基于修正协方差近似二阶扩展卡尔曼滤波算法的电池荷电状态估算

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作者 王伯运 何耀 郑昕昕 《汽车工程师》 2023年第2期1-8,共8页

为解决扩展卡尔曼滤波(EKF)算法中由非线性变换忽略高阶泰勒项引起的荷电状态(SOC)估算误差和在迭代过程中协方差容易出现病态的问题,采用修正协方差近似二阶扩展卡尔曼滤波(MVASOEKF)算法,通过混合脉冲功率特性试验对等效模型内部参数... 为解决扩展卡尔曼滤波(EKF)算法中由非线性变换忽略高阶泰勒项引起的荷电状态(SOC)估算误差和在迭代过程中协方差容易出现病态的问题,采用修正协方差近似二阶扩展卡尔曼滤波(MVASOEKF)算法,通过混合脉冲功率特性试验对等效模型内部参数进行离线辨识并建立了二阶RC等效电池模型,在MATLAB/Simulink平台上进行SOC估算,结果表明,EKF算法估算平均绝对误差约为2.0%,MVASOEKF算法估算平均绝对误差约为0.5%,与EKF算法相比,MVASOEKF算法虽增加了一定的计算量,但是SOC估计精度明显改善,且收敛性更好。 展开更多

关键词 二阶RC 等效电池模型 参数辨识 荷电状态估算 修正协方差近似二阶扩展卡尔曼滤波

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多传感器非线性系统序贯观测融合二阶扩展卡尔曼滤波器

2

作者 姜吉鹏 孙书利 《黑龙江大学工程学报（中英俄文）》 2024年第1期27-39,共13页

对多传感器非线性系统提出了一种序贯观测融合二阶扩展卡尔曼滤波(Second-order Extended Kalman Filter,SOEKF)算法。该算法的中心思想是根据传感器观测数据到达融合中心的先后次序依次进行处理。研究表明,提出的序贯观测融合SOEKF算... 对多传感器非线性系统提出了一种序贯观测融合二阶扩展卡尔曼滤波(Second-order Extended Kalman Filter,SOEKF)算法。该算法的中心思想是根据传感器观测数据到达融合中心的先后次序依次进行处理。研究表明,提出的序贯观测融合SOEKF算法比集中式观测融合EKF算法具有更高的精度;与集中式观测融合SOEKF算法精度相当,且具有更低的计算复杂度。目标跟踪系统的仿真验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 多传感器信息融合 序贯观测融合 非线性系统 二阶扩展卡尔曼滤波器

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基于扩展卡尔曼滤波模型的电动汽车锂电池SOC估算研究 被引量：6

3

作者 高文哲 黄涛 《通信电源技术》 2020年第1期44-45,47,共3页

针对新能源电动汽车锂电池电荷状态SOC估算问题,在锂电池二阶RC等效电路模型基础上,引入扩展卡尔曼滤波方法,利用扩展卡尔曼滤波方法处理复杂非线性系统能力,建立了扩展卡尔曼滤波锂电池SOC估算模型,并通过MATLAB/Simulink对新建模型仿... 针对新能源电动汽车锂电池电荷状态SOC估算问题,在锂电池二阶RC等效电路模型基础上,引入扩展卡尔曼滤波方法,利用扩展卡尔曼滤波方法处理复杂非线性系统能力,建立了扩展卡尔曼滤波锂电池SOC估算模型,并通过MATLAB/Simulink对新建模型仿真分析。仿真结果显示,建立的扩展卡尔曼滤波锂电池SOC估算模型具有较高估算精度,整体误差小于±0.05%,满足新能源电动汽车对锂电池SOC估算要求。 展开更多

