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Stability analysis of distributed Kalman filtering algorithm for stochastic regression model
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作者 Siyu Xie Die Gan Zhixin Liu 《Control Theory and Technology》 2025年第2期161-175,共15页
The work proposes a distributed Kalman filtering(KF)algorithm to track a time-varying unknown signal process for a stochastic regression model over network systems in a cooperative way.We provide the stability analysi... The work proposes a distributed Kalman filtering(KF)algorithm to track a time-varying unknown signal process for a stochastic regression model over network systems in a cooperative way.We provide the stability analysis of the proposed distributed KF algorithm without independent and stationary signal assumptions,which implies that the theoretical results are able to be applied to stochastic feedback systems.Note that the main difficulty of stability analysis lies in analyzing the properties of the product of non-independent and non-stationary random matrices involved in the error equation.We employ analysis techniques such as stochastic Lyapunov function,stability theory of stochastic systems,and algebraic graph theory to deal with the above issue.The stochastic spatio-temporal cooperative information condition shows the cooperative property of multiple sensors that even though any local sensor cannot track the time-varying unknown signal,the distributed KF algorithm can be utilized to finish the filtering task in a cooperative way.At last,we illustrate the property of the proposed distributed KF algorithm by a simulation example. 展开更多
关键词 Distributed kalman filtering algorithm Stochastic cooperative information condition Sensor networks (L_(p))-exponential stability Stochastic regression model
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Research on Kalman Filtering Algorithmfor Deformation Information Series ofSimilar Single-Difference Model 被引量:10
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作者 吕伟才 徐绍铨 《Journal of China University of Mining and Technology》 2004年第2期189-194,199,共7页
Using similar single-difference methodology(SSDM) to solve the deformation values of the monitoring points, there is unstability of the deformation information series, at sometimes.In order to overcome this shortcomin... Using similar single-difference methodology(SSDM) to solve the deformation values of the monitoring points, there is unstability of the deformation information series, at sometimes.In order to overcome this shortcoming, Kalman filtering algorithm for this series is established,and its correctness and validity are verified with the test data obtained on the movable platform in plane. The results show that Kalman filtering can improve the correctness, reliability and stability of the deformation information series. 展开更多
关键词 similar single-difference methodology GPS deformation monitoring single epoch deformation information series kalman filtering algorithm
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基于FA-DSAEKF算法的车用动力电池荷电状态估计
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作者 康恒心 王计广 +3 位作者 许建忠 谭泽飞 李加强 易乾坤 《车用发动机》 北大核心 2026年第1期71-80,87,共11页
针对扩展卡尔曼滤波(EKF)在车用动力电池荷电状态(SOC)估计中存在的收敛速度慢、精度不高和鲁棒性较差的问题,提出了一种基于萤火虫算法优化的双对称自适应扩展卡尔曼滤波方法(FA-DSAEKF)。在EKF算法的基础上,通过智能优化初始参数、增... 针对扩展卡尔曼滤波(EKF)在车用动力电池荷电状态(SOC)估计中存在的收敛速度慢、精度不高和鲁棒性较差的问题,提出了一种基于萤火虫算法优化的双对称自适应扩展卡尔曼滤波方法(FA-DSAEKF)。在EKF算法的基础上,通过智能优化初始参数、增强算法对称性与稳定性,并实现噪声协方差矩阵的双参数自适应调整,显著提升了SOC估计性能。试验结果表明,在不同工况、温度与初始状态下,该算法均能快速稳定收敛,最大绝对误差、均方根误差和平均绝对误差均低于0.28%,收敛时间在200 s以内。相较于传统EKF算法,估计误差降低约80%,相较于DSAEKF算法,收敛速度提高83%以上,体现出优异的准确性、适应性和鲁棒性。 展开更多
关键词 车用动力电池 荷电状态 扩展卡尔曼滤波 等效电路模型 萤火虫算法
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WSN Mobile Target Tracking Based on Improved Snake-Extended Kalman Filtering Algorithm 被引量:1
