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基于自适应无迹卡尔曼滤波的PID转向控制系统设计
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作者 田雅琴 师旭源 +1 位作者 胡梦辉 王杰鹏 《机床与液压》 北大核心 2025年第12期118-128,共11页
为了避免局部最优解的出现,在灰狼算法中引入了Tent混沌映射初始化种群、非线性收敛因子调整策略、基于精英个体的高斯扰动机制,使灰狼算法的搜索范围得以扩大;搭建了Simulink动力学仿真模型并进行了算法性能模拟,通过观测噪声和过程噪... 为了避免局部最优解的出现,在灰狼算法中引入了Tent混沌映射初始化种群、非线性收敛因子调整策略、基于精英个体的高斯扰动机制,使灰狼算法的搜索范围得以扩大;搭建了Simulink动力学仿真模型并进行了算法性能模拟,通过观测噪声和过程噪声验证了算法的优越性。针对移动机器人转向控制中传统PID存在的超调量大、响应慢及易受干扰等问题,提出一种基于自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)的参数自整定PID控制方法,其优点是无需雅可比矩阵,通过采用无迹变换来处理非线性系统。对4种滤波模型输入噪声,验证了AUKF的抗干扰和滤波能力最佳,其中AUKF相对于UKF的误差绝对值最大缩小了58%,稳定性最大提高了62%。仿真与实验结果表明:该方法显著改善了系统的控制精度、鲁棒性、响应速度及超调量。 展开更多
关键词 无迹卡尔曼滤波 PID控制 转向控制系统 改进灰狼算法 MATLAB仿真
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基于平方根无迹卡尔曼滤波的锂电池状态估计 被引量:38
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作者 费亚龙 谢长君 +2 位作者 汤泽波 曾春年 全书海 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第15期4514-4520,共7页
在充电式混合动力电动汽车(plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)和电动汽车(electric vehicle,EV)中,对电池进行精确、可靠的荷电状态估计(state of charge,SOC)非常重要。传统估计方法存在计算量大、估计不精确等缺点,提出一种平方... 在充电式混合动力电动汽车(plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)和电动汽车(electric vehicle,EV)中,对电池进行精确、可靠的荷电状态估计(state of charge,SOC)非常重要。传统估计方法存在计算量大、估计不精确等缺点,提出一种平方根无迹卡尔曼滤波(square root unscented Kalman filter,SRUKF)算法对SOC进行实时估计及更新。利用无迹变换(unscented transformation,UT)精确估计系统方程的均值和协方差,使估算值达到二阶精度。利用平方根算法保证状态协方差的半正定性,提高数字计算的稳定性。通过实验对比,验证了该算法的有效性。结果表明,该方法可使状态估计值具有较小的误差和快速跟随性,满足了SOC估计的实际需求。 展开更多
关键词 锂电池 荷电状态 平方根无迹卡尔曼滤波 无迹 变换 平方根算法
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改进的强追踪平方根无迹卡尔曼滤波时变结构参数识别 被引量:6
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作者 杨纪鹏 夏烨 +1 位作者 闫业祥 孙利民 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第23期74-82,126,共10页
