基于自适应简化容积卡尔曼滤波的编队卫星相对导航 被引量：2

1

作者 穆建君 周川 +2 位作者 郭健 韩飞 孙玥 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期365-372,共8页

针对在星间相对导航中噪声的统计特性未知可能引起滤波估计精度下降甚至发散的问题,提出了一种自适应简化容积卡尔曼滤波(ASCKF)算法。将Sage-Husa自适应滤波与容积卡尔曼滤波(CKF)相结合,通过容积规则摆脱线性滤波的局限性。改进Sage-H... 针对在星间相对导航中噪声的统计特性未知可能引起滤波估计精度下降甚至发散的问题,提出了一种自适应简化容积卡尔曼滤波(ASCKF)算法。将Sage-Husa自适应滤波与容积卡尔曼滤波(CKF)相结合,通过容积规则摆脱线性滤波的局限性。改进Sage-Husa噪声估计器以避免噪声方差在线估计可能出现的非正定现象,从而保证了滤波器对噪声统计变化的自适应能力。结合编队卫星运动模型的特点,用常规卡尔曼滤波(KF)的时间更新代替相应的容积变换过程,在不影响滤波器性能的前提下减少了运算量。仿真结果表明:在测量噪声统计特性未知的情况下,与CKF相比,该文算法对相对状态的估计精度提高了近25%,同时滤波器的稳定性也得到了提高。 展开更多

关键词 自适应卡尔曼滤波 容积卡尔曼滤波 编队卫星 相对导航 容积规则 噪声估计器 时间更新 容积变换

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基于变分贝叶斯的容积平滑变结构滤波 被引量：2

2

作者 张磊 郭健 +1 位作者 钱晨 陈庆伟 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期255-260,共6页

为了减小建模误差和未知量测噪声特性对非线性状态估计的影响,该文提出了1种新的容积平滑变结构滤波算法。融合了非线性容积变换规则,可避免线性化误差。利用滑模变结构思想计算最优平滑边界层,约束建模误差的影响。利用变分贝叶斯实时... 为了减小建模误差和未知量测噪声特性对非线性状态估计的影响,该文提出了1种新的容积平滑变结构滤波算法。融合了非线性容积变换规则,可避免线性化误差。利用滑模变结构思想计算最优平滑边界层,约束建模误差的影响。利用变分贝叶斯实时估计动态系统的量测噪声特性,有助于优化平滑边界层的阈值。仿真结果表明,相比传统非线性滤波算法,该文算法精度可提高28.5%,具有更好的滤波性能。 展开更多

关键词 变分贝叶斯 平滑变结构滤波 非线性状态估计 容积变换

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考虑量测相关性的容积卡尔曼滤波动态状态估计 被引量：6

3

作者 卢庆春 张俊 +3 位作者 许沛东 陈思远 徐箭 柯德平 《电测与仪表》 北大核心 2022年第10期161-167,200,共8页

针对电力系统动态状态估计中数据采集与监视控制(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)系统量测量间存在相关性的实际情况,文中提出了一种考虑量测相关性的容积卡尔曼滤波动态状态估计方法。进行了SCADA系统量测相关性分析... 针对电力系统动态状态估计中数据采集与监视控制(Supervisory Control and Data Acquisition,SCADA)系统量测量间存在相关性的实际情况,文中提出了一种考虑量测相关性的容积卡尔曼滤波动态状态估计方法。进行了SCADA系统量测相关性分析,然后基于状态转移方程推导过程噪声协方差矩阵,基于容积变换方法计算考虑SCADA系统量测相关性的量测误差协方差矩阵,并提出了考虑量测相关性的电力系统动态状态估计流程,每次估计实时修正量测误差协方差矩阵及过程噪声协方差矩阵。IEEE-39节点系统的仿真结果表明,相较于不考虑量测相关性的容积卡尔曼滤波算法,文中方法能够明显提高状态估计结果的精度。 展开更多

关键词 容积变换 容积卡尔曼滤波 量测相关性 动态状态估计

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基于SE(3)的鲁棒自适应算法及其在SINS/DVL中的应用

4

作者 钱镭源 覃方君 +1 位作者 李开龙 朱天高 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期498-510,共13页

针对复杂环境下SINS/DVL组合导航易受干扰的问题,提出了基于SE(3)的鲁棒自适应算法.通过将李群/李代数理论和鲁棒自适应策略引入正交变换容积卡尔曼滤波(TCKF),使TCKF的估计状态纳入特殊欧氏群,改善了状态空间不一致问题.并利用卡方检验... 针对复杂环境下SINS/DVL组合导航易受干扰的问题,提出了基于SE(3)的鲁棒自适应算法.通过将李群/李代数理论和鲁棒自适应策略引入正交变换容积卡尔曼滤波(TCKF),使TCKF的估计状态纳入特殊欧氏群,改善了状态空间不一致问题.并利用卡方检验和Huber方法,在量测更新时根据新息向量自适应地重构异常量测.SINS/DVL实验结果表明,所提方法具有比传统方法更优的空间一致性和鲁棒性. 展开更多

