基于简化野草粒子滤波的纯距离定位算法

针对入侵式野草优化粒子滤波算法(IWOPF)在纯距离目标定位与跟踪应用中计算量较大的问题,提出了一种简化野草粒子滤波算法(SIWOPF)。该算法简化了有效粒子数的选取方法,省略了IWOPF中需要通过最大种群数目控制粒子数量的步骤,且在每次迭代选取有效粒子时优先选取适应度值较高的粒子,因而在提高算法的运算速率的同时进一步提高了算法的估计精度。仿真结果表明,新算法适用于纯距离系统,且算法性能优于粒子滤波算法(PF)、IWOPF算法。     

融入粒子群优化的UPF算法研究及其导航应用

粒子滤波易出现粒子多样性损失,粒子退化等问题,且在初始未知时,需要粒子数较多,收敛较慢。针对上述缺陷,在UKF和PF滤波基础上,将改进了搜索因子的粒子群优化算法融入U粒子滤波算法,提出了一种新型粒子滤波算法,加速了算法的收敛速度。将其应用于地形匹配导航算法中,仿真结果表明该新型算法明显优于UPF及PF算法,更适应于大误差的初始条件下,收敛速度快,具有更高的导航精度和抗噪特性。     

基于均值漂移交互多模型粒子滤波算法

针对交互多模型粒子滤波计算量大的问题,将视觉跟踪领域的均值漂移算法(Mean Shift)与交互多模粒子滤波(PF)算法相结合,该算法利用均值漂移算法在重采样之后将粒子收敛到靠近目标真实状态的区域内,在提高定位精度的同时减少所采用的粒子数,减少了算法的运行时间.通过被动跟踪仿真实例,同时使用均值漂移粒子滤波与传统粒子滤...     

融合地理信息的粒子滤波被动跟踪算法

在粒子滤波机动目标跟踪中,为避免粒子集退化现象,通常采取大量的初始粒子数,因而带来了运算量大、跟踪精度低的问题.融合目标舰可能的航线及地理位置先验信息,将约束条件加入到粒子更新迭代中,对粒子的分布和权值进行调整.通过仿真对比加入约束前后算法的跟踪性能,可以看出融合地理信息后,较好地解决了粒子滤波计算量大的难题,提高了纯方位跟踪定位的精度.     

自适应采样数粒子滤波算法

基于统计决策规则提出自适应采样数粒子滤波算法,在定义综合性能风险函数的基础上,推导出粒子数与滤波误差方差之间的关系式,使得在跟踪过程中,可以根据目标的机动情况在线调节粒子数,以使跟踪性能达到最优。在Matlab仿真平台下进行了闪烁噪声下的机动目标跟踪实验,结果表明,自适应采样数粒子滤波算法是一种有效的机动目标跟踪方法,跟踪性能较基本粒子滤波算法提高了3.7倍。     

水下目标跟踪粒子滤波算法性能分析

粒子滤波(PF)、扩展粒子滤波(EPF)和无迹粒子滤波(UPF)在非线性状态估计方面表现出更好的性能.分析了PF、EPF、UPF 3种算法,UPF的估计状态依赖于测量值,对历史模型信息的敏感度较低,并避免了雅可比矩阵的计算,比EPF更容易进行模型设计;EPF在计算上虽然高效,但跟踪效果不稳定.以AUV水下三维目标跟踪为...     

机动目标跟踪的非线性算法

卡尔曼滤波器对线性高斯滤波问题能提供最优解, 而对目标运动模型、观测方程等要求的非线性就不再适合,提出了一种机动目标自适应非线性粒子滤波算法-" 粒子滤波器"(Particle Filters PF)法, 这种方法不受线性化误差和高斯噪声假定的限制,适用于任何状态转换或测量模型, 分析比较了粒子滤波(PF)与扩展卡尔曼滤波算法(EKF) 的滤波精度、运算量等方面指标.给出了基于典型非线性模型的算法仿真, 仿真结果表明粒子滤波新方法优于EKF对机动目标跟踪.     

