粒子滤波在光纤陀螺四位置寻北中的应用研究

为了减小噪声对光纤陀螺(FOG)寻北的影响,提高寻北精度,提出了将粒子滤波这种非线性滤波方法应用于光纤陀螺四位置寻北的方案。根据四位置寻北模型建立光纤陀螺寻北系统的非线性状态空间模型,将基于系统重采样和在重采样后引入马尔可夫链蒙特卡罗(Markov chain monte carlo,MCMC)移动的粒子滤波器分别应用于光纤陀螺寻北系统的非线性滤波。使用一个零偏稳定性为0.05°/h的闭环光纤陀螺进行实验,实验结果表明,这2种粒子滤波器均能够有效地提高光纤陀螺的寻北精度。基于系统重采样的粒子滤波器有随时间发散的趋势,这是由于在选定粒子数目较少的情况下,重采样导致粒子多样性丧失的结果;而在重采样后引入MCMC移动的粒子滤波器有很好的收敛性能。重复实验结果表明,使用基于MCMC移动的粒子滤波器可以达到更好的寻北性能。     

基于粒子滤波的陀螺随机漂移预测模型研究

陀螺随机漂移是弱的非平稳非线性信号,传统的线性化参数估计方法会导致模型参数不精确。提出采用粒子滤波的方法对陀螺随机漂移时间序列AR模型进行滤波处理,试验结果表明:粒子滤波不仅消除了非线性对陀螺漂移的影响还克服了AR模型的参数估计误差。与UKF滤波方法相比,粒子滤波的随机量不受高斯分布的限制而且滤波结果可以达到或超过UKF。     

中天法在陀螺智能寻北系统中的应用研究

介绍了基于CCD(电荷耦合器件)图像传感器与计算机技术的陀螺仪智能寻北系统的结构与工作原理,给出了中天法陀螺定向计算的一般原始公式以及在计算机环境下应用中天法的五个数学模型,通过试验证明其有效性。说明了智能化寻北方法可以改变测量结果对操作人员素质的依赖,降低测量的读数误差,部分提高陀螺经纬仪的寻北精度。     

光纤陀螺在潜艇导航中的应用分析

在简述光纤陀螺(FOG)发展的基础上，对国内外FOG的研制和应用进行了述评。最后，对我国发展基于FOG的潜艇惯导系统进行了分析。     

代价参考粒子滤波在故障诊断中的应用

针对故障诊断中经常遇到非高斯、非线性的噪声,利用代价参考粒子滤波进行噪声处理,并将该方法中固定的遗忘因子改为自动调整的遗忘因子,同时对该方法中的概率质量函数用代价函数表示改为用风险函数来表示,提高了处理突变事件的能力。仿真结果表明,该方法比传统的粒子滤波方法具有更好的滤波效果。     

粒子滤波在轴承故障振动信号降噪中的应用

针对轴承故障信号的降噪处理,研究了粒子滤波方法和它在信号降噪中的应用.首先建立轴承故障振动信号的数学模型,将其作为粒子滤波的状态方程;然后提取背景噪声,将其和状态信号一起作为观测信号,得到观测方程,据此对原始真实信号进行估计,得到降噪后的信号,并通过仿真分析可知降噪前后的信噪比有明显的提高;最后将粒子滤波降噪思想用于所...     

粒子滤波在轴承故障振动信号降噪中的应用

针对滚动轴承振动信号容易受到较为复杂的随机噪声的污染,提出了基于Rao-blackwellised粒子滤波的振动信号降噪方法。建立了不含噪的振动信号的时变自回归模型,进而转化成对应的状态空间模型,把降噪问题转化成在状态空间模型下的滤波问题,并用仿真信号进行了试验研究,结果表明,该方法具有较好的降噪效果。     

