一种Kalman滤波系统误差及其协方差矩阵的半参数估计方法

提出用半参数估计理论来解决系统误差对Kalman滤波解的影响问题。即用半参数模型中的非参数分量表达观测模型和动力学模型中未知的系统误差,在移动的窗口内,基于观测残差和状态向量预测残差拟合模型系统误差,进而修正相应的观测向量和状态预测向量的协方差矩阵,以消除系统误差对滤波的影响。同时这种方法还有明显的优点,就是在滤波过程中不需要对系统误差做任何假设。文中推导了基于正则核估计来解算导航系统半参数模型的相应公式,并根据一个模拟的算例,证明了算法的有效性。     

卡尔曼滤波在山西省西山煤田地面沉降GNSS监测中的应用

本文以山西省西山煤田某一工作面为试验区,在分析地面沉降全球卫星导航系统(GNSS)监测数据特征的基础上,利用两种卡尔曼滤波方法(普通和总体卡尔曼滤波)对矿区地面沉降GNSS监测数据进行了处理与评价,同时对比了两种卡尔曼滤波方法的均方根误差分布情况.试验结果表明,两种滤波方法的滤波结果与观测值趋势大致相同,但存在少数异常...     

顾及时间相关噪声的单频GPS精密单点定位

扩展Kalman滤波(EKF)常常被用于单频GPS精密单点定位。Kalman滤波的前提假设之一是观测噪声为白噪声,即时间不相关,这在实践中往往不能满足。因为单频GPS观测值中包含有很难被完全消除的电离层、对流层等大气折射误差,以及多路径影响误差。这些误差在时间上是相关的,严重地影响了滤波解的精度和收敛时间。这里提出一种顾及时间相关噪声的Kalman滤波,在移动窗口内,利用核估计预测时间相关噪声的系统部分,进而实时修正当前历元的观测值和观测向量的协方差矩阵。该方法还有一个明显的优点就是,在滤波过程中不需要对时间相关误差做任何假设。最后通过一个实测算例验证了该算法的适用性。     

动态Kalman滤波模型误差的影响

动态Kalman滤波模型误差的影响与静态平差模型误差影响不同。它包括观测异常误差影响和动力学模型异常的影响。本文分别讨论了观测异常误差和动力学模型异常误差对当前历元滤波结果的影响及对后续历元滤波结果的影响;构建了异常误差影响表达式,并对各类异常误差的检测方法进行了分析。     

顾及模型误差的卡尔曼滤波相位解缠

本文提出一种顾及模型误差的卡尔曼滤波相位解缠算法,该算法在卡尔曼滤波的状态空间模型中引入一与误差因素有关的控制变量,对相位误差进行补偿,通过在解缠过程中将卡尔曼滤波增益限制在一定范围内,把误差阻遏在相当小的区域,最后对解缠相位进行卡尔曼滤波平滑操作,减少了误差的传播。分别采用仿真数据和真实InSAR数据进行实验,并与原卡尔曼滤波相位解缠结果进行对比分析,验证了本文方法的有效性。     

卡尔曼滤波在GPS数据预处理中的应用

为了提高GPS数据预处理过程中基线解算的精度,文章研究利用多项式拟合法得到Kalman滤波的系统状态方程和转移矩阵,提出利用Kalman滤波算法对三差观测值进行粗差及周跳的修复。实验结果证明Kalman滤波可以对含噪信号进行有效的降噪,经降噪后的信号具有更好的分布。     

提高卫星导航精度的卡尔曼滤波算法应用研究

采用卫星导航对海上航行的船舶进行速度测量是目前最广泛应用的方法,但是卫星导航接收机由于受外界偶然因素的影响,其显示的速度往往包含噪声,且属于随机的高斯白噪声。针对此问题,提出一种基于卡尔曼滤波理论的计算模型,只考虑上一个时刻和当前时刻的关系,大大地减少数据冗余;应用迭代的方法来处理卡尔曼滤波,以更好地简化计算的过程,并根据深圳某航海公司的实际数据对此计算模型进行仿真验证。实验结果表明,对于数据跳跃十分大且明显的噪声数据,经过滤波后,这些数据变得更加平滑和准确。     

卡尔曼滤波在滑坡监测中的应用

针对滑波变形的特点,将滑坡体上的监测点视为一运动点场,提出一种以运动方程为核心、以卡尔曼滤波技术为工具的变形观测数据处理方法,使滑坡的预报成为可能.     

Robust Kalman filter for rank deficient observation models

A robust Kalman filter is derived for rank deficient observation models. The datum for the Kalman filter is introduced at the zero epoch by the choice of a generalized inverse. The robust filter is obtained by Bayesian statistics and by applying a robust M-estimate. Outliers are not only looked for in the observations but also in the updated parameters. The ability of the robust Kalman filter to detect outliers is demonstrated by an example. Received: 8 November 1996 / Accepted: 11 February 1998     

利用随机系数矩阵的GNSS/INS组合导航Kalman滤波算法

在动力学模型可靠的情况下,为避免观测异常对滤波结果的影响,建立处理观测异常的观测模型集合,以观测模型集合中系数矩阵的期望来代替观测方程的系数矩阵,利用随机系数矩阵Kalman滤波算法来控制观测信息异常的影响。算例结果表明,该算法可以有效地控制观测值异常对滤波结果的影响。     

Unscented Kalman filter with nonlinear dynamic process modeling for GPS navigation

This paper preliminarily investigates the application of unscented Kalman filter (UKF) approach with nonlinear dynamic process modeling for Global positioning system (GPS) navigation processing. Many estimation problems, including the GPS navigation, are actually nonlinear. Although it has been common that additional fictitious process noise can be added to the system model, however, the more suitable cure for non convergence caused by unmodeled states is to correct the model. For the nonlinear estimation problem, alternatives for the classical model-based extended Kalman filter (EKF) can be employed. The UKF is a nonlinear distribution approximation method, which uses a finite number of sigma points to propagate the probability of state distribution through the nonlinear dynamics of system. The UKF exhibits superior performance when compared with EKF since the series approximations in the EKF algorithm can lead to poor representations of the nonlinear functions and probability distributions of interest. GPS navigation processing using the proposed approach will be conducted to validate the effectiveness of the proposed strategy. The performance of the UKF with nonlinear dynamic process model will be assessed and compared to those of conventional EKF.     

