基于单轴车响应与改进Kalman滤波算法的桥面平整度识别 被引量：1

1

作者 李智 杨永斌 +4 位作者 王志鲁 刘珍 毛华健 唐钰昇 姚华 《振动与冲击》 北大核心 2025年第16期239-252,共14页

桥面平整度是车-桥耦合(vehicle-bridge interaction,VBI)的重要影响因素,其精准识别对基于移动车辆响应的桥梁动力参数识别与结构安全诊断至关重要。为此,提出了一种基于单轴车响应的桥面平整度识别新方法。相比以往基于车辆响应类方法... 桥面平整度是车-桥耦合(vehicle-bridge interaction,VBI)的重要影响因素,其精准识别对基于移动车辆响应的桥梁动力参数识别与结构安全诊断至关重要。为此,提出了一种基于单轴车响应的桥面平整度识别新方法。相比以往基于车辆响应类方法,该方法仅需在单轴车上安装单个加速度计。所提方法的核心步骤为:首先,建立以桥面平整度为未知激励的VBI系统状态空间模型;然后,对实测或数值模拟得到的VBI系统响应进行组合和扩展,重构改进的VBI系统状态空间模型;最后,利用Kalman滤波算法从VBI系统中识别车辆状态和桥面平整度。研究结果表明,该方法具有良好的抗噪性,且对不同等级桥面以及公路路面的平整度识别均具有较高的精度。此外,建议低速测试,保证测试数据量充足且稳定。 展开更多

关键词 桥梁工程 桥面平整度 kalman滤波 单轴测量车 间接测量法 快速检测

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顾及星敏感器安装矩阵校正的GRACE-FO姿态数据处理研究

2

作者 梁磊 王长青 +5 位作者 黄令勇 黄志勇 于瑶瑶 钟敏 闫易浩 穆庆禄 《测绘学报》 北大核心 2026年第2期287-300,共14页

如何获取高精度的姿态数据是重力卫星载荷数据处理的重要研究内容。GRACE-FO的每颗卫星均搭载了3颗星敏感器和1个陀螺仪,融合这两类载荷的测量数据是获得高精度姿态数据的重要途径。本文首先根据星敏感器测量噪声具有各向异性的特点,建... 如何获取高精度的姿态数据是重力卫星载荷数据处理的重要研究内容。GRACE-FO的每颗卫星均搭载了3颗星敏感器和1个陀螺仪,融合这两类载荷的测量数据是获得高精度姿态数据的重要途径。本文首先根据星敏感器测量噪声具有各向异性的特点,建立了星敏感器安装矩阵标定算法;其次,建立了星敏感器低频误差处理方法,使用滑动平均方法抑制低频误差;然后,基于Gibbs矢量建立了四元数改正量和陀螺仪偏差改正量为状态向量的间接Kalman滤波算法;最后,使用GRACE-FO Level-1A数据进行验证,并分析其对时变重力场的影响。结果表明,以其中1个星敏感器为基准,校正另外两颗星敏感器安装矩阵时,解算的卫星姿态差异较小,经过星敏感器安装矩阵校正后,可以降低姿态数据在1个轨道周期(CPR)处的低频误差。根据建立的星敏感器低频误差处理策略,可以较好地压制30 CPR频段内的星敏感器低频误差。对于星敏感器和陀螺仪融合,相较于JPL结果,本文解算的姿态数据为0.0005~0.1 Hz,具有更低的噪声,充分发挥了载荷最大性能。对时变重力场模型反演的影响,从反演的时变重力场的阶方差和等效水高差异上看,基于不同姿态数据解算的时变重力场模型精度基本一致,目前姿态数据精度的提升对时变重力场模型精度影响较小。 展开更多

