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无迹加权集合卡尔曼滤波及其在土壤湿度同化中的应用 被引量:1
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作者 付晓雷 余钟波 +3 位作者 丁永建 蒋晓蕾 杨传国 鞠琴 《中国农村水利水电》 北大核心 2019年第9期33-38,48,共7页
在土壤湿度模拟研究领域,现有的数据同化方法均存在一定缺陷,为此,基于集合卡尔曼滤波(EnKF)方法和无迹变换,提出了无迹加权集合卡尔曼滤波(UWEnKF),增加了对结果影响较大的集合成员的权重,且集合成员关于均值对称。结合一维Richards方... 在土壤湿度模拟研究领域,现有的数据同化方法均存在一定缺陷,为此,基于集合卡尔曼滤波(EnKF)方法和无迹变换,提出了无迹加权集合卡尔曼滤波(UWEnKF),增加了对结果影响较大的集合成员的权重,且集合成员关于均值对称。结合一维Richards方程在梅林流域开展了同化表层土壤湿度的实时同化实验,验证了其有效性。结果表明:①一维Richards方程可以较好地模拟出土壤湿度的动态变化过程;②在土壤湿度模拟过程中引入数据同化方法,可以提高土壤湿度的模拟精度,但同化效果与模拟精度有关;③UWEnKF同化方法能够显著改善土壤湿度的模拟结果,比EnKF同化方法效果更佳。总之,UWEnKF是一种有效的、切实可行的数据同化方法,是提高土壤湿度模拟精度的有效手段。 展开更多
关键词 土壤湿度 无迹加权集合卡尔曼滤波 集合卡尔曼滤波 RICHARDS方程
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基于指数加权衰减记忆无迹卡尔曼滤波的路面附着系数估计 被引量:8
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作者 付翔 孙威 +2 位作者 黄斌 邢爱娟 王静 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2018年第1期31-37,共7页
针对车辆主动安全控制中路面附着系数这一关键信息,提出一种指数加权衰减记忆无迹卡尔曼滤波(FMUKF)估计算法。该算法在传统无迹卡尔曼滤波(UKF)的基础上,利用衰减记忆滤波来解决由于模型不准确造成的滤波误差过大甚至发散等问题。利用C... 针对车辆主动安全控制中路面附着系数这一关键信息,提出一种指数加权衰减记忆无迹卡尔曼滤波(FMUKF)估计算法。该算法在传统无迹卡尔曼滤波(UKF)的基础上,利用衰减记忆滤波来解决由于模型不准确造成的滤波误差过大甚至发散等问题。利用Car Sim和MATLAB/Simulink对算法进行了联合仿真和实车道路试验,并与传统UKF算法的估计结果进行对比分析。结果表明,该算法增强了滤波的稳定性、提高了算法的估计精度,且具有一定的自适应性。 展开更多
关键词 车辆动力学 路面附着系数估计 无迹卡尔曼滤波 衰减记忆滤波 指数加权
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Sage-Husa随机加权无迹卡尔曼滤波及其在导航中的应用 被引量:4
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作者 侯俊 朱长青 +1 位作者 阎海峰 高社生 《导航定位学报》 2014年第1期77-81,86,共6页
在吸收Sage-Husa滤波和无迹卡尔曼滤波优点的基础上,利用随机加权估计算法将传统的定义在线性系统上的Sage-Husa噪声估计器推广到非线性系统中,提出一种非线性Sage-Husa随机加权无迹卡尔曼滤波算法。该算法首先利用Sage滤波的开窗平滑... 在吸收Sage-Husa滤波和无迹卡尔曼滤波优点的基础上,利用随机加权估计算法将传统的定义在线性系统上的Sage-Husa噪声估计器推广到非线性系统中,提出一种非线性Sage-Husa随机加权无迹卡尔曼滤波算法。该算法首先利用Sage滤波的开窗平滑方法求得观测残差向量和新息(预测残差)向量的协方差阵;然后用随机加权自适应因子对观测残差和预测残差进行调节;最后对状态预报向量的协方差矩阵进行自适应随机加权估计,以控制观测残差和预测残差对导航精度的影响。计算结果表明,提出的非线性Sage-Husa随机加权无迹卡尔曼滤波算法,滤波精度明显优于无迹卡尔曼滤波和自适应无迹卡尔曼滤波算法,能够提高组合导航的解算精度。 展开更多
关键词 组合导航 随机加权估计 Sage-Husa滤波 无迹卡尔曼滤波
