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Manifold-Optimized Error-State Kalman Filter for Robust Pose Estimation in Unmanned Aerial Vehicles
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作者 Bolin Jia Zongwen Bai +5 位作者 Yiqun Gao Dong Wang Meili Zhou Peiqi Gao Pei Zhang Zhang Yang 《Journal of Electronic Research and Application》 2025年第2期247-257,共11页
This paper presents a manifold-optimized Error-State Kalman Filter(ESKF)framework for unmanned aerial vehicle(UAV)pose estimation,integrating Inertial Measurement Unit(IMU)data with GPS or LiDAR to enhance estimation ... This paper presents a manifold-optimized Error-State Kalman Filter(ESKF)framework for unmanned aerial vehicle(UAV)pose estimation,integrating Inertial Measurement Unit(IMU)data with GPS or LiDAR to enhance estimation accuracy and robustness.We employ a manifold-based optimization approach,leveraging exponential and logarithmic mappings to transform rotation vectors into rotation matrices.The proposed ESKF framework ensures state variables remain near the origin,effectively mitigating singularity issues and enhancing numerical stability.Additionally,due to the small magnitude of state variables,second-order terms can be neglected,simplifying Jacobian matrix computation and improving computational efficiency.Furthermore,we introduce a novel Kalman filter gain computation strategy that dynamically adapts to low-dimensional and high-dimensional observation equations,enabling efficient processing across different sensor modalities.Specifically,for resource-constrained UAV platforms,this method significantly reduces computational cost,making it highly suitable for real-time UAV applications. 展开更多
关键词 UAV pose estimation error-state Kalman Filter MANIFOLD GPS LIDAR
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Attitude Estimation Using an Enhanced Error-State Kalman Filter with Multi-Sensor Fusion
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作者 Yu Tao Tian Yin Yang Jie 《Journal on Artificial Intelligence》 2025年第1期549-570,共22页
