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基于自适应卡尔曼滤波的多目标跟踪算法 被引量:10
1
作者 王广玉 窦磊 窦杰 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2022年第S01期271-275,共5页
在视频的多目标跟踪任务中,卡尔曼滤波器性能受硬件噪声以及光线等环境噪声干扰较大,导致滤波性能下降甚至发散,严重影响目标跟踪精度。针对这一问题,在检测端不变的情况下,对跟踪算法中的卡尔曼滤波器进行改进。首先,通过实时监测跟踪... 在视频的多目标跟踪任务中,卡尔曼滤波器性能受硬件噪声以及光线等环境噪声干扰较大,导致滤波性能下降甚至发散,严重影响目标跟踪精度。针对这一问题,在检测端不变的情况下,对跟踪算法中的卡尔曼滤波器进行改进。首先,通过实时监测跟踪过程中滤波器观测值和估计值的动态变化,提取新息或残差;然后,利用新息协方差对观测噪声统计特性进行自适应估计,进而调整卡尔曼滤波增益;并通过数值仿真表明所提方法能有效降低噪声,获得更好跟踪效果。最后,基于YOLOv3算法检测结果进行实验验证,结果表明在多目标跟踪(MOT16)数据集上,相较于传统卡尔曼滤波设计,所提自适应卡尔曼滤波在多目标跟踪任务中的精度、标号(ID)相关指标(IDF1,IDP)等指标均有所提升。 展开更多
关键词 多目标跟踪 YOLOv3算法 自适应卡尔曼滤波 新息 噪声协方差
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基于ET-PHD滤波器和变分贝叶斯近似的扩展目标跟踪算法 被引量:6
2
作者 何祥宇 李静 +1 位作者 杨数强 夏玉杰 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2020年第12期3701-3706,共6页
针对未知测量噪声协方差情况下的多扩展目标跟踪问题,利用扩展目标概率假设密度(ET-PHD)滤波器和变分贝叶斯(VB)近似理论,提出了一种标准ET-PHD滤波器的扩展方法及其解析的实现方法。首先,根据标准ETPHD滤波器的目标状态方程和测量方程... 针对未知测量噪声协方差情况下的多扩展目标跟踪问题,利用扩展目标概率假设密度(ET-PHD)滤波器和变分贝叶斯(VB)近似理论,提出了一种标准ET-PHD滤波器的扩展方法及其解析的实现方法。首先,根据标准ETPHD滤波器的目标状态方程和测量方程,定义了目标状态和测量噪声协方差的增广状态变量及二者的联合转移函数;然后,根据标准ET-PHD滤波器,构建了扩展的ET-PHD滤波器的预测和更新公式;最后,在线性高斯假设的条件下,利用高斯和逆伽马(IG)混合分布表示目标的联合后验强度函数,从而给出了扩展ET-PHD滤波器的解析实现。仿真结果表明:所提算法能提供可靠的跟踪结果,可有效地处理未知测量噪声协方差环境中的多扩展目标跟踪问题。 展开更多
关键词 扩展目标跟踪 概率假设密度 随机有限集 变分贝叶斯 噪声协方差
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基于方差递推法的Kalman滤波在钟差预报中的应用 被引量:4
3
作者 孙启松 王宇谱 《测绘与空间地理信息》 2016年第6期93-95,98,共4页
卫星导航系统中星载原子钟的钟差预报对于导航、定位及授时具有重要的作用。为了提高卫星钟差预报的精度,设计了一种两步确定卫星钟噪声协方差矩阵的Kalman滤波钟差预报模型。该方法首先基于Hadamard总方差确定卫星钟噪声协方差矩阵的初... 卫星导航系统中星载原子钟的钟差预报对于导航、定位及授时具有重要的作用。为了提高卫星钟差预报的精度,设计了一种两步确定卫星钟噪声协方差矩阵的Kalman滤波钟差预报模型。该方法首先基于Hadamard总方差确定卫星钟噪声协方差矩阵的初值,然后,使用方差递推法得到滤波过程中卫星钟的噪声协方差矩阵。使用GPS系统的星载铷钟数据进行短期预报,并与常用的二次多项式模型、灰色模型进行对比,结果表明:本文中提出的方法可以实现高精度的卫星钟差预报且预报效果优于两种常用模型,同时,该方法能够在一定程度上弥补预报误差随预报时间增加而不断变大的不足。 展开更多
