改进的自适应扩展卡尔曼滤波雷达目标跟踪算法 被引量：2

1

作者 杨遵立 张衡 +2 位作者 吕伟 余娟 张从胜 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2024年第3期19-24,共6页

卡尔曼滤波是雷达目标跟踪场景最常用的目标状态跟踪估计算法,但针对非线性运动模型和噪声模型适配失配后,其滤波算法跟踪精度会出现下降。针对这些问题,提出一种机动目标场景下改进自适应扩展卡尔曼滤波的雷达目标跟踪算法,通过目标位... 卡尔曼滤波是雷达目标跟踪场景最常用的目标状态跟踪估计算法,但针对非线性运动模型和噪声模型适配失配后,其滤波算法跟踪精度会出现下降。针对这些问题,提出一种机动目标场景下改进自适应扩展卡尔曼滤波的雷达目标跟踪算法,通过目标位置偏差范围来修正预测的位置信息,使用BP神经网络算法来自适应进行扩展卡尔曼滤波(extended kalman filter,EKF)算法预测信息结果的修正;根据噪声影响情况,提出基于实际情况可调的更新因子,用于进行修正后的EKF预测位置信息、测量信息和修正后的BP-EKF预测信息值的权重处理,基于优化模型,自适应选择最优的位置预测信息。仿真分析表明,所提出的算法在目标跟踪的滤波精度和稳定度都得到提升。 展开更多

关键词 机动目标跟踪 扩展卡尔曼滤波 BP神经网络 更新因子 优化模型

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渐进扩展卡尔曼滤波器 被引量：10

2

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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基于约束渐进扩展卡尔曼滤波的船舶电场跟踪定位方法 被引量：5

3

作者 孙宝全 颜冰 +1 位作者 姜润翔 张伽伟 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2018年第6期30-35,共6页

为了利用船舶静电场实现对目标的跟踪、定位,首先分析了目标船舶的运动特征,建立了其状态空间模型;然后,利用点电源阵列建立了船舶等效源模型,并推导出船舶跟踪的观测方程;最后,根据物理模型,对状态估计量施加了线性约束,从而使其符合... 为了利用船舶静电场实现对目标的跟踪、定位,首先分析了目标船舶的运动特征,建立了其状态空间模型;然后,利用点电源阵列建立了船舶等效源模型,并推导出船舶跟踪的观测方程;最后,根据物理模型,对状态估计量施加了线性约束,从而使其符合物理实际。仿真结果表明:该方法可以对船舶目标进行有效的跟踪定位,具有较好的应用价值。 展开更多

关键词 电场跟踪定位 点电源阵列模型 状态空间模型 渐进扩展卡尔曼滤波

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一种改进扩展卡尔曼滤波新方法 被引量：34

4

作者 杨宏 李亚安 李国辉 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2010年第19期18-20,共3页

针对现有的迭代扩展卡尔曼滤波(EIEKF)跟踪时估计精度较低这一不足,提出了一种改进扩展卡尔曼滤波(NIEKF)新方法。本文将迭代滤波理论引入到扩展卡尔曼滤波方法中,重复利用观测信息,采用经典的非线性非高斯模型进行仿真实验,给出了该方... 针对现有的迭代扩展卡尔曼滤波(EIEKF)跟踪时估计精度较低这一不足,提出了一种改进扩展卡尔曼滤波(NIEKF)新方法。本文将迭代滤波理论引入到扩展卡尔曼滤波方法中,重复利用观测信息,采用经典的非线性非高斯模型进行仿真实验,给出了该方法与扩展卡尔曼滤波(EKF)、Unscented卡尔曼滤波(UKF)、现有的迭代扩展卡尔曼滤波(EIEKF)的仿真结果,并分析了其跟踪性能和均方根误差。实验结果表明,改进扩展卡尔曼滤波(NIEKF)新方法具有更高的估计精度。 展开更多

关键词 非线性 迭代 测量更新 扩展卡尔曼滤波 Levenberg-Marquardt方法

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基于扩展卡尔曼估计算法的地震模拟振动台模型识别 被引量：8

5

作者 赵博宇 丁勇 吴斌 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第12期145-150,共6页