粒子滤波算法在ECT图像重建中的应用

针对电容层析成像技术(ECT)的图像重建质量精度较低的问题,提出了一种基于粒子滤波的ECT图像重建方法。首先,分析了ECT图像重建基本原理,以系统状态估计的方式描述了ECT图像重建最优解的搜索过程,并建立了状态空间模型。然后,以线性反投影(LBP)算法的图像重建结果作为初始状态,利用测量信息对从状态空间中获取的随机样本进行最优加权,以获得重建图像的最小方差估计。最后,对5种不同的流型进行了仿真实验。实验结果表明,利用本文方法获得的重建图像误差平均值为42.93%,相关系数平均值为0.813 9,比LBP算法、Landweber迭代算法和IMN-SNOF算法得到的相应指标要好。本文方法是一种有效、精度较高的ECT图像重建方法,为ECT图像重建技术提供了新的途径和手段。     

粒子滤波在被动定位跟踪中的运用

被动定位系统是一个仅有角测量的系统,对于目标距离是不可观测的.通过对角度的测量来估计目标的运动状态.首先给出定位系统的系统和测试模型.此类跟踪问题本质上是一个非线性滤波估计问题,其目的就是从被污染的测试数据中提取好的信息.描述了基于贝叶斯理论的目标跟踪粒子滤波算法,该算法可应用于非线性、非高斯系统中.并给出了一种改进的方法来遏制粒子退化和贫乏问题,最后对算法进行了检验.     

粒子滤波在含噪齿轮箱故障盲源分离中的应用

在机械故障诊断中,传感器所获得的信号不可避免地受到各种未知噪声的干扰,针对这种复杂噪声环境下的机械信号盲源分离不能得到较好分离效果的问题,提出了一种将粒子滤波用于含噪信号盲分离的方法,首先利用Rao-blackwellised粒子滤波对观测信号进行降噪处理,然后再进行独立分量分析。仿真和实验结果表明该方法是有效的。     

DAC8412转换器及其在光纤陀螺检测电路中的应用

为了程序控制光纤陀螺检测电路中的三路可调电压基准,采用现场可编程门阵列(FPGA)控制多路D/A转换器的方法。首先介绍了DAC8412的特点,设计了多路D/A转换硬件电路;接着采用硬件描述语言Verilog HDL进行FPGA逻辑编程,并给出了驱动DAC8412的仿真波形;最后测试了D/A的稳定精度。陀螺零漂测试结果说明该方法可行,这种方法给陀螺电路调试带来极大方便。     

基于粒子滤波跟踪方法研究

文章针对道路上的车辆跟踪问题,提出了粒子滤波跟踪算法。粒子滤波通过非参数化的蒙特卡罗模拟方法来实现递推贝叶斯滤波,适用于任何能用状态空间模型表示的非线性系统,以及传统卡尔曼滤波无法表示的非线性系统,精度可以逼进最优估计。粒子滤波方法的使用非常灵活,容易实现,具有并行结构,实用性强。文章的主要研究内容包括粒子滤波理论及其实现方法;利用粒子滤波理论来解决目标跟踪问题,构建基于粒子滤波的跟踪框架。     

Adaptive complementary filter using fuzzy logic and simultaneous perturbation stochastic approximation algorithm

This paper addresses the problem of attitude estimation using low cost, small-sized inertial sensors under dynamic maneuvers. An adaptive complementary filter with fuzzy logic and simultaneous perturbation stochastic approximation (SPSA) algorithm is proposed. By recognizing the situation of dynamic condition via fuzzy logic, the cut-off frequency of the complementary filter is determined adaptively under varying vehicle dynamics. Also, the SPSA algorithm is used to tune the parameters of fuzzy system. Simulation results based on the test data show that the proposed SPSA-based fuzzy complementary filter exhibits a significant performance improvement for attitude estimation during dynamic maneuvers.     

