基于改进差分进化的高精度粒子滤波算法

针对智能优化粒子滤波算法精度较低和收敛速度慢的问题,提出一种改进适应度函数和搜索策略的差分进化粒子滤波算法(IDE-PF).该算法通过自适应融合粒子权值和量测误差得到适应度函数,并利用该函数评价粒子的可信度,引导粒子向后验概率密度取值高的位置移动,同时引入新的搜索策略,不仅保持了粒子多样性,还加快了算法收敛的速度.仿真结果表明,该算法可有效提高智能优化粒子滤波对于非线性系统状态估计的精度和实时性.     

低信扰比下粒子权重优化的粒子滤波算法

针对低信扰比条件下粒子权重有效评价问题,本文给出了一种粒子权重优化的粒子滤波算法。在算法实现中,首先,通过代价评估粒子滤波中代价函数和风险函数的引入实现粒子权重评价过程中对于当前量测信息的合理利用;其次,通过置信度距离和置信度矩阵的构建及求解完成对于粒子间蕴含冗余和互补信息的充分提取;最终,利用权重平衡因子在融合两种权重度量结果基础上实现粒子权重的合理度量。新算法在实现当前时刻粒子集中信息有效利用的同时,避免了量测噪声先验统计信息的偏差的不利影响,从而使得粒子权重度量结果更加稳定和可靠。理论分析和仿真实验验证了算法的有效性。     

改进渐消中心差分粒子滤波的单站无源定位算法

针对粒子滤波中存在的重要性密度函数难以选取和可能出现粒子退化的问题,提出了一种改进渐消中心差分粒子滤波算法.该算法从研究粒子滤波的建议分布出发,充分利用最新观测信息,通过引入改进的渐消因子实时调整增益阵,得到一种优化的建议分布函数,能够有效缓解粒子退化现象.同时,在粒子采样中,研究采用了多样化的采样方式减轻滤波中粒子枯竭的影响,进一步提高了滤波精度.将该算法应用到单站无源定位系统中进行仿真运算,仿真结果表明,在不同的观测精度环境下,该算法使得系统具有更好的自适应性和滤波精度.     

基于GHF高斯粒子滤波的检测前跟踪算法

针对粒子滤波存在粒子退化,会导致检测前跟踪(TBD)算法的检测和跟踪性能下降这一不足,提出了一种基于高斯-哈密顿滤波(GHF)高斯粒子滤波的TBD算法.该算法基于高斯粒子滤波,采用GHF算法构造的重要性密度函数采样连续出现粒子,考虑了最新的量测信息,采样粒子更逼近于真实的后验概率密度,克服了粒子退化问题.仿真结果表明:与基本TBD算法相比,所提出的TBD算法提高了对目标的检测和跟踪性能.     

基于分布式无味边缘粒子滤波的同步定位与地图构建

针对复杂环境下同步定位与地图构建(SLAM)中分布式粒子滤波算法存在计算量大、粒子退化严重的问题,在分布式算法的基础上结合无味粒子滤波和边缘化算法,提出了一种基于分布式无味边缘粒子滤波的算法.该算法依据分布式思想将系统分解为多个仅包含部分状态量的子系统,各子系统均采用无味粒子滤波算法进行状态估计,通过边缘化算法优化无味粒子滤波算法的边缘分布函数,主滤波器融合各子滤波器的数据计算最终结果,克服了滤波精度低、计算复杂度高的问题.最后,通过仿真试验证明改进的分布式边缘粒子滤波算法能够抑制粒子退化现象,具有较好的实时性和滤波精度,是解决SLAM的新的有效方法.     

基于自适应粒子群优化FastSLAM算法的改进

快速同时定位与建图(FastSLAM)算法中的重采样过程会带来粒子退化和粒子多样性减弱问题,为了改进算法的性能、提高估计精度,针对FastSLAM算法的特点,设计了一种改进的FastSLAM算法,将FastSLAM算法中的粒子滤波部分用自适应粒子群优化算法来代替,并且引入了粒子的筛选区间,通过改善算法初期的粒子分布情况,以及采用交叉变异操作这种自适应优化策略来对粒子种群进行调整.最后在MATLAB仿真平台针对三种算法进行了对比并验证改进后算法的优越性,实验结果表明基于自适应粒子群优化的FastSLAM算法在估计精度和计算效率方面都具有较好的性能.     

