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多传感器非线性系统序贯观测融合二阶扩展卡尔曼滤波器
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作者 姜吉鹏 孙书利 《黑龙江大学工程学报(中英俄文)》 2024年第1期27-39,共13页
对多传感器非线性系统提出了一种序贯观测融合二阶扩展卡尔曼滤波(Second-order Extended Kalman Filter,SOEKF)算法。该算法的中心思想是根据传感器观测数据到达融合中心的先后次序依次进行处理。研究表明,提出的序贯观测融合SOEKF算... 对多传感器非线性系统提出了一种序贯观测融合二阶扩展卡尔曼滤波(Second-order Extended Kalman Filter,SOEKF)算法。该算法的中心思想是根据传感器观测数据到达融合中心的先后次序依次进行处理。研究表明,提出的序贯观测融合SOEKF算法比集中式观测融合EKF算法具有更高的精度;与集中式观测融合SOEKF算法精度相当,且具有更低的计算复杂度。目标跟踪系统的仿真验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 多传感器信息融合 序贯观测融合 非线性系统 二阶扩展卡尔曼滤波器
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基于并行扩展卡尔曼滤波的自主卫星星座导航方法 被引量:1
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作者 张原 熊凯 邢琰 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2021年第3期16-23,共8页
针对星间距离测量容易受到外界干扰的问题,提出了一种适用于多颗地球卫星和一颗月球卫星的卫星星座自主导航的并行扩展卡尔曼滤波算法.通过解决噪声统计不确定情况下的测量调度问题来选择适当的测量,降低干扰的影响.为了自适应地选择适... 针对星间距离测量容易受到外界干扰的问题,提出了一种适用于多颗地球卫星和一颗月球卫星的卫星星座自主导航的并行扩展卡尔曼滤波算法.通过解决噪声统计不确定情况下的测量调度问题来选择适当的测量,降低干扰的影响.为了自适应地选择适当的测量,提出一种基于不同来源的测量构造多个子集的并行扩展卡尔曼滤波器,其中每个扩展卡尔曼滤波器用于处理不同测量子集,并基于残差序列计算子滤波器的权重,组合并行滤波器的估计结果.通过与EKF和传统的多模型自适应估计算法进行比较,表明所提出方法在干扰条件下的三轴位置估计误差的稳定性,体现了性能优势. 展开更多
关键词 并行扩展卡尔曼滤波器 自主导航 噪声统计不确定 卫星星座 测量调度
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基于扩展卡尔曼滤波器的矢量跟踪算法研究 被引量:12
3
作者 罗雨 王永庆 +2 位作者 罗海坤 马远星 吴嗣亮 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期1400-1405,共6页
该文针对矢量跟踪算法缺乏定量分析的问题,对线性化模型与跟踪误差进行了研究。为了提高矢量跟踪环的动态跟踪性能,修正了已有线性化观测矩阵忽略接收机伪距率对位置的偏导项的问题;提出了新的环路反馈量,简化了运算过程。推导出了矢量... 该文针对矢量跟踪算法缺乏定量分析的问题,对线性化模型与跟踪误差进行了研究。为了提高矢量跟踪环的动态跟踪性能,修正了已有线性化观测矩阵忽略接收机伪距率对位置的偏导项的问题;提出了新的环路反馈量,简化了运算过程。推导出了矢量跟踪环的热噪声跟踪误差,与标量跟踪环相比跟踪门限明显降低,并且在相同条件下,观测卫星数越多,矢量跟踪环的跟踪门限越小;推导了矢量跟踪环的动态应力跟踪门限,证明矢量跟踪环可以处理高动态微弱信号。通过Monte Carlo仿真验证了理论分析结果的正确性。 展开更多
