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基于UT变换的单步滞后无序量测算法

中国科学：信息科学 2011年第5期41卷 638-648页

作者：陈金广李洁高新波西安电子科技大学电子工程学院西安710071 西安工程大学计算机科学学院西安710048

针对滞后无序量测(OOSM)的单步滞后滤波问题,在现有算法的基础上,推导非线性单步滞后无序量测更新方程.提出用UT变换来计算其中涉及到的状态向量以及相关量测之间的协方差,从而有效解决了状态转移方程为线性而量测方程为非线性的非线性G... 详细信息

针对滞后无序量测(OOSM)的单步滞后滤波问题,在现有算法的基础上,推导非线性单步滞后无序量测更新方程.提出用UT变换来计算其中涉及到的状态向量以及相关量测之间的协方差,从而有效解决了状态转移方程为线性而量测方程为非线性的非线性Gauss系统的单步滞后OOSM问题.然后,针对多传感器单步滞后OOSM情况,给出了基于UT变换的单步滞后OOSM融合方法.与基于扩展Kalman滤波(EKF)框架下的EKFA1算法和不存在滞后情况的最优算法相比,新算法具有如下特点:可以适用于非线性量测方程的雅可比(Jacobian)矩阵或Hessian矩阵不存在的情况,具有较好的滤波性能,时间复杂度与EKFA1算法处于同一数量级.

关键词：状态估计非线性滤波无序量测 UT变换数据融合

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噪声相关和无序量测系统的网络融合估计

噪声相关和无序量测系统的网络融合估计

作者：冯肖亮杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着“物联网”、“感知中国”等概念的提出,传感器网络在军事、工农业生产等多个领域的广阔前景又一次被强调和提升。传感器网络的研究和发展得到了国内外学者的广泛关注。其中,传感器网络环境下的信息融合技术研究是一个重要的研究方... 详细信息

随着“物联网”、“感知中国”等概念的提出,传感器网络在军事、工农业生产等多个领域的广阔前景又一次被强调和提升。传感器网络的研究和发展得到了国内外学者的广泛关注。其中,传感器网络环境下的信息融合技术研究是一个重要的研究方向。研究网络信息融合技术具有重要的理论意义和实际应用前景。受传感器网络自身物理条件的限制,网络环境下的信息融合在进行信息搜集和综合处理时,面临着诸多新的问题:如节点信息的相关性、异步情况的复杂性、信息传输的无序性等。这些约束条件下的网络融合算法设计与分析,已成为传感器网络信息融合研究的关键和难点问题。本文开展了噪声相关和无序量测约束下网络融合算法的设计与研究,其主要工作如下:(1)在线性最小均方误差(LMMSE)的意义下,提出一种最优的递推式融合估计算法。该方法能最优地处理量测噪声之间自相关、测量噪声与相邻时刻的过程噪声也相关的同步融合估计问题。(2)针对系统噪声相关的异步采样系统,在集中式框架下,提出了一种最优的递归融合估计方法。该方法首先通过伪同步的方法把异步融合问题转化为伪同步融合问题,进而利用解相关等方法解决转化过程中出现的噪声相关性叠加的问题,然后利用递归融合的思想实现LMMSE意义下最优的递归异步融合估计。(3)针对传感器网络中出现的无序量测融合估计问题,采用等价量测和解相关技术有效地将Bar-Shalom提出的最优A1算法推广到多传感器多OOSMs发生一步延迟时的情况,进而得到了一种能实现LMMSE意义下最优的多OOSMs递推融合更新算法。(4)应用于线性时不变系统(LTI)的Kalman滤波器的参数可离线计算。利用这一特性,本文提出了一种基于测量值求和形式的Kalman滤波,并利用该形式的Kalman滤波建立了一种混合滤波器完成LTI系统在出现多个无序量测时的系统状态的滤波估计。该方法完美地体现了LTI系统和LMMSE的双重本质特性。

关键词：传感器网络信息融合噪声相关无序量测

UWSN中的单步延迟无序量测数据融合算法的研究

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UWSN中的单步延迟无序量测数据融合算法的研究

作者：刘颖天津工业大学

学位级别：硕士

在水下随机或有规律部署大量低功耗、具有一定的通信能力的传感器节点,采集水下信息,利用节点的自组织能力,形成水下无线传感器网络（Underwater Wireless Sensor Network, UWSN）。UWSN为水下环境监测提供新的手段,但UWSN通信采用声波... 详细信息

在水下随机或有规律部署大量低功耗、具有一定的通信能力的传感器节点,采集水下信息,利用节点的自组织能力,形成水下无线传感器网络（Underwater Wireless Sensor Network, UWSN）。UWSN为水下环境监测提供新的手段,但UWSN通信采用声波通信,不同于传统的无线传感器网络（WSN）,带来了UWSN的定位技术、网络拓扑、路由协议、水声通信和数据融合等方面的问题。UWSN的数据融合目的是通过融合减少数据的传输量,降低节点因数据传输带来的能耗,对延长UWSN的生命周期具有重要的现实意义。水声信道具有传播延迟高且动态变化、通信带宽有限、多径效应严重等特点,受自身物理条件的制约,UWSN中易出现节点先发的信息后到融合中心,后发的信息先到融合中心的现象,即无序量测（Out-of-Sequence Measurement, OOSM）现象。因此,在UWSN中,针对OOSM现象,如何融合处理带OOSM数据,直接关系到融合结果的可信度,也促使数据融合理论的完善。本文从单传感器和多传感器方面研究UWSN网中的OOSM数据融合问题,主要工作如下：（1）使用OPNET对水声信道进行仿真,建立水声通信网络模型,分析网络延迟,观测无序量测现象。（2）对UWSN环境下的单传感器单步延迟无序量测融合算法进行了研究,提出基于后向预测的无序量测融合算法。在过程噪声直接离散化模型条件下,该算法能够处理量测噪声与同一时刻过程噪声相关的单传感器单步延迟无序量测数据融合问题。该算法可以保证实时性,而且滤波精度高于A1算法,仿真结果验证了算法的有效性。（3）针对UWSN环境下的多传感器单步延迟无序量测问题,提出一种基于等价量测的单步延迟无序量测融合算法。该算法采用分布式融合结构,利用一步预测的等价量测处理延迟量测,把无序量测信息融合问题转化成一种顺序量测信息融合问题,采用噪声相关的Kalman滤波算法获得局部估计,最后使用矩阵加权算法得到全局估计。该算法的滤波精度与直接更新法相比有所降低,但计算量减少。