关键词 卫星导航系统 卫星钟差预报 KALMAN滤波 噪声协方差
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一种新型模糊卡尔曼滤波数据融合算法 被引量:3
4
作者 肖力铭 屈济坤 +1 位作者 齐海生 岳振军 《指挥控制与仿真》 2018年第6期60-63,共4页
复杂条件下,某些特殊数据的融合问题将不再满足卡尔曼滤波算法的误差特性假设。模糊卡尔曼滤波通过引入模糊控制规则自适应调整噪声协方差矩阵,使模型中的噪声能够更加靠近真实噪声水平。通过对误差特性的分析,提出依据不同的误差来源... 复杂条件下,某些特殊数据的融合问题将不再满足卡尔曼滤波算法的误差特性假设。模糊卡尔曼滤波通过引入模糊控制规则自适应调整噪声协方差矩阵,使模型中的噪声能够更加靠近真实噪声水平。通过对误差特性的分析,提出依据不同的误差来源采用不同推理规则和协方差矩阵调整策略的模糊卡尔曼滤波方法。仿真实验验证了方法的合理性和有效性。 展开更多
关键词 模糊卡尔曼滤波 数据融合 噪声协方差 目标追踪
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基于动态Kalman滤波的多传感数据融合算法研究 被引量:2
5
作者 吴耀 李文钧 +1 位作者 姜华 何风行 《物联网技术》 2015年第1期27-29,共3页
提出一种基于动态Kalman滤波的多传感器数据融合算法。首先通过模糊理论和协方差匹配技术对传统的Kalman滤波算法中的噪声协方差进行调整,使模型的噪声更接近真实的噪声水平,这在很大程度上提高了Kalman滤波器对模型变化的适应能力。然... 提出一种基于动态Kalman滤波的多传感器数据融合算法。首先通过模糊理论和协方差匹配技术对传统的Kalman滤波算法中的噪声协方差进行调整,使模型的噪声更接近真实的噪声水平,这在很大程度上提高了Kalman滤波器对模型变化的适应能力。然后使用矩阵加权多传感器线性最小方差意义下的最优信息融合算法实现数据融合。最后通过仿真实验验证了本文所提出的算法优于经典的卡尔曼滤波算法。 展开更多
关键词 数据融合 噪声协方差 卡尔曼滤波 传感器
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对于带未知噪声的多传感器系统信息融合辨识算法
6
作者 李恒 韩波 +2 位作者 王戴木 赵正平 李怀敏 《菏泽学院学报》 2016年第2期57-61,共5页
对于一个带未知噪声的多传感器系统,当各种噪声方差和噪声之间的协方差都不为0时,提出了一种基于自回归滑动平均(ARMA)模型的多段辨识算法.使用该算法可以得到对系统未知参数和未知噪声方差和协方差的无偏估计,并且证明了估计的收敛性.... 对于一个带未知噪声的多传感器系统,当各种噪声方差和噪声之间的协方差都不为0时,提出了一种基于自回归滑动平均(ARMA)模型的多段辨识算法.使用该算法可以得到对系统未知参数和未知噪声方差和协方差的无偏估计,并且证明了估计的收敛性.并通过一个Matlab仿真例子对算法的有效性做出了证明. 展开更多
关键词 多传感器系统 未知噪声 自回归滑动平均模型 噪声方差 噪声协方差
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自适应Kalman滤波器在红外夜视跟踪系统中的研究 被引量:1
7
作者 闫保中 郭婉露 武小平 《应用科技》 CAS 2011年第5期56-60,共5页
