基于扩维卡尔曼滤波的火星探测器脉冲星相对导航方法 被引量：10

1

作者 武瑾媛 房建成 杨照华 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1711-1716,共6页

X射线脉冲星导航稳定、精度高,太阳系范围内均适用,是实现火星探测器自主导航的有效手段之一。针对目前编队深空任务中可采用的相对位置确定方法单一且不自主的问题,提出了一种基于X射线脉冲星的编队火星探测器转移轨道自主相对导航方... X射线脉冲星导航稳定、精度高,太阳系范围内均适用,是实现火星探测器自主导航的有效手段之一。针对目前编队深空任务中可采用的相对位置确定方法单一且不自主的问题,提出了一种基于X射线脉冲星的编队火星探测器转移轨道自主相对导航方法。为降低模型误差,考虑了火星及地球对探测器相对导航精度的影响,引入扩维Unsented卡尔曼滤波,降低随机测量误差的同时修正系统状态模型误差。地面半物理仿真实验结果表明该方法的相对位置估计精度可达30 m以内,可以满足火星探测编队飞行的自主相对导航需求。 展开更多

关键词 X射线脉冲星 相对导航 火星探测 扩维unsented卡尔曼滤波

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一种扩维无迹卡尔曼滤波 被引量：9

2

作者 黄铫 张天骐 +1 位作者 李越雷 刘燕丽 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2009年第S1期56-60,共5页

本文讨论了一种基于扩维的无迹卡尔曼滤波(A-UKF)。通过无迹变换(UT),引出了无迹卡尔曼滤波(UKF)的算法描述,进一步深入研究了扩维无迹卡尔曼滤波,它把非线性系统中的过程噪声和测量噪声引入到采样点中,当采样点通过非线性系统传播时,... 本文讨论了一种基于扩维的无迹卡尔曼滤波(A-UKF)。通过无迹变换(UT),引出了无迹卡尔曼滤波(UKF)的算法描述,进一步深入研究了扩维无迹卡尔曼滤波,它把非线性系统中的过程噪声和测量噪声引入到采样点中,当采样点通过非线性系统传播时,有效的削弱了噪声的影响,并在算法上进行了比较,说明了A-UKF比UKF的精确性要高。最后通过仿真进行了验证。 展开更多

关键词 无迹卡尔曼滤波(UKF) 无迹变换(UT) 扩维(Augmented)

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基于部分扩维的无迹卡尔曼滤波算法研究 被引量：1

3

作者 张晶 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第24期302-307,共6页

UKF扩维算法往往因为比较复杂而导致计算量较大,为此EW等学者提出了当过程噪声和量测噪声都是白噪声时UKF的简化算法。证明了这种简化算法在线性条件下不能达到最优估计;即线性条件下与Kalman滤波不等效;同时证明了UKF部分扩维的算法即... UKF扩维算法往往因为比较复杂而导致计算量较大,为此EW等学者提出了当过程噪声和量测噪声都是白噪声时UKF的简化算法。证明了这种简化算法在线性条件下不能达到最优估计;即线性条件下与Kalman滤波不等效;同时证明了UKF部分扩维的算法即只将过程噪声进行扩维后仍能达到最优估计;且又在一定程度上减少了计算量。最后在GPS/INS组合导航中进行了仿真验证,仿真结果进一步证明了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 组合导航 UKF 扩维UKF 卡尔曼滤波

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修正扩维无迹卡尔曼滤波算法研究 被引量：2

4

作者 任晓斌 聂桂根 +2 位作者 李连艳 陈祖岸 雷浩川 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2019年第5期83-87,101,共6页

在脉冲星导航中,角位置误差是主要的误差源之一。因此本文基于X射线脉冲星导航,提出了一种修正扩维无迹卡尔曼滤波(MASUKF)算法进行角位置误差的改进。MASUKF算法在原扩维无迹卡尔曼滤波(ASUKF)算法的基础上加入了Roamer延迟的高阶项,... 在脉冲星导航中,角位置误差是主要的误差源之一。因此本文基于X射线脉冲星导航,提出了一种修正扩维无迹卡尔曼滤波(MASUKF)算法进行角位置误差的改进。MASUKF算法在原扩维无迹卡尔曼滤波(ASUKF)算法的基础上加入了Roamer延迟的高阶项,并将其作为误差项,将修改后的误差项代入状态方程与量测方程中,即可进行仿真分析。在仿真中,首先将ASUKF算法与UKF算法进行对比仿真模拟试验,结果显示ASUKF算法能显著地提高约45 m的定位精度,在X、Y、Z 3方向的速度误差估计精度约提高了20%;然后比较ASUKF与MASUKF算法,结果显示MASUKF算法较ASUKF算法的速度误差与位置误差的估计精度均提高2%以上。 展开更多