基于混合引导策略的高精度萤火虫优化粒子滤波算法

针对现有群智能优化粒子滤波算法精度较低和收敛速度较慢的问题,提出了一种基于混合引导策略的萤火虫优化粒子滤波算法(MSFA-PF).通过在萤火虫寻优过程中加入混沌扰动搜索策略,以权衡粒子的寻优能力与开发能力;提出一种动态视觉搜索策略,以提高粒子向高似然区域移动的寻优利用率;根据粒子滤波机制设计了新的荧光亮度计算公式,以扩展观测信息,从而提高了粒子质量.仿真结果表明,所提出的MSFA-PF算法能够有效提高智能优化粒子滤波对非线性系统状态估计的精度和速度.     

迭代容积卡尔曼粒子滤波算法

针对标准粒子滤波算法粒子退化和贫化问题,提出了一种基于高斯-牛顿迭代思想的容积卡尔曼粒子滤波算法.该算法利用当前量测信息,使用容积数值积分原则通过以一组确定的点集和相应的权值直接计算非线性随机函数的均值和方差,避免了求导运算,并通过Gauss-Newton迭代方法对容积卡尔曼滤波(CKF)的非线性最小二乘问题进行求解,减小了线性化误差,以此来产生粒子滤波算法的重要性密度函数,使得迭代CKF产生的重要性密度函数更接近于真实后验概率分布,从而改进了滤波性能.仿真结果表明,与粒子滤波和CPF滤波相比,迭代CKF粒子滤波具有更高的估计精度.     

基于果蝇优化算法改进的粒子滤波及其在目标跟踪中的应用

针对粒子滤波算法重采样导致的样本贫化问题,提出一种基于果蝇优化思想的粒子滤波算法.该方法视粒子权值为个体适应度值,并将果蝇不断从低浓度的地方飞向高浓度的地方的觅食寻优过程引入到粒子滤波当中,驱使粒子不断向高似然区域移动,提高了粒子群的整体质量.为了解决标准果蝇优化算法易陷入早熟的问题,将遗传算法中的交叉、变异操作自适应地应用到果蝇优化算法寻优过程当中.首先通过交叉操作改善粒子分布,当果蝇优化算法陷入局部最优时,再采用柯西变异扰动,促使算法快速跳出局部极值并继续搜索全局极值.通过非线性模型仿真以及目标跟踪实验表明该算法有效提高了非线性系统状态估计精度,具有较好的稳定性,同时降低了状态估计所需的粒子数量.     

容积粒子滤波算法及其应用

针对使用现有粒子滤波算法对非线性/非高斯离散时间系统的状态估计精度较低的问题,提出了一种新的粒子滤波算法——容积粒子滤波(CPF)算法.新算法使用容积数值积分原则直接计算非线性随机函数的均值和方差,产生粒子滤波算法的建议性密度函数,获得所需要的带权粒子,进而通过计算粒子均值,获得系统状态的最小均方误差估计.CPF算法由于产生粒子时使用了最新的测量信息,因而提高了对系统状态后验概率的逼近程度.仿真实验结果表明,CPF算法的估计误差约是标准粒子滤波算法和扩展粒子滤波算法误差的1/5和1/3,是无味粒子滤波(UPF)算法的估计误差的1/2,且运行时间只有UPF算法的1/3.     

人工蜂群粒子滤波信道估计算法研究

人工蜂群算法是用以解决复杂优化问题的新方法,具有收敛速度快、优化性能高等特点.将人工蜂群算法与粒子滤波相结合应用于信道估计可以摆脱常规方法对线性高斯条件的束缚,具有理论依据和现实意义.结合2种算法的优势提出了人工蜂群粒子滤波,采用人工蜂群算法确定粒子滤波的建议分布.仿真将Alpha稳定分布作为非高斯噪声模型,实现了粒子滤波及其改进算法的信道估计研究.结果表明人工蜂群算法与其他智能算法相比具有更快的收敛速度,改进人工蜂群粒子滤波与无迹粒子滤波相比极大地提高了信道估计精度.     

