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基于决策树和SVD的INS/GPS/UWB联邦卡尔曼滤波算法
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作者 时潮 孙飞 +3 位作者 梅子杰 罗晨 关翔中 刘乔 《无线电工程》 2025年第3期566-571,共6页
针对面向地面无人平台(Unmanned Ground Vehicle,UGV)的无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)动态跟踪和自主导航的实现问题,通过采用决策树算法建立信息源分类判据,提出基于奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)的联邦卡尔曼... 针对面向地面无人平台(Unmanned Ground Vehicle,UGV)的无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)动态跟踪和自主导航的实现问题,通过采用决策树算法建立信息源分类判据,提出基于奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)的联邦卡尔曼滤波算法,构建了一种组合导航系统,利用全球定位系统(Global Position System,GPS)和超宽带(Ultra WideBand,UWB)技术实时提供UAV相对于无人车的位置信息,修正补偿惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)的误差,提高系统的可靠性和容错性。仿真实验表明,该联邦卡尔曼滤波导航系统能够满足UAV在GPS信号或UWB信号无效情况下定位导航的精度要求,可大大提高INS/GPS/UWB组合导航系统的定位精度及容错能力。 展开更多
关键词 决策树 修正补偿惯性导航系统/全球定位系统/超宽带技术 联邦卡尔曼滤波 奇异值分解
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基于联邦卡尔曼滤波的月球车自主导航方法 被引量:8
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作者 裴福俊 居鹤华 崔平远 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期1429-1434,共6页
月球车自主导航系统是其完成月球探测任务的基础和关键,因此针对月球车导航的特殊要求设计了一种基于天文导航与航位推算相结合的月球车自主导航方法。首先根据月球车运动模型建立了系统的状态方程,然后利用太阳敏感器测量的太阳高度和... 月球车自主导航系统是其完成月球探测任务的基础和关键,因此针对月球车导航的特殊要求设计了一种基于天文导航与航位推算相结合的月球车自主导航方法。首先根据月球车运动模型建立了系统的状态方程,然后利用太阳敏感器测量的太阳高度和方位角为观测信息建立了天文子导航系统,以航位推算系统输出的航向角速率和月球车行进距离为观测信息建立了DR子导航系统,并采用了联邦卡尔曼滤波实现导航信息的最优估计和信息综合以增加导航系统的可靠性和容错能力。最后,通过计算机仿真证明该方法具有很好的位置和航向估计精度,同时该方法有效提高了月球车导航系统的可靠性和容错能力,是解决月球车自主导航问题的一种有效而实用的方法。 展开更多
关键词 月球车 天文导航 航位推算 太阳敏感器 联邦卡尔曼滤波
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联邦卡尔曼滤波在捷联惯导/全球定位/里程仪组合系统中的优化设计 被引量:8
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作者 张海龙 郝静如 李启光 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2009年第S1期66-68,73,共4页
