粒子滤波理论及其在盲均衡中的应用

粒子滤波器的基本思想是用加权的离散随机样本点表示所需要的后验概率密度.粒子滤波理论的盲均衡方法与其他均衡方法相比,其优点在于它不包括对当前估计的线性化,而是利用离散的随机测度来对期望分布进行近似,而且算法收敛快,所需的数据量较少.介绍了粒子滤波理论及其在盲均衡中的应用.仿真结果表明,使用粒子滤波器的盲均衡方法在信噪比较低时也能完成对信道的均衡.     

一种改进重采样的粒子滤波盲分离算法

在通信混合信号单通道盲分离技术中,粒子滤波盲分离算法是一大主流算法。针对粒子滤波算法必然存在的粒子退化问题,提出一种结合有效粒子数和残差重采样思想的改进重采样粒子滤波盲分离算法。所提算法在粒子退化,即有效粒子数减少至需进行重采样时,根据有效粒子数的值找出一定数量的权重大的粒子,按每个粒子的权重占总权重的比例复制一定数量的该粒子到新粒子集中。复制后将该粒子权重更新为剩余权重,把所有权重重新归一化,再用传统随机重采样方法复制少量粒子,完成重采样的改进算法,进而得到改进重采样的粒子滤波盲分离算法。仿真结果表明,在粒子滤波单通道盲分离应用中,提出的改进重采样算法与传统随机重采样算法相比,在复杂度近似相同的情况下误码性能提高了约1 dB。     

基于辅助粒子滤波的盲多用户检测快速算法

针对粒子滤波在盲多用户检测中计算复杂的问题，构建了一种低复杂度的辅助粒子滤波盲多用户检测快速算法．在同步快变平衰落信道下，该算法对超过门限数目的粒子进行分类，并以匹配滤波检测器的检测值作为相应类别粒子权系数的加速依据，以不同类别粒子的概率差闽值及匹配滤波检测器的检测值作为粒子滤波所需粒子数目是否足够的判断准则，自动调节不同情况下所需的粒子数目，通过降低粒子数目来降低粒子滤波盲多用户检测算法的计算复杂度．仿真结果表明，辅助粒子滤波快速算法在多用户检测性能上可与原粒子滤波算法相比拟，且计算量可降低30％～40％．     

基于PSO-ADMMF和WPE的发电机转子匝间短路故障诊断

针对常规的数学形态滤波器对定子电流信号滤波效果不理想,提出粒子群算法改进的数学形态滤波器。引用粒子群算法寻找最优的数学形态滤波器中开-闭和闭-开运算的权系数,建立自适应数学形态滤波器模型,对定子电流信号进行滤波处理。结合小波包理论和信息熵理论,提出小波包熵作为故障特征的故障诊断方法。仿真实验对比了PSO算法改进的自适应数学形态滤波器和常规数学形态滤波器的滤波效果,计算了滤波后的不同状态信号的小波包熵,并以此进行了转子匝间短路故障诊断,仿真验证表明本方法是有效的。     

统一的和通用的Kalman滤波理论

用射影理论对一般线性离散时变随机系统提出了统一和通用的Kalman滤波理论,其中系统噪声在相邻时刻是相关的,且系统噪声和观测噪声在相同和相邻时刻是相关的。提出了最优和稳态Kalman滤波器、平滑器和预报器,推广了经典Kalman滤波理论。     

归一化自适应共轭梯度恒模盲均衡仿真研究

为提高恒模盲均衡算法收敛速度,提出了一种归一化自适应共轭梯度恒模盲均衡算法并进行了仿真研究。利用级联滤波方法对恒模盲均衡器输入进行了重新定义,并在此基础上采用自适应共轭梯度算法对均衡器参数进行更新,对均衡器输入采用归一化进行处理,以保证算法的稳定性。共轭梯度算法计算复杂度介于LMS和RLS算法之间,与LMS算法相比较具有更快的收敛速度,仿真结果证明归一化自适应共轭梯度算法恒模盲均衡与传统恒模盲均衡算法相比具有更好的均衡性能,复杂信道条件下剩余码间干扰可降低约10 dB,均衡系统中引入的级联滤波器可视为时变信道的一部分,表明算法对于时变信道同样有效。     

