基于TOA/TDOA的一致性正交容积卡尔曼跟踪算法

针对异构网络环境下目标跟踪系统中面临的非线性估计问题,提出了一种基于正交容积卡尔曼滤波的目标跟踪算法.文中算法首先引入一个附加变量来表示状态变量中的非线性项,设定自适应加权因子来调整不同信号输入系统的比重,然后利用数学手段融合两种信号为单一的状态变量,最后通过正交容积卡尔曼滤波来实现目标状态量的更新,从而实现对目标的定位与跟踪.仿真结果表明了文中算法的有效性,能够得到更高的定位与跟踪精度.

改进高阶容积粒子滤波的系统状态估计算法

传统粒子滤波(PF)直接采用状态转移先验分布作为重要性密度函数来近似后验概率密度函数,使得后验概率密度函数未包含量测信息。针对此问题,提出了一种改进高阶容积粒子滤波(CPF)的系统状态估计算法。算法采用七阶正交容积卡尔曼滤波(7th-CQKF)对PF的粒子进行传递,使得先验分布更新阶段融入最新量测信息;通过7th-CQKF设计重要性密度函数,提高对状态后验概率密度的逼近程度;通过反比例函数计算粒子权重,突出大噪声粒子与小噪声粒子权重差别,提高粒子有效性。仿真结果表明,改进高阶容积粒子滤波的估计精度高于容积粒子滤波(CPF)。

基于强跟踪的移动机器人CQKF-SLAM方法

针对容积正交卡尔曼滤波(CQKF)在同时定位与地图构建(SLAM)中系统状态驱动模型与观测数据存在突变,以及协方差分解引起系统不稳定,导致移动机器人定位精度降低的问题,提出一种基于多重渐消因子强跟踪的SVDCQKF-SLAM方法。采用奇异值分解(SVD)代替CQKF算法中的乔列斯基分解,抑制状态误差协方差矩阵负定性;引入多重渐消因子强跟踪滤波器调节状态预测协方差矩阵。通过仿真实验,将所提SLAM方法与其它SLAM方法进行对比,其结果表明,该方法能够有效降低SLAM过程中的定位误差,对移动机器人同时定位与地图构建有一定参考价值。

简化七阶CQKF及其在SINS大失准角初始对准中的应用

针对捷联惯性导航系统(SINS)大失准角初始对准的滤波过程,提出简化七阶正交容积卡尔曼滤波算法(7th-SCQKF)。根据简化容积卡尔曼滤波(CKF)理论,推导出改进的简化七阶CKF算法(7th-MSSRCKF),改进了原简化七阶CKF(7th-SSRCKF)的性能;同时,在7th-SSRCKF和7th-MSSRCKF基础上,引入正交半径准则,提出简化七阶CQKF(7th-SCQKF)算法,提高了滤波精度;并将简化七阶CQKF(7th-SCQKF)算法应用到SINS的大失准角初始对准仿真中,结果表明,7th-SCQKF比7th-MSSRCKF的滤波精度高,验证了新算法的正确性和有效性。

非协作式无人机跟踪障碍物改进方法(英文)

针对非协作式无人机检测与避障系统,采用多传感器进行信息融合的方式进行检测与跟踪,提出了采用正交积分点卡尔曼滤波(QKF)实时跟踪运动目标以提高检测精度和增强有效性。首先,对设计的检测与避障系统进行了简述,由两个子系统构成:由捷联惯性导航系统(SINS)与GPS组成的导航单元及由雷达和光电传感器组成的检测单元。其次,以拐弯模型与Singer模型两个机动运动模型为例测试了QKF算法跟踪检测障碍物的性能,并与无迹卡尔曼滤波(UKF)进行比较。仿真结果表明,相比于UKF算法,QKF算法可以更快速、更准确的检测与跟踪目标。

基于STF和7thCQKF的状态突变系统跟踪算法

针对传统非线性滤波算法对状态突变的鲁棒性较差,存在跟踪缓慢甚至失效的问题,提出了强跟踪七阶正交容积卡尔曼滤波(ST-7thCQKF)算法。算法将对非线性系统滤波效果良好的七阶正交容积卡尔曼滤波(7thCQKF)与强跟踪滤波(STF)融合,通过在7thCQKF的预测协方差中引入渐消因子调节增益矩阵,提高算法对状态突变系统的跟踪效果。仿真和实验结果表明,ST-7thCQKF能够较好地处理状态突变系统的跟踪问题。

基于数字非线性锁相环的相干态相位估计

基于量子理论获取相位参数的导航机制,理论上可以突破经典物理极限对导航精度的限制.利用量子零拍探测对相干态光场相位进行测量时,通常需要相位与之正交的本振光才能使测量精度达到量子标准极限.由于导航信号相位的高非线性特点,想要利用传统的线性锁相环获取完全满足条件的本振光具有一定的难度.为此,本文设计了一种基于容积准则的非线性锁相环,实现了在非正交本振光的条件下对相干态相位进行精确测量的功能.首先,利用相干态的Wigner函数推导了其相位在量子零拍探测的输出结果,设计了量子相位估计的非线性数字锁相环框架.然后基于正交单纯形容积准则设计了非线性滤波算法实现锁相环功能,该锁相环通过对本振相位进行多次状态更新,最终实现非线性迭代估计.实验结果表明,本文方法突破了本振光相位需与相干态相位正交的局限性,避免了传统量子锁相环方法引入的线性化误差,实现了对相干态相位的准确、稳定估计.