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基于改进无迹卡尔曼滤波算法的水下目标跟踪 被引量:2
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作者 张凯 《计算机应用与软件》 北大核心 2022年第9期326-331,共6页
针对水下目标跟踪的实时性和可靠性问题,考虑量测方程非线性对滤波性能的影响和降低噪声等干扰因素对滤波算法中协方差矩阵系数稳定性的影响。利用加权最小二乘估计对多个无迹卡尔曼滤波(UKF)的估计值进行积分得到改进的无迹卡尔曼滤波(... 针对水下目标跟踪的实时性和可靠性问题,考虑量测方程非线性对滤波性能的影响和降低噪声等干扰因素对滤波算法中协方差矩阵系数稳定性的影响。利用加权最小二乘估计对多个无迹卡尔曼滤波(UKF)的估计值进行积分得到改进的无迹卡尔曼滤波(IUKF),并应用IUKF对水下目标的位置和速度进行跟踪,推导建立被跟踪目标的位置和速度的量测方程,推导其雅可比矩阵。对扩展卡尔曼滤波(EKF)、无迹卡尔曼滤波和IUKF三种滤波算法对水下目标的跟踪效果进行仿真分析,结果表明在量测方程非线性的情况下,改进后的无迹卡尔曼滤波在位置和速度的滤波精度更高,对目标位置和速度的误差估计、可靠性及稳定性方面优于扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波。 展开更多
关键词 扩展卡尔曼滤波 无迹卡尔曼滤波 目标跟踪 非线性滤波 加权最小二乘估计
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基于UKF滤波加权C-T融合算法的无人驾驶单轨吊双标签UWB定位 被引量:2
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作者 吕玉寒 张牧野 +3 位作者 鲍久圣 杨阳 杨健健 王茂森 《煤炭科学技术》 CSCD 北大核心 2024年第S2期221-235,共15页
单轨吊机车是煤矿井下重要的辅助运输设备之一,目前正在朝着智能化和无人化的方向发展。为了提高无人驾驶单轨吊定位精度,开展了基于无迹卡尔曼滤波(UKF)加权C-T融合算法的双标签超宽带(UWB)定位方法研究。首先,根据单轨吊车身的结构特... 单轨吊机车是煤矿井下重要的辅助运输设备之一,目前正在朝着智能化和无人化的方向发展。为了提高无人驾驶单轨吊定位精度,开展了基于无迹卡尔曼滤波(UKF)加权C-T融合算法的双标签超宽带(UWB)定位方法研究。首先,根据单轨吊车身的结构特征,设计了包含双标签定位信息采集层、定位数据传递层和定位坐标解析层的双标签UWB定位系统;其次,将UWB中Chan算法的定位结果作为Taylor算法的初始值,保障了Taylor算法的收敛性和计算效率;再次,通过预设的单轨吊车身长度与双标签定位数据得到定位补偿error,将error代入Taylor算法以进一步提高定位精度,仿真结果表明优化后算法的定位精度提高了44%;然后,使用UKF对加权C-T融合算法进行滤波优化,提高了定位系统在非视距(NLOS)环境中的定位精度,仿真结果表明UKF滤波优化后的定位精度在直行路段提高了7.8%以上,在弯道路段中提高了10.6%以上,且随着NLOS误差的增大,定位效果明显提升;最后,在石煤机试验场进行单轨吊实车试验,结果表明:基于UKF滤波的双标签加权C-T融合定位算法使单轨吊静态定位精度小于20cm,动态定位精度小于30cm,整体定位精度达到分米级,稳定性和可靠性也得到提高,可满足单轨吊井下无人驾驶定位需求。研究分米级精度的单轨吊定位系统是矿井单轨吊实现智能化、无人化高效运输的重要保障。 展开更多
关键词 单轨吊 超宽带(UWB) 加权C-T融合算法 双标签 无迹卡尔曼滤波(UKF)
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基于自适应加权混合预测的电网虚假数据注入攻击检测
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作者 束洪春 杨永银 +2 位作者 赵红芳 许畅 赵学专 《电网技术》 北大核心 2025年第3期1246-1256,I0095,共12页