关键词 全球定位系统 矢量跟踪环 扩展卡尔曼滤波器 线性化模型 跟踪误差
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渐进扩展卡尔曼滤波器 被引量:10
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作者 张宏欣 周穗华 冯士民 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期213-219,共7页
渐进贝叶斯方法将贝叶斯更新步骤等效为伪时间上的连续演化过程,以实现对状态的后验估计.本文基于渐进贝叶斯框架,导出一种新的高斯型非线性滤波算法.在线性高斯条件下推导了渐进贝叶斯方法的精确解;证明了对于由线性高斯解确定的动态系... 渐进贝叶斯方法将贝叶斯更新步骤等效为伪时间上的连续演化过程,以实现对状态的后验估计.本文基于渐进贝叶斯框架,导出一种新的高斯型非线性滤波算法.在线性高斯条件下推导了渐进贝叶斯方法的精确解;证明了对于由线性高斯解确定的动态系统,其均值和协方差矩阵满足的微分方程与常数状态估计的Kalman-Bucy滤波器是一致的.对于非线性系统,利用一阶Taylor展开推导了近似解表达式,进而导出渐进扩展卡尔曼滤波器.仿真算例表明新滤波器性能较扩展卡尔曼滤波器有大幅提高,且避免了窄形似然函数带来的滤波性能恶化问题. 展开更多
关键词 非线性滤波 渐进贝叶斯 Kalman-Bucy滤波器 扩展卡尔曼滤波器
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船舶静态电场跟踪的渐进更新扩展卡尔曼滤波器 被引量:5
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作者 孙宝全 颜冰 +1 位作者 姜润翔 张伽伟 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期134-140,共7页
为了实现利用船舶静态电场对船舶进行跟踪的目的,针对传统卡尔曼滤波算法中存在的问题,设计一种新的非线性滤波器。建立船舶的状态空间模型,分析传统卡尔曼滤波算法在船舶跟踪中存在的问题;依据渐进贝叶斯思想,利用连续白噪声与离散白... 为了实现利用船舶静态电场对船舶进行跟踪的目的,针对传统卡尔曼滤波算法中存在的问题,设计一种新的非线性滤波器。建立船舶的状态空间模型,分析传统卡尔曼滤波算法在船舶跟踪中存在的问题;依据渐进贝叶斯思想,利用连续白噪声与离散白噪声序列噪声协方差之间的关系,设计一种新的渐进更新扩展卡尔曼滤波器。仿真结果表明,该滤波器能有效地抑制由于初始误差较大而造成的滤波性能下降和滤波发散,能够有效地跟踪船舶,具有较高的实用价值。 展开更多
关键词 非线性滤波器 船舶静态电场 状态空间模型 扩展卡尔曼滤波器
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基于双重扩展卡尔曼滤波器的共轴跟踪技术研究 被引量:8
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作者 杨宏韬 高慧斌 刘鑫 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期224-229,共6页
为了解决光电经纬仪由于机动目标运动模型不准确而引起的跟踪精度下降的问题,采用了单隐层前向神经网络(SLFNs)进行建模,提出了基于状态参数双重扩展卡尔曼滤波估计的共轴跟踪控制技术。仿真与实验结果显示,对83.33°sin0.6t的等效... 为了解决光电经纬仪由于机动目标运动模型不准确而引起的跟踪精度下降的问题,采用了单隐层前向神经网络(SLFNs)进行建模,提出了基于状态参数双重扩展卡尔曼滤波估计的共轴跟踪控制技术。仿真与实验结果显示,对83.33°sin0.6t的等效正弦目标的速度估计最大误差为0.070 9(°)/s,跟踪精度为2.42′;对旋转周期为4.5 s的光学动态靶标的跟踪精度达到2.96′以内。由此可见,所建立的模型与机动目标实际模型匹配,双重扩展卡尔曼滤波器(DEKF)能快速跟踪和估计状态参数。与传统控制方法相比,提出的方法具有更高的跟踪能力,能有效提高系统的跟踪精度。 展开更多
