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Unscented Kalman filter for a low-cost GNSS/IMU-based mobile mapping application under demanding conditions
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作者 Mokhamad Nur Cahyadi Tahiyatul Asfihani +1 位作者 Hendy Fitrian Suhandri Risa Erfianti 《Geodesy and Geodynamics》 EI CSCD 2024年第2期166-176,共11页
For the last two decades,low-cost Global Navigation Satellite System(GNSS)receivers have been used in various applications.These receivers are mini-size,less expensive than geodetic-grade receivers,and in high demand.... For the last two decades,low-cost Global Navigation Satellite System(GNSS)receivers have been used in various applications.These receivers are mini-size,less expensive than geodetic-grade receivers,and in high demand.Irrespective of these outstanding features,low-cost GNSS receivers are potentially poorer hardwares with internal signal processing,resulting in lower quality.They typically come with low-cost GNSS antenna that has lower performance than their counterparts,particularly for multipath mitigation.Therefore,this research evaluated the low-cost GNSS device performance using a high-rate kinematic survey.For this purpose,these receivers were assembled with an Inertial Measurement Unit(IMU)sensor,which actively transmited data on acceleration and orientation rate during the observation.The position and navigation parameter data were obtained from the IMU readings,even without GNSS signals via the U-blox F9R GNSS/IMU device mounted on a vehicle.This research was conducted in an area with demanding conditions,such as an open sky area,an urban environment,and a shopping mall basement,to examine the device’s performance.The data were processed by two approaches:the Single Point Positioning-IMU(SPP/IMU)and the Differential GNSS-IMU(DGNSS/IMU).The Unscented Kalman Filter(UKF)was selected as a filtering algorithm due to its excellent performance in handling nonlinear system models.The result showed that integrating GNSS/IMU in SPP processing mode could increase the accuracy in eastward and northward components up to 68.28%and 66.64%.Integration of DGNSS/IMU increased the accuracy in eastward and northward components to 93.02%and 93.03%compared to the positioning of standalone GNSS.In addition,the positioning accuracy can be improved by reducing the IMU noise using low-pass and high-pass filters.This application could still not gain the expected position accuracy under signal outage conditions. 展开更多
