基于CEH∞ F的移动机器人SLAM算法研究 被引量：6

1

作者 朱奇光 袁梅 +1 位作者 陈卫东 陈颖 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2304-2311,共8页

针对移动机器人同时定位与地图创建(SLAM)面对噪声干扰时估计精度低、鲁棒性差的缺点,提出一种基于容积扩展H∞滤波(CEH∞F)的SLAM算法。首先,通过线性误差传播特性将容积变换嵌入到扩展H∞滤波框架中,利用得到的CEH∞F计算SLAM条件转... 针对移动机器人同时定位与地图创建(SLAM)面对噪声干扰时估计精度低、鲁棒性差的缺点,提出一种基于容积扩展H∞滤波(CEH∞F)的SLAM算法。首先,通过线性误差传播特性将容积变换嵌入到扩展H∞滤波框架中,利用得到的CEH∞F计算SLAM条件转移概率密度,避免雅克比矩阵的计算和线性化误差积累的同时增强了算法的鲁棒性;另外,在每次迭代中更新调节因子γ,将噪声干扰到估计误差最大能量增益控制在较小范围内,进一步增强算法鲁棒性。实验部分将所提算法与扩展卡尔曼滤波SLAM(EKF-SLAM)、无迹卡尔曼滤波SLAM(UKF-SLAM)、容积卡尔曼滤波SLAM(CKF-SLAM)在不同噪声环境下进行了对比。结果表明,CEH∞F-SLAM算法具有良好的稳定性与精度,是一种有效的SLAM算法。 展开更多

关键词 SLAM 容积卡尔曼滤波 扩展h∞滤波 鲁棒性

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基于启发式调谐EH_(∞)F的多机器人协同定位

2

作者 杨秀建 谢永焘 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期24-32,共9页

针对多机器人协同定位系统中,在噪声特性未知时定位效果差、一致性弱等问题,提出了基于扩展H∞滤波(EH_(∞)F)的多机器人一致协同定位方法。建立了多机器人系统运动学模型,推导了自适应EH_(∞)F多机器人协同定位算法,并通过膨胀被观测... 针对多机器人协同定位系统中,在噪声特性未知时定位效果差、一致性弱等问题,提出了基于扩展H∞滤波(EH_(∞)F)的多机器人一致协同定位方法。建立了多机器人系统运动学模型,推导了自适应EH_(∞)F多机器人协同定位算法,并通过膨胀被观测机器人协方差矩阵,对算法的一致性进行了调谐改进。仿真试验结果表明,所提出的协同定位方法在噪声特性未知的情况下,可有效抑制估计误差的增长,与基于EKF的算法相比,定位精度提升约40%,所提出的一致性改进方案,可以在不降低定位精度的前提下,使多机器人系统定位估计的一致性提升近60%。 展开更多

关键词 多机器人系统 协同定位 扩展h∞滤波 一致性

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LOS/NLOS混合环境中基于交互式多模型的鲁棒目标跟踪 被引量：2

3

作者 欧阳宁烽 周彦 徐建闽 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2013年第11期3465-3468,共4页

针对视距(line-of-sight,LOS)和非视距(none-line-of-sight,NLOS)混合环境的定位跟踪问题,提出一种基于扩展H∞滤波(EHF)和扩展卡尔曼滤波(EKF)的交互式多模型(IMM)定位跟踪算法。目标与基站之间的LOS、NLOS传输信道分别用EKF和EHF匹配... 针对视距(line-of-sight,LOS)和非视距(none-line-of-sight,NLOS)混合环境的定位跟踪问题,提出一种基于扩展H∞滤波(EHF)和扩展卡尔曼滤波(EKF)的交互式多模型(IMM)定位跟踪算法。目标与基站之间的LOS、NLOS传输信道分别用EKF和EHF匹配,模型间的转换用马尔可夫过程进行描述。Monte Carlo仿真结果表明,该算法具有较高的定位精度、较好的跟踪稳定性,且计算时间与基于EKF的IMM算法相当,具有较好的可实现性。 展开更多

