基于粒子群算法和平方根平淡卡尔曼滤波的北斗导航系统定位估计算法 被引量：3

1

作者 陈小玲 茅旭初 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期592-597,共6页

为提高北斗定位系统(BDS)的估计精度,克服传统平淡卡尔曼滤波(UKF)算法中可能因状态量协方差矩阵失去正定性而导致滤波器发散的问题,将平方根平淡卡尔曼滤波(SRUKF)算法应用于BDS定位估计.在此基础上,为进一步提高SRUKF算法的性能,引入... 为提高北斗定位系统(BDS)的估计精度,克服传统平淡卡尔曼滤波(UKF)算法中可能因状态量协方差矩阵失去正定性而导致滤波器发散的问题,将平方根平淡卡尔曼滤波(SRUKF)算法应用于BDS定位估计.在此基础上,为进一步提高SRUKF算法的性能,引入粒子群优化(PSO)算法,提出基于PSO和SRUKF算法的BDS定位估计(PSO-SRUKF)算法.结果表明,PSO-SRUKF算法可以降低系统噪声和测量噪声特性估计不准确带来的误差,有效提高了BDS定位精度和稳定性. 展开更多

关键词 平淡卡尔曼滤波算法 平方根平淡卡尔曼滤波算法 粒子群优化算法 北斗定位系统 定位模型

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基于平淡卡尔曼滤波器的微小卫星姿态确定算法 被引量：12

2

作者 段方 刘建业 李荣冰 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1899-1903,共5页

针对扩展卡尔曼滤波(EKF)在线性化过程中会引入误差的问题,采用平淡卡尔曼滤波器(UKF)进行了系统滤波器设计;提出一种构建虚拟观测量的方法,并分析了其噪声特性.虚拟观测量与高精度器件量测量搭配可实现对姿态的校正.以太阳敏感器、微... 针对扩展卡尔曼滤波(EKF)在线性化过程中会引入误差的问题,采用平淡卡尔曼滤波器(UKF)进行了系统滤波器设计;提出一种构建虚拟观测量的方法,并分析了其噪声特性.虚拟观测量与高精度器件量测量搭配可实现对姿态的校正.以太阳敏感器、微电子机械系统(M EM S)陀螺、磁强计为姿态敏感器件,构建了定姿滤波器并用STK(Satellite T oo l K it)数据进行了仿真.结果表明,所提出方法能有效地提高定姿性能,采用UKF的系统定姿误差与EKF相当,但收敛时间、稳定性要优于EKF. 展开更多

关键词 平淡卡尔曼滤波 扩展卡尔曼滤波 姿态 微小卫星

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基于平淡卡尔曼滤波的微弱GPS信号跟踪算法 被引量：10

3

作者 张婧 茅旭初 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期1834-1838,共5页

在接收信号很微弱的情况下,全球定位系统(GPS)的传统方法不能很好地跟踪信号.采用非线性卡尔曼滤波算法取代传统的延迟锁定环和相位锁定环,用于高灵敏度GPS接收机的微弱信号处理环节.针对所提出的微弱信号系统模型中相关运算的特点,运... 在接收信号很微弱的情况下,全球定位系统(GPS)的传统方法不能很好地跟踪信号.采用非线性卡尔曼滤波算法取代传统的延迟锁定环和相位锁定环,用于高灵敏度GPS接收机的微弱信号处理环节.针对所提出的微弱信号系统模型中相关运算的特点,运用平淡卡尔曼滤波器进行信号跟踪.仿真结果表明,新方法能够较好地跟踪到载噪比低至27 dB-Hz的微弱信号,确保了跟踪精度;同时具有较高的灵敏度. 展开更多

