观测迭代的插值滤波算法

针对非线性跟踪系统中由于弱观测性,大的初始化误差使的系统出现不稳定、跟踪收敛速度慢,鲁棒性能差的问题,本文在内插公式滤波器的基础上提出了基于观测迭代插值滤波器。该算法在插值滤波器基础上,利用观测迭代过程来取代单纯的近似条件估计进行预测,减小观测函数线性化所带来的误差影响具有更精确的状态和协方差估计性能。仿真结果表明该算法在大噪声和大初始化误差条件下拥有比传统算法更高的跟踪精度,和更快的收敛速度。     

基于Hermite插值改进的轨迹修正滤波算法

借助移动物体轨迹上标定的真实值点的位置信息和方向信息,构造分段三次Hermite插值函数,对标准卡尔曼滤波和标准粒子滤波的状态方程进行修正,得到两种改进滤波模型,解决了标准滤波算法中状态方程不能准确刻画物体实际运动轨迹的问题。在实验分析中对定常速曲线运动物体的位置坐标进行滤波修正,位置坐标的均方误差分析表明,卡尔曼滤波算法和粒子滤波算法的滤波效果均有改善,其中卡尔曼滤波算法在精度上明显提高。此外,真实值点数量的灵敏度分析的结果表明,在目标轨迹上取少量且关键的点作为真实值点即可达到明显的修正效果。     

基于二阶插值滤波的粒子滤波改进算法研究

粒子退化等问题严重制约了粒子滤波的工程应用,通过对粒子滤波的分析与总结,提出一种基于二阶插值滤波的粒子滤波改进算法,利用二阶插值滤波器计算出更优的重要性函数,从而有效抑制粒子滤波的退化,降低了计算量,通过对导弹再入时的非线性导航参数估计问题进行实例仿真分析,所得结果验证了该算法的有效性.     

非线性离散随机时变系统比例微分滤波

扩展卡尔曼滤波（EKF）是从极小化状态估计误差的方差得到的，没有考虑状态误差的变化率，因而对非线性时变系统EKF估计方法惯性作用 较大，从而产生估计滞后，提出了非线性离散随机系统比例微分滤波（PDF），PDF联合考虑极小化状态估计误差和状态误差变化率的方差，克服了EKF对非线性时变系统估计滞后的缺点，估计具有适时性，提出了高估计的精度，仿真例子证明了所提出的估计方法的有效性。     

基于粒子滤波的机动目标跟踪算法仿真研究

针对非线性多目标模型,应用粒子滤波算法,这种方法不受模型线性和Gauss假设的约束,是一种处理非线性非高斯动态系统状态递推估计的有效算法。在粒子滤波的基础上融合扩展卡尔曼滤波算法和无迹卡尔曼滤波算法。融合后的新算法在计算提议概率密度分布时,粒子的产生充分考虑当前时刻的量测,使得粒子的分布更加接近状态的后验概率分布,再用平滑算法处理滤波的结果。仿真结果表明,算法有较好的跟踪效果。     

差分线性化EKF滤波方法研究

针对扩展卡尔曼滤波(EKF)框架下非线性模型线性化时雅克比矩阵计算复杂且精度难以保证的情况,提出一种基于差分线性化的EKF算法。该方法用目标位置的量测值和状态一步估值作差分的方法代替雅克比阵的计算。通过蒙特卡洛仿真表明,差分EKF在保证跟踪精度的前提下,大大简化了复杂的求导运算,适合于实际的跟踪系统应用。     

漂移瑞利滤波算法及其在纯方位跟踪中的应用

单传感器纯方位跟踪问题仍是目前研究的重点和难点,方位角变化率很大时往往使得扩展卡尔曼滤波等矩匹配算法不稳定或发散。重点研究漂移瑞利滤波算法在方位角变化率很大的复杂单传感器纯方位目标跟踪场景下的性能,比较了漂移瑞利滤波,扩展卡尔曼滤波,不敏卡尔曼滤波,粒子滤波等其他非线性跟踪算法的性能,推导并计算了相关问题的Cramer-Rao下界并将其用作比较估值准确性和衡量算法性能的评价指标。仿真结果表明:漂移瑞利滤波算法的性能优于其他矩匹配算法,能达到与粒子滤波大体相同的计算精度,但它的计算速度比粒子滤波算法快几个数量级。     

非线性滤波算法在机动目标跟踪中的研究

介绍了3种最基本非线性滤波算法--扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)和粒子滤波(PF)算法的理论在机动目标跟踪中的应用.通过仿真试验对三者性能进行了分析比较.     