关键词 组合导航 李群/李代数 Huber方法 正交变换容积卡尔曼滤波

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一种新的固定点容积Rauch-Tung-Striebel平滑算法

5

作者 康眺 刘国繁 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2016年第14期100-104,共5页

针对在目标跟踪实际应用中对于观测时间区间的某个固定时刻估计值精度的要求,提出了一种运用于非线性模型中的目标跟踪算法——固定点容积Rauch-Tung-Striebel平滑。该算法将高斯最优平滑中固定点平滑策略与传统的运用于非线性状态空间... 针对在目标跟踪实际应用中对于观测时间区间的某个固定时刻估计值精度的要求,提出了一种运用于非线性模型中的目标跟踪算法——固定点容积Rauch-Tung-Striebel平滑。该算法将高斯最优平滑中固定点平滑策略与传统的运用于非线性状态空间模型的容积Rauch-Tung-Striebel平滑相结合,有效地提高了固定点估计值的精度。仿真结果验证了新算法的有效性。 展开更多

关键词 固定点 Rauch-Tung-Striebel平滑 容积变换

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一种高阶无迹卡尔曼滤波方法 被引量：48

6

作者 张勇刚 黄玉龙 +1 位作者 武哲民 李宁 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期838-848,共11页

现有的研究中,高阶无迹变换(Unscented transform,UT)还不存在具体的解析解,因此,无法利用高阶无迹变换获得具备更高精度的高阶无迹卡尔曼滤波器(Unscented Kalman filter,UKF).为了解决这一问题,本文在五阶容积变换(Cubature transform... 现有的研究中,高阶无迹变换(Unscented transform,UT)还不存在具体的解析解,因此,无法利用高阶无迹变换获得具备更高精度的高阶无迹卡尔曼滤波器(Unscented Kalman filter,UKF).为了解决这一问题,本文在五阶容积变换(Cubature transform,CT)的基础上,通过引入一个自由参数κ,得到高阶无迹变换的解析解,从而获得了高阶无迹卡尔曼滤波器(Unscented Kalman filter,UKF).同时验证了现有的五阶容积变换和五阶无迹变换分别是本文所提出的高阶无迹变换在κ=2和κ=6-n时的两个特例.进而分析和讨论了高阶无迹卡尔曼滤波器在系统不同维数条件下κ值的最优选取,并讨论了其稳定性.纯方位跟踪模型和弹道目标再入模型仿真验证了本文方法的正确性,且与现有方法相比具有更高的精度. 展开更多

关键词 高阶无迹变换 五阶容积变换 五阶无迹变换 高阶无迹卡尔曼滤波器

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一种噪声未知条件下的盲信号提取方法 被引量：5

7

作者 任子良 秦勇 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期646-653,共8页

传感器网络中的节点带宽等资源受限,使得在设计盲信号处理方法时需考虑信号量化等因素,而量化噪声的引入使得整体噪声复杂且未知。针对传感器网络中噪声统计特性未知的情况,提出了一种基于容积点变换和代价参考粒子滤波的盲信号提取方... 传感器网络中的节点带宽等资源受限,使得在设计盲信号处理方法时需考虑信号量化等因素,而量化噪声的引入使得整体噪声复杂且未知。针对传感器网络中噪声统计特性未知的情况,提出了一种基于容积点变换和代价参考粒子滤波的盲信号提取方法。在滤波过程中,采用容积点变换可获得较为准确的预测粒子,通过用户自定义的权值映射规则可以实现粒子的更新和重采样,减少了算法对噪声和源信号统计特性的依赖。实验结果表明该方法可实现对源信号的有效提取,在噪声统计特性未知时的提取性能要优于其他方法。 展开更多

关键词 代价参考粒子滤波 容积点变换 噪声未知 资源受限 信号提取

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平方根容积卡尔曼滤波在移动机器人SLAM中的应用 被引量：17

8

作者 康轶非 宋永端 +2 位作者 宋宇 闫德立 李丹勇 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期186-193,共8页

针对机器人同时定位与地图构建(SLAM)问题,提出基于平方根容积卡尔曼滤波的SLAM算法.该算法主要特点是使用平方根容积卡尔曼滤波计算SLAM后验概率密度,以减小线性化误差,达到提高SLAM定位精度的目的.提出的算法通过传递平方根因子代替... 针对机器人同时定位与地图构建(SLAM)问题,提出基于平方根容积卡尔曼滤波的SLAM算法.该算法主要特点是使用平方根容积卡尔曼滤波计算SLAM后验概率密度,以减小线性化误差,达到提高SLAM定位精度的目的.提出的算法通过传递平方根因子代替系统协方差矩阵,因而在计算中避免了耗费时间的Cholesky分解,提高了算法效率.实验部分使用扩展型卡尔曼滤波SLAM(EKF-SLAM)、无迹卡尔曼滤波SLAM(UKF-SLAM)和所提出的算法进行了对比.实验结果表明:较之EKF-SLAM,容积卡尔曼滤波的精度提高了1倍;相比UKF-SLAM,SCKF-SLAM节省1/4计算资源. 展开更多