约束仅方位跟踪粒子滤波器研究

该文研究了杂波干扰下适用于平面机动目标实时定位的粒子滤波器的设计和实现.运用贝叶斯递推方法,分析了通用粒子滤波算法.应用马尔可夫链理论,建立了目标机动的多模式模型.针对约束仅方位跟踪(CBOT)的实际条件,推导了粒子滤波器中的最优重要密度公式.综合粒子滤波算法和约束仅方位跟踪理论,得出了约束仅方位跟踪粒子滤波器的伪码.对约束仅方位跟踪粒子滤波器的研究表明:在目标受到道路图之类的约束假设下,可以去除对本站作特定机动的要求;可在杂波环境中、目标作任意非线性机动的情况下,实现仅方位跟踪;跟踪定位距离大、角度宽;采用最优重要密度,可大大减少粒子数,降低计算量.     

基于余弦代价函数的双模盲均衡算法

盲均衡算法不需要训练序列，就能够有效降低码间串扰（ISI），但是在脉冲噪声环境下，现有单滤波器均衡算法不能有效平衡收敛速率与均衡误差，算法收敛后ISI仍然较高。针对上述问题，提出了一种基于余弦代价函数的凸组合双模盲均衡算法。该算法将2个盲均衡器并联使用，其中一个作为快速滤波器以保证收敛速率，另一个作为慢速滤波器以降低均衡误差。为了进一步抑制脉冲噪声，将分数低阶统计量引入到基于余弦代价函数的盲均衡算法和基于判决反馈准则的盲均衡算法中，并分别作为快速滤波器和慢速滤波器的权向量更新算法。仿真实验表明：当噪声设置为25 dB的高斯白噪声时，新算法收敛后ISI会低于常模盲均衡算法CMA和基于余弦代价函数的盲均衡算法CCF，星座图也较为清晰；当噪声环境为28 dB的α稳定分布噪声时，新算法利用分数低阶统计量以抑制脉冲噪声，能够得到较低的ISI和清晰的星座图，而凸组合结构兼顾了稳态误差与收敛速率，在进一步降低稳态误差的同时确保了较快的收敛速率。     

一种新的自适应粒子滤波单通道盲分离算法

目前,解决成对载波多址单通道盲分离问题的主要方法之一是粒子滤波。以往的分离算法中,粒子数往往是固定的。盲分离粒子滤波算法在经过若干次迭代和重采样过后,存在一些权重数量级非常小的粒子,这些粒子不仅对后验概率密度的贡献甚微,而且会浪费大量的运算时间,导致算法效率低下。为提高效率,根据粒子滤波盲分离的特点,在参数大致收敛之后,采用一种自适应的算法降低粒子数目。此方法在保证了精度的同时,降低了计算复杂度。仿真结果表明,改进的算法相比传统粒子滤波算法复杂度降低了约1/6左右,低信噪比条件下精度比传统算法更高。     

一种带重采样控制器的IMM-AUPF算法

为了减轻粒子滤波计算复杂性,提出了一种基于交互式多模型(IMM)架构的自适应Unscented粒子滤波算法(AUPF)。IMM-AUPF算法在粒子滤波重采样步骤中设计了一个重采样控制器,根据滤波性能在线调节重采样粒子的数量。并将自适应粒子滤波算法应用于交互式多模型估计方法中,有效地解决了地面机动目标跟踪问题。实验结果表明:基于粒子滤波的多模型滤波器在估计精度方面优于标准的交互式多模型滤波器,且IMM-AUPF算法在计算复杂性方面优于交互式多模型Unscented粒子滤波算法。     

粒子滤波在单载波频域均衡系统中的应用

为了提高通信系统性能,采用粒子滤波方法对单载波频域均衡系统（SC-FDE）进行信道估计.文中阐述了单载波频域均衡系统及粒子滤波原理.在此基础之上,将粒子滤波的方法应用到单载波频域均衡系统的信道估计中去,并且给出应用步骤.由于该方法不用添加训练序列,因此提高了传输效率,降低了系统开销.最后,将粒子滤波方法和已有信道估计方法进行仿真对比,验证提出算法的优越性.     

