基于残差自适应的纯方位伪线性卡尔曼滤波跟踪方法

1

作者 陈启航 罗威 +2 位作者 谢晓乐 代涛 潘景辉 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第4期130-136,共7页

在噪声复杂多变的海上环境上,针对传统卡尔曼滤波算法在被动声呐纯方位跟踪场景中存在的滤波发散问题,提出一种残差自适应的纯方位伪线性卡尔曼滤波算法。将观测残差引入到伪线性卡尔曼滤波中,改进直接用于自适应估计伪线性观测噪声方差... 在噪声复杂多变的海上环境上,针对传统卡尔曼滤波算法在被动声呐纯方位跟踪场景中存在的滤波发散问题,提出一种残差自适应的纯方位伪线性卡尔曼滤波算法。将观测残差引入到伪线性卡尔曼滤波中,改进直接用于自适应估计伪线性观测噪声方差,并通过SAM准则对滤波的过度补偿进行修正。结果表明,在观测噪声方差不匹配时,本文算法的稳定性和性能优于传统的偏差补偿伪线性卡尔曼滤波算法;在偏差补偿伪线性卡尔曼滤波算法发散情况下,所提算法与IEKF、EKF算法相比,位置方向上时间平均均方根误差(RTAMS)分别减少44.87%和64.88%,速度方向上时间平均均方根误差分别减少17.30%和30.99%,在改善伪线性卡尔曼滤波的稳定性的同时,增大了补偿算法的性能,可以为海上环境的机动平台目标跟踪提供参考意义。 展开更多

关键词 纯方位跟踪 残差 角度选择策略 伪线性卡尔曼滤波

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一种新的自适应非线性卡尔曼滤波算法 被引量：11

2

作者 王秋平 陈娟 +1 位作者 王显利 王习文 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第7期17-21,27,共6页

为避免由于系统噪声统计特性不准确所导致的滤波性能下降问题,改进了一种基于新息的系统噪声方差调整方法,并将其与扩展卡尔曼滤波、Unscented卡尔曼滤波和差分滤波相结合,形成自适应非线性卡尔曼滤波。将此方法应用到非线性测量光电跟... 为避免由于系统噪声统计特性不准确所导致的滤波性能下降问题,改进了一种基于新息的系统噪声方差调整方法,并将其与扩展卡尔曼滤波、Unscented卡尔曼滤波和差分滤波相结合,形成自适应非线性卡尔曼滤波。将此方法应用到非线性测量光电跟踪系统中,并与采用基本非线性卡尔曼滤波进行性能对比。仿真实验结果证明该方法可以实时调整系统噪声方差,有效地避免由于系统噪声统计特性不准确所带来的滤波性能下降的问题,而且其性能明显优于基本非线性卡尔曼滤波。 展开更多

关键词 系统噪声方差估计 卡尔曼滤波 自适应非线性卡尔曼滤波 非线性测量

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基于伪线性卡尔曼滤波的多站IRST系统跟踪技术 被引量：15

3

作者 辛云宏 杨万海 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期374-377,共4页

建立了目标的多站IRST(红外搜索与跟踪)系统的伪线性观测模型,基于该模型提出了匀速运动目标的伪线性卡尔曼滤波算法.算法利用伪线性方程组获得滤波器的初值,从而提高了滤波器的跟踪精度和速度.分别采用伪线性卡尔曼滤波器与推广卡尔曼... 建立了目标的多站IRST(红外搜索与跟踪)系统的伪线性观测模型,基于该模型提出了匀速运动目标的伪线性卡尔曼滤波算法.算法利用伪线性方程组获得滤波器的初值,从而提高了滤波器的跟踪精度和速度.分别采用伪线性卡尔曼滤波器与推广卡尔曼滤波器对目标进行跟踪的仿真结果表明:当探测器数目为3、4时,在跟踪初始阶段,伪线性卡尔曼滤波器在跟踪的速度和精度方面均优于推广卡尔曼滤波器,在稳定阶段,两者的性能基本相仿.当探测器数目为6时,则不论是在跟踪的初始阶段,还是在稳定阶段,伪线性卡尔曼滤波器与推广卡尔曼滤波器的性能基本相同. 展开更多