关键词 GRACE-FO 卫星姿态 星敏感器低频误差 安装矩阵校正 间接kalman滤波

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便携式营养代谢测量系统设计

3

作者 张思河 曹乐 +1 位作者 许诗文 徐浩洋 《中国医学物理学杂志》 2025年第1期95-102,共8页

针对常态化营养代谢监测中的便携式快速测量需求,提出一种基于间接测热法的低功耗多功能测量方法与系统方案。首先,采用卡尔曼和5阶贝塞尔滤波算法相结合,对氧气、二氧化碳、流量、心电实时数据进行预处理,得到气体在单位时间内累积量;... 针对常态化营养代谢监测中的便携式快速测量需求,提出一种基于间接测热法的低功耗多功能测量方法与系统方案。首先,采用卡尔曼和5阶贝塞尔滤波算法相结合,对氧气、二氧化碳、流量、心电实时数据进行预处理,得到气体在单位时间内累积量;其次,设计考虑心电图和呼吸波静息分析的营养代谢快速测量方法,构建能量代谢参数计算模型;然后,设计专用采集与分析电路系统,通过无线网络将数据传输至上位机或云端,实现智能化和网络化设计;最后,采用对心电图和呼吸参数分析实现对被试的静息状态判定,进而完成营养物质代谢监测试验。结果表明该系统能有效对代谢相关生理信号进行高精度检测,同时实现对人体脂肪和糖类代谢消耗的准确测量,为人体新陈代谢能量测量提供一种有效手段。 展开更多

关键词 营养代谢监测 间接测热法 卡尔曼滤波 贝塞尔滤波

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基于交会雷达测量的相对导航滤波器 被引量：12

4

作者 何英姿 谌颖 韩冬 《航天控制》 CSCD 北大核心 2004年第6期17-20,共4页

以两飞行器自主交会、绕飞与最终逼近为背景 ,研究基于交会雷达的自主相对导航方法。基于间接测量量设计了扩展Kalman滤波器 ,并设计了具有自调整功能的测量误差协方差矩阵R。

关键词 相对导航 滤波器 雷达测量 功能 扩展kalman滤波 协方差矩阵 测量误差 飞行器 数学仿真

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基于卡尔曼滤波算法的恒张力收卷系统设计与实现 被引量：4

5

作者 王东伟 王致杰 +4 位作者 刘三明 杜彬 黄麒元 朱红英 刘天羽 《自动化与仪表》 2016年第8期54-58,共5页

针对工业生产中恒张力收卷系统的鲁棒性差和自动调节能力差的问题,依据机械机构受力分析和卡尔曼滤波算法理论,该文设计了新的收卷控制系统。它改进了一个基于张力间接控制的机械结构,提出了一种基于卡尔曼滤波的收卷控制系统算法,借助M... 针对工业生产中恒张力收卷系统的鲁棒性差和自动调节能力差的问题,依据机械机构受力分析和卡尔曼滤波算法理论,该文设计了新的收卷控制系统。它改进了一个基于张力间接控制的机械结构,提出了一种基于卡尔曼滤波的收卷控制系统算法,借助Matlab软件分析了该收卷控制系统的控制效果。仿真结果表明,基于卡尔曼滤波的收卷控制系统,具有鲁棒性好、调节能力强、能够自动适应生产线速度变化的特点。 展开更多

关键词 恒张力 间接张力控制 卡尔曼滤波

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基于间接量测的卫星相对导航 被引量：5

6

作者 赵长山 秦永元 +1 位作者 王献忠 游金川 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期864-867,900,共5页

研究了以微波雷达作为相对测量设备的追踪星与近圆轨道上运行的目标星之间的自主相对导航问题。通过对卫星相对运动方程简化得到了线性的卫星相对运动方程。采用以雷达输出确定的直角坐标系下的相对位置作为量测,避免了直接使用雷达输... 研究了以微波雷达作为相对测量设备的追踪星与近圆轨道上运行的目标星之间的自主相对导航问题。通过对卫星相对运动方程简化得到了线性的卫星相对运动方程。采用以雷达输出确定的直角坐标系下的相对位置作为量测,避免了直接使用雷达输出作为量测时量测方程的非线性问题,并给出了间接量测噪声方差矩阵的构造方法。根据线性的相对运动方程和量测方程设计了基于标准卡尔曼滤波器的相对导航算法。根据某微波雷达的性能参数进行的仿真结果表明:该算法与采用雷达的直接输出和EKF的算法导航精度相当,然而该算法避免了求解雅可比矩阵的繁琐过程,使滤波器的设计工作得到简化。 展开更多

