引入模式搜索算子的粒子群优化算法

针对粒子群优化算法(PSO)在解决复杂的高维优化问题时容易陷入局部最优和收敛速度慢的问题,结合模式搜索算法较强的局部搜索能力,提出一种引入模式搜索算子的粒子群优化算法(HJPSO).为避免最优粒子陷入局部最优而导致整个种群出现搜索停滞,在PSO算法的迭代过程中加入判断粒子陷入局部最优的机制,当检测到早熟停滞迹象时,使用模式搜索算子对整个粒子群当前搜索到的历史最优位置进行模式搜索以帮助算法跳出局部最优点.标准测试函数的运行结果表明,该算法具有较强的跳出局部最优的能力,收敛速度较快,稳定性好.     

一种新的粒子群优化的图像匹配算法

针对粒子群算法在图像匹配中易陷入局部最优、搜索速度慢以及匹配精度不高的问题,提出一种新的粒子群优化的图像匹配算法。首先,以改进的非线性惯性权重对粒子群算法进行优化,以此来平衡粒子在全局和局部的搜索能力;其次,提出添加动态扰动项对速度进行扰动,避免粒子在算法后期速度停滞为零而陷入局部最优。仿真结果表明,该算法提高了粒子的全局搜索能力和收敛精度,有效防止早熟现象,与基于标准的PSO图像匹配算法相比,所提算法具有收敛速度快、鲁棒性好以及匹配精度高的特点。     

一种新的混沌粒子群优化算法

针对粒子群优化算法(PSO)缺少跳出局部最优的机制而易出现早熟问题,提出一种新的混沌粒子群优化算法(NCPSO).该算法引入混沌扰动更新粒子的位置,避免搜索陷入局部最优,再嵌入判断早熟停滞的方法,一旦检测到早熟现象,使用逃逸策略来增大粒子群的多样性.最后用3个常用的测试函数进行仿真,实验结果表明:NCPSO算法比PSO算法、CPSO算法有更高的寻优精度和更快的收敛速度.     

基于重心法的粒子群优化算法

针对函数优化问题,提出了一种基于重心法的粒子群优化算法。该算法利用混沌序列产生粒子的位置和速度,并通过重心法和分类方式更新粒子的速度。最后将算法应用到函数优化问题中,并与其它改进的粒子群算法进行比较。数值结果表明,提高了算法局域搜索能力,全局最优解的精度。     

新的混沌粒子群优化算法

针对传统粒子群算法初期收敛较快,而在后期容易陷入早熟、局部最优的特点,提出了一种新的混沌粒子群优化算法,不同于己有的混沌粒子群算法的简单粒子序列替换,该算法将混沌融入到粒子运动过程中,使粒子群在混沌与稳定之间交替运动,逐步向最优点靠近。并提出了一种新的混沌粒子群数学模型,进行了非线性动力学分析。数值测试结果表明该方法能跳出局部最优,极大提高了计算精度,进一步提高了全局寻优能力。     

基于GIS和差分进化粒子群的变电站选址方法

文中提出了一种基于地理信息系统(GIS)和差分进化改进粒子群的配电网变电站优化选址方法。该方法利用GIS确定变电站数量,基于变电站投资运行费用建立有约束条件的目标函数,采用粒子群算法进行变电站选址优化。针对粒子群算法易陷入局部最优且收敛速度慢的问题,借助差分进化引入两个变异因子,在提升粒子群算法收敛速度的同时,避免其陷入局部最优。算例分析结果表明,该方法具有较好的寻优能力和收敛特性,能够有效实现变电站选址优化。     

基于混沌粒子群算法的宽零陷方向图综合方法

自适应阵列天线常需要采用宽零陷技术,以增强阵列天线抗干扰的稳健性。为此,提出了一种基于混沌粒子群算法（CPSO）的阵列天线宽零陷方向图综合方法。该算法首先采用混沌序列初始化粒子位置,以增强搜索多样性,并在对部分非优胜粒子的位置更新时引入混沌扰动项,在每次迭代中对全局最优位置进行变尺度混沌优化,提高了全局和局部搜索能力,加快了收敛速度。仿真结果验证了混沌粒子群算法在阵列天线宽零陷方向图综合时的收敛速度和精度方面均优于标准粒子群算法。     

禁忌粒子群算法在几何约束求解中的应用

约束问题可以转化为优化问题,针对粒子群优化算法在算法的后期易陷入局部最优的缺点,提出TPSO(禁忌粒子群优化算法),在算法的前期采用粒子群算法快速产生全局最优解信息素的初始分布,后期引入禁忌搜索算法,记录已经达到的局部最优解,在下一次搜索中,不再或者有选择地搜索这些点,从而跳出局部最优点,并且在搜索过程中允许接受劣解,充分利用禁忌搜索的记忆能力及较强的爬山能力,大大提高了获得全局最优解的概率.该算法综合了粒子群优化算法的快速性,随机性和全局收敛性以及禁忌搜索局部寻优的能力.在确保全局收敛性的基础上,能够快速搜索到高质量的优化解.该方法用于几何约束求解的性能明显高于标准粒子群算法,算法具有良好的优化性能和时间性能.     