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作者 Duo Peng Kun Xie Mingshuo Liu 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 2024年第1期28-40,共13页
A wireless sensor network mobile target tracking algorithm(ISO-EKF)based on improved snake optimization algorithm(ISO)is proposed to address the difficulty of estimating initial values when using extended Kalman filte... A wireless sensor network mobile target tracking algorithm(ISO-EKF)based on improved snake optimization algorithm(ISO)is proposed to address the difficulty of estimating initial values when using extended Kalman filtering to solve the state of nonlinear mobile target tracking.First,the steps of extended Kalman filtering(EKF)are introduced.Second,the ISO is used to adjust the parameters of the EKF in real time to adapt to the current motion state of the mobile target.Finally,the effectiveness of the algorithm is demonstrated through filtering and tracking using the constant velocity circular motion model(CM).Under the specified conditions,the position and velocity mean square error curves are compared among the snake optimizer(SO)-EKF algorithm,EKF algorithm,and the proposed algorithm.The comparison shows that the proposed algorithm reduces the root mean square error of position by 52%and 41%compared to the SOEKF algorithm and EKF algorithm,respectively. 展开更多
关键词 wireless sensor network(WSN)target tracking snake optimization algorithm extended kalman filter maneuvering target
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多源量测数据下基于自适应EKF的动态状态估计方法
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作者 戚振彪 鲍玉莹 +3 位作者 范申 潘敏 胡朋飞 吴红斌 《电气传动》 2026年第1期48-56,88,共10页
在配电网多源量测体系中,多源量测设备的采样频率和时间戳不同步,以及系统中的不良数据,都将导致量测数据间存在偏差,从而影响状态估计的准确性。为此,提出了一种多源量测数据下基于自适应扩展卡尔曼滤波(EKF)的动态状态估计方法。首先... 在配电网多源量测体系中,多源量测设备的采样频率和时间戳不同步,以及系统中的不良数据,都将导致量测数据间存在偏差,从而影响状态估计的准确性。为此,提出了一种多源量测数据下基于自适应扩展卡尔曼滤波(EKF)的动态状态估计方法。首先,针对多源量测数据的非同步问题,提出了一种基于动态时间规整(DTW)的多源数据时间戳对齐策略,实现量测数据的同步。其次,针对系统中的不良数据,提出了一种集成不良数据自适应检测和滤除环节的EKF状态估计方法,降低了不良数据对状态估计的影响。最后,在IEEE 33节点系统中进行算例测试,并与未考虑多源量测数据融合和异常值检测的传统EKF方法进行比较。结果表明,所提方法提高了估计结果的鲁棒性和可靠性。 展开更多
关键词 配电网 状态估计 多源数据融合 不良数据检测 卡尔曼滤波
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A tracking algorithm based on adaptive Kalman filter with carrier-to-noise ratio estimation under solar radio bursts interference
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作者 ZHU Xuefen LI Ang +2 位作者 LUO Yimei LIN Mengying TU Gangyi 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 2025年第4期880-891,共12页
Solar radio burst(SRB)is one of the main natural interference sources of Global Positioning System(GPS)signals and can reduce the signal-to-noise ratio(SNR),directly affecting the tracking performance of GPS receivers... Solar radio burst(SRB)is one of the main natural interference sources of Global Positioning System(GPS)signals and can reduce the signal-to-noise ratio(SNR),directly affecting the tracking performance of GPS receivers.In this paper,a tracking algorithm based on the adaptive Kalman filter(AKF)with carrier-to-noise ratio estimation is proposed and compared with the conventional second-order phase-locked loop tracking algo-rithms and the improved Sage-Husa adaptive Kalman filter(SHAKF)algorithm.It is discovered that when the SRBs occur,the improved SHAKF and the AKF with carrier-to-noise ratio estimation enable stable tracking to loop signals.The conven-tional second-order phase-locked loop tracking algorithms fail to track the receiver signal.The standard deviation of the carrier phase error of the AKF with carrier-to-noise ratio estimation out-performs 50.51%of the improved SHAKF algorithm,showing less fluctuation and better stability.The proposed algorithm is proven to show more excellent adaptability in the severe envi-ronment caused by the SRB occurrence and has better tracking performance. 展开更多
关键词 solar radio burst(SRB) global positioning system(GPS) adaptive kalman filter(Akf) tracking algorithm.