关键词 目标跟踪 扩展h∞滤波 扩展卡尔曼滤波 交互式多模型 LOS NLOS混合环境

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LOS/NLOS环境中融合TOA与RSSI的IMM目标跟踪 被引量：2

4

作者 周彦 欧阳宁烽 +1 位作者 盛权 胡岚 《计算机工程与应用》 CSCD 2013年第22期55-58,62,共5页

针对视距(Line-of-sight,LOS)和非视距(None-line-of-sight,NLOS)混合环境中的运动目标跟踪问题,提出一种基于TOA(到达时间)与RSS(I接收信号强度)测量融合的交互式多模型(Interacting Multiple Model,IMM)鲁棒跟踪算法。目标与基站之间... 针对视距(Line-of-sight,LOS)和非视距(None-line-of-sight,NLOS)混合环境中的运动目标跟踪问题,提出一种基于TOA(到达时间)与RSS(I接收信号强度)测量融合的交互式多模型(Interacting Multiple Model,IMM)鲁棒跟踪算法。目标与基站之间的LOS、NLOS传输分别用扩展卡尔曼滤波(EKF)和扩展H$滤波(EHF)进行匹配,并采用马尔可夫过程对模型间的转换进行描述。Monte Carlo仿真结果表明,与单纯TOA测量跟踪相比,该算法具有较高的定位精度和较好的跟踪稳定性,且计算复杂度相当,具有较好的可实现性。 展开更多

关键词 目标跟踪 扩展h∞滤波 扩展卡尔曼滤波 交互式多模型 LOS NLOS混合环境 TOA—RSSI

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机载有源无源传感器稳健融合方法 被引量：2

5

作者 方青 任清安 《雷达科学与技术》 2011年第1期34-38,共5页

在机载有源无源情报融合处理中,很多条件很难满足中心式滤波的要求,比如一般情况下过程噪声是不正确的,或者不知道的。给出了几种稳健的Kalman滤波,这些方法主要针对运动方程或者观测方程中噪声信息未知或者噪声信息不准确的情况下,对... 在机载有源无源情报融合处理中,很多条件很难满足中心式滤波的要求,比如一般情况下过程噪声是不正确的,或者不知道的。给出了几种稳健的Kalman滤波,这些方法主要针对运动方程或者观测方程中噪声信息未知或者噪声信息不准确的情况下,对数据进行融合。如果只是过程的信息未知,提出的自适应滤波,即是用观测信息对运动方程的噪声进行实时估计;如果运动方程和观测方程的噪声不准确,则可以采用H∞滤波进行噪声误差方差估计。 展开更多

关键词 有源无源传感器 扩展h∞滤波 自适应卡尔曼滤波 稳健融合

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基于鲁棒滤波的细分驱动步进电机速度估计 被引量：2

6

作者 霍寅龙 周复 《微型电脑应用》 2021年第1期103-106,共4页

针对两相混合式步进电机存在强非线性问题,从磁网络分析出发,结合细分驱动方式化简数学模型,将其非线性部分转化为可叠加于线性模型的参数不确定性与能量有界的激励噪声。在此基础上,结合鲁棒控制思想设计了扩展H∞滤波作为步进电机系... 针对两相混合式步进电机存在强非线性问题,从磁网络分析出发,结合细分驱动方式化简数学模型,将其非线性部分转化为可叠加于线性模型的参数不确定性与能量有界的激励噪声。在此基础上,结合鲁棒控制思想设计了扩展H∞滤波作为步进电机系统的状态观测器,实现无传感器估算电机转子转速。通过与常用的扩展Kalman滤波器的对比,验证扩展H∞滤波在步进电机系统中有更高精度和对电感变化更强的鲁棒性。 展开更多