地震作用下时变结构参数识别一直为研究者所关心,传统扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)等方法存在时变结构参数跟踪识别能力弱、协方差矩阵开方时矩阵奇异导致计算不稳定等问题。基于平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF),提出一种改... 地震作用下时变结构参数识别一直为研究者所关心,传统扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波(UKF)等方法存在时变结构参数跟踪识别能力弱、协方差矩阵开方时矩阵奇异导致计算不稳定等问题。基于平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF),提出一种改进的强追踪平方根无迹卡尔曼滤波(MSTSRUKF)方法。首先使用QR分解改进平方根无迹卡尔曼滤波算法中协方差矩阵平方根计算方法,使计算过程无条件数值稳定;其次改进滤波更新中协方差矩阵平方根的计算方法,同时引入观测矩阵的等价形式,保证算法的稳定性的同时,避免求解复杂系统的Jacobian矩阵;最后引入强追踪滤波技术,更新时间预测协方差矩阵,使算法具备时变参数跟踪能力。数值分析结果表明,MSTSRUKF算法能有效识别线性和非线性系统突变参数,同时能较准确地预测结构状态,计算过程中数值稳定,算法具有较强的抗噪性。 展开更多
关键词 地震 平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF) QR分解 时变参数识别
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无迹卡尔曼滤波及其平方根形式在电力系统动态状态估计中的应用 被引量:46
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作者 卫志农 孙国强 庞博 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第16期74-80,共7页
针对扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)的不足,将不需要对非线性系统函数进行线性化的无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)方法引入电力系统动态状态估计,采用生成Sigma点数量最少的比例最小偏度单形采样策略进行无... 针对扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)的不足,将不需要对非线性系统函数进行线性化的无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)方法引入电力系统动态状态估计,采用生成Sigma点数量最少的比例最小偏度单形采样策略进行无迹变换。以IEEE 14系统为算例,仿真结果表明引入UKF后,估计结果的精度有所提高,但算法的效率较低,且数值稳定性较差。进一步引入平方根形式的UKF(square root UKF,SRUKF)模型,IEEE 14及IEEE 30测试系统的仿真结果证明:在不需要大量牺牲计算时间的同时,算法的数值稳定性得到了改善。表明SRUKF的引入对动态状态估计方法的改进是有效的。 展开更多
关键词 电力系统 动态状态估计 扩展卡尔曼滤波 无迹 卡尔曼滤波 平方根形式的无迹卡尔曼滤波
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改进型平方根无迹卡尔曼曼滤滤波及其在无轴承永磁同步电机无速度传感器运行中的应应用用 被引量:14
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作者 许波 朱熀秋 +2 位作者 姬伟 潘伟 孙晓东 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期53-58,共6页
平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)解决了标准无迹卡尔曼滤波(UKF)中由于误差协方差阵负定而引起的滤波发散问题,保证了算法的数值稳定性,但仍存在对模型参数变化的鲁棒性差、收敛速度慢及对突变状态的跟踪能力低等缺陷.因此,本文提出一种改... 平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)解决了标准无迹卡尔曼滤波(UKF)中由于误差协方差阵负定而引起的滤波发散问题,保证了算法的数值稳定性,但仍存在对模型参数变化的鲁棒性差、收敛速度慢及对突变状态的跟踪能力低等缺陷.因此,本文提出一种改进SRUKF滤波,通过引入时变渐消因子和弱化因子,实时修正滤波增益矩阵和误差协方差平方根矩阵,实现残差序列正交,确保SRUKF滤波保持对目标实际状态的准确跟踪.将该算法在无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统中进行仿真研究.结果表明:改进SRUKF非线性近似精度、数值稳定性及滤波精度更高,在系统状态突变或负载扰动时,鲁棒性更强,能够有效实现转速及转子角度的准确估计,确保转子稳定悬浮运行. 展开更多
