基于扩展卡尔曼滤波的交互式多模型跟踪算法研究 被引量：3

1

作者 陈晓楠 张子阔 +2 位作者 索继东 罗超发 杜振邦 《现代电子技术》 北大核心 2024年第13期71-76,共6页

在辅助驾驶系统中,行人轨迹跟踪一直是一项有挑战性的任务,因为行人的回波信号中往往存在着许多干扰噪声。此外,行人在运动过程中可能会做出突然转身或其他改变方向的行为,这将直接导致行人运动轨迹呈现出非线性特征。针对上述问题,文... 在辅助驾驶系统中,行人轨迹跟踪一直是一项有挑战性的任务,因为行人的回波信号中往往存在着许多干扰噪声。此外,行人在运动过程中可能会做出突然转身或其他改变方向的行为,这将直接导致行人运动轨迹呈现出非线性特征。针对上述问题,文中提出一种基于扩展卡尔曼滤波的交互式多模型跟踪(IMM-EKF)方法,适用于毫米波雷达对行人进行轨迹跟踪。首先,在扩展卡尔曼滤波算法(EKF)的基础上重构状态预测协方差矩阵,来补偿EKF非线性化过程中引入的误差;然后将改进的EKF作为交互式多模型算法(IMM)中的滤波器,根据行人运动特性选择匀速模型和协调转弯模型作为跟踪模型,利用所提出的IMM-EKF算法进行轨迹跟踪。实验结果表明,所提出的滤波算法较典型的EKF和改进的EKF算法,在跟踪滤波精度方面均有所提升,同时具备更优的跟踪鲁棒性。 展开更多

关键词 行人轨迹跟踪 扩展卡尔曼滤波 交互式多模型 毫米波雷达 状态预测协方差矩阵 辅助驾驶

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多传感信息融合的改进扩展卡尔曼滤波定姿 被引量：33

2

作者 邹波 张华 姜军 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2014年第4期1035-1038,1042,共5页

针对现有多传感器融合方法精度低、计算复杂等问题,提出了利用微惯性航姿系统的高精度传感器陀螺仪、加速度计和磁力计组合确定姿态的算法。对采集到的原始数据进行误差补偿和滤波,降低传感器本身噪声,采用四元素的四阶龙格库塔法求解... 针对现有多传感器融合方法精度低、计算复杂等问题,提出了利用微惯性航姿系统的高精度传感器陀螺仪、加速度计和磁力计组合确定姿态的算法。对采集到的原始数据进行误差补偿和滤波,降低传感器本身噪声,采用四元素的四阶龙格库塔法求解陀螺仪的角度消除奇点问题。将陀螺仪数据作为预测数据,估计出卡尔曼的过程协方差;加速度计和磁力计数据作为观测数据,结合陀螺仪的误差估计出测量噪声协方差,通过卡尔曼滤波实现多传感信息融合,实现了准确的姿态定位。实验分析不同算法的误差,证明了算法的精确性和可靠性。 展开更多

关键词 扩展卡尔曼滤波 陀螺仪 加速度计 磁力计 协方差 姿态角估计

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基于量子粒子群优化和扩展卡尔曼滤波的相量测量算法 被引量：1

3

作者 谢运华 赵庆生 +1 位作者 郭贺宏 张学军 《水电能源科学》 北大核心 2016年第5期194-198,共5页

电力系统中的信号往往含有各种噪声、谐波、间谐波的干扰,严重影响了相量测量的精度。对此,在复数扩展卡尔曼滤波(ECKF)的基础上,运用改进的量子粒子群优化(IQPSO)算法改进滤波迭代过程中的量测噪声协方差矩阵和模型噪声协方差矩阵,并... 电力系统中的信号往往含有各种噪声、谐波、间谐波的干扰,严重影响了相量测量的精度。对此,在复数扩展卡尔曼滤波(ECKF)的基础上,运用改进的量子粒子群优化(IQPSO)算法改进滤波迭代过程中的量测噪声协方差矩阵和模型噪声协方差矩阵,并测量电力信号的幅值、频率和相角。对各种非平稳正弦信号的仿真结果表明,相较修正的复数扩展卡尔曼滤波(RECKF)算法,IQPSO-ECKF算法提高了复数扩展卡尔曼滤波的相量测量精度和收敛速度。研究成果丰富了电力系统信号测量的内容。 展开更多