关键词 混合式步进电机 细分驱动 扩展h∞滤波 无传感器系统 转子转速

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基于扩展H_∞滤波自适应误差配准算法 被引量：2

7

作者 任清安 钮俊清 刘军伟 《雷达科学与技术》 2010年第5期463-468,共6页

提出了基于扩展的H∞滤波和地心坐标系的自适应多传感器误差配准方法,该方法采用地心坐标系来消除地球曲率对配准算法的影响,采用扩展的H∞滤波来消除状态模型和量测模型噪声方差的不准确对配准算法的影响,该方法能够解决多传感器异步... 提出了基于扩展的H∞滤波和地心坐标系的自适应多传感器误差配准方法,该方法采用地心坐标系来消除地球曲率对配准算法的影响,采用扩展的H∞滤波来消除状态模型和量测模型噪声方差的不准确对配准算法的影响,该方法能够解决多传感器异步数据的误差配准问题,并且状态方程和量测方程的噪声可以是非高斯的,并采用修正的基于BLUE的量测转换方法对修正后的传感器的量测进行滤波。仿真试验表明,该算法能有效地估计时变的传感器误差,即使在运动方程和量测方程的噪声方差不准确的情况下,也能得到满意的配准结果。 展开更多

关键词 误差配准 扩展h∞滤波 ECEF坐标系 多传感器

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基于PCRLB的目标跟踪节点选择算法 被引量：2

8

作者 庞小双 王邢波 《计算机技术与发展》 2017年第10期54-59,共6页

针对能量、带宽、存储等资源限制的无线传感器网络下的目标跟踪问题,提出了基于扩展H∞滤波的后验-克拉美罗下界(PCRLB)传感器节点的选择算法。该算法可随时间动态选择一个最优传感器集合并将均方根误差(RMSE)作为优化目标跟踪的性能。... 针对能量、带宽、存储等资源限制的无线传感器网络下的目标跟踪问题,提出了基于扩展H∞滤波的后验-克拉美罗下界(PCRLB)传感器节点的选择算法。该算法可随时间动态选择一个最优传感器集合并将均方根误差(RMSE)作为优化目标跟踪的性能。无线传感器网络中对于非线性、非高斯的动态系统,采用蒙特卡罗方法计算基于状态估计误差的一步向前Cramer-Rao下界,利用扩展H∞滤波器对目标状态和PCRLB进行逼近估计,并以此作为传感器节点选择标准以实现传感器的在线选择。基于Matlab工具箱的计算机仿真结果表明,相对于随机传感器节点选择算法和基于最近邻的传感器节点选择算法,基于后验-克拉美罗下界的目标跟踪传感器观测节点选择算法具有更好的有效性和优越性。 展开更多

关键词 目标跟踪 节点选择 均方根误差 后验-克拉美罗下界 扩展h∞滤波 无线传感器网络

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基于扩展H_∞滤波的单站无源目标跟踪 被引量：2

9

作者 吴盘龙 王宝宝 +1 位作者 蔡亚东 杨宝建 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期591-594,共4页

针对无源定位与跟踪系统可观测性弱,目标初始状态估计精度低的特点,提出了一种基于扩展H∞滤波的单站无源目标跟踪方法。将扩展H∞滤波算法对被动声纳平台获得的目标方位数据进行目标运动分析,以实现较高精度的水下仅测角目标定位和跟踪... 针对无源定位与跟踪系统可观测性弱,目标初始状态估计精度低的特点,提出了一种基于扩展H∞滤波的单站无源目标跟踪方法。将扩展H∞滤波算法对被动声纳平台获得的目标方位数据进行目标运动分析,以实现较高精度的水下仅测角目标定位和跟踪,并采用雅克比矩阵来近似处理系统的非线性测量方程。扩展H∞滤波对噪声的不确定性具有鲁棒性,保证滤波算法的数值稳定性,提高跟踪的精度和可靠性。理论分析与仿真结果表明,扩展H∞滤波跟踪速度快,性能稳定,估计精度明显优于扩展卡尔曼滤波(EKF),用于水下运动目标跟踪是可行的。 展开更多