关键词 SOC 扩展卡尔曼滤波 二阶RC模型

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卡尔曼滤波算法研究 被引量：25

4

作者 毛秀华 吴健 《舰船电子对抗》 2017年第3期64-68,共5页

对卡尔曼滤波的起源和发展进行了简述,然后对标准卡尔曼滤波的定义和模型进行了回顾,重点对近似二阶扩展卡尔曼滤波、扩维无迹卡尔曼滤波和自适应卡尔曼滤波等3种最新改进型的卡尔曼滤波算法进行了详细阐述,最后对这3种新改进型的卡尔... 对卡尔曼滤波的起源和发展进行了简述,然后对标准卡尔曼滤波的定义和模型进行了回顾,重点对近似二阶扩展卡尔曼滤波、扩维无迹卡尔曼滤波和自适应卡尔曼滤波等3种最新改进型的卡尔曼滤波算法进行了详细阐述,最后对这3种新改进型的卡尔曼滤波算法的优缺点进行了对比分析,对各自的适用领域和场景进行了说明。 展开更多

关键词 卡尔曼滤波 近似二阶扩展卡尔曼滤波 无迹卡尔曼滤波 自适应卡尔曼滤波

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基于二阶差分滤波器的水下目标纯方位角跟踪 被引量：1

5

作者 王宏健 徐金龙 +1 位作者 么洪飞 张爱华 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期87-92,共6页

针对被动单声呐平台对水下目标的纯方位角跟踪问题,提出基于二阶差分滤波器的水下目标纯方位角跟踪方法。采用二阶Stirling插值公式对系统模型中的非线性项进行线性化,使系统误差协方差矩阵正定,保证了滤波算法的稳定性,避免了传统扩展... 针对被动单声呐平台对水下目标的纯方位角跟踪问题,提出基于二阶差分滤波器的水下目标纯方位角跟踪方法。采用二阶Stirling插值公式对系统模型中的非线性项进行线性化,使系统误差协方差矩阵正定,保证了滤波算法的稳定性,避免了传统扩展卡尔曼滤波算法由于需要计算Jacobian矩阵而导致计算复杂、难以应用的问题。建立了被动声呐平台测量模型和水下目标的运动学模型,并应用Monte Carlo方法完成仿真实验。仿真结果表明,基于二阶差分滤波器的水下目标纯方位角跟踪算法具有较快速准确的跟踪响应,通过RMSE概率统计方法进一步验证了这种方法具有较高的估计精度。 展开更多

关键词 水下目标 纯方位角跟踪 二阶差分滤波器 扩展卡尔曼滤波器 MONTE Carlo仿真

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免微分非线性Bayesian滤波方法评述 被引量：12

6

作者 程水英 邹继伟 汤鹏 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期843-857,876,共16页

以非线性递推Bayesian滤波问题的求解及其历史渊源为起点,分两类对各种免微分非线性Bayesian滤波方法或免微分方法的原理和算法进行了评述:一类是以线性最小均方误差最优估计子为特点的免微分高斯滤波,包括无味卡尔曼滤波、均差滤波器... 以非线性递推Bayesian滤波问题的求解及其历史渊源为起点,分两类对各种免微分非线性Bayesian滤波方法或免微分方法的原理和算法进行了评述:一类是以线性最小均方误差最优估计子为特点的免微分高斯滤波,包括无味卡尔曼滤波、均差滤波器、中心差分滤波器和Gauss-Hermite滤波器或积分卡尔曼滤波器;另一类是后验密度数值逼近免微分方法,包括栅格法(GBMs)与近似栅格法、矩近似法和以粒子滤波为代表的Monte Carlo方法。其中还包括了作者的一些最新研究成果,如迭代UKF算法、裂变自举PF算法和关于粒子滤波算法有限收敛界的概念等。之后从加权统计线性回归的角度对两类免微分方法进行了统一认识,统一为以数值方法为特点的广义PF。为了建立一个关于各种免微分算法性能的整体印象,论文还通过一个复杂的递推非线性滤波估计例子,用MonteCarlo仿真实验的方法对7种典型的免微分方法和和传统的EKF算法进行了比较研究。最后对两类免微分方法进行了简单的比较,并指出了进一步研究的方向。 展开更多

关键词 非线性估计 递推Bayesian滤波 扩展卡尔曼滤波 高斯滤波 无味变换 无味卡尔曼滤波 均差 滤波器 中心差分滤波器 Gauss—Hermite滤波器 积分卡尔曼滤波器 迭代无味卡尔曼滤波 栅格法 近似栅格 法 矩近似法 Monte CARLO方法 粒子滤波 裂变自举粒子滤波 加权统计线性回归

