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带有色量测噪声的非线性系统Unscented卡尔曼滤波器 被引量:33
1
作者 王小旭 梁彦 +2 位作者 潘泉 赵春晖 李汉舟 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期986-998,共13页
传统Unscented卡尔曼滤波器(Unscented Kalman filter,UKF)要求噪声必须为高斯白噪声,无法解决带有色噪声的非线性系统滤波问题.为此,本文提出了一种带有色量测噪声的UKF滤波新算法.首先,基于量测信息增广和最小方差估计,推导出一类带... 传统Unscented卡尔曼滤波器(Unscented Kalman filter,UKF)要求噪声必须为高斯白噪声,无法解决带有色噪声的非线性系统滤波问题.为此,本文提出了一种带有色量测噪声的UKF滤波新算法.首先,基于量测信息增广和最小方差估计,推导出一类带有色量测噪声的非线性离散系统状态的最优滤波框架,接着采用Unscented变换(Unscented transformation,UT)来计算最优框架中的非线性状态后验均值和协方差,进而得到有色量测噪声下UKF滤波递推公式.所设计的UKF新方法能有效地解决传统UKF在量测噪声有色情况下非线性滤波失效的问题,数值仿真实例验证了其可行性和有效性. 展开更多
关键词 非线性 有色量测噪声 最优滤波框架 unscented卡尔曼滤波 unscented变换 量测信息增广 最小方差估计
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渐消自适应Unscented粒子滤波及其在组合导航中的应用 被引量:10
2
作者 高社生 薛丽 魏文辉 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期27-31,共5页
提出一种新的渐消自适应Unscented粒子滤波算法,通过Sigma点来获取状态估值和协方差阵,利用渐消因子自适应的调节权值大小,得到一种参数可调节的重要性密度函数。该重要性密度函数考虑了最新量测的影响,更合理地利用有效信息,保证了粒... 提出一种新的渐消自适应Unscented粒子滤波算法,通过Sigma点来获取状态估值和协方差阵,利用渐消因子自适应的调节权值大小,得到一种参数可调节的重要性密度函数。该重要性密度函数考虑了最新量测的影响,更合理地利用有效信息,保证了粒子多样性,使滤波性能明显改善,能更好地解决非线性非高斯系统模型的滤波问题。将提出的算法应用于SINS/SAR组合导航系统中,与扩展Kalman滤波和渐消自适应扩展Kalman滤波比较,仿真结果表明,提出的滤波算法能提高导航解算的精度,其性能明显优于扩展Kalman滤波和渐消自适应扩展Kalman滤波。 展开更多
关键词 unscented粒子滤波 渐消滤波 渐消自适应unscented粒子滤波 组合导航
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分数阶Unscented卡尔曼滤波器研究 被引量:5
3
作者 刘彦 蒲亦非 +1 位作者 沈晓东 周激流 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期1388-1392,共5页
分数阶微积分在控制系统中的应用日益广泛,随着分数阶动态系统模型的引入,需要求解分数阶状态估计问题的方法。该文从分数阶非线性动态系统模型出发,以概率论为基础,导出分数阶的Unscented卡尔曼滤波器,得到其递推模型并应用于典型的非... 分数阶微积分在控制系统中的应用日益广泛,随着分数阶动态系统模型的引入,需要求解分数阶状态估计问题的方法。该文从分数阶非线性动态系统模型出发,以概率论为基础,导出分数阶的Unscented卡尔曼滤波器,得到其递推模型并应用于典型的非线性系统,UNGM(Univariate Nonstationary Growth Model)模型和再入飞行器跟踪模型。实验结果证明在合理设置分数阶Unscented卡尔曼滤波器阶次的情况下,能够取得优于Unscented卡尔曼滤波器的效果。 展开更多
关键词 分数阶微积分 分数阶动态系统 分数阶状态空间模型 unscented变换 unscented卡尔曼滤波器
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基于Unscented卡尔曼滤波的超视距目标跟踪 被引量:8
4
作者 卢江涛 段立 罗兵 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1613-1616,共4页
针对大地坐标系下,超视距目标状态方程和量测方程复杂的非线性,提出了一种基于Unscented卡尔曼滤波的超视距目标跟踪。Unscented卡尔曼滤波通过设计少量的σ点,并计算这些σ点经由非线性函数的传播,从而获得滤波值基于非线性系统方程的... 针对大地坐标系下,超视距目标状态方程和量测方程复杂的非线性,提出了一种基于Unscented卡尔曼滤波的超视距目标跟踪。Unscented卡尔曼滤波通过设计少量的σ点,并计算这些σ点经由非线性函数的传播,从而获得滤波值基于非线性系统方程的更新。由于Unscented卡尔曼滤波无需像Extended卡尔曼滤波那样求状态方程和量测方程的雅可比矩阵,给计算带来了极大的方便。数值仿真结果表明,所给出的方法是可行而有效的。 展开更多
关键词 超视距目标跟踪 unscented卡尔曼滤波 非线性滤波 unscented变换
