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基于IMM算法的多AUV协同定位水声传播延迟处理方法
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作者 陈世杰 刘锡祥 +3 位作者 黄永江 章彩霞 陶育杰 童金武 《水下无人系统学报》 2023年第2期259-268,277,共11页
针对主从式自主水下航行器(AUV)协同定位系统存在的水声探测与通信的延迟问题,提出一种基于交互式多模型(IMM)算法的时间延迟处理方法。首先建立多AUV系统的协同定位计算模型,针对系统非线性运动方程与非线性量测,分析扩展卡尔曼滤波(E... 针对主从式自主水下航行器(AUV)协同定位系统存在的水声探测与通信的延迟问题,提出一种基于交互式多模型(IMM)算法的时间延迟处理方法。首先建立多AUV系统的协同定位计算模型,针对系统非线性运动方程与非线性量测,分析扩展卡尔曼滤波(EKF)协同定位结果因水声信号传播延迟产生的定位误差;其次阐述常规延迟扩展卡尔曼滤波(DEKF)在处理时间延迟环节中无法实现对机动性目标AUV运动状态的精准跟踪问题;最终设计IMM-DEKF算法,选择适当的运动模型作为子滤波器,利用新息更新模型概率,精确跟踪主AUV运动状态,降低从AUV滤波器中对主AUV状态值的估计误差,实现整体协同系统定位精度的提高。仿真结果验证了所提算法在常规EKF的基础上有效提高了从AUV滤波器对主AUV航迹预测精度,使得协同定位系统的整体定位精度得到提升。 展开更多
关键词 自主水下航行器 传播延迟 协同定位 交互多模型 扩展卡尔曼滤波
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基于全景视觉的移动机器人同步定位与地图创建研究 被引量:25
2
作者 许俊勇 王景川 陈卫东 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期289-297,共9页
提出了一种基于全景视觉的移动机器人同步定位与地图创建(Omni-vSLAM)方法.该方法提取颜色区域作为视觉路标;在分析全景视觉成像原理和定位不确定性的基础上建立起系统的观测模型,定位出路标位置,进而通过扩展卡尔曼滤波算法(EKF)同步... 提出了一种基于全景视觉的移动机器人同步定位与地图创建(Omni-vSLAM)方法.该方法提取颜色区域作为视觉路标;在分析全景视觉成像原理和定位不确定性的基础上建立起系统的观测模型,定位出路标位置,进而通过扩展卡尔曼滤波算法(EKF)同步更新机器人位置和地图信息.实验结果证明了该方法在建立环境地图的同时可以有效地修正由里程计造成的累积定位误差. 展开更多
关键词 全景视觉 同步定位与地图创建(SLAM)视觉路标 不确定性 扩展卡尔曼滤波
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四轴飞行器组合导航非线性滤波算法 被引量:6
3
作者 成怡 金海林 +1 位作者 修春波 宋丽梅 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2014年第A01期341-344,共4页
四轴飞行器是无人机(UAV)的研究热点。以四轴飞行器导航系统为研究对象,研究非线性滤波算法即扩展卡尔曼滤波(EKF)和不敏卡尔曼滤波(UKF)在四轴飞行器导航系统中的应用,融合视觉传感器与惯性导航传感器的位置信息,给出载体最优的位置估... 四轴飞行器是无人机(UAV)的研究热点。以四轴飞行器导航系统为研究对象,研究非线性滤波算法即扩展卡尔曼滤波(EKF)和不敏卡尔曼滤波(UKF)在四轴飞行器导航系统中的应用,融合视觉传感器与惯性导航传感器的位置信息,给出载体最优的位置估计。在四轴飞行器的数学模型的基础上,建立四轴飞行器的状态方程,根据EKF和UKF的递推方程,并对比经典的Kalman滤波方法,分析不同滤波算法针对四轴飞行器的适应性。仿真结果表明,UKF和EKF比Kalman滤波更能适应四轴飞行器的非线性特征,能取得更好的融合效果,而UKF又优于EKF。 展开更多
关键词 四轴飞行器 组合导航 非线性滤波算法 不敏卡尔曼滤波 扩展卡尔曼滤波
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基于乘性四元数和约束滤波的飞行器姿态估计算法 被引量:10
4
作者 李建国 崔祜涛 田阳 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期1031-1036,共6页
以单位四元数作为姿态描述参数提出一种乘性约束姿态估计算法。四元数具有全局非奇异、运动学方程双线性的优点,但归一化约束条件必须精确保持。首先,比较了加性和乘性滤波算法在估计误差定义和校正方式上的差别,并从物理概念和估计精... 以单位四元数作为姿态描述参数提出一种乘性约束姿态估计算法。四元数具有全局非奇异、运动学方程双线性的优点,但归一化约束条件必须精确保持。首先,比较了加性和乘性滤波算法在估计误差定义和校正方式上的差别,并从物理概念和估计精度上详细分析了无约束四元数估计算法的不足。然后,针对"矢量测量+陀螺"姿态观测模式,利用乘性约束滤波算法设计了姿态估计器。针对状态部分受约束的姿态估计问题,推导了状态和方差预测方程及状态受约束的最优增益矩阵,并将约束增益矩阵应用到姿态估计算法的测量更新过程。最后,通过数学仿真验证了算法在估计精度和收敛性能上的优越性。 展开更多
