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unscented卡尔曼滤波在捷联惯导系统初始对准中的应用

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高技术通讯 2008年第11期18卷 1168-1172页

作者：柏猛赵晓光侯增广中国科学院自动化研究所复杂系统与智能科学重点实验室北京100080

在四元数方法的基础上建立了一种非线性捷联惯导系统(SINS)误差模型。该误差模型无需对姿态误差角进行小角度假设。在该 SINS 误差模型中,采用四元数表示姿态矩阵,速度误差模型为非线性方程。为了对静基座大失准角 SINS 进行初始对准,... 详细信息

在四元数方法的基础上建立了一种非线性捷联惯导系统(SINS)误差模型。该误差模型无需对姿态误差角进行小角度假设。在该 SINS 误差模型中,采用四元数表示姿态矩阵,速度误差模型为非线性方程。为了对静基座大失准角 SINS 进行初始对准,通过对SINS 误差模型进行简化,得到了适用于 SINS 静基座初始对准的误差模型。由于 SINS 误差模型中含有非线性方程,通过采用 unscented 卡尔曼滤波解决 SINS 的初始对准问题。对SINS 静基座初始对准的仿真结果表明,unscented 卡尔曼滤波能有效估计 SINS 失准角。

关键词：四元数捷联惯导系统(SINS) 初始对准 unscented卡尔曼滤波

Cubature卡尔曼滤波与unscented卡尔曼滤波估计精度比较

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控制与决策 2013年第2期28卷 303-308,312页

作者：孙枫唐李军哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨150001 中国舰船研究设计中心武汉430000

对于不同维数下非线性系统的估计问题,为从常用的unscented卡尔曼滤波(UKF)和Cubature卡尔曼滤波(CKF)中选取合适的滤波方法,从函数泰勒展开式和数值稳定性上对其进行了分析和比较.由于不同维数下它们捕获函数泰勒展开式高阶项的程度和... 详细信息

对于不同维数下非线性系统的估计问题,为从常用的unscented卡尔曼滤波(UKF)和Cubature卡尔曼滤波(CKF)中选取合适的滤波方法,从函数泰勒展开式和数值稳定性上对其进行了分析和比较.由于不同维数下它们捕获函数泰勒展开式高阶项的程度和数值稳定性不同,两者滤波精度出现差异,从而得到了不同维数下滤波方法的选择途径.仿真结果验证了理论分析的正确性.

关键词：维数估计精度泰勒展开式数值稳定性 unscented卡尔曼滤波 Cubature卡尔曼滤波

一种序贯unscented卡尔曼滤波在微小型无人直升机导航系统中的应用

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机器人 2008年第3期30卷 205-209页

作者：柏猛赵晓光侯增广中国科学院自动化研究所复杂系统与智能科学重点实验室北京100080

对于应用到微小型无人直升机上的低成本捷联惯导(SINS)/GPS组合导航系统来说,SINSΨ角误差模型在描述低精度惯性器件误差时对误差项的忽略,使其无法满足SINS误差估计的要求.为了克服Ψ角误差模型的不足,本文建立了基于四元数的SINS非线... 详细信息

对于应用到微小型无人直升机上的低成本捷联惯导(SINS)/GPS组合导航系统来说,SINSΨ角误差模型在描述低精度惯性器件误差时对误差项的忽略,使其无法满足SINS误差估计的要求.为了克服Ψ角误差模型的不足,本文建立了基于四元数的SINS非线性误差模型.该误差模型无需对失准角进行小角度假设.为了对组合导航系统中的SINS误差进行估计,提出一种序贯unscented卡尔曼滤波方法.该滤波方法对观测向量进行序贯处理以降低算法的计算量.仿真结果表明,该滤波方法能有效提高低成本SINS/GPS组合导航系统的性能.

