基于非线性映射的自适应混合Kalman/H∞滤波器

Kalman滤波器的精度高,但是鲁棒性差。H∞滤波器虽然鲁棒性好,但是精度不高,将两种滤波器进行混合获得新的滤波器可同时具备高精度和对干扰噪声的鲁棒性。通过对Kalman滤波器的实时性能评价,提出了一种基于非线性映射的自适应调节权值混合Kalman/H∞滤波器,并通过全球定位系统/推位组合导航模型对提出的方法进行了仿真验证。仿真结果表明,在干扰噪声统计特性变化和系统模型存在摄动条件下,与Kalman滤波和H∞滤波方法相比,所提出的混合Kalman/H∞滤波方法具有更高的滤波精度,更适用于实际应用。     

基于Masreliez-Martin的鲁棒分数阶容积卡尔曼滤波算法及应用

针对具有非高斯量测噪声的分数阶离散时间非线性系统的状态估计问题, 提出一种基于Masreliez-Martin(简称为M-M)方法的鲁棒分数阶容积卡尔曼滤波器。在分数阶离散非线性动态系统基础上, 使用三阶容积原则推导了状态预测公式, 并使用M-M方法实现状态的量测更新, 构成了基于M-M方法的鲁棒分数阶容积卡尔曼跟踪算法。将提出的算法应用到再入目标的状态估计中, 仿真结果表明, 基于M-M方法的鲁棒分数阶容积卡尔曼滤波器优于分数阶无迹滤波器和分数阶容积卡尔曼滤波器。最后, 分析了不同程度的量测污染噪声对鲁棒分数阶容积卡尔曼滤波算法的估计性能影响, 验证了所提算法的鲁棒性。     

一种基于变形模板的椭圆跟踪算法

给出一种新的基于活动轮廓与光流约束的椭圆跟踪算法。椭圆变形模板在引入对目标模型严格的全局约束的同时,降低了计算复杂度;基于模型的光流技术被用于提取目标的运动信息并引导轮廓的变形;借助扩展Kalman(EKF)滤波器有机组合目标的形状与运动信息;最后利用光流测量方程给出的误差测度及EKF给出的估计方差对虚假样本点作出判断与舍弃,从而保证对图像噪声、遮挡及伪边缘具有较强的克服能力。算法除可用于跟踪刚体运动之外,也可用于非刚体(例如人头)运动的跟踪。计算实例表明了算法的有效性。     

一种基于LQ/变结构控制的多模型组合控制

针对一类含有参数跳变的非线性时变系统,提出了一种基于LQ与变结构控制的多模型组合控制方法.该方法在多模型及其切换的框架下,将全局鲁棒控制与多模型局部控制相结合,从而达到和保持整个系统的良好性能.首先,采用变结构控制理论设计全局鲁棒控制器,将被控系统的状态带到多模型局部控制器的作用区域以内.其次,在不同的特征点设计LQ固定控制器,按照一定的切换指标在局部固定模型中选择最佳固定模型以及相应的控制器将输出误差减小为零.仿真实验的结果表明了该方法的有效性.     

Global motion estimation with Gabor wavelet transform

1 .INTRODUCTIONIn video compression algorithms , motion esti mationand motion compensation are widely used. However ,the motion of camera has not been considered several-ly until Mpeg4 and H.263 encoding standards werepresented .Inthelast several years ,global motiones-ti mation has become more i mportant in transmissionvideo in different applications such as network ser-vice , multi media communication and personal com-munication device . Alot of researches showthat theprecise global mo…     

Research on Kalman-filter based multisensor data fusion

Multisensor data fusion has played a significant role in diverse areas ranging from local robot guidance to global military theatre defense etc.Various multisensor data fusion methods have been extensively investigated by researchers,of which Klaman filtering is one of the most important.Kalman filtering is the best-known recursive least mean-square algorithm to optimally estimate the unknown.states of a dynamic system,which has found widespread application in many areas.The scope of the work is restricted to investigate the various data fusion and track fusion techniques based on the Kalman Filter methods.then a new method of state fusion is proposed.Finally the simulation results demonstrate the effectiveness of the introduced method.     

