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改进扩展kalman滤波的显微视觉压电驱动定位

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光学精密工程 2024年第12期32卷 1868-1878页

作者：杨柳何贺程佳佳李东洁哈尔滨理工大学自动化学院黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨理工大学复杂智能系统与集成黑龙江省重点实验室黑龙江哈尔滨150040

在显微视觉领域,压电驱动定位技术因其在微观尺度的高精度特性和灵活性备受关注。然而,由于定位过程中涉及图像处理、传输和控制等方面的时延,导致图像雅可比矩阵的估计会出现较大误差。因此,本文提出了一种改进扩展kalman滤波算法用来... 详细信息

在显微视觉领域,压电驱动定位技术因其在微观尺度的高精度特性和灵活性备受关注。然而,由于定位过程中涉及图像处理、传输和控制等方面的时延,导致图像雅可比矩阵的估计会出现较大误差。因此,本文提出了一种改进扩展kalman滤波算法用来预测图像雅可比矩阵,大幅度降低时间延迟因素。首先,将辨识得到的Bouc-Wen模型与扩展kalman滤波算法的状态观测方程相结合,使得状态观测方程更全面地考虑压电平台的迟滞非线性特性,有效地提高了对压电平台速度和位置的预测;其次,结合Bouc-Wen模型的扩展kalman滤波算法在面对非线性问题时,采用的是泰勒级数,这将导致扩展kalman滤波算法对高度非线性的函数无法提供良好的近似,从而导致在估计雅可比矩阵的时候引入较大的近似误差,故本文将采用神经网络对高度非线性函数进行近似,进而对图像雅可比矩阵进行估计。最后,通过搭建一个显微视觉的压电驱动实验平台,进行位置跟踪实验,仿真实验表明,输入信号分别为正弦信号和三角波信号时,改进扩展kalman滤波算法跟踪误差均值分别为0.199μm和0.132μm,而扩展kalman滤波算法的跟踪误差均值分别为0.692μm和0.513μm,结果验证了改进算法的优越性和可行性。

关键词：扩展kalman滤波高度非线性方程图像雅可比矩阵显微视觉压电驱动

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扩展kalman滤波法在高速公路交通流模型上的应用

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自动化学报 2002年第1期28卷 90-96页

作者：罗赞文吴志坚韩曾晋上海经达机电工程设计研究所上海200031 清华大学自动化系北京100084

高速公路交通流模型是高速公路交通监控系统设计、分析、仿真、运行的基础 .由于高速公路交通流模型是一个高阶非线性时变系统 ,这使得该模型的状态估计问题成为一个非常困难的问题 .这里简要描述了传统解析模型中的交通流宏观动态模型... 详细信息

高速公路交通流模型是高速公路交通监控系统设计、分析、仿真、运行的基础 .由于高速公路交通流模型是一个高阶非线性时变系统 ,这使得该模型的状态估计问题成为一个非常困难的问题 .这里简要描述了传统解析模型中的交通流宏观动态模型及扩展的卡尔曼滤波法( Extended kalman Filter- EKF)状态估计原理 ,讨论了该类模型在一条具有三个等长路段 ,一个入口匝道 ,一个出口匝道的公路的应用 ,并利用 EKF得出对三路段高速公路车流密度、车流速度跟踪的仿真结果 .

关键词：高速公路交通流宏观模型扩展kalman滤波

扩展kalman滤波器同时测定苯酚和邻氯苯酚

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光谱学与光谱分析 2006年第5期26卷 899-903页

作者：王强马沛生汤红梅贾青竹天津大学化工学院

提出了苯酚和邻氯苯酚混合体系非线性吸光度表示式.即非线性吸光度由两组分各自对吸光度的贡献、由于混合而导致的两组分各自贡献的改变以及交互作用项三部分构成.依据该式,利用非线性kalman滤波紫外分光光度法同时测量了苯酚和邻氯苯... 详细信息

提出了苯酚和邻氯苯酚混合体系非线性吸光度表示式.即非线性吸光度由两组分各自对吸光度的贡献、由于混合而导致的两组分各自贡献的改变以及交互作用项三部分构成.依据该式,利用非线性kalman滤波紫外分光光度法同时测量了苯酚和邻氯苯酚混合体系.在250～290 nm区间测量了32组浓度各自在1～15 mg·L^-1范围的苯酚和邻氯苯酚标准混合溶液紫外吸收光谱图.利用偏最小二乘法,将其制作成扩展kalman滤波标准工作系数矩阵.通过对非线性吸光度关系式Taylor级数展开进行线性化处理,得到其向量函数的Jacobi矩阵,从而完成了非线性kalman滤波器的设置.回收实验显示出,扩展kalman滤波同时测量苯酚和邻氯酚双组分体系是准确、稳定的.