关键词 量子粒子群优化 复数扩展卡尔曼滤波 相量测量 量测噪声协方差矩阵 模型噪声协方差矩阵

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无迹卡尔曼滤波及其平方根形式在电力系统动态状态估计中的应用 被引量：46

4

作者 卫志农 孙国强 庞博 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第16期74-80,共7页

针对扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)的不足,将不需要对非线性系统函数进行线性化的无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)方法引入电力系统动态状态估计,采用生成Sigma点数量最少的比例最小偏度单形采样策略进行无... 针对扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)的不足,将不需要对非线性系统函数进行线性化的无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)方法引入电力系统动态状态估计,采用生成Sigma点数量最少的比例最小偏度单形采样策略进行无迹变换。以IEEE 14系统为算例,仿真结果表明引入UKF后,估计结果的精度有所提高,但算法的效率较低,且数值稳定性较差。进一步引入平方根形式的UKF(square root UKF,SRUKF)模型,IEEE 14及IEEE 30测试系统的仿真结果证明:在不需要大量牺牲计算时间的同时,算法的数值稳定性得到了改善。表明SRUKF的引入对动态状态估计方法的改进是有效的。 展开更多

关键词 电力系统 动态状态估计 扩展卡尔曼滤波 无迹 卡尔曼滤波 平方根形式的无迹卡尔曼滤波

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基于模糊自适应卡尔曼滤波的移动机器人定位方法 被引量：4

5

作者 徐海伟 殷波 徐涛 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2009年第8期2974-2976,共3页

针对移动机器人定位过程中噪声统计特性不确定的问题,提出一种模糊自适应扩展卡尔曼滤波定位方法。利用模糊理论和协方差匹配技术对扩展卡尔曼滤波算法中的观测噪声协方差R进行自适应调整,实现定位算法性能的在线改进;同时采用传感器故... 针对移动机器人定位过程中噪声统计特性不确定的问题,提出一种模糊自适应扩展卡尔曼滤波定位方法。利用模糊理论和协方差匹配技术对扩展卡尔曼滤波算法中的观测噪声协方差R进行自适应调整,实现定位算法性能的在线改进;同时采用传感器故障诊断与修复算法来监测传感器的工作状态,提高定位算法的鲁棒性。将该方法用于观测噪声统计特性未知情况下的移动机器人定位。实验结果表明,该方法可以有效地降低观测噪声先验信息不确定的影响,提高机器人定位的精度。 展开更多

关键词 移动机器人定位 扩展卡尔曼滤波 模糊理论 协方差匹配

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基于特征点云统计的多传感器融合定位方法 被引量：3

6

作者 胡欢 贾田鹏 张英 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第3期125-129,共5页

精准定位是实现移动机器人自主导航的先决条件。为解决单一传感器的局限性问题,提出了一种通过扩展卡尔曼滤波(EKF)算法对轮速计和视觉惯性传感器的信息进行融合定位。针对视觉受到遮挡干扰后影响融合定位的问题,提出了基于特征点云个... 精准定位是实现移动机器人自主导航的先决条件。为解决单一传感器的局限性问题,提出了一种通过扩展卡尔曼滤波(EKF)算法对轮速计和视觉惯性传感器的信息进行融合定位。针对视觉受到遮挡干扰后影响融合定位的问题,提出了基于特征点云个数的改进EKF融合定位算法。该算法通过特征点云个数和方差系数计算函数,动态地更新视觉惯性里程计(VIO)的噪声协方差矩阵,以便消除视觉被遮挡后对系统定位结果的影响。仿真实验结果表明:提出的基于特征点云个数的EKF融合定位和传统EKF融合定位相比,在定位精度上相差无几,但在鲁棒性上大幅提升。实物实验结果进一步验证了所提出的融合定位方法能够有效消除视觉受到遮挡后对定位结果的影响。 展开更多