关键词 相对导航 标准卡尔曼滤波 间接量测

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基于MIMU/WI-FI的井下人员三维全局定位 被引量：2

7

作者 罗宇锋 刘勇 +2 位作者 王红旗 李芳 刘志凤 《计算机应用与软件》 CSCD 2015年第4期113-116,共4页

为进一步提高煤矿井下人员定位系统的定位精度,克服目前只能区域定位,抗干扰能力差等缺点,提出一种新型的基于MIMU/WI-FI组合的煤矿井下人员三维全局定位方法。在对MIMU和WI-FI各自定位原理分析的基础上,给出基于MIMU/WI-FI组合定位的... 为进一步提高煤矿井下人员定位系统的定位精度,克服目前只能区域定位,抗干扰能力差等缺点,提出一种新型的基于MIMU/WI-FI组合的煤矿井下人员三维全局定位方法。在对MIMU和WI-FI各自定位原理分析的基础上,给出基于MIMU/WI-FI组合定位的系统解算图。通过对MIMU和WI-FI各自的误差源分析,建立组合系统误差模型,进而采用间接法卡尔曼滤波并运用位置组合方式获得组合系统的定位信息。最后,对组合定位误差模型进行仿真。仿真结果表明,基于MIMU/WI-FI的组合定位方法具有定位精度高,实时性强,可靠性好,能够进行三维全局定位等优点,为提高煤矿安全生产管理水平提供了一种更好的方法,具有较高的工程应用价值。 展开更多

关键词 三维全局定位系统 MIMU WI-FI 误差模型 位置组合 间接法卡尔曼滤波

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柠檬酸发酵过程的数学模型和状态估计 被引量：2

8

作者 冯品如 潘丰 《信息与控制》 CSCD 北大核心 1995年第6期378-382,共5页

根据发酵动力学规律建立了柠檬酸发酵过程中的菌体增殖、基质消耗及产物积累的数学模型，并从碳平衡导出了间接测量模型。系统模型参数用广义最小二乘法进行估计。用推广卡尔曼滤波迭代算法进行状态实时估计取得令人满意的结果。

关键词 柠檬酸 发酵 数学模型 参数估计

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角加速度间接测量方法研究 被引量：3

9

作者 付晨 任如彬 王皖君 《传感器与微系统》 CSCD 2016年第3期30-31,36,共3页

针对角加速度检测的需求和直接检测存在的问题,研究了间接测量方法。根据角加速度的积分是角速度,以角速度为信号源,运用卡尔曼滤波器估计角加速度。设计了实验平台,分别进行了角加速度阶跃变化和周期性变化实验,实验结果表明:该间接测... 针对角加速度检测的需求和直接检测存在的问题,研究了间接测量方法。根据角加速度的积分是角速度,以角速度为信号源,运用卡尔曼滤波器估计角加速度。设计了实验平台,分别进行了角加速度阶跃变化和周期性变化实验,实验结果表明:该间接测量方法具有很好的应用价值。 展开更多