关键词 红外搜索与跟踪 多站 无源跟踪 伪线性卡尔曼滤波

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基于伪线性卡尔曼滤波的两站红外无源定位及跟踪技术 被引量：10

4

作者 辛云宏 杨万海 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期505-508,共4页

建立了目标的两站红外搜索与跟踪系统的伪线性观测模型,基于该模型提出了运动目标的伪线性卡尔曼滤波算法.该算法利用伪线性方程组获得滤波器的初值,从而提高了滤波器的跟踪精度和速度.分别采用伪线性卡尔曼滤波器与推广卡尔曼滤波器对... 建立了目标的两站红外搜索与跟踪系统的伪线性观测模型,基于该模型提出了运动目标的伪线性卡尔曼滤波算法.该算法利用伪线性方程组获得滤波器的初值,从而提高了滤波器的跟踪精度和速度.分别采用伪线性卡尔曼滤波器与推广卡尔曼滤波器对目标进行定位及跟踪的仿真结果表明:在跟踪初始阶段,伪线性卡尔曼滤波的跟踪精度明显优于推广卡尔曼滤波.在近距离范围,不论目标是匀速还是机动运动,两者的跟踪精度都非常高.在远距离范围,当目标机动时,伪线性卡尔曼滤波的跟踪精度明显优于推广卡尔曼滤波;当目标匀速运动时,推广卡尔曼滤波的跟踪精度略优于伪线性卡尔曼滤波.从整个仿真过程可以看出,目标的运动形式对推广卡尔曼滤波性能的影响是非常明显的,而对伪线性卡尔曼滤波性能的影响则很小. 展开更多

关键词 伪线性卡尔曼滤波 红外搜索与跟踪 无源跟踪

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基于伪线性卡尔曼滤波的智能雷角度跟踪双环算法 被引量：2

5

作者 王勇 王晓鸣 李文彬 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2004年第S5期243-244,248,共3页

基于三维坐标下的伪线性卡尔曼滤波方法,提出一种用于反直升机智能雷的目标角度跟踪双环算法,不仅可以对空间目标进行角度跟踪,还可以对目标的提前方位进行预报,使战斗部做好发射的准备。本文对此算法进行了数值仿真。仿真结果表明,通... 基于三维坐标下的伪线性卡尔曼滤波方法,提出一种用于反直升机智能雷的目标角度跟踪双环算法,不仅可以对空间目标进行角度跟踪,还可以对目标的提前方位进行预报,使战斗部做好发射的准备。本文对此算法进行了数值仿真。仿真结果表明,通过对目标的角度跟踪与预测,可用于解决智能雷与直升机弹目交汇的命中问题。 展开更多

关键词 角测量 角度跟踪 伪线性卡尔曼滤波 双环算法

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一种蜂窝网中伪线性卡尔曼滤波混合定位算法 被引量：1

6

作者 屈保平 王华剑 景占荣 《陕西科技大学学报（自然科学版）》 2013年第2期142-145,166,共5页

提出了蜂窝网中一种基于伪线性卡尔曼滤波的到达时间和到达角(TOA/AOA)混合定位的算法,能够对处于运动状态的用户进行跟踪定位.根据用户运动模型,使用笛卡尔坐标旋转以降低状态变量的维数,在确保跟踪精度的同时又降低了算法的运算量.同... 提出了蜂窝网中一种基于伪线性卡尔曼滤波的到达时间和到达角(TOA/AOA)混合定位的算法,能够对处于运动状态的用户进行跟踪定位.根据用户运动模型,使用笛卡尔坐标旋转以降低状态变量的维数,在确保跟踪精度的同时又降低了算法的运算量.同时考虑了用户在不同的观测平台间切换时实现连续跟踪的问题,分析和仿真了观测平台自身的定位误差和散射半径对跟踪精度的影响.结果表明算法的精度能够满足E911要求,并与最小二乘算法的定位精度进行了比较. 展开更多

关键词 伪线性卡尔曼滤波 TOA AOA 散射模型 定位

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基于支持向量机和卡尔曼滤波的机械零件剩余寿命预测模型研究 被引量：27