关键词 多传感器融合定位 扩展卡尔曼滤波 特征点云 噪声协方差矩阵

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基于空间分集的MIMO雷达目标跟踪算法研究 被引量：1

7

作者 王丽 冯讯 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2012年第5期26-30,共5页

针对基于空间分集的多输入多输出(MIMO)雷达多发多收的特殊结构,建立了基于逆协方差形式扩展卡尔曼滤波算法的MIMO雷达目标跟踪滤波模型,分析了影响算法滤波精度的4个因素,分别为信噪比、信号带宽、天线数以及天线与目标间的位置关系。... 针对基于空间分集的多输入多输出(MIMO)雷达多发多收的特殊结构,建立了基于逆协方差形式扩展卡尔曼滤波算法的MIMO雷达目标跟踪滤波模型,分析了影响算法滤波精度的4个因素,分别为信噪比、信号带宽、天线数以及天线与目标间的位置关系。通过使目标位置状态估计均方误差最小,在特定天线数条件下利用数值方法得到了使滤波精度达到最优的天线放置形式。仿真实验给出了不同信噪比、信号带宽、天线数以及天线与目标间不同位置关系时的MIMO雷达跟踪性能。 展开更多

关键词 MIMO雷达 目标跟踪 逆协方差形式扩展卡尔曼滤波

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基于MVEKF算法的机载单站无源定位 被引量：7

8

作者 赵国伟 李勇 李滔 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期113-116,共4页

介绍了基于相位差变化率的机载单站无源定位原理,并引入一种新的MVEKF(修正协方差扩展卡尔曼滤波)算法。文中详细介绍了MVEKF算法的基本原理,并将其应用于相位差变化率体制下的机载单站无源定位中,给出了MVEKF滤波方程;通过仿真将其与... 介绍了基于相位差变化率的机载单站无源定位原理,并引入一种新的MVEKF(修正协方差扩展卡尔曼滤波)算法。文中详细介绍了MVEKF算法的基本原理,并将其应用于相位差变化率体制下的机载单站无源定位中,给出了MVEKF滤波方程;通过仿真将其与常用的非线性滤波算法EKF(推广卡尔曼滤波)和MGEKF(修正增益扩展卡尔曼滤波)进行了比较。结果表明,与EKF算法相比,MVEKF不易受初始状态估计的影响,且收敛速度更快,滤波效果更具稳定性;此外,无须寻找观测方程修正函数,MVEKF算法就可达到与MGEKF算法相当的滤波效果,因而为机载无源定位向快速、高精度方向的发展提供了一定的理论依据。 展开更多

关键词 无源定位 相位差变化率 MVEKF(修正协方差扩展卡尔曼滤波)

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改进定子磁链估计器及其参数选取 被引量：4

9

作者 邢岩 王旭 +1 位作者 杨丹 张志美 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期29-35,42,共8页

在永磁同步电动机直接转矩控制系统中根据电磁转矩和定子磁链误差选择合适的定子电压矢量,因此必须对定子磁链进行估计。针对传统定子磁链计算中存在的受定子电阻和反电动势积分影响等问题,研究了扩展卡尔曼滤波在永磁同步电动机定子磁... 在永磁同步电动机直接转矩控制系统中根据电磁转矩和定子磁链误差选择合适的定子电压矢量,因此必须对定子磁链进行估计。针对传统定子磁链计算中存在的受定子电阻和反电动势积分影响等问题,研究了扩展卡尔曼滤波在永磁同步电动机定子磁链估计中的应用。建立了以定子电流,转子速度和转子位置为状态变量的扩展卡尔曼滤波估计器,进而利用永磁同步电动机的电流模型计算定子磁链。同时,在大量仿真实验基础上,总结协方差矩阵参数对系统性能的影响。实验结果表明所提出的算法不仅能准确估计速度、转子位置和定子磁链,并且对电机参数具有很强的鲁棒性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 无传感器控制 扩展卡尔曼滤波 直接转矩控制 EKF协方差矩阵参数选取

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一种简化的锂离子电池SOC估计方法 被引量：4

10

作者 张卫平 雷歌阳 张晓强 《电源技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1359-1361,共3页