关键词 LoW-cost GNSS GNSS/IMU Single Point Positioning-IMU(SPP/IMU) Differential GNSS-IMU(DGNSS/IMU) unscented kalman Filter(ukf) Outageconditions
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A dual adaptive unscented Kalman filter algorithm for SINS-based integrated navigation system
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作者 LYU Xu MENG Ziyang +4 位作者 LI Chunyu CAI Zhenyu HUANG Yi LI Xiaoyong YU Xingkai 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE CSCD 2024年第3期732-740,共9页
In this study, the problem of measuring noise pollution distribution by the intertial-based integrated navigation system is effectively suppressed. Based on nonlinear inertial navigation error modeling, a nested dual ... In this study, the problem of measuring noise pollution distribution by the intertial-based integrated navigation system is effectively suppressed. Based on nonlinear inertial navigation error modeling, a nested dual Kalman filter framework structure is developed. It consists of unscented Kalman filter (UKF)master filter and Kalman filter slave filter. This method uses nonlinear UKF for integrated navigation state estimation. At the same time, the exact noise measurement covariance is estimated by the Kalman filter dependency filter. The algorithm based on dual adaptive UKF (Dual-AUKF) has high accuracy and robustness, especially in the case of measurement information interference. Finally, vehicle-mounted and ship-mounted integrated navigation tests are conducted. Compared with traditional UKF and the Sage-Husa adaptive UKF (SH-AUKF), this method has comparable filtering accuracy and better filtering stability. The effectiveness of the proposed algorithm is verified. 展开更多
关键词 kalman filter dual-adaptive integrated navigation unscented kalman filter(ukf) ROBUST
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一种基于模型概率单调性变化的自适应IMM-UKF改进算法 被引量:1
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作者 王平波 陈强 +2 位作者 卫红凯 贾耀君 沙浩然 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期41-48,共8页
针对现有交互式多模型(IMM)算法模型间切换迟滞和转换速率慢的缺点,提出一种基于模型概率单调性变化的自适应交互式多模型无迹卡尔曼滤波改进算法(mIMM-UKF)。该算法利用后验信息模型概率的单调性,对马尔可夫转移概率矩阵及模型估计概... 针对现有交互式多模型(IMM)算法模型间切换迟滞和转换速率慢的缺点,提出一种基于模型概率单调性变化的自适应交互式多模型无迹卡尔曼滤波改进算法(mIMM-UKF)。该算法利用后验信息模型概率的单调性,对马尔可夫转移概率矩阵及模型估计概率进行二次修正,加快了匹配模型的切换速度及转换速率。仿真结果表明,与现有算法相比,该算法通过快速切换匹配模型,有效提高了水下目标跟踪精度。 展开更多
关键词 水下目标跟踪 IMM-ukf算法 自适应 转移概率矩阵 单调性
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CNN-LSTM车辆运动状态识别的AUKF组合导航方法
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作者 刘宁 谢越栋 +2 位作者 胡彬 范军芳 苏中 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期803-811,共9页