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弹载SINS四元数模约束下滤波空中对准 被引量：7

7

作者 梅春波 秦永元 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第9期1107-1113,共7页

针对弹载SINS/GPS系统的空中对准,提出一种四元数模约束条件下的非线性滤波初始对准算法。首先,利用坐标变换和四元数姿态描述,将传统的强非线性滤波对准问题转化为一个二阶弱非线性滤波问题;其次,采用二阶扩展卡尔曼滤波(EKF)对二阶非... 针对弹载SINS/GPS系统的空中对准,提出一种四元数模约束条件下的非线性滤波初始对准算法。首先,利用坐标变换和四元数姿态描述,将传统的强非线性滤波对准问题转化为一个二阶弱非线性滤波问题;其次,采用二阶扩展卡尔曼滤波(EKF)对二阶非线性部分进行处理,得到一种简洁的滤波对准方案;最后,推导了四元数模约束条件下滤波算法的最优实现,及反馈四元数估计结果时的闭环滤波形式。利用车载MEMS IMU/GPS系统,进行了初始对准的地面试验,结果表明,在车辆弱机动条件下,对准算法能够实现姿态和惯性器件误差的快速估计,实现惯导系统的对准。 展开更多

关键词 空中对准 模值约束 准线性滤波 二阶扩展卡尔曼滤波

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大失准角下SINS的KF/EKF2混合滤波对准 被引量：7

8

作者 赵彦明 秦永元 《压电与声光》 CAS 北大核心 2020年第1期137-141,共5页

针对捷联惯导系统(SINS)大失准角下滤波对准过程中非线性滤波器状态维数过大的问题,提出了一种基于模型分解的卡尔曼滤波/二阶扩展卡尔曼滤波(KF/EKF2)混合滤波方法,将基于欧拉平台误差角的非线性滤波模型分解为线性部分和非线性部分,... 针对捷联惯导系统(SINS)大失准角下滤波对准过程中非线性滤波器状态维数过大的问题,提出了一种基于模型分解的卡尔曼滤波/二阶扩展卡尔曼滤波(KF/EKF2)混合滤波方法,将基于欧拉平台误差角的非线性滤波模型分解为线性部分和非线性部分,分别采用线性KF滤波和非线性EKF2滤波处理,并且设计了混合滤波的滤波步骤。实验结果表明,KF/EKF2混合滤波算法在计算量、实时性及精度等方面优于最常用的无迹卡尔曼滤波(UKF)和EKF2滤波。 展开更多

关键词 大失准角 初始对准 卡尔曼滤波(KF) 二阶扩展卡尔曼滤波(EKF2) 混合滤波

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一步数据关联GLMB扩展目标跟踪算法 被引量：6

9

作者 李翠芸 李洋 +1 位作者 姬红兵 石仁政 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期137-143,共7页

针对传统的扩展目标跟踪算法在目标近邻场景中由于量测不可分导致跟踪性能下降的问题,提出了一种基于一步数据关联的扩展目标跟踪算法。该算法用乘性噪声模型对目标进行建模,将联合概率数据关联理论中的一步数据关联处理方法与广义标签... 针对传统的扩展目标跟踪算法在目标近邻场景中由于量测不可分导致跟踪性能下降的问题,提出了一种基于一步数据关联的扩展目标跟踪算法。该算法用乘性噪声模型对目标进行建模,将联合概率数据关联理论中的一步数据关联处理方法与广义标签多伯努利滤波器相结合,实现在量测难以划分情况下的多扩展目标跟踪。仿真实验表明,该算法能够在交叉、近邻场景中实现对目标的有效跟踪,并且在估计精度方面优于传统的基于量测划分的扩展目标跟踪算法。 展开更多