由于地震模拟振动台的长期使用和多次维护,其实际工作中的模型往往难以建立,而地震模拟振动台模型的修正对于估计实验结构底部剪力有重要作用。为此利用扩展卡尔曼估计算法识别了哈尔滨工业大学地震模拟振动台模型。首先,对一单自由度... 由于地震模拟振动台的长期使用和多次维护,其实际工作中的模型往往难以建立,而地震模拟振动台模型的修正对于估计实验结构底部剪力有重要作用。为此利用扩展卡尔曼估计算法识别了哈尔滨工业大学地震模拟振动台模型。首先,对一单自由度结构进行仿真,通过测量位移响应,将结构参数准确的识别。随后,对抗震实验室振动台进行了3次空台加载,通过测量振动台台面位移,利用扩展的卡尔曼估计算法,识别地震模拟振动台的模型,更新了其质量,阻尼和刚度。而后分别进行两组不同载荷形成的空台加载实验,由识别参数重构计算得到的台面响应与实测台面响应吻合良好,由此表明振动台模型参数估计准确。通过此次研究既可以有效的认识不同构建形式的振动台模型,同样也可用于确定某些难以测得参数的复杂结构的模型。 展开更多

关键词 模型更新 结构参数识别 地震模拟振动台 扩展卡尔曼滤波估计

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一种高斯型非线性迭代更新滤波器 被引量：1

6

作者 陆欣 刘忠 +1 位作者 张宏欣 张建强 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期111-118,共8页

针对高斯型非线性滤波器在大初始偏差条件下性能下降、甚至发散的问题,提出了一种新的非线性滤波算法,即迭代更新扩展卡尔曼滤波器(iterated update extended Kalman filter,IU-EKF)。首先,该算法在EKF框架下,将传统的一步量测更新在伪... 针对高斯型非线性滤波器在大初始偏差条件下性能下降、甚至发散的问题,提出了一种新的非线性滤波算法,即迭代更新扩展卡尔曼滤波器(iterated update extended Kalman filter,IU-EKF)。首先,该算法在EKF框架下,将传统的一步量测更新在伪时间上分为多步进行,采用部分增益将当前量测信息逐步地引入量测更新过程实现对状态的后验估计;其次,由于多步量测更新过程引入了每一步的过程噪声,因此将量测噪声与每一步更新后的状态估计误差之间的互协方差代入误差协方差矩阵,再利用此误差协方差矩阵的迹对标准卡尔曼增益矩阵求导并令结果为零,以导出噪声相关条件下的最优卡尔曼增益矩阵表达式;最后,根据后验量测残差自适应地调整迭代更新次数,在保证一定滤波精度的前提下,降低了算法的计算量。以2维目标跟踪问题为例,在大初始偏差条件下,通过仿真实验将本文算法分别与EKF、IEKF、UKF、CKF算法进行对比,并针对不同迭代次数对滤波精度的影响进行对比分析。仿真结果表明:本文算法较EKF大幅提高了滤波估计精度,且在大初始偏差条件下,本文算法性能优于现有经典高斯假设滤波器。同时,当迭代次数按1、2、5、10、20递增时,本文算法的滤波精度也随之提升,但提升幅度逐渐减缓。 展开更多

关键词 非线性系统 迭代量测更新 扩展卡尔曼滤波 目标跟踪

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非线性系统的改进多模型扩展Kalman滤波器 被引量：2

7

作者 宁子健 冯肖亮 文成林 《控制工程》 CSCD 北大核心 2020年第2期342-346,共5页

针对这样一类非线性系统:状态方程由线性部分和非线性部分构成,测量方程为线性方程,提出了一种基于系统模型拆分的多模型扩展卡尔曼滤波器算法(SMMEKF)。首先,在现有方法的基础上提出了一种改进的多模型扩展卡尔曼滤波方法(IMMEKF)。然... 针对这样一类非线性系统:状态方程由线性部分和非线性部分构成,测量方程为线性方程,提出了一种基于系统模型拆分的多模型扩展卡尔曼滤波器算法(SMMEKF)。首先,在现有方法的基础上提出了一种改进的多模型扩展卡尔曼滤波方法(IMMEKF)。然后,依据状态方程把原系统拆分为线性子系统与非线性子系统;在时间更新阶段,对线性子系统使用卡尔曼滤波算法进行预测,对非线性子系统使用改进的多模型扩展卡尔曼滤波算法进行预测;在测量更新阶段,采用交替式更新的方法逐步对非线性子系统与线性子系统的预测值进行校正。最后的仿真对比分析了两类方法处理非线性系统滤波问题的性能。 展开更多