关键词：水下无线传感器网络无序量测噪声相关数据融合

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加权融合法处理无序量测问题

计算机工程与应用 2012年第30期48卷 157-161页

作者：黄细凤吴钦章中国科学院光电技术研究所成都610207 中国科学院研究生院北京100049

针对集中式多传感器目标跟踪系统中存在的无序量测问题,基于协方差加权融合的思想,在融合估计误差协方差矩阵迹最小意义下,建立了基于最优融合的多步延迟无序量测更新算法。该算法先将无序量测配准到最新状态估计的时刻,将其与之进行协... 详细信息

针对集中式多传感器目标跟踪系统中存在的无序量测问题,基于协方差加权融合的思想,在融合估计误差协方差矩阵迹最小意义下,建立了基于最优融合的多步延迟无序量测更新算法。该算法先将无序量测配准到最新状态估计的时刻,将其与之进行协方差加权融合。为进行无序量测与各传感器量测噪声相关性的计算,引入了等效量测。通过理论分析和仿真实验说明该算法能有效处理无序量测多延迟问题,其性能接近最优且随延迟步数增加性能下降非常小,而且有与最优的数据缓存法相同的滤波精度,以及较小的额外存储量。

关键词：数据融合无序量测协方差加权多步延迟等效量测

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无序量测下的多传感器观测噪声融合估计

西南民族大学学报（自然科学版） 2008年第4期34卷 679-682页

作者：高蕊张希彬商丘师范学院数学系河南商丘476000 天津科技大学理学院天津300222

本文采用直接更新法,给出了噪声相关情况下的各局部传感器观测噪声更新估计算法;给出了观测噪声线性最小方差意义下的最优对角阵加权融合更新估计算法.

关键词：无序量测观测噪声状态更新

噪声相关下含无序量测的多传感器信息融合估计

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天津科技大学学报 2010年第6期25卷 71-74页

作者：张希彬天津科技大学理学院天津300457 天津大学电气与自动化工程学院天津300072

多传感器跟踪系统中因通信延迟常会出现无序量测现象,为了提高系统估计精度,采用直接更新法对状态进行更新估计,并针对噪声相关下含无序量测的多传感器系统,提出了矩阵加权最优信息融合状态估计算法,考虑了过程噪声和量测噪声的相关性... 详细信息

多传感器跟踪系统中因通信延迟常会出现无序量测现象,为了提高系统估计精度,采用直接更新法对状态进行更新估计,并针对噪声相关下含无序量测的多传感器系统,提出了矩阵加权最优信息融合状态估计算法,考虑了过程噪声和量测噪声的相关性以及局部估计的误差相关性.仿真计算验证了算法的有效性.

关键词：无序量测信息融合线性最小方差矩阵加权

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单传感器无序量测反馈估计算法

桂林电子科技大学学报 2014年第6期34卷 456-459页

作者：黄强张向利桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541004

针对单传感器的无序量测问题,提出一种处理无序量测的反馈估计算法。该算法一旦出现延迟无序量测,融合中心将最后更新的状态估计回传至传感器进行若干采样周期的卡尔曼滤波,并将状态更新传至融合中心。该算法可保证实时性,具有良好的估... 详细信息

针对单传感器的无序量测问题,提出一种处理无序量测的反馈估计算法。该算法一旦出现延迟无序量测,融合中心将最后更新的状态估计回传至传感器进行若干采样周期的卡尔曼滤波,并将状态更新传至融合中心。该算法可保证实时性,具有良好的估计精度,仿真结果验证了算法的有效性。

关键词：无序量测反馈状态更新

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任意步延迟的无序量测状态更新估计算法

商丘师范学院学报 2009年第9期25卷 44-46页

作者：高蕊禹仁贵商丘师范学院数学系河南商丘476000

采用直接状态更新法,给出了考虑过程噪声与输入噪声的相关情形下的l步延迟量测的最优状态更新估计算法.

关键词：无序量测噪声相关 l步延迟状态更新

粒子滤波的噪声相关下单步延迟无序量测更新算法

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传感器与微系统 2017年第5期36卷 141-144页

作者：赵凯胡建旺吉兵军械工程学院信息工程系河北石家庄050003

在目标跟踪系统中,因通信延迟等原因会出现传感器量测无序地到达融合中心的现象,将这些量测称为无序量测(OOSM)。针对过程噪声、量测噪声相关的非线性系统中出现的无序量测问题,在现有算法基础上,提出了一种可处理单步延迟无序量测的新... 详细信息

在目标跟踪系统中,因通信延迟等原因会出现传感器量测无序地到达融合中心的现象,将这些量测称为无序量测(OOSM)。针对过程噪声、量测噪声相关的非线性系统中出现的无序量测问题,在现有算法基础上,提出了一种可处理单步延迟无序量测的新算法。在前向预测滤波框架下,对系统方程去相关化,并利用粒子滤波(PF)进行状态估计。仿真结果验证了算法的有效性。

关键词：无序量测非线性噪声相关粒子滤波