关键词 扩展目标跟踪 乘性噪声模型 二阶扩展卡尔曼滤波算法 数据关联 广义标签多伯努利滤波器

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插值滤波器在单站外辐射源无源定位中的应用 被引量：1

10

作者 苏卡尼 吕明 《舰船电子工程》 2006年第4期146-148,162,共4页

把一种基于stirling内插公式的插值滤波器(DDF),应用于单站外辐射源无源定位中的非线性滤波问题。与传统扩展kalman滤波(EKF)相比,插值滤波器避免了非线性方程泰勒展开求解的过程,同时实现复杂性和计算量都很小。计算机仿真表明,一阶插... 把一种基于stirling内插公式的插值滤波器(DDF),应用于单站外辐射源无源定位中的非线性滤波问题。与传统扩展kalman滤波(EKF)相比,插值滤波器避免了非线性方程泰勒展开求解的过程,同时实现复杂性和计算量都很小。计算机仿真表明,一阶插值滤波(DD1)滤波精度相当EKF,而二阶插值滤波(DD2)滤波精度接近甚至略优于无轨迹kalman滤波(UKF)。 展开更多

关键词 无源定位 非线性系统 stirling内插公式 一阶插值滤波 二阶插值滤波 扩展卡尔曼滤波

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大失准角条件下制导炮弹组合导航方法研究

11

作者 卢宝峰 梅春波 +1 位作者 杨鹏翔 张昊 《弹箭与制导学报》 北大核心 2024年第5期115-120,共6页

制导炮弹多采用发射后上电空中对准的方式实现导航初始信息的获取,初始姿态信息中滚转角的获取难度远高于俯仰角和偏航角。针对空中对准中滚转角信息获取难度较高的问题,提出了一种适用于大初始滚转角误差的组合导航方法,旨在省略滚转... 制导炮弹多采用发射后上电空中对准的方式实现导航初始信息的获取,初始姿态信息中滚转角的获取难度远高于俯仰角和偏航角。针对空中对准中滚转角信息获取难度较高的问题,提出了一种适用于大初始滚转角误差的组合导航方法,旨在省略滚转角对准过程和压缩空中对准时间。通过在组合导航状态向量中引入四元数误差,将状态方程的强非线性误差模型转换为了二阶非线性模型,降低了系统的复杂度。在此基础上,采用二阶扩展卡尔曼滤波方法实现惯性导航系统各项误差的估计,并基于四元数模1约束设计了优化的量测更新方法。各量级初始滚转角误差下的半实物仿真结果表明:所设计方法可适应大初始滚转角误差情况,7 s内滚转角误差可由180°收敛至10°内;各量级初始滚转角误差下收敛位置稳定一致,有效的提升了组合导航的适应性。 展开更多

关键词 组合导航系统 二阶非线性 大失准角 扩展卡尔曼滤波

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空间碎片在轨识别与精确定位方法 被引量：11

12

作者 翟光 赵琪 张景瑞 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第B05期169-176,共8页

提出了一种基于可见光相机与激光测距仪的空间碎片在轨识别与定位方法。空间碎片的相对速度、距离等因素直接影响碎片成像轨迹。为完成帧间匹配,采用与轨迹边缘具有等价二阶中心矩的椭圆描述其特征,并以此制定帧间匹配准则。通过帧间匹... 提出了一种基于可见光相机与激光测距仪的空间碎片在轨识别与定位方法。空间碎片的相对速度、距离等因素直接影响碎片成像轨迹。为完成帧间匹配,采用与轨迹边缘具有等价二阶中心矩的椭圆描述其特征,并以此制定帧间匹配准则。通过帧间匹配,即可获得图像中碎片的坐标,解算出碎片方位角。当仅有测角信息时,采用位置-速度滤波算法,引导激光测距仪对目标相对距离进行测量;当同时具备测角信息与测距信息时,采用扩展Kalman滤波算法对目标进行滤波定位,并获得高精度的目标运动状态信息。 展开更多

关键词 空间碎片 在轨识别 二阶中心矩 扩展卡尔曼滤波 精确定位

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基于加权多新息AEKF的锂电池SOC在线估算 被引量：4

13

作者 乔家璐 王顺利 +2 位作者 于春梅 史卫豪 杨潇 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2318-2325,共8页

