基于URTS平滑建议分布函数的PF算法设计及应用

1

作者 李保利 宫轶松 归庆明 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第3期14-19,42,共7页

为改善基于Unscented Kalman滤波建议分布函数的粒子滤波状态估计的性能,将Unscented Kalman滤波与RTS(Rauch-Tung-Striebel)固定区间平滑算法融合,产生了一种新的建议分布函数——Unscented RTS平滑建议分布函数。该函数首先实施Unscen... 为改善基于Unscented Kalman滤波建议分布函数的粒子滤波状态估计的性能,将Unscented Kalman滤波与RTS(Rauch-Tung-Striebel)固定区间平滑算法融合,产生了一种新的建议分布函数——Unscented RTS平滑建议分布函数。该函数首先实施Unscent-ed Kalman滤波,之后对此滤波结果进行RTS固定区间平滑,以此产生预测样本。以此新建议分布函数得到的预测粒子的精度较通常的以Unscented Kalman滤波方法作为建议分布函数时得到的预测粒子的精度将大为提高,进而提高相应的粒子滤波算法——PF-URTS的状态估计精度。新算法的可行性和有效性在GPS/DR组合导航数据处理中得到了应用验证。 展开更多

关键词 粒子滤波 建议分布函数 航位推算 全球定位系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于ICP算法和粒子滤波的未知环境地图创建 被引量：33

2

作者 祝继华 郑南宁 +1 位作者 袁泽剑 何永健 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第8期1107-1113,共7页

为了实现移动机器人仅依靠激光测距仪和里程计实时地创建精确的栅格地图,本文提出了一种结合最近点迭代(Iterative closest point,ICP)算法和Rao-Blackwellized粒子滤波的同时定位与地图创建方法,该方法利用ICP算法对相邻两次激光扫描... 为了实现移动机器人仅依靠激光测距仪和里程计实时地创建精确的栅格地图,本文提出了一种结合最近点迭代(Iterative closest point,ICP)算法和Rao-Blackwellized粒子滤波的同时定位与地图创建方法,该方法利用ICP算法对相邻两次激光扫描数据进行配准,并将配准结果代替误差较大的里程计读数,以改善基于里程计读数的建议分布函数;同时通过采用改进的抽样策略,提高了粒子滤波过程中的抽样效率,降低创建地图所需的粒子数,仿真结果表明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 同时定位与地图创建 最近点迭代法 Rao-Blackwellized 粒子滤波 建议分布函数

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于中心差分粒子滤波的SLAM算法 被引量：30

3

作者 祝继华 郑南宁 +1 位作者 袁泽剑 张强 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期249-257,共9页

针对移动机器人同时定位与地图创建(Simultaneous localization and mapping,SLAM)中的FastSLAM算法,存在非线性系统线性化处理和计算雅可比矩阵的缺点,本文提出了基于Sterling多项式插值处理非线性系统的SLAM方法.该方法基于Rao-Blackw... 针对移动机器人同时定位与地图创建(Simultaneous localization and mapping,SLAM)中的FastSLAM算法,存在非线性系统线性化处理和计算雅可比矩阵的缺点,本文提出了基于Sterling多项式插值处理非线性系统的SLAM方法.该方法基于Rao-Blackwellized粒了滤波框架,利用中心差分滤波方法产生改进的建议分布函数,提高了机器人位姿估计的精度;利用中心差分滤波初始化特征和更新地图中的特征,提高了地图创建的精度;针对实际应用中存在虚假特征的情况提出了一种有效的地图管理方法.在同等粒了数的情况下,该方法改进了SLAM结果的精度.基于仿真和实际数据的实验结果验证了该方法的有效性. 展开更多

关键词 同时定位与地图创建 RAO-BLACKWELLIZED粒子滤波 中心差分滤波器 建议分布函数

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于自适应渐消EKF的FastSLAM算法 被引量：13

4

作者 刘丹 段建民 于宏啸 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期644-651,共8页

快速同时定位与建图(fast simultaneous localization and mapping,FastSLAM)算法的采样过程会带来粒子退化问题,为了改进算法的性能,提高估计精度,从研究粒子滤波的建议分布函数出发,提出基于自适应渐消扩展卡尔曼滤波(adaptive fading... 快速同时定位与建图(fast simultaneous localization and mapping,FastSLAM)算法的采样过程会带来粒子退化问题,为了改进算法的性能,提高估计精度,从研究粒子滤波的建议分布函数出发,提出基于自适应渐消扩展卡尔曼滤波(adaptive fading extended Kalman filter,AFEKF)的FastSLAM算法。该算法基于FastSLAM的基本框架,利用AFEKF产生一种参数可自适应调节的建议分布函数,使其更接近移动机器人的后验位姿概率分布,减缓粒子集的退化。因此在同等粒子数的情况下,该算法有效提高了SLAM精度,以此减少所使用的粒子数,降低算法的复杂度。基于模拟器和标准数据集的实验仿真结果验证了该算法的有效性。 展开更多

