改进卡尔曼滤波在北斗伪距定位中的研究

针对最小二乘迭代法定位精度不高和卡尔曼滤波迭代收敛次数较多并对初始位置过于敏感的缺点,采用最小二乘迭代法和改进的卡尔曼滤波相结合的模型方法,该算法先用最小二乘迭代法对初始位置进行定位,再用改进的卡尔曼法进行滤波,仿真结果表明,该算法与最小二乘迭代法、卡尔曼滤波法、最小二乘和卡尔曼滤波结合等现有算法相比,其迭代5次达到收敛,迭代次数最少,且定位精度提高了60%。该算法可在北斗伪距定位上进行应用,可用于导航定位、也可用于网络RTK初始位置的定位。     

基于WLS-KF的UWB室内定位滤波算法研究

针对室内超宽带(UWB)定位过程中受到非视距误差(NLOS)干扰而导致定位精度下降的问题,提出了基于抗差估计原理的自适应卡尔曼滤波方法,结合加权最小二乘法对测距信息解算得到定位坐标。在通视环境下进行测距,利用测得的数据计算新息向量和协方差,并基于此构建阈值信息,对NLOS环境产生的量测异常值进行判别,在此基础上利用Sage-Husa滤波对系统噪声协方差进行估计。采用加权最小二乘法对测距信息进行处理,得到标签解算坐标的最优估计。通过MATLAB仿真验证算法的可行性和有效性并在室内环境下进行测距、定位试验验证。仿真和实验结果表明,基于抗差估计原理的自适应卡尔曼滤波方法,结合加权最小二乘法能有效识别NLOS误差,且对定位过程中发生的状态突变能有效进行跟踪,解算得到的标签坐标x方向误差1 cm左右,y方向误差2 cm左右,提高了UWB室内定位的精度。     

基于加权质心法的WLAN室内定位系统

在利用接收信号强度指示(RSSI)进行定位的WLAN室内定位系统中,为获得更高的定位精度,提出一种支持向量机与加权质心法相结合的定位算法。该算法首先以四边形对定位场地进行区域划分,在各四边形区域的顶点位置采样指纹点数据,利用支持向量机(SVM)多分类将定位点位置缩小到某个四边形区域内。最后利用加权质心法,计算出定位点的坐标。仿真实验与实地实验结果表明,该算法比支持向量机回归(SVR)、最小二乘支持向量机(LSSVM)、K最近邻法(KNN),定位精度有明显提高,定位误差在1.4 m,定位精度在90%以上。     

基于自适应卡尔曼滤波算法的紧组合导航系统的研究

为了提高子滤波器滤波精度和优化信息融合算法,提出一种基于在线调节因子的自适应卡尔曼滤波算法。首先讨论采用卡尔曼滤波技术的理论依据,设计SINS/GPS紧组合导航系统。提出改进的自适应卡尔曼滤波算法,该方法通过构造自适应参数因子,并利用量测噪声协方差阵与自适应参数的比值实现在线修正量测噪声协方差阵。通过MATLAB仿真,与传统基于标准卡尔曼滤波算法的紧组合导航系统相比,其各向位置误差和速度误差均得到明显降低,从而达到提高组合导航定位精度和优化信息融合算法的目的。     

基于Zernike多项式的自适应包裹卡尔曼相位解缠

为了在噪声干扰下准确提取干涉图中的相位信息,提出了一种基于Zernike多项式拟合的自适应包裹卡尔曼滤波相位解缠算法。该方法将相位图建模为Zernike多项式的线性拟合,采用相位图二次差分加权策略的包裹卡尔曼滤波器准确计算拟合系数,利用预测值和量测值的新息自适应地调整量测噪声协方差矩阵且无需根据干涉图设置不同的观测噪声。实验仿真和实测结果表明,所提方法能够有效地处理干涉条纹中的噪声,并能准确地恢复出相位信息,对于受噪声干扰的干涉图的相位解缠性能优于最小二乘算法和Kalman算法,具有鲁棒性好、无需预滤波和人工干预的优点。     