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有色噪声下基于Unscented粒子滤波的语音增强方法 被引量:6
5
作者 尹伟 易本顺 沈小丰 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期476-481,共6页
针对含有色噪声的语音,提出了一种基于Unscented粒子滤波的单通道语音增强方法。采用时变自回归模型(TVAR)对干净语音建模,通过Unscented粒子滤波器估计AR模型的参数并滤除有色噪声。与大多数常用的粒子滤波选择的建议分布不同,Unscente... 针对含有色噪声的语音,提出了一种基于Unscented粒子滤波的单通道语音增强方法。采用时变自回归模型(TVAR)对干净语音建模,通过Unscented粒子滤波器估计AR模型的参数并滤除有色噪声。与大多数常用的粒子滤波选择的建议分布不同,Unscented粒子滤波器采用Unscented卡尔曼滤波器生成粒子滤波的建议分布。由于在粒子的更新过程中考虑了最近的观测值,Unscented粒子滤波器能够在粒子数少于传统粒子滤波算法所需粒子数目的基础上改善估计的性能。仿真实验结果表明,在有色噪声背景下该算法具有良好的语音增强效果。 展开更多
关键词 语音增强 unscented粒子滤波 时变自回归模型 unscented卡尔曼滤波
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自适应平方根Unscented粒子滤波算法研究 被引量:2
6
作者 高社生 王建超 +1 位作者 薛丽 李伟 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期460-464,共5页
针对粒子滤波存在的重要性密度函数难以选取和可能出现粒子退化的问题,在吸收平方根滤波、自适应滤波和粒子滤波优点的基础上,提出了一种新的UPF算法。该算法由UKF算法得到重要性密度函数,通过自适应因子实时控制动力学模型误差,采用平... 针对粒子滤波存在的重要性密度函数难以选取和可能出现粒子退化的问题,在吸收平方根滤波、自适应滤波和粒子滤波优点的基础上,提出了一种新的UPF算法。该算法由UKF算法得到重要性密度函数,通过自适应因子实时控制动力学模型误差,采用平方根分解法抑制系统状态协方差矩阵的负定性。仿真结果证明,文中所提出的自适应平方根UPF算法,不但适用于非线性、非高斯动态系统的滤波计算,而且能有效地改善滤波性能,提高SINS/SAR组合导航系统的定位精度。 展开更多
关键词 卡尔曼滤波 MONTE CARLO方法 unscented粒子滤波 unscented卡尔曼滤波 自适应平方根UPF
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Unscented extended Kalman filter for target tracking 被引量:21
7
作者 Changyun Liu Penglang Shui Song Li 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2011年第2期188-192,共5页
A new method of unscented extended Kalman filter (UEKF) for nonlinear system is presented. This new method is a combination of the unscented transformation and the extended Kalman filter (EKF). The extended Kalman... A new method of unscented extended Kalman filter (UEKF) for nonlinear system is presented. This new method is a combination of the unscented transformation and the extended Kalman filter (EKF). The extended Kalman filter is similar to that in a conventional EKF. However, in every running step of the EKF the unscented transformation is running, the deterministic sample is caught by unscented transformation, then posterior mean of non- lineadty is caught by propagating, but the posterior covariance of nonlinearity is caught by linearizing. The accuracy of new method is a little better than that of the unscented Kalman filter (UKF), however, the computational time of the UEKF is much less than that of the UKF. 展开更多
关键词 unscented transformation (UT) extended Kalman filter (EKF) unscented extended Kalman filter (UEKF) unscentedKalman filter (UKF) nonliearity.