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基于自适应Kalman滤波与GWO-LSTM-Attention的温室温湿度预测方法
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作者 蔡玉琴 刘大铭 +2 位作者 徐琴 李波洋 刘博杰 《智慧农业(中英文)》 2026年第1期148-155,共8页
[目的/意义]针对温室温湿度预测中多传感器数据融合可靠性低、传统模型忽略温湿度动态耦合,以及参数调优依赖人工经验等问题。[方法]首先,对传统卡尔曼(Kalman)滤波算法实施改进,通过动态调整过程噪声协方差和观测噪声协方差,结合新息... [目的/意义]针对温室温湿度预测中多传感器数据融合可靠性低、传统模型忽略温湿度动态耦合,以及参数调优依赖人工经验等问题。[方法]首先,对传统卡尔曼(Kalman)滤波算法实施改进,通过动态调整过程噪声协方差和观测噪声协方差,结合新息方差动态分配多传感器权重。其次,针对温湿度的强耦合性及其协同控制的需求,构建多输出长短期记忆-注意力机制(Long Short-Term Memory-Attention,LSTM-Attention)模型,以温湿度协同预测为目标,引入注意力机制自适应加权关键环境因子,并采用灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer,GWO)自动对超参数进行寻优。[结果和讨论]提出的自适应卡尔曼滤波算法在多点温湿度融合中的平均绝对偏差分别为1.59℃和8.64%,比传统卡尔曼滤波算法分别降低1.24%、8.57%。以该算法融合结果作为模型训练集,模型在温湿度预测中决定系数R2分别达到98.2%和99.3%,比传统Kalman提升4.7%和4.3%。GWO-LSTM-Atten⁃tion模型的温湿度预测均方根误差分别为0.7768℃和2.0564%,比LSTM、LSTM-Attention时间序列预测模型分别降低15.6%、6.6%,湿度分别降低29.2%、5.7%。[结论]提出的自适应卡尔曼融合算法能够有效抑制异常值影响,可在非平稳环境变化下实现多传感器数据可靠融合。在温室多环境因子预测中,GWO-LSTM-Attention模型温湿度预测值在未来可作为控制温室环境的重要参考,进而实现对温室环境的实时调控。 展开更多
关键词 日光温室 卡尔曼滤波 灰狼优化算法 长短期记忆神经网络 注意力机制
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Exploring on Hierarchical Kalman Filtering Fusion Accuracy
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作者 罗森林 张鹤飞 潘丽敏 《Journal of Beijing Institute of Technology》 EI CAS 1998年第4期373-379,共7页
Aim To analyze the traditional hierarchical Kalman filtering fusion algorithm theoretically and point out that the traditional Kalman filtering fusion algorithm is complex and can not improve the tracking precision we... Aim To analyze the traditional hierarchical Kalman filtering fusion algorithm theoretically and point out that the traditional Kalman filtering fusion algorithm is complex and can not improve the tracking precision well, even it is impractical, and to propose the weighting average fusion algorithm. Methods The theoretical analysis and Monte Carlo simulation methods were ed to compare the traditional fusion algorithm with the new one,and the comparison of the root mean square error statistics values of the two algorithms was made. Results The hierarchical fusion algorithm is not better than the weighting average fusion and feedback weighting average algorithm The weighting filtering fusion algorithm is simple in principle, less in data, faster in processing and better in tolerance.Conclusion The weighting hierarchical fusion algorithm is suitable for the defective sensors.The feedback of the fusion result to the single sersor can enhance the single sensorr's precision. especially once one sensor has great deviation and low accuracy or has some deviation of sample period and is asynchronous to other sensors. 展开更多