基于鲁棒EKF的MEMS-INS/GNSS/VO组合导航方法

针对传统惯导/卫导组合导航在复杂环境下易受干扰,观测量异常从而影响导航性能的问题,提出了基于鲁棒扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF)的组合导航方法。设计了基于微惯性导航系统(micro-electro-mechanical system-inertial navigation system, MEMS-INS)、全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)及视觉里程计(visual odometry, VO)的融合框架,给出了在GNSS信号失效情形下的导航滤波模型,并将EKF与Huber方法结合,克服观测量受噪声干扰时对导航性能的影响,以提升系统鲁棒性。经仿真和KITTI数据集验证,MEMS-INS/GNSS/VO组合导航方法在GNSS信号失效时仍能输出较高精度导航结果,且可以较好克服异常观测值对系统的影响,具有较高可靠性和鲁棒性。     

任意有限维空间中群体行为的研究

探讨了任意有限维空间中的智能群体的聚集行为和迁徙行为,提出了一类基于局部信息的群体行为控制方法。从虚拟相互作用力的角度理解分析群体行为,采用吸引/排斥力的数学方法实现个体间的相互作用,并利用求解任意有限维空间点集的凸壳方法,将二维空间中的群体行为模型推广到任意有限维空间中,实现了一类基于局部信息的且适合于任意有限维空间的群体行为控制。在此基础上分析了系统的稳定性,并通过仿真实验验证了该方法的有效性。     

SINS/CNS/GPS integrated navigation algorithm based on UKF

A new nonlinear algorithm is proposed for strapdown inertial navigation system (SINS)/celestial navigation system (CNS)/global positioning system (GPS) integrated navigation systems. The algorithm employs a nonlinear system error model which can be modified by unscented Kalman filter (UKF) to give predictions of local filters. And these predictions can be fused by the federated Kalman filter. In the system error model, the rotation vector is introduced to denote vehicle’s attitude and has less variables tha...     

基于鲁棒统计量的运动检测与目标跟踪策略

提出了一种基于鲁棒统计量的运动检测方法。该方法通过对全局运动的鲁棒估计和对残差进行假设检验的方法来检测运动物体区域。为了消除遮挡效应的影响,提高算法的精度,在检测过程中,利用双向运动估计的方法来对残差进行归一化。在此基础上,提出了一种鲁棒主动轮廓模型,用于跟踪运动物体轮廓,并采用LevelSet方法对该模型进行求解。实际视频的实验结果表明,该方法能够可靠、准确的检测与跟踪运动物体。     

不确定系统鲁棒稳态白噪声反卷积平滑器

对于带不确定噪声方差的线性离散时不变随机系统,根据极大极小鲁棒估计原理,基于带噪声方差保守上界的最坏情形保守系统,应用Kalman滤波和最优白噪声估计理论,提出了一种鲁棒稳态白噪声反卷积平滑器。对于所有容许的不确定噪声方差,保证它的实际平滑误差方差阵有一个最小上界。基于Lyapunov方程方法证明了它的鲁棒性和鲁棒精度关系。一个数值仿真例子验证了所提出结果的正确性和有效性。     

Cooperative localization against GPS signal loss in multiple UAVs flight

Based on multiple unmanned aerial vehicles(UAVs) flight at a constant altitude,a fault-tolerant cooperative localization algorithm against global positioning system(GPS) signal loss due to GPS receiver malfunction is proposed.Contrast to the traditional means with single UAV,the proposed method is based on the use of inter-UAV relative range measurements against GPS signal loss and more suitable for the small-size and low-cost UAV applications.Firstly,for re-localizing an UAV with a malfunction in its GPS receiver,an algorithm which makes use of any other three healthy UAVs in the cooperative flight as the reference points for re-localization is proposed.Secondly,by using the relative ranges from the faulty UAV to the other three UAVs,its horizontal location can be determined after the GPS signal is lost.In order to improve an accuracy of the localization,a Kalman filter is further exploited to provide the estimated location of the UAV with the GPS signal loss.The Kalman filter calculates the variance of observations in terms of horizontal dilution of positioning(HDOP) automatically.Then,during each discrete computing time step,the best reference points are selected adaptively by minimizing the HDOP.Finally,two simulation examples in Matlab/Simulink environment with five UAVs in cooperative flight are shown to evaluate the effectiveness of the proposed method.     