为实现大功率锂离子电池荷电状态的实时准确估算,以三元锂离子电池为研究对象,提出了一种加权多新息理论与自适应扩展卡尔曼滤波相结合的算法。利用多个时刻的残差和卡尔曼增益对估计值进行校正,并根据所包含的信息量为每个残差配置不... 为实现大功率锂离子电池荷电状态的实时准确估算,以三元锂离子电池为研究对象,提出了一种加权多新息理论与自适应扩展卡尔曼滤波相结合的算法。利用多个时刻的残差和卡尔曼增益对估计值进行校正,并根据所包含的信息量为每个残差配置不同的权重。通过对系统噪声协方差和误差协方差的实时更新,自适应地调节和修正当前估计值。为验证算法合理性,采用二阶RC等效电路模型来表征电池动态特性,并在不同工况下进行实验验证。实验结果表明,在DST和BBDST工况下的估算均方根误差分别为1.31%和1.23%,验证了所提出算法具有良好的精度和收敛性。加权多新息自适应扩展卡尔曼滤波算法为锂电池的精确状态估算和广泛应用提供了理论基础。 展开更多

关键词 锂离子电池 二阶RC模型 荷电状态 加权多新息 自适应扩展卡尔曼滤波

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基于EKF-PF算法的退役动力锂电池SOC估计 被引量：1

14

作者 张珂瑞 王维庆 《现代电子技术》 2023年第5期145-150,共6页

为准确估计退役动力锂电池的荷电状态(SOC),避免其在储能系统中因放电容量不一致导致运行效果不佳,保障储能系统安全运行,提出了利用扩展卡尔曼粒子滤波算法(EKF-PF)与二阶Thevenin等效电路模型相结合的方法估计退役动力锂电池的荷电状... 为准确估计退役动力锂电池的荷电状态(SOC),避免其在储能系统中因放电容量不一致导致运行效果不佳,保障储能系统安全运行,提出了利用扩展卡尔曼粒子滤波算法(EKF-PF)与二阶Thevenin等效电路模型相结合的方法估计退役动力锂电池的荷电状态。该方法首先采用二阶Thevenin等效电路构建退役动力锂电池的等效电路模型,写出观测方程与状态方程;其次利用含遗忘因子的递推最小二乘法(FFRLS)对建立的等效电路模型进行参数辨识;最终通过EKF-PF算法在城市道路循环(UDDS)工况下对退役动力锂电池进行在线SOC估计,并与粒子滤波(PF)算法做对比。实验结果表明,EKFPF算法在估计退役动力电池SOC时能将其平均误差控制在1.23%以内,最大误差控制在3.37%以内,优于PF算法的估计结果。证明了EKF-PF算法在估计退役动力锂电池SOC时具有更高的精度和应用价值。 展开更多

关键词 退役电池 参数辨识 荷电状态 扩展卡尔曼滤波 粒子滤波 二阶等效模型 在线估计 城市道路循环工况

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基于在线参数辨识和AEKF的锂电池SOC估计 被引量：28

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作者 田茂飞 安治国 +3 位作者 陈星 赵琳 李亚坤 司鑫 《储能科学与技术》 CAS CSCD 2019年第4期745-750,共6页

SOC的准确估计对提高电池的动态性能和能量利用效率至关重要,估计过程中,模型参数不准确以及系统噪声的不确定性都会对结果产生较大影响。为减小模型参数辨识和系统噪声对SOC估计精度的影响,本文采用二阶RC等效电路模型,结合自适应扩展... SOC的准确估计对提高电池的动态性能和能量利用效率至关重要,估计过程中,模型参数不准确以及系统噪声的不确定性都会对结果产生较大影响。为减小模型参数辨识和系统噪声对SOC估计精度的影响,本文采用二阶RC等效电路模型,结合自适应扩展卡尔曼滤波算法(AEKF)进行锂电池的SOC估计。用带有遗忘因子的最小二乘法对模型参数进行在线辨识,以减小由参数辨识引起的估计误差,AEKF可以对系统和过程噪声进行修正,从而减小噪声对SOC估计的影响。最后分别用EKF和AEKF进行SOC估计并比较其误差,结果表明,AEKF联合最小二乘法参数在线辨识具有更高的精度和更好的适应性。 展开更多

关键词 SOC估计 二阶RC模型 在线参数辨识 扩展卡尔曼滤波 自适应扩展卡尔曼滤波

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