关键词 快速同时定位与建图 粒子退化 自适应渐消扩展卡尔曼滤波 建议分布函数

在线阅读 下载PDF 职称材料

噪声相关粒子滤波算法 被引量：4

5

作者 李伟 曹洁 +1 位作者 李军 王进花 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期436-441,共6页

对标准粒子滤波在处理非线性系统状态估计中噪声独立假设的局限,该文研究分析了一种噪声相关粒子滤波算法。在常用的系统状态模型基础上,分析了噪声相关时建议分布函数的具体分布形式,并以高斯相关噪声为背景,在重要性权重条件最小方差... 对标准粒子滤波在处理非线性系统状态估计中噪声独立假设的局限,该文研究分析了一种噪声相关粒子滤波算法。在常用的系统状态模型基础上,分析了噪声相关时建议分布函数的具体分布形式,并以高斯相关噪声为背景,在重要性权重条件最小方差意义下推导了最优建议分布函数的数值表达式。所设计的滤波器有效弥补了传统粒子滤波算法在噪声相关情况下的缺陷,拓展了PF算法的应用范围。仿真实验表明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 噪声相关 非线性系统 粒子滤波 建议分布函数

在线阅读 下载PDF 职称材料

桥梁时变可靠度指标的改进粒子滤波预测算法 被引量：4

6

作者 樊学平 屈广 刘月飞 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1115-1122,1130,共9页

基于健康监测时间序列数据,提出了桥梁动态可靠度指标的改进粒子滤波预测方法.首先,利用监测极值数据建立动态模型,将其作为粒子滤波算法的状态方程和监测方程;然后,采用贝叶斯动态线性模型(BDLM)为粒子滤波器提供随时间更新的动态建议... 基于健康监测时间序列数据,提出了桥梁动态可靠度指标的改进粒子滤波预测方法.首先,利用监测极值数据建立动态模型,将其作为粒子滤波算法的状态方程和监测方程;然后,采用贝叶斯动态线性模型(BDLM)为粒子滤波器提供随时间更新的动态建议分布,以解决传统粒子滤波算法的样本退化问题,同时增加了粒子滤波算法的鲁棒性及自适应性;进而利用改进的粒子滤波算法(IPF),结合极值监测数据实现结构极值的动态预测,并结合一次二阶矩(FOSM)可靠性方法,实现桥梁结构可靠度指标的动态预测;最后通过在役桥梁工程实例与设计试验对所提模型和方法的合理性与有效性进行验证. 展开更多

关键词 桥梁健康监测数据 动态模型 建议分布函数 改进粒子滤波算法 一次二阶矩方法 动态可靠度指标预测

在线阅读 下载PDF 职称材料

噪声相关情况下说话人跟踪方法 被引量：1

7

作者 李军 曹洁 李伟 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第12期2251-2257,共7页

利用滤波方法进行说话人跟踪时,过程与观测噪声相互独立的假设容易产生误差偏移,导致跟踪精度降低.针对这一问题,以高斯噪声为背景,在重要性权重条件最小方差意义下推导了噪声相关情况下的滤波步骤,并将该方法应用到说话人跟踪问题中.... 利用滤波方法进行说话人跟踪时,过程与观测噪声相互独立的假设容易产生误差偏移,导致跟踪精度降低.针对这一问题,以高斯噪声为背景,在重要性权重条件最小方差意义下推导了噪声相关情况下的滤波步骤,并将该方法应用到说话人跟踪问题中.仿真实验表明,该方法较好地改善了噪声相关情况下的非线性跟踪问题,有效地提升了说话人跟踪方法的适应性和抗干扰能力. 展开更多

关键词 说话人跟踪 粒子滤波 建议分布函数 相关噪声

在线阅读 下载PDF 职称材料

一种基于积分直方图的粒子滤波跟踪方法

8

作者 邱家涛 李玉山 +1 位作者 王彩玲 刘洋 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1761-1766,共6页

用积分直方图技术提出了一种低复杂度的粒子滤波跟踪方法和基于积分颜色直方图的观测似然模型.采用积分方向直方图建立一个检测响应图,用其上的观测信息构建建议分布函数,在状态空间中似然概率较大的子空间中进行粒子采样.仿真结果表明... 用积分直方图技术提出了一种低复杂度的粒子滤波跟踪方法和基于积分颜色直方图的观测似然模型.采用积分方向直方图建立一个检测响应图,用其上的观测信息构建建议分布函数,在状态空间中似然概率较大的子空间中进行粒子采样.仿真结果表明,在采用大量粒子跟踪大目标时,提出的跟踪方法的计算复杂度明显低于直方图直接提取的粒子滤波方法,而且在光照变化的条件下,比采用传统颜色Mean-Shift的跟踪方法准确. 展开更多

关键词 视觉跟踪 粒子滤波 建议分布函数 积分直方图 颜色直方图 方向直方图

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于集合卡尔曼滤波的改进粒子滤波算法 被引量：10

9

作者 杜航原 郝燕玲 赵玉新 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2011年第7期1653-1657,共5页

