张宏欣
- 作品数：14 被引量：48H指数：4
- 供职机构：中国人民解放军海军工程大学兵器工程系更多>>
- 发文基金：国防科技技术预先研究基金中国人民解放军总装备部预研基金国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术电子电信理学交通运输工程更多>>
- 高斯粒子流滤波器被引量：4
- 2016年
- 粒子流滤波器以粒子流速度场描述随机样本从先验分布到后验分布的演化,实现对系统状态的贝叶斯估计.针对其一般解计算复杂、难于滤波求解的问题,导出一种高斯假设条件下的粒子流滤波器.在线性高斯条件下推导了速度场的解析解;证明了当演化步长趋近于0时,该解析解与Kalman-Bucy滤波器的解具有一致的形式;基于该解导出了非线性高斯系统速度场的表达式,并进一步利用Unscented变换近似求解.通过若干仿真算例表明,高斯粒子流滤波器放宽了系统噪声为高斯型的限制,其精度优于经典非线性高斯滤波器,计算复杂度低于一般粒子滤波器,且具有良好的稳定性.
- 张宏欣周穗华冯士民
- 关键词：非线性滤波贝叶斯估计速度场
- 磁偶极子跟踪的渐进贝叶斯滤波方法被引量：10
- 2017年
- 提出一种新的非线性滤波器应用于磁偶极子目标跟踪问题.建立了跟踪问题的状态空间模型,在此基础上,从高斯矩近似误差的角度分析了现有卡尔曼滤波更新在磁偶极子跟踪中的问题.对此,将贝叶斯更新过程等效为求解连续时间上的渐进贝叶斯问题,在线性高斯条件下推导了其解析解,表明渐进贝叶斯更新可等效为定常系统的Kalman-Bucy滤波器;进一步采用一阶Taylor展开得到非线性近似解表达式,导出一种渐进贝叶斯滤波器,从理论上分析了与现有方法的异同.仿真与实测磁目标跟踪试验结果表明,渐进贝叶斯滤波器具有良好的精度和收敛性,能够有效抑制磁目标跟踪中由于大初始误差导致的性能下降和滤波发散,且计算效率与扩展卡尔曼滤波器相当,适于实际应用.
- 张宏欣周穗华张伽伟
- 关键词：磁偶极子非线性滤波
- 磁性目标跟踪的后验克拉美罗下限分析与计算被引量：2
- 2014年
- 为了求解磁性目标跟踪问题的后验克拉美罗下限(PCRB),提出了PCRB-GMSPPF算法。该算法利用高斯混合采样粒子滤波算法对目标状态的真实后验概率密度分布进行抽样,再通过蒙特卡洛积分法迭代求解每个观测时刻的Fisher信息矩阵,进而得出目标状态估计的PCRB;克服了基于PF算法求解PCRB过程中由于粒子退化和贫化问题造成不能从后验概率分布中正确抽样的缺点;在建立磁性目标跟踪的状态模型和观测模型的基础上进行仿真分析,将求解出的PCRB与采用GMSPPF及PF算法进行跟踪的均方根误差做对比,验证所提的PCRB-GMSPPF算法的有效性,结果表明:针对磁性目标跟踪问题,PCRB-GMSPPF算法较PCRB-PF算法具有更好的准确性,并可用于一般的非线性模型跟踪误差下限分析。
- 吴志东周穗华张宏欣
- 关键词：均方根误差
- 基于弱形式解的粒子流滤波器被引量：3
- 2015年
- 针对粒子流滤波器中粒子速度场计算复杂,难以滤波求解的问题,提出一种基于弱形式解的粒子流滤波器.通过将粒子速度场等效为势函数的梯度,推导该速度场所满足的偏微分方程的弱形式;应用Galerkin有限元法和蒙特卡罗积分法,推导出一个易于计算的弱形式常数近似解.仿真算例表明,在一定初始条件下,多峰型后验分布会使高斯假设滤波器局部收敛,而粒子流滤波器是有效的,且具有较高的跟踪精度和较好的鲁棒性.
- 张宏欣周穗华冯士民
- 关键词：GALERKIN法
- 三轴磁强计实时自校正算法被引量：4
- 2017年
- 提出一种三轴磁强计的实时自校正算法.通过分析测量误差因素,建立了三轴磁强计输出的参数模型.在此基础上,根据定点地磁场矢量模不变原则建立校正相关参数的非线性状态空间模型,导出了基于扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter,EKF)求解的校正参数估计算法,并相应给出了易于实现的U-D分解滤波形式.相比离线校正,新算法能够对校正参数进行实时估计,且更易于片上实现.通过数值仿真验证了算法推导的正确性.采用三轴磁强计RM3000进行实测校正试验,验证了算法的有效性,并将结果与离线的TWO-STEP算法进行了对比,得出了相应结论.