关键词 kalman filtering hierarchical fusion algorithm weighting average feedback fusion algorithm
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基于BPNN-EKF-GD-RF算法的锂离子电池组荷电状态估计方法 被引量:1
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作者 来鑫 翁嘉辉 +4 位作者 杨一鹏 孙宇飞 周龙 郑岳久 韩雪冰 《机械工程学报》 北大核心 2025年第12期251-265,共15页
锂离子电池模组的荷电状态估计(State-of-charge, SOC)是影响电池性能的一个重要内部状态,是电池组进行其它状态估计的基础。然而它的估计准确性易受温度等外部因素影响,且电池间的不一致性也为电池组中各单体电池的SOC估计带来了困难... 锂离子电池模组的荷电状态估计(State-of-charge, SOC)是影响电池性能的一个重要内部状态,是电池组进行其它状态估计的基础。然而它的估计准确性易受温度等外部因素影响,且电池间的不一致性也为电池组中各单体电池的SOC估计带来了困难。提出一种将BP神经网络(Back propagation neural network, BPNN)与扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter, EKF)算法相结合的电池组SOC估计方法。该方法首先基于先验SOC利用BPNN估计不同温度下“领导者”电池的端电压,将其与实测端电压对比后采用EKF算法完成SOC后验估计,同时基于电压差采用梯度下降(Gradient descent, GD)算法更新BPNN的输出层权重使算法更快收敛。在此基础上,设计修正策略利用随机森林(Random forest, RF)算法对“跟随者”电池的SOC进行调整估计。试验结果表明,所提的BPNN-EKF-GD-RF算法能实现电池组在不同温度下SOC的准确估计,常温下SOC估计误差保持在2.5%以内,在温度变化下电池组中单体电池SOC估计最大误差不超过3.2%,为复杂环境下锂离子电池组的SOC估计提供了一种高精度低复杂度方案。 展开更多
关键词 SOC估计 BP神经网络 扩展卡尔曼滤波 梯度下降算法 随机森林 锂离子电池组
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基于DAUKF的锂离子电池SOC和SOE估算 被引量:1
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作者 朱锦 李珊珊 张阿香 《电池》 北大核心 2025年第3期456-462,共7页
电荷状态(SOC)和能量状态(SOE)估算有助于延长锂离子电池的电池寿命和确保系统可靠性。提出一种双自适应无迹卡尔曼滤波(DAUKF)算法,同时估算SOC和SOE,在动态应力测试(DST)动态驾驶曲线、US06动态驾驶曲线和联邦城市驾驶时间表(FUDS)动... 电荷状态(SOC)和能量状态(SOE)估算有助于延长锂离子电池的电池寿命和确保系统可靠性。提出一种双自适应无迹卡尔曼滤波(DAUKF)算法,同时估算SOC和SOE,在动态应力测试(DST)动态驾驶曲线、US06动态驾驶曲线和联邦城市驾驶时间表(FUDS)动态驾驶曲线下,进行验证。DAUKF算法能准确估算SOC和SOE,SOC的均方根误差(RMSE)分别为0.07%、0.29%和0.31%,SOE的RMSE分别为0.07%、0.30%和0.31%。与自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)算法相比,DAUKF算法在估计精度上表现更优。 展开更多
关键词 锂离子电池 双自适应无迹卡尔曼滤波(DAUkf)算法 状态估计 电荷状态(SOC) 能量状态(SOE)
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基于LOF-KF-WOA优化模糊PID的带钢酸洗温度控制系统
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作者 王力 辛宇罡 +3 位作者 杨洪凯 张磊 何松霖 杨武全 《轧钢》 北大核心 2025年第5期142-149,183,共9页
针对带钢酸洗温度控制过程中,模糊PID易受噪音干扰、模糊规则匹配性差及系统适应性降低等问题的影响,本文提出了一种基于局域离群因子(Local Outlier Factor,LOF)、卡尔曼滤波(Kalman Filter,KF)与鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algo... 针对带钢酸洗温度控制过程中,模糊PID易受噪音干扰、模糊规则匹配性差及系统适应性降低等问题的影响,本文提出了一种基于局域离群因子(Local Outlier Factor,LOF)、卡尔曼滤波(Kalman Filter,KF)与鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)优化模糊PID的控制策略。首先,应用LOF与平均值法检测并修正传感器的异常温度值,减小异常值对系统的影响;然后,通过KF对多组传感器数据融合,降低噪音和扰动的影响;最后,采用WOA优化模糊PID,减少对人工经验的依赖并提升温度控制的精准度。通过系统仿真软件验证,本方案与常规PID控制、模糊PID控制相比,调节时间缩短了30.2%和17.3%,超调量减少了2.56%和1.88%,同时在准确性、鲁棒性和扰动过滤方面均显著提升,优化了带钢酸洗过程中的温度控制的整体效果。本研究不仅对保证酸洗过程可持续性、提升生产效率及降低成本具有重要意义,还为其他领域PID控制系统的改进提供了有价值的参考。 展开更多
关键词 带钢酸洗 温度控制 局部离群因子 卡尔曼滤波 鲸鱼优化算法 模糊PID 数据融合