关键词 全球定位系统 平淡卡尔曼滤波 微弱信号跟踪

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基于平淡卡尔曼滤波的微弱GPS信号跟踪算法

4

作者 张婧 茅旭初 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1709-1709,共1页

在接收信号很微弱的情况下，全球定位系统（GPS）的传统方法不能很好地跟踪信号．文中采用非线性卡尔曼滤波算法取代传统的延迟锁定环和相位锁定环，用于高灵敏度GPS接收机的微弱信号处理环节，针对所提出的微弱信号系统模型中相关运算... 在接收信号很微弱的情况下，全球定位系统（GPS）的传统方法不能很好地跟踪信号．文中采用非线性卡尔曼滤波算法取代传统的延迟锁定环和相位锁定环，用于高灵敏度GPS接收机的微弱信号处理环节，针对所提出的微弱信号系统模型中相关运算的特点，运用平淡卡尔曼滤波器进行信号跟踪．仿真结果表明，新方法能够较好地跟踪到载噪比低至27dB-Hz的微弱信号，确保了跟踪精度；同时具有较高的灵敏度． 展开更多

关键词 跟踪算法 平淡卡尔曼滤波 GPS信号 微弱信号处理 卡尔曼滤波算法 全球定位系统 GPS接收机 卡尔曼滤波器

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一种用于GPS定位估计滤波算法的非线性模型 被引量：18

5

作者 茅旭初 Wada Massaki 桥本秀纪 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期610-615,共6页

提出了一种将现代非线性滤波技术用于GPS定位估计的方法,该方法可用于低价位的单机GPS接收器的定位,提高它们的定位精度和鲁棒性.应用该方法,根据单机GPS的原始数据、伪距和多普勒频移进行定位估计,开发了一种新的基于非线性滤波的位置... 提出了一种将现代非线性滤波技术用于GPS定位估计的方法,该方法可用于低价位的单机GPS接收器的定位,提高它们的定位精度和鲁棒性.应用该方法,根据单机GPS的原始数据、伪距和多普勒频移进行定位估计,开发了一种新的基于非线性滤波的位置和速度估计模型,该非线性模型具有随观察到的卫星数量而改变状态和测量元个数的动态特性.运用一种新型的非线性滤波-平淡卡尔曼滤波求解该模型.GPS定位实验结果表明,与通用的最小二乘迭代法或直接从接受机获得的结果相比,所提出的非线性模型得出的滤波估计结果具有较高的精度和鲁棒性. 展开更多

关键词 全球定位系统 扩展卡尔曼滤波 平淡卡尔曼滤波

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用于提高全球定位系统定位估计速度的滤波算法

6

作者 武静 茅旭初 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期1758-1761,1766,共5页

为了提高全球定位系统(GPS)高精度定位的解算速度,从原理上比较了平淡卡尔曼滤波(UKF)及其改进算法和超球面平淡卡尔曼滤波(SUKF)及其改进型等非线性滤波估计算法,提出了将SUKF的改进型算法应用于单机GPS的定位估计.实验表明:该算法能... 为了提高全球定位系统(GPS)高精度定位的解算速度,从原理上比较了平淡卡尔曼滤波(UKF)及其改进算法和超球面平淡卡尔曼滤波(SUKF)及其改进型等非线性滤波估计算法,提出了将SUKF的改进型算法应用于单机GPS的定位估计.实验表明:该算法能够在保证高精度定位估计的前提下提高运算速度,有效解决GPS软件接收机中高精度定位输出的实时性问题. 展开更多

关键词 全球定位系统 平淡卡尔曼滤波 超球面平淡卡尔曼滤波 运算量

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基于非线性滤波和平滑相迭代的GPS定位估计算法 被引量：7

7

作者 曹意 茅旭初 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1108-1112,共5页

针对目前全球定位系统(GPS)单机定位精度较低的问题,提出一种新的定位估计算法.每一时刻点先用平淡卡尔曼滤波进行位置估计;然后,利用滤波结果对前一时刻点的位置估计进行平滑修正;接着,再用修正值进行滤波,得到当前时刻点更新的估计值... 针对目前全球定位系统(GPS)单机定位精度较低的问题,提出一种新的定位估计算法.每一时刻点先用平淡卡尔曼滤波进行位置估计;然后,利用滤波结果对前一时刻点的位置估计进行平滑修正;接着,再用修正值进行滤波,得到当前时刻点更新的估计值,通过若干次迭代,得到最终估计值.后向平滑算法分别采用固定区间平滑和固定滞后平滑,前者适用于非线性系统模型,后者在平滑步长增大时,其计算量较小.实验结果表明,迭代算法能够有效提高定位精度,不仅可以应用于后验数据处理中,也可以应用于GPS实时定位估计. 展开更多