关键词 多模型扩展卡尔曼滤波 非线性滤波 交替式更新 系统拆分

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基于滤波器组的船舶静电场跟踪

8

作者 颜冰 孙宝全 张伽伟 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1468-1475,共8页

针对船舶静电场跟踪中先验信息缺失的问题,引入滤波器组方法,提出了一种新的船舶静电场跟踪算法。建立船舶静电场跟踪的状态空间模型,用水平电偶极子对船舶静电场进行建模;以渐进更新扩展卡尔曼滤波为基本滤波单元,采用一组滤波器对目... 针对船舶静电场跟踪中先验信息缺失的问题,引入滤波器组方法,提出了一种新的船舶静电场跟踪算法。建立船舶静电场跟踪的状态空间模型,用水平电偶极子对船舶静电场进行建模;以渐进更新扩展卡尔曼滤波为基本滤波单元,采用一组滤波器对目标进行跟踪;根据电场计算公式设计滤波初值,并利用最大似然法确定可靠的跟踪轨迹。仿真和海上电偶极子跟踪实验表明,滤波器组方法能够有效地解决先验信息缺失条件下的船舶静电场跟踪问题,最大似然选择法能够筛选出正确的跟踪轨迹,在跟踪过程中滤波算法对方位信息更加敏感。 展开更多

关键词 船舶静电场 渐进更新扩展卡尔曼滤波 状态空间模型 电偶极子 滤波器组

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基于舰船电场的目标跟踪方法研究 被引量：10

9

作者 张伽伟 喻鹏 +1 位作者 姜润翔 孙宝全 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期559-566,共8页

针对舰船电场跟踪中模型准确度与跟踪模型维度之间的矛盾,以舰船电场点电荷阵列模型为基础,结合舰船电场反演算法,分析点电荷个数、观测点水深对建模精度的影响。明确观测点位置对点电荷数量的最少需求,在保证建模精度的同时降低跟踪滤... 针对舰船电场跟踪中模型准确度与跟踪模型维度之间的矛盾,以舰船电场点电荷阵列模型为基础,结合舰船电场反演算法,分析点电荷个数、观测点水深对建模精度的影响。明确观测点位置对点电荷数量的最少需求,在保证建模精度的同时降低跟踪滤波器的维度,保证滤波算法的稳定性。设计了舰船电场跟踪渐进更新扩展卡尔曼滤波器,并进行了仿真分析和试验验证。结果表明:用少量点电荷模型代替复杂舰船电场点电荷阵列模型,在舰船电场跟踪中是可行的,具有较高的跟踪精度;渐进更新扩展卡尔曼滤波方法对少量点电荷电场模型,能够有效提高初始误差容错范围,具有很高的滤波稳定性,定位误差在500 m范围内小于10 m,且计算代价较低,适合舰船电场跟踪的工程应用。 展开更多

关键词 船舶电场 点电荷模型 建模精度 目标跟踪 渐进更新扩展卡尔曼滤波器

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船舶轴频电场跟踪 被引量：2

10

作者 孙宝全 颜冰 +1 位作者 张伽伟 姜润翔 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期166-173,共8页

针对轴频电场包络跟踪中先验信息缺失的问题,研究了船舶轴频电场跟踪对传感器阵列的基本要求,引入了一种基于最大似然选择的多初值渐进更新扩展卡尔曼滤波算法。建立船舶轴频电场包络跟踪的状态空间模型,用水平电偶极子对船舶轴频电场... 针对轴频电场包络跟踪中先验信息缺失的问题,研究了船舶轴频电场跟踪对传感器阵列的基本要求,引入了一种基于最大似然选择的多初值渐进更新扩展卡尔曼滤波算法。建立船舶轴频电场包络跟踪的状态空间模型,用水平电偶极子对船舶轴频电场包络进行建模;建立基于最大似然选择的多初值模型;基于轴频包络信号特征,研究了对传感器阵列排布方式的要求。仿真结果表明,利用轴频电场包络对船舶进行跟踪是可行的,要求传感器阵列至少由3个传感器组成,且3个传感器不在一条直线上;在传感器阵列满足要求的情况下,该算法可以有效解决轴频电场包络跟踪中的先验信息缺失问题,具有较高的实用价值。 展开更多

关键词 轴频电场 渐进更新扩展卡尔曼滤波 状态空间模型 电偶极子

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两站无源定位系统中的多目标跟踪算法研究 被引量：33

11

作者 修建娟 何友 +1 位作者 王国宏 修建华 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第12期1763-1767,共5页

两站多目标纯方位跟踪中的虚假定位点识别问题是被动定位中尚待解决的一个重要问题,本文对此问题进行了研究,并给出了一种排除两站虚假定位点的新方法,该方法首先根据两个观测站在初始时刻所测得的角度进行交叉定位,由定位结果估计目标... 两站多目标纯方位跟踪中的虚假定位点识别问题是被动定位中尚待解决的一个重要问题,本文对此问题进行了研究,并给出了一种排除两站虚假定位点的新方法,该方法首先根据两个观测站在初始时刻所测得的角度进行交叉定位,由定位结果估计目标初始时刻所在的空间范围,并对此空间范围进行分区;然后对方位数据进行关联,以判断哪些方位角数据可能来自同一个目标;在每一个子区间上分别利用扩展卡尔曼滤波模型(EKF)进行滤波,并给出目标落在每个子区间上的概率,把此概率值作为权重对各个子区间的滤波结果进行加权来估计目标的状态;该概率值在以后的跟踪过程中按照贝叶斯准则不断进行更新,而更新概率低于检测门限的子区间予以取消.通过仿真分析可看出,利用本文提出的方法两个观测站可对多目标进行良好的定位和跟踪. 展开更多