电力系统作为实时信息与能源高度融合的电力信息物理融合系统(cyber-physical power system,CPPS),虚假数据注入攻击(false data injection attacks,FDIAs)的准确辨识将有效保证CPPS安全稳定运行。为准确、高效地完成日前负荷预测,首先... 电力系统作为实时信息与能源高度融合的电力信息物理融合系统(cyber-physical power system,CPPS),虚假数据注入攻击(false data injection attacks,FDIAs)的准确辨识将有效保证CPPS安全稳定运行。为准确、高效地完成日前负荷预测,首先使用肯德尔相关系数(Kendall's tau-b)量化日期类型的取值,引入加权灰色关联分析选取相似日,再建立基于最小二乘支持向量机(least squares support vector machine,LSSVM)的日前负荷预测模型。将预测负荷通过潮流计算求解的系统节点状态量与无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)动态状态估计得到的状态量进行自适应加权混合,最后基于混合预测值和静态估计值间的偏差变量提出了攻击检测指数(attack detection index,ADI),根据ADI的分布检测FDIAs。若检测到FDIAs,使用混合预测状态量对该时刻的量测量进行修正。使用IEEE-14和IEEE-39节点系统进行仿真,结果验证了所提方法的有效性与可行性。 展开更多
关键词 电力信息物理系统 加权灰色关联分析 无迹卡尔曼滤波 最小二乘支持向量机 虚假数据攻击 攻击检测指数
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基于加权融合的常导高速磁浮列车UKF定位算法 被引量:2
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作者 张昕 翟凌露 +2 位作者 王舰深 张志 吴晨 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期832-838,共7页
为提高高速磁浮列车测速定位的精确性,本文针对基于长定子齿槽检测的常导高速磁浮列车测速定位方法在列车运行过程中可能因测速定位信号缺失、干扰、测速定位安装误差等原因引起的定位不准问题,提出一种基于加权融合无迹卡尔曼滤波(UKF... 为提高高速磁浮列车测速定位的精确性,本文针对基于长定子齿槽检测的常导高速磁浮列车测速定位方法在列车运行过程中可能因测速定位信号缺失、干扰、测速定位安装误差等原因引起的定位不准问题,提出一种基于加权融合无迹卡尔曼滤波(UKF)的常导高速磁浮列车测速定位算法.介绍了高速磁浮列车基于长定子齿槽的测速定位方法,并对多路冗余速度位置信息进行预处理和自适应加权融合处理;给出基于加权融合UKF的常导高速磁浮列车测速定位算法模型;基于磁浮列车测速定位在环测试试验台试验,对改进后的无迹卡尔曼滤波磁浮定位算法与原定位算法进行了对比分析.分析结果表明:磁浮列车平均速度误差减小了32.6%,速度极差降低了49.3%,有效消除了信号采集噪声,提高了磁浮列车测速定位精度. 展开更多
关键词 常导高速磁浮列车 测速定位 加权融合 无迹卡尔曼滤波
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基于多传感器融合的液压支架位姿精确感知方法 被引量:1
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作者 马长青 李旭阳 +3 位作者 李峰 毛俊杰 魏祥宇 马肖杨 《工矿自动化》 北大核心 2025年第4期114-119,共6页
为精确感知扰动环境下液压支架位姿信息,提出了一种基于多传感器融合的液压支架位姿精确感知方法。首先,在液压支架顶梁、掩护梁、后连杆和底座4个构件上部署九轴姿态传感器,利用其陀螺仪、加速度计和磁力计分别解算出其所在构件的横滚... 为精确感知扰动环境下液压支架位姿信息,提出了一种基于多传感器融合的液压支架位姿精确感知方法。首先,在液压支架顶梁、掩护梁、后连杆和底座4个构件上部署九轴姿态传感器,利用其陀螺仪、加速度计和磁力计分别解算出其所在构件的横滚角、俯仰角和偏航角等位姿数据;然后,通过无迹卡尔曼滤波(UKF)算法和梯度下降(IGD)算法(IGD-UKF算法)对位姿数据进行滤波处理,降低扰动因素对位姿数据的干扰;最后,采用自适应加权融合算法对滤波处理后的液压支架顶梁和底座的偏航角和横滚角数据进行融合处理,消除外界振动、噪声等因素引起的液压支架顶梁和底座传感器数据误差。对施加扰动下液压支架顶梁低头和抬头、底座低头和抬头、液压支架左倾和右倾、液压支架左偏和右偏等工况下顶梁、掩护梁、后连杆和底座的位姿进行感知实验,结果表明:经IGD-UKF算法处理后的数据曲线波动趋于平缓,在抑制振荡、减小振幅上的效果明显;液压支架偏航角误差为0.001 8~0.025 1°,平均绝对误差为0.004 8°,横滚角误差为0.001 4~0.028 1°,平均绝对误差为0.004 7°,实现了扰动环境下液压支架位姿的精确感知。 展开更多