关键词 平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF) 改进SRUKF 无轴承永磁同步电机 无速度传感器
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非线性自适应平方根无迹卡尔曼滤波方法研究 被引量:19
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作者 张玉峰 周奇勋 +1 位作者 周勇 张举中 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2016年第16期36-40,共5页
针对带有附加噪声且噪声特性未知的系统,提出了一种非线性卡尔曼滤波方法——自适应平方根无迹卡尔曼滤波(NASRUKF)方法,该方法基于平方根滤波的思想,对传统的Sage-Husa自适应滤波算法进行了改进,并与平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)算法... 针对带有附加噪声且噪声特性未知的系统,提出了一种非线性卡尔曼滤波方法——自适应平方根无迹卡尔曼滤波(NASRUKF)方法,该方法基于平方根滤波的思想,对传统的Sage-Husa自适应滤波算法进行了改进,并与平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)算法相结合用来进行非线性滤波。该算法能直接对非线性系统的状态方差阵和噪声方差阵的平方根进行递推与估算,确保状态和噪声方差阵的对称性和非负定性。将所提方法通过计算机仿真技术与SRUKF算法进行对比,结果表明NASRUKF方法在滤波精度、稳定性和自适应能力方面均优于SRUKF方法。 展开更多
关键词 非线性自适应平方根无迹卡尔曼滤波方法(NASRUKF) 卡尔曼滤波 平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF) Sage-Husa滤波 非线性滤波 预估
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平方根无迹卡尔曼滤波作球面变换的SOC估计 被引量:2
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作者 何俊儒 王洪诚 +1 位作者 杨欣荣 王蕾 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第1期114-118,共5页
针对现有的电池荷电状态(SOC)估计方法存在计算推导过程复杂以及线性化精度低的缺点,提出了一种新的基于平方根无迹卡尔曼滤波在单位超球体中作球面变换的锂电池SOC估计方法。这种方法无需对非线性模型线性化且与传统的无迹卡尔曼滤波相... 针对现有的电池荷电状态(SOC)估计方法存在计算推导过程复杂以及线性化精度低的缺点,提出了一种新的基于平方根无迹卡尔曼滤波在单位超球体中作球面变换的锂电池SOC估计方法。这种方法无需对非线性模型线性化且与传统的无迹卡尔曼滤波相比,通过球面变换得到的Sigma点也更少,从而降低了计算要求。修正了电池的二阶等效电路模型,然后给出了所提出估计方法的具体步骤。最后,通过实验对估计方法进行了验证,分析了所提出的方法在SOC估计精度和鲁棒性方面的性能。实验表明,所提出的估计方法能顺利地完成电池SOC的精确估计,估计误差最大仅为4.98%,估计精度受参数变化影响小,具有一定的鲁棒性。 展开更多
关键词 锂电池 二阶等效电路模型 SOC 平方根无迹卡尔曼滤波 球面变换
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平方根无迹卡尔曼滤波仅测角导航的空间交会闭环协方差分析方法
8
作者 尤岳 王华 +1 位作者 Christophe Paccolat 李九人 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期33-39,共7页