关键词 单站 仅测角 目标运动分析 扩展h∞滤波

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基于自适应扩展H_∞滤波的机动目标被动跟踪 被引量：1

10

作者 周航 冯新喜 +1 位作者 王蓉 张婧 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期256-262,共7页

为提高对机动目标的跟踪效果,提出了一种基于扩展H∞滤波的自适应交互多模多被动传感器机动目标跟踪算法。利用简化的Sage-Husa自适应滤波器与交互多模相结合,对多被动传感器测得的目标角度信息进行融合,解决了被动式跟踪系统的可观测... 为提高对机动目标的跟踪效果,提出了一种基于扩展H∞滤波的自适应交互多模多被动传感器机动目标跟踪算法。利用简化的Sage-Husa自适应滤波器与交互多模相结合,对多被动传感器测得的目标角度信息进行融合,解决了被动式跟踪系统的可观测性及非线性问题,将扩展H∞滤波器作为模型条件滤波器,通过调节扩展H∞滤波器参数和量测噪声预测协方差矩阵,增强了对外界干扰的鲁棒性。仿真结果表明,所提算法比扩展卡尔曼滤波交互多模算法和标准交互多模算法具有更高的跟踪性能,在多站被动红外搜索与跟踪中是一种有效的跟踪算法。 展开更多

关键词 机动目标跟踪 纯方位跟踪 扩展h∞滤波 集中融合

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基于扩展H_∞滤波的SINS/AMM机载组合导航技术 被引量：1

11

作者 申杰亮 王宇 +1 位作者 朱欣华 苏岩 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第12期2835-2841,共7页

研究了飞机运动模型(aircraft motion model,AMM)与中、低精度捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system,SINS)相融合的组合导航技术。针对由于气动系数的不准确所导致的系统方程的不确定性以及观测方程和噪声的不确定性问题... 研究了飞机运动模型(aircraft motion model,AMM)与中、低精度捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system,SINS)相融合的组合导航技术。针对由于气动系数的不准确所导致的系统方程的不确定性以及观测方程和噪声的不确定性问题,提出采用基于极小极大准则的扩展H_∞滤波(extended H_∞filter,EHF)方法用于组合导航系统的数据融合。以某小型固定翼无人机为研究对象,分别从时域、频域的角度进行仿真实验的验证与分析。实验结果表明,在SINS/AMM组合导航过程中,与扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)相比,EHF具有更好的鲁棒性,并且可以提高35%左右的导航精度。 展开更多

关键词 飞机运动模型 捷联惯导系统 系统和噪声的不确定性 扩展h∞滤波

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基于扩展H_∞滤波农业机器人滑移运动模型估计 被引量：1

12

作者 万选明 黄力 盘承军 《机床与液压》 北大核心 2018年第5期9-15,共7页

针对履带式农业自动化机器人侧滑运动控制问题,提出了一种基于扩展H_∞滤波的滑移运动模型估计方法。首先,给出了机器人侧滑转向的速度瞬心(ICRs)运动模型,并针对不同的运行路况进行双模态并行估计实现。接着,针对不同路况进行了实现分... 针对履带式农业自动化机器人侧滑运动控制问题,提出了一种基于扩展H_∞滤波的滑移运动模型估计方法。首先,给出了机器人侧滑转向的速度瞬心(ICRs)运动模型,并针对不同的运行路况进行双模态并行估计实现。接着,针对不同路况进行了实现分析。固定路况下,采用扩展H_∞滤波(EHF)在线实时估计ICRs参数值;时变路况下,首先采用k均值聚类对运行路况进行类别划分,然后针对划分的类型进行EHF估计。仿真和实验结果表明,该估计方法在固定路况和时变路况下均能快速估计侧滑机器人的运动学模型,保持了较高的拟合精度。 展开更多

关键词 农业机器人 侧滑移动 扩展h.滤波 速度瞬心

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利用H_∞滤波器改进舰船SINS在摇摆基座上的初始对准 被引量：4

