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.     

一种改进的人工鱼群粒子滤波算法

粒子滤波(Particle Filter,PF)相对于其他滤波算法在处理非线性非高斯类型的系统中具有明显的优势,但是标准粒子滤波本身并不完美,因此提出了一种改进的人工鱼群算法去优化粒子滤波算法。先改进人工鱼群算法中鱼群移动的步长,再将人工鱼群算法的觅食行为和聚群行为引入粒子滤波,使其驱动粒子向高似然区域移动,进而改善粒子分布,有利于解决粒子退化和粒子贫化的问题。最后,将改进的人工鱼群粒子滤波算法与粒子滤波法以及扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter,EKF)算法进行仿真实验对比,结果表明改进的人工鱼群粒子滤波算法在各方面均优于其他两种算法。     

基于自适应人工鱼群的粒子滤波算法

针对粒子滤波算法中存在粒子退化及粒子枯竭的问题,本文提出一种自适应的人工鱼群粒子滤波算法,该算法通过把觅食行为和聚群行为引入粒子滤波算法中,并自适应调整人工鱼的移动步长和视野范围,从而增加了粒子的多样性,克服了粒子退化及粒子枯竭问题;驱动粒子向最优位置靠近,克服粒子易陷入局部最优问题,增强了粒子的全局搜索能力。仿真实验表明,本文提出的算法与人工鱼群粒子滤波及标准粒子滤波算法相比,滤波精度有显著的提高。     

一种基于改进粒子滤波的运动目标跟踪

基于传统粒子滤波的运动目标跟踪方法中存在重要密度函数选择困难、缺乏通用性、重采样设计难度大、粒子退化现象难以有效解决等问题。因此提出了一种改进的粒子滤波运动目标跟踪方法,该方法采用人工鱼群算法改进重要密度函数,通过粒子间的不断交互及协调行为,使其状态接近后验分布,从而提高重要密度函数的通用性。在此基础上,结合人工免疫算法的免疫算子改进重采样,平衡粒子群的收敛性和多样性,抑制早熟现象。实验结果表明,与传统粒子滤波算法相比,该方法通过参数调节,提高了运动目标跟踪的准确性和抗干扰能力,并能有效地抑制粒子退化现象。     

改进的部分分层式粒子滤波重采样算法

粒子滤波算法由于其处理非线性非高斯的能力优势,目前应用领域非常广泛。然而粒子滤波中存在的粒子退化、样贫等问题同样不容忽视,针对这些问题提出了一种改进的重采样粒子滤波算法。该方法借鉴了部分分层重采样和残差重采样的思路,通过对粒子权值大中小分类,在兼顾粒子多样性的情况下用不同策略分层次复制三个集合样本,从而优化了重采样算法。最后通过与经典粒子滤波重采样算法和其他部分重采样(PR)算法相比,以一维非线性跟踪模(UNG)和二维纯角度跟踪模型(BOT)两个模型的仿真结果验证了所提算法的滤波性能和有效性。     

基于核密度的动态初始化重置粒子滤波

针对粒子滤波过程中,长时间的重采样造成的粒子多样性枯竭,由此导致目标跟踪中出现的精度下降及跟踪轨迹大幅振荡的现象,通过对采样粒子分布规律的研究,根据粒子枯竭的程度设置重置门限,在滤波过程中实时地检测粒子枯竭参数,当粒子的枯竭超过设置门限时,采用重置初始化粒子的方法来缓解采样粒子的枯竭趋势,有效地增加了长时间大量重采样后粒子的多样性,避免了粒子所含信息过多的丢失,显著地提高了粒子滤波的精度,在二维目标跟踪模型中应用所提算法并进行仿真实验,仿真结果证明了算法的可行有效。     

权值优化组合粒子滤波算法研究

重采样粒子滤波算法（Sampling Importance Resampling,SIR）能够克服粒子群衰退现象,但同时减少了粒子的多样性,导致滤波性能下降甚至滤波发散。提出了一种基于权值优化组合的粒子滤波算法（Weight Optimal Combination Particle Filter,WOCPF）,通过在重采样前对粒子权值和粒子群权值的均值进行优化组合,减少重采样中抛弃的粒子数,保持了粒子的多样性,提高了算法的精度。仿真结果证明,粒子数相同情况下,WOCPF算法性能优于SIR算法。     