基于Carlson提出的联邦卡尔曼滤波理论的原理和特点,建立了SINS/GPS/OD组合导航系统的数学模型,设计了组合系统的联邦滤波算法,并使用MATLAB对算法进行了仿真,仿真结果证明了联邦滤波器在组合导航系统应用中的可行性和优越性,该算法计... 基于Carlson提出的联邦卡尔曼滤波理论的原理和特点,建立了SINS/GPS/OD组合导航系统的数学模型,设计了组合系统的联邦滤波算法,并使用MATLAB对算法进行了仿真,仿真结果证明了联邦滤波器在组合导航系统应用中的可行性和优越性,该算法计算量小、容错性好,能实现较高的精度。 展开更多
关键词 联邦卡尔曼滤波 组合导航 捷联惯导系统 全球定位系统 里程仪
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基于马氏距离的联邦卡尔曼滤波在SINS/SRS/CNS导航中的应用 被引量:12
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作者 高社生 洪根元 +1 位作者 高广乐 高兵兵 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期141-146,共6页
可靠的导航信息是实现飞行器精准控制的重要条件。为提高SINS/SRS/CNS组合导航系统的可靠性与精度,提出了一种基于马氏距离的自适应联邦卡尔曼滤波算法(MD-AFKF)。在子系统传感器异常而导致产生异常量测信息时,采用基于马氏距离的噪声... 可靠的导航信息是实现飞行器精准控制的重要条件。为提高SINS/SRS/CNS组合导航系统的可靠性与精度,提出了一种基于马氏距离的自适应联邦卡尔曼滤波算法(MD-AFKF)。在子系统传感器异常而导致产生异常量测信息时,采用基于马氏距离的噪声估计方法适时调整子系统量测噪声统计特性,同时通过在信息融合和分配阶段引入自适应融合系数与分配系数,进一步衡量各子滤波器的滤波效果并调节其协方差阵,减少不准确的子滤波器估计对主滤波器的污染。最后通过仿真验证,相较于传统联邦卡尔曼滤波算法,基于马氏距离的自适应联邦卡尔曼滤波在传感器出现量测异常时,其速度和位置精度均提高了50%以上,提高了导航系统的精确性和稳定性。 展开更多
关键词 联邦卡尔曼滤波 传感器故障 容错能力 组合导航 马氏距离
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基于联邦卡尔曼滤波的组合导航定位算法 被引量:6
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作者 何伟 廉保旺 冯晓明 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2012年第8期147-150,共4页
在传统的GPS/INS紧耦合组合导航系统中,由于伪距和多普勒频移误差的存在,系统存在一定的误差偏移。针对这种误差偏移,设计了一种联邦卡尔曼滤波组合导航算法,该算法采用二级卡尔曼滤波器,将卫星接收模块解算出的伪距信息和多普勒频移信... 在传统的GPS/INS紧耦合组合导航系统中,由于伪距和多普勒频移误差的存在,系统存在一定的误差偏移。针对这种误差偏移,设计了一种联邦卡尔曼滤波组合导航算法,该算法采用二级卡尔曼滤波器,将卫星接收模块解算出的伪距信息和多普勒频移信息在第一级卡尔曼滤波后,与INS模块结算出的信息进行修正处理,再通过主滤波器得到紧耦合算法的INS解算结果校正量和定位位置最优估计。通过计算机仿真结果分析表明,该方法相对于传统的紧耦合组合导航算法可以有效减小误差,具有一定的理论价值和实用价值。 展开更多
关键词 联邦卡尔曼滤波 紧耦合 定位算法
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联邦卡尔曼滤波与集中式卡尔曼滤波的等价性 被引量:6
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作者 彭霞 张彦军 崔平远 《青岛科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2005年第2期169-172,共4页
给出了联邦卡尔曼滤波与集中式卡尔曼滤波的等价性证明,并用GPS/INS组合导航系统的静态仿真实验验证了等价性。
关键词 联邦卡尔曼滤波 集中式卡尔曼滤波 组合导航系统 信息融合
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联邦卡尔曼滤波在INS\GPS组合导航中的应用 被引量:4