仿真插值算法研究

一、引言求解时变系数的微分方程时,如果处理变系数采用的方法不当,会给最终结果带来不利的影响,这里考虑三种经典插值方法: 1.一次分段线性插值:快速,但不光滑 2.二次分段抛物插值:速度较慢,分段光滑,但节点处不光滑上述两种方法在极值(局部)情况下,处理结果不够理想     

基于SRCKF 的自适应高斯和状态滤波算法

针对非线性非高斯离散动态系统中的状态估计问题,基于高斯和递推关系,提出一种高斯和状态估计算法GSSRCKF.首先将状态噪声、观测噪声及滤波初值均表示为高斯和的形式,以平方根容积卡尔曼滤波为子滤波器分别估计各高斯子项对应的系统状态;然后结合各子项对应的权值实现全局估计;最后设计高斯子项对应权值的自适应策略,并采用约简控制法降低计算复杂度.仿真结果验证了所提出的算法在滤波稳定性方面的优越性.     

基于人工鱼群优化的扩展卡尔曼粒子滤波算法

针对扩展卡尔曼粒子滤波算法中由于粒子退化和贫化而导致的滤波精度降低问题,提出了一种人工鱼群优化的扩展卡尔曼粒子滤波算法.通过人工鱼群优化算法中的觅食和聚群行为,对采样过程进行优化,使得粒子不断地朝高似然域移动来寻找最优位置,从而改善样本分布,加速样本集的收敛,缓解了退化现象;然后对重采样过程进行优化,以提升样本的多样性,从而克服了粒子样本贫化问题.实验结果表明,改进后算法提高了对系统状态的预估精度,更适合在对精度要求高的系统中进行滤波计算.     

基于扩展卡尔曼滤波的船舶横向运动扰动估计

建立了船舶横向运动状态方程和测量方程,利用扩展卡尔曼滤波方法对海浪扰动下的船舶横向运动的扰动力和力矩作出估计。仿真结果表明,扩展卡尔曼滤波法比有色卡尔曼滤波法估计效果更优。     

基于改进扩展卡尔曼滤波的姿态解算算法研究

为了解决标准扩展卡尔曼滤波器(EKF)在多旋翼无人机姿态解算中精度较低的问题,提出了一种改进扩展卡尔曼滤波算法(BPNN-EKF),使得解算精度得到较大提升。针对EKF存在预测模型参数要求具有先验已知性,在工程实践中难以获得准确的参数,以及标准EKF对非线性系统采用线性化模型带来的误差等问题,利用神经网络的非线性映射能力和自适应能力对标准EKF的估计值进行补偿,减小模型以及滤波参数误差对最优估计值的影响,从而提高最优估计精度。仿真实验证明,BPNN-EKF对多旋翼无人机姿态解算精度的提升具有显著作用。     

基于插值小波塔式分解算法的图像边缘检测

在应用经典小波检测图像边缘时,通常利用离散积分替代连续积分获取小波系数。由于离散积分仅仅是连续积分的近似表达,因此这种方法在获取图像边缘时很难避免数值计算误差,这使得在检测图像细节部分时容易出现定位不准和边缘不清晰等问题。为了避免上述问题,利用插值小波采样理论中像素值即为插值小波系数的特殊性质,将插值共轭滤波器与Mallat塔式分解算法相结合,给出一种新的图像边缘检测算法。将该算法与经典小波算法进行对比实验,结果表明,该方法能够检测出经典小波算法无法检测到的边缘细节,且最终得到的图像边缘清晰完整,从而验证了该算法的有效性。     

基于粒子滤波算法的混合系统监测与诊断

利用粒子滤波算法具有同时估计连续状态和离散状态的特点,提出一种可用于混合系统状态监测与诊断的新方法.给出了该方法的理论推导和设计步骤,讨论了在诊断应用中粒子滤波器所遇到的问题,并给出了改善的措施.仿真结果证明用粒子滤波器对混合系统进行监测与诊断是可行的,所提的方法对估计结果有比较好的改善.     