改进粒子滤波的无线传感器网络目标跟踪算法

针对粒子滤波(PF)重采样后造成的粒子枯竭现象的问题,提出了一种基于改进重采样的粒子滤波无线传感器网络目标跟踪算法.该算法避免了残差重采样算法中的残留粒子重采样问题,减少了计算时间;通过产生新的粒子,增加了粒子的多样性,从而改善了粒子枯竭现象.仿真实验结果表明:改进重采样的粒子滤波算法提高了目标跟踪精度,降低了跟踪误差.     

改进重采样的高斯粒子滤波定位技术

针对粒子滤波算法中仍然存在的样本匮乏现象,在高斯滤波的基础上,提出了一种改进重采样的高斯粒子滤波(IR-GHPF)算法.经过新的重采样后的粒子包含了更多相邻粒子的状态信息,提高了粒子的多样性.将此算法应用于无线定位系统中,仿真结果表明,该算法在NLOS环境下仍然具有较高的估计精度,其定位性能优于粒子滤波算法和高斯粒子滤波算法.     

陪护机器人粒子滤波定位法中重采样算法研究

针对室内陪护机器人粒子滤波定位方法,研究了四种粒子滤波重采样算法：多项式重采样算法、残差重采样算法、分层重采样算法和系统重采样算法,并分别对其进行仿真比较。实验证明残差重采样算法粒子收敛速度和粒子匮乏程度取折衷,性能优于其它三种重采样算法,在此基础上利用仿真实验结果在HHR-0303服务机器人上进行了实验。实验证明采用残差重采样算法的粒子滤波算法,利用声纳配合里程计定位的方案能达到定位目的。     

改进型粒子滤波算法在多站纯方位被动跟踪中的应用

针对多站纯方位被动定位与跟踪问题,给出了一种基于均匀重采样和带白适应因子的改进型粒子滤波算法．首先,基于无迹卡尔曼（UKF）粒子滤波器,将参考分布融入最新观测信息,得到符合真实状态的后验概率分布：借助重采样和使用鲁棒估计,改善了粒子滤波的退化问题．其次,引入自适应因子以调整UKF的状态模型协方差与观测模型协方差的比例,得到较高精度的概率分布．仿真结果表明,改进的粒子滤波算法能够实现多站纯方位被动跟踪,比传统非线性滤波器有更高的跟踪精度．     

人工免疫粒子滤波算法的研究

退化现象是应用粒子滤波算法的一个主要障碍,常规的再采样方法虽然可解决退化问题,但容易产生粒子耗尽现象.针对上述问题,将人工免疫算法引入粒子滤波,提出了人工免疫粒子滤波算法.通过人工免疫算法寻找较好的粒子用于估计,以增加粒子集的多样性,从而缓解了粒子滤波的退化现象并解决了粒子耗尽问题.仿真结果表明该算法是可行的.     

自适应粒子滤波在卫星紫外导航中的应用

基于紫外敏感器的自主导航系统是典型的非线性和噪声非高斯分布的系统,针对扩展卡尔曼滤波(EKF)和Unscented 卡尔曼滤波(UKF)不适于噪声非高斯分布的系统,和一般粒子滤波缺乏在线自适应调整能力等问题,提出了将基于正交性原理的自适应强跟踪滤波器(STF)和UKF相融合作为重要密度函数,应用于基于紫外敏感器自主导航粒子滤波器新方法,通过UKF构造粒子群,对粒子群中的每一个粒子的每一个sigma点用STF进行更新,使得算法的鲁棒性增强,有极强的对突变状态的跟踪能力,具有强的自适应能力.为了说明算法的有效性,结合模拟的轨道数据和测量数据进行了仿真,仿真结果说明了所提算法的有效性.     