7

作者 于震梁 孙志礼 +1 位作者 曹汝男 王鹏 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期991-997,共7页

现有机械零件剩余寿命预测模型在建模过程中,无法同时采用已有数据库数据及被预测产品实时退化数据,为了弥补其不足,提出一种支持向量机(SVM)和非线性卡尔曼滤波相结合的机械零件剩余寿命预测模型。根据现有全寿命试验数据训练所得的SV... 现有机械零件剩余寿命预测模型在建模过程中,无法同时采用已有数据库数据及被预测产品实时退化数据,为了弥补其不足,提出一种支持向量机(SVM)和非线性卡尔曼滤波相结合的机械零件剩余寿命预测模型。根据现有全寿命试验数据训练所得的SVM回归模型,建立非线性卡尔曼滤波状态更新方程,依据机械零件退化特征构造时间更新方程,设定初始剩余寿命值及其方差,通过逐步迭代计算各时刻剩余寿命估计值及一定置信水平的置信区间。该计算模型能够充分利用现有零件与同类零件全寿命试验数据和被预测零件的实时状态退化数据,实现剩余寿命预测。以某型号滚动轴承为例,验证了所提出剩余寿命预测模型的精度、稳定性及工程应用价值。 展开更多

关键词 机械零件 剩余寿命 支持向量机 非线性卡尔曼滤波 置信区间

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卡尔曼滤波算法在多传感器融合技术中的应用 被引量：7

8

作者 杨宏 吴旭光 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2009年第5期251-254,共4页

为了进一步提高测量精度,针对多传感器融合技术和非线性系统的连续-离散卡尔曼滤波算法的研究,提出了一种综合卡尔曼滤波和数据融合算法的优点相结合的估计技术和算法。仿真结果表明在使用连续-离散卡尔曼滤波方法估计的基础上,进一步... 为了进一步提高测量精度,针对多传感器融合技术和非线性系统的连续-离散卡尔曼滤波算法的研究,提出了一种综合卡尔曼滤波和数据融合算法的优点相结合的估计技术和算法。仿真结果表明在使用连续-离散卡尔曼滤波方法估计的基础上,进一步采用加权融合算法,可以降低系统测量量的噪声干扰,并明显改善传感器测量参数的估计精度,其算法也是递推算法,可以满足实际应用中的实时性要求。 展开更多

关键词 数据融合 加权融合估计 非线性卡尔曼滤波

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提高惯导系统Unscented卡尔曼滤波实时性技术

9

作者 周战馨 陈家斌 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2007年第6期37-39,共3页

Unscented卡尔曼滤波(UKF)通过构造一组,具有与给定状态估计相同的一、二阶矩,也可能是高阶矩的样本点,实现对非线性系统的状态估计,因此其计算效率取决于能够捕获这些数字特征的样本点数目。通过构造n+2个样本点来捕获n维状态变量的均... Unscented卡尔曼滤波(UKF)通过构造一组,具有与给定状态估计相同的一、二阶矩,也可能是高阶矩的样本点,实现对非线性系统的状态估计,因此其计算效率取决于能够捕获这些数字特征的样本点数目。通过构造n+2个样本点来捕获n维状态变量的均值和方差,提出了将这种方法应用于惯性导航的初始对准。仿真结果表明在同等滤波精度的情况下,该方法比UKF计算效率更高,实时性更好。 展开更多