基于修正 RSSI 值的四边形加权质心定位算法

在利用接收信号强度指示(RSSI)对无线传感器网络中的未知节点进行定位时,RSSI 值易受环境的影响导致定位误差, 为此提出基于 RSSI 测距修正的四边形加权质心定位算法(QWCRC)。 先对来自同一锚节点的多个 RSSI 值进行卡尔曼滤波,得 到修正的 RSSI 值,致使测距尽可能的接近真实距离;再采用四边形加权定位对未知节点进行定位,同时利用最小二乘法进行辅 助定位,此算法对于相邻锚节点圆不相交的情况给出新的解决方案。 实验结果对比表明,改进的算法相比较于四边形加权质心 算法(QWC)和 RSSI 测距修正的三角形加权算法(TWCRC),在锚节点数目 5×5 和噪声强度为 0 dbm 时,定位精度可分别提升 87. 14%和 35. 51%。     

GNSS 多系统 PPP 中强跟踪自适应Kalman 滤波的应用

精密单点定位(precise point positioning, PPP)技术由于操作简单、定位精度高，现已广泛应用于许多领域。针对PPP解算过程中周围环境改变可能带来的观测噪声和多路径效应，传统滤波算法无法解决其导致的精度下降的问题，本文提出一种强跟踪自适应Kalman滤波(strong tracking adaptative Kalman filtering, SAKF)算法，通过引入渐消因子调整预测误差值，同时使用IGGⅢ函数方法重构测量噪声协方差，从而实现PPP解算。实验结果表明，在静态解算时，SAKF定位精度较传统算法提升约20%,在仿动态解算时，SAKF定位精度提升约55%～60%,同时具有更好的收敛稳定性。     

融合测距修正和哈里斯鹰优化的DV-Hop定位算法

针对传统DV-Hop定位算法在无线传感器网络节点定位时精度偏低的问题，本文提出了一种基于测距修正和哈里斯鹰优化算法的DV Hop改进算法。该算法采用多通信半径调整网络节点最小跳数，利用最小均方差和权重因子优化网络节点平均跳距，采用改进的哈里斯鹰算法替代最小二乘法进行位置计算，引入Tent混沌映射、精英群体制度和正余弦优化策略以避免算法过早陷入局部优化，通过最优解求解得到网络节点近似坐标值。仿真结果表明，在不同条件下，改进算法与传统DV-Hop算法和ABCDV-Hop算法相比能够具有更好的定位能力，节点定位误差平均下降20.13%和7.74%，定位精度较高。     

基于减法聚类的TOA/AOA定位方法研究

针对在无线传感网中现有定位技术定位精度不高的问题,提出一种基于减法聚类的定位方法以获取更好的定位性能和更高的定位精度.首先由多个已知传感器节点测量来自未知节点的电波到达时间和电波达到角,通过分组处理,然后对每组数据进行加权最小二乘估计,依据多次测量和估计,最后采用减法聚类处理来抑制误差导致的位置模糊性来实现对未知节点的精确定位.计算机性能仿真结果表明所提出的定位方法能有效地抑制测量误差,具有较小的定位误差,并进一步提高了定位精度.     

带次优无偏噪声估值器的KF短期负荷预测

卡尔曼滤波厦理用于电力系统短期负荷预测通常是针对线性定常系统,其噪声协方差是定常的,由于噪声协方差直接影响模型的增益矩阵,进而直接影响到模型的追踪能力和预测的精确度。考虑了电力系统负荷变化具有范围性、波动性的特点,根据9天的历史负荷数据建立预测模型。利用最小二乘法辨识模型转移矩阵,采用Hankel矩阵法辨识模型的阶,运用改进的时变次优无偏噪声估值器对噪声协方差进行自适应估计,用预测方程预测次日负荷。     

基于改进的 AEKF 铅酸电池 SOC 在线估计

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。     

使用线性卡尔曼滤波进行WiFi-惯导的融合定位

为提高WiFi室内定位的精度,对线性卡尔曼滤波融合WiFi与惯导定位数据的方法进行了研究.阐述了数据融合所具有的优势,分析了卡尔曼滤波的原理与过程,详细推导了将线性卡尔曼滤波应用于融合定位过程的全部计算公式,其中包括协方差阵估计公式.通过实地实验发现,应用本方法后,定位精度由2.81 m提高到了1.95 m.相对于传统的常用的非线性卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波进行融合定位的方法,本方法具有形式简单,易于实现,计算量小且精度高的优点.     

