一种基于改进卡尔曼滤波的姿态解算算法

针对多传感器融合姿态解算精度不高的问题,本文提出一种改进的卡尔曼滤波算法,即高阶线性互补滤波与扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)相结合的融合算法。该数据的融合是基于加速度计、陀螺仪传感器频率特性和姿态角的微分方程建立的系统模型,将互补滤波的姿态角数据作为该系统模型的观测值,利用EKF算法对加速度计、陀螺仪、磁力计进行数据融合。高阶的互补滤波和EKF的融合算法能够有效的解决陀螺方向的估计偏差,为了证明该算法的可行性,用搭载IMU(InertialSmeasurementSunit)模块的四旋翼飞行器进行了动态和静态的实验,分析对比了最新导航算法、经典卡滤波算法和该融合算法滤波的效果。实验结果表明：本文提出的高阶无源线性互补滤波和EKF相结合的融合算法,无论在静态还是动态的实时性情况下,都能很明显的去除噪声和抑制姿态角的漂移,且提高了姿态角的精度。     

新型粒子滤波算法在传递对准系统中的应用

为了提高传递对准非线性系统状态估计中粒子滤波算法的估计精度,提出了一类应用中心差分滤波(CDDF)算法产生粒子建议分布的中心差分粒子滤波(CDDPF)算法.该算法应用Stirling插值公式逼近非线性函数,用Cholesky分解确保误差方差阵正定性,获得滤波稳定数值计算;应用CDDPF算法生成粒子建议分布,能够融合最新量测信息;最后应用新算法对传递对准系统模型进行最优滤波,CDDPF算法数值计算稳定性优于UKPF算法,状态变量估计精度得到明显提高.     

漂移瑞利混合滤波算法改进及其在机动目标纯方位跟踪中的应用

针对纯方位机动目标跟踪问题,利用基于代价函数的高斯混合成分减少技术改进了漂移瑞利混合滤波算法,提出一种改进型漂移瑞利混合滤波算法。仿真结果表明:在强杂波背景下,改进型漂移瑞利混合滤波算法（ MSRMF）的计算量与漂移瑞利混合滤波算法相当,但计算精度更高;漂移瑞利混合滤波算法及其改进型算法的估值精度与粒子滤波算法相当,但其计算量却比粒子滤波算法减小了一个数量级。     

基于粒子滤波和在线随机森林分类的目标跟踪

针对粒子滤波跟踪过程中不精确的状态模型或观测模型会降低跟踪精度的问题,提出一种基于粒子滤波与在线随机森林分类的目标跟踪算法框架.通过在线样本学习,随机森林中的样本集可以准确地近似目标外观的概率分布;在粒子滤波跟踪中,采用随机森林分类结果及区域直方图相似度来估计粒子相似度,从而提高了观测模型的精度.当出现跟踪漂移时,通过随机森林检测目标来重新初始化粒子滤波器,可以防止由于误差积累而造成的跟踪失败.采用vc 6.0+opencv实现了本算法,并设计两类试验分别来验证算法的跟踪精度和抗漂移能力.结果表明,该算法跟踪正确率比粒子滤波提高23%,比随机森林提高16%,因此可以防止无规则运动等因素造成的跟踪漂移,实现了长序列可靠跟踪.     

车载伪距单点定位的卡尔曼滤波算法研究

为推动北斗卫星导航定位系统的融合发展理念,进一步提高车载伪距单点定位的精度,提出了一种基于Kalman滤波理论的车载双系统伪距单点定位算法,并通过静态试验和动态实验采集的实测数据进行了车载伪距单点定位精度分析,对算法的可靠性与实用性进行验证。其中,静态试验分别分析了GPS系统、北斗系统、北斗/GPS融合系统下的定位精度和可靠性,动态试验分析了BDS/GPS融合系统下的定位精度与可靠性。两种实验的结果表明:该算法在一定程度上提高了车载伪距单点定位的性能。并且,静态单点定位N方向精度提高22.8%、26.4%、19.8%(从左到右分别为GPS、BDS、BDS/GPS),E方向精度提高18.6%、23.3%、22.9%,U方向精度提高10.1%、7.5%、9.9%;动态单点定位在N方向精度提高13.4%,E方向精度提高13.2%,U方向精度提高4.6%。可见,通过kalman滤波可进一步提高车辆定位的精度与可靠性,满足道路上车辆的定位需求。     