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作者 张锐 张长虹 +1 位作者 李光春 陈利超 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2005年第SA期314-317,共4页
介绍了 INS\GPS 组合导航系统的优点;根据联邦卡尔曼滤波原理,设计了 INS\GPS 组合导航系统的滤波算法;对该组合系统的联邦卡尔曼滤波算法进行了仿真;仿真结果表明,在 INS\GPS 组合导航系统中采用联邦卡尔曼滤波,不仅提高了定位精度,而... 介绍了 INS\GPS 组合导航系统的优点;根据联邦卡尔曼滤波原理,设计了 INS\GPS 组合导航系统的滤波算法;对该组合系统的联邦卡尔曼滤波算法进行了仿真;仿真结果表明,在 INS\GPS 组合导航系统中采用联邦卡尔曼滤波,不仅提高了定位精度,而且保证了滤波的快速性。 展开更多
关键词 组合导航 联邦卡尔曼滤波 INS\GPS 滤波模型
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基于全局估计的联邦卡尔曼滤波信息同步方法 被引量:3
8
作者 张国良 曾静 邓方林 《航天控制》 CSCD 北大核心 2004年第5期42-44,72,共4页
组合导航系统一般采用联邦卡尔曼滤波作为基本的状态估计方法。由于各导航子系统的观测周期一般不相同 ,因而存在导航系统的观测时刻与滤波器的滤波时刻不一致的问题。本文提出了一种应用全局估计量与不同步观测量共同进行时间更新 ,以... 组合导航系统一般采用联邦卡尔曼滤波作为基本的状态估计方法。由于各导航子系统的观测周期一般不相同 ,因而存在导航系统的观测时刻与滤波器的滤波时刻不一致的问题。本文提出了一种应用全局估计量与不同步观测量共同进行时间更新 ,以获取同步观测信息的方法 。 展开更多
关键词 联邦卡尔曼滤波 多速率采样 信息同步 组合导航
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SINS/GPS/TACAN组合导航的联邦卡尔曼滤波方法 被引量:3
9
作者 王博 李一兵 吴必富 《电讯技术》 2008年第3期49-52,共4页
针对无人机飞行末段的飞行特点,提出了一种用战术空中导航系统(TACAN)辅助惯性导航系统(INS)、全球卫星定位系统(GPS)的新组合导航模式。详细推导了一种系数加权的联邦卡尔曼算法,并将此算法运用到SINS/GPS/TACAN组合导航中。通过融合... 针对无人机飞行末段的飞行特点,提出了一种用战术空中导航系统(TACAN)辅助惯性导航系统(INS)、全球卫星定位系统(GPS)的新组合导航模式。详细推导了一种系数加权的联邦卡尔曼算法,并将此算法运用到SINS/GPS/TACAN组合导航中。通过融合导航系统的导航信息估计出组合导航系统的误差状态量,以提高导航系统定位精度。此算法不必计算加权矩阵,从而避免了求解滤波误差方差阵的逆矩阵,运算速度有所提高。仿真计算结果表明,该算法可抑制滤波发散,并提高导航系统的精度和速度,此组合导航模式有较好的容错性和环境适应性,具有实用价值。 展开更多
关键词 无人机 惯性导航 组合导航 数据融合 联邦卡尔曼滤波
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联邦卡尔曼滤波在高速飞行器测距中的应用研究 被引量:2
10
作者 张怡 周桃云 周婧 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2007年第1期387-389,共3页
针对高速无人飞行器运动的特点,设计了一种基于匀加速直线运动的联邦卡尔曼滤波器。仿真结果表明:算法具有计算量小、信息传输量少的优点,在确保整个组合系统可靠性的前提下,导航精度有了明显提高。该方法可有效地提高导航系统的精度和... 针对高速无人飞行器运动的特点,设计了一种基于匀加速直线运动的联邦卡尔曼滤波器。仿真结果表明:算法具有计算量小、信息传输量少的优点,在确保整个组合系统可靠性的前提下,导航精度有了明显提高。该方法可有效地提高导航系统的精度和可靠性,在提高系统容错性能的同时,能够获得较好的估计精度,为组合导航系统的数据分析和处理提供了一种有效途径。 展开更多
关键词 无人机 联邦卡尔曼滤波 高速飞行器 信息分配