离散化粒子滤波器及其在色谱柱温度控制中的应用

由于在非线性、非高斯系统中表现出很好的应用效果,粒子滤波用于很多领域。粒子滤波算法的关键是建议分布的选择。该文提出一种改进的粒子滤波算法,可以提高粒子滤波算法的精度。仿真表明,这种粒子滤波技术应用到色谱柱柱温控制中,可以提高色谱柱温度控制精度,对色谱仪分析结果有重要影响。     

多尺度引导滤波及其在去雾中的应用

将引导滤波与提升小波相结合提出了一种多尺度引导滤波方法,以实现在平滑图像细节的同时保持图像边缘不模糊。该方法通过提升小波法对将图像进行多尺度分解,即将信号分解成一个低频子带和多个高频子带。在提升小波重构过程中,利用引导滤波平滑每个尺度的低频信息并保持其边缘不模糊。最后,针对滤波后残余的细节,对提升小波重构后的平滑图像再次进行引导滤波,以便进一步平滑图像细节。将多尺度引导滤波应用于暗通道去雾先验理论并进行了主、客观评价。结果显示:多尺度引导滤波能够深层次平滑图像细节,保持边缘完整性,从整体上提高了图像的对比对和视觉效果,有效恢复了场景信息并保留场景的边缘信息。另外,该方法改善了客观评价指标,其对比度增强系数指标平均提升了0.1以上,场景结构相似度平均提升了1以上,而LOE(Lightness Order Error)参数降低了10以上,满足了去雾应用的视觉需求。     

适于机载环境对地目标跟踪的粒子滤波设计

为提高机载环境对地面强机动性目标跟踪的鲁棒性,本文以粒子滤波为跟踪框架,研究了它的动态模型与观测模型。针对机载环境的特点与跟踪目标的强机动性,提出了基于Kristan双步动态模型结构的加速度双步动态模型（TSA）。根据Yilmaz等人提出的非对称核函数思想,针对实际工程中目标变化特点与实时性要求,提出利用Snake算法提取目标轮廓,以轮廓信息构造非对称核函数的方法。最后,依据上述方法提出了TSA-AK粒子滤波跟踪算法。利用提出的算法对机载环境对地目标跟踪的视频进行了测试,结果表明,本文算法可实现对大幅度变速运动目标的稳定跟踪,正确跟踪率为98%;对大小为25 pixel×30 pixel的目标的处理帧率为26 frame/s。     

分布式Unscented粒子滤波跟踪

提出了一种新的分布式粒子跟踪算法,该算法主要考虑传感网络能量受限、通信受限等特性,改善了通常的分布式粒子滤波粒子数目大、节点间信息交换多的弊端,能够用较少的节点计算得到对机动目标更好的跟踪结果,实现了改进的分布式粒子滤波(DUPF).DUPF算法的主要思想是利用Unscented Kalman滤波改进分布式粒子滤波算法形成一个建议分布,用来生成粒子分布,在这个基础上,通过分布式粒子滤波实现目标的在线跟踪.仿真实验表明,和分布式粒子滤波相比,DUPF只需要其25%的粒子数目就能达到同样的跟踪精度,即可用较少的节点和通信消耗,实现高精度的目标跟踪.     

光纤陀螺标度因数的精确标定与补偿

根据光纤陀螺信号静态漂移的数学模型，提出了一种选代标定方法，可以精确地补偿光纤陀螺的标度因数和安装偏角误差。考虑光纤陀螺标度因数与温度的非线性关系，采用了BP神经网络进行温度补偿，取得了理想的效果。     

Performance analysis of improved iterated cubature Kalman filter and its application to GNSS/INS

In order to improve the accuracy and robustness of GNSS/INS navigation system, an improved iterated cubature Kalman filter (IICKF) is proposed by considering the state-dependent noise and system uncertainty. First, a simplified framework of iterated Gaussian filter is derived by using damped Newton–Raphson algorithm and online noise estimator. Then the effect of state-dependent noise coming from iterated update is analyzed theoretically, and an augmented form of CKF algorithm is applied to improve the estimation accuracy. The performance of IICKF is verified by field test and numerical simulation, and results reveal that, compared with non-iterated filter, iterated filter is less sensitive to the system uncertainty, and IICKF improves the accuracy of yaw, roll and pitch by 48.9%, 73.1% and 83.3%, respectively, compared with traditional iterated KF.