高频天波雷达回波信号的旁瓣抑制方法研究

为了压低或抑制信道均衡后回波信号的旁瓣电平,给出了在均衡器后增加失配滤波器的旁瓣电平抑制方法.仿真结果表明:增加均衡滤波器长度,也可以在一定程度上压低旁瓣电平,但是处理时间较长;在均衡器后增加失配滤波器,不仅可以有效压低旁瓣电平,而且处理时间较短.在实际应用中最好选用在均衡滤波器后增加失配滤波器的方法来抑制旁瓣电平,提高输出信号的信噪比,增加接收机的检测性能.     

基于不同等价权函数的抗差粒子滤波对比研究

粒子滤波与其他非线性滤波相比,具有更好代表性,因而在实际中得到广泛应用。在状态空间中寻找随机样本来对概率密度函数进行近似,以样本均值代替积分运算,来获得最小方差状态估计。在此过程中,含粗差的观测值对赋权产生干扰影响粒子滤波效果。在已有抗差粒子滤波的基础上,讨论了基于不同权函数的抗差粒子滤波。模拟计算并对数据分析表明,IGGⅢ抗差粒子滤波提高了粒子滤波的鲁棒性。     

电动汽车锂电池组的新型双向均衡法

由于电池制造工艺的制约导致生产出的电池间存在一定的离散性,多次充放电后不一致性更加严重,因此有必要对电动汽车电池组进行均衡.在分析了锂电池间不一致性的基础上建立了双向均衡结构,采用粒子滤波PF(Particle Filter)法估算电池初始剩余电量SOC(State Of Charge),提出了先让高SOC电池放电和先给低SOC电池充电的均衡法.该方法相比传统基于充电电压的均衡法能更精确的反映电池能量状态.实验结果表明,对于要求低能耗的系统采用先让高SOC电池放电均衡至±2%平均SOC界限范围;对于要求均衡结果一致性较高的系统采用先给低SOC电池充电均衡至±1%平均SOC界限范围.该均衡方法有效改善了电池组间的不一致性,对于提高电动汽车锂离子电池的使用寿命和续航里程具有实际意义.     

数据采集中的软件抗干扰技术

与硬件方法相比,软件抗干扰技术具有其独特的优点.本文介绍的低通数字滤波器是排除高频干扰的有效工具、文中详细论述了一种非递归型数字滤波器的设计方法,并附有应用实例.还介绍了几种克服工频干扰及随机干扰的软件抗干扰措施。     

基于MLSE的新型分数间隔均衡研究

针对GMSK调制通信系统中,传统MLSE均衡技术存在的对定时偏差较为敏感的问题,给出一种新型的分数间隔均衡方案.该方案的算法结构并不是传统的匹配滤波加白化滤波器的结构,而是基于改进型Viterbi算法(MVA).该方案较好地解决了传统MLSE均衡对定时偏差敏感的问题.仿真分析表明,相比于传统的MLSE均衡,所提出的分数间隔均衡方案可以有效地改善均衡效果,同时在同频干扰下性能优良.     

粒子滤波算法在评标中的应用

针对现行评标方法中层次分析法易受主观意见影响以及模糊综合评价法隶属函数的选取带有主观随意性的不足,提出了一种基于粒子滤波算法的评标方法。该方法依据粒子滤波思想,选取最优值作为高斯抽样变量,进行粒子滤波迭代,求取某指标下某单位的中标概率密度,解决了其他方法在评定各指标时无法客观准确反映各投标单位真实差距的缺陷,使评标在合理性、公平性等方面都得到了改进。通过对同一投标案例的计算分析,说明了粒子滤波算法的有效性,同时该算法也可以推广到其他类似的评价中。     

一种新型的简化群优化粒子滤波算法

针对粒子滤波的粒子退化和贫化问题,将新兴的简化群优化(SSO)算法引入到粒子滤波的重采样阶段.SSO算法结构简单,在保留优良粒子的基础上,增加一项粒子随机运动过程,以提供粒子多样性.实验结果表明,新算法不仅有效提高了对非线性系统状态的估计精度,而且具有更高的运算速度.     

基于加权判决信号的判决反馈盲均衡新算法

判决反馈常数模盲均衡算法(CMADFE),在均衡的起始阶段,由于眼图未睁开,容易引起判决器的误判,导致收敛速度慢。为了减小误判的影响,在迭代初期把判决信号加权后送入反馈滤波器中,当均衡一段时间后再把判决信号不需加权直接送入反馈滤波器,从而得到加权的CMADFE算法。计算机仿真表明,加权的CMADFE算法提高了收敛速度,且均方误差亦有所减小。