针对基于仅测角导航的空间交会问题,开展了采用线性协方差进行闭环控制误差快速分析方法的研究。建立了基于平方根无迹卡尔曼滤波(Square Root Unscented Kalman Filter,SRUKF)的仅测角导航算法并推导了观测敏感矩阵,构建了基于多脉冲H... 针对基于仅测角导航的空间交会问题,开展了采用线性协方差进行闭环控制误差快速分析方法的研究。建立了基于平方根无迹卡尔曼滤波(Square Root Unscented Kalman Filter,SRUKF)的仅测角导航算法并推导了观测敏感矩阵,构建了基于多脉冲Hill制导的闭环控制线性协方差分析模型。算例验证结果表明:提出的闭环控制协方差分析结果与Monte Carlo打靶结果能够很好地吻合;该方法适用于采用传统扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)的仅测角导航问题,但其迹向位置的估计存在一个与该方向控制误差方差相当的偏心,其误差椭圆的长轴和短轴分别比基于SRUKF的估计结果大24.68%和20.56%。此外,由于采用了QR分解和Cholesky因子更新两种高效的代数运算,基于SRUKF的协方差分析模型的计算速度要比基于EKF的协方差分析模型的大10%。 展开更多
关键词 平方根无迹卡尔曼滤波 仅测角导航 闭环协方差分析 空间交会
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基于平方根无迹卡尔曼滤波平滑算法的水下纯方位目标跟踪(英文) 被引量:12
9
作者 王宝宝 吴盘龙 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第2期180-184,共5页
为了避免被动跟踪中非线性带来的计算复杂化及跟踪精度的下降,提出将平方根无迹卡尔曼滤波平滑算法(SR-UKFS)应用到水下纯方位目标跟踪。SR-UKFS利用Rauch-Tung-Striebel(RTS)平滑算法将平方根无迹卡尔曼滤波(SR-UKF)作为前向滤波算法... 为了避免被动跟踪中非线性带来的计算复杂化及跟踪精度的下降,提出将平方根无迹卡尔曼滤波平滑算法(SR-UKFS)应用到水下纯方位目标跟踪。SR-UKFS利用Rauch-Tung-Striebel(RTS)平滑算法将平方根无迹卡尔曼滤波(SR-UKF)作为前向滤波算法得到的目标状态估计向后平滑,得到前一时刻目标状态估计,再利用该状态估计值进行再次滤波得到当前时刻目标状态估计。该算法得到的前一时刻的目标状态估计更加精确,从而进一步提高了目标跟踪的精度。最后,通过对SR-UKFS算法和SR-UKF算法的跟踪性能进行了对比分析和验证,仿真结果表明在相同条件下,SR-UKFS算法能减少59%的位置误差和54%的速度误差,SR-UKFS算法应用于水下纯方位目标跟踪系统是有效的,为水下纯方位目标跟踪系统的工程实现提供了非常有价值的参考。 展开更多
关键词 目标跟踪 纯方位 平方根无迹卡尔曼滤波 平滑算法 前向滤波 后向平滑
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基于自适应平方根无迹卡尔曼滤波算法的锂离子电池SOC和SOH估计 被引量:80
10
作者 程泽 杨磊 孙幸勉 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第8期2384-2393,共10页
为提高锂离子电池荷电状态(state of charge,SOC)的估计精度并准确估计健康状态(state of health,SOH),以二阶RC等效电路模型为研究对象,基于Sage-Husa自适应滤波的思想,对传统的平方根无迹卡尔曼滤波(square-root unscented Kalma... 为提高锂离子电池荷电状态(state of charge,SOC)的估计精度并准确估计健康状态(state of health,SOH),以二阶RC等效电路模型为研究对象,基于Sage-Husa自适应滤波的思想,对传统的平方根无迹卡尔曼滤波(square-root unscented Kalman filter,SRUKF)进行改进,提出一种自适应SRUKF(adaptive square-root unscented Kalman filter,ASRUKF)算法,该算法通过对状态方差阵和噪声方差阵平方根的递推估算,确保了状态和噪声方差阵的对称性和非负定性。验证结果显示,相比于SRUKF算法,ASRUKF算法能够得到精度更高的SOC估计值,并在FUDS工况下将最大SOC估计误差降低4%。针对电池欧姆内阻和容量参数随着电池的老化而变化的现象,对内阻和容量进行实时在线估计,在此基础上完成对SOH参数的预测。验证结果表明,联合估计算法对电池的欧姆电阻和容量有一个较好的估计,进一步提升了电池状态的估计精度。 展开更多
关键词 锂离子电池 荷电状态 健康状态 Sage-Husa滤波 自适应平方根无迹卡尔曼滤波
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平方根嵌入式容积卡尔曼粒子滤波算法 被引量:7
11