To address the issue of insufficient accuracy in attitude estimation using Inertial Measurement Units(IMU),this paper proposes amulti-sensor fusion attitude estimationmethod based on an improved Error-State Kalman Fil... To address the issue of insufficient accuracy in attitude estimation using Inertial Measurement Units(IMU),this paper proposes amulti-sensor fusion attitude estimationmethod based on an improved Error-State Kalman Filter(ESKF).Several adaptive mechanisms are introduced within the standard ESKF framework:first,the process noise covariance is dynamically adjusted based on gyroscope angular velocity to enhance the algorithm’s adaptability under both static and dynamic conditions;second,the Sage-Husa algorithm is employed to estimate the measurement noise covariance of the accelerometer and magnetometer in real-time,mitigating disturbances caused by external accelerations and magnetic fields.Additionally,a dual-mode correction strategy is proposed for yaw angle estimation:a computationally efficient quaternion-based direct correction method is used for small-angle errors,while the system switches to a higher-precision adaptive ESKF algorithm for large-angle deviations.This strategy ensures estimation accuracy while effectively reducing computational complexity.Experimental results in mixed static-dynamic scenarios show that the proposed algorithmachieves the lowest rootmean square error(RMSE)in roll(5.638°)and yaw(6.315°),and ranks first in pitch(2.616°),validating the effectiveness of the improvements.In magnetic interference tests,it delivers the best overall performance,achieving the highest accuracy in roll and yaw and near-optimal performance in pitch,highlighting its excellent anti-interference capability and dynamic tracking performance.Complexity analysis further confirms a significant reduction in computational time compared to the standard ESKF.The results consistently demonstrate that the proposed method offers higher estimation accuracy and robustness under complex conditions,making it suitable for practical applications involving magnetic disturbances and rapid motions. 展开更多
关键词 MEMS sensors attitude estimation error-state Kalman filter Sage-Husa adaptive Kalman filter magnetic heading correction
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状态自适应更新的激光雷达-惯性里程计
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作者 凌禹濒 赵治国 +1 位作者 颜丹姝 申传福 《汽车工程》 北大核心 2026年第1期50-60,共11页