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强跟踪Unscented滤波器及其在无源跟踪中的应用 被引量:2
8
作者 李劲 《电讯技术》 2005年第1期160-164,共5页
本文研究用递推算法实现只测量到达角和多普勒频移的无源双基地雷达的目标运动分析。基于Unscented卡尔曼滤波器和强跟踪滤波器,提出了一种新的强跟踪Unscented滤波器算法。新算法在无源双基地雷达目标跟踪的仿真实验中显示了高精度鲁... 本文研究用递推算法实现只测量到达角和多普勒频移的无源双基地雷达的目标运动分析。基于Unscented卡尔曼滤波器和强跟踪滤波器,提出了一种新的强跟踪Unscented滤波器算法。新算法在无源双基地雷达目标跟踪的仿真实验中显示了高精度鲁棒滤波的性能。 展开更多
关键词 无源双基地雷达 强跟踪滤波器 unscented变换 unscented卡尔曼滤波器 目标运动分析
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Unscented卡尔曼滤波-卡尔曼滤波算法 被引量:20
9
作者 尹建君 张建秋 林青 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期617-620,共4页
针对条件线性高斯状态空间模型,提出unscented卡尔曼滤波-卡尔曼滤波unscented Kalman filte-ring-Kalman filtering,UKF-KF算法,该方法用UKF估计条件线性高斯状态空间模型中的非线性状态,用KF估计线性状态。为了有效地融合UKF和KF估计... 针对条件线性高斯状态空间模型,提出unscented卡尔曼滤波-卡尔曼滤波unscented Kalman filte-ring-Kalman filtering,UKF-KF算法,该方法用UKF估计条件线性高斯状态空间模型中的非线性状态,用KF估计线性状态。为了有效地融合UKF和KF估计的后验状态分布,将蒙特卡罗方法应用于KF估计的线性状态均值和方差,获得了与UKF sigma点相同数量的后验线性状态估计分布的样本,然后将这些样本与UKF中sigma点进行合成去获得系统中非线性状态的估计。该算法应用于机动目标跟踪的仿真结果表明:与Rao-Blackwellized粒子滤波器(Rao-Blackwellized particle filter,RBPF)相比,该算法虽在估计精度上略有下降,然而计算时间明显降低,有效提高了实时性。 展开更多
关键词 信息处理 unscented卡尔曼滤波-卡尔曼滤波 仿真 条件线性高斯 RAO-BLACKWELLIZED粒子滤波 (RBPF) 标跟踪
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Unscented卡尔曼滤波在飞航导弹地磁导航中的应用 被引量:11
10
作者 胡正东 郭才发 +1 位作者 张士峰 蔡洪 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期1443-1448,共6页
对飞航导弹巡航段的地磁导航问题进行了讨论,导航算法为Unscented卡尔曼滤波,导航信息为地磁异常强度。首先通过对比不同飞行轨迹下的滤波效果,得到了导弹射前路径规划的一些原则。由于Unscented变换参数对滤波效果存在一定影响,提出了... 对飞航导弹巡航段的地磁导航问题进行了讨论,导航算法为Unscented卡尔曼滤波,导航信息为地磁异常强度。首先通过对比不同飞行轨迹下的滤波效果,得到了导弹射前路径规划的一些原则。由于Unscented变换参数对滤波效果存在一定影响,提出了利用遗传算法优化Unscented变换参数的方法,优化参数的鲁棒性分析进一步验证了该方法的有效性。最后对Unscented卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波的导航性能进行了比较,仿真结果表明前者具有更高的导航精度。 展开更多
关键词 地磁导航 飞航导弹 unscented卡尔曼滤波 遗传算法 扩展卡尔曼滤波
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一种基于Unscented卡尔曼滤波的多平台多传感器配准算法 被引量:15
11