关键词 全球定位系统 最优平滑 平淡卡尔曼滤波 迭代算法

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恶劣环境下GPS定位估计滤波算法的非线性模型 被引量：2

8

作者 武静 茅旭初 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期639-643,共5页

提出了一种附加测量模型用于GPS定位估计的系统方程,该方法可实现单机GPS在可捕获卫星数较少的恶劣环境下的定位.开发了一种新的基于非线性滤波的位置和速度估计模型,在测量模型中引入随位置变化的电离层误差补偿模型,利用平淡卡尔曼滤... 提出了一种附加测量模型用于GPS定位估计的系统方程,该方法可实现单机GPS在可捕获卫星数较少的恶劣环境下的定位.开发了一种新的基于非线性滤波的位置和速度估计模型,在测量模型中引入随位置变化的电离层误差补偿模型,利用平淡卡尔曼滤波(UKF)算法较好地实现了可见卫星为3颗条件下的定位估计.在仅有2颗卫星可见的情况下,进行了把高程加入测量模型做平面定位估计的尝试,并取得了较好的效果.GPS定位实验结果表明,在恶劣环境下,基于所提出的非线性模型得出的滤波定位估计值能达到理想的精度. 展开更多

关键词 全球定位系统 恶劣定位环境 电离层误差补偿 平淡卡尔曼滤波

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一种基于UKF滤波器的卫星定位算法

9

作者 杨虎 刘瀛 +1 位作者 陈怡 吕凌欧 《航天控制》 CSCD 北大核心 2010年第4期10-13,19,共5页

针对基于通用最小二乘迭代法的卫星定位解算方法在定位精度和鲁棒性等方面的不足,提出了一种基于UKF(Unscented Kalman Filter)滤波器的卫星定位解算方法。该方法直接利用GPS接收机测得的伪距和多普勒频移作为观测量,对接收机的位置和... 针对基于通用最小二乘迭代法的卫星定位解算方法在定位精度和鲁棒性等方面的不足,提出了一种基于UKF(Unscented Kalman Filter)滤波器的卫星定位解算方法。该方法直接利用GPS接收机测得的伪距和多普勒频移作为观测量,对接收机的位置和速度进行估计。经过工程上的实际验证表明:与基于通用的最小二乘迭代法的卫星定位解算方法相比,所提出的基于UKF滤波器的卫星定位解算方法的定位结果有更高的精度和更强的鲁棒性。 展开更多

关键词 GPS 卫星定位解算 UKF滤波器 平淡卡尔曼滤波

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余度MEMS-IMU/GPS组合导航系统 被引量：12

10

作者 华冰 刘建业 +2 位作者 李荣冰 赵伟 刘瑞华 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期570-575,共6页

对采用余度配置的MEMS-IMU/GPS组合导航系统进行了研究。分析了微小型组合导航系统的特点和误差模型,针对惯性/GPS伪距组合导航模式下,卡尔曼滤波器需要对量测方程线性化的缺点,提出了基于改进平淡粒子滤波的滤波算法。该算法采用权值... 对采用余度配置的MEMS-IMU/GPS组合导航系统进行了研究。分析了微小型组合导航系统的特点和误差模型,针对惯性/GPS伪距组合导航模式下,卡尔曼滤波器需要对量测方程线性化的缺点,提出了基于改进平淡粒子滤波的滤波算法。该算法采用权值控制参数决定粒子是否进入平淡卡尔曼滤波器,有效降低了滤波计算量,并和UPF算法精度相当。研究表明,改进平淡粒子滤波算法对系统性能有明显提高,在GPS信号受到遮挡、暂时不可用的情况下,具有较好的抑制误差作用,适合余度微惯性/GPS组合导航系统的应用。 展开更多

关键词 MEMS 余度配置 组合导航 改进平淡粒子滤波 平淡卡尔曼滤波

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应用联邦自适应UKF的卫星多传感器数据融合 被引量：11

11

作者 李丹 刘建业 +1 位作者 熊智 郁丰 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期359-364,共6页