作者 刘华 缪晨 吴文 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期471-476,共6页
为了提高现有粒子滤波算法对非线性、非高斯系统的状态估计精度,该文提出了一种平方根嵌入式容积粒子滤波(Square-root imbedded cubature particle filter,SICPF)算法。该算法采用平方根嵌入式容积卡尔曼滤波(Square-root imbedded cub... 为了提高现有粒子滤波算法对非线性、非高斯系统的状态估计精度,该文提出了一种平方根嵌入式容积粒子滤波(Square-root imbedded cubature particle filter,SICPF)算法。该算法采用平方根嵌入式容积卡尔曼滤波(Square-root imbedded cubature Kalman filter,SICKF)产生重要性密度函数。该算法融合了最新的观测信息,由其产生的重要性密度函数更接近系统状态的真实后验概率分布,最后采用经典非线性、非高斯状态模型对该文算法的性能进行仿真测试。仿真结果表明:SICPF算法的估计误差约为扩展粒子滤波(Extended particle filter,EPF)算法1/4、无迹粒子滤波(Unscented particle filter,UPF)算法误差的2/3、容积粒子滤波(Cubature particle filter,CPF)算法的估计误差的3/4,SICPF算法是一种有效的滤波算法。 展开更多
关键词 非线性非高斯 粒子滤波 重要性密度函数 平方根嵌入式容积卡尔曼滤波 扩展粒子滤波 无迹粒子滤波 容积粒子滤波
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基于改进无迹卡尔曼滤波的电池SOC估计 被引量:9
12
作者 徐艳民 李剑勇 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2018年第4期47-51,共5页
针对电池SOC初值误差较大时,无迹卡尔曼滤波收敛较慢的问题,本文提出了改进的无迹卡尔曼滤波算法。介绍了3种常用的电池等效电路模型,通过对电池的EIS分析,确立了磷酸铁锂电池的Thevenin模型并辨识了模型参数。分析出无迹卡尔曼滤波在... 针对电池SOC初值误差较大时,无迹卡尔曼滤波收敛较慢的问题,本文提出了改进的无迹卡尔曼滤波算法。介绍了3种常用的电池等效电路模型,通过对电池的EIS分析,确立了磷酸铁锂电池的Thevenin模型并辨识了模型参数。分析出无迹卡尔曼滤波在初值误差较大时收敛较慢的问题,在此基础上提出了改进的无迹卡尔曼滤波算法。通过实验可以看出,改进算法不仅克服了无迹卡尔曼滤波收敛速度慢的问题,而且提高了估计精度;使用改进算法对老化过程中的电池进行SOC估计,最大估计误差在4%以内,可以满足电动汽车的使用要求。 展开更多
关键词 电池SOC估计 改进无迹卡尔曼滤波 Thevenin模型
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基于改进的无迹卡尔曼滤波确定视线感知相对状态 被引量:1
13
作者 王晓初 尤政 赵开春 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期1032-1039,共8页
基于视线传感器原理,研究了如何确定摄动作用下两颗卫星间相对状态的问题。采用VISNAV传感器作为相对状态传感器,并应用一种改进滤波算法实现了问题求解。首先,考虑了两颗卫星间相对位置与相对姿态的运动方程及摄动作用的影响,给出了改... 基于视线传感器原理,研究了如何确定摄动作用下两颗卫星间相对状态的问题。采用VISNAV传感器作为相对状态传感器,并应用一种改进滤波算法实现了问题求解。首先,考虑了两颗卫星间相对位置与相对姿态的运动方程及摄动作用的影响,给出了改进的离散系统方程及其误差协方差矩阵的取值方法,避免了复杂协方差矩阵的实时额外求解,降低了算法计算量及实施难度。最后,给出相应的无迹卡尔曼滤波(UKF)算法并通过STK和MATLAB软件进行了数值仿真实验。分析表明,改进后的算法保证了收敛性,数值仿真及对比仿真验证了本文方法的可行性和有效性。在摄动因素作用的前提下,改进的方法能够在200m的相对距离内达到角秒级的相对姿态确定精度和毫米级的相对位置确定精度,完全可以满足近距离自由飞行卫星间的相对状态确定要求。 展开更多
关键词 视线传感器 相对状态确定 摄动 改进无迹卡尔曼滤波
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基于平方根无迹卡尔曼神经网络的铝电解工耗模型 被引量:1