在车辆高速剧烈运动场景下,现有激光雷达-惯性里程计(LiDAR-inertial odometry,LIO)因IMU前向传播误差的快速累积,导致车辆的运动畸变补偿精度下降,进而引发"补偿误差-配准误差-状态估计误差"的级联效应,最终造成车辆定位轨... 在车辆高速剧烈运动场景下,现有激光雷达-惯性里程计(LiDAR-inertial odometry,LIO)因IMU前向传播误差的快速累积,导致车辆的运动畸变补偿精度下降,进而引发"补偿误差-配准误差-状态估计误差"的级联效应,最终造成车辆定位轨迹显著偏离真实状态,本文提出了基于迭代误差卡尔曼滤波(iterated error-state Kalman filter,IESKF)的自适应激光雷达-惯性里程计(state-adaptive update LiDAR-inertial odometry,SAU-LIO)。首先,提出基于协方差特征值阈值的动态调整策略,以实时监测LIO误差累积趋势,自适应缩短状态更新时间间隔,有效抑制剧烈运动下的误差发散;其次,结合线特征与面特征的联合提取策略,构建概率观测模型,通过观测协方差矩阵约束实现不同置信度特征的最优加权融合,实现环境特征的有效利用。最后,基于NCLT(the university of Michigan north campus long-term vision and LIDAR dataset)、UTBM(EU long-term dataset with multiple sensors for autonomous driving)标准数据集及实车试验平台的验证结果表明:SAU-LIO算法在保证实时性的前提下,与对比算法相比具有更高的定位精度,在低速工况下,平均定位误差较次优的对比算法减小14.3%,在组合工况下,平均定位误差较次优的对比算法减小9.4%。 展开更多
关键词 激光雷达-惯性里程计 迭代误差卡尔曼滤波 特征提取 状态自适应更新
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融合UWB与IMU的建筑施工人员室内定位方法
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作者 张雨洁 葛亮 +1 位作者 朱超 王少一 《自动化与仪表》 2026年第2期79-85,共7页
智慧工地的核心价值在于保障施工人员安全与提升作业效率。施工人员室内定位技术,正是实现这一目标的关键技术支撑。为提高施工人员的定位精度,该文提出一种融合IMU与UWB的室内定位算法。所提出的状态估计模型能有效增强UWB定位系统的... 智慧工地的核心价值在于保障施工人员安全与提升作业效率。施工人员室内定位技术,正是实现这一目标的关键技术支撑。为提高施工人员的定位精度,该文提出一种融合IMU与UWB的室内定位算法。所提出的状态估计模型能有效增强UWB定位系统的稳定性,并对IMU定位的漂移误差进行建模,实现传感器间的优势互补。实验结果表明,该文提出的融合定位方法的定位精度在0.3~0.6 m之间,与仅使用UWB的定位系统相比,融合系统的误差降低约12.31%~50.56%。未来除了施工人员定位之外,将增加对施工设备自动定位的投入,以进一步提高施工效率。 展开更多
关键词 误差状态卡尔曼滤波 惯性导航系统 超宽带定位 杆臂传递 线性检测
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基于UWB与IMU融合的室内停车场定位算法
5
作者 唐浩 冀杰 +3 位作者 王孜涵 任玥 张博涵 窦作成 《西南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第3期243-257,共15页
针对超宽带(Ultra-Wideband,UWB)单一传感器受环境噪声影响严重和定位精度差的问题,提出一种基于UWB与惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)的双传感器融合定位算法。该算法采用最小二乘法对UWB反馈的电磁波飞行时间信息进行伪... 针对超宽带(Ultra-Wideband,UWB)单一传感器受环境噪声影响严重和定位精度差的问题,提出一种基于UWB与惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)的双传感器融合定位算法。该算法采用最小二乘法对UWB反馈的电磁波飞行时间信息进行伪距解算,利用相邻帧IMU短时刻位移增量进行模拟退火(Simulated Annealing,SA)并更新车辆定位坐标,然后基于误差状态卡尔曼滤波(Error-State Kalman Filter,ESKF)算法进行当前状态估计。在同一环境下进行动静态实验验证,并对比UWB单一硬件定位、最小二乘法伪距解算定位与SA-ESKF融合算法的定位精度。实验结果表明:融合算法在非视距环境中可靠度高,能有效降低定位波动。加入的SA算法提高了定位系统的鲁棒性,在静态定位中定位精度提高了56.33%;在动态实验中降低了三轴平均误差与最大误差,定位精度提高了46.47%。在降低硬件成本的前提下,提出的算法可实现高精度定位。 展开更多
关键词 超宽带 惯性测量单元 模拟退火算法 室内定位 非视距 误差状态卡尔曼滤波
原文传递
重型车辆液压制动压力控制方法对比分析
6
作者 胡大伟 马晓军 刘春光 《自动化应用》 2026年第3期5-8,共4页
随着电动车辆技术的不断发展,对其机动性和稳操性提出了更高要求。以重型车辆液压制动系统为研究对象,在稳态误差、响应时间、跟踪能力及约束处理等方面,对比分析PID控制、线性二次型跟踪器(LQT)和模型预测控制(MPC)3种控制方法,并将其... 随着电动车辆技术的不断发展,对其机动性和稳操性提出了更高要求。以重型车辆液压制动系统为研究对象,在稳态误差、响应时间、跟踪能力及约束处理等方面,对比分析PID控制、线性二次型跟踪器(LQT)和模型预测控制(MPC)3种控制方法,并将其应用于重型车辆液压制动系统的制动压力控制中。仿真结果表明,PID和LQT可以离线操作,对系统要求较低;LQT在跟踪目标压力方面效果更突出;而MPC控制器在约束处理方面表现更佳。 展开更多