针对固定的噪声协方差难以适应车辆不同运动行为下噪声统计特性差异大的问题,提出了一种基于卷积神经网络与长短期记忆网络(CNN-LSTM)的车辆运动状态识别自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)组合导航方法。首先,应用CNN-LSTM网络模型进行车辆运... 针对固定的噪声协方差难以适应车辆不同运动行为下噪声统计特性差异大的问题,提出了一种基于卷积神经网络与长短期记忆网络(CNN-LSTM)的车辆运动状态识别自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)组合导航方法。首先,应用CNN-LSTM网络模型进行车辆运动状态识别,解决车辆自我运动不确定性的问题;其次,将特定运动状态约束下的噪声协方差应用于UKF的时间更新与量测更新;最后,将所提方法在采集的数据集上进行验证。实验结果表明,与经典的UKF算法相比,所提方法的位置均方根误差与速度均方根误差分别下降了22.67%与2.63%,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 组合导航 车辆运动状态识别 组合神经网络 自适应无迹卡尔曼滤波 噪声协方差
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基于分数阶模型多新息UKF动力电池SOC估算研究
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作者 郑轶 许永红 +1 位作者 张红光 童亮 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第9期1777-1788,共12页
动力电池管理技术是保障新能源汽车高效、安全和可靠运行的核心和关键。动力电池的荷电状态(SOC)是动力电池管理技术的基础,然而动力电池SOC的不确定影响因素太多,如何精确估算动力电池的SOC成为关键问题。针对SOC难以精确获得的问题,... 动力电池管理技术是保障新能源汽车高效、安全和可靠运行的核心和关键。动力电池的荷电状态(SOC)是动力电池管理技术的基础,然而动力电池SOC的不确定影响因素太多,如何精确估算动力电池的SOC成为关键问题。针对SOC难以精确获得的问题,搭建了动力电池测试平台,开展了动力电池的常规性能测试、寿命测试,建立了基于分数阶理论的动力电池分数阶模型,将多新息理论与分数阶模型无迹卡尔曼滤波算法结合,提出了分数阶模型多新息无迹卡尔曼滤波(FOMIUKF)算法,并采用该算法对动力电池进行SOC估算。在不同的环境温度、动态工况、SOC初始值条件下对基于不同算法的动力电池SOC估算精度进行了对比分析。结果表明:基于FOMIUKF算法对动力电池SOC估算结果的平均绝对误差和均方根误差的值最小。在不同的动态工况下,采用FOMIUKF算法对动力电池SOC估算结果的平均绝对误差的最大值约为1.04%,对SOC估算结果的均方根误差最大值约为0.8586%,这表明采用FOMIUKF算法对动力电池SOC估算结果的精度高于EKF、UKF、FOUKF算法。 展开更多
关键词 动力电池 分数阶模型 多新息无迹卡尔曼滤波算法 荷电状态
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融合改进人工蜂群的UKF算法研究
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作者 刘建娟 李志伟 +2 位作者 姬淼鑫 吴豪然 李浩 《电光与控制》 CSCD 北大核心 2024年第11期10-17,共8页
针对无迹卡尔曼滤波(UKF)算法在状态估计时异常系统噪声协方差矩阵影响滤波性能的问题,提出一种利用改进人工蜂群优化UKF的算法。首先,在UKF算法过程中引入IABC算法对系统噪声协方差矩阵寻优选择,从而实现自适应调节系统噪声协方差矩阵... 针对无迹卡尔曼滤波(UKF)算法在状态估计时异常系统噪声协方差矩阵影响滤波性能的问题,提出一种利用改进人工蜂群优化UKF的算法。首先,在UKF算法过程中引入IABC算法对系统噪声协方差矩阵寻优选择,从而实现自适应调节系统噪声协方差矩阵,提高估计精度;其次,对传统ABC算法采用Circle混沌初始化策略,增加人工蜂群初始种群的多样性;同时采用偏好随机游动策略,平衡算法的开发与探索能力,增强算法的稳定性;最后,通过动态扰动因子策略增强算法后期寻找最优解的能力,提高收敛速度,进一步优化算法性能。实验结果表明,相较于ABC算法,IABC算法在寻优性能上有明显提升。同时,通过对比UKF算法和IABC-UKF算法,验证了IABC-UKF算法的可行性,其位置均方根误差不大于1.4 m,表明该算法滤波效果较好且误差波动小,能够有效提高估计精度。 展开更多
关键词 无迹卡尔曼滤波 系统噪声协方差矩阵 人工蜂群算法 偏好随机游动 动态扰动因子
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基于CSO-AUKF的锂电池SOC估算方法
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作者 吴华伟 洪强 +1 位作者 陈运星 马毓博 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期118-126,共9页
电池荷电状态(SOC)估算是电池管理系统(BMS)的关键技术之一。针对锂电池提出了一种基于猫群(CSO)算法和自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)算法相结合的电池SOC估算方法;建立了基于二阶RC等效电路模型的锂电池状态方程,采用CSO算法提高电池辨... 电池荷电状态(SOC)估算是电池管理系统(BMS)的关键技术之一。针对锂电池提出了一种基于猫群(CSO)算法和自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)算法相结合的电池SOC估算方法;建立了基于二阶RC等效电路模型的锂电池状态方程,采用CSO算法提高电池辨识精度,联合AUKF算法对SOC进行估算;基于混合脉冲功率测试工况(HPPC)和间歇恒流放电工况下的数据对该方法有效性进行了验证。研究结果表明:基于CSO-AUKF估算,SOC最大误差小于1.64%,估算精度及稳定性均好于遗传算法。 展开更多