针对红外夜视系统背景较复杂,直角坐标系下的卡尔曼滤波容易发散,且影响滤波精度的特点,在分析自适应卡尔曼滤波算法优缺点的基础上,提出了一种针对红外夜视系统目标跟踪的自适应卡尔曼滤波算法,此算法利用投影分析法获得目标位置坐标.... 针对红外夜视系统背景较复杂,直角坐标系下的卡尔曼滤波容易发散,且影响滤波精度的特点,在分析自适应卡尔曼滤波算法优缺点的基础上,提出了一种针对红外夜视系统目标跟踪的自适应卡尔曼滤波算法,此算法利用投影分析法获得目标位置坐标.还对虚拟噪声进行估计,补偿系统的线性误差,消减系统观测误差,并对算法进行了仿真.仿真结果表明,该算法提高了滤波的稳定性和精确度,具有很好的优越性. 展开更多
关键词 自适应卡尔曼滤波 投影分析 噪声协方差 MPA估值器
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一种高精度APNCKF算法在谐波检测中的应用 被引量:1
8
作者 张小东 席燕辉 +1 位作者 邓洪明 刘勇 《计算机测量与控制》 2018年第8期36-40,132,共6页
为了进一步提高含噪环境下谐波检测的精确度,提高卡尔曼滤波器的稳定性,对系统噪声协方差进行了分析,通过不断地在线辨识出过程噪声协方差,提出了一种自适应过程噪声协方差卡尔曼滤波算法;该算法利用序贯最大化可信度更新先验信息来辨... 为了进一步提高含噪环境下谐波检测的精确度,提高卡尔曼滤波器的稳定性,对系统噪声协方差进行了分析,通过不断地在线辨识出过程噪声协方差,提出了一种自适应过程噪声协方差卡尔曼滤波算法;该算法利用序贯最大化可信度更新先验信息来辨识过程噪声,然后通过卡尔曼滤波器进行迭代运算,估计出相应的幅值和相位;该算法最大的特点就是辨识出的过程噪声Q的骤然增大匹配的即是谐波幅值暂降的出现;通过在MATLAB环境下进行谐波仿真验证,结果表明该算法在准稳态条件下较好地跟踪电力系统谐波状态,且与常规卡尔曼、基于最大似然准则的卡尔曼、小波/小波包变换相比,该自适应算法的收敛速度较快、滤波精度高、实时性以及稳定性较好,具有重要的工程实际意义。 展开更多
关键词 噪声协方差 卡尔曼 在线辨识 谐波检测
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噪声协方差的一种递推估计方法 被引量:1
9
作者 栾恩连 邓自立 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第1期86-91,共6页
基于自噪声平滑器,本文提出了状态空间模型中噪声协方差的一种新的递推估计方法,给出了一种次优无偏极大后验(MAP)递推噪声协方差估值器,可应用于信号去卷和Kalman滤波,仿真例子说明了本文结果的有效性。
关键词 噪声协方差 递推估计 信号去卷
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半主动悬架的无迹卡尔曼状态观测器设计 被引量:1
10
作者 李宗华 董明明 王玉帅 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第8期4-7,共4页
卡尔曼滤波器是线性动态系统中应用最广泛的一种状态估计方法。在非线性系统中,扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)被广泛应用,相比扩展卡尔曼滤波器,无迹卡尔曼滤波器准确度更高、更易于实现。在车辆动力学这种强的非线性系统中... 卡尔曼滤波器是线性动态系统中应用最广泛的一种状态估计方法。在非线性系统中,扩展卡尔曼滤波(EKF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)被广泛应用,相比扩展卡尔曼滤波器,无迹卡尔曼滤波器准确度更高、更易于实现。在车辆动力学这种强的非线性系统中,无迹卡尔曼滤波器应用广泛。设计了一种基于无迹卡尔曼滤波器的半主动悬架系统状态观测器,讨论了不准确的过程噪声协方差Q和测量噪声协方差R、及测量信号组合的选择和不准确的模型参数对状态观测精度的影响,仿真结果表明不准确的过程噪声和测量噪声协方差、不合适的测量信号选择和模型参数不准确的干扰在不同程度上降低了状态估计精度。 展开更多
关键词 无迹卡尔曼滤波器 状态观测器 噪声协方差 测量信号选择 参数干扰