非高斯背景条件下水声信号粒子滤波性能分析

基于贝叶斯滤波原理,介绍了粒子滤波(Particle Filter,PF)的基本思想和具体算法实现步骤。针对非高斯噪声对水下信号目标跟踪的影响,分别对符合高斯分布、韦伯分布和伽马分布的随机噪声序列,在噪声均值和方差相同的条件下,对比分析了扩展卡尔曼滤波(Extended Kaman Filter,EKF)算法和PF算法的估计精度。仿真结果表明,在非线性非高斯环境下EKF算法跟踪性能严重下降,而PF算法能继续保持较好的跟踪精度,证明PF算法在非线性非高斯系统中的有效性。     

Unscented粒子滤波算法在合成孔径声纳组合导航中的应用

研究了基于捷联惯导(SINS)、多普勒声速剖面仪(ADCP)的水下组合导航方法。建立了基于四元数的SINS/ADCP误差模型。针对一般粒子滤波算法中存在的粒子退化问题,对Unscented粒子滤波算法进行了研究,并应用于SAS导航模型。算法采用Unscented卡尔曼滤波(UKF)引入了最新观测量来产生粒子滤波(PF)的建议密度分布,提高了状态估计的性能。仿真结果表明:在SAS复杂的运动情况下,UPF算法比传统粒子滤波算法具有更高的精度。     

非线性目标跟踪滤波算法的比较研究

针对不同的非线性目标跟踪滤波算法在性能上存在较大差异的问题,展开了5种非线性滤波算法的比较分析研究,通过分析不同滤波框架下非线性目标跟踪性能,阐述了算法理论中的关键异同点.通过仿真实验和跑车试验,比较了基于Kalman框架下非线性滤波算法和基于Monte Carlo贝叶斯估计的粒子滤波在估计精度、计算量等方面的优劣性.实验结果表明,在复杂的非线性环境中,粒子滤波相对于其他4种滤波器滤波精度更高,但计算复杂耗时长,该结果可为非线性目标跟踪滤波算法的选取提供有益的参考.     

基于改进遗传粒子滤波与SME的多目标跟踪算法

针对基于对称量测方程的多目标跟踪,传统的滤波手段无法解决因对称变换带来的非高斯问题,提出一种新的遗传粒子滤波方法。新的滤波算法利用粒子的噪声含量与权值的负相关,改进了更新过程中权值计算所依赖的概率密度函数,避免了新量测噪声的求解。同时利用遗传算法的优势,保障了粒子的多样性,提高了粒子的使用效率,防止了滤波发散及局部最优。仿真结果表明,基于对称量测方程的多目标跟踪中,改进的遗传粒子滤波算法较扩展卡尔曼滤波算法、不敏卡尔曼滤波算法和联合概率数据关联滤波算法跟踪效果更好。     

一种改进的SIR粒子滤波方法

SIR粒子滤波算法在重采样无法进行时可能失效,详细分析了算法失效的原因,并针对此问题提出了基于PSO的改进方法,该方法利用PSO的智能寻优机制引导重要性抽样的粒子移向高似然区,从而确保重采样过程的顺利进行。仿真试验表明,提出的改进方法可以有效解决SIR算法因重采样无法进行而导致的失效问题。     

Research on simultaneous localization and mapping for AUV by an improved method: Variance reduction FastSLAM with simulated annealing

At present, simultaneous localization and mapping (SLAM) for an autonomous underwater vehicle (AUV) is a research hotspot. Aiming at the problem of non-linear model and non-Gaussian noise in AUV motion, an improved method of variance reduction fast simultaneous localization and mapping (FastSLAM) with simulated annealing is proposed to solve the problems of particle degradation, particle depletion and particle loss in traditional FastSLAM, which lead to the reduction of AUV location estimation accuracy. The adaptive exponential fading factor is generated by the anneal function of simulated annealing algorithm to improve the effective particle number and replace resampling. By increasing the weight of small particles and decreasing the weight of large particles, the variance of particle weight can be reduced, the number of effective particles can be increased, and the accuracy of AUV location and feature location estimation can be improved to some extent by retaining more information carried by particles. The experimental results based on trial data show that the proposed simulated annealing variance reduction FastSLAM method avoids particle degradation, maintains the diversity of particles, weakened the degeneracy and improves the accuracy and stability of AUV navigation and localization system.     