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MEMSIMU/GNSS联邦卡尔曼滤波中的基于四元数的约束算法(英文)
11
作者 刘华 刘彤 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期392-396,共5页
当全球导航卫星系统(GNSS)失效时,微硅机械(MEMS)惯性测量单元(IMU)与GNSS组合而成的导航系统性能会下降。针对于陆地车辆的导航应用,建立了一个联邦卡尔曼滤波器,四元数是其中一个局部滤波器的部分待估计状态。四元数所得到推算的沿车... 当全球导航卫星系统(GNSS)失效时,微硅机械(MEMS)惯性测量单元(IMU)与GNSS组合而成的导航系统性能会下降。针对于陆地车辆的导航应用,建立了一个联邦卡尔曼滤波器,四元数是其中一个局部滤波器的部分待估计状态。四元数所得到推算的沿车辆机体坐标系的加速度约束扩展了滤波器的观测量。车载试验表明,与传统滤波算法相比,使用该算法可使三维位置导航精度在GNSS信号失效30 s时提高25%,姿态和速度精度也相应的提高。 展开更多
关键词 MEMSIMU GNSS 四元数 联邦卡尔曼滤波
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基于残差χ~2检测方法的联邦卡尔曼滤波 被引量:3
12
作者 李腾 周姜滨 刘运鹏 《航天控制》 CSCD 北大核心 2017年第2期56-59,共4页
针对可重复使用亚轨道飞行器(SRLV)惯性/多传感器组合导航中某导航系统发生故障导致卡尔曼滤波器出现发散,提出了一种基于残差χ~2检测方法的联邦卡尔曼滤波。该方法通过对残差均值的检验来确定系统是否发生故障并进行隔离。实验结果表... 针对可重复使用亚轨道飞行器(SRLV)惯性/多传感器组合导航中某导航系统发生故障导致卡尔曼滤波器出现发散,提出了一种基于残差χ~2检测方法的联邦卡尔曼滤波。该方法通过对残差均值的检验来确定系统是否发生故障并进行隔离。实验结果表明,基于残差χ~2检测方法的联邦卡尔曼滤波能有效检验出系统故障,提高组合导航系统的可靠性。 展开更多
关键词 残差χ2检测 联邦卡尔曼滤波 组合导航
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联邦卡尔曼滤波技术在列车组合定位中的应用研究 被引量:5
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作者 王晓军 刘佳 +1 位作者 李辉 李振武 《铁道通信信号》 2015年第4期17-20,共4页
列车定位技术已向组合方向发展,组合定位能提高列车的定位精度及定位系统的稳定性,其中,数据融合算法是最关键的技术之一。将DGPS(差分GPS)、应答器、ODO(里程计)定位系统的定位信息采用联邦卡尔曼滤波进行信息融合,采用信息分配因子,... 列车定位技术已向组合方向发展,组合定位能提高列车的定位精度及定位系统的稳定性,其中,数据融合算法是最关键的技术之一。将DGPS(差分GPS)、应答器、ODO(里程计)定位系统的定位信息采用联邦卡尔曼滤波进行信息融合,采用信息分配因子,决定不同传感器定位信息在组合定位系统中所占的权值,可有效利用各种定位技术的优势;同时给出了算法的理论分析与仿真结果,证明了融合算法的可行性。 展开更多
关键词 组合定位 联邦卡尔曼滤波 信息分配因子
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置信检验自适应联邦卡尔曼滤波及其水下机器人组合导航应用 被引量:7
14
作者 陈帅 王宁 +2 位作者 陈廷凯 杨毅 田嘉禾 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第1期203-211,220,共10页