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基于卡尔曼滤波算法的微型SINS误差剔除的研究 被引量:1
11
作者 高宗余 李德胜 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2009年第9期22-24,共3页
针对卡尔曼滤波器在基于MEMS传感器构成的捷联惯导系统(SINS)误差补偿中的应用,系统分析了微惯性器件组成的载体在运动中所受到的干扰,通过对这些干扰的分析得出其误差模型,采用噪声协方差分析方法,利用卡尔曼滤波对其误差进行补偿。此... 针对卡尔曼滤波器在基于MEMS传感器构成的捷联惯导系统(SINS)误差补偿中的应用,系统分析了微惯性器件组成的载体在运动中所受到的干扰,通过对这些干扰的分析得出其误差模型,采用噪声协方差分析方法,利用卡尔曼滤波对其误差进行补偿。此外,在卡尔曼结构基础上,引入了姿态阵修正,进一步减小了捷联系统外部误差与姿态角误差对载体位置精度的影响。仿真和载体试验结果表明:系统具有较高的精度和较好的可靠性。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 噪声协方差 卡尔曼滤波 姿态角
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基于ASRCKF算法的锂电池SOC估算
12
作者 朱浩 段洋 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第4期53-55,61,共4页
针对平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)估算SOC时需要准确获得系统状态及测量噪声协方差这一缺陷,将基于电池模型输出电压残差序列的协方差匹配思想引入平方根容积卡尔曼滤波,提出了自适应平方根容积卡尔曼滤波算法(ASRCKF)。以18650型锂电... 针对平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)估算SOC时需要准确获得系统状态及测量噪声协方差这一缺陷,将基于电池模型输出电压残差序列的协方差匹配思想引入平方根容积卡尔曼滤波,提出了自适应平方根容积卡尔曼滤波算法(ASRCKF)。以18650型锂电池为实验对象,建立了戴维南等效电路模型,采用递推最小二乘法辨识电池模型参数,最后,利用UDDS电池实验数据对ASRCFK算法进行了仿真。实验结果表明,传统的SRCKF算法估算SOC产生的均方根误差为3.41%;而提出的ASRCKF算法估算SOC产生的均方根误差仅为0.97%,与传统算法相比具有更高的精度,对噪声的适应能力更强。 展开更多
关键词 平方根容积卡尔曼滤波 噪声协方差 噪声自适应估计
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噪声协方差估计新算法在惯性导航系统中的仿真研究
13
作者 白宇骏 徐晓苏 段宇 《航空计算技术》 2003年第2期18-21,共4页
研究一种在动态系统常值误差未知的情况下对线性时变随机系统误差协方差进行估计的新方法。该方法通过构造一个新的时间序列,其协方差由未知参数的线性组合组成,然后用递推最小二乘法来计算新序列的协方差,该方法不需要任何关于噪声的... 研究一种在动态系统常值误差未知的情况下对线性时变随机系统误差协方差进行估计的新方法。该方法通过构造一个新的时间序列,其协方差由未知参数的线性组合组成,然后用递推最小二乘法来计算新序列的协方差,该方法不需要任何关于噪声的先验知识。从仿真结果来看达到了较好的效果。 展开更多
关键词 惯性导航系统 最小二乘法 噪声协方差 估计算法 仿真 卡尔曼滤波
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基于矢量水听器的声压和质点振速的空间相关系数 被引量:41
14
