基于采样的非线性滤波算法比较

在处理目标跟踪等动态系统实时估计问题中,通常采用EKF作为状态估计方法提高估计精度。由于EKF进行非线性估计存在一些缺陷,将系统进行线性化近似存在估计误差,从而影响目标跟踪的精度。为了获得更高的估计精度,介绍了几种非线性滤波算法,包括unscented卡尔曼滤波算法、简单粒子滤波算法以及无味粒子滤波算法（UPF）。分析了这几种算法的原理和实现,对各种算法的适应性进行了比较。通过目标跟踪仿真实验,表明UKF、PF较EKF估计精度和收敛速度有所提高。     

改进UKF算法在双基阵纯方位目标跟踪中的应用

传统算法在解决纯方位目标跟踪时存在有偏、收敛速度慢或发散等不足,无迹卡尔曼滤波（UKF）虽然改善了系统线性化误差,但并没有明显改善卡尔曼滤波器容易发散的问题。文章在扩展卡尔曼滤波和UKF算法的基础上,提出一种衰减记忆UKF算法（MAUKF）,引进衰减因子加强对当前测量数据的利用,减小历史数据对滤波的影响。理论分析和仿真结果表明,MAUKF算法在纯方位目标跟踪中的滤波精度、稳定性和收敛时间都优于EKF、UKF算法。     

弹道再入目标轨迹跟踪中非线性滤波算法研究

弹道再入目标轨迹跟踪是一个重要的非线性滤波应用问题。论文将常见的非线性滤波器分类为基于点的滤波器和基于密度的滤波器,对比分析了各类算法的基础理论原理,仿真实验得出在高斯噪声条件下,EKF要优于UKF和PF,在闪烁噪声条件下PF要优于EKF和UKF的结论。     

激光陀螺的插值FIR滤波硬件解调方法仿真分析

针对传统激光陀螺解调方法中存在较大运算量和时延问题,提出一种基于插值FIR滤波数字信号处理方案。在理论分析滤波器时延和运算量的基础上,阐述插值FIR滤波器的原理和优势;针对某型号激光陀螺,利用Matlab设计了插值FIR滤波器参数,并通过Quartus II中Mega Core IP核实现插值FIR滤波器定制;对于生成的模型在Simulink中利用DSP Builder对该滤波器进行仿真,完成静态试验验证。结果表明:经插值FIR滤波,高频分量峰值能从250降低到0.15左右,噪声功率谱衰减达60 d B;在保证信号线性相位的基础上,将运算量降低33%,减小了对硬件资源的需求。     

水声纯方位目标跟踪快速收敛算法

基于EKF的纯方位目标状态滤波器的性能依赖状态初值的选取,为了有效地提高估计的收敛速度,提出了一种滤波器状态初始化方法.首先,简要阐述了修正极坐标系下的推广卡尔曼滤波算法(EKF).然后,基于非线性最小二乘法的思想,推导了一种滤波器状态初始化方法.针对实际应用背景,提出一种组合滤波器结构并进行了仿真验证.结果表明,该算法收敛速度快,滤波精度与EKF相当.     

光纤陀螺仪建模技术初探

作为新一代的光学陀螺仪，光纤陀螺的性能决定着惯性参考系统的精度，为了提高光纤陀螺的精度，详细分析了陀螺随机漂移的统计特性，对实际采集的捷联陀螺漂移信号进行了分析、建模，同时采用kalman滤波，对陀螺随机漂移进行了补偿仿真，结果表明用ARMA模型描述陀螺随机漂移是合适的。     

机动目标滤波的最小二乘方法

基于最小二乘滤波精度分析的解析表达式，得出了最小二乘滤波器记忆长度的优化方法，提出一种目标运动加速度的在线实时估计方法，据此可实现最小二乘滤波器记忆长度的实时优化，形成一种适用于机动目标的基于最小二乘的自适应滤波方法。最后进行数值仿真，验证理论分析与算法的正确性。     

鲁棒最小方差滤波在惯导初始对准中的应用研究

在运载体机动时，卡尔曼滤波器会导致捷联惯导系统初始对准时产生较大的机动误差。而H∞鲁棒滤波技术将噪声和不确定输入看作是只知道上界的参数，而不是统计特性服从某一分布的随机向量，从而提高了系统的鲁棒性。但由于H∞滤波一般不单独考虑系统不确定项的影响，从而得到的结果较为保守。因此，学者们又提出了离散时间不确定系统的鲁棒最小方差滤波技术。计算机仿真结果表明，用鲁棒H∞滤波器和鲁棒最小方差滤波器代替卡尔曼滤波器对SINS初始对准时的状态变量进行估计校正后，能有效降低SINS初始对准的机动误差，提高系统初始对准的精度。但鲁棒最小方差滤波器比鲁棒H∞滤波器滤波校正效果更好。     

基于舵角信息的航向修正和横漂速度估计算法研究

阐述了舰船在机动情况时舵角反馈信号对航向精度的提高以及对横漂速度的估计作用,结合舰船的运动模型和航向角H与舵角β的关系模型,考虑横漂速度对舰位的影响,引入舵角反馈信息,建立了有舵角反馈信息参与的kal-man滤波模型,并利用Matlab软件将有/无舵角信息参与的kalman滤波模型进行了比较,结果显示有舵角信息参与的kal-man滤波模型效果较好。     