关键词 液压制动系统 控制方法 稳态误差 响应时间
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基于2D激光雷达提高快速激光雷达惯性里程计定位精度的方法
7
作者 赵威 严怀成 +1 位作者 高生 吕云凯 《上海航天(中英文)》 2026年第1期114-124,共11页
为解决传统快速激光雷达惯性里程计(FAST-LIO)在全球定位系统(GPS)拒止环境中,因初始高度默认全局坐标系原点、Z轴观测约束单一,导致无人机定位精度,尤其是高度方向精度退化,进而制约其整体定位性能进一步提升的问题,提出低成本2D激光... 为解决传统快速激光雷达惯性里程计(FAST-LIO)在全球定位系统(GPS)拒止环境中,因初始高度默认全局坐标系原点、Z轴观测约束单一,导致无人机定位精度,尤其是高度方向精度退化,进而制约其整体定位性能进一步提升的问题,提出低成本2D激光雷达与FAST-LIO集成的融合方案。方法上,先通过2D激光雷达完成极坐标转三维点云、随机采样一致性直线拟合、多重验证滤波及坐标转换,获取厘米级初始高度;然后将2D激光雷达与FAST-LIO自身的惯性测量单元、3D激光雷达结合,构建三重紧耦合系统;再将2D激光雷达观测融入迭代误差状态卡尔曼滤波(IESKF)观测矩阵,补充Z轴约束。该方法低成本易集成,有效提升无人机定位及位姿精度,支撑GPS拒止场景自主导航,未来将探索三维平面拟合优化适应性。 展开更多
关键词 同步定位与地图构建(SLAM) 雷达里程计 迭代误差状态卡尔曼滤波(IESKF) 紧耦合 四旋翼无人机
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分段复合幂次趋近律的滑模控制
8
作者 刘旭 智亚丽 +2 位作者 张燕 孙先涛 陈文杰 《控制理论与应用》 北大核心 2026年第3期671-676,共6页
针对传统幂次趋近律作用下的滑模控制中存在的收敛速度缓慢和抖振现象,本文在自适应趋近律和幂次趋近律的基础上,选择分段函数的形式,提出一种分段复合幂次趋近律.通过引入随系统状态变化的平滑函数以及对传统幂次趋近律的改进,保证系... 针对传统幂次趋近律作用下的滑模控制中存在的收敛速度缓慢和抖振现象,本文在自适应趋近律和幂次趋近律的基础上,选择分段函数的形式,提出一种分段复合幂次趋近律.通过引入随系统状态变化的平滑函数以及对传统幂次趋近律的改进,保证系统在各个阶段都具有较快的趋近速率;同时,本文证明所提出的分段复合幂次趋近律能够快速收敛且到达滑模面时无抖振现象,并在系统存在外界干扰时能够收敛于稳态误差界;最后,通过对比仿真证明所提趋近律的有效性和优越性. 展开更多
关键词 滑模控制 平滑函数 分段复合幂次趋近律 稳态误差界
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Bayes理论下具有随机事件触发机制的DDS-DNNS状态估计
9
作者 顾昊伦 戴邵武 万兵 《西北工业大学学报》 北大核心 2026年第1期112-124,共13页
针对基于数据分发服务的分散式组网导航系统(decentralized networked navigation system based on DDS,DDS-DNNS)单定位节点状态估计问题,考虑节点能量约束及传感器增益退化,以Bayes理论为基础,设计了具有随机事件触发机制(stochastic ... 针对基于数据分发服务的分散式组网导航系统(decentralized networked navigation system based on DDS,DDS-DNNS)单定位节点状态估计问题,考虑节点能量约束及传感器增益退化,以Bayes理论为基础,设计了具有随机事件触发机制(stochastic event-triggered,SET)的DDS-DNNS最小均方误差状态估计器。其中,SET机制通过比较是否传输测量值对应的后验估计的差异来决定测量值的重要程度。以此为基础,选取Wasserstein距离作为度量来表示后验估计的差异,并利用Wasserstein距离的性质及Bayes定理证明了后验估计是Gaussian的,从而得到了估计器的类Kalman滤波递推形式以及SET机制的显式表达式。证明了估计器的预测误差协方差有界,且上界和下界均收敛,同时,证明了平均信息传输率有界并推导得到了上界和下界的表达式。利用算例仿真演示了如何通过平均信息传输率的上界和下界确定调整矩阵,模拟了SET机制中一阶矩信息和二阶矩信息对SET机制的影响,同时采用比较实验验证了估计器的有效性。 展开更多
关键词 Bayes理论 随机事件触发 KALMAN滤波 后验估计 最小均方误差状态估计
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基于TD3算法的改进LADRC风电机组变桨控制研究
10
作者 岳有军 樊鹏博 赵辉 《现代电子技术》 北大核心 2026年第6期102-111,共10页