关键词 非线性滤波 Unscented卡尔曼滤波 初始对准

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基于卡尔曼滤波补偿的注采井间连通性反演方法

10

作者 陈肖 缪云 +3 位作者 李伟 王伟峰 廖梦娜 施浩 《科技通报》 2023年第12期16-22,54,共8页

海上水驱油田开发过程中,基于地质信息和动态资料建立的流线数值模拟过程复杂且存在较大不确定性,动态反演是矿场实践中快速获取注采连通性认识的一种重要方法。基于水电相似原理的阻容模型作为一种经典动态反演方法得到了广泛的应用。... 海上水驱油田开发过程中,基于地质信息和动态资料建立的流线数值模拟过程复杂且存在较大不确定性,动态反演是矿场实践中快速获取注采连通性认识的一种重要方法。基于水电相似原理的阻容模型作为一种经典动态反演方法得到了广泛的应用。然而,研究表明该方法将复杂的注采动态转化为简单的信号处理过程中存在较大不确定性,导致注采连通性认识失真。为更准确地获取注采连通系数,本文提出基于卡尔曼滤波补偿的注采井间连通性反演方法:首先通过卡尔曼滤波算法过滤观测数据中的噪点,降低观测误差;然后通过连通性分段评价和添加补偿因子降低动态快速波动导致的计算误差,提高模型预测稳定性与准确性。应用机理模型证实该改进模型具有准确性,可作为动态反演获取连通性认识的有效方法。 展开更多

关键词 卡尔曼滤波线性补偿 动态反演 井间连通性

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基于神经网络的误差补偿滤波器在陀螺漂移误差模型辨识中的应用

11

作者 陈平 胡恒章 罗晶 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1998年第1期32-35,共4页

用神经网络补偿非线性卡尔曼滤波器的状态估计误差，并将其用于陀螺漂移误差模型的参数辨识中，仿真结果表明该方法的有效性。

关键词 神经网络 非线性卡尔曼滤波 参数辨识 误差补偿

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基于伪线性KF和EKF的无源定位算法研究 被引量：4

12

作者 曾钰 林都 《中北大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2011年第2期174-178,共5页

针对扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter,EKF）对非线性观测模型观测时,滤波曲线易出现发散的问题,采用伪线性卡尔曼滤波（Pseudo-Linear Kalman Filter,PLKF）方法对非线性观测方程进行了分析.通过将非线性因素整合到观测矩阵中,... 针对扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter,EKF）对非线性观测模型观测时,滤波曲线易出现发散的问题,采用伪线性卡尔曼滤波（Pseudo-Linear Kalman Filter,PLKF）方法对非线性观测方程进行了分析.通过将非线性因素整合到观测矩阵中,实现了非线性观测方程的伪线性化,同时与两站点EKF算法进行了特性比较.通过Monte Carlo仿真得到了滤波误差,结果表明：对非线性观测模型定位时,采用单站伪线性KF算法,在x,y,z方向的滤波时间均在20个周期以内,均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）在0-1之间;而两站点EKF算法的滤波时间则在25~30个周期之间,均方根误差在1以上. 展开更多

关键词 扩展卡尔曼滤波 非线性观测模型 伪线性卡尔曼滤波 MONTE Carlo仿真

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基于分段线性KF的测向交叉定位算法 被引量：6

13

作者 黄雪梅 《现代防御技术》 北大核心 2017年第1期113-118,共6页

单站多点测向交叉定位是单站无源定位技术中较重要的一个分支,目前工程上应用广泛。当测向精度不高的时候,需要首先对方位角进行卡尔曼滤波,提高方位角估计精度后再进行定位,但是,如果单站定位工作时间较长,采用传统线性卡尔曼滤波方法... 单站多点测向交叉定位是单站无源定位技术中较重要的一个分支,目前工程上应用广泛。当测向精度不高的时候,需要首先对方位角进行卡尔曼滤波,提高方位角估计精度后再进行定位,但是,如果单站定位工作时间较长,采用传统线性卡尔曼滤波方法,方位角精度将逐步恶化,最终导致定位结果变差。针对此问题,给出了一种基于分段线性KF的处理方法。仿真结果表明,基于分段线性KF处理的定位算法可以解决定位工作时间较长,定位结果变差的问题,对提高定位精度和缩短定位收敛时间有较显著效果。这种方法简单适用,可以回避EKF,MGEKF等算法中对雅克比矩阵的复杂计算。 展开更多