关键词 液压支架 支架位姿感知 多传感器融合 无迹卡尔曼滤波 梯度下降 自适应加权融合 九轴姿态传感器
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面向生物氧化提金槽温度监测的数据融合策略
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作者 李海龙 南新元 +1 位作者 蔡鑫 侯登云 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第1期282-289,共8页
为提高生物氧化槽温度估计的准确性,提出一种数据融合策略。利用鲁棒自适应无迹卡尔曼滤波算法对底层采集的数据进行处理,克服噪声对系统性能的影响。利用序贯自适应加权融合算法对滤波后的数据进行局部融合,保证融合结果的一致性与高... 为提高生物氧化槽温度估计的准确性,提出一种数据融合策略。利用鲁棒自适应无迹卡尔曼滤波算法对底层采集的数据进行处理,克服噪声对系统性能的影响。利用序贯自适应加权融合算法对滤波后的数据进行局部融合,保证融合结果的一致性与高精度。利用改进的斑马优化算法优化核极限学习机进行全局融合,提升算法的泛化能力与鲁棒性。实验结果表明,提出的融合方法能够提高生物氧化槽温度估计的精度,为后续的控制决策提供有力的数据保障。 展开更多
关键词 生物氧化提金 温度监测 多传感器数据融合 无迹卡尔曼滤波 序贯分析 自适应加权融合 核极限学习机
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随机加权渐消UKF在导向钻井姿态测量中的应用 被引量:2
10
作者 高怡 李飞 +1 位作者 毛艳慧 高朝晖 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期1030-1036,共7页
针对近钻头钻具易受井下强振动等随机噪声的影响,使得导向钻具姿态动态测量误差较大的问题,提出一种随机加权渐消UKF算法并应用于导向钻井姿态测量系统。通过Sigma点获取状态估值和协方差矩阵,采用随机加权因子动态调整不同时刻残差向... 针对近钻头钻具易受井下强振动等随机噪声的影响,使得导向钻具姿态动态测量误差较大的问题,提出一种随机加权渐消UKF算法并应用于导向钻井姿态测量系统。通过Sigma点获取状态估值和协方差矩阵,采用随机加权因子动态调整不同时刻残差向量的权值;再用渐消因子实时调节滤波增益,限制滤波器的记忆长度,有效利用最新量测信息对状态更新的影响调整预测误差协方差阵。将提出的算法应用到导向钻具姿态测量系统进行验证,结果表明,所提算法解算后得到的井斜角误差控制在±0.25°以内,工具面角误差控制在±1°以内,与标准EKF和UKF相比,井斜角解算误差和工具面角解算误差均降低了50%以上,能有效提高导向钻具动态测量精度。 展开更多
关键词 导向钻井 姿态测量 随机加权估计 渐消因子 无迹卡尔曼滤波
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事件触发机制下配电网三相动态状态估计 被引量:4
11
作者 黄蔓云 徐启颖 +2 位作者 孙国强 卫志农 孙康 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期100-108,共9页
随着高级量测体系的发展和智能电表的广泛应用,为配电网三相状态估计提供了丰富的终端量测信息。与此同时,大量的智能电表数据给配电网通信系统提出了更高的通信带宽和实时存储要求。为了缓解量测拥堵和时延现象,文中引入事件触发机制... 随着高级量测体系的发展和智能电表的广泛应用,为配电网三相状态估计提供了丰富的终端量测信息。与此同时,大量的智能电表数据给配电网通信系统提出了更高的通信带宽和实时存储要求。为了缓解量测拥堵和时延现象,文中引入事件触发机制代替传统量测数据的周期性采样,在保证有效量测信息及时上传的同时减少通信成本和投资。在此基础上,针对配电网实时状态感知问题,提出了基于鲁棒集合卡尔曼滤波的配电网三相动态状态估计方法,在正常运行场景下,能够保持与无偏估计加权最小二乘法相近的估计精度;当含有坏数据时,该方法也拥有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 配电网 状态估计 事件触发机制 集合卡尔曼滤波 加权最小二乘法