针对风力发电系统中因波动风速和复杂风况导致的传统变桨控制参数难以动态整定、输出功率波动大等问题,提出一种基于改进误差补偿的TD3-LADRC控制策略。该策略通过分析线性扩展状态观测器(LESO)的估计误差,并引入控制增益改进自抗扰控制... 针对风力发电系统中因波动风速和复杂风况导致的传统变桨控制参数难以动态整定、输出功率波动大等问题,提出一种基于改进误差补偿的TD3-LADRC控制策略。该策略通过分析线性扩展状态观测器(LESO)的估计误差,并引入控制增益改进自抗扰控制律,增强了风机系统的抗扰性。同时,采用双延迟深度确定性策略梯度(TD3)深度强化学习算法,对改进后的线性自抗扰控制(LADRC)观测器带宽和控制器带宽等关键参数进行动态优化,有效提升了风电机组的输出稳定性。通过Matlab/Simulink对2 MW风电机组进行建模,仿真结果表明,所提控制策略在阶跃风况和湍流风况下均能显著降低风机输出功率波动,验证了其有效性。 展开更多
关键词 风机系统 变桨距控制 TD3算法 误差补偿 线性自抗扰控制 线性扩展状态观测器
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基于Sigmoid函数的新型变步长算法的研究
11
作者 武一凡 马令坤 晏美仪 《电子技术应用》 2026年第2期62-65,共4页
针对定步长最小均方算法收敛速度和稳态误差之间存在的矛盾,提出一种新型变步长算法。算法以Sigmoid函数为基础,建立步长因子随误差信号变化的新型函数关系。在算法迭代初始阶段步长因子较大,收敛速度快,在收敛后采用步长因子小,稳态误... 针对定步长最小均方算法收敛速度和稳态误差之间存在的矛盾,提出一种新型变步长算法。算法以Sigmoid函数为基础,建立步长因子随误差信号变化的新型函数关系。在算法迭代初始阶段步长因子较大,收敛速度快,在收敛后采用步长因子小,稳态误差小。分析引进的控制参数对算法步长变化的影响,与经典变步长算法的收敛曲线做对比。实验结果表明,改进后算法在信噪比为30 dB时,均方误差与经典变步长算法相比,平均降噪量(MNR)分别降低1.9 dB、0.4 dB。在10 dB、20 dB、30 dB信噪比下,算法收敛至稳态所需迭代次数分别为238次、276次、329次。 展开更多
关键词 自适应滤波 变步长LMS算法 收敛速度 稳态误差
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基于误差修正机制的储备池计算保密通信系统
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作者 刘逸滔 王聪 +1 位作者 张宏立 朱应钦 《计算机工程与设计》 北大核心 2026年第2期408-417,共10页
为降低混沌同步系统在保密通信同步传输过程中受系统初值和信道噪声产生的影响,提高图像信号的保密性、安全性,提出了一种基于误差修正机制(error correction mechanism,ECM)的储备池计算混沌同步系统。使新型储备池网络作为系统的接收... 为降低混沌同步系统在保密通信同步传输过程中受系统初值和信道噪声产生的影响,提高图像信号的保密性、安全性,提出了一种基于误差修正机制(error correction mechanism,ECM)的储备池计算混沌同步系统。使新型储备池网络作为系统的接收端进行混沌同步,设计同步通信策略,仅用一条信道实现对同步端网络的训练和对目标图像的传输,调整同步端新型储备池网络的最佳工作条件参数。实验结果表明,混沌同步的归一化均方误差达到10^(-3)-10^(-4)量级,同步图像的SSIM达到了98.3%。 展开更多
关键词 混沌同步 混沌掩盖 神经网络 回声状态网络 储备池计算 误差修正机制 深度学习
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基于矢量误差建模的Vienna整流器自适应过零畸变抑制策略
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作者 廖勇 孙章 +3 位作者 吴帆 吴昀璞 乐书宇 郑茂盛 《电力系统保护与控制》 北大核心 2026年第2期103-115,共13页
针对Vienna整流器输入电流过零畸变问题,提出了一种基于矢量误差建模的Vienna整流器自适应过零畸变抑制策略。首先,分析了Vienna整流器输入电流过零畸变现象,发现电流过零附近由纹波和采样误差导致的扇区误判及扇区误判时共享开关状态... 针对Vienna整流器输入电流过零畸变问题,提出了一种基于矢量误差建模的Vienna整流器自适应过零畸变抑制策略。首先,分析了Vienna整流器输入电流过零畸变现象,发现电流过零附近由纹波和采样误差导致的扇区误判及扇区误判时共享开关状态被使用产生的矢量误差是导致输入电流过零畸变的本质原因。根据分析结果,定量地构建了扇区误判发生条件和矢量误差的数学模型。在此基础上,设计了一种自适应过零畸变抑制策略。通过建立包含矢量误差的多目标模型预测误差函数,优化共享开关状态的使用,动态补偿矢量误差,从而抑制输入电流过零畸变。最后,通过搭建仿真模型和实物平台进行验证。实验结果表明,所提方法能够有效抑制输入电流过零畸变,显著提升了输入电流质量,为Vienna整流器过零畸变抑制提供了一种新的途径。 展开更多
关键词 VIENNA整流器 扇区误判 电流过零畸变 模型预测控制 共享开关状态 矢量误差
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考虑远端用户随机位置的协作NOMA-VLC性能分析
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作者 程广鹏 杨玮 《北京信息科技大学学报(自然科学版)》 2026年第1期120-130,共11页