关键词 共轴跟踪 光电经纬仪 双重扩展卡尔曼滤波器
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基于扩展卡尔曼滤波器的液压驱动器状态估计 被引量:5
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作者 孙广彬 王宏 +1 位作者 佟琨 黄海龙 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1161-1165,共5页
本文的液压驱动器属于不可观测的非线性系统,普通的状态观测器难以胜任系统的状态估计,故采用扩展卡尔曼滤波器对液压缸活塞腔和杆腔压力进行估计.建立了液压系统的4阶非线性状态空间模型,用高斯-牛顿法拟合模型参数,用关节角度信号通... 本文的液压驱动器属于不可观测的非线性系统,普通的状态观测器难以胜任系统的状态估计,故采用扩展卡尔曼滤波器对液压缸活塞腔和杆腔压力进行估计.建立了液压系统的4阶非线性状态空间模型,用高斯-牛顿法拟合模型参数,用关节角度信号通过扩展卡尔曼滤波器估计液压驱动器状态.仿真结果表明该方法可以精确估计液压缸压力,实验结果显示该方法估计的关节扭矩接近测量值;从而验证了扩展卡尔曼滤波器估计液压系统状态的有效性,为基于状态的故障诊断和液压驱动器控制提供了一定的借鉴. 展开更多
关键词 液压驱动器 非线性系统 扩展卡尔曼滤波器 状态估计 高斯-牛顿法
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利用磁强计及微机械加速度计和陀螺的姿态估计扩展卡尔曼滤波器 被引量:32
8
作者 黄旭 王常虹 +1 位作者 伊国兴 王玉峰 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2005年第2期27-30,34,共5页
提出了一种用于惯性测量组合(IMU)姿态估计的扩展卡尔曼滤波器。此滤波器的状态转移阵利用基于四元数的等效旋转矢量来计算姿态。等效旋转矢量法可以避免欧拉角的奇异问题,并能有效抑制不可交换误差。测量四元数是利用高斯-牛顿迭代法... 提出了一种用于惯性测量组合(IMU)姿态估计的扩展卡尔曼滤波器。此滤波器的状态转移阵利用基于四元数的等效旋转矢量来计算姿态。等效旋转矢量法可以避免欧拉角的奇异问题,并能有效抑制不可交换误差。测量四元数是利用高斯-牛顿迭代法解算以加速度计和磁强计输出数据为变量的方程组得出的。用从实际IMU 采集的数据对滤波器进行测试,并比较了带有滤波器和没有滤波器的结果。 展开更多
关键词 扩展卡尔曼滤波器 姿态估计 微机械加速度计 磁强计 高斯-牛顿迭代法 陀螺 惯性测量组合 状态转移阵 旋转矢量法 奇异问题 四元数 欧拉角 可交换 方程组 数据为 IMU 等效
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基于扩展卡尔曼滤波器的移动机器人SLAM研究 被引量:8
9
作者 时也 吴怀宇 +1 位作者 徐文霞 彭晟远 《电子设计工程》 2012年第1期104-106,共3页
文中阐述一种移动机器人SLAM问题的解决方法,首先利用激光测距仪得到环境中障碍物的监测图表,然后增量的构建全局地图。利用扩展卡尔曼滤波器(EKF)创建移动机器人定位计算的有界估量;最后通过仿真和物理实验验证了该方法的正确性。可为... 文中阐述一种移动机器人SLAM问题的解决方法,首先利用激光测距仪得到环境中障碍物的监测图表,然后增量的构建全局地图。利用扩展卡尔曼滤波器(EKF)创建移动机器人定位计算的有界估量;最后通过仿真和物理实验验证了该方法的正确性。可为解决机器人在未知环境下的地图创建与定位问题提供理论依据,具有实际意义。 展开更多