关键词 姿态估计 单位四元数约束滤波 归一化约束 乘性扩展卡尔曼滤波
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基于自适应EKF的BDS/GPS精密单点定位方法 被引量:6
5
作者 赵琳 张胜宗 +1 位作者 李亮 王雪 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期2142-2148,共7页
为使精密单点定位(precise point positioning,PPP)获得更短的收敛时间和更高的定位精度,多个导航系统的集成(例如北斗卫星导航系统(Beidou navigation satellite system,BDS)与全球定位系统(global positioning system,GPS)的组合)和... 为使精密单点定位(precise point positioning,PPP)获得更短的收敛时间和更高的定位精度,多个导航系统的集成(例如北斗卫星导航系统(Beidou navigation satellite system,BDS)与全球定位系统(global positioning system,GPS)的组合)和更优的定位方法是两种可行选择。针对传统最小二乘(least square,LS)法解算孤立各历元观测量之间的关系以及扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)解算先验信息不准的问题,在PPP中,运用自适应扩展卡尔曼滤波(adaptive extended Kalman filter,AEKF)对过程噪声进行调整,以达到对系统状态的最优估计。文章通过实测数据对算法进行了分析和验证,测试结果表明,与传统的EKF算法相比,基于AEKF算法的PPP收敛速度可提高9min,定位精度可提高33.7%。 展开更多
关键词 精密单点定位 收敛时间 定位精度 自适应扩展卡尔曼滤波
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基于MVEKF算法的机载单站无源定位 被引量:7
6
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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模拟循环系统中的主动脉流间接测量 被引量:3
7
作者 黄欢 杨明 邬顺捷 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第7期1138-1141,1145,共5页
模拟循环系统主动脉内的流量波动很大,采用流量计直接测量受管道直径、管壁厚度、流量计量程等因素制约,不利于对不同研究对象进行模拟.文中提出一种利用压力信号间接测量主动脉流的方法.首先利用不同的Windkessel模型对模拟体循环系统... 模拟循环系统主动脉内的流量波动很大,采用流量计直接测量受管道直径、管壁厚度、流量计量程等因素制约,不利于对不同研究对象进行模拟.文中提出一种利用压力信号间接测量主动脉流的方法.首先利用不同的Windkessel模型对模拟体循环系统进行建模,然后分别以主动脉压和动脉压作为输入变量和观测变量,利用扩展卡尔曼滤波器对模型参数和主动脉流进行联合估计.流量的估计精度采用均方根误差指标进行评估.结果表明,四元Windkessel模型可以很好地描述系统的动态性能并估计流量,为心血管装置的定量分析和测试提供了新的方法. 展开更多
关键词 模拟循环系统 Windkessel模型 主动脉流 软测量 扩展卡尔曼滤波
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基于DSP的电动汽车锂电池荷电状态估算的研究与实现 被引量:3
8
作者 刘胜永 李源 +2 位作者 赵振森 于跃 黄俊华 《计算机测量与控制》 2015年第10期3533-3535,共3页
锂电池荷电状态(SOC)的准确估算是电动汽车能源管理的关键技术;为了提高锂电池SOC的估算精度,将无迹卡尔曼滤波(LIKF)应用于锂电池SOC估算,以减小拓展卡尔曼滤波(EKF)简单线性化带来的误差;搭建电池检测系统的硬件平台,以TMS320F28335... 锂电池荷电状态(SOC)的准确估算是电动汽车能源管理的关键技术;为了提高锂电池SOC的估算精度,将无迹卡尔曼滤波(LIKF)应用于锂电池SOC估算,以减小拓展卡尔曼滤波(EKF)简单线性化带来的误差;搭建电池检测系统的硬件平台,以TMS320F28335型数字信号处理器(DSP)为主控芯片(MCU),实现电压、电流、温度的检测及UKF。算法,并设计了相关的电池测试实验;实验结果表明,UKF可以实时估算锂电池SOC,估算误差在4%以内,高于传统的拓展卡尔曼滤波(EKF)。 展开更多
关键词 荷电状态(SOC) 无迹卡尔曼滤波(UKF) 数字信号处理器(DSP) 实时估算 拓展卡尔曼滤波(EKF)
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一种锂电池组无损均衡管理系统设计 被引量:4
9
作者 许爽 孙冬 柳钦煌 《电子器件》 CAS 北大核心 2014年第4期799-802,共4页