关键词 车辆工程 锂电池汽车 荷电状态(SOC) 猫群(CSO)算法 自适应无迹卡尔曼滤波(Aukf)算法
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基于EKF和UKF的随钻姿态解算方法研究
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作者 蔡峰 朱美静 《安徽理工大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第1期12-20,共9页
目的为解决煤层松软中随钻测量系统测量精度不高的问题。方法提出一种改进的无迹卡尔曼滤波(UKF)和扩展卡尔曼滤波(EKF),分别应用于钻具的姿态滤波算法中并作比较。该方法基于旋转坐标变换的四元数理论和陀螺测量原理,建立钻具姿态传感... 目的为解决煤层松软中随钻测量系统测量精度不高的问题。方法提出一种改进的无迹卡尔曼滤波(UKF)和扩展卡尔曼滤波(EKF),分别应用于钻具的姿态滤波算法中并作比较。该方法基于旋转坐标变换的四元数理论和陀螺测量原理,建立钻具姿态传感器数据的非线性观测方程和状态方程,以四元数将测量数据进行转换与更迭,最终消除惯性传感器数据中的误差。与EKF算法相比较,UKF算法利用了UT变换对非线性函数的概率密度分布进行近似,没有忽略高项阶,因此对于非线性分布的统计量有较好的计算精度。结果经仿真验证,UKF的各个滤波误差峰峰值以及标准差小于EKF。结论改进的UKF的滤波算法精度明显高于EKF滤波算法,更加有效地去除惯性传感器中的干扰噪声,有利于提高微机电系统(MEMS)惯性传感器的测量精度,进而提高钻进效率。 展开更多
关键词 随钻 姿态解算 MEMS 扩展卡尔曼 无迹卡尔曼
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基于改进AFFRLS-AUKF的锂电池SOC估计
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作者 陈亮 卢玉斌 林正廉 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第6期1109-1115,共7页
准确估计锂电池荷电状态(SOC)是保障电池管理系统安全稳定运行的重要前提之一。为了提高锂离子电池SOC估计精度,提出一种改进自适应遗忘因子最小二乘法(AFFRLS)与自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF)联合估计锂离子电池SOC的估计方法。利用... 准确估计锂电池荷电状态(SOC)是保障电池管理系统安全稳定运行的重要前提之一。为了提高锂离子电池SOC估计精度,提出一种改进自适应遗忘因子最小二乘法(AFFRLS)与自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF)联合估计锂离子电池SOC的估计方法。利用改进AFFRLS对已建立的二阶RC等效电路模型进行参数辨识,再结合AUKF估计锂离子电池SOC。通过动态应力测试(DST)工况和城市道路循环(UDDS)工况验证得到联合估计方法的平均绝对误差为0.44%,均方根误差为0.61%,表明改进的AFFRLS-AUKF方法可提高参数辨识及电池SOC估计的准确性和鲁棒性。 展开更多
关键词 锂离子电池 荷电状态 自适应遗忘因子 无迹卡尔曼滤波
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基于分布式自适应UKF的说话人跟踪方法
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作者 陈阳 蔡翔宇 王睿 《声学技术》 CSCD 北大核心 2024年第5期734-742,共9页
针布式无迹卡尔曼滤波(distributed unscented Kalman filter, DUKF)方法进行说话人跟踪时,因状态转移噪声协方差矩阵和测量噪声协方差矩阵偏离真实值而导致跟踪误差增大。文章采用塞琪-胡萨(Sage-Husa)自适应策略,在DUKF测量更新后迭... 针布式无迹卡尔曼滤波(distributed unscented Kalman filter, DUKF)方法进行说话人跟踪时,因状态转移噪声协方差矩阵和测量噪声协方差矩阵偏离真实值而导致跟踪误差增大。文章采用塞琪-胡萨(Sage-Husa)自适应策略,在DUKF测量更新后迭代估计局部状态转移噪声协方差矩阵和测量噪声协方差矩阵,然后利用一致性滤波融合得到全局的状态转移噪声协方差矩阵,随着卡尔曼滤波器的迭代,逐渐逼近状态转移噪声协方差矩阵和测量噪声协方差矩阵的真实值,从而提高DUKF说话人跟踪精度。实验结果表明,即使在较差的噪声和混响条件下,分布式自适应无迹卡尔曼滤波方法相较于常规的DUKF方法仍具有更好的跟踪性能,在节点损坏条件下的鲁棒性更强,能够获得更准确的说话人位置信息。 展开更多
关键词 分布式无迹卡尔曼滤波(Dukf) 说话人跟踪 分布式麦克风网络 自适应策略
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基于改进UKF的自动落布车位姿估计
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作者 沈丹峰 白鹏飞 +1 位作者 赵刚 王博 《纺织高校基础科学学报》 CAS 2024年第3期94-101,106,共9页