采用互补特征的核相关滤波目标跟踪算法

为了改善跟踪算法的性能,提出一种自适应加权的融合颜色特征和方向梯度直方图(HOG)特征的多核多通道的相关滤波跟踪算法.针对核相关滤波算法特征单一的问题,采用互补特征核空间描述目标,并根据互补特征响应值的大小,自适应为互补特征核空间分配权重、更新模型,提高算法的鲁棒性.实验结果表明:所提出的算法不仅能在一定程度上处理目标外观变化问题,而且完全满足跟踪场景的实时需求.     

一种改进的自适应卡尔曼滤波算法

针对多传感器数据融合时传统卡尔曼滤波算法极易引起滤波发散,降低滤波精度和系统实时性的问题,研究一种改进的自适应滤波算法对多传感器数据进行融合,得到更为准确的信息数据。该算法在简化的Sage-Husa滤波基础上引入滤波收敛性判据,抑制滤波发散并提高滤波精度和稳定性。同时结合强跟踪滤波思想调整增益矩阵,使滤波器具有强跟踪滤波的特性,提高改进的滤波算法对不确定系统模型的鲁棒性以及对突变状态的滤波处理能力。将改进算法与传统卡尔曼滤波算法进行仿真比较。仿真结果表明,在系统模型参数失配或实变噪声未知情况下,改进的自适应滤波算法有更好的鲁棒性,并且在系统状态突变时仍有较好的滤波效果,明显提高了滤波精度和实时性。     

基于改进自适应混合滤波算法的输电杆塔倾角测量方法

针对输电杆塔在线监测系统在使用低成本惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)测量杆塔倾角时存在测量精度低、姿态解算易发散、稳定性差的问题,提出一种基于改进自适应混合滤波算法的输电杆塔倾角测量方法。首先建立杆塔姿态解算坐标系,并结合四元数法确定了定姿方案。其次,运用改进型PI互补滤波算法对陀螺仪及加速度计进行信息融合,高低频优势互补,初步提升系统的姿态解算精度。最后将初步去噪后的信息作为Sage-Husa自适应滤波算法的初值,并引入滤波发散判据,在发散时调整误差协方差矩阵,从而对发散进行有效抑制,提高算法稳定性。实验结果表明,该算法可以有效提高测量精度,抑制解算结果的发散。     

多视角下基于信息融合采样的3-D人体运动跟踪

以多视角同步视频为输入,提出了一个基于信息融合采样的3-D人体运动跟踪系统。系统先利用形状特征检测头部和躯干,然后实施单假设跟踪捕捉四肢。跟踪过程中,采样函数通过融合多种信息进行启发式采样,使粒子向受欢迎的方向跟踪,从而降低跟踪所需的粒子数。该系统结合检测和跟踪,有效地解决了漂移问题;通过信息融合采样提高了采样效率;在HumanEva-II数据库上的实验误差为71mm。与传统Condensation和退火粒子滤波方法相比,该系统在精度和采样效率上都有所提高。     

基于多传感器的卫星容错自主导航系统

在由星敏感器、红外地平仪、雷达高度计、紫外敏感器组成的卫星多传感器容错自主导航系统中,采用容错联邦滤波算法,突出了多传感器系统信息冗余的优势,数据处理速度快,算法计算量小,具有较高的工程实用价值.仿真结果表明,该方案能够获得较高的定轨精度,当1个或多个导航子系统出现故障时,系统能够检测并隔离相应的故障子系统,同时还能利用隔离后的子系统获得局部导航最优解,从而有效提高了卫星导航系统的可靠性和精度.