关键词：无人直升机组合导航四元数 SINS GPS unscented卡尔曼滤波

基于unscented卡尔曼滤波新息的多变量序贯概率比检验故障检测方法

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中国石油大学学报（自然科学版） 2010年第3期34卷 165-169页

作者：曹玉苹田学民中国石油大学信息与控制工程学院山东东营257061

针对非线性多变量过程监控问题,提出一种基于预测新息的多变量序贯概率比检验(SPRT)方法。首先利用unscented卡尔曼滤波(UKF)基于正常过程模型预测输出值,将预测输出值与过程测量得到的实际输出值对比产生预测新息,然后引入多变量SPRT... 详细信息

针对非线性多变量过程监控问题,提出一种基于预测新息的多变量序贯概率比检验(SPRT)方法。首先利用unscented卡尔曼滤波(UKF)基于正常过程模型预测输出值,将预测输出值与过程测量得到的实际输出值对比产生预测新息,然后引入多变量SPRT方法分析多元新息的统计特性,构造对数概率似然比判决函数和判决规则,监控过程的运行状态并对故障状态进行报警。在连续搅拌反应器上的仿真应用结果表明,所提出的故障检测方法能够有效实现过程监控,比传统的残差加权平方和方法误报率低、检测速度快。

关键词：多变量序贯概率比检验 unscented卡尔曼滤波故障检测新息

一种基于unscented卡尔曼滤波的多平台多传感器配准算法

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上海交通大学学报 2005年第9期39卷 1518-1521页

作者：胡洪涛敬忠良胡士强上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200030

首先给出传感器偏差配准模型,然后将目标的运动模型和传感器偏差组合在同一个状态方程中,利用unscented卡尔曼滤波(UKF)方法进行状态和偏差联合估计,最后理论分析了配准偏差对状态估计的影响.Monte-Carlo仿真表明,该方法能同时有效地估... 详细信息

首先给出传感器偏差配准模型,然后将目标的运动模型和传感器偏差组合在同一个状态方程中,利用unscented卡尔曼滤波(UKF)方法进行状态和偏差联合估计,最后理论分析了配准偏差对状态估计的影响.Monte-Carlo仿真表明,该方法能同时有效地估计目标状态和传感器配准偏差.

关键词：多平台多传感器在线配准 unscented卡尔曼滤波状态估计

基于unscented卡尔曼滤波的超视距目标跟踪

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系统仿真学报 2007年第7期19卷 1613-1616页

作者：卢江涛段立罗兵海军工程大学湖北武汉430033

针对大地坐标系下,超视距目标状态方程和量测方程复杂的非线性,提出了一种基于unscented卡尔曼滤波的超视距目标跟踪。unscented卡尔曼滤波通过设计少量的σ点,并计算这些σ点经由非线性函数的传播,从而获得滤波值基于非线性系统方程的... 详细信息

针对大地坐标系下,超视距目标状态方程和量测方程复杂的非线性,提出了一种基于unscented卡尔曼滤波的超视距目标跟踪。unscented卡尔曼滤波通过设计少量的σ点,并计算这些σ点经由非线性函数的传播,从而获得滤波值基于非线性系统方程的更新。由于unscented卡尔曼滤波无需像Extended卡尔曼滤波那样求状态方程和量测方程的雅可比矩阵,给计算带来了极大的方便。数值仿真结果表明,所给出的方法是可行而有效的。

关键词：超视距目标跟踪 unscented卡尔曼滤波非线性滤波 unscented变换

基于平方根unscented卡尔曼滤波的无陀螺卫星的姿态估计

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南京理工大学学报 2005年第4期29卷 399-402,410页

作者：姜雪原马广富哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨150001

针对无陀螺卫星的姿态和速度估计问题,提出基于平方根UKF滤波(SquareRootunscentedKalmanFilter)的估计算法。为了避免欧拉角带来的奇异问题,采用四元数描述卫星的姿态参数。考虑卫星的非线性模型,采用Cholesky和QR分解,从而平方根UKF... 详细信息