针对动力锂电池组充放电过程中,各单体电池之间存在的不一致性,设计了超级电容与双向DC-DC变流器相结合的无损均衡管理系统。采用无迹卡尔曼滤波法估算锂电池的荷电状态,与通常采用的扩展卡尔曼滤波器进行了对比研究,经实验验证,本系统... 针对动力锂电池组充放电过程中,各单体电池之间存在的不一致性,设计了超级电容与双向DC-DC变流器相结合的无损均衡管理系统。采用无迹卡尔曼滤波法估算锂电池的荷电状态,与通常采用的扩展卡尔曼滤波器进行了对比研究,经实验验证,本系统能够快速、高效地实现锂电池组的均衡控制,实现精确地锂电池SOC(State of Charge)估计,提高了动力锂电池组的可靠性和安全性。 展开更多
关键词 动力锂电池组 能量无损均衡 无迹卡尔曼滤波 扩展卡尔曼滤波
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基于九轴MEMS定位系统误差分析与补偿算法研究 被引量:3
10
作者 张港 朱勤翔 +1 位作者 郭薇 杨晓辉 《传感器与微系统》 CSCD 2016年第6期13-16,共4页
基于九轴MEMS定位系统,对由陀螺仪零偏造成的位移平面偏转误差进行分析与补偿。通过实验与推导,首次给出偏差的定量分析和误差传播的数学模型。为估计偏差,设计了一种新的状态向量中仅包含陀螺仪零偏的、简化扩展卡尔曼滤波(SEKF)技术,... 基于九轴MEMS定位系统,对由陀螺仪零偏造成的位移平面偏转误差进行分析与补偿。通过实验与推导,首次给出偏差的定量分析和误差传播的数学模型。为估计偏差,设计了一种新的状态向量中仅包含陀螺仪零偏的、简化扩展卡尔曼滤波(SEKF)技术,克服了无加速度计辅助条件下的偏差估计问题,降低了计算量,能够很好地满足位移实时估计需求。硬件实验证明:经过偏差补偿的九轴MEMS定位系统,能够准确估计有限范围内周期性运动的位移,幅值定位精确度达到90%。该系统可用于无人机、机器人定位等领域。 展开更多
关键词 九轴MEMS定位系统 误差分析 陀螺仪偏差估计 简化扩展卡尔曼滤波器
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基于电动汽车磷酸铁锂动力电池荷电状态估计方法研究 被引量:2
11
作者 徐国卿 李卫民 +3 位作者 梁嘉宁 Taimoor Zahid 张伟华 余兵 《集成技术》 2016年第1期24-32,共9页
近几年,磷酸铁锂动力电池逐渐成为电动汽车动力电池首选。但是由于材料本身特性,使得磷酸铁锂电池的荷电状态难以精确估算。当电动汽车处于复杂工作环境时,荷电状态估计在保证电动汽车电池操作中的安全性和可靠性方面起到了至关重要的... 近几年,磷酸铁锂动力电池逐渐成为电动汽车动力电池首选。但是由于材料本身特性,使得磷酸铁锂电池的荷电状态难以精确估算。当电动汽车处于复杂工作环境时,荷电状态估计在保证电动汽车电池操作中的安全性和可靠性方面起到了至关重要的作用。文章采用戴维宁等效电路模型,验证无迹卡尔曼滤波和粒子滤波两种方法的估算效果,并分别与扩展卡尔曼滤波方法作对比,结果证明无迹卡尔曼滤波和粒子滤波都具有更好的估算精度。 展开更多
关键词 电池管理系统 荷电状态 粒子滤波 无迹卡尔曼滤波 扩展卡尔曼滤波
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基于无迹卡尔曼滤波的室内超宽带跟踪算法 被引量:3
12
作者 杨倩 王洋 +1 位作者 赵红梅 崔光照 《轻工学报》 CAS 2017年第1期82-88,共7页
为解决移动目标在室内跟踪定位误差较大的问题,提出了一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的超宽带(UWB)跟踪定位算法.该算法在定位阶段联合到达时间(TOA)与接收信号强度(RSS)两种定位算法的优势以获得较高的定位精度;在跟踪阶段,将TOA-RSS联... 为解决移动目标在室内跟踪定位误差较大的问题,提出了一种基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的超宽带(UWB)跟踪定位算法.该算法在定位阶段联合到达时间(TOA)与接收信号强度(RSS)两种定位算法的优势以获得较高的定位精度;在跟踪阶段,将TOA-RSS联合定位算法获得的量测值进行UKF估计,以得到移动目标的跟踪轨迹.仿真结果表明,该算法室内滤波误差与均方根误差均比同样使用TOA-RSS定位方法而采用扩展卡尔曼滤波(EKF)估计算法有一定程度的降低,跟踪定位精度有较大提高. 展开更多
关键词 超宽带 目标跟踪 无迹卡尔曼滤波 扩展卡尔曼滤波 TOA-RSS
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基于自适应插值扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机状态估计 被引量:8
13
作者 朱军 李紫豪 +2 位作者 刘炳辰 孟祥斌 张哲 《电子科技》 2020年第5期66-71,共6页