13

作者 陈欢 程农 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2007年第5期546-549,共4页

在摇摆状态下,利用常规Kalman滤波器得到的初始对准精度较低。为了提高捷联惯性导航系统在舰船摇摆基座上的初始对准精度,提出应用鲁棒扩展H∞滤波器实现初始对准。鲁棒扩展H∞滤波器是建立在鲁棒控制理论基础上的次优估计算法,以牺牲... 在摇摆状态下,利用常规Kalman滤波器得到的初始对准精度较低。为了提高捷联惯性导航系统在舰船摇摆基座上的初始对准精度,提出应用鲁棒扩展H∞滤波器实现初始对准。鲁棒扩展H∞滤波器是建立在鲁棒控制理论基础上的次优估计算法,以牺牲一定的准确性来提高滤波器的鲁棒性。在摇摆基座初始对准中利用鲁棒扩展H∞滤波器,是为了克服在大干扰情况下,系统误差模型不准确造成Kalman滤波器估计误差较大的问题。半物理仿真试验结果表明:在舰船横摇、纵摇、艏摇运动环境下,采用鲁棒扩展H∞滤波器得到的初始对准姿态角误差在12″(1σ)以内,方位角误差在15′(1σ)以内,优于使用Kalman滤波器的结果。 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 摇摆基座对准 鲁棒扩展h∞滤波 半物理仿真

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基于鲁棒H无穷滤波的步进电机转子状态估计 被引量：2

14

作者 王超尘 杨涛 《电工电气》 2014年第2期8-10,25,共4页

为有效控制步进电机的运行,根据H无穷鲁棒滤波理论,设计了基于扩展H无穷滤波的步进电机状态观测器,并建立数学模型,将定子电流、转子转速和位置作为状态变量。通过测量定子侧的电流值和电压值,利用扩展H无穷滤波器对电机转子的状态做出... 为有效控制步进电机的运行,根据H无穷鲁棒滤波理论,设计了基于扩展H无穷滤波的步进电机状态观测器,并建立数学模型,将定子电流、转子转速和位置作为状态变量。通过测量定子侧的电流值和电压值,利用扩展H无穷滤波器对电机转子的状态做出最小方差估计。仿真结果表明,扩展H无穷滤波估算转子转速和位置信息是可行的,且扩展H无穷滤波精度和稳定性都优于扩展卡尔曼滤波。 展开更多

关键词 步进电机 扩展h无穷滤波 转子转速 转子位置 无传感器

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基于H∞滤波的无刷直流电机状态和参数估计

15

作者 秦绪彬 陈丽娟 蔡晓敏 《计算机与数字工程》 2024年第7期2221-2226,共6页

反电动势是无刷直流电机调速控制中必不可少的参数。针对噪声统计特性未知的情况,建立了在两相定子静止坐标系下的状态空间模型,将电机系统的反电动势、电流、反电动势和电机参数(L和R)作为增广的状态向量,采用扩展H∞滤波算法进行状态... 反电动势是无刷直流电机调速控制中必不可少的参数。针对噪声统计特性未知的情况,建立了在两相定子静止坐标系下的状态空间模型,将电机系统的反电动势、电流、反电动势和电机参数(L和R)作为增广的状态向量,采用扩展H∞滤波算法进行状态估计。构造非线性函数的雅可比矩阵和状态误差的李雅普诺夫函数,设计了表征相邻采样时刻非线性函数的雅可比矩阵之间关系的满秩矩阵,借助随机过程有界定理,给出了该算法的估计误差有界的充分条件。仿真结果表明,无刷直流电机匀速或加速运行时,扩展H∞滤波具备良好的收敛性,估计的反电动势等参数精度高,可实现电机的精准控制。 展开更多