基于权值选择的粒子滤波算法研究

退化现象是粒子滤波算法应用中的一个主要问题,常规的再采样方法虽可解决退化问题,但容易导致粒子耗尽.对此,提出一种基于权值选择的粒子滤波算法.按照粒子权值的大小选择较好的粒子用于滤波,以增加样本的多样性,从而缓解粒子滤波的退化问题.仿真结果表明,所提出的算法是可行的.     

基于粒子滤波的检测前跟踪改进算法

针对低信噪比环境下微弱目标的实时检测与跟踪,提出一种基于粒子滤波的检测前跟踪改进算法.该算法在粒子滤波的基础上融合不敏卡尔曼滤波(uKF1)算法,融合后的新算法在利用重要性密度函数产生粒子时充分考虑当前时刻的量测,从而引导粒子向高似然区域移动,使得粒子的分布更接近状态的后验概率分布.仿真实验表明,改进算法的检测与跟踪性能优于标准的粒子滤波算法.     

An evolutionary particle filter with the immune genetic algorithm for intelligent video target tracking

Particle filter algorithm is widely used for target tracking using video sequences, which is of great importance for intelligent surveillance applications. However, there is still much room for improvement, e.g. the so-called “sample impoverishment”. It is brought by re-sampling which aims to avoid particle degradation, and thus becomes the inherent shortcoming of the particle filter. In order to solve the problem of sample impoverishment, increase the number of meaningful particles and ensure the diversity of the particle set, an evolutionary particle filter with the immune genetic algorithm (IGA) for target tracking is proposed by adding IGA in front of the re-sampling process to increase particle diversity. Particles are regarded as the antibodies of the immune system, and the state of target being tracked is regarded as the external invading antigen. With the crossover and mutation process, the immune system produces a large number of new antibodies (particles), and thus the new particles can better approximate the true state by exploiting new areas. Regulatory mechanisms of antibodies, such as promotion and suppression, ensure the diversity of the particle set. In the proposed algorithm, the particle set optimized by IGA can better express the true state of the target, and the number of meaningful particles can be increased significantly. The effectiveness and robustness of the proposed particle filter are verified by target tracking experiments. Simulation results show that the proposed particle filter is better than the standard one in particle diversity and efficiency. The proposed algorithm can easily be extended to multiple objects tracking problems with occlusions.     

一种改进的粒子滤波算法及其在GPS/DR组合定位中的应用

针对粒子滤波的重要性密度函数选择问题,提出一种基于集合卡尔曼滤波(Ensemble Kalman Filter,EnKF)的改进粒子滤波算法。该方法利用集合卡尔曼滤波产生粒子滤波在每一时刻各粒子的重要性密度函数,在融合最新观测信息的同时,使重要性密度函数更加符合状态的真实后验概率分布。为消除样本枯竭现象,对重采样后的粒子进行马尔科夫链蒙特卡洛处理。在仿真实验中,将新算法用于GPS/DR组合定位系统,与粒子滤波、扩展卡尔曼粒子滤波以及无迹粒子滤波进行比较。仿真结果表明,该算法的估计精度高于传统粒子滤波算法,同时其能够有效控制计算量,并且在粒子数目较少时仍能保证较好的估计性能。     

区间量测下基于无迹变换的伯努利粒子滤波算法

针对区间量测下目标的实时检测与跟踪问题,提出基于无迹变换的伯努利粒子滤波算法(Bernoulli- Upf).该算法在伯努利粒子滤波算法(Bernoulli-pf)的基础上融合无迹卡尔曼滤波(UKF),融合后的算法在预测步骤产生持续存活粒子时,充分考虑到当前时刻的量测,从而引导粒子向高似然区域移动,使得粒子分布更加接近真实状态的后验分布.仿真实验表明,Bernoulli-Upf算法的估计精度优于Bernoulli-pf算法.     

基于随机摄动粒子滤波器的故障预报算法

针对粒子滤波算法在故障预报中的大计算量和粒子退化问题,提出一种基于随机摄动粒子滤波器的故障预报算法.当粒子退化严重时,对粒子用随机摄动方式进行再采样,一方面可改进样本的多样性,缓解粒子退化;另一方面可缩短再采样时间,减少计算量,从而提高粒子滤波算法的跟踪能力.仿真结果表明该算法可行,能及时准确地对系统故障进行预报.