基于 SST-SCKF 的运动目标超宽带定位算法研究

使用超宽带(UWB)进行定位过程中,卡尔曼滤波是一种常见的降噪方法,但由于对非线性系统滤波性能差,且定位目标运动轨迹易超出基站布局区域以及受到异常噪声干扰,会影响定位系统的准确性和稳定性。针对这一问题,提出一种对称强跟踪(SST)平方根容积卡尔曼(SCKF)算法,通过引入对称时变渐消因子调节各协方差矩阵,实现改变误差协方差矩阵中多重衰落因子矩阵的工作方式,进而调整滤波增益,计算复杂度虽略有增加,但增强定位模型的适应性与鲁棒性。仿真验证表明,在异常噪声干扰下,改进后的算法(SST-SCKF)相较于SCKF/多重渐消因子的SCKF(ST-ASCKF)算法可有效提高定位准确度,且定位轨迹较于单渐消因子的SCKF算法(STSCKF)更为平滑;利用SST-SCKF算法设计基于UWB技术的定位方案,通过动态模拟实验表明,本文提出的SST-SCKF算法较之SCKF/STSCKF/ST-ASCKF滤波性能更优,为复杂环境噪声下人员UWB定位提供更好的降噪,使定位更为精准。     

自适应UKF在北斗伪距定位中的研究

针对北斗伪距定中噪声统计特性未知或者不准确带来的定位精度不高问题,为减小噪声统计特性的不准确在滤波过程中对状态估计带来的影响,采用了无迹卡尔曼滤波(UKF)和噪声统计值估计器相结合的滤波方法,该方法在UKF中引入改进的噪声估计Sage-Husa算法,对系统噪声和观测噪声进行实时估计,抵抗不准确噪声在定位解算时带来的误差;最后在进行状态更新时引入一个收敛因子对每一次滤波状态进行更新,保证算法的收敛性。实验结果表明,该方法与传统的无迹卡尔曼滤波相比,在提升算法收敛速度的同时,将伪距定位的精度提高了40%左右,可用于带有时变噪声和未知噪声的定位系统中。     

IMM在煤矿井下轨道火车实时定位中的应用

针对煤矿井下轨道火车所处的特殊环境,及其不同的运动状态（机动、非机动）,传统卡尔曼滤波在井下实时定位系统中不能很好反应滤波误差问题。提出了交互多模卡尔曼滤波（interaction multiple model Kalman filter , IMM-Kalman）数据处理方法。采用IMM-Kalman滤波对基于Wi-Fi和微惯性单元进行组合定位算法估算出轨道火车的位置进行滤波处理。经过仿真验证IM M-Kalman滤波能有效地减少实时定位滤波误差,然而能提高系统的实时性和定位精度。     

A multi-tone central divided difference frequency tracker with adaptive process noise covariance tuning

The problem of real-time frequency estimation of nonstationary multi-harmonic signals is important in many applications. In this paper, we propose a novel multi-frequency tracker based on a state-space representation of the signal with Cartesian filters and the second-order central divided difference filter (CDDF), which improves the performance of the extended Kalman filter (EKF) by using Stirling's interpolation method to approximate the mean and covariance of the state vector. A crucial element of the method is the adaptive scaling of the process noise covariance matrix appearing in the filter equations, as a function of the innovation sequence, which tunes the accuracy-reactivity trade-off of the filter. The proposed solution is evaluated against two approaches from the literature, namely the factorized adaptive notch filter (FANF) and the extended Kalman filter frequency tracker (EKFFT). Several experiments emphasize the estimation accuracy of the proposed method as well as the improved robustness with respect to initial errors and input signal complexity. The presented method appears to be particularly efficient with rapidly varying frequencies, thanks to the update mechanism that adjusts the filter parameters based on the amplitude of the estimation error.