作者 胡洪涛 敬忠良 胡士强 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第9期1518-1521,共4页
首先给出传感器偏差配准模型,然后将目标的运动模型和传感器偏差组合在同一个状态方程中,利用Unscented卡尔曼滤波(UKF)方法进行状态和偏差联合估计,最后理论分析了配准偏差对状态估计的影响.Monte-Carlo仿真表明,该方法能同时有效地估... 首先给出传感器偏差配准模型,然后将目标的运动模型和传感器偏差组合在同一个状态方程中,利用Unscented卡尔曼滤波(UKF)方法进行状态和偏差联合估计,最后理论分析了配准偏差对状态估计的影响.Monte-Carlo仿真表明,该方法能同时有效地估计目标状态和传感器配准偏差. 展开更多
关键词 多平台多传感器 在线配准 unscented卡尔曼滤波 状态估计
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SVD-Unscented卡尔曼滤波的非线性结构系统识别 被引量:11
12
作者 谢强 唐和生 邸元 《应用力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期57-61,181,共5页
提出一种基于奇异值分解的unscented卡尔曼滤波(SVD-UKF)非线性滞回结构系统识别方法。SVD-UKF可被看成改进的unscented卡尔曼滤波(UKF)方法,相对UKF而言,SVD-UKF具有更好的鲁棒性和灵活性。此方法不仅避免象扩展卡尔曼滤波(EKF)为了计... 提出一种基于奇异值分解的unscented卡尔曼滤波(SVD-UKF)非线性滞回结构系统识别方法。SVD-UKF可被看成改进的unscented卡尔曼滤波(UKF)方法,相对UKF而言,SVD-UKF具有更好的鲁棒性和灵活性。此方法不仅避免象扩展卡尔曼滤波(EKF)为了计算Jacobians矩阵的所需的导数运算,并且可以克服常规UKF方法在计算协方差时经常遇到的病态条件的缺点。对非线性系统参数的识别和突然变化的识别的数值模拟结果显示了所提出方法的鲁棒性和灵活性。 展开更多
关键词 SVD unscented卡尔曼滤波器 卡尔曼滤波器 非线性 系统辨识
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非高斯噪声下基于Unscented粒子滤波器的非线性系统故障诊断方法 被引量:6
13
作者 葛哲学 杨拥民 +1 位作者 胡政 陈仲生 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期332-335,共4页
非高斯噪声下非线性系统的故障诊断中,一般是基于粒子滤波器的方法,但普通粒子滤波器通常会发生“退化”现象,严重影响故障的检测和诊断品质。本文通过引入Unscented粒子滤波器方法,利用Unscented变换对随机分布的非线性概率传递能力来... 非高斯噪声下非线性系统的故障诊断中,一般是基于粒子滤波器的方法,但普通粒子滤波器通常会发生“退化”现象,严重影响故障的检测和诊断品质。本文通过引入Unscented粒子滤波器方法,利用Unscented变换对随机分布的非线性概率传递能力来产生建议分布,能明显地改善普通粒子滤波器的性能;然后,提出了基于该滤波器的序贯式故障诊断策略,采用负对数似然比方法监控系统的运行状态,故障发后利用状态联合估计器进行故障隔离。计算实例表明,该新方法能实时检测诊断出非线性系统的故障,同时能抑制非高斯噪声的影响。 展开更多
关键词 机械制造自动化 故障诊断 粒子滤波 非高斯噪声 unscented变换 联合估计
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基于unscented粒子滤波的红外弱小目标跟踪 被引量:9
14
作者 康莉 谢维信 黄敬雄 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期1-4,共4页