自动落布车位姿估计的准确性是影响其在纺织车间内同时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)的关键因素。在进行自动落布车位姿估计时,遇到观测噪声异常变化或噪声协方差与算法不匹配等情况时,无迹卡尔曼滤波(un... 自动落布车位姿估计的准确性是影响其在纺织车间内同时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping,SLAM)的关键因素。在进行自动落布车位姿估计时,遇到观测噪声异常变化或噪声协方差与算法不匹配等情况时,无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)难以准确估计小车的位置和姿态。针对此问题,将误差序列协方差估计与遗忘因子同时引入UKF进行改进,提出了一种改进的自适应UKF自动落布车位姿估计算法。通过误差序列协方差估计对观测噪声协方差矩阵R进行调整,引入遗忘因子对R进行自适应更新,进而得到自动落布车位姿的最优估计。实验结果表明,在高斯噪声环境下,改进的UKF算法比其他算法具有更好的鲁棒性和估计精度。改进后的UKF位姿估计算法代入Cartographer算法后建图误差值减小,表明此算法能够在室内复杂环境下达到更加精确的位姿估计。 展开更多
关键词 自动落布车 同时定位与建图 位姿估计 无迹卡尔曼滤波 误差序列 遗忘因子
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基于SVD的复数UKF及电力系统对称分量估计
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作者 崔博文 陶成蹊 《船电技术》 2024年第4期1-5,共5页
电力系统对称分量的检测对于电力系统安全稳定的运行具有很重要的意义。利用复数域无迹卡尔曼滤波算法,对三相电压系统的正负序分量及频率进行了估计。为了提高复数无迹卡尔曼滤波的参数估计精度及算法稳定性,引入最优自适应因子并对预... 电力系统对称分量的检测对于电力系统安全稳定的运行具有很重要的意义。利用复数域无迹卡尔曼滤波算法,对三相电压系统的正负序分量及频率进行了估计。为了提高复数无迹卡尔曼滤波的参数估计精度及算法稳定性,引入最优自适应因子并对预测协方差矩阵进行SVD分解,提出了基于SVD的自适应CUKF算法。为消除零序分量,对三相电压分量进行αβ变换,定义了复数形式的状态变量,建立了非线性状态方程及观测方程,实现了正序、负序对称分量估计。通过与普通复数域无迹卡尔曼滤波算法对比,所提研究方法在估计精度及收敛速度等方面优于传统无迹卡尔曼滤波方法。 展开更多
关键词 复数无迹卡尔曼滤波 对称分量估计 最优自适应因子 奇异值分解
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基于IMM-JPDA-ISTUKF的车载毫米波雷达多目标跟踪算法 被引量:1
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作者 蒋凯 周建江 +1 位作者 吕瑞广 李晓航 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2024年第8期47-54,共8页
为提高车载毫米波雷达多目标跟踪精度指标,提升道路车辆行驶安全性,文中在交互多模型无迹卡尔曼滤波(IMM-UKF)和联合概率数据关联(JPDA)融合的算法基础上,针对车辆运动状态突变处UKF鲁棒性差、滤波精度低的问题,提出了一种基于改进强跟... 为提高车载毫米波雷达多目标跟踪精度指标,提升道路车辆行驶安全性,文中在交互多模型无迹卡尔曼滤波(IMM-UKF)和联合概率数据关联(JPDA)融合的算法基础上,针对车辆运动状态突变处UKF鲁棒性差、滤波精度低的问题,提出了一种基于改进强跟踪UKF(ISTUKF)的IMM-JPDA-ISTUKF算法。通过模拟道路场景搭建的仿真环境对算法性能进行了验证,且为证明该算法在实际道路工况下跟踪精度的提升,还进行了雷达道路测试,通过雷达在道路上获取的车辆数据进一步验证了该算法的有效性。结果表明,该算法在目标车辆运动状态发生变化时的距离跟踪精度和速度跟踪精度方面均得到了提高。 展开更多
关键词 多目标跟踪 无迹卡尔曼滤波 强跟踪滤波 交互多模型 车载毫米波雷达
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基于AUKF的可穿戴式设备用锂离子电池SOE在线估计方法 被引量:1
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作者 柳明贤 李继标 +2 位作者 唐炳南 杨毅 肖仁鑫 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1688-1698,共11页
可穿戴式设备(wearable devices,WDs)体积小、工作时间长,在工业监测等领域应用越来越广泛。锂离子电池为WD上电子设备提供能量,其准确的能量状态(state of energy,SOE)在线估算对WDs的电源实时管理与延长设备寿命有重要影响。传统的基... 可穿戴式设备(wearable devices,WDs)体积小、工作时间长,在工业监测等领域应用越来越广泛。锂离子电池为WD上电子设备提供能量,其准确的能量状态(state of energy,SOE)在线估算对WDs的电源实时管理与延长设备寿命有重要影响。传统的基于模型的估算方法需要离线获取SOE与开路电压(open circuit voltage,OCV)的关系,实验时间长,不能适应实际工况变化,难以在线实施,本工作提出一种基于开路电压(opencircuit voltage,OCV)在线辨识的可穿戴式设备用锂离子电池SOE在线估算方法。