基于SVM的跳帧转码快速帧间编码算法

为降低H.264跳帧转码运算复杂度,在帧间模式选择中引入支持向量机(support vector machine, SVM)技术,提出一种SKIP模式提前判决算法,具体讨论了关键的特征向量与核函数的选择方法。同时,利用宏块时域相关性缩减预测模式数量,实现率失真优化提前终止。其次,通过定义宏块运动程度参数,针对不同运动程度的视频序列自适应地选择运动矢量合成算法和运动搜索策略,有效减少在已获得最佳运动矢量后仍进行运动搜索的运算冗余。实验证明,此算法极大降低了算法复杂度（平均84%）的同时保证了较高的视频质量,与现有算法相比,具有更强的鲁棒性和更广泛的适用性。     

基于Unscented卡尔曼滤波的超视距目标跟踪

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。     

基于Kalman滤波算法的Volterra级数核估计及其应用

为了进一步提高Volterra级数模型在混沌时间序列预测中的精度以及核估计的收敛速度,提出利用自适应Kalman滤波算法对Volterra级数核进行估计的一种新方法。同时,在混沌动力系统相空间重构的基础上,采用关联维数法和最大Lyapunov指数法,对船舶运动时间序列进行混沌特性判定,并对船舶横摇运动时间序列进行多步预测。仿真表明,与归一化最小均方(normalization least mean square, NLMS)算法和最小二乘(recursive least-square, RLS)算法的Volterra级数模型相比,基于自适应Kalman滤波算法的Volterra模型在收敛速度与预报精度方面均优于NLMS算法和RLS算法,为实时在线预报提供了理论依据。     

基于局部与全局信息的活动轮廓图像分割模型

根据贝叶斯分类准则提出了一种改进的基于局部与全局信息的水平集图像分割模型。首先,利用图像的局部信息建立了局部能量项,引导目标附近的演化曲线停在目标边缘上;然后,利用图像的全局信息建立了全局能量项,加速远离目标边缘处演化曲线的演化;最后,提出了一种联合局部能量项和全局能量项的统一的水平集模型架构,提高了分割效率和分割灰度不均匀图像的能力。分割实验结果表明,该改进模型不但提高了对初始轮廓位置的鲁棒性,而且在分割灰度不均匀的图像时也取得了令人满意的分割结果。     

基于多参量模型的全局运动估计算法

提出了一种基于特征点匹配的视频序列多参量运动估计算法,即将初始特征点域,进行梯度方向上的极坐标变换,并依据正交特征,作方向轴上的一维投影,构建出新的特征曲线,从而将孤立的特征点匹配转化成特征曲线相关.依据曲线的相关性,完成特征点对的匹配,最后使用最小二乘解算平移、旋转、缩放等变换参量.实验结果表明:算法的特征点误匹配率<5%,缩放误差<0.1%,平移误差<0.1像素;各参量估计范围:缩放因子s:0.7130°,平移参量|d|>35.算法在保证了高精度的同时,具有更为宽松的使用条件及适用性.     

基于EKF及弹道方程的弹道目标跟踪滤波器设计

针对地面跟踪雷达多目标、低数据率、高跟踪精度要求, 提出了基于弹道运动方程的扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter, EKF)算法。建立了导弹被动段精确的质心运动方程, 改进了EKF算法, 经过与传统的基于常加速模型的EKF算法和基于弹道运动方程的无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)算法比较, 验证了基于弹道运动方程的EKF具有低数据率下滤波精度高、计算量小等优点, 解决了地面跟踪雷达实际中遇到的问题。     

Adaptive deinterlacing algorithm based on motion compensation

Keywords:de interlace,adaptivemotionestimation,Kalmanfilter,motioncompensation.1.INTRODUCTION Inthecurrentworldwidetelevisionsystems,inter lacedscanningtechniqueisadoptedtoreducethe bandwidthofthevideosignals.Butamajordrawback oftheinterlacingonthecurrentbrighthigh resolu tiondisplaysisthelineflickerandjaggedeffectsof movingedges.Thus,manyde interlacingalgorithms havebeenproposedtoreducethoseartifacts.Theex istingalgorithmscanbeclassifiedintointra field,and inter fieldtechniques[1].Intra…     

一种基于特征光流检测的运动目标跟踪方法

图像序列的运动目标分割检测与跟踪是一个具有广泛应用的困难问题,特别当目标被遮挡丢失和/或大幅度机动时,算法要有很强的鲁棒性才能实现高精度的连续跟踪。通过特征角点提取、由粗到细层级匹配特征光流及其聚类分析算法实现运动目标分割,利用卡尔曼滤波估计对目标的多特征点构成的最小凸多边形描述子进行跟踪,具有抗遮挡丢失和抗机动功能,因此在跟踪过程中能够较好地保持或重新检测目标的最小凸多边形,使检测与跟踪算法鲁棒性强。对运动目标真实图像序列的实验结果充分证明了算法的优良性能。