PMSM无传感控制的转速与转子位置估计对系统至关重要,扩展EKF算法作为无传感控制技术被广泛应用在工业领域。但是EKF算法在系统线性化过程中产生截断误差,对于高度非线性模型无法得到精确估计值。为减小EKF算法因非线性问题而造成的误差... PMSM无传感控制的转速与转子位置估计对系统至关重要,扩展EKF算法作为无传感控制技术被广泛应用在工业领域。但是EKF算法在系统线性化过程中产生截断误差,对于高度非线性模型无法得到精确估计值。为减小EKF算法因非线性问题而造成的误差,文中提出了一种基于AIEKF状态估计法。该方法以量化状态方程的非线性程度为依据,通过添加伪状态值减小EKF算法线性化中产生的误差对估值精度的影响,从而降低系统在线性化过程引起的误差。仿真计算结果表明,AIEKF较EKF的截断误差平均降低了55.6%。 展开更多
关键词 永磁同步电机 扩展卡尔曼滤波算法 截断误差 高度非线性 自适应插值 估计精度
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参数和非参数滤波算法在贝叶斯估计问题中的比较 被引量:1
14
作者 卢发兴 吴玲 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2008年第3期4-8,共5页
在贝叶斯估计问题中常用的滤波算法有两大类,一类是适用于非线性问题的,在卡尔曼滤波算法基础上发展出来的各种参数滤波算法,如扩展的卡尔曼滤波、拟线性卡尔曼滤波及近年提出的基于Unscented变换的Unscented卡尔曼滤波算法等;另一类是... 在贝叶斯估计问题中常用的滤波算法有两大类,一类是适用于非线性问题的,在卡尔曼滤波算法基础上发展出来的各种参数滤波算法,如扩展的卡尔曼滤波、拟线性卡尔曼滤波及近年提出的基于Unscented变换的Unscented卡尔曼滤波算法等;另一类是基于蒙特卡洛仿真技术的非参数滤波算法——粒子滤波。两类跟踪算法在实际问题中都得到了广泛应用。从原理上对这两类算法中的四种具体算法进行了介绍,重点分析了每种算法的长处及不足,可为实际应用中算法的选择提供依据。 展开更多
关键词 贝叶斯估计 粒于滤波.Unscented卡尔曼滤波 拟线性 扩展卡尔曼滤波
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一种船用燃气轮机强跟踪扩展卡尔曼滤波器健康参数估计方法(英文) 被引量:1
15
作者 杨庆材 李淑英 曹云鹏 《Journal of Marine Science and Application》 CSCD 2019年第4期542-553,共12页
Monitoring and evaluating the health parameters of marine gas turbine engine help in developing predictive control techniques and maintenance schedules.Because the health parameters are unmeasurable,researchers estima... Monitoring and evaluating the health parameters of marine gas turbine engine help in developing predictive control techniques and maintenance schedules.Because the health parameters are unmeasurable,researchers estimate them only based on the available measurement parameters.Kalman filter-based approaches are the most commonly used estimation approaches;how-ever,the conventional Kalman filter-based approaches have a poor robustness to the model uncertainty,and their ability to track the mutation condition is influenced by historical data.Therefore,in this paper,an improved Kalman filter-based algorithm called the strong tracking extended Kalman filter(STEKF)approach is proposed to estimate the gas turbine health parameters.The analytical expressions of Jacobian matrixes are deduced by non-equilibrium point analytical linearization to address the problem of the conventional approaches.The proposed approach was used to estimate the health parameters of a two-shaft marine gas turbine engine in the simulation environment and was compared with the extended Kalman filter(EKF)and the unscented Kalman filter(UKF).The results show that the STEKF approach not only has a computation cost similar to that of the EKF approach but also outperforms the EKF approach when the health parameters change abruptly and the noise mean value is not zero. 展开更多