作者 孙贵青 杨德森 时胜国 《声学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第6期509-513,共5页
矢量水听器同步测量声场空间一点处的声压和质点振速的三个正交分量,由此得到的幅度和相位信息有利于改善声呐的检测和估计性能。对三维球形各向同性噪声场中声压和质点振速的时空相关性本文进行了研究,推导了矢量水听器的噪声协方差矩... 矢量水听器同步测量声场空间一点处的声压和质点振速的三个正交分量,由此得到的幅度和相位信息有利于改善声呐的检测和估计性能。对三维球形各向同性噪声场中声压和质点振速的时空相关性本文进行了研究,推导了矢量水听器的噪声协方差矩阵的理论表达式;给出了矢量水听器水平线阵和垂直线阵的协方差矩阵;研究单个矢量水听器的噪声协方差矩阵,并给出了浅海近岸水域的试验结果;利用上述理论结果推导了矢量水听器阵列的声能流阵增益。 展开更多
关键词 矢量水听器 声压 质点振速 空间相关系数 声纳测量 噪声协方差矩阵 声能流阵增益
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组合导航抗差自适应卡尔曼滤波 被引量:12
15
作者 付心如 孙伟 +2 位作者 徐爱功 丁伟 段顺利 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2018年第1期6-10,53,共6页
针对组合导航系统的定位精度与稳定性要求不断提高的现状,该文引入一种观测噪声协方差与抗差自适应相结合的Kalman滤波算法。利用新息向量和移动窗口协方差分析法,动态自适应修正观测噪声协方差阵;通过分析基于状态不符值、方差分量的... 针对组合导航系统的定位精度与稳定性要求不断提高的现状,该文引入一种观测噪声协方差与抗差自适应相结合的Kalman滤波算法。利用新息向量和移动窗口协方差分析法,动态自适应修正观测噪声协方差阵;通过分析基于状态不符值、方差分量的统计量构造的自适应因子所存在的问题,提出一种由预测残差向量构造的自适应因子。仿真结果表明,该方法能够有效抑制观测异常对组合导航定位精度的影响。 展开更多
关键词 组合导航 观测噪声协方差 自适应滤波 抗差
原文传递
基于自适应卡尔曼滤波算法的紧组合导航系统的研究 被引量:11
16
作者 刘军 刘克诚 +1 位作者 田甜 崔学伟 《电子测量技术》 2019年第5期52-55,共4页
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,... 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。 展开更多
关键词 SINS/GPS 紧组合 自适应卡尔曼滤波 量测噪声协方差 MATLAB
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稳健的二级嵌套阵列自适应波束形成算法 被引量:7
17
作者 杨杰 廖桂生 李军 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期30-36,共7页
针对信号模型失配情形下的二级嵌套阵列波束形成问题,提出一种基于干扰-噪声协方差矩阵高效重构和半定规划的稳健自适应波束形成算法.该算法首先利用接收信号的对角增长曲线模型,并结合无需空域搜索的ESPRIT方法,精确重构虚拟阵列的干扰... 针对信号模型失配情形下的二级嵌套阵列波束形成问题,提出一种基于干扰-噪声协方差矩阵高效重构和半定规划的稳健自适应波束形成算法.该算法首先利用接收信号的对角增长曲线模型,并结合无需空域搜索的ESPRIT方法,精确重构虚拟阵列的干扰-噪声协方差矩阵;其次,利用干扰-噪声协方差矩阵和少量先验信息构造稳健自适应波束形成中的优化问题,有效减小了传统最小方差无失真响应波束形成器在非理想信号环境中的性能损失;最后,采用半定松弛方法得到该优化问题的近似表达形式,即半定规划问题,并借助凸优化工具包求解.仿真结果表明,在不同的输入信噪比和采样快拍数情形下,该算法与现有算法相比,具有更高的输出信干噪比. 展开更多