提出一种基于集合卡尔曼滤波的粒子滤波改进方法。该方法利用集合卡尔曼滤波的最大后验概率估计产生粒子滤波每一时刻各粒子的建议分布函数,使建议分布函数融入最新观测信息的同时,更加符合状态的真实后验概率分布。该方法在对粒子滤波... 提出一种基于集合卡尔曼滤波的粒子滤波改进方法。该方法利用集合卡尔曼滤波的最大后验概率估计产生粒子滤波每一时刻各粒子的建议分布函数,使建议分布函数融入最新观测信息的同时,更加符合状态的真实后验概率分布。该方法在对粒子滤波的建议分布进行估计时使用采样方法近似非线性分布,且采样点数灵活可变,使计算精度和算法效率得到提高。仿真结果表明,提出的集合卡尔曼粒子滤波的估计性能明显优于标准粒子滤波、扩展卡尔曼粒子滤波和无迹粒子滤波。 展开更多

关键词 非线性系统 粒子滤波 集合卡尔曼滤波 建议分布函数

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于自适应渐消UKF的FastSLAM算法 被引量：2

10

作者 王秉洲 王慧斌 +1 位作者 沈洁 张丽丽 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2020年第9期213-218,共6页

同时定位与地图构建(Simultaneous Lolalization And Mapping,SLAM)是未知环境下实现机器人自主导航的主要方法,FastSLAM是一个著名的SLAM问题解决方法。由于FastSLAM使用序贯重要性采样的方法,随着算法迭代计算,大部分粒子的权重值变... 同时定位与地图构建(Simultaneous Lolalization And Mapping,SLAM)是未知环境下实现机器人自主导航的主要方法,FastSLAM是一个著名的SLAM问题解决方法。由于FastSLAM使用序贯重要性采样的方法,随着算法迭代计算,大部分粒子的权重值变得很小,只有很少粒子具有较大的权重,算法发生退化。为了使采样的粒子分布更加精确,避免粒子出现退化情况,从而进一步提高FastSLAM算法的估计精度,提出了一种基于自适应渐消无迹卡尔曼滤波(AFUKF)的快速同步定位和地图创建(FastSLAM)算法。针对FastSLAM的粒子退化问题,从研究粒子的建议分布函数出发,采用渐消无迹卡尔曼滤波(Adaptive Fading Unscented Kalman Filter,AFUKF)代替扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter,EKF)来估计机器人位姿的建议分布函数,避免了EKF的线性化误差。同时,利用自适应渐消滤波思想产生一种参数可自适应调节的建议分布函数,使其更接近移动机器人的后验位姿概率分布,减缓粒子集的退化。在MATLAB平台上的仿真实验结果表明,所提方法的位置估计均方误差比标准FastSLAM降低了28.7%,即估计精度提升了28.7%。在与近几年相关算法的对比实验中,所提方法也取得了较高的估计精度。改变粒子数量条件进行实验时,随着粒子数量的增加,各算法的估计精度都在提升,所提算法依然取得了最好的估计精度。实验结果充分说明,提出的算法计算建议分布函数更加精确,有效缓解了FastSLAM算法中的粒子退化问题,从而显著提高了算法的估计精度。 展开更多

关键词 同步定位与地图构建 机器人 自适应渐消无迹卡尔曼滤波 粒子退化 建议分布函数

在线阅读 下载PDF 职称材料

非线性系统的多扩展目标跟踪算法 被引量：2

11

作者 韩玉兰 韩崇昭 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2019年第5期1318-1324,共7页

目前扩展目标跟踪算法大都假设其系统为线性高斯系统,针对非线性系统的多扩展目标跟踪问题,提出了采用粒子滤波技术对目标状态和关联假设进行联合估计的多扩展目标跟踪算法。首先,提出了将多扩展目标状态和关联假设进行联合估计的思想,... 目前扩展目标跟踪算法大都假设其系统为线性高斯系统,针对非线性系统的多扩展目标跟踪问题,提出了采用粒子滤波技术对目标状态和关联假设进行联合估计的多扩展目标跟踪算法。首先,提出了将多扩展目标状态和关联假设进行联合估计的思想,解决了在估计目标状态和数据关联时相互牵制的问题;其次,根据扩展目标演化模型、量测模型建立多扩展目标状态和关联假设的联合建议分布函数,并利用粒子滤波技术实现联合估计的Bayes框架;最后,为解决直接采用粒子滤波实现时存在的维数灾难问题,将目标联合状态粒子的产生和演化分解为各个目标状态粒子的产生和演化,对每个目标的粒子集根据与其相关的权重单独进行重抽样,这样在抑制目标状态估计较差部分的同时使每个目标都保留了对其状态估计较好的粒子。仿真实验结果表明,与扩展目标概率假设密度滤波器的高斯混合实现方式和序贯蒙特卡洛实现方式相比,所提算法的状态估计精度较高,形状估计的Jaccard距离分别降低了30%、20%左右,更适合于非线性系统的多扩展目标跟踪。 展开更多

关键词 扩展目标跟踪 非线性系统 Bayes框架 联合估计 粒子滤波 建议分布函数

在线阅读 下载PDF 职称材料