在卫星自主导航系统中,一方面,系统状态模型存在难以准确建模的问题,要求信息融合算法具有一定的自适应性;另一方面,系统的量测模型通常具有较强的非线性,又要求信息融合算法在强非线性下保持较高的精度和鲁棒性。针对以上两个问题,本... 在卫星自主导航系统中,一方面,系统状态模型存在难以准确建模的问题,要求信息融合算法具有一定的自适应性;另一方面,系统的量测模型通常具有较强的非线性,又要求信息融合算法在强非线性下保持较高的精度和鲁棒性。针对以上两个问题,本文提出了基于星敏感器、红外地平仪、磁强计、雷达高度计、紫外敏感器的多信息联邦自适应UKF组合导航方案,该方案将多个导航传感器提供的信息在联邦滤波器里融合,并采用自适应UKF算法构建联邦滤波器的子滤波器。采用这种方案,可有效组织并充分利用导航传感器提供的导航信息,并且系统模型具有一定的自适应性。数字仿真结果表明,与传统的联邦卡尔曼滤波方法相比,该方法更适合于非线性较强、系统模型参数不准确的场合,有效提高了导航精度。 展开更多

关键词 自主导航 组合导航 联邦滤波 自适应滤波 平淡卡尔曼滤波

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基于UKF的GPS/SINS伪距(伪距率)组合导航系统设计 被引量：20

12

作者 鲍其莲 周媛媛 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第1期78-81,共4页

采用位置、速度组合的GPS/SINS组合导航系统由于GPS各量测量之间的相关性,影响了组合导航的整体精度。为了提高组合导航的精度和可靠性,采用了直接利用GPS接收机原始测量信息伪距、伪距率的组合方式。UKF(Unscented Kalman Filter)是针... 采用位置、速度组合的GPS/SINS组合导航系统由于GPS各量测量之间的相关性,影响了组合导航的整体精度。为了提高组合导航的精度和可靠性,采用了直接利用GPS接收机原始测量信息伪距、伪距率的组合方式。UKF(Unscented Kalman Filter)是针对非线性模型的滤波方法,它避免了对非线性方程线性化的过程,具有较高的精度和较好的鲁棒性。将UKF滤波方法应用于伪距、伪距率的组合导航系统中,并将UKF与卡尔曼滤波和自适应滤波方法进行了仿真比较研究。实验结果表明,UKF位置、航向估计的精度都要优于卡尔曼滤波和自适应滤波,使整个导航系统具有更高的精度和可靠性。 展开更多

关键词 组合导航 伪距 卡尔曼滤波 自适应滤波 平淡卡尔曼滤波

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低成本捷联惯导系统初始对准方法 被引量：4

13

作者 鲍其莲 吴周洁 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第5期513-517,共5页

为了缩短低成本捷联惯导系统初始对准时间并提高对准精度,给出了一种基于微型电子罗盘的初始对准方法。首先利用电子罗盘辅助加速度计完成粗对准,然后,分别设计了自适应扩展卡尔曼滤波器和平淡卡尔曼滤波器(UKF)用于精对准。实验结果显... 为了缩短低成本捷联惯导系统初始对准时间并提高对准精度,给出了一种基于微型电子罗盘的初始对准方法。首先利用电子罗盘辅助加速度计完成粗对准,然后,分别设计了自适应扩展卡尔曼滤波器和平淡卡尔曼滤波器(UKF)用于精对准。实验结果显示,在系统量测噪声方差阵未知时,在滤波器中加入自适应方法能有效的提高对准精度;而采用非线性滤波的UKF算法,即使在粗对准之后方向失准角比较小的情况下,也可获得比线性滤波更优的对准精度和快速性。 展开更多

关键词 捷联惯导系统 初始对准 自适应扩展卡尔曼滤波 平淡卡尔曼滤波

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UKF算法及其在纯方位目标跟踪中的应用 被引量：2

14

作者 李景熹 谷美邦 +1 位作者 王树宗 王宇 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2007年第6期91-93,共3页