关键词 移动机器人 激光测距仪 扩展卡尔曼滤波器 SLAM
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扩展卡尔曼滤波器的目标机动信息估计研究 被引量:9
10
作者 曹有亮 张金鹏 《航空兵器》 2016年第1期40-44,共5页
针对目标机动信息估计时的状态方程非线性及目标机动频率未知的特点,对三维线性卡尔曼滤波器的状态量进行了扩维。利用扩展卡尔曼滤波器(EKF)完成了目标机动信息估计算法设计,并通过仿真验证了不同条件下滤波器对目标机动频率、机动加... 针对目标机动信息估计时的状态方程非线性及目标机动频率未知的特点,对三维线性卡尔曼滤波器的状态量进行了扩维。利用扩展卡尔曼滤波器(EKF)完成了目标机动信息估计算法设计,并通过仿真验证了不同条件下滤波器对目标机动频率、机动加速度及加加速度的估计特性。同时,对滤波器估值误差的收敛性进行了仿真评估,验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 扩展卡尔曼滤波器 目标机动估计 非线性状态方程
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扩展卡尔曼滤波器在车辆状态预测中的应用
11
作者 徐远新 黎莉 施雯 《上海汽车》 2015年第5期22-25,30,共5页
如何避免车辆在行驶过程中与其他交通参与者特别是车辆发生碰撞,一直是车载主动安全系统所要解决的问题,同时主动安全系统对危险状态提前预知的要求越来越高。对此,提出一种基于扩展卡尔曼滤波器的车辆运动状态预测方法。该方法通过自... 如何避免车辆在行驶过程中与其他交通参与者特别是车辆发生碰撞,一直是车载主动安全系统所要解决的问题,同时主动安全系统对危险状态提前预知的要求越来越高。对此,提出一种基于扩展卡尔曼滤波器的车辆运动状态预测方法。该方法通过自车传感器实时探测周围车辆的运动状态参数,并利用扩展卡尔曼滤波器对被观测车辆的空间位置进行估计。将预测车辆状态和真实值进行比较,结果表明此模型能准确地对车辆运动状态进行预测。 展开更多
关键词 主动安全系统 汽车 扩展卡尔曼滤波器 运动状态
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基于扩展卡尔曼滤波器的PMSM无传感器矢量控制仿真设计
12
作者 周双飞 黄海波 简炜 《湖北汽车工业学院学报》 2016年第4期28-32,共5页
提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的PMSM转子速度和位置的估算方法。利用α-β坐标系下的电机状态方程,进行EKF算法的实现,并在Matlab/Simulink平台设计仿真模型并进行仿真验证,经过仿真表明基于EKF的PMSM无位置传感器矢量控制系统... 提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的PMSM转子速度和位置的估算方法。利用α-β坐标系下的电机状态方程,进行EKF算法的实现,并在Matlab/Simulink平台设计仿真模型并进行仿真验证,经过仿真表明基于EKF的PMSM无位置传感器矢量控制系统具有较高的估计精度、良好的动态性能和稳态性能,且鲁棒性较好。 展开更多
关键词 永磁同步电机 无速度传感器 扩展卡尔曼滤波器
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基于自适应并行扩展卡尔曼滤波的SITAN匹配算法 被引量:14
13
作者 王傲明 李姗姗 +3 位作者 李新星 黄志勇 黄炎 范雕 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期81-88,共8页