SPH并行计算方案及其在自由表面流动模拟中的应用

针对光滑粒子动力学主要计算量是近邻粒子搜索这一特点,提出了一种基于粒子分解的光滑粒子动力学并行计算方案。利用该方案可以方便地将任意串行光滑粒子动力学代码并行计算,而且每一个时间步内的信息传递量只和粒子总数有关,而和粒子的分布无关,因而特别适合于自由表面流动等大变形问题的并行数值模拟。对一个粒子总数为40万的三维溃坝问题的模拟结果表明:此方案能达到的最大加速比约为16,这一结果可能比空间分解方案(不考虑动态负载均衡)更优。     

非线性滤波方法在水下目标跟踪中的应用

在对扩展卡尔曼滤波、不敏卡尔曼滤波和粒子滤波3种非线性滤波方法进行研究的基础上,对粒子滤波算法的重要性密度函数的选取方法进行了研究。结合水下目标的被动跟踪的应用背景,比较了3种滤波算法在水下目标跟踪中的性能差异。结果表明,粒子滤波算法能较好的用于非线性、非高斯条件下的水下目标跟踪。     

基于粒子滤波的活动轮廓模型视频跟踪(英文)

跟踪变形目标包括假定目标的全局运动和时间方程的局部变形。粒子滤波算法依靠参数化法选择,但是不能处理曲线的拓扑变化。活动轮廓模型是独立参数化,可以比较好地适应拓扑变化。基于上面两个方法的局限性,将上述两种方法相结合,运用于变形目标的跟踪。实验结果证明,该方法有很强的鲁棒性,对部分遮挡的物体有很强的适应性,证明了该方法的有效性。     

Bayes sequential strategies for crossing a field containing absorption points

A sequential decision problem is considered in which N particles have to cross a given field. Two alternative crossing paths are available. An unknown number of absorption points J₁ and J₂ are planted at each of the crossing paths. The bivariate prior distribution of (J₁,J₂) is given. If a particle passes close to an absorption point it may survive with probability s, 0 < s < 1. If a particle is absorbed, both the particle and the absorption point are ruined. There is no replacement of ruined absorption points. All absorption points act independently. The particles crciss the field in a consecutive order, and a crossing path can be chosen for each particle. The objective is to maximize the expected number of survivors. The Bayes sequential procedure is characterized. The csmditions under which the Bayes strategy is determined by the maximal posterior survival probabilities are specified.     

粒子滤波的重采样方法

粒子滤波是基于递推的Monte Carlo仿真方法的总称,原则上可用于任意非线性、非高斯随机系统的状态估计.但粒子的退化现象是粒子滤波器的最大缺陷,减轻这一现象影响的方法之一就是对粒子进行重采样.阐述了几种重要的重采样算法及其改进策略,并对其进行总结与展望.     

基于高斯和粒子滤波的AUV水下地形辅助导航方法

针对自主式水下无人航行器(AUV)长时间潜航时的精确导航定位需求,以多波束测深系统为水下地形测量设备,提出一种基于贝叶斯估计的AUV水下地形匹配导航模型。针对贝叶斯滤波后验概率密度函数的求解问题,用高斯混合密度函数近似状态的后验概率密度函数,提出了基于高斯和粒子滤波的水下地形匹配导航方法。基于多波束测深数据的回放式仿真试验表明,提出的方法可以有效近似地形匹配的贝叶斯滤波模型,具有良好的实用性。