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应用于发电机动态状态估计的鲁棒EKF算法
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作者 靳越 李桢森 +1 位作者 李岩 孙娜 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第10期183-187,193,共6页
鉴于现有的滤波算法在处理非线性同步发电机系统的动态状态估计问题时难有满意的滤波效果,这里提出了一种鲁棒扩展卡尔曼滤波(EKF)算法。该算法保留了非线性模型泰勒级数展开式的高阶项,并将其等效为满足范数有界的不确定线性矩阵形式... 鉴于现有的滤波算法在处理非线性同步发电机系统的动态状态估计问题时难有满意的滤波效果,这里提出了一种鲁棒扩展卡尔曼滤波(EKF)算法。该算法保留了非线性模型泰勒级数展开式的高阶项,并将其等效为满足范数有界的不确定线性矩阵形式。基于传统的EKF估计器框架,并使用一系列引理,逐步推导了误差协方差的上界,同时优化设计了合适的滤波器增益使得这样的上界最小以保证最优的滤波性能。提出的鲁棒EKF是一种递推算法,因此可在线应用,计算简便。最后,同步发电机的二阶和三阶模型作为例子以测试提出的估计方法,仿真结果表明,提出的鲁棒EKF算法的估计精度要优于传统的EKF。 展开更多
关键词 同步发电机 非线性系统 动态状态估计 扩展卡尔曼滤波 鲁棒算法
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基于SRCKF算法的锂离子电池荷电状态估计
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作者 肜瑶 张洋洋 吕运朋 《电池》 北大核心 2025年第2期273-278,共6页
为提高荷电状态(SOC)估计的精度,以磷酸铁锂锂离子电池为研究对象,在双极化等效电路模型的基础上,分析容积卡尔曼滤波器(CKF)的SOC估计过程。针对CKF算法发散的问题,采用平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)算法进行电池SOC估计。SRCKF算法通... 为提高荷电状态(SOC)估计的精度,以磷酸铁锂锂离子电池为研究对象,在双极化等效电路模型的基础上,分析容积卡尔曼滤波器(CKF)的SOC估计过程。针对CKF算法发散的问题,采用平方根容积卡尔曼滤波(SRCKF)算法进行电池SOC估计。SRCKF算法通过引入正交三角(QR)分解,误差协方差矩阵在计算过程中以平方根的形式传播,从而确保矩阵的正定和对称。与CKF算法对比发现,SRCKF算法的估计误差为2.0534×10-4 V,说明可以提高SOC估计的精度。 展开更多
关键词 磷酸铁锂锂离子电池 双极化模型 平方根容积卡尔曼滤波(SRCkf)算法 荷电状态(SOC)估计
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基于IFFRLS-IMMUKF的商用车磷酸铁锂电池SOC估算
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作者 吴华伟 何成泽 +3 位作者 洪强 周小高 李明金 顾亚娟 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第10期3996-4008,共13页
荷电状态(SOC)作为电动汽车剩余容量的表征参数,它的准确预估可以保障电动汽车的安全可靠性。针对复杂环境下电池SOC难以精确估算的问题,本工作基于动力电池特性构建了等效电路模型,并对电池模型状态方程进行了离散化的推演,在获得离散... 荷电状态(SOC)作为电动汽车剩余容量的表征参数,它的准确预估可以保障电动汽车的安全可靠性。针对复杂环境下电池SOC难以精确估算的问题,本工作基于动力电池特性构建了等效电路模型,并对电池模型状态方程进行了离散化的推演,在获得离散化状态方程的基础上,将金豺优化算法与遗忘因子递推最小二乘法(FFRLS)相结合提出了改进遗忘递推最小二乘法对电池模型进行了参数辨识。同时,联合交互式多模型无迹卡尔曼滤波(IMMUKF)算法对电池SOC进行估算,并在对常温和高温条件下的动态应力(DST)和联邦城市驾驶工况(FUDS)进行试验验证。结果表明,基于IFFRLS-IMMUKF的锂电池SOC估算方法,其平均绝对值误差在0.8%之内,对磷酸铁锂电池有较高的SOC估算精度。 展开更多
关键词 金豺优化算法 遗忘因子递推最小二乘法 交互式多模型无迹卡尔曼滤波 荷电状态
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融合改进的Camshift与Kalman滤波的复杂环境下隔震支座位移测量研究
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作者 杜永峰 熊小桥 +2 位作者 范宁 韩博 李虎 《地震工程学报》 北大核心 2025年第4期767-780,共14页
为解决传统的Camshift算法在隔震工程应用时过度依赖颜色信息、易受周围环境干扰的问题,提出一种基于视觉的隔震支座位移测量方法。首先,对采集到的视频进行图像预处理。然后,通过调节由Canny算子获取的目标边缘信息和由Camshift算法得... 为解决传统的Camshift算法在隔震工程应用时过度依赖颜色信息、易受周围环境干扰的问题,提出一种基于视觉的隔震支座位移测量方法。首先,对采集到的视频进行图像预处理。然后,通过调节由Canny算子获取的目标边缘信息和由Camshift算法得到的颜色信息的权重,生成融合信息直方图,从而增强算法在目标跟踪时的稳定性。当目标未被遮挡时,直接使用改进的Camshift算法来获取目标位置;当目标发生遮挡时,通过目标被遮挡面积判断遮挡程度,引入Kalman增益来预测目标位置,将预测和观测结果融合后得到目标新的位置状态估计。随后,通过坐标转换获取真实位移信息。该方法准确性通过三层钢框架结构模型的振动台试验得以验证,结果表明,采用视觉方法测量与拉线式位移计测量的结果所得最大位移误差均小于6.84%,两者相关性也均在0.91之上。最后,将该视觉方法应用到某实际工程中,通过对比一个监测点视觉位移测量与拉线式位移计的数据,发现二者误差值仅为0.15 mm,精度达到了98.56%,进一步表明该方法能够适应光照变化、灰尘和遮挡等复杂的隔震层环境,具有良好的准确性和鲁棒性。 展开更多