14
作者 石欣 秦鹏杰 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第S1期7-15,共9页
铝电解过程中传统机理建模及静态建模等方法难以建立精确过程模型。采用平方根无迹卡尔曼神经网络算法构建铝电解工耗模型。无迹卡尔曼神经网络滤波与平方根滤波理论相结合,改进无迹卡尔曼神经网络滤波算法,利用协方差矩阵的平方根代替... 铝电解过程中传统机理建模及静态建模等方法难以建立精确过程模型。采用平方根无迹卡尔曼神经网络算法构建铝电解工耗模型。无迹卡尔曼神经网络滤波与平方根滤波理论相结合,改进无迹卡尔曼神经网络滤波算法,利用协方差矩阵的平方根代替无迹卡尔曼算法中的协方差矩阵参与递推运算,解决铝电解建模过程中出现误差协方差矩阵非正定型而导致滤波发散的问题,并且提高了模型的自适应能力和精确度。通过对某铝厂出铝情况的日报样本进行验证,对比神经网络模型和无迹卡尔曼神经网络模型,平方根无迹卡尔曼神经网络提高了铝电解工耗模型精度和可靠性,表明了该方法的有效性、先进性和可靠性。 展开更多
关键词 铝电解 神经网络 无迹卡尔曼滤波 平方根滤波
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锂电SOC改进无迹卡尔曼滤波估算算法研究 被引量:4
15
作者 杨淇 孙桓五 张凤博 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第10期220-224,共5页
传统无迹卡尔曼滤波(UKF)算法在估算锂离子动力电池荷电状态(SOC)时,常会出现由于电池模型参数不准确和无法预先获取噪声统计特性而使得估算误差增大的问题。针对这些问题,这里提出一种改进的自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF):该算法通... 传统无迹卡尔曼滤波(UKF)算法在估算锂离子动力电池荷电状态(SOC)时,常会出现由于电池模型参数不准确和无法预先获取噪声统计特性而使得估算误差增大的问题。针对这些问题,这里提出一种改进的自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF):该算法通过扩充状态变量法来实现欧姆内阻在线更新,以此提高电池模型精度,并根据实时SOC估计值与真实值的误差,构造滑模观测器实现系统噪声和观测噪声的更新,降低未知噪声的干扰,最后通过不同温度下复杂工况实验,验证了新算法的估计精度和稳定性。 展开更多
关键词 荷电状态 改进的自适应无迹卡尔曼滤波 扩充状态变量法 欧姆内阻 滑模观测器
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双层无迹卡尔曼滤波 被引量:21
16
作者 杨峰 郑丽涛 +1 位作者 王家琦 潘泉 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期1386-1391,共6页
针对无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman fllter, UKF)在强非线性系统中估计效果差的问题,提出了双层无迹卡尔曼滤波(Double layer unscented Kalman filter, DLUKF)算法,该算法用带权值的采样点表征先验分布,而后用内层UKF算法对每个采... 针对无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman fllter, UKF)在强非线性系统中估计效果差的问题,提出了双层无迹卡尔曼滤波(Double layer unscented Kalman filter, DLUKF)算法,该算法用带权值的采样点表征先验分布,而后用内层UKF算法对每个采样点进行更新,最后引入外层UKF算法的更新机制得到估计值和估计协方差.仿真结果表明,相比于传统算法,所提的DLUKF算法可以在较低计算负载下获得较高滤波估计精度. 展开更多
关键词 状态估计 采样策略 无迹卡尔曼滤波 改进无迹卡尔曼滤波 无迹粒子滤波
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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
17
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Kriging模型和无迹卡尔曼滤波的转向架构架模型修正 被引量:4
18
作者 赵敏龙 彭珍瑞 张亚峰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第4期270-277,共8页