关键词 Gas turbine Health parameter estimation extendedkalman filter UnscentedKalman filter StrongtrackingKalman filter Analytical linearization
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使用插值法滤波的单站无源定位算法
16
作者 邹全 王袁斌 《电光与控制》 北大核心 2015年第5期15-18,共4页
综合利用到达方位角(DOA)和到达时间差(TDOA)等信息,建立单站无源定位系统的状态模型和观测模型,应用多维情形的二阶插值公式构造新型非线性滤波算法,而不需计算非线性函数的偏导,使得计算简化。仿真结果表明,用该算法可替代扩展卡尔曼... 综合利用到达方位角(DOA)和到达时间差(TDOA)等信息,建立单站无源定位系统的状态模型和观测模型,应用多维情形的二阶插值公式构造新型非线性滤波算法,而不需计算非线性函数的偏导,使得计算简化。仿真结果表明,用该算法可替代扩展卡尔曼滤波器(EKF)应用于单站无源定位中,能获得更为准确且收敛更快的定位结果。 展开更多
关键词 单站无源定位 非线性滤波 CHOLESKY分解 扩展卡尔曼滤波
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基于可变温度模型的锂电池SOC估计方法 被引量:12
17
作者 何耀 曹成荣 +2 位作者 刘新天 郑昕昕 曾国建 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期43-52,共10页
动力电池的荷电状态(state-of-charge,SOC)是电动汽车的重要参数之一,而准确的电池模型是提高SOC估算精度的前提。温度对电池相关参数的影响是目前研究的热点,然而现有的电池模型难以适应连续变化的温度环境,且测试工作量大。基于Nerns... 动力电池的荷电状态(state-of-charge,SOC)是电动汽车的重要参数之一,而准确的电池模型是提高SOC估算精度的前提。温度对电池相关参数的影响是目前研究的热点,然而现有的电池模型难以适应连续变化的温度环境,且测试工作量大。基于Nernst电化学方程,提出了一种新型的电池建模方法,运用统计学原理,通过测量较少的数据得到较为精确的电池模型,相关参数能够用包括连续变化的温度等多因素进行拟合。通过在不同温度环境下模拟电动汽车实际工况,对锂电池进行放电实验,通过试验设计的方法建立电池模型,结合扩展卡尔曼滤波算法实现对锂电池SOC的动态估计,仿真和实验结果验证了所提方法的优越性。 展开更多
关键词 动力锂电池 荷电状态 Nemst模型 试验设计 扩展卡尔曼滤波
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Kalman滤波在导航中的应用研究 被引量:1
18
作者 洪腾腾 胡绍林 《自动化博览》 2016年第3期72-75,共4页
随着导航技术日新月异的发展,Kalman滤波技术在导航领域中的应用也随处可见。本文围绕Kalman滤波技术在导航过程中的应用问题,从技术途径的几个方面进行系统分析,简要综述Kalman滤波技术在惯性导航、卫星导航和组合导航等方面应用的发... 随着导航技术日新月异的发展,Kalman滤波技术在导航领域中的应用也随处可见。本文围绕Kalman滤波技术在导航过程中的应用问题,从技术途径的几个方面进行系统分析,简要综述Kalman滤波技术在惯性导航、卫星导航和组合导航等方面应用的发展现状,并指出在导航领域应用Kalman滤波技术存在的若干技术难点,为改进和完善Kalman滤波技术在导航领域的应用提供了潜在的研究方向。 展开更多
关键词 KALMAN滤波 惯性导航 组合导航 扩展Kalman滤波 无迹Kalman滤波
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Observability Analysis and Navigation Algorithm for Distributed Satellites System Using Relative Range Measurements 被引量:4
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作者 SU Qiya HUANG Yi 《Journal of Systems Science & Complexity》 SCIE EI CSCD 2018年第5期1206-1226,共21页
关键词 卫星系统 分布式 航行 算法 KALMAN 非线性 过滤器 证明
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