关键词 角加速度 卡尔曼滤波 间接测量

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融合卡尔曼滤波算法在超宽带定位中的研究 被引量：9

10

作者 董佳琪 连增增 +1 位作者 徐精诚 陆星浩 《测绘科学》 CSCD 北大核心 2022年第5期10-17,共8页

针对超宽带定位技术带有不可避免的随机误差问题,为了减小其对室内定位精度的影响,提出了一种融合卡尔曼滤波算法。该算法通过引入间接平差算法求解定位标签的三维坐标,并将此坐标作为观测量进行卡尔曼滤波算法求解,达到多次减小随机误... 针对超宽带定位技术带有不可避免的随机误差问题,为了减小其对室内定位精度的影响,提出了一种融合卡尔曼滤波算法。该算法通过引入间接平差算法求解定位标签的三维坐标,并将此坐标作为观测量进行卡尔曼滤波算法求解,达到多次减小随机误差的目的。实验结果表明,与经典平均算法相比,在X、Y、Z方向上的精度分别提高了58.76%、41.68%、35.58%,点位精度也提高了48.08%。同时与扩展卡尔曼滤波算法、粒子滤波算法解算结果进行比较,定位精度更高。因此得出结论,融合卡尔曼滤波算法可以有效提升标签三维坐标的精度,具有平滑性和可靠性。 展开更多

关键词 融合卡尔曼滤波 间接平差 平均算法 超宽带定位

原文传递

DNS／GPS组合导航系统研究

11

作者 张巍 丁子明 +1 位作者 郑玉簋 谈展中 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1995年第6期24-29,共6页

本文阐述ＤＮＳ与ＧＰＳ组合导航的必要性、可行性及组合方法，给出了误差模型和卡尔曼滤波模型。选取观测量不同可有三种组合方式，通过模拟计算给出了相应曲线。当采用伪距及其变化率作为观测量时，其组合方式最佳，定位精度可达米级... 本文阐述ＤＮＳ与ＧＰＳ组合导航的必要性、可行性及组合方法，给出了误差模型和卡尔曼滤波模型。选取观测量不同可有三种组合方式，通过模拟计算给出了相应曲线。当采用伪距及其变化率作为观测量时，其组合方式最佳，定位精度可达米级，航向精度可提高到０．２°。 展开更多

关键词 多卜勒导航系统 全球定位系统 组合 导航系统

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采用压缩感知的卫星高频姿态确定方法

12

作者 汪璞 胡祥语 +3 位作者 安玮 盛卫东 林再平 曾瑶源 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期81-92,共12页

高频振荡通常会超过星载陀螺和星敏的测量频率范围,导致卫星姿态确定精度下降。因此,提出一种基于常规姿态传感器进行高频姿态确定的方法。将高频姿态抖动看作一个稀疏信号,通过压缩感知的方法将该信号从低频采样结果中恢复。利用低带... 高频振荡通常会超过星载陀螺和星敏的测量频率范围,导致卫星姿态确定精度下降。因此,提出一种基于常规姿态传感器进行高频姿态确定的方法。将高频姿态抖动看作一个稀疏信号,通过压缩感知的方法将该信号从低频采样结果中恢复。利用低带宽姿态传感器和卡尔曼滤波器测量得到低频姿态数据并进行融合,再通过压缩感知算法从融合数据中恢复出高频姿态数据。通过仿真实验验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 高频姿态 低带宽姿态传感器 间接卡尔曼滤波 压缩感知

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基于雷达和光学传感器的目标状态联合估计研究 被引量：1

13

作者 沈立桥 李硕 +2 位作者 石忠华 任伦 李晓松 《火控雷达技术》 2024年第3期73-78,83,共7页

针对传统雷达和光学传感器的目标状态联合估计未考虑到不同传感器精度对于联合系统的影响而导致跟踪效果不理想的问题,提出一种基于雷达和光学传感器的目标状态间接联合估计方法,提高了联合系统对目标的跟踪性能。该方法首先建立了雷达... 针对传统雷达和光学传感器的目标状态联合估计未考虑到不同传感器精度对于联合系统的影响而导致跟踪效果不理想的问题,提出一种基于雷达和光学传感器的目标状态间接联合估计方法,提高了联合系统对目标的跟踪性能。该方法首先建立了雷达和光学传感器的观测模型和基于非合作目标的CA运动模型,然后基于雷达和光学传感器的测量精度结合扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)设计了一种间接联合估计算法,实验仿真结果表明该方法相比较传统的直接联合估计方法,可以更为准确地估计目标位置、速度和加速度等状态信息,有效提高了对非合作目标的跟踪精度。 展开更多