关键词 二级嵌套阵列 稳健自适应波束形成 干扰-噪声协方差矩阵重构 半定规划 半定松弛
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稳健协方差矩阵重构波束形成算法 被引量:6
18
作者 陆家威 童晖 许伟杰 《声学技术》 CSCD 北大核心 2022年第1期131-136,共6页
针对信号导向向量失配以及接收数据协方差矩阵存在误差会导致传统的自适应波束形成器产生能损失的问题,提出了一种基于干扰加噪声协方差矩阵重构的稳健波束形成算法。该算法通过对信源来波角度范围进行Capon谱估计得出重构信源协方差矩... 针对信号导向向量失配以及接收数据协方差矩阵存在误差会导致传统的自适应波束形成器产生能损失的问题,提出了一种基于干扰加噪声协方差矩阵重构的稳健波束形成算法。该算法通过对信源来波角度范围进行Capon谱估计得出重构信源协方差矩阵,并通过特征分解以及子空间性质得出信源的导向向量,然后利用重构所得信源导向向量计算出信源功率以及噪声功率,从而得到重构干扰加噪声协方差矩阵,进而得出最优加权向量。仿真表明,该算法具有良好的稳健性,在快拍数较低的情况下,仍能保持良好的性能。 展开更多
关键词 导向向量估计 干扰加噪声协方差矩阵重构 自适应波束形成
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无传感器PMSM中基于IGSO优化EKF的速度估计方法 被引量:6
19
作者 张相胜 田佳文 潘丰 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2019年第4期1006-1009,1014,共5页
为了提高无传感器永磁同步电机(PMSM)控制系统中速度控制性能,提出一种基于改进群搜索优化(IGSO)算法的扩展卡尔曼滤波(EKF)速度估计方案。首先,分析了PMSM磁场定向控制(FOC)系统模型;然后,将电机的d-q轴电压、电流和转子速度作为状态变... 为了提高无传感器永磁同步电机(PMSM)控制系统中速度控制性能,提出一种基于改进群搜索优化(IGSO)算法的扩展卡尔曼滤波(EKF)速度估计方案。首先,分析了PMSM磁场定向控制(FOC)系统模型;然后,将电机的d-q轴电压、电流和转子速度作为状态变量,构建EKF中的状态方程来估计转速和负载。同时,为了提高EKF的估计性能,以估计值与实际值的平方误差积分(ISE)作为适应度函数,通过IGSO算法来优化EKF中的噪声协方差矩阵Q和R,以此获得最优参数。仿真结果表明,提出的控制系统能够精确地估计出电机转速并进行有效控制。 展开更多
关键词 永磁同步电机 速度估计 扩展卡尔曼滤波 噪声协方差矩阵 群搜索优化
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基于参数解耦的变分贝叶斯自适应卡尔曼滤波
20
作者 许红 刘欣蕊 +1 位作者 邢逸舟 全英汇 《雷达科学与技术》 北大核心 2024年第3期291-299,共9页
针对噪声协方差矩阵失配情况下的状态估计问题,本文基于变分贝叶斯框架,提出了一种适用于过程噪声协方差矩阵和测量噪声协方差矩阵均未知条件下的参数解耦的变分贝叶斯自适应卡尔曼滤波算法。所提算法选取预测误差协方差矩阵作为变分优... 针对噪声协方差矩阵失配情况下的状态估计问题,本文基于变分贝叶斯框架,提出了一种适用于过程噪声协方差矩阵和测量噪声协方差矩阵均未知条件下的参数解耦的变分贝叶斯自适应卡尔曼滤波算法。所提算法选取预测误差协方差矩阵作为变分优化变量,并引入了其马尔可夫演化模型,构造了参数解耦的变分推断模型。同时,采用固定点迭代优化实现状态、预测误差协方差矩阵和测量噪声协方差矩阵的联合后验概率分布求解,并设计了算法的收敛性判断准则。仿真结果验证了算法的有效性。 展开更多
关键词 自适应状态估计 卡尔曼滤波 变分贝叶斯 噪声协方差矩阵 参数解耦
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