关键词 隔震支座位移 CAMSHIFT算法 kalman滤波 复杂环境
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基于VMD-KF联合的激光测量直线度中空气扰动抑制方法研究
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作者 郭正刚 常富 +2 位作者 牛宇鸣 郝婉秀 邹玮 《制造业自动化》 2025年第11期32-39,共8页
针对激光直线度测量中空气扰动引起的激光准直信号高频随机抖动与低频漂移问题,提出一种基于变分模态分解-卡尔曼滤波(VMD-KF)的联合抑制方法。VMD通过频域分解精准分离并剔除受空气扰动影响的较高频率模态,而KF基于状态空间模型实时跟... 针对激光直线度测量中空气扰动引起的激光准直信号高频随机抖动与低频漂移问题,提出一种基于变分模态分解-卡尔曼滤波(VMD-KF)的联合抑制方法。VMD通过频域分解精准分离并剔除受空气扰动影响的较高频率模态,而KF基于状态空间模型实时跟踪补偿低频漂移。开展了在人为制造空气扰动条件下所提方法对空气扰动的影响抑制实验。实验表明:在400 mm传输距离下,该方法使水平/竖直方向激光准直信号的标准差分别降低了47%和46%。有效抑制了激光直线度测量中的空气随机扰动对直线测量基准的影响。 展开更多
关键词 激光准直 直线度测量 空气扰动 变分模态分解 卡尔曼滤波
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Nonlinear Bayesian Estimation: From Kalman Filtering to a Broader Horizon 被引量:12
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作者 Huazhen Fang Ning Tian +2 位作者 Yebin Wang Meng Chu Zhou Mulugeta A. Haile 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 SCIE EI CSCD 2018年第2期401-417,共17页
This article presents an up-to-date tutorial review of nonlinear Bayesian estimation. State estimation for nonlinear systems has been a challenge encountered in a wide range of engineering fields, attracting decades o... This article presents an up-to-date tutorial review of nonlinear Bayesian estimation. State estimation for nonlinear systems has been a challenge encountered in a wide range of engineering fields, attracting decades of research effort. To date,one of the most promising and popular approaches is to view and address the problem from a Bayesian probabilistic perspective,which enables estimation of the unknown state variables by tracking their probabilistic distribution or statistics(e.g., mean and covariance) conditioned on a system's measurement data.This article offers a systematic introduction to the Bayesian state estimation framework and reviews various Kalman filtering(KF)techniques, progressively from the standard KF for linear systems to extended KF, unscented KF and ensemble KF for nonlinear systems. It also overviews other prominent or emerging Bayesian estimation methods including Gaussian filtering, Gaussian-sum filtering, particle filtering and moving horizon estimation and extends the discussion of state estimation to more complicated problems such as simultaneous state and parameter/input estimation. 展开更多
关键词 Index Terms-kalman filtering kf nonlinear Bayesian esti-mation state estimation stochastic estimation.