针对重力匹配辅助惯性导航系统中SITAN匹配算法状态方程存在模型误差的问题,提出了一种基于自适应并行扩展卡尔曼滤波的SITAN匹配算法。通过自适应因子调节状态预测信息的权重,抑制滤波发散,提高定位精度。同时,讨论了自适应因子的选取... 针对重力匹配辅助惯性导航系统中SITAN匹配算法状态方程存在模型误差的问题,提出了一种基于自适应并行扩展卡尔曼滤波的SITAN匹配算法。通过自适应因子调节状态预测信息的权重,抑制滤波发散,提高定位精度。同时,讨论了自适应因子的选取与构造,分析了基于并行扩展卡尔曼滤波的SITAN匹配算法发散的原因。选取南海两片重力异常特征变化剧烈程度不同的海域进行仿真试验,试验结果表明:在重力异常特征变化剧烈的区域,该算法能有效减弱惯性导航系统的定位误差,位置误差与重力基准图分辨率相当,与基于并行扩展卡尔曼滤波的SITAN匹配算法相比,系统的定位精度和鲁棒性均有提升。 展开更多
关键词 重力匹配导航 惯性导航系统 并行扩展卡尔曼滤波 自适应因子
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多传感器非线性系统的序贯观测融合扩展卡尔曼滤波器 被引量:5
14
作者 程秀钱 孙书利 《黑龙江大学工程学报》 2023年第1期38-43,共6页
针对多传感器非线性系统,提出了一种序贯观测融合扩展卡尔曼滤波器(EKF)算法,其主要思想是根据传感器观测数据到达滤波器的先后次序依次进行融合处理。研究表明,提出的序贯观测融合EKF算法与传统的最优集中式观测融合EKF算法估计精度相... 针对多传感器非线性系统,提出了一种序贯观测融合扩展卡尔曼滤波器(EKF)算法,其主要思想是根据传感器观测数据到达滤波器的先后次序依次进行融合处理。研究表明,提出的序贯观测融合EKF算法与传统的最优集中式观测融合EKF算法估计精度相当,且具有更低的计算复杂度,目标跟踪系统的仿真验证了所提算法的有效性。 展开更多
关键词 多传感器信息融合 序贯观测融合 非线性系统 扩展卡尔曼滤波器
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GPS中使用扩展卡尔曼滤波器改进的延迟锁定环
15
作者 金富钊 张武军 《电子科技》 2006年第3期1-4,共4页
延迟锁定环是GPS接收机中实现PN码的捕获和跟踪的重要部分,对系统的性能有着重要的影响。该文首先讨论了经典的延迟锁定环的组成和原理,接着介绍了卡尔曼滤波器以及为了应用于非线性系统的扩展卡尔曼滤波器,最后提出了用扩展的卡尔曼滤... 延迟锁定环是GPS接收机中实现PN码的捕获和跟踪的重要部分,对系统的性能有着重要的影响。该文首先讨论了经典的延迟锁定环的组成和原理,接着介绍了卡尔曼滤波器以及为了应用于非线性系统的扩展卡尔曼滤波器,最后提出了用扩展的卡尔曼滤波器对传统的延迟锁定环的改进。 展开更多
关键词 GPS 延迟锁定环 扩展卡尔曼滤波器
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基于扩展卡尔曼滤波器的四元数车辆姿态解算算法研究 被引量:1
16
作者 杨蒙 《数字技术与应用》 2015年第4期127-127,共1页
测量车辆姿态可以实时跟踪车辆行驶信息,并通过远程发送车辆姿态信息的方式,实现对车辆实时的监控。结合车辆姿态测量只考虑俯仰角和横滚角的特殊性,通过MPU6050芯片采集角速率和加速度数据,采用基于扩展卡尔曼滤波器的四元数车辆姿态... 测量车辆姿态可以实时跟踪车辆行驶信息,并通过远程发送车辆姿态信息的方式,实现对车辆实时的监控。结合车辆姿态测量只考虑俯仰角和横滚角的特殊性,通过MPU6050芯片采集角速率和加速度数据,采用基于扩展卡尔曼滤波器的四元数车辆姿态解算算法,实现对车辆姿态信息的获取。通过采集数据进行MATLAB仿真验证,结果表明该算法能提高姿态测量精度和系统稳定性。 展开更多
关键词 扩展卡尔曼滤波器 姿态解算 算法研究
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扩展卡尔曼滤波器在冷水机组传感器故障诊断中的应用 被引量:1
17
作者 张梦源 曹诚达 +2 位作者 陈焕新 程亨达 何宇轩 《制冷与空调》 2022年第10期86-89,共4页