基于误差知识的二重插值DFT频率估计方法

为消除常用插值DFT频率估计方法精度受被估计信号频率相对DFT最大谱线对应频率偏差的影响，提出了一种基于误差知识的二重插值DFT频率估计方法。估计性能受限时可达频率估计方差为Cramer-Rao界（CRB）的1.015倍，计算能力受限时可以小于Jain方法的计算量达到相同精度。     

轮式水下无人探测器姿态估计仿真研究

轮式水下无人探测器在水下信息战、海底资源开发方面具有广阔的发展和应用前景。针对轮式水下无人探测器的姿态估计问题,提出了1种基于Stirling多元插值的DD1型滤波算法。仿真结果表明,该算法具有滤波精度高、数值稳定好的特点,能够更好地估计轮式水下无人探测器的姿态。     

FIR内插滤波器结构与实现综述

在全数字接收机对多抽样率信号处理的需求下，滤波器的高效实现成为我们关注的重点。首先综述了FIR内插滤波器的三种常用结构，然后对半带滤波器、CIC(cascaded integrator-comb)滤波器的特殊结构进行了剖析，说明了各种类型内插滤波器的优缺点，给出了CIC滤波器设计参数和幅频响应的关系。最后对内插滤波器的一类特殊应用-分数倍内插滤波器进行分析，并提出了一种分数倍内插滤波器的高效实现结构。     

回转体艇型阻力近似计算方法与试验研究

研究了试验设计和近似模型技术,确定了回转体艇型曲线的6个控制参数,根据系列回转体阻力数值计算结果,建立了水下航行器阻力近似计算的响应面模型及径向基神经网络模型。通过系列模型试验验证了多种近似模型的拟合精度,与工程估算方法以及CFD方法进行了比较。结果表明,4阶响应面模型及径向基神经网络模型精度远高于工程经验公式,能够正确反映艇型参数对阻力结果的影响,为后续艇型优化设计带来一定的参考价值。     

基于一种改进粒子滤波算法的目标跟踪研究

为了解决非线性、非高斯系统目标跟踪问题,研究了一种新的滤波方法——高斯粒子滤波算法。通过基于重要性采样和蒙特卡罗模拟方法得到一高斯分布来近似未知状态变量的后验分布。并讨论了此算法在机动目标非线性转弯运动中的跟踪应用,与粒子滤波算法相比,其优点是不需要重采样步骤。在闪烁噪声下比较了高斯粒子滤波器、粒子滤波器和扩展卡尔曼滤波器在滤波精度、运算时间等方面的差异,仿真结果表明该算法性能优于其他算法。     

基于自适应插值的符号定时恢复算法

在分析插值滤波器和均衡器的基础上,讨论了一种自适应插值的定时恢复算法,并进行了仿真.仿真结果表明,这一方法优于拉格朗日插值算法和LMS均衡算法.该算法在完成了对定时误差的插值运算的同时,也消除了衰落引起的码间干扰,性能良好.     

三维完全非线性波浪水槽的数值模拟

用有限元求解拉普拉斯方程,采用满足完全非线性自由表面条件的半拉格朗日法追踪流体自由表面,离散单元采用20节点的六面体二次等参数单元,建立了三维完全非线性数值波浪水槽.把数值计算结果与水面初始升高产生箱体内流体运动解析解和二阶斯托克波理论解进行了对比,结果表明该模型是稳定的、守恒的,能精确模拟非线性波浪的产生和传播,为今后研究非线性波浪对船舶等非规则物体的作用提供了参考.     

基于非线性设计波的船体结构强度直接计算研究

针对规范公式不适用于小方形系数Cb0.6的船舶以及线性设计波法不能反映波浪载荷非线性特征的情况,使用非线性设计波法研究了一艘小方形系数船的波浪载荷长期预报极值和波浪载荷与波高非线性变化规律,给出了非线性设计波参数的选取办法。根据参数,用非线性设计波法计算了船舶的波浪附加弯矩,并与线性设计波和规范公式两种方法得到的波浪附加弯矩进行了比较分析。分析结果表明,非线性设计波法能够反映出波浪幅值较大时波浪载荷随波高非线性变化的规律,以及中拱、中垂状态下舯剖面波浪附加弯矩的非对称特征,较线性方法更为合理。     

分层总和法计算高速公路沉降的修正研究

通过非线性有限元计算,得出一个与路堤填筑高度及地基土体压缩模量有关的沉降综合修正式子,它使得单向分层总和法中的e-lgp法的计算结果修正后能够考虑土体侧向变形。实例验证表明:经此式修正后的沉降值更接近实测值,误差很小,具有一定的工程参考价值和借鉴意义。     

无迹卡尔曼滤波及其在三维水下目标跟踪系统中的应用

无迹卡尔曼滤波算法(UFK)以少量的采样点表示随机变量的分布,通过非线性系统传播,能以三阶精度获得非线性变换的均值和协方差的估计．文章将其应用于三维水下目标跟踪系统中．通过系统的Mome Carlo仿真,验证了该滤波算法比传统的扩展卡尔曼滤波具有更高的滤波精度．