关键词 无迹卡尔曼滤波 扩维无迹卡尔曼滤波 修正扩维无迹卡尔曼滤波 X射线脉冲星导航 误差项

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多传感器集中式增量卡尔曼滤波融合算法 被引量：11

5

作者 马丽丽 张曼 陈金广 《计算机工程与应用》 CSCD 2014年第11期229-232,255,共5页

在单个传感器的状态估计系统中,标准的增量卡尔曼滤波方法可以有效消除量测系统误差。对于多传感器情况,标准算法失效。针对该问题,提出了多传感器集中式增量卡尔曼滤波融合算法,即:增量卡尔曼滤波的扩维融合算法和增量卡尔曼滤波的序... 在单个传感器的状态估计系统中,标准的增量卡尔曼滤波方法可以有效消除量测系统误差。对于多传感器情况,标准算法失效。针对该问题,提出了多传感器集中式增量卡尔曼滤波融合算法,即:增量卡尔曼滤波的扩维融合算法和增量卡尔曼滤波的序贯融合算法。在标准增量卡尔曼滤波算法的基础上,结合扩维融合和序贯融合的思想来实现多传感器数据的融合。实验结果表明,当存在量测系统误差时,提出的集中式融合算法与传统的集中式融合算法相比,提高了滤波精度,并且能够成功地消除量测系统误差。 展开更多

关键词 多传感器数据融合 增量卡尔曼滤波 扩维融合 序贯融合 量测系统误差

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基于改进的迭代容积卡尔曼滤波姿态估计 被引量：4

6

作者 钱华明 黄蔚 孙龙 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期116-122,共7页

为了充分利用新的量测信息,提高姿态估计的精度,在分析现有迭代滤波策略存在问题的基础上,采用一种新的容积点迭代策略,将其与容积卡尔曼滤波算法相结合,提出了一种改进的迭代容积卡尔曼滤波(improved iterated cubature Kalman filter,... 为了充分利用新的量测信息,提高姿态估计的精度,在分析现有迭代滤波策略存在问题的基础上,采用一种新的容积点迭代策略,将其与容积卡尔曼滤波算法相结合,提出了一种改进的迭代容积卡尔曼滤波(improved iterated cubature Kalman filter,IICKF)算法.该算法采用容积数值积分理论近似非线性函数的均值与方差,利用状态扩维理论来解决量测迭代中量测噪声与状态相关的问题,同时利用一种新的容积点迭代策略,即在量测迭代过程中直接采用容积点迭代,避免每步迭代都进行均方根计算来产生容积点,克服传统迭代策略是基于高斯近似产生采样点的局限,有效地降低扩维带来的计算量.仿真结果表明:该算法的估计精度高于乘性扩展卡尔曼滤波(multiplicative extended Kalman filter,MEKF)以及迭代容积卡尔曼滤波(iterated cubature Kalman filter,ICKF)算法,该算法的提出有助于提高姿态估计的精度. 展开更多

关键词 姿态估计 改进的迭代容积卡尔曼滤波 容积数值积分理论 状态扩维 估计精度

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边缘化迭代容积卡尔曼滤波的单站无源定位算法 被引量：1

7

作者 张智 姜秋喜 潘继飞 《信号处理》 CSCD 北大核心 2014年第8期924-929,共6页

针对单站无源定位可观测性弱、观测噪声大而导致的定位精度低、收敛速度慢等问题,提出了一种边缘化迭代容积卡尔曼滤波算法。该算法采用基于似然增加的迭代策略,不需要设置判决门限,且保证了算法的全局收敛性。同时,其充分考虑状态向量... 针对单站无源定位可观测性弱、观测噪声大而导致的定位精度低、收敛速度慢等问题,提出了一种边缘化迭代容积卡尔曼滤波算法。该算法采用基于似然增加的迭代策略,不需要设置判决门限,且保证了算法的全局收敛性。同时,其充分考虑状态向量与观测噪声之间的互协方差,将状态向量扩维,构造条件线性模型并进行边缘化滤波,不仅提高了算法的定位精度以及收敛速度,还减少了扩维后所需的采样点,提高了算法的运算效率。仿真结果表明,新算法改善了单站无源定位的定位精度以及收敛速度。 展开更多

关键词 单站无源定位 边缘化 迭代容积卡尔曼滤波 似然增加 扩维 条件线性模型

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基于有偏卡尔曼的多传感器数据融合研究 被引量：11

8

作者 岳元龙 陈亚南 +1 位作者 孙钦 左信 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2022年第1期82-86,共5页