扩展卡尔曼滤波的安卓手机定位算法研究

随着手机定位的应用越来越多,目前市场中许多APP(Application)都会用到定位功能.但多数APP使用传统的定位算法,不能满足人们实时获取高精度地理位置信息的需求.现阶段对于手机的全球定位系统(GPS)芯片原始数据定位方法的研究较少,因此本文主要对利用手机GPS原始数据定位的可行性及定位算法进行了研究.利用Android 7.0系统提供的应用程序接口获取GPS芯片的原始数据参数,根据手机实用场景的速度特征,分别设计并实现了针对于静态场景的静态卡尔曼滤波和针对低速场景的动态卡尔曼滤波定位算法.通过静态实验以及电动车实验和步行实验的结果表明:与传统的定位算法相比,本文设计的静态卡尔曼滤波和动态卡尔曼滤波定位算法拥有更好的定位结果,更加接近实际行走路线,证明了利用手机GPS原始数据定位的可行性,同时也证明了设计的卡尔曼滤波算法可以提高定位精度,论文的研究结果为实现静态与动态的高精度手机定位算法提供了理论依据.     

GPS导航解算中几种非线性Kalman滤波的理论分析与比较

GPS导航解算中常采用离散线性Kalman滤波模型.由于线性化忽略高次项,加之线性化受初始值精度的影响,导致线性化模型精度很难满足高动态用户需求.为此,分别讨论了扩展Kalman滤波和Bancroft算法以及利用观测信息迭代精化观测方程三种算法,并结合算例进行了比较与分析.     

Application of unscented Kalman filter in satellite orbit simulation

A new estimate method is proposed, which takes advantage of the unscented transform method, thus the true mean and covariance are approximated more accurately. The new method can be applied to nonlinear systems without the linearization process necessary for the EKF, and it does not demand a Gaussian distribution of noise and what's more, its ease of implementation and more accurate estimation features enables it to demonstrate its good performance in the experiment of satellite orbit simulation. Numerical experiments show that the application of the unscented Kalman filter is more effective than the EKF.     

Application of unscented Kalman filter in satellite orbit simulation

IntroductionAs is well known,the Kal manfilter(KF) is al-ways usedto deal withthe system whose dynam-ics and observation models are linear , and theextended Kal manfilter(EKF) is the most widelyused esti mator for nonlinear systems . In theEKFthe kal man …     

基于卡尔曼滤波重建的GPS点位修正

由于单点定位的结果受卫星星历误差、卫星钟误差以及卫星信号传播过程中大气延迟误差的影响较为显著,因此解算出的定位结果在真值附近上下浮动。文中采用ARMA模型建立卡尔曼滤波的观测方程和状态方程,并对定位结果进行滤波;采用一次滤波后的坐标值作为初值,建立ARMA模型并二次滤波。实验表明,滤波有效防止了定位结果偏差过大情况的发生,使滤波收敛值与准确值最大偏差不超过3cm,表明采用一次滤波后的坐标值建立的模型更为合理,从而为单点定位结果的时间序列模型的建立提供一种新方法。     

基于小波降噪的Kalman滤波预报卫星钟差

卫星钟差预报在实时高精度导航定位中具有重要作用,Kalman滤波模型是预报卫星钟差的重要方法之一。为了进一步提高Kalman滤波模型预报卫星钟差的精度,本文提出了基于小波降噪的Kalman滤波模型预报卫星钟差。该模型使用小波降噪后数据,在保留Kalman滤波模型特点的基础上,明显地提高了短期卫星钟差预报精度。     

结合卡尔曼滤波的城市路段速度估计

本文以城市出租车为浮动车数据采集源,介绍了基于GPS数据的实时路段速度估计的基本方法。针对目标路段GPS数据样本量不足的情况,考虑邻近区域的路段速度、上周同日速度、前一时刻速度等与目标路段当前时刻速度等密切相关的变量,建立多元线性回归方程,利用卡尔曼滤波融合预测值和测量值,从而提高路段行驶速度的估计精度。选择广州市东风路作为测试实例,融合值比测量值误差降低9%,绝对相对误差变动系数减少4%,表明结合卡尔曼滤波技术的城市路段速度估计精度和稳定性均得到提高。     

一种UKF与PF相结合的相位解缠算法

针对干涉相位图解缠问题,该文提出一种基于掩膜图的无损卡尔曼滤波与粒子滤波相结合的相位解缠算法,并结合基于AMPM局部相位梯度估计技术快速和精确地从复干涉相位图中获取相位梯度等信息以及最大堆排序算法从高质量像元到低质量像元的路径快速地搜索最佳待解缠像元,减少在路径跟踪过程中所消耗的时间。该文算法不仅可以高效、精确地在相位解缠的同时进行干涉图滤波,降低前置预滤波器的难度与复杂度,甚至可以在解缠高信噪比干涉相位图时免去预滤波的过程,而且在一定程度上能将相位解缠误差限制在低质量像元区域,减少误差传递效应,提高相位解缠的精度,在实测数据和模拟数据实验结果中表明:比现有的传统算法如枝切法等InSAR干涉相位解缠算法有更高的精度和稳健性。