改进的卡尔曼滤波算法系统参数辨识仿真研究

研究系统参数辨识精度提高问题。辨识是从实验数据中提取有关系统信息的过程,由于存在噪声影响辨识精度,针对传统的卡尔曼滤波算法不能很好地提高跟踪精度且算法复杂的缺陷,为了解决实际系统辨识中参数噪声方差和观测噪声方差未知的等相关问题,提出了一种改进的无味卡尔曼滤波算法系统参数辨识方法,仿真结果表明,算法具有更好的泛化能力,在复杂的系统负载等情况下,也可以对系统的参数精确有效的进行辨识,验证了该算法是一种有效适用的系统参数辨识方法。     

基于补偿卡尔曼滤波的姿态估计算法实现

九轴的姿态测量单元包括加速度计、磁力计和陀螺仪,它采用微机电加工工艺,价格低廉但精度较差.为了获得更好的滤波稳定性和估计精度,基于补偿卡尔曼滤波原理,讨论了姿态估计算法的实现.具体过程如下:基于补偿卡尔曼滤波原理,讨论九轴测量信息的融合方法;利用加速度计和磁力计估算姿态初始值;使用手动转台实现静态标定,纠正零偏;使用高精度陀螺仪STIM210实现动态标定,设置滤波系数.结果表明,估计算法具有良好性能.     

基于扩展卡尔曼滤波的潜艇破损进水估计研究

研究潜艇水下撞击破损后进水位置和水量优化估计问题,当潜艇因碰撞和触雷等破损进水时,准确的获取潜艇水下破损进水时的进水量和进水位置信息,对潜艇指挥员采取及时有效地抗沉手段具有重要的现实指导意义。由于进水后形成较大的系统干扰,造成信息不稳定。为解决上述问题,提出采用滤波器将潜艇水下破损进水后产生的干扰力和干扰力矩定义为潜艇垂直面运动系统的扩展状态变量,用扩展卡尔曼滤波对潜艇破损后的进水量和进水位置进行状态估计识别。仿真结果表明,改进方法能够较为精确地估计出潜艇水下破损时的进水量和进水位置,对潜艇指挥员在潜艇水下破损情况的指挥决策具有重要的参考价值。     

基于卡尔曼滤波的无人机组合导航系统设计

针对卡尔曼滤波在实际应用中遇到的系统通常不是严格线性的问题,改进了在组合导航系统中常用的卡尔曼滤波方法,用扩展卡尔曼滤波对INS和外部测量源的信息进行融合,推导了无人机GPS辅助惯性导航系统的导航方程.通过分析GPS和INS的定位原理,建立了GPS和INS的误差模型.完成了以INS为主导航系统,GPS作为辅助系统的组合导航系统的扩展卡尔曼滤波设计.最后,将线性卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波的结果进行了仿真对比分析,结果表明:扩展卡尔曼滤波更适合系统为非线性的情况.     

基于系统误差和状态联合估计的目标跟踪算法

针对线性系统中系统误差对状态估计精度造成的不利影响,在卡尔曼滤波算法框架下提出一种基于系统误差和状态联合估计的目标跟踪算法。在算法实现过程中,首先定量分析了系统误差对目标状态估计及其估计误差协方差矩阵的影响,进而结合状态扩维技术构建系统误差配准的实现过程,最终依据标准卡尔曼滤波迭代流程设计了算法实现步骤。仿真实验结果表明: 在系统误差恒定和时变两种情况下,新算法在系统误差配准和状态估计上具有可行性和有效性。