关键词 移动机器人 卡尔曼滤波 线性化 容积变换

原文传递

量测噪声自适应平方根TCKF姿态数据融合算法

9

作者 钱镭源 许国强 +1 位作者 曹文涛 唐明涛 《测绘与空间地理信息》 2022年第10期54-57,共4页

为了提高微电机系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)器件的姿态解算精度,本文提出了一种量测噪声自适应平方根正交变换容积卡尔曼滤波(Adaptive-Square Root Transformed Cubature Kalman Filter,ASRTCKF)姿态数据融合算法。... 为了提高微电机系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)器件的姿态解算精度,本文提出了一种量测噪声自适应平方根正交变换容积卡尔曼滤波(Adaptive-Square Root Transformed Cubature Kalman Filter,ASRTCKF)姿态数据融合算法。该算法对MEMS器件中的加速度计、陀螺仪和磁力计输出的数据进行数据融合,以TCKF作为基础算法,采用QR分解更新误差协方差矩阵的平方根进行滤波运算,并通过渐消记忆Sage-Husa噪声估计方法对量测噪声进行实时估计。实验结果表明,该算法使姿态测量系统的估计误差至少降低了79.6%,不但避免了因误差协方差矩阵非正定导致算法异常终止的情况,而且解决了系统因量测噪声未知造成的状态估计精度急剧下降问题,具有比TCKF和SRTCKF更高的精度和鲁棒性。 展开更多

关键词 微电机系统 姿态解算 正交变换容积卡尔曼滤波 量测噪声自适应 平方根滤波

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基于奇异值分解的改进TCKF姿态估计算法

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作者 钱镭源 张建强 +1 位作者 许国强 曹文涛 《矿山测量》 2021年第6期32-38,共7页

针对微惯性测量单元精度较低及正交变换容积卡尔曼滤波(Transformed Cubature Kalman Filter,TCKF)协方差矩阵非正定导致滤波终止的问题,提出了一种基于奇异值分解的改进TCKF(Attitude Singular Value Decomposition Transformed Cubatu... 针对微惯性测量单元精度较低及正交变换容积卡尔曼滤波(Transformed Cubature Kalman Filter,TCKF)协方差矩阵非正定导致滤波终止的问题,提出了一种基于奇异值分解的改进TCKF(Attitude Singular Value Decomposition Transformed Cubature Kalman Filter,ASVDTCKF)姿态估计算法。该算法以陀螺仪、加速度计和磁力计解算的姿态角作为量测,以姿态四元数作为状态,采用奇异值分解代替Cholesky分解的ASVDTCKF进行数据融合,实时估计姿态角。实验结果表明,在静态和动态条件下,ASVDTCKF能够有效解决TCKF误差协方差矩阵非正定造成的滤波终止问题,与平方根TCKF相比,姿态估计精度和运算效率平均提高了10.6%和19.7%,更适用于矿山等复杂环境的载体姿态测量。 展开更多

关键词 姿态估计 微惯性测量单元 正交变换容积卡尔曼滤波 协方差矩阵 奇异值分解

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一种改进的自适应卡尔曼滤波组合导航算法 被引量：1

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作者 张胜威 贺凯飞 +1 位作者 杨金权 徐向 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2023年第11期29-38,共10页

针对容积卡尔曼滤波的非局部采样问题,以及在GNSS/INS组合导航过程中状态协方差阵非正定导致滤波发散和无法对GNSS测量噪声进行准确估计的问题,提出了一种基于不同测量特征的自适应SVD-TCKF组合导航算法。在TCKF中用奇异值分解(SVD)替代... 针对容积卡尔曼滤波的非局部采样问题,以及在GNSS/INS组合导航过程中状态协方差阵非正定导致滤波发散和无法对GNSS测量噪声进行准确估计的问题,提出了一种基于不同测量特征的自适应SVD-TCKF组合导航算法。在TCKF中用奇异值分解(SVD)替代Cholesky分解,增强了状态协方差分解迭代过程中的数值稳定性,利用INS短期精度高的特点,对GNSS测量噪声自适应估计。仿真与实测数据实验结果显示,在GNSS测量噪声发生突变的情况下,所提算法相较于CKF和Sage-Husa自适应SVD-TCKF算法性能更好,平均测速精度分别提高53.08%和34.93%,平均定位精度分别提高40.59%和15.36%。所提算法对GNSS测量噪声具有更高的自适应性,滤波精度更高,对实践中的GNSS/INS组合导航数据处理工作具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 组合导航 正交变换容积卡尔曼滤波 奇异值分解 自适应滤波 噪声估计

原文传递