围绕暖通空调系统中冷水机组传感器的故障诊断,基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)提出一种冷水机组传感器故障检测方法。首先对数据进行预处理,根据诊断阈值范围与异常变化整定2个误差协方差矩阵。然后分为单参数和双参数自适应阈值诊断,双参... 围绕暖通空调系统中冷水机组传感器的故障诊断,基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)提出一种冷水机组传感器故障检测方法。首先对数据进行预处理,根据诊断阈值范围与异常变化整定2个误差协方差矩阵。然后分为单参数和双参数自适应阈值诊断,双参数的诊断效果不好故舍弃,而在单参数方法中,对正常样本与异常样本均值进行加权平均,根据诊断效率和误报率认为最优模型对应的正常样本均值与异常样本均值权重比为0.8:0.2。 展开更多
关键词 冷水机组 传感器故障诊断 扩展卡尔曼滤波器
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基于扩展卡尔曼滤波器的无人机状态估计 被引量:3
18
作者 王文丽 何博 《现代信息科技》 2022年第4期118-122,共5页
在无人机飞行过程中,由于低成本无人机对状态反馈不准确和外部干扰对传感器的影响,导致飞行时间一长会出现漂移现象,使得无人机产生浮动等不良问题。为了解决这些问题,提出一种适用于小型无人机状态估计的四元数扩展卡尔曼滤波数据融合... 在无人机飞行过程中,由于低成本无人机对状态反馈不准确和外部干扰对传感器的影响,导致飞行时间一长会出现漂移现象,使得无人机产生浮动等不良问题。为了解决这些问题,提出一种适用于小型无人机状态估计的四元数扩展卡尔曼滤波数据融合算法,该算法通过建立四元数系统观测模型和传感器量测模型,解决了低成本传感器对无人机位置和姿态直接测量的低精度和易被外界干扰的问题,有效提高了状态估计的精度。仿真实验验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 无人机 四元数 扩展卡尔曼滤波器 状态估计 数据融合
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扩展卡尔曼滤波器在同步电机无速度矢量控制系统中的应用
19
作者 闵翔宇 刘斌 《电子产品世界》 2018年第8期61-63,共3页
针对机械式速度传感器存在的系统复杂、适应性低以及成本高的问题,研究了一种基于扩展卡尔曼滤波器的无速度传感器同步电机矢量控制系统,其在不改变电机本体机构的基础上,使得同步电机矢量控制系统具有较强的适应性以及较低的成本,且可... 针对机械式速度传感器存在的系统复杂、适应性低以及成本高的问题,研究了一种基于扩展卡尔曼滤波器的无速度传感器同步电机矢量控制系统,其在不改变电机本体机构的基础上,使得同步电机矢量控制系统具有较强的适应性以及较低的成本,且可以精确地预测出电机的转速。 展开更多
关键词 同步电机 扩展卡尔曼滤波器 速度传感器 矢量控制
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扩展卡尔曼滤波器原理在数字RDC中的应用
20
作者 赵华丽 赵金良 《农村实用科技信息》 2011年第9期48-49,共2页
旋转变压器以其抗干扰能力强,工作可靠的特点在伺服领域获得了广泛应用。其输出的模拟信号需要经过轴角变换器(RDC)解调和转换后才可以使用。本文提出利用扩展卡尔曼滤波器的原理对AD采用后的旋转变压器正余弦信号进行抑制,以进一... 旋转变压器以其抗干扰能力强,工作可靠的特点在伺服领域获得了广泛应用。其输出的模拟信号需要经过轴角变换器(RDC)解调和转换后才可以使用。本文提出利用扩展卡尔曼滤波器的原理对AD采用后的旋转变压器正余弦信号进行抑制,以进一步提高转子位置的检测精度。 展开更多
关键词 扩展卡尔曼滤波器 应用 原理 RDC 旋转变压器 模拟信号 抗干扰能力 工作可靠
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