为了克服安时积分法和开路电压法估计电池SOC的缺点,使用扩展卡尔曼滤波法将安时积分法与开路电压法结合起来。使用Thevenin等效电路电池模型作为扩展卡尔曼滤波法的模型基础,提出简化扩展卡尔曼滤波器过程噪声协方差和测量噪声协方差... 为了克服安时积分法和开路电压法估计电池SOC的缺点,使用扩展卡尔曼滤波法将安时积分法与开路电压法结合起来。使用Thevenin等效电路电池模型作为扩展卡尔曼滤波法的模型基础,提出简化扩展卡尔曼滤波器过程噪声协方差和测量噪声协方差的方法,使电池SOC估计误差接近开路电压法的水平。最后,通过DST实验验证提出的电池SOC估计方法。 展开更多

关键词 锂离子电池 SOC估计 Thevenin等效电路模型 扩展卡尔曼滤波法 过程噪声协方差 测量噪声协方差

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基于MVEKF的单站无源定位跟踪方法研究 被引量：1

11

作者 李炳荣 曲长文 张韫 《现代防御技术》 北大核心 2011年第4期129-132,共4页

单站无源定位是电子战中的一项重要技术。采用基于到达方向(DOA)和到达时间差(TOA)测量信息,可以实现固定观测站对运动辐射源的无源定位和跟踪。讨论了扩展卡尔曼滤波(EKF)及其改进形式修正协方差的扩展卡尔曼滤波(MVEKF)2种算法的原理... 单站无源定位是电子战中的一项重要技术。采用基于到达方向(DOA)和到达时间差(TOA)测量信息,可以实现固定观测站对运动辐射源的无源定位和跟踪。讨论了扩展卡尔曼滤波(EKF)及其改进形式修正协方差的扩展卡尔曼滤波(MVEKF)2种算法的原理,指出了应用场合和适用条件,并运用EKF和MVEKF对无源定位进行滤波估计。通过仿真,说明了2种算法的有效性,并验证了MVEKF对定位性能的改善。 展开更多

关键词 扩展卡尔曼滤波 修正协方差的卡尔曼滤波 无源定位 仿真

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基于Kinect的SLAM方法 被引量：4

12

作者 李海洋 李洪波 +2 位作者 林颖 刘贺平 杨东方 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期28-32,共5页

利用逆深度参数化方法研究Kinect摄像机在未知环境下的同时定位与地图构建问题。利用SURF特征提取和扩展卡尔曼滤波实现摄像机的位置和环境地图的更新,从而提高算法的精确度和鲁棒性;在此基础上有效融合Kinect摄像机采集的图像深度信息... 利用逆深度参数化方法研究Kinect摄像机在未知环境下的同时定位与地图构建问题。利用SURF特征提取和扩展卡尔曼滤波实现摄像机的位置和环境地图的更新,从而提高算法的精确度和鲁棒性;在此基础上有效融合Kinect摄像机采集的图像深度信息,加快滤波算法的收敛速度。实验结果证明了所提方法的有效性和可用性。 展开更多

关键词 逆深度 SLAM 扩展卡尔曼滤波 SURF特征

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基于最小二乘和EKF的伪卫星定位算法 被引量：1

13

作者 付广仁 曹正文 +2 位作者 米林山 孙德禄 张应贤 《计算机工程与应用》 CSCD 2012年第34期148-151,共4页

空基伪卫星由于自身机动性以及受到诸如气流、压力、温度等外界因素的影响使得其位置存在着偏移。因此,精确确定空基伪卫星的位置是其增强现有导航系统或独立组网进行导航定位的前提。针对扩展Kalman滤波对初值的要求和最小二乘法估计... 空基伪卫星由于自身机动性以及受到诸如气流、压力、温度等外界因素的影响使得其位置存在着偏移。因此,精确确定空基伪卫星的位置是其增强现有导航系统或独立组网进行导航定位的前提。针对扩展Kalman滤波对初值的要求和最小二乘法估计性好的特点,提出了一种混合算法,该算法用逆定位原理建立伪距观测方程组并采用最小二乘法解算出初值,运用扩展Kalman滤波进行定位。仿真表明,混合算法优于最小二乘法,定位精度得到了提高。 展开更多

关键词 伪卫星 最小二乘法 扩展卡尔曼滤波 逆定位

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基于改进Sage-Husa算法的锂电池SOC估算方法研究 被引量：2