关键词 状态跟踪 间接联合估计 非合作目标 EKF算法

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基于VR设备中IMU的头部姿态感知算法研究 被引量：2

14

作者 张雁鹏 高建勇 周志杰 《计算机测量与控制》 2020年第12期139-143,共5页

随着头戴式显示设备的发展,基于虚拟现实(VR)的教育培训随之流行开来;在基于VR设备的教育培训中,存在用户与设备间进行交互的场景;在这些场景中,VR设备对使用者头部姿态的感知尤为重要;为了保证较高的姿态解算精度,同时降低系统的计算量... 随着头戴式显示设备的发展,基于虚拟现实(VR)的教育培训随之流行开来;在基于VR设备的教育培训中,存在用户与设备间进行交互的场景;在这些场景中,VR设备对使用者头部姿态的感知尤为重要;为了保证较高的姿态解算精度,同时降低系统的计算量,设计了4种基于头戴式惯性测量单元(IMU)的姿态解算方法,并对比了这4种算法的姿态解算精度和运算效率;实验结果表明,相比于其他三种算法,使用四元数微分方程的三阶泰勒展开递推式更新四元数,同时利用间接扩展卡尔曼滤波器融合地磁信息进行修正的姿态解算方法保证了较高的解算精度和较少的运算时间;该基于地磁修正+三阶泰勒展开法的头部姿态感知算法计算所得欧拉角与SBG公司生产的IG-500N型号IMU中提供的姿态角具有1.1×10-2度的总体平均偏差,且该算法使用Matlab R2013a平台计算14000组数据的耗时为5.1 s。 展开更多

关键词 虚拟现实 惯性测量单元 姿态解算 三阶泰勒展开递推式 间接扩展卡尔曼滤波器 地磁融合

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基于VR设备中IMU的无手交互方法研究

15

作者 张雁鹏 陈世均 高建勇 《计算机测量与控制》 2021年第11期137-141,共5页

随着头戴式显示设备的发展,在基于虚拟现实(VR,virtual reality)的教育培训中,存在用户与设备间进行交互的场景;针对用户与VR视频中对象的模拟靠近与躲避问题,提出了姿态感知与步态识别相结合的方法;通过姿态感知算法解算用户头部姿态,... 随着头戴式显示设备的发展,在基于虚拟现实(VR,virtual reality)的教育培训中,存在用户与设备间进行交互的场景;针对用户与VR视频中对象的模拟靠近与躲避问题,提出了姿态感知与步态识别相结合的方法;通过姿态感知算法解算用户头部姿态,通过步态识别算法识别出人体的静止与行走状态,进而在行走状态时,将计算所得航向角和固定步长代入三角函数公式进行位置更新,在静止状态时,保持位置不变;实验证明,提出的姿态感知算法可以有效的计算出使用者头部的姿态,与商用惯性测量单元提供的姿态角相比具有1.1×10^(-2)的平均姿态偏差;提出的步态识别算法可以有效地识别出人体的静止与行走状态;所提出的两者结合的交互方法,可以有效地实现虚拟的靠近与躲避。 展开更多

关键词 虚拟现实 惯性测量单元 姿态感知 步态感知 交互 间接扩展卡尔曼滤波

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无人机组合导航直接法与间接法滤波方式比较 被引量：10

16

作者 王均晖 孙蕊 +1 位作者 程琦 张文宇 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期2156-2167,共12页