针对无陀螺卫星的姿态和速度估计问题,提出基于平方根UKF滤波(SquareRootunscentedKalmanFilter)的估计算法。为了避免欧拉角带来的奇异问题,采用四元数描述卫星的姿态参数。考虑卫星的非线性模型,采用Cholesky和QR分解,从而平方根UKF滤波方法不仅能保证协方差矩阵的正定性,并且还可以提高算法的计算精度。利用测量矢量的信息,该算法能估计三轴稳定卫星的姿态,且计算简单,无需计算Jacobian矩阵。数值仿真结果表明,所给出的方法是可行而有效的。

关键词： unscented卡尔曼滤波姿态估计非线性滤波卫星

无人直升机导航系统改进型的unscented卡尔曼滤波

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无人直升机导航系统改进型的Unscented卡尔曼滤波

作者：曾文武哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

旋翼无人直升机就有体积小,重量轻,隐蔽性和机动性能出色,易悬停和低速飞行等特点,在军事和民用领域具有广泛的应用前景,例如军事中无人巡航,火力侦察,空中打击等及民用中的事故勘察。姿态估计和导航系统是实现并控制无人直升机的前提,... 详细信息

旋翼无人直升机就有体积小,重量轻,隐蔽性和机动性能出色,易悬停和低速飞行等特点,在军事和民用领域具有广泛的应用前景,例如军事中无人巡航,火力侦察,空中打击等及民用中的事故勘察。姿态估计和导航系统是实现并控制无人直升机的前提,同时高精度和稳定性的姿态估计也是实现高性能无人直升机的一大难题。在线性系统中,姿态估计主要采用卡尔曼滤波器来对噪声进行滤波,但是卡尔曼滤波器在非线性系统中不能直接使用,而主要使用扩展卡尔曼滤波和unscented卡尔曼滤波(UKF)。本文的主要是应用一种修正的UKF以提高姿态估计的性能。不同与一般的粒子滤波器使用随机的采样粒子,UKF的粒子向量是通过算法构造的。在对称的UKF中,一般构造2n个对称的粒子向量。在本文中球型单纯六西格玛点构造法构造n+1个粒子向量来减少UKF中使用粒子向量个数,从而减少UKF的整体计算时间量。同时这种修正后的UKF将在论文中进行推导。在仿真和试验中,我们比较几种具有典型代表性的卡尔曼滤波器来评估修正后的UKF的性能。测试比较的测重点是计算量和估计精确度。结果表明,在姿态估计中修正后的UKF计算幅度减少了,尽管精确度没有得到明显的提升。这主要是由于状态系统的非线性性并不严重。因此,六西格玛点构造法修正的unscented卡尔曼滤波在旋翼无人直升机的姿态估计中是一个很好的选择。

关键词：旋翼无人直升机姿态估计导航卡尔曼滤波 unscented卡尔曼滤波

基于unscented卡尔曼滤波的目标跟踪仿真分析

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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郑州大学学报（工学版） 2008年第3期29卷 47-50页

作者：时少旺谭守林第二炮兵工程学院作战保障系陕西西安710025

卡尔曼滤波技术是目标跟踪的理论基础之一.在工程应用中,多采用非线性滤波的方法对目标进行跟踪.介绍了unscented变换,通过使用unscented卡尔曼滤波(UKF)对目标跟踪进行仿真实验,Un-scented卡尔曼滤波有效地克服了传统的扩展卡尔曼滤波... 详细信息

卡尔曼滤波技术是目标跟踪的理论基础之一.在工程应用中,多采用非线性滤波的方法对目标进行跟踪.介绍了unscented变换,通过使用unscented卡尔曼滤波(UKF)对目标跟踪进行仿真实验,Un-scented卡尔曼滤波有效地克服了传统的扩展卡尔曼滤波算法(EKF)的缺陷,给出了最佳估计的二阶近似,提高了对目标跟踪的精度和稳定性.仿真结果表明,该算法对目标在位置、速度跟踪方面均有良好的效果;针对目标机动,采用多模型滤波算法能够实现目标机动的精确跟踪.

关键词：无味变换目标跟踪 unscented卡尔曼滤波多模型算法