为提高转向架构架模型的修正效率和实时性,提出了一种基于Kriging模型和无迹卡尔曼滤波的模型修正方法。首先,对构架进行模态分析,引入信息熵确定模态阶数来优选频响函数频率区间。其次,构造Kriging模型,将频响函数经过小波变换并提取第... 为提高转向架构架模型的修正效率和实时性,提出了一种基于Kriging模型和无迹卡尔曼滤波的模型修正方法。首先,对构架进行模态分析,引入信息熵确定模态阶数来优选频响函数频率区间。其次,构造Kriging模型,将频响函数经过小波变换并提取第4层低频系数作为Kriging模型输出,并通过改进的灰狼算法(grey wolf optimizer,GWO)确定Kriging模型相关参数值。最后,以待修正参数作为状态向量,以Kriging模型预测的小波系数和真实响应的小波系数之差的平方和作为观测函数,通过无迹卡尔曼滤波算法求解待修正参数。结果表明,所提方法对构架模型参数修正有良好的精度、效率和鲁棒性,且在0.03 s内收敛到真实值。 展开更多
关键词 模型修正 无迹卡尔曼滤波 转向架构架 模态分析 改进的灰狼算法(GWO) 信息熵
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改进的强跟踪平方根UKF在卫星导航中应用 被引量:20
19
作者 李敏 王松艳 +1 位作者 张迎春 李化义 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期1858-1865,共8页
针对应用于受不确定性干扰和噪声影响的卫星自主导航系统中的无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)存在估计精度低、跟踪性能差和鲁棒性弱等缺陷,提出一种改进的强跟踪平方根UKF(strong tracking square-root UKF,STSRUKF)导航... 针对应用于受不确定性干扰和噪声影响的卫星自主导航系统中的无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)存在估计精度低、跟踪性能差和鲁棒性弱等缺陷,提出一种改进的强跟踪平方根UKF(strong tracking square-root UKF,STSRUKF)导航方法。该方法中利用星敏感器和光学导航相机设计出导航方案,并通过转换方程将间接量测量转换为观测量。针对平方根UKF(square-root UKF,SRUKF)在高阶系统中因为sigma点的零权值系数是负的或者数值计算误差太大时而可能造成滤波器发散问题,采用一种改良的平方根分解方法,改善了滤波器的稳定性。同时,基于强跟踪滤波器理论(strong tracking filters,STF),引入多重自适应衰减因子调节协方差矩阵,使得滤波器具有强跟踪能力和克服系统模型不确定的鲁棒性,改善了滤波器的估计精度。将该方法应用于卫星自主导航系统中,实验仿真结果表明,相对于平方根UKF和STF,该方法不仅保证了系统的可靠性,还提高系统的导航精度和改善系统的鲁棒性及跟踪能力。 展开更多
关键词 卫星导航系统 不确定性干扰 改进的强跟踪平方根无迹卡尔曼滤波 鲁棒性
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基于平方根UKF的水下纯方位目标跟踪 被引量:16
20
作者 吴盘龙 孔建寿 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期751-755,共5页
为了避免被动跟踪中非线性性带来的计算复杂化及跟踪精度的下降,该文将平方根无迹卡尔曼滤波(SR-UKF)算法应用到水下仅测角目标跟踪。利用协方差平方根代替协方差参加递推运算,解决了标准无迹卡尔曼滤波(UKF)算法中由于计算误差和噪声... 为了避免被动跟踪中非线性性带来的计算复杂化及跟踪精度的下降,该文将平方根无迹卡尔曼滤波(SR-UKF)算法应用到水下仅测角目标跟踪。利用协方差平方根代替协方差参加递推运算,解决了标准无迹卡尔曼滤波(UKF)算法中由于计算误差和噪声等因素有可能引起误差协方差矩阵负定而导致滤波结果发散的问题,保证了滤波算法的数值稳定性,提高了跟踪的精度和可靠性。仿真结果表明,SR-UKF非线性滤波算法应用于水下仅测角目标跟踪系统是有效的,而且滤波精度、稳定性和收敛时间明显优于扩展卡尔曼滤波(EKF)和标准UKF算法。 展开更多
关键词 单观测器 纯方位 被动跟踪 平方根无迹卡尔曼滤波 非线性滤波
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