关键词 无刷直流电机 状态和参数联合估计 扩展h_∞滤波 收敛性分析

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一种扩展H_∞粒子滤波方法 被引量：4

16

作者 万洋 王首勇 于兴伟 《信号处理》 CSCD 北大核心 2010年第6期869-874,共6页

重要性函数的选择是粒子滤波算法的核心,本文提出一种基于扩展H∞滤波(EHF)产生重要性函数的扩展H∞粒子滤波(EHPF)算法,由于EHF滤波算法鲁棒性强、滤波精度高,且该滤波算法考虑了最新的观测数据,因此由其产生的重要性函数更接近于系统... 重要性函数的选择是粒子滤波算法的核心,本文提出一种基于扩展H∞滤波(EHF)产生重要性函数的扩展H∞粒子滤波(EHPF)算法,由于EHF滤波算法鲁棒性强、滤波精度高,且该滤波算法考虑了最新的观测数据,因此由其产生的重要性函数更接近于系统状态的真实后验概率分布。理论分析和仿真结果表明扩展H∞粒子滤波算法的滤波性能明显优于标准粒子滤波算法,扩展卡尔曼滤波算法和扩展卡尔曼粒子滤波算法,与不敏粒子滤波算法滤波精度相当,但计算复杂度要低于不敏粒子滤波算法,是一种有效的粒子滤波算法。 展开更多

关键词 粒子滤波 重要性函数 扩展h∞粒子滤波

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基于扩展H_∞粒子滤波算法的动力电池寿命预测方法 被引量：15

17

作者 马彦 陈阳 +1 位作者 张帆 陈虹 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第20期36-43,共8页

动力电池的性能随着使用会出现不可避免的老化,直接影响着电动汽车的性能和使用。在动力电池使用过程中对其进行剩余寿命的预测,可以确定动力电池的最佳维修和更换时机,进而有效延长动力电池寿命,增加电动汽车的续驶里程。因此,采用扩... 动力电池的性能随着使用会出现不可避免的老化,直接影响着电动汽车的性能和使用。在动力电池使用过程中对其进行剩余寿命的预测,可以确定动力电池的最佳维修和更换时机,进而有效延长动力电池寿命,增加电动汽车的续驶里程。因此,采用扩展H_∞粒子滤波算法进行动力电池的剩余寿命预测。进行锂离子动力电池循环老化试验,获取其全寿命周期的容量衰减数据。采用双指数拟合的方法建立电池容量衰减模型,并验证其准确性。将模型参数作为状态量,采用扩展H_∞粒子滤波算法对模型参数进行实时估计与更新,获得剩余循环次数以及预测结果的可信度。仿真结果表明,基于扩展H_∞粒子滤波算法得到的动力电池剩余寿命预测结果与基于粒子滤波得到的预测结果相比更加精确。 展开更多

关键词 动力电池 扩展h_∞粒子滤波算法 剩余寿命 容量衰减模型

原文传递

基于扩展H_∞粒子滤波算法的视觉伺服雅可比矩阵在线辨识 被引量：4

18

作者 徐鹏 杨宏韬 +1 位作者 李岩 刘克平 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第3期1051-1057,共7页

为提高图像雅可比矩阵在线辨识精度,进而提高机器人轨迹跟踪的准确性,研究了基于图像的机器人视觉伺服系统中雅可比矩阵在线辨识方法。在非高斯环境下以机械手跟踪运动为应用实例,采用一种扩展H_∞粒子滤波算法对图像雅可比矩阵进行在... 为提高图像雅可比矩阵在线辨识精度,进而提高机器人轨迹跟踪的准确性,研究了基于图像的机器人视觉伺服系统中雅可比矩阵在线辨识方法。在非高斯环境下以机械手跟踪运动为应用实例,采用一种扩展H_∞粒子滤波算法对图像雅可比矩阵进行在线辨识,并且与卡尔曼滤波算法进行对比实验研究。实验结果表明,扩展H_∞粒子滤波算法具有较高的辨识精度和较强的鲁棒性,机器人轨迹跟踪精度得到提高,而且耗时较短,验证了扩展H_∞粒子滤波算法的有效性。 展开更多

关键词 雅可比矩阵 扩展h∞粒子滤波算法 在线辨识

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