首先基于锂离子电池的一阶RC模型,采用带遗忘因子的递推最小二乘法(forgetting factor recursive least squares,FFRLS)在线辨识电池OCV等参数。分析了WDs运行负载变化特征,构建了WD运行工况和参数辨识工况,并开展锂离子电池实验。结合WDs工作负载特性,研究了开路电压和端电压的关系,在线获得OCV与SOE的关系曲线。采用无迹卡尔曼滤波(adaptive unscented Kalman filter,AUKF)算法实现SOE的在线估计,与传统通过离线实验获得OCVSOE关系的方法进行了对比。研究结果表明,所提的SOE在线估算方法具有较好的精度,并在不同的SOE初始值时具有较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 可穿戴式设备 SOE估算 OCV在线辨识 自适应无迹卡尔曼滤波
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基于ASTUKF的分布式农业车辆路面参数辨识方法 被引量:1
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作者 孙晨阳 周俊 赖国梁 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期401-414,共14页
针对分布式驱动农业车辆在路面参数辨识过程中,因路面环境变化出现的状态模型误差和时变噪声,导致辨识结果发散的问题,提出了基于自适应强跟踪无迹卡尔曼滤波(Adaptive strong tracking unscented Kalman filter,ASTUKF)的辨识方法。与... 针对分布式驱动农业车辆在路面参数辨识过程中,因路面环境变化出现的状态模型误差和时变噪声,导致辨识结果发散的问题,提出了基于自适应强跟踪无迹卡尔曼滤波(Adaptive strong tracking unscented Kalman filter,ASTUKF)的辨识方法。与传统内燃机农业车辆相比,分布式驱动可以直接获取驱动轮的状态信息,结合含有峰值附着系数和极限滑转率的μ-s曲线模型,建立了无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter,UKF)辨识算法的状态方程和量测方程。同时,将强跟踪滤波(Strong tracking filter,STF)和自适应滤波(Adaptive filter,AF)引入辨识算法,用以提高对多变环境的识别精度和鲁棒性,并采用奇异值分解(Singular value decomposition,SVD)解决了迭代过程中出现的非正定矩阵的问题。仿真试验结果表明,在突变噪声环境工况下,ASTUKF辨识结果可以快速收敛至目标值附近,且不受突变噪声的影响,各驱动轮峰值附着系数估计结果的平均绝对误差(Mean absolute error,MAE)分别为0.0144、0.0267、0.0144、0.0267,极限滑转率估计结果的MAE分别为0.0025、0.0028、0.0025、0.0028。实车试验表明,在已耕地和未耕地的试验路面上,ASTUKF辨识结果的均值95%置信区间能够匹配测量值,整车的附着系数辨识结果为0.4061(未耕地)、0.3991(已耕地),极限滑转率辨识结果为0.1484(未耕地)、0.3600(已耕地),可为分布式电动农业车辆作业参数感知提供理论参考。 展开更多
关键词 农业车辆 分布式驱动 路面参数辨识 自适应强跟踪无迹卡尔曼滤波
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不同温度下的基于BPNN-AUKF的新型自动水下航行器SOC估计器 被引量:1
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作者 李青 张劭玮 +3 位作者 罗斯伦 李炬晨 成海超 卢丞一 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1205-1215,共11页
本研究提出了一种基于反向传播神经网络(BPNN)和自适应无迹卡尔曼滤波器(AUKF)的SOC(state of charge)估计方法。首先针对电池SOC与端电压之间在不同温度下的关系,研究设计了一系列温度补偿策略,以提高在低温、低SOC条件下的估计精度。... 本研究提出了一种基于反向传播神经网络(BPNN)和自适应无迹卡尔曼滤波器(AUKF)的SOC(state of charge)估计方法。首先针对电池SOC与端电压之间在不同温度下的关系,研究设计了一系列温度补偿策略,以提高在低温、低SOC条件下的估计精度。其次,利用反向传播神经网络(BPNN)建立了一个耦合了温度补偿策略的电池模型。这个模型能更好地适应低温和低SOC条件下的电池状态变化,提高了SOC估计的准确性。最后,基于BPNN电池模型建立了BPNN-AUKF的SOC估计框架,通过利用测量值与测量预测值之间的信息和残差序列,对系统过程和测量噪声协方差进行估计修正。通过实验验证,发现该方法在低温环境下具有明显优势,相比传统方法能够更准确地估计电池的SOC,且具备较好的泛化能力。这种基于BPNN-AUKF方法的SOC估计器不仅适用于自主无人潜水器(AUV),而且对于其他在复杂环境中工作的车辆也具有广泛的应用价值。 展开更多
关键词 SOC估算 自适应无迹卡尔曼滤波器 温度补偿策略 神经元网络模型 自主水下航行器
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Phase noise filtering and phase unwrapping method based on unscented Kalman filter 被引量:6