[目的]为解决载体受到扰动时组合导航精度下降的问题,提出一种基于置信检验自适应联邦卡尔曼滤波(CC-AFKF)框架。[方法]首先,将电子罗盘(EC)、全球定位系统(GPS)与惯性导航系统(INS)相结合;其次,构建置信检验模型,有效滤除INS/GPS和INS... [目的]为解决载体受到扰动时组合导航精度下降的问题,提出一种基于置信检验自适应联邦卡尔曼滤波(CC-AFKF)框架。[方法]首先,将电子罗盘(EC)、全球定位系统(GPS)与惯性导航系统(INS)相结合;其次,构建置信检验模型,有效滤除INS/GPS和INS/EC子系统中低置信度的量测值,保证量测值的准确性;最后,提出INS/GPS和INS/EC系统自适应调节因子策略,有效调整更新过程中系统噪声协方差。[结果]通过对具备INS/GPS/EC组合导航系统的水下机器人开展大量相关试验,结果表明,CC-AFKF算法相较于典型的卡尔曼滤波(KF)和联邦卡尔曼滤波(FKF)算法在位置和速度的融合精度上均能至少提高29%。[结论]研究成果可为松耦合组合导航系统的研究提供相应的方向和思路。 展开更多
关键词 置信检验 自适应联邦卡尔曼滤波 组合导航 水下机器人
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基于卡尔曼滤波的车辆状态与路面附着估计 被引量:16
15
作者 李刚 解瑞春 +1 位作者 李宁 宗长富 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期129-135,共7页
建立了采用Dugoff轮胎模型的三自由度车辆估算模型,设计了基于联邦卡尔曼滤波理论的车辆行驶状态估计算法与基于扩展卡尔曼滤波理论的路面附着系数估计算法,使车辆状态估计与路面附着估计相互联系、闭环反馈、同时进行.选择典型工况,应... 建立了采用Dugoff轮胎模型的三自由度车辆估算模型,设计了基于联邦卡尔曼滤波理论的车辆行驶状态估计算法与基于扩展卡尔曼滤波理论的路面附着系数估计算法,使车辆状态估计与路面附着估计相互联系、闭环反馈、同时进行.选择典型工况,应用Car Sim与Matlab/Simulink联合仿真实验对车辆状态算法和路面附着估计算法进行了验证.结果表明:文中算法能够实现对车辆状态及路面附着系数的准确估计. 展开更多
关键词 联邦卡尔曼滤波 Dugoff轮胎模型 车辆状态 路面附着系数
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一种新型自适应联邦滤波方法在战术导弹导航系统中的应用(英文) 被引量:3
16
作者 刘英 田蔚风 +2 位作者 赵健康 鲍其莲 朱士青 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期577-582,共6页
为满足复杂的环境下战术导弹导航系统的高可靠性导航的要求,对战术导弹的多传感器组合导航进行了研究。提出了一种基于新型自适应联邦卡尔曼滤波的巡航导弹SINS/GPS/EC组合导航方法,根据联邦滤波的分散滤波结构,分别建立了各滤波器的模... 为满足复杂的环境下战术导弹导航系统的高可靠性导航的要求,对战术导弹的多传感器组合导航进行了研究。提出了一种基于新型自适应联邦卡尔曼滤波的巡航导弹SINS/GPS/EC组合导航方法,根据联邦滤波的分散滤波结构,分别建立了各滤波器的模型,进行了仿真试验验证。仿真结果表明,采用新型自适应联邦卡尔曼滤波算法的导航精度比采用集中卡尔曼滤波算法提高幅度不大,略高一些,但从自适应联邦卡尔曼滤波器的容错性比集中卡尔曼滤波器好得多,便于各导航子系统的故障检查和隔离。本文设计自适应联邦SINS/GPS/EC滤波器的在子系统较多的组合导航设计中具有高可靠性、低计算量、低成本和小体积等优势,具有工程应用价值。 展开更多
关键词 自适应联邦卡尔曼滤波 SINS GPS EC 组合导航系统 战术导弹
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基于联邦滤波的异质异步多传感器组合导航算法 被引量:2
17
作者 姚晓涵 陈帅 +2 位作者 杨博 李杰 张敏 《航天控制》 CSCD 北大核心 2021年第5期27-31,38,共6页
针对多源组合导航中各导航子系统数据更新频率不一致导致滤波器量测信息非等间隔,以及动力学模型受到干扰量测信息异常的问题,提出一种基于多尺度模型的自适应组合导航信息融合算法。利用不同尺度上的观测信息在各尺度上进行Kalman滤波... 针对多源组合导航中各导航子系统数据更新频率不一致导致滤波器量测信息非等间隔,以及动力学模型受到干扰量测信息异常的问题,提出一种基于多尺度模型的自适应组合导航信息融合算法。利用不同尺度上的观测信息在各尺度上进行Kalman滤波,并经过融合最终获得基于全局的状态估计值。且以飞行器为应用对象,设计了适用于飞行器的惯导/卫星/高度计/航姿仪(SINS/GNSS/ALTM/AHRS)组合导航算法。根据观测信息和动力学模型异常情况,引入自适应因子,进而控制对量测预测值的信任度,有效地抑制了不精确估计对导航结果的影响。 展开更多