关键词 单站 方位角 测向交叉定位 分段线性卡尔曼滤波 无源定位 扩展卡尔曼滤波

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涡扇发动机部件特性的滤波自动修正更新方法 被引量：6

14

作者 金鹏 鲁峰 黄金泉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2664-2672,共9页

针对航空发动机部件制造装配以及性能蜕化引起的平均模型与个体发动机之间的性能不匹配问题,提出一种基于非线性滤波算法的发动机部件特性自动修正方法。根据发动机部件级平均模型输出与个体量测数据的残差,利用数据处理策略结合无迹卡... 针对航空发动机部件制造装配以及性能蜕化引起的平均模型与个体发动机之间的性能不匹配问题,提出一种基于非线性滤波算法的发动机部件特性自动修正方法。根据发动机部件级平均模型输出与个体量测数据的残差,利用数据处理策略结合无迹卡尔曼滤波算法的不可测部件特性变化估计,自动更新发动机部件特性,建立发动机个体物理模型。通过小涵道比涡扇发动机仿真验证,结果表明该方法可自动修正发动机部件特性,相比较平均模型,通过该方法修正的发动机个体模型中各截面温度、压力计算偏差均在0.5%以内,有效提高涡扇发动机个体物理模型稳态、动态精度。 展开更多

关键词 涡扇发动机 部件级模型 部件特性更新 非线性卡尔曼滤波 自动修正

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三阶目标状态抗差估计

15

作者 丁嘉伦 罗丁利 +1 位作者 孙藏安 连豪 《火控雷达技术》 2024年第1期20-26,共7页

针对雷达组网滤波过程中的系统误差问题,本文在双站二阶抗差估计的基础上提出了一种在三站组网情况下减少航迹滤波系统误差的三阶抗差估计方法,并探讨了在两种不同布站方式下该方法对于减少滤波系统误差的效果。仿真结果证明,该方法在... 针对雷达组网滤波过程中的系统误差问题,本文在双站二阶抗差估计的基础上提出了一种在三站组网情况下减少航迹滤波系统误差的三阶抗差估计方法,并探讨了在两种不同布站方式下该方法对于减少滤波系统误差的效果。仿真结果证明,该方法在第一种布站方式下能够有效减少组网滤波过程中在距离维、方位维、俯仰维测量时产生的系统误差。 展开更多

关键词 线性卡尔曼滤波 抗差估计 雷达组网 系统误差

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雷达/红外复合导引头信息融合算法 被引量：15

16

作者 徐琰珂 梁晓庚 贾晓洪 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期30-36,共7页

毫米波雷达/红外成像复合制导已成为当前多模复合制导技术的研究热点。从毫米波雷达/红外成像复合导引头系统的特点及其工程应用出发,建立了一种基于联邦滤波(FF)的分布式雷达/红外复合导引头信息融合算法。首先,针对扩展卡尔曼滤波存... 毫米波雷达/红外成像复合制导已成为当前多模复合制导技术的研究热点。从毫米波雷达/红外成像复合导引头系统的特点及其工程应用出发,建立了一种基于联邦滤波(FF)的分布式雷达/红外复合导引头信息融合算法。首先,针对扩展卡尔曼滤波存在线性化误差以及雷达测量噪声非高斯的特点,采用粒子滤波算法(PF)设计雷达子滤波器;针对红外传感器不能测量目标距离的特点,采用伪线性卡尔曼滤波算法(PLKF)设计红外子滤波器。然后通过主滤波器进行信息融合,并对两个子滤波器进行信息分配和重置。仿真结果表明,该信息融合算法能够有效地提高雷达/红外复合导引头系统的目标跟踪精度及系统的稳定性。 展开更多

关键词 复合制导 信息融合 联邦滤波 粒子滤波 伪线性卡尔曼滤波

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一种基于空域和频域信息的固定单站无源定位跟踪改进算法 被引量：9

17

作者 王鼎 曲阜平 吴瑛 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第12期2891-2895,共5页

针对无源定位必须实现快速和稳定定位跟踪的要求,本文基于辐射源信号的空域和频域信息,提出了一种对运动辐射源的固定单站无源定位跟踪改进算法。文中首先利用辐射源信号的空域和频域变化量信息,通过伪线性卡尔曼滤波算法估计出目标的... 针对无源定位必须实现快速和稳定定位跟踪的要求,本文基于辐射源信号的空域和频域信息,提出了一种对运动辐射源的固定单站无源定位跟踪改进算法。文中首先利用辐射源信号的空域和频域变化量信息,通过伪线性卡尔曼滤波算法估计出目标的速度矢量;然后利用速度矢量的估计值直接获得目标位置矢量的估计,并将其作为标准卡尔曼滤波算法的观测值进行滤波;最后通过计算机仿真验证了该方法具有较高的定位精度和较快的收敛速度。 展开更多