关键词：非线性吸光度扩展kalman滤波紫外-分光光度法同时测定苯酚邻氯苯酚

高动态环境下无数据辅助的扩展kalman滤波载波跟踪环

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电子与信息学报 2013年第1期35卷 63-67页

作者：田甜安建平王爱华北京理工大学信息与电子学院北京100081 中国电子科技集团公司第54研究所通信网信息传输与分发技术重点实验室石家庄050081

针对高动态及低信噪比情况下的GPS载波跟踪问题,该文提出一种无数据辅助情况下基于扩展kalman滤波的载波跟踪环。该环路通过直接判决去掉调制信息,并利用去掉调制信息后的积分-清零滤波器输出直接作为扩展kalman滤波的观测向量,以避免... 详细信息

针对高动态及低信噪比情况下的GPS载波跟踪问题,该文提出一种无数据辅助情况下基于扩展kalman滤波的载波跟踪环。该环路通过直接判决去掉调制信息,并利用去掉调制信息后的积分-清零滤波器输出直接作为扩展kalman滤波的观测向量,以避免引入鉴相器而使环路在低信噪比情况下工作时受到限制。仿真结果表明,相比较于三阶锁相环,及利用鉴相器辅助的线性kalman滤波载波跟踪环路,该文提出的环路具有更低的失锁概率及更小的相位跟踪误差。

关键词：全球定位系统载波跟踪扩展kalman滤波高动态低信噪比符号判决

基于扩展kalman滤波的单领航者自主水下航行器协同导航判别式训练方法研究

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电子与信息学报 2015年第11期37卷 2756-2761页

作者：杨少凡余华兵陈新华孙长瑜中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

单领航者自主水下航行器(AUV)协同导航算法中,系统模型是非线性的,扩展kalman滤波(EKF)是针对非线性系统的很有影响力的滤波算法,但是,EKF算法的性能严格依赖于一系列模型参数,而这些参数往往需要花费很大的代价来捕获,并且常需要人工... 详细信息

单领航者自主水下航行器(AUV)协同导航算法中,系统模型是非线性的,扩展kalman滤波(EKF)是针对非线性系统的很有影响力的滤波算法,但是,EKF算法的性能严格依赖于一系列模型参数,而这些参数往往需要花费很大的代价来捕获,并且常需要人工调整。该文应用一种能自动学习kalman滤波噪声协方差参数的方法,通过仿真分析,证明了该学习算法可以完全自主并且高效、准确地输出kalman滤波噪声参数,进一步提高了单领航者AUV协同导航系统的导航精度。

关键词：自主水下航行器协同导航扩展kalman滤波自动学习噪声参数

基于扩展kalman滤波的姿态信息融合方法研究

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仪器仪表学报 2020年第9期41卷 281-288页

作者：卢艳军陈雨荻张晓东张太宁沈阳航空航天大学自动化学院沈阳110136

在磁干扰环境下,基于四元数扩展kalman滤波(EKF)使用磁力计修正多旋翼飞行器航向,会使姿态和航向估计产生偏差。为了消除磁干扰在四元数中对姿态角的影响以及减小多旋翼飞行器航向偏差,提出基于扩展kalman滤波分别估计姿态与航向信息,... 详细信息

在磁干扰环境下,基于四元数扩展kalman滤波(EKF)使用磁力计修正多旋翼飞行器航向,会使姿态和航向估计产生偏差。为了消除磁干扰在四元数中对姿态角的影响以及减小多旋翼飞行器航向偏差,提出基于扩展kalman滤波分别估计姿态与航向信息,根据地磁场的磁感应强度和地磁场与重力之间的夹角建立可调节测量噪声方差矩阵,自适应修正多旋翼飞行器航向的方法。同时,为了进一步提高姿态估计精度,建立传感器数据输出模型并使用三维转台进行标定。最后,基于自主研发的飞控系统进行试验,试验结果表明:该方法在磁干扰环境下能为多旋翼飞行器提供精准的姿态信息,提高抗磁干扰性能。