为有效解决非线性环境中的红外弱小目标跟踪问题,提出基于unscented粒子滤波的目标跟踪算法。状态转移先验概率中未考虑当前测量对状态估计的作用,为克服传统粒子滤波算法采用状态转移先验概率作为粒子滤波建议分布的缺点,采用UKF生成... 为有效解决非线性环境中的红外弱小目标跟踪问题,提出基于unscented粒子滤波的目标跟踪算法。状态转移先验概率中未考虑当前测量对状态估计的作用,为克服传统粒子滤波算法采用状态转移先验概率作为粒子滤波建议分布的缺点,采用UKF生成粒子滤波的建议分布(UPF),并从中抽样粒子。由于考虑到当前观测值在状态后验估计中产生的影响,改善了目标状态估计的性能,且实验所需粒子数目大大少于传统粒子滤波算法所需粒子数目。用实际红外图像对所提算法做了仿真实验,结果表明,用该方法得到的状态估计结果优于用传统粒子滤波算法和用扩展卡尔曼滤波作为建议分布的粒子滤波算法获得的结果。 展开更多
关键词 目标跟踪 信息处理 unscented卡尔曼滤波 红外目标
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地震动瞬时谱估计的Unscented Kalman滤波方法 被引量:7
15
作者 李英民 董银峰 赖明 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2007年第11期1370-1378,共9页
用时变ARMA模型描述地震动时程,提出了采用Unscented Kalman滤波技术实现地震动瞬时谱估计的思路.算例分析表明,Unscented Kalman滤波方法较Kalman滤波方法适用范围广,具有较高的时间和频率分辨率,能够更好地跟踪地震动的局部特性,适合... 用时变ARMA模型描述地震动时程,提出了采用Unscented Kalman滤波技术实现地震动瞬时谱估计的思路.算例分析表明,Unscented Kalman滤波方法较Kalman滤波方法适用范围广,具有较高的时间和频率分辨率,能够更好地跟踪地震动的局部特性,适合处理非线性模型或有突变特性的模型的辨识问题.不同阶数ARMA模型的估计结果还表明,以往被忽略的ARMA模型的理论频率分辨力对地震动瞬时谱估计精度有重要影响,应作为一个参考指标在ARMA模型的判阶中加以考虑. 展开更多
关键词 unscented KALMAN滤波 地震动 瞬时谱 时变ARMA模型
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权值自适应调整Unscented粒子滤波及其在组合导航中的应用 被引量:12
16
作者 薛丽 高社生 赵岩 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期459-463,共5页
针对粒子滤波存在的重要性密度函数难以选取和粒子退化问题,提出了一种新的权值自适应调整Unscented粒子滤波算法。该算法在Unscented粒子滤波的采样过程中吸收权值自适应调整的优点,考虑最新量测影响,通过欧氏距离和反映量测噪声统计... 针对粒子滤波存在的重要性密度函数难以选取和粒子退化问题,提出了一种新的权值自适应调整Unscented粒子滤波算法。该算法在Unscented粒子滤波的采样过程中吸收权值自适应调整的优点,考虑最新量测影响,通过欧氏距离和反映量测噪声统计特性的精度因子来自适应的调整粒子对应权值分布,增加有用粒子的权值,降低粒子退化程度,保持粒子多样性。同时Unscented变换提高了滤波精度,使该算法能更好地适用于非线性、非高斯系统模型的计算。将提出的算法应用于GPS/DR组合导航系统进行仿真验证,结果表明,提出的权值自适应调整Unscented粒子滤波算法得到的东向定位误差控制在±5.5 m附近,北向定位误差则在±5.2 m附近,滤波性能明显优于扩展卡尔曼滤波和Unscented粒子滤波,能提高GPS/DR组合导航系统解算精度。 展开更多
关键词 unscented粒子滤波 似然分布自适应调整 权值自适应调整 GPS/DR组合导航
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Unscented卡尔曼滤波在SINS静基座大方位失准角初始对准中的应用研究 被引量:6
17
作者 丁杨斌 王新龙 +1 位作者 王缜 申功勋 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1201-1204,共4页