为克服扩展卡尔曼滤波算法的缺陷,将UKF算法应用于纯方位目标跟踪问题中。该算法是一种以扩展卡尔曼滤波算法为基本框架,以贝叶斯理论和UT变换为理论基础的新型滤波算法。对UKF算法进行了深入的研究,并给出了一个纯方位目标跟踪的算例... 为克服扩展卡尔曼滤波算法的缺陷,将UKF算法应用于纯方位目标跟踪问题中。该算法是一种以扩展卡尔曼滤波算法为基本框架,以贝叶斯理论和UT变换为理论基础的新型滤波算法。对UKF算法进行了深入的研究,并给出了一个纯方位目标跟踪的算例。仿真结果表明,该算法提高了滤波的稳定性和精确性,优于一般的扩展卡尔曼滤波算法,具有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 扩展卡尔曼滤波 纯方位 目标跟踪 平淡卡尔曼滤波

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GPS/COMPASS/SINS深度组合研究 被引量：2

15

作者 刘红 黄继拯 《电子设计工程》 2012年第4期34-37,共4页

为验证卫星导航系统/SINS组合导航系统具有更高的精度,采用深度组合的方法,利用技术比较成熟的GPS与我国正在研发的COMPASS组网形成的卫星导航系统,通过对3种卡尔曼滤波算法仿真实验,得出了平淡卡尔曼滤波算法具有更高的精度。通过对卫... 为验证卫星导航系统/SINS组合导航系统具有更高的精度,采用深度组合的方法,利用技术比较成熟的GPS与我国正在研发的COMPASS组网形成的卫星导航系统,通过对3种卡尔曼滤波算法仿真实验,得出了平淡卡尔曼滤波算法具有更高的精度。通过对卫星导航系统多路径效应的分析,采用SINS辅助卫星导航系统消弱多路径效应的方法,得出该方法可以较好地消弱多路径效应。 展开更多

关键词 全球定位系统 北斗二代导航系统 捷联惯性导航系统 平淡卡尔曼滤波 多路径效应

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3颗卫星条件下GPS三维定位的新方法

16

作者 黄轶 茅旭初 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第11期1857-1861,共5页

提出了一种新型的双天线全球定位系统(GPS)接收机结构方案,用于某些恶劣定位条件下、接收信号的卫星数量较少时对用户位置进行解算.该方法可以在仅接收到3颗卫星信号的情况下,根据GPS的原始数据和伪距,进行较理想的三维位置估计,满足单... 提出了一种新型的双天线全球定位系统(GPS)接收机结构方案,用于某些恶劣定位条件下、接收信号的卫星数量较少时对用户位置进行解算.该方法可以在仅接收到3颗卫星信号的情况下,根据GPS的原始数据和伪距,进行较理想的三维位置估计,满足单机定位的精度.建立了基于非线性滤波的位置估计模型,根据该模型的特点,运用平淡卡尔曼滤波算法求解该模型.通过GPS定位实验,验证了该方法的可行性. 展开更多

关键词 全球定位系统 双天线 平淡卡尔曼滤波

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基于期望最大化算法的车载导航定位

17

作者 张欣 战兴群 +1 位作者 翟传润 张炎华 《信息技术》 2008年第7期85-88,共4页

随着GPS车载导航系统的普及,围绕车载导航系统性能的研究主要集中在了如何提高导航精度的问题上。然而,车载导航应用的特殊环境决定了传统的精度提高方法的局限性。文中首先简述了车载导航的特殊环境,然后在此基础上提出了利用EM(Expect... 随着GPS车载导航系统的普及,围绕车载导航系统性能的研究主要集中在了如何提高导航精度的问题上。然而,车载导航应用的特殊环境决定了传统的精度提高方法的局限性。文中首先简述了车载导航的特殊环境,然后在此基础上提出了利用EM(Expectation Maximization,期望最大化)算法提高导航状态解算精度的构想。通过使用平淡卡尔曼滤波,解决了期望最大化两步算法中的第一步即状态估计问题。基于实测数据的仿真结果证明,该方法能够有效地提高车载环境下接收机的定位精度和稳定性,进而提高车载导航的服务质量。 展开更多

关键词 车载导航 期望最大化算法 平淡卡尔曼滤波

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