关键词 无源定位 速度矢量 角度变化率 多普勒频率变化率 伪线性卡尔曼滤波

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静电加速度计悬浮质量块质心偏移量在轨标定 被引量：2

18

作者 廖鹤 董丰 +1 位作者 向小丽 王本利 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第6期707-711,共5页

高精度静电加速度计已广泛地应用于航天任务中,用于测量作用于航天器的非引力加速度。如果静电加速度计悬浮质量块的质心与航天器的质心安装有偏差时,重力梯度力、姿态耦合产生的干扰加速度,静电加速度计控制系统引入的干扰加速度等干... 高精度静电加速度计已广泛地应用于航天任务中,用于测量作用于航天器的非引力加速度。如果静电加速度计悬浮质量块的质心与航天器的质心安装有偏差时,重力梯度力、姿态耦合产生的干扰加速度,静电加速度计控制系统引入的干扰加速度等干扰力会夹杂在测量数据中。针对这一问题,研究了航天器小质量特性变化情况下,当静电加速度计处于动态设计良好并进入稳态后,利用静电加速度计、陀螺仪和磁强计作为敏感元件,基于非线性卡尔曼滤波理论的静电加速度计悬浮质量块质心偏移量的在轨标定。仿真结果表明,该方案的精度X向可以达到0.1mm,Y和Z向能达到0.04mm。 展开更多

关键词 静电加速度计 陀螺 磁强计 非线性卡尔曼滤波 质心偏移量

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一种速度矢量和位置矢量分离估计的固定单站无源定位改进算法 被引量：2

19

作者 王鼎 张莉 吴瑛 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期1342-1348,共7页

针对无源定位必须实现快速和稳定定位跟踪的要求,提出一种目标速度矢量和位置矢量分离估计的改进算法。该算法首先利用目标辐射源脉冲到达时间、到达方向、方位角变化率和仰角变化率建立了两组速度矢量作为变量的伪线性观测方程,并利用... 针对无源定位必须实现快速和稳定定位跟踪的要求,提出一种目标速度矢量和位置矢量分离估计的改进算法。该算法首先利用目标辐射源脉冲到达时间、到达方向、方位角变化率和仰角变化率建立了两组速度矢量作为变量的伪线性观测方程,并利用伪线性卡尔曼滤波算法估计目标速度,然后建立了将位置矢量作为变量的状态方程,而速度矢量作为确定性控制项加入状态方程,并利用修正增益扩展卡尔曼滤波算法对目标位置进行滤波。计算机仿真表明本文的算法具有定位精度高,收敛速度快的优点。 展开更多

关键词 无源定位 速度矢量 角度变化率 伪线性卡尔曼滤波 修正增益卡尔曼滤波

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飞机舱音背景声下的鲁棒语音端点检测 被引量：2

20

作者 雷鸣 李学仁 李果 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第10期83-86,共4页

有效提取飞机舱音背景声下的语音信息对飞机失事原因调查十分重要。提出了基于统计模型的语音端点检测方法。利用高斯混合模型逐帧计算语音/非语音状态的输出概率,利用后向估计方法和平行非线性卡尔曼滤波器估计非平稳噪声帧。最后,通... 有效提取飞机舱音背景声下的语音信息对飞机失事原因调查十分重要。提出了基于统计模型的语音端点检测方法。利用高斯混合模型逐帧计算语音/非语音状态的输出概率,利用后向估计方法和平行非线性卡尔曼滤波器估计非平稳噪声帧。最后,通过似然比门限值的计算区分语音和非语音段。与目前典型的语音端点检测算法的对比实验表明,在飞机舱音背景声下,该算法具有较好的准确性、自适应性和鲁棒性。 展开更多

关键词 语音端点检测 统计模型 非线性卡尔曼滤波 后向估计 鲁棒

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