关键词：磁力计扩展kalman滤波多旋翼飞行器姿态估计传感器标定

基于粒子滤波和滑动平均扩展kalman滤波的多径估计算法

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电子与信息学报 2017年第3期39卷 709-716页

作者：程兰王志远陈杰谢刚太原理工大学信息工程学院自动化系太原030024 北京理工大学复杂系统智能控制与决策国家重点实验室北京100081

多径干扰是高精度定位的主要误差源,估计多径参数对消除多径误差,提高导航系统定位精度具有重要意义。针对扩展kalman滤波(EKF)在进行多径参数估计时,存在对初值敏感,估计结果在真值附近具有较大波动的缺点,该文提出一种基于粒子滤波(PF... 详细信息

多径干扰是高精度定位的主要误差源,估计多径参数对消除多径误差,提高导航系统定位精度具有重要意义。针对扩展kalman滤波(EKF)在进行多径参数估计时,存在对初值敏感,估计结果在真值附近具有较大波动的缺点,该文提出一种基于粒子滤波(PF)和滑动平均EKF的多径估计算法。该算法首先利用PF得到多径参数的粗略估计值,并将该值作为EKF的初始估计值,以克服EKF对初值敏感的问题。接着对EKF的估计结果进行滑动平均,并将平均后的滤波结果作为多径参数的估计结果。仿真结果表明,改进后的多径估计算法可有效降低估计结果的波动幅度,同时解决了EKF对初值敏感的问题。

关键词：参数估计粒子滤波扩展kalman滤波多径干扰

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基于扩展kalman滤波的热耗散系数识别

齐鲁工业大学学报 2022年第4期36卷 69-74页

作者：王玉婵梅凌霜南京信息工程大学数学与统计学院江苏南京210044

器件内部的热耗散系数信息反映了内部器件的工作状况。但是受客观条件的限制,内部的热耗散系数信息无法直接测量,因此需要通过可测量的间接信息,识别内部耗散系数信息,从而实时监测发热器件的工作状况。上述问题数学上可描述为,利用可... 详细信息

器件内部的热耗散系数信息反映了内部器件的工作状况。但是受客观条件的限制,内部的热耗散系数信息无法直接测量,因此需要通过可测量的间接信息,识别内部耗散系数信息,从而实时监测发热器件的工作状况。上述问题数学上可描述为,利用可测量信息,探求内部热耗散系数的不确定信息,进而给出器件工作的指导建议。基于上述原因,考虑在随机噪音模型下,利用可测边界的不确定性信息,识别内部阻尼系数(热耗散系数)。这是一个非线性的热传导反问题,故基于扩展kalman滤波、全变差,设计反演算法识别热耗散系数。数值实验表明该算法可有效地识别边界阻尼系数。

关键词：热耗散系数热传导方程反问题扩展kalman滤波全变差

基于扩展kalman滤波的室内WiFi-PDR融合定位算法

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计算机工程 2019年第4期45卷 66-71,77页

作者：刘庆关维国李顺康王芳辽宁工业大学电子与信息工程学院辽宁锦州121001 国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司辽宁锦州121000

为解决室内WiFi定位精度较低及行人航位推算(PDR)定位存在累积误差的问题,提出一种基于扩展kalman滤波(EKF)的WiFi-PDR融合定位算法。WiFi通过改进的WKNN算法实现匹配定位,根据定位点与K近邻点的接收信号强度指示相对偏差进行权值修正,... 详细信息

为解决室内WiFi定位精度较低及行人航位推算(PDR)定位存在累积误差的问题,提出一种基于扩展kalman滤波(EKF)的WiFi-PDR融合定位算法。WiFi通过改进的WKNN算法实现匹配定位,根据定位点与K近邻点的接收信号强度指示相对偏差进行权值修正,PDR定位采用多重约束条件的步态检测和在线步长估计方法。在此基础上,将EKF作为WiFi和PDR定位的融合滤波器,以降低WiFi定位回跳和PDR累计误差,从而提高定位精度。实验结果表明,在多次行迹转弯条件下,该融合定位算法的定位精度可达1.8 m。

关键词：室内定位 WiFi定位行人航位推算扩展kalman滤波融合定位