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作者 Xianming Xie Yiming Pi 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2011年第3期365-372,共8页
This paper presents a new phase unwrapping algorithm based on the unscented Kalman filter(UKF) for synthetic aperture radar(SAR) interferometry.This method is the result of combining an UKF with path-following str... This paper presents a new phase unwrapping algorithm based on the unscented Kalman filter(UKF) for synthetic aperture radar(SAR) interferometry.This method is the result of combining an UKF with path-following strategy and an omni-directional local phase slope estimator.This technique performs simultaneously noise filtering and phase unwrapping along the high-quality region to the low-quality region,which is also able to avoid going directly through the noisy regions.In addition,phase slope is estimated directly from the sample frequency spectrum of the complex interferogram,by which the underestimation of phase slope is overcome.Simulation and real data processing results validate the effectiveness of the proposed method,and show a significant improvement with respect to the extended Kalman filtering(EKF) algorithm and some conventional phase unwrapping algorithms in some situations. 展开更多
关键词 phase unwrapping unscented kalman filter(ukf path-following strategy.
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基于强跟踪UKF的自适应PHD-SLAM算法
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作者 邹晗 吴孙勇 +1 位作者 薛秋条 李明 《信号处理》 CSCD 北大核心 2024年第10期1875-1883,共9页
传统概率假设密度同时定位与建图(Probability Hypothesis Density-Simultaneous Localization and Mapping,PHD-SLAM)方法缺乏在线自适应调整能力,容易受到不确定噪声、初始系统参数选择以及线性化近似误差的影响,从而导致粒子退化问题... 传统概率假设密度同时定位与建图(Probability Hypothesis Density-Simultaneous Localization and Mapping,PHD-SLAM)方法缺乏在线自适应调整能力,容易受到不确定噪声、初始系统参数选择以及线性化近似误差的影响,从而导致粒子退化问题,进而影响机器人位姿和地图特征点的估计精度。针对这一问题,本文提出了一种基于强跟踪和无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter,UKF),并融合最新观测数据来产生重要性密度的PHD-SLAM算法(Strong Tracking UKF PHD-SLAM,SUPHD-SLAM)。所提算法在重要性采样阶段将上一时刻的机器人位姿和地图特征点增广为联合向量,为了避免传统PHD-SLAM中扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter,EKF)引入的线性化误差,利用UKF对粒子进行预测,并通过引入强跟踪滤波中的渐消因子修正UKF预测后不精确的位姿状态协方差,保持量测新息正交,从而抑制不确定噪声和不精确初始系统参数设置对状态估计的影响。随后通过UKF更新每个位姿粒子,引导粒子向高似然区域移动,以获得更准确的位姿的重要性密度,从而避免粒子退化。从重要性密度中采样新的位姿粒子,针对每个位姿粒子使用基于UKF的PHD滤波计算地图特征点,并用单簇(Single-Cluster,SC)策略更新每个位姿粒子的权重。最后,提取权重最大的位姿粒子及其对应的地图作为状态估计。仿真实验表明,SUPHD-SLAM相较于PHD-SLAM 1.0和PHD-SLAM 2.0,保证计算效率的同时,能够有效的提高机器人位姿和地图特征点的估计精度。 展开更多
关键词 无迹卡尔曼滤波 强跟踪 机器人位姿 地图
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Combining unscented Kalman filter and wavelet neural network for anti-slug