基于量子粒子群算法的移动节点覆盖优化

提出了基于量子粒子群的无线传感器网络覆盖优化算法.由于在量子空间中粒子满足集聚态性质完全不同,使得该算法可以在整个可行区域内搜索.全局搜索能力远远优干基本粒子群,克服了粒子群算法容易陷入局部最优的缺点.仿真结果表明,该算法比基本粒子群算法拥有更好的覆盖优化效果。     

DV-Hop定位算法的混沌粒子群优化

针对距离矢量跳距(Distance Vector Hop, DV-Hop)定位算法通信半径选择不合理导致平均跳距和定位误差较大的问题，提出一种基于混沌粒子群改进的DV-Hop定位算法，利用混沌映射的遍历性和随机性实现粒子的局部深度搜索，避免粒子群算法陷入局部最优。通过混沌粒子群优化(Particle Swarm Optimization, PSO)算法迭代求解所有信标节点的通信半径，引入混沌理论调整非线性惯性权重优化搜索过程，通过混沌搜索和混沌扰动迭代求解信标节点的最佳通信半径；通过极大似然估计(Maximum Likelihood Estimate, MLE)法计算的平均定位误差作为混沌粒子群算法的适应值函数；使用费希尔矩阵求解的误差下限作为约束条件求解适应值函数，同时把平均通信半径作为节点能耗模型的阈值来降低节点能量消耗。仿真实验表明，提出的算法在不增加算法复杂度的前提下能够在定位精度方面提升近58%,节点能量消耗方面降低近24%。     

IMM迭代扩展卡尔曼粒子滤波跟踪算法

该文提出了一种交互式多模型(IMM)迭代扩展卡尔曼粒子滤波机动目标跟踪算法。该算法在多模型中使用了改进的粒子滤波器,通过对迭代扩展卡尔曼滤波(IEKF)的测量更新按照高斯牛顿方法进行修正,减小了非线性滤波带来的线性化误差,然后利用修正的IEKF来产生粒子滤波的重要性密度函数,使其融入最新观测信息。最后将所提算法与交互式多模型粒子滤波(IMMPF)进行了比较,仿真结果表明该算法具有更好的跟踪性能。     

北斗/INS组合导航中人工鱼群粒子滤波的应用

为解决粒子滤波中的粒子退化和枯竭问题,提出一种动态人工鱼群粒子滤波算法,该算法在粒子滤波重采样过程中引入人工鱼群算法的觅食和聚群行为,并依据概率密度的动态比值动态调整人工鱼的移动步长,此算法提升了粒子的多样性,克服了粒子退化及枯竭问题;推动粒子向优选区域逼近,并提高了粒子的全局搜索能力,避免粒子陷入局部最优。将改进的动态人工鱼群粒子滤波在北斗/INS紧组合的模型上进行应用,并通过仿真与人工鱼群粒子滤波及标准粒子滤波算法PF相比较。仿真结果表明,动态人工鱼群粒子滤波可显著提高估算精度,从而为在利用北斗和INS在紧组合导航时提供了新的方法。     

基于遗传算法的智能粒子滤波重采样策略研究

智能粒子滤波通过借鉴遗传算法思想能够减轻粒子退化现象。在基于遗传算法的智能粒子滤波基础上,该文提出对低权值粒子的改进的智能粒子滤波(IIPF)处理策略。在对粒子进行分离、交叉后,优化遗传算子,对低权值粒子进行自适应处理。低权值粒子根据权值大小自行判断是否为底层粒子;底层粒子将直接进行变异,其余低权值粒子将根据变异概率随机变异。仿真结果表明,改进的智能粒子滤波(IIPF)性能优于智能粒子滤波、一般粒子滤波算法和拓展卡尔曼滤波。在1维仿真实验中,改进的智能粒子滤波误差较一般粒子滤波算法和智能粒子滤波分别降低了10.5%和8.5%,且具有更好的收敛性;在多维仿真实验中,改进的智能粒子滤波较智能粒子滤波在高度均方根误差和平均误差上分别降低了8.5%和7.5%,在速度均方根误差和平均误差上分别降低了11.5%和7.6%;在乘性噪声和非高斯随机噪声中,改进的智能粒子滤波依旧有10%以上的性能优势。     