全球导航卫星系统/惯性导航系统(GNSS/INS)组合导航可以提供连续、高精度的位置、速度、姿态信息,被广泛应用于无人机的状态估计。其中滤波算法的构建是其组合关键。不同组合导航的模式会对导航定位结果产生相应的影响。针对直接法和间... 全球导航卫星系统/惯性导航系统(GNSS/INS)组合导航可以提供连续、高精度的位置、速度、姿态信息,被广泛应用于无人机的状态估计。其中滤波算法的构建是其组合关键。不同组合导航的模式会对导航定位结果产生相应的影响。针对直接法和间接法这2种常见的组合模式,分别构建了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)松组合模式,并将其运用于不同飞行场景下无人机(UAV)的实时动态状态估计。仿真场景以及实际数据验证结果表明,间接法在精度和稳定性方面优于直接法,直接法在滤波计算速率方面优于间接法。因此,当系统具有较高的计算性能,且面向高精度的应用情况下可选择间接法作为无人机导航的技术方案;对于快速求解但精度要求不高的应用情况下,选择直接法作为无人机导航的技术方案可以在一定程度上降低系统的成本。 展开更多

关键词 组合导航 扩展卡尔曼滤波(EKF) 直接法 间接法 惯性导航系统(INS) 全球定位系统(GPS)

原文传递

基于KF-LSTM的轮轴横向力间接测量方法研究

17

作者 孙昭意 陈建政 +1 位作者 吴越 谢清林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期254-267,共14页

轮轴横向力作为评价列车运行安全性的重要指标,对其进行服役状态下的在线监测尤为重要。结合卡尔曼滤波和长短时记忆网络算法(Kalman filter&long short-term memory, KF-LSTM)发展了轮轴横向力间接测量模型。首先利用17自由度车辆... 轮轴横向力作为评价列车运行安全性的重要指标,对其进行服役状态下的在线监测尤为重要。结合卡尔曼滤波和长短时记忆网络算法(Kalman filter&long short-term memory, KF-LSTM)发展了轮轴横向力间接测量模型。首先利用17自由度车辆横向动力学方程建立卡尔曼滤波算法的过程和观测方程,其次构建最优观测变量集进行间接测量,然后采用长短时记忆网络算法对列车测量效果较差位置处的横向力测量公式进行修正补偿,通过数值仿真与现场试验证明了提出KF-LSTM模型的有效性。结果表明:基于KF-LSTM方法可准确测量0~20 Hz频域范围内轮轴横向力,仿真线路中轮轴横向力序列预测值与仿真真实值的相关系数约0.85,平均绝对误差值约4.82 kN;现场试验中轮轴横向力序列预测值与测力轮对实测值的相关系数约0.84,平均绝对误差值约2.99 kN,并依据该测量方法设置该车辆在该条线路运行时轮轴横向力的预警标准,为工程设计和实践提供依据。 展开更多

关键词 轮轴横向力 卡尔曼滤波 长短时记忆(LSTM)网络 间接测量

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一种汽车胎压和路面摩擦力实时计算方法

18

作者 张翼 陈媛 熊盛涛 《汽车实用技术》 2023年第15期149-153,共5页

为实现汽车间接式胎压监测系统的基础算法,保证系统后续补偿算法顺利进行,针对汽车行驶过程中的状态检测,提出了汽车轮胎压力和轮胎路面摩擦力的实时计算方法。首先分析本方法在整个系统算法中的作用;然后以滑移率和摩擦力的关系曲线入... 为实现汽车间接式胎压监测系统的基础算法,保证系统后续补偿算法顺利进行,针对汽车行驶过程中的状态检测,提出了汽车轮胎压力和轮胎路面摩擦力的实时计算方法。首先分析本方法在整个系统算法中的作用;然后以滑移率和摩擦力的关系曲线入手,对曲线线性阶段,简化出两者的数学模型;使用卡尔曼滤波算法提出最优状态估计,实现实时计算摩擦力状态以及胎压相关状态。通过仿真测试以及实际数据检验,都有准确的结果。结果表明,该方法能够实时检测到汽车胎压变化与路面摩擦力。使用本方法能够在正常道路行驶中,简便地检测出轮胎压力变化情况和路面摩擦力情况。 展开更多

关键词 汽车胎压 路面摩擦力 卡尔曼滤波 间接式胎压监测系统

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