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作者 Chuan Wang Long Chen +7 位作者 Lei Li Yong-Hong Yan Juan Sun Chao Yu Xin Deng Chun-Ping Liang Xue-Liang Zhang Wei-Ming Peng 《Petroleum Science》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第6期3752-3765,共14页
The stability of the subsea oil and gas production system is heavily influenced by slug flow. One successful method of managing slug flow is to use top valve control based on subsea pipeline pressure. However, the com... The stability of the subsea oil and gas production system is heavily influenced by slug flow. One successful method of managing slug flow is to use top valve control based on subsea pipeline pressure. However, the complexity of production makes it difficult to measure the pressure of subsea pipelines, and measured values are not always accessible in real-time. The research introduces a technique for integrating Unscented Kalman Filter (UKF) and Wavelet Neural Network (WNN) to estimate the state of subsea pipeline pressure using historical data and a state model. The proposed method treats multiphase flow transport as a nonlinear model, with a dynamic WNN serving as the state observer. To achieve real-time state estimation, the WNN is included into the UKF algorithm to create a WNN-based UKF state equation. Integrate WNN and UKF in a novel way to predict system state accurately. The simulated results show that the approach can efficiently predict the inlet pressure and manage the slug flow in real-time using the riser's top pressure, outlet flow and valve opening. This method of estimate can significantly increase the control effect. 展开更多
关键词 State estimation Stable control Method fusion Wavelet neural network unscented kalman filter
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基于FFRLS和ASR-UKF滤波算法的锂电池SOC估计
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作者 邓丹 刘胜永 +2 位作者 王顺利 刘鹏辉 胡聪 《电源技术》 CAS 北大核心 2024年第2期299-305,共7页
锂电池在工作过程中,其内部参数易受多种因素影响,为提高锂电池在复杂环境下荷电状态(SOC)估计精度,以二阶戴维宁(Thevenin)等效模型为基础,结合遗忘因子递推最小二乘法(FFRLS)对模型参数进行在线辨识。针对传统卡尔曼滤波算法高度非线... 锂电池在工作过程中,其内部参数易受多种因素影响,为提高锂电池在复杂环境下荷电状态(SOC)估计精度,以二阶戴维宁(Thevenin)等效模型为基础,结合遗忘因子递推最小二乘法(FFRLS)对模型参数进行在线辨识。针对传统卡尔曼滤波算法高度非线性及系统噪声不确定性等缺点,提出了一种自适应平方根无迹卡尔曼滤波(ASR-UKF)算法,该算法利用平方根算法处理均值和协方差,确保了状态协方差的半正定性和稳定性,并引入自适应滤波算法对噪声进行实时修正,消除了系统时变噪声影响。结果表明,FFRLS能有效解决数据饱和及算法矩阵计算量大的问题,等效模型精度高达98%。在混合动力脉冲特性(HPPC)测试和北京公交动态测试工况(BBDST)下,ASR-UKF算法SOC估计最大误差分别为3.264%和0.572%,具备更好的跟踪效果,验证了改进算法良好的收敛性与自适应性。 展开更多
关键词 荷电状态 二阶Thevenin模型 遗忘因子递推最小二乘法 自适应平方根无迹卡尔曼滤波算法
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