针对可见光通信(visible light communication,VLC)系统中用户分布动态变化及非理想信道状态信息(channel state information,CSI)反馈带来的性能退化问题,对两用户协作非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)VLC系统进... 针对可见光通信(visible light communication,VLC)系统中用户分布动态变化及非理想信道状态信息(channel state information,CSI)反馈带来的性能退化问题,对两用户协作非正交多址接入(non-orthogonal multiple access,NOMA)VLC系统进行了研究。建立了基于远端用户位置分布的信道增益概率密度函数模型,并推导了系统误比特概率(bit error probability,BEP)的解析表达式。在此基础上,结合最大比合并(maximal ratio combining,MRC)技术,对协作与非协作系统性能进行了对比分析。仿真结果表明:随信噪比增加,采用MRC的协作系统能够显著提升系统性能,并有效降低BEP;在对比的L-脉冲位置调制(pulse position modulation,PPM)和开关键控(on-off keying,OOK)调制方式中,8-PPM表现最佳,其次为4-PPM与OOK,而2-PPM性能最差;系统性能随外环半径减小而改善,说明外环参数对动态分布用户的覆盖性能影响更为显著;此外,非理想CSI会导致误码率上升,验证了精确信道估计的重要性。所建立的动态信道模型和协作机制为NOMA-VLC系统在智能家居与工业物联网中的应用提供了理论支撑。 展开更多
关键词 可见光通信 非正交多址接入 协作通信 信道状态信息 误比特概率
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轨道精调技术在高速铁路施工中的应用分析
15
作者 周昱杉 《时代汽车》 2026年第4期190-192,共3页
轨道精调是高速铁路施工中确保轨道几何状态达到毫米级精度的关键环节,其核心在于利用高精度测量、优化解算和机械化作业,实现轨向、高低、水平、轨距及扭曲等指标的综合控制。文章从轨道几何指标体系、测量技术与调整原理入手,阐述了... 轨道精调是高速铁路施工中确保轨道几何状态达到毫米级精度的关键环节,其核心在于利用高精度测量、优化解算和机械化作业,实现轨向、高低、水平、轨距及扭曲等指标的综合控制。文章从轨道几何指标体系、测量技术与调整原理入手,阐述了施工准备、数据处理、起拨调整、复测复调及稳定化等关键工艺流程,并分析了测量链、执行链及结构环境等主要误差来源,提出源头消减、频域约束和过程稳态等控制措施。通过闭环管理和波段精度协同优化,可有效抑制短波生成、保持结构界面连续性,为高速铁路安全平顺运营提供可靠保障。 展开更多
关键词 高速铁路 轨道精调 几何状态控制 测量与调整 误差分析
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融合滑移率校正的智能车辆定位方法 被引量:1
16
作者 熊璐 朱佳琪 +3 位作者 陈梦源 李子尧 舒强 卓桂荣 《汽车工程》 北大核心 2025年第5期851-858,共8页
准确可靠的车辆位姿估计是智能车辆决策规划、运动控制等模块的重要输入。本文提出一种融合智能车辆轮胎滑移率在线估计及校正的定位算法,可以在全球导航卫星系统(GNSS)中断期间显著增强惯性导航系统(INS)/轮速传感器(WSS)的融合定位精... 准确可靠的车辆位姿估计是智能车辆决策规划、运动控制等模块的重要输入。本文提出一种融合智能车辆轮胎滑移率在线估计及校正的定位算法,可以在全球导航卫星系统(GNSS)中断期间显著增强惯性导航系统(INS)/轮速传感器(WSS)的融合定位精度。首先,利用车辆加速度和轮速数据,提出了一种针对不同驾驶条件的滑移率实时估计算法,以准确地对轮速信息进行滑移率校正;随后,基于误差状态卡尔曼滤波对GNSS、IMU和校正后的轮速信息进行融合,实现准确可靠的车辆位姿估计。实车实验结果表明,在GNSS中断期间,速度均方根误差最高提升30%,平均水平位置误差里程比可达1.68‰。 展开更多
关键词 智能汽车 融合定位 滑移率估计 误差状态卡尔曼滤波
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考虑下肢运动学约束的LKPDR/INS行人导航算法 被引量:1
17
作者 徐向波 高森宇 +2 位作者 朱亚辉 施方艳 张亚楠 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第3期267-272,共6页
针对行人航位推算(PDR)中步长估计模型的准确度受统计结果影响的问题,提出了一种考虑下肢运动学约束的PDR算法(LKPDR)。根据下肢运动学特点,将两个惯性测量单元(IMU)分别固定在行人同侧的大腿和小腿上。通过分析两个传感器相对位置的约... 针对行人航位推算(PDR)中步长估计模型的准确度受统计结果影响的问题,提出了一种考虑下肢运动学约束的PDR算法(LKPDR)。根据下肢运动学特点,将两个惯性测量单元(IMU)分别固定在行人同侧的大腿和小腿上。通过分析两个传感器相对位置的约束关系,基于角速度及运动学方程进行运动学建模。基于LKPDR和惯性导航系统(INS)设计误差状态卡尔曼滤波器,并在状态向量中引入校正因子,用于补偿导航误差。经过不同场景的行人导航实验验证,所提算法的平均定位相对误差为0.98%~1.74%,较线性步长PDR、非线性步长PDR、零速校正和LKPDR算法提高了11.63%~55.35%,具有更高的精度和环境鲁棒性,且无需增设其他传感器。 展开更多