关键词 联邦卡尔曼滤波 多尺度模型 组合导航 自适应因子
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模糊自适应滤波在水下航行器组合导航系统中的应用 被引量:16
18
作者 王其 徐晓苏 +1 位作者 张涛 李佩娟 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第3期320-325,共6页
为了提高水下航行器组合导航系统精度和可靠性,针对水下航行器组合导航系统量测噪声统计特性随实际工作环境的不同而变化的特点,提出了基于模糊自适应联邦卡尔曼滤波的水下组合导航算法。通过监测理论残差与实际残差的协方差的一致程度... 为了提高水下航行器组合导航系统精度和可靠性,针对水下航行器组合导航系统量测噪声统计特性随实际工作环境的不同而变化的特点,提出了基于模糊自适应联邦卡尔曼滤波的水下组合导航算法。通过监测理论残差与实际残差的协方差的一致程度,应用模糊系统不断调整滤波器的增益系数,对子滤波器进行在线自适应调整,从而实现导航状态的最优估计滤波。通过对联邦滤波器信息分配系数模糊自适应调整,减少了滤波计算量,提高了滤波实时性。软件仿真实验结果表明:模糊自适应滤波可以有效地提高水下航行器组合导航系统的精度和可靠性,提高导航滤波实时性,克服传统的滤波算法的缺点与不足。 展开更多
关键词 水下航行器 组合导航系统 模糊自适应 联邦卡尔曼滤波
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组合导航系统几种滤波方法的分析比较及其性能评价 被引量:16
19
作者 钱华明 雷艳敏 谢常锁 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2006年第6期95-99,共5页
介绍了用于组合导航系统中的几种常用的滤波方法—如传统滤波方法中的集中卡尔曼滤波和联邦卡尔曼滤波、非传统滤波方法中的神经网络滤波,并从理论上分析了传统滤波方法和非传统滤波方法的优点和不足,最后以SINS/GPS组合导航系统为例进... 介绍了用于组合导航系统中的几种常用的滤波方法—如传统滤波方法中的集中卡尔曼滤波和联邦卡尔曼滤波、非传统滤波方法中的神经网络滤波,并从理论上分析了传统滤波方法和非传统滤波方法的优点和不足,最后以SINS/GPS组合导航系统为例进行了仿真。仿真结果表明,非传统的滤波算法在某些方面优于传统的滤波算法。 展开更多
关键词 组合导航系统 集中卡尔曼滤波 联邦卡尔曼滤波 神经网络滤波
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智能Kalman滤波在水下地形组合导航系统中的应用 被引量:5
20
作者 李佩娟 徐晓苏 张小飞 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第5期579-583,589,共6页
为了避免现实环境的动态变化对水下航行器系统模型造成的随机干扰影响,保证水下航行器长时间导航精度的稳定性,提出了利用RBF神经网络辅助联邦Kalman滤波方法对SINS/TAN/DVL/MCP组合导航系统进行信息融合。给出了各子导航系统的误差模型... 为了避免现实环境的动态变化对水下航行器系统模型造成的随机干扰影响,保证水下航行器长时间导航精度的稳定性,提出了利用RBF神经网络辅助联邦Kalman滤波方法对SINS/TAN/DVL/MCP组合导航系统进行信息融合。给出了各子导航系统的误差模型,通过足够精度的样本对前向神经网络进行离线训练,建立神经网络控制模型。仿真结果表明,该方法可使水下航行器的系统状态在较短的时间内以较高的精度达到稳定。通过与联邦Kalman滤波结果对比表明,采用智能控制方法辅助的信息融合方式的导航定位精度提高了一倍,能有效提高常规联邦Kalman滤波器的自适应能力,达到减小误差,提高精度的目的。 展开更多
关键词 组合导航系统 地形匹配 RBF神经网络 联邦卡尔曼滤波
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