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Multi-sensor Hybrid Fusion Algorithm Based on Adaptive Square-root Cubature Kalman Filter 被引量:6
18
作者 Xiaogong Lin Shusheng Xu Yehai Xie 《Journal of Marine Science and Application》 2013年第1期106-111,共6页
In the normal operation condition, a conventional square-root cubature Kalman filter (SRCKF) gives sufficiently good estimation results. However, if the measurements are not reliable, the SRCKF may give inaccurate r... In the normal operation condition, a conventional square-root cubature Kalman filter (SRCKF) gives sufficiently good estimation results. However, if the measurements are not reliable, the SRCKF may give inaccurate results and diverges by time. This study introduces an adaptive SRCKF algorithm with the filter gain correction for the case of measurement malfunctions. By proposing a switching criterion, an optimal filter is selected from the adaptive and conventional SRCKF according to the measurement quality. A subsystem soft fault detection algorithm is built with the filter residual. Utilizing a clear subsystem fault coefficient, the faulty subsystem is isolated as a result of the system reconstruction. In order to improve the performance of the multi-sensor system, a hybrid fusion algorithm is presented based on the adaptive SRCKF. The state and error covariance matrix are also predicted by the priori fusion estimates, and are updated by the predicted and estimated information of subsystems. The proposed algorithms were applied to the vessel dynamic positioning system simulation. They were compared with normal SRCKF and local estimation weighted fusion algorithm. The simulation results show that the presented adaptive SRCKF improves the robustness of subsystem filtering, and the hybrid fusion algorithm has the better performance. The simulation verifies the effectiveness of the proposed algorithms. 展开更多
关键词 hybrid fusion algorithm square-root cubature kalman filter adaptive filter fault detection
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Adaptive Fault Estimation for Dynamics of High Speed Train Based on Robust UKF Algorithm 被引量:1
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作者 Kexin Li Tiantian Liang 《Journal of Harbin Institute of Technology(New Series)》 CAS 2023年第1期61-72,共12页
This paper proposes an adaptive unscented Kalman filter algorithm(ARUKF)to implement fault estimation for the dynamics of high⁃speed train(HST)with measurement uncertainty and time⁃varying noise with unknown statistic... This paper proposes an adaptive unscented Kalman filter algorithm(ARUKF)to implement fault estimation for the dynamics of high⁃speed train(HST)with measurement uncertainty and time⁃varying noise with unknown statistics.Firstly,regarding the actuator and sensor fault as the auxiliary variables of the dynamics of HST,an augmented system is established,and the fault estimation problem for dynamics of HST is formulated as the state estimation of the augmented system.Then,considering the measurement uncertainties,a robust lower bound is proposed to modify the update of the UKF to decrease the influence of measurement uncertainty on the filtering accuracy.Further,considering the unknown time⁃varying noise of the dynamics of HST,an adaptive UKF algorithm based on moving window is proposed to estimate the time⁃varying noise so that accurate concurrent actuator and sensor fault estimations of dynamics of HST is implemented.Finally,a five-car model of HST is given to show the effectiveness of this method. 展开更多
关键词 high speed train kalman filter adaptive algorithm robust algorithm unknown noise measurement uncertainty
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改进SSA优化LSTM-KF旋翼式无人机风速预测 被引量:1
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作者 黄家煌 李斌 +1 位作者 常青 王耀力 《电光与控制》 北大核心 2025年第10期104-109,114,共7页
为了提高旋翼式无人机对风速和风向的预测精度,提出了一种优化长短期记忆(LSTM)神经网络的多策略改进麻雀搜索算法(MISSA)与卡尔曼滤波(KF)相结合的预测模型。首先,根据无人机动力学模型选取与风场相关的数据,作为LSTM神经网络的输入分... 为了提高旋翼式无人机对风速和风向的预测精度,提出了一种优化长短期记忆(LSTM)神经网络的多策略改进麻雀搜索算法(MISSA)与卡尔曼滤波(KF)相结合的预测模型。首先,根据无人机动力学模型选取与风场相关的数据,作为LSTM神经网络的输入分量。然后,通过佳点集、黄金正弦、灰狼等级制度及平滑开发变异策略改进SSA,提高了传统SSA在神经网络中对学习率和正则化参数的寻优能力。接着,将优化好的风速预测网络与KF更新方程结合,修正了预测的结果。结果表明,在MISSA-LSTM-KF预测网络中,对风速预测的RMSE和MAE分别为0.492 m/s和0.370 m/s,风向预测的RMSE和MAE分别是9.415°和6.613°,相较于SSA-RF、SSA-CNN和SSA-LSTM预测网络的误差明显减少。 展开更多
关键词 无人机 动力学模型 风速预测 麻雀搜索算法 长短期记忆神经网络 卡尔曼滤波
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