多模型粒子滤波在机动目标跟踪中的应用

针对在非线性机动目标跟踪中存在的滤波器易发散,跟踪误差大等问题,在双机协同跟踪的基础上,提出了利用交互式多模型粒子滤波(IMMPF)对空中机动目标进行跟踪的算法。该算法将粒子滤波和交互多模型有效结合,基本解决了非线性机动目标跟踪中存在的问题。通过仿真表明,与扩展卡尔曼滤波(EKF)和交互式模型扩展卡尔曼滤波(IMMEKF)相比,IMMPF能够降低跟踪误差,提高收敛速度,且有很强的鲁棒性。     

改进粒子群算法的多峰值优化研究

粒子群优化算法对于多维函数的最优解搜索存在前期易陷入局部最优,后期收敛速度缓慢的问题.将改进的k-中心点聚类分析与PSO相结合提出了一种混合粒子群算法KM-PSO,用于多峰值问题的优化.在算法中,利用k-中心点聚类分析方法将粒子群划分成若干个子群,结合PSO的隐含并行搜索的优势增强了寻优性能.不仅增加了粒子间的信息交换,抑制了早熟收敛,还提高了全局寻优速度和计算精度.仿真实验结果表明,KM-PS0性能优于基本粒子群优化算法.     

一种应用粒子滤波器实现混沌通信的方法

该文研究应用粒子滤波器实现混沌通信的问题。组合信号建模技术,提出了一种基于粒子滤波器的实现方法。在发送端,采用加性混沌掩盖或乘性混沌掩盖将信息符号调制在混沌信号上;在接收端,应用粒子滤波器估计信息符号,进而实现混沌通信。仿真结果表明,当信息符号为二进制编码和M进制编码时,基于两种混沌掩盖的通信方案,粒子滤波器均能较好地从噪声混沌信号中恢复信息的编码值;与无先导卡尔曼滤波器相比,前者具有较低的误码率。此外,对比两种混沌通信方案,基于粒子滤波器的加性混沌掩盖通信系统在较高的Eb/N0下的通信性能接近BPSK,具有较低的误码率。     

改进的交互式多模型粒子滤波跟踪算法

通常的交互多模型卡尔曼滤波(IMMKF)或交互多模型扩展卡尔曼滤波(IMMEKF)对于非高斯问题无能为力;对于非线性问题,其性能不及交互多模型粒子滤波算法(IMMPF)。粒子滤波能够处理非线性/非高斯问题,其与交互式多模型结合用来获得更好的跟踪性能。然而,粒子滤波的主要问题是巨大的计算量,由于粒子滤波通常采用大量的粒子数目,将带来很大的计算负荷。该文提出了一种改进的交互多模型粒子滤波算法,其利用多模型综合使用了卡尔曼滤波和粒子滤波,与常规交互式多模型粒子滤波(IMMPF)相比,大大改善了计算效率。对于非线性/非高斯问题,其性能与IMMPF相当;对于线性问题,其性能与IMMEKF相当,并优于IMMPF的性能。     

被动传感器阵列中基于粒子滤波的目标跟踪

针对被动传感器阵列中的机动目标跟踪问题,该文提出了一种基于多模Rao-Blackwellized粒子滤波的机动目标跟踪新方法。算法首先基于Rao-Blackwellization理论将机动目标跟踪问题划分为模型选择和目标跟踪两个子问题;采用多模Rao-Blackwellized粒子滤波对目标运动模型进行选择,扩展Kalman滤波对目标进行更新,有效降低了抽样粒子状态维数,节省了计算时间;最后,建立了被动传感器阵列的非线性观测模型。实验结果表明,提出方法可以有效地对目标模型进行选择,算法的跟踪性能及稳定性要好于交互多模型(IMM)方法。     

基于混合PSO算法的加速度计快速标定

针对粒子群优化算法(PSO)在加速度计标定中存在早熟及陷入局部最优的不足,提出了基于差分进化(DE)的双种群信息共享及并行进化的混合PSO算法,并将该算法应用于加速度计快速标定。为提高混合算法的优化性能,提出了一种平衡DE算法全局探索和局部开发能力的加权变异算子,将Logistic函数的非线性特性引入到PSO算法惯性权重和DE算法加权系数的动态调整中。基准测试函数仿真表明所提出的混合算法在收敛速度、收敛精度、全局搜索性能和鲁棒性等方面明显优于PSO、DE算法;加速度计标定仿真结果表明,提出的混合算法能有效提高加速度计的标定精度。     

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。