、伪距率残差为量测信息的紧组合算法会带来线性化误差的缺点,推导了基于伪距、伪距率的非线性紧组合模型.针对紧组合系统状态维数高导致粒子滤波实时性差的问题,提出基于线性非线性结构分解的高斯粒子滤波算法,对状态方程中的非线性和线性部分利用高斯粒子滤波和经典卡尔曼滤波分别进行递推,有效降低了系统的运算量.仿真结果表明,使用改进的紧组合滤波算法系统定位精度相比线性化紧组合算法提高一倍.     

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.     

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.     

具有等式约束条件的FCQP

本文探讨了具有等式约束条件的模糊参数二次规划(FCQP),给出了求解方法和一个重要性质,使不但具有不等式约束条件而且具有等式约束条件的FCQP获得了较完满的解决。     

等式约束二次规划问题的降维算法

文献（１）给出了解等式约束问题的一个方法,它比经典的Ｌａｇｒａｎｇｅ乘子算法所解方程组有更低的维数。本文在（１）的基础上,对非线性等式约束进行了线性逼近,从而构造了近似算法,该法在计算上减少了很多的数值困难。     

粒子滤波算法在目标跟踪中的应用

粒子滤波算法通过非参数化蒙特卡罗仿真方法实现递推贝叶斯滤波,基于序贯重要性采样的粒子滤波算法无法避免粒子退化问题;通过在滤波初始化阶段对初始化粒子进行优化选择,在重采样阶段使用非排序的基于权重的重采样算法对粒子滤波算法进行了改进,从一定程度上解决了粒子退化问题;仿真验证,本算法在保持与传统粒子滤波算法运算时间的条件下,提高了粒子滤波算法的估计精度,从而提高了其在机动目标跟踪中的性能.     

核粒子滤波目标跟踪算法

针对粒子滤波的退化问题以及使用单一特征跟踪鲁棒性不高的缺点,提出了一种基于多特征融合的核粒子滤波目标跟踪方法.首先在核粒子滤波中提出新的权值更新方法,然后将颜色和纹理特征在核粒子滤波方法框架下进行融合实现鲁棒跟踪.对颜色和纹理特征的计算分别采用空间直方图和积分直方图的计算方法,这2种计算方法有效地克服了2种特征自身存在的缺点.该算法提高了采样效率,解决了粒子滤波的计算量大和粒子退化问题.最后应用本文算法在复杂背景和严重遮挡等情况下的目标序列上进行了测试,实验表明该算法不仅能准确地跟踪目标,而且能很好地处理目标遮挡等问题.     

含时变约束的质点系平衡条件讨论

通过运动学分析,并利用隐函数存在定理论证了＂欲使含有时变约束的质点系达到平衡状态势必破坏原有的约束＂;通过一反例说明了含有时变约束的质点系不能达到平衡状态,更不可维持平衡状态.对含有单面约束、非完整约束、参变约束的质点系平衡态的存在性进行了简单分析.对于含有其他复杂约束的质点系,首先应分析质点系是否存在平衡态,如果存在平衡态则可进一步研究平衡的充分条件;如果质点系受到的约束不允许质点系存在平衡态,那么讨论以虚功方程表达的质点系平衡条件的充分性是没有意义的.     

基于粒子滤波的跳频信号频率跟踪方法

针对跳频信号的参数估计问题,提出一种基于粒子滤波的跳频信号频率实时跟踪方法.首先建立以跳频瞬时频率为系统状态的状态空间模型,然后通过基本粒子滤波算法序贯重要性重采样（sequential importance resampling,SIR）实现了对跳频信号频率的后验概率密度估计,进而得到频率的实时估计;为进一步提高粒子滤波的跟踪性能,提出一种基于ESPRIT辅助的粒子滤波（auxiliary esprit particle filtering,AESPRIT-PF）算法.仿真实验分析了在不同信噪比和不同粒子数目下算法的跟踪性能,结果表明该算法具有稳健的跳频频率实时跟踪能力,是一种有效的跳频信号参数估计方法.     

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.     

基于粒子滤波的数字信号解调器

传统的数字信号解调方法存在着载波恢复、符号同步等问题,实现起来较为复杂。粒子滤波是从概率统计的角度出发,使用一个具有相应权值的随机样本集合来表示需要的后验概率密度。因此以接收信号的幅度、载波频率、相位为待估计参数矢量,应用粒子滤波算法可以实现对数字信号的解调,通过仿真验证了该方法的有效性,相对于传统方法更为方便。     

基于粒子滤波的全息检测技术的研究

在日益复杂的电磁环境下,提高侦测系统的性能一直是研究的重点。针对侦测系统性能低这一背景,提出一种基于粒子滤波算法的全息检测器。该方法以接收信号的幅度、载波频率、相位、来波方向为待估计参数矢量,应用粒子滤波算法实现对数字信号的全息检测。     

大系统土石方工程等式约束调配方案最优化

提出了大型土石方工程调配方案的大系统等式约束条件的线性规划,能够解决多变量的调配方案优化问题,实际应用效果很好．