关键词 无源定位系统 多目标跟踪算法 交叉定位 扩展卡尔曼滤波 更新概率 雷达

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基于静态电位差的船舶跟踪算法 被引量：2

12

作者 张伽伟 姜润翔 +1 位作者 肖大为 孙宝全 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期812-816,831,共6页

为了解决船舶的目标跟踪问题,本文提出了一种基于静态电位差的船舶电场跟踪方法。建立船舶静态电位差跟踪的状态空间模型。引入滤波器组方法解决静态电位差跟踪中先验信息缺失问题,以渐进扩展卡尔曼滤波为基本滤波单元,建立基于船舶静... 为了解决船舶的目标跟踪问题,本文提出了一种基于静态电位差的船舶电场跟踪方法。建立船舶静态电位差跟踪的状态空间模型。引入滤波器组方法解决静态电位差跟踪中先验信息缺失问题,以渐进扩展卡尔曼滤波为基本滤波单元,建立基于船舶静态电位差的观测方程和状态方程,利用最大似然法选择最优跟踪轨迹;引入基于功率谱的静电场检测算法并与跟踪算法相融合,以适应水中兵器的工作实际。仿真结果表明:基于静态电位差的船舶电场跟踪是可行的,且跟踪对方位信息最为敏感。基于静态电位差的船舶电场跟踪相比于静态电位信号和静态电场信号的跟踪对传感器的布设要求低,有利于工程实践。 展开更多

关键词 静态电位差 静态电位 静态电场 目标跟踪 滤波器组 状态空间模型 渐进扩展卡尔曼滤波器

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基于MEMS惯性传感器和气压计的行人室内导航系统设计 被引量：5

13

作者 邹一凡 李佳 王玮冰 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第2期91-94,共4页

面向实际应用需求,设计了一种完整的行人室内导航系统方案。将所设计数据采集模块安装至行人足部,对加速度、角速度以及气压数据进行实时地采集和处理后,基于惯性导航系统(INS)+扩展卡尔曼滤波(EKF)+零速更新(ZUPT)+零角速度更新(ZARU)... 面向实际应用需求,设计了一种完整的行人室内导航系统方案。将所设计数据采集模块安装至行人足部,对加速度、角速度以及气压数据进行实时地采集和处理后,基于惯性导航系统(INS)+扩展卡尔曼滤波(EKF)+零速更新(ZUPT)+零角速度更新(ZARU)+启发式偏移消除(HDE)+Barometer算法框架,对传感器数据进行融合,从而对当前位置进行推断,随后将运算结果传输至上位机进行显示。通过在直线路径、组合路径下进行实验,对实验对象的运动轨迹进行了还原。实验结果表明:本文系统方案能够实现1%以内的定位误差,能够满足实际应用需求。 展开更多

关键词 行人导航系统 惯性测量单元 惯性导航系统 扩展卡尔曼滤波 零速更新

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基于微机电系统的室内行人航向修正算法 被引量：1

14

作者 王凯龙 郭杭 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第6期263-267,共5页

室内环境下的行人导航问题是当前导航领域的研究难点与热点。足绑式微机电系统(MEMS)是行人导航的主要形式之一。针对目前行人导航航向发散的问题,同时避免磁力计引入外部误差,在零速更新(ZUPT)的基础上,研究了磁角速率更新(MARU)的航... 室内环境下的行人导航问题是当前导航领域的研究难点与热点。足绑式微机电系统(MEMS)是行人导航的主要形式之一。针对目前行人导航航向发散的问题,同时避免磁力计引入外部误差,在零速更新(ZUPT)的基础上,研究了磁角速率更新(MARU)的航向修正算法。假定行人处于零速区间时磁场是恒定的,当惯性传感器转动时,磁力计的三维矢量也会相应变化。利用磁场的变化信息作为零速时刻陀螺仪输出角速率的观测值;并通过扩展卡尔曼滤波(EKF)对角速度误差进行补偿,从而限制航向角的漂移。实验结果表明,该算法航向跟踪性强,对航向修正有一定的有效性,其终点定位误差占总路径的0.55%,达到了良好的定位精度。 展开更多

关键词 行人导航 磁角速率更新 航向修正 扩展卡尔曼滤波

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