静基座大方位失准角的捷联惯导系统误差方程是非线性的,如何对静基座大方位失准角的捷联惯导系统进行初始对准是需要解决的问题。本文提出了基于Unscented转换的Unsented卡尔曼滤波进行捷联惯导系统对准的方法。分别通过扩展卡尔曼滤波... 静基座大方位失准角的捷联惯导系统误差方程是非线性的,如何对静基座大方位失准角的捷联惯导系统进行初始对准是需要解决的问题。本文提出了基于Unscented转换的Unsented卡尔曼滤波进行捷联惯导系统对准的方法。分别通过扩展卡尔曼滤波和Unsented卡尔曼滤波进行仿真计算,结果验证了Unscented卡尔曼滤波的有效性与优越性。 展开更多
关键词 unscented卡尔曼滤波 捷联惯导系统 大方位失准角 初始对准
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一种新的抗差自适应Unscented粒子滤波 被引量:8
18
作者 薛丽 高社生 王建超 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期470-475,共6页
针对粒子滤波存在的重要性密度函数难以选取和可能出现粒子退化的问题。提出了一种新的抗差自适应Unscented粒子滤波算法。该算法不但能利用等价权函数和自适应因子合理的分配信息,提高滤波精度,而且具有Unscented粒子滤波的优点,更好... 针对粒子滤波存在的重要性密度函数难以选取和可能出现粒子退化的问题。提出了一种新的抗差自适应Unscented粒子滤波算法。该算法不但能利用等价权函数和自适应因子合理的分配信息,提高滤波精度,而且具有Unscented粒子滤波的优点,更好的适用于非线性、非高斯系统模型的计算。仿真结果表明,文中提出的抗差自适应Unscented粒子滤波算法,滤波性能明显优于扩展卡尔曼滤波和粒子滤波算法,并且能提高组合导航系统的定位精度。 展开更多
关键词 unscented粒子滤波 抗差估计 等价权 自适应因子
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跟踪机动再入飞行器的交互多模型Unscented卡尔曼滤波方法 被引量:15
19
作者 张树春 胡广大 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第11期1220-1225,共6页
对于目标发生机动时的再入飞行器的跟踪问题,传统跟踪方法是采用机动模型的扩展卡尔曼滤波.本文在提高机动目标跟踪精度的探索中做了两方面的努力,一是在描述目标运动模型方面采用了更符合机动目标运动特性的多模型方法;另一方面,采用... 对于目标发生机动时的再入飞行器的跟踪问题,传统跟踪方法是采用机动模型的扩展卡尔曼滤波.本文在提高机动目标跟踪精度的探索中做了两方面的努力,一是在描述目标运动模型方面采用了更符合机动目标运动特性的多模型方法;另一方面,采用了隐含高阶精度的Unscented卡尔曼匹配滤波方法.对于交互多模型Unscented卡尔曼滤波器在仿真中易出现数值问题,给出了基于平方根滤波的数值鲁棒性的解决方法. 展开更多
关键词 再入目标 机动 unscented变换 平方根滤波
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Unscented粒子滤波器及其在纯方位跟踪中的应用 被引量:6
20
作者 薛锋 刘忠 石章松 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第7期1722-1725,共4页
为处理纯方位跟踪(BOT)中的非线性问题,提出了一种Unscented粒子滤波(UPF)跟踪方法。在使用Unscented变换的基础上,利用UPF来加入最新的观测量并产生非线性粒子滤波(PF)的建议分布。结合纯方位跟踪模型,推导了UPF应用的具体算法步骤,使... 为处理纯方位跟踪(BOT)中的非线性问题,提出了一种Unscented粒子滤波(UPF)跟踪方法。在使用Unscented变换的基础上,利用UPF来加入最新的观测量并产生非线性粒子滤波(PF)的建议分布。结合纯方位跟踪模型,推导了UPF应用的具体算法步骤,使用匀速运动和机动目标两个BOT仿真实例,与其它滤波器进行了仿真对比,分析了跟踪性能和误差。仿真结果表明,对于纯方位跟踪问题,UPF不仅解决了扩展卡尔曼滤波器的线性化损失难题,而且与PF等粒子滤波器相比,具有更高的跟踪精度。 展开更多
关键词 纯方位跟踪 粒子滤波器 建议分布 unscented变换
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