中心引力优化算法

中心引力最优化是一种以物理运动学理论为基础的新的确定性群体搜索优化算法。在重力场中,物体的移动是由物体间的受力和加速度来制定,并把这种物体间的作用运用于粒子运动中。在中心引力优化算法中,通过加速度的更新来实现目标函数适应值的更新。基于这种思想,给出一种改进中心引力优化算法,并用几个典型的例子对算法进行了验证,结果表明算...     

微粒群算法优化信息的分组延迟传播模式

在改进型微粒群算法基础上,考虑对寻优空间充分搜索及算法总体收敛的需要,将信息的分组延迟传播模式应用于微粒群算法.首先对微粒群进行具体分组,然后设计了用于微粒群迭代寻优求解的分层延迟通讯模式,最后针对高维多峰函数优化问题进行了数值仿真实验.     

Two-stage prediction and update particle filtering algorithm based on particle weight optimization in multi-sensor observation

The reasonable measuring of particle weight and effective sampling of particle state are consid- ered as two important aspects to obtain better estimation precision in particle filter. Aiming at the comprehensive treatment of above problems, a novel two-stage prediction and update particle filte- ring algorithm based on particle weight optimization in multi-sensor observation is proposed. Firstly, combined with the construction of muhi-senor observation likelihood function and the weight fusion principle, a new particle weight optimization strategy in multi-sensor observation is presented, and the reliability and stability of particle weight are improved by decreasing weight variance. In addi- tion, according to the prediction and update mechanism of particle filter and unscented Kalman fil- ter, a new realization of particle filter with two-stage prediction and update is given. The filter gain containing the latest observation information is used to directly optimize state estimation in the frame- work, which avoids a large calculation amount and the lack of universality in proposal distribution optimization way. The theoretical analysis and experimental results show the feasibility and efficiency of the proposed algorithm.     

基于粒子群算法的盲源分离算法

简要地介绍了粒子群算法(PSO)及其改进算法和盲源分离算法(BSS),改进的粒子群算法具有并行性、易实现等优点。将改进的粒子群算法与盲源分离算法相结合,提出了基于粒子群算法的盲源分离算法。该算法以混合信号的峰度为目标函数,采用独立分量分析的方法,用改进的粒子群算法代替常规的最陡梯度下降法,对瞬时混合的信号进行盲分离,解决了梯度算法收敛速度慢的问题。实验仿真表明:该算法具有收敛速度快、分离效果好等特点。     

基于量子粒子群优化的数字冲击滤波器自动设计

为了提高数字冲击滤波器设计的效率,提出了一种基于QPSO算法的优化设计方法.首先根据EBPSK通信系统中数字冲击滤波器的特殊滤波机理,在考虑有限字长效应的情况下对数字冲击滤波器进行建模,然后设计出合理的优化变量、目标函数和约束条件,并利用QPSO算法的全局搜索能力和惩罚函数法的约束处理机制设计数字冲击滤波器.仿真结果表明:种群适应度值能够逐步达到收敛,从而保证了寻优结果的最优性;设计得到的滤波器幅频响应在中心频率处呈现出极窄的陷波-选频特性,并可将EBPSK调制信号的微弱相位跳变转化为明显的幅度冲击,有利于解调.与已有的手调滤波器相比,该设计方法快速可靠,可节约0.3～0.5 dB的信噪比增益.     

基于BB-BC的粒子滤波算法研究

粒子滤波是目前解决非线性、非高斯系统问题的主流方法,为克服粒子退化对粒子滤波性能的影响,提出了一种基于大爆炸-大坍塌(BB-BC)优化算法的智能化粒子滤波算法。将大爆炸-大坍塌优化算法应用于重采样,以迭代机制设计解决粒子退化问题。仿真结果表明,该算法与标准粒子滤波算法相比计算简单,滤波效果优于标准粒子滤波算法。     

采用群智能算法的多约束问题优化

为了解决约束优化问题,采用一种基于群智能算法优化的多约束问题优化方法.首先构造同时计及约束条件和优化适应度的目标函数,然后分别利用粒子群算法和人工蜂群算法优化其函数,从而获得约束条件下的优化解.仿真结果表明,该多约束问题优化方法是可行性的,人工蜂群算法比粒子群算法具有更好的搜索和收敛能力.