14

作者 邱劲松 王顺利 +3 位作者 范永存 余鹏 刘冬雷 杨潇 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第4期613-619,628,共8页

针对复杂工况下难以估算锂电池荷电状态(SOC)的问题,提出一种基于协方差匹配技术的改进的Sage-Husa自适应算法。改进的Sage-Husa自适应算法通过在Sage-Husa自适应算法基础上引入判断滤波是否发散的协方差匹配判据,确保滤波发散时更新噪... 针对复杂工况下难以估算锂电池荷电状态(SOC)的问题,提出一种基于协方差匹配技术的改进的Sage-Husa自适应算法。改进的Sage-Husa自适应算法通过在Sage-Husa自适应算法基础上引入判断滤波是否发散的协方差匹配判据,确保滤波发散时更新噪声的统计特性,滤波收敛时无须重复更新噪声,从而提高了算法的鲁棒性和计算效率。实验结果表明,改进的Sage-Husa自适应算法在动态应力测试(DST)工况和北京公交动态应力测试(BBDST)工况下的SOC估算误差均小于2%,收敛时间小于50 s,证明了该算法在复杂工况下具有较高的估算精度和较快的收敛速度。 展开更多

关键词 锂电池 荷电状态 协方差匹配技术 扩展卡尔曼滤波 Sage-Husa自适应滤波

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基于改进的AEKF铅酸电池SOC在线估计 被引量：8

15

作者 袁正峰 郭兴众 花晓飞 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2023年第2期228-235,共8页

为了提高铅酸电池在随机工况下荷电状态(SOC)估计精度,减小误差变化对估计精度的影响。针对自适应扩展卡尔曼滤波中误差新息序列长度固定选取的局限性,本文提出一种改进的自适应扩展卡尔曼滤波算法估计SOC。通过似然估计来监测协方差匹... 为了提高铅酸电池在随机工况下荷电状态(SOC)估计精度,减小误差变化对估计精度的影响。针对自适应扩展卡尔曼滤波中误差新息序列长度固定选取的局限性,本文提出一种改进的自适应扩展卡尔曼滤波算法估计SOC。通过似然估计来监测协方差匹配算法中的误差新息序列分布变化时刻,根据误差新息的分布变化来自适应调整新息序列长度,进而降低估计SOC时的误差。首先通过带遗忘因子的递推最小二乘法(FFRLS)辨识获得等效模型参数,其模型平均误差电压为13.63 mV,然后在随机工况实验下发现,改进后的算法在估计SOC时的RMSE和MAE性能上精度分别提高了14.44%和17.26%,结果表明改进后的算法拥有更好的稳定性和精度。 展开更多

关键词 铅酸电池 SOC估计 自适应扩展卡尔曼滤波 协方差匹配 误差新息分布

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无传感器PMSM中基于IGSO优化EKF的速度估计方法 被引量：6

16

作者 张相胜 田佳文 潘丰 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2019年第4期1006-1009,1014,共5页

为了提高无传感器永磁同步电机(PMSM)控制系统中速度控制性能,提出一种基于改进群搜索优化(IGSO)算法的扩展卡尔曼滤波(EKF)速度估计方案。首先,分析了PMSM磁场定向控制(FOC)系统模型;然后,将电机的d-q轴电压、电流和转子速度作为状态变... 为了提高无传感器永磁同步电机(PMSM)控制系统中速度控制性能,提出一种基于改进群搜索优化(IGSO)算法的扩展卡尔曼滤波(EKF)速度估计方案。首先,分析了PMSM磁场定向控制(FOC)系统模型;然后,将电机的d-q轴电压、电流和转子速度作为状态变量,构建EKF中的状态方程来估计转速和负载。同时,为了提高EKF的估计性能,以估计值与实际值的平方误差积分(ISE)作为适应度函数,通过IGSO算法来优化EKF中的噪声协方差矩阵Q和R,以此获得最优参数。仿真结果表明,提出的控制系统能够精确地估计出电机转速并进行有效控制。 展开更多

关键词 永磁同步电机 速度估计 扩展卡尔曼滤波 噪声协方差矩阵 群搜索优化

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