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非视距环境下顾及杆臂补偿的UWB/IMU定位算法 被引量:1
12
作者 谭兴龙 韩宇 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期762-770,共9页
针对非视距(NLOS)误差和传感器杆臂影响超宽带(UWB)/惯性测量单元(IMU)组合定位精度的问题,提出了一种NLOS环境下顾及杆臂补偿的定位算法。根据UWB伪距在定位过程中的局部线性特性,设计了基于强局部加权回归法的NLOS识别与抑制算法,提高... 针对非视距(NLOS)误差和传感器杆臂影响超宽带(UWB)/惯性测量单元(IMU)组合定位精度的问题,提出了一种NLOS环境下顾及杆臂补偿的定位算法。根据UWB伪距在定位过程中的局部线性特性,设计了基于强局部加权回归法的NLOS识别与抑制算法,提高了UWB迭代定位算法的精度。利用顾及杆臂的改进抗差奇异值分解无迹卡尔曼滤波(LA-IRUKF)算法对优化后的观测数据和状态模型进行组合,实现定位精度的提升和杆臂的有效补偿。最后,采用仿真数据和实测数据对LA-IRUKF算法进行验证。仿真实验结果验证了NLOS误差识别与抑制算法的有效性以及杆臂补偿的必要性。真实场景的实验结果表明,在NLOS环境下LA-IRUKF算法不仅可以准确补偿杆臂,还能抑制NLOS误差影响。相较于抗差奇异值分解无迹滤波算法、顾及杆臂的抗差奇异值分解无迹滤波算法和改进抗差奇异值分解无迹卡尔曼滤波算法,LA-IRUKF算法的定位精度分别提高了42.4%、41.6%和28.5%,具有精度高、抗差好等优点。 展开更多
关键词 强局部加权回归 杆臂补偿 超宽带/惯性测量单元 无迹卡尔曼滤波
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黄河源区玛曲土壤湿度模拟不确定性及同化研究 被引量:2
13
作者 徐嘉欣 付晓雷 《水文》 CSCD 北大核心 2023年第3期118-123,共6页
在土壤湿度的模拟过程中,由于资料的不足和初始值、驱动数据、参数等的不确定性,影响了模型的模拟精度。本文基于一维土壤水分运动方程,在黄河源区玛曲探讨初始值不确定性对土壤湿度模拟的影响,以及开展土壤湿度同化实验。结果表明:通... 在土壤湿度的模拟过程中,由于资料的不足和初始值、驱动数据、参数等的不确定性,影响了模型的模拟精度。本文基于一维土壤水分运动方程,在黄河源区玛曲探讨初始值不确定性对土壤湿度模拟的影响,以及开展土壤湿度同化实验。结果表明:通过模型的预热可以减小不同初始值得到的模型模拟结果的差距;在资料匮乏区域开展土壤湿度研究或者进行区域土壤湿度模拟时,可以采用集合初始值对模型进行预热,将预热期末不同初始值得到的土壤湿度的均值作为预测期的初始值,降低预热期初始值的不确定性;在预测期,采用无迹加权集合卡尔曼滤波UWEnKF可以有效提高土壤湿度的预测精度。因此,结合集合初始值以及UWEnKF既可以降低初始值的不确定性,又有助于改善土壤湿度模拟结果。 展开更多
关键词 土壤湿度 无迹加权集合卡尔曼滤波 不确定性 土壤水分运动方程
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面向畜禽养殖温度监测的数据融合技术研究 被引量:2
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作者 庄佳境 高丙朋 陈浩辉 《现代电子技术》 2023年第14期157-162,共6页
针对畜禽养殖过程中环境参数监测不准确导致的畜禽类流行性疾病爆发和传播的问题,文中以多传感器网络为基础,提出一种改进卡尔曼滤波算法来解决温度传感器在采集数据过程中产生噪声干扰的问题;通过改进自适应加权融合算法将去噪后的数... 针对畜禽养殖过程中环境参数监测不准确导致的畜禽类流行性疾病爆发和传播的问题,文中以多传感器网络为基础,提出一种改进卡尔曼滤波算法来解决温度传感器在采集数据过程中产生噪声干扰的问题;通过改进自适应加权融合算法将去噪后的数据进行融合。结果表明:改进卡尔曼滤波算法具有良好的准确性和抗干扰性,可为后续的数据融合提供可靠的基础;通过改进自适应加权融合算法对去噪后的数据进行融合,可以实时、快速地得到更加接近实际养殖的环境温度。 展开更多
关键词 数据融合 温度监测 畜禽养殖 传感器网络 无迹卡尔曼滤波算法 自适应加权融合算法 数据预处理
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