- 张宏欣周穗华张伽伟
- 关键词：三轴磁强计实时校正状态空间模型扩展卡尔曼滤波器非线性滤波
- 基于径向基-Galerkin解的反馈粒子滤波器
- 2016年
- 反馈粒子滤波器(FPF)是一种连续时间最优贝叶斯估计器.针对FPF对系统采样率要求较高的问题,提出一种基于径向基函数-Galerkin法求解的反馈粒子滤波器.该算法推导了反馈增益势函数所满足偏微分方程的弱形式,结合径向基函数对势函数进行近似,利用Galerkin法和蒙特卡罗积分得到了反馈增益近似解,并给出了一种径向基参数选取方法,从数值上分析了径向基函数参数选取对于滤波精度的影响.仿真算例表明反馈粒子滤波器在低系统采样率下会严重发散,而本文算法能够避免这一问题,且提高了FPF在低系统采样率下的滤波精度和稳定性.
- 张宏欣周穗华冯士民
- 关键词：非线性滤波贝叶斯滤波GALERKIN法
- 三轴磁强计及其非对准误差校正算法被引量：11
- 2018年
- 针对非对准误差条件下的三轴磁强计校正问题,提出一种误差校正算法,基于椭球拟合原理,利用约束范数求解得到磁强计误差校正参数.在此基础上引入四元数对非对准误差矩阵进行参数化,并基于点积不变原理利用约束梯度下降法进行参数求解.该算法只依赖传感器本身测量值,能够估计出非对准误差参数,且对非对准误差尺度不做限制.仿真和实测数据实验结果证明了算法的正确性与有效性.本算法不仅能够用于加速度传感器与磁强计之间的非对准误差校正,也可用于阵列多传感器之间的误差校正,具有一定应用参考价值.
- 陆欣刘忠张宏欣张宏伟
- 关键词：三轴磁强计梯度下降四元数
- 一种高斯型非线性迭代更新滤波器被引量：1
- 2017年
- 针对高斯型非线性滤波器在大初始偏差条件下性能下降、甚至发散的问题,提出了一种新的非线性滤波算法,即迭代更新扩展卡尔曼滤波器(iterated update extended Kalman filter,IU-EKF)。首先,该算法在EKF框架下,将传统的一步量测更新在伪时间上分为多步进行,采用部分增益将当前量测信息逐步地引入量测更新过程实现对状态的后验估计;其次,由于多步量测更新过程引入了每一步的过程噪声,因此将量测噪声与每一步更新后的状态估计误差之间的互协方差代入误差协方差矩阵,再利用此误差协方差矩阵的迹对标准卡尔曼增益矩阵求导并令结果为零,以导出噪声相关条件下的最优卡尔曼增益矩阵表达式;最后,根据后验量测残差自适应地调整迭代更新次数,在保证一定滤波精度的前提下,降低了算法的计算量。以2维目标跟踪问题为例,在大初始偏差条件下,通过仿真实验将本文算法分别与EKF、IEKF、UKF、CKF算法进行对比,并针对不同迭代次数对滤波精度的影响进行对比分析。仿真结果表明:本文算法较EKF大幅提高了滤波估计精度,且在大初始偏差条件下,本文算法性能优于现有经典高斯假设滤波器。同时,当迭代次数按1、2、5、10、20递增时,本文算法的滤波精度也随之提升,但提升幅度逐渐减缓。
- 陆欣刘忠张宏欣张建强
- 关键词：非线性系统扩展卡尔曼滤波目标跟踪
- 水中爆炸冲击加速度与舰船相关性研究
- 作为水中爆炸毁伤程度衡量标准,冲击加速度由于利用了目标类型相关信息,因此相比其他常用毁伤标准(冲击波峰值压力和冲击因子)是一种更为客观的毁伤标准。针对实际应用中难以确知舰船目标类型参数,导致水中爆炸冲击加速度难以计算的问...
- 周穗华张宏欣
- 关键词：冲击加速度统计模型
- 文献传递
- 基于改进粗糙化粒子滤波的磁偶极子跟踪被引量：3
- 2014年
- 针对一般非线性滤波方法对磁偶极子跟踪时存在精度不高和滤波发散的问题,提出了一种改进粗糙化粒子滤波算法进行求解.该算法基于欧拉离散化方法,将连续随机滤波方法引入粗糙化粒子滤波框架,计算出在K-L散度意义下的最优控制量,将其作为粗糙化均值,以克服粒子贫化问题.建立了磁偶极子目标跟踪的连续时间状态空间模型,并给出了算法具体实现,通过仿真实验,将该算法与目前采用的磁偶极子目标跟踪算法进行对比,结果表明所提出的算法精度较高,且性能稳定.
- 张宏欣周穗华吴志东田志强
- 关键词：粒子滤波磁偶极子