推导出偏参数为矩阵形式的有偏卡尔曼滤波(BKF)的完整迭代过程,该算法在均方误差条件下优于卡尔曼滤波(KF),可以进一步提高估计的精度。将BKF与多传感器融合算法中的扩维融合和序贯式融合相结合,推导出多传感器扩维有偏卡尔曼滤波和多... 推导出偏参数为矩阵形式的有偏卡尔曼滤波(BKF)的完整迭代过程,该算法在均方误差条件下优于卡尔曼滤波(KF),可以进一步提高估计的精度。将BKF与多传感器融合算法中的扩维融合和序贯式融合相结合,推导出多传感器扩维有偏卡尔曼滤波和多传感器序贯有偏卡尔曼滤波算法,并从理论上证明了多传感器序贯BKF融合在均方误差条件下优于扩维BKF融合。仿真实验结果表明:在均方误差条件下,多传感器扩维BKF融合和序贯BKF融合优于扩维KF融合和序贯KF融合,序贯BKF融合优于扩维BKF融合。 展开更多

关键词 卡尔曼滤波 数据融合 有偏估计 多传感器融合 序贯融合 扩维融合

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基于改进平方根UKF双向滤波的单站无源定位算法 被引量：3

9

作者 张智 姜秋喜 孙志勇 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2015年第3期116-120,共5页

针对单站无源定位可观测性弱、观测噪声大而导致的定位精度低、稳定性差和收敛速度慢等问题,在结合平方根无迹卡尔曼滤波(Square-Root Unscented Kalman Filter,SRUKF)以及后向平滑思想的基础上,提出了一种改进SRUKF的双向滤波算法。该... 针对单站无源定位可观测性弱、观测噪声大而导致的定位精度低、稳定性差和收敛速度慢等问题,在结合平方根无迹卡尔曼滤波(Square-Root Unscented Kalman Filter,SRUKF)以及后向平滑思想的基础上,提出了一种改进SRUKF的双向滤波算法。该算法采用Q-R分解的形式,使用误差协方差的平方根代替协方差参与递推运算,提高了算法的稳定性与运算效率。同时,该算法对状态向量进行扩维,将过程噪声与观测噪声通过非线性系统传播,降低了噪声对滤波精度的影响,并利用当前时刻滤波结果通过Rauch-Tung-Striebel(RTS)后向平滑得到再次前向滤波更高精度的起始值,提高了算法的定位精度与收敛速度。仿真结果表明,新算法在保证实时性的基础上改善了单站无源定位的性能。 展开更多

关键词 单站无源定位 平方根无迹卡尔曼滤波 后向平滑 Q—R分解 扩维

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基于ASUKF的火星探测器脉冲星自主导航方法 被引量：11

10

作者 宁晓琳 马辛 +1 位作者 张学亮 武瑾媛 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期22-27,共6页

脉冲星导航可靠、稳定、精度高,是实现火星探测器自主导航的有效手段之一.针对脉冲星导航中脉冲到达时间的微小误差会引起巨大的位置估计误差这一问题,提出了一种基于扩维Unsented卡尔曼滤波(ASUKF,Augmented State Unscented Kalman Fi... 脉冲星导航可靠、稳定、精度高,是实现火星探测器自主导航的有效手段之一.针对脉冲星导航中脉冲到达时间的微小误差会引起巨大的位置估计误差这一问题,提出了一种基于扩维Unsented卡尔曼滤波(ASUKF,Augmented State Unscented Kalman Filter)的火星探测器脉冲星自主导航方法,建立了以位置、速度和脉冲到达时间的常值测量误差作为状态量的导航系统数学模型,可在对探测器位置、速度进行估计的同时有效估计并修正脉冲到达时间的常值测量误差,并降低随机测量误差的影响.仿真结果表明该方法的导航定位精度可达350 m以内,可以满足火星探测自主导航的需要. 展开更多

关键词 脉冲星 自主导航 火星探测 扩维unsented卡尔曼滤波

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一种基于IMMPDA-UKF的机动目标跟踪算法 被引量：9

11

作者 王晓东 贾继鹏 《电子测量技术》 2014年第10期5-8,共4页

为了实现对在航捷点附近做机动运动目标的精确跟踪,提出采用不敏卡尔曼滤波(UKF)作为底层的滤波算法,解算出方位和俯仰的角度变化率,通过角度变化率解算出目标的切向速度,在过航捷时建立新的跟踪模型,将切向速度扩充到观测方程中,并结... 为了实现对在航捷点附近做机动运动目标的精确跟踪,提出采用不敏卡尔曼滤波(UKF)作为底层的滤波算法,解算出方位和俯仰的角度变化率,通过角度变化率解算出目标的切向速度,在过航捷时建立新的跟踪模型,将切向速度扩充到观测方程中,并结合交互多模型概率数据关联算法(IMMPDA)实现对过航捷机动目标的跟踪。仿真结果表明,该算法跟踪精度高,在航捷点附近无论是转弯机动还是加速运动,都可以保持对目标的持续跟踪,稳定性较高,可以直接应用于工程实践。 展开更多

关键词 航捷 扩维跟踪 交互多模型概率数据关联 不敏卡尔曼滤波

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