关键词 行人航位推算 行人惯性导航 下肢运动学 误差状态卡尔曼滤波
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多层ICP闭环检测下的误差状态卡尔曼滤波多模态融合SLAM 被引量:2
18
作者 陈丹 陈浩 +3 位作者 王子晨 张衡 王长青 范林涛 《电子与信息学报》 北大核心 2025年第5期1517-1528,共12页
同步定位与地图构建(SLAM)技术是移动机器人智能导航的基础。该文针对单一传感器SLAM技术存在的问题,提出一种基于激光雷达多层迭代最近点(MICP)点云匹配闭环检测的误差状态卡尔曼滤波(ESKF)多传感器紧耦合2D-SLAM算法。在完成视觉与激... 同步定位与地图构建(SLAM)技术是移动机器人智能导航的基础。该文针对单一传感器SLAM技术存在的问题,提出一种基于激光雷达多层迭代最近点(MICP)点云匹配闭环检测的误差状态卡尔曼滤波(ESKF)多传感器紧耦合2D-SLAM算法。在完成视觉与激光雷达多模态数据的时空同步后,建立了里程计误差模型以及激光雷达与机器视觉点云匹配误差模型,并将其应用于误差状态卡尔曼滤波进行多模态数据融合,以提高SLAM的准确性和实时性。在公共数据集KITTI下进行的Gazebo环境仿真结果表明,该所提算法能够完整还原单一激光2D-SLAM无法获取到的环境障碍物信息,并能显著提高机器人轨迹估计和相对位姿估计精度。最后,采用Turtlebot2机器人在复杂实际大场景下进行了SLAM实验验证,结果表明所提多模态融合SLAM方法可以完整复原环境信息,实现实时的高精度2D地图构建。 展开更多
关键词 移动机器人 多传感器融合 同步定位与地图构建 误差状态卡尔曼滤波 闭环检测
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基于误差扩展卡尔曼滤波的火箭回收索状态估计
19
作者 宋晓东 孔芝权 +2 位作者 陈彤 周立梁 张欢 《宇航学报》 北大核心 2025年第6期1252-1262,共11页
针对火箭回收索的高维非线性时变柔性特性和强干扰问题,提出了一种基于多体动力学模型和广义-α积分法的误差扩展卡尔曼状态估计器,用于火箭回收索的捕获状态精准估计。基于任意拉格朗日欧拉(ALE)描述的索单元,建立火箭回收索多体动力... 针对火箭回收索的高维非线性时变柔性特性和强干扰问题,提出了一种基于多体动力学模型和广义-α积分法的误差扩展卡尔曼状态估计器,用于火箭回收索的捕获状态精准估计。基于任意拉格朗日欧拉(ALE)描述的索单元,建立火箭回收索多体动力学事件驱动动态模型,给出了时变尾焰冲击作用和动态非物质状态估计点的动态网格直接表达形式,降低了模型规模的同时保证了状态变量的拓扑不变性。对回收索上可能捕获位置和速度进行状态估计,基于误差扩展卡尔曼滤波框架对状态变量和误差变量采用不同的预测更新策略。状态变量采用广义-α积分法在满足约束条件前提下进行一步预测精准计算,误差变量和误差协方差矩阵采用扩展卡尔曼方法进行预测和更新。状态误差更新后再次进行约束违约修正提高估计准确性。仿真分析表明,所提状态估计器在不改造多体动力学模型的前提下,实现了高维非线性时变火箭回收索的高效精准状态估计。 展开更多
关键词 误差扩展卡尔曼滤波 多体动力学模型 状态估计 任意拉格朗日欧拉法 广义-α积分法
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基于ESKF的数据融合车辆定位系统设计
20
作者 张伟 张健 赵奉奎 《智能计算机与应用》 2025年第3期192-197,共6页
自动驾驶车辆需要实时获取自身准确的定位结果进行轨迹规划和导航。为了提高定位精度,提出了一种基于误差状态卡尔曼滤波器(Error State Kalman Filter,ESKF)的多传感器数据融合定位算法,并进行了系统开发。系统由全球导航卫星系统(Glob... 自动驾驶车辆需要实时获取自身准确的定位结果进行轨迹规划和导航。为了提高定位精度,提出了一种基于误差状态卡尔曼滤波器(Error State Kalman Filter,ESKF)的多传感器数据融合定位算法,并进行了系统开发。系统由全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)、惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)及处理器构成。基于ESKF设计数据融合算法,对IMU数据积分后得到系统名义状态,根据状态向量各变量的误差和零偏,对预测的状态向量进行校正,给出误差后验高斯分布,更新状态向量,迭代运算后,获取更加准确的定位和行驶轨迹。分别采用仿真数据和实车实验对本算法进行了验证,结果表明,本算法能够有效提高车辆的定位结果,准确记录车辆行驶轨迹。本算法对于智能车辆的定位功能开发及定位功能的检验具有重要的意义。 展开更多
关键词 车辆定位 误差状态卡尔曼滤波 GNSS IMU 数据融合
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