利索能及
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专利号: 202410384018X
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种应用于非高斯噪声滤波的模型参数比估计方法,其特征在于,包括以下步骤:S1,初始化运动单元的位置和速度参数,并建立运动单元的系统模型和观测模型;

S2,根据所述观测模型对所述系统模型进行一次滤波,来计算分别运动单元的线性状态转移矩阵 与线性量测矩阵 ;

S3,对樽海鞘群算法的种群进行初始化,将樽海鞘群算法中种群设置为初始均匀分布,种群分为领导者和跟随者;

S4,更新所述领导者与跟随者位置,然后利用差分进化提升搜寻速度;

S5,利用所有领导者和跟随者,得到运动单元模型与测量中分别使用的协方差矩阵和 ,再根据运动单元的线性状态转移矩阵 与线性量测矩阵的 ,分别计算估计测量得到的运动单元位置与速度的新息协方差矩阵 的范数作为适应度值,然后再更新种群中领导者的身份;

S6,判断是否达到系统运行滤波程序的最大迭代次数,若满足则输出矩阵 和 ,确定滤波的参数;不满足,则转到S4继续执行;

S7,输入得到的全部矩阵 和 ,输出模型的参数比,来获取运动单元精准的位置和速度。

2.根据权利要求1所述的一种应用于非高斯噪声滤波的模型参数比估计方法,其特征在于,所述运动单元的系统模型为:其中, 为 维状态向量,反映运动单元的位置与速度; 为非线性传递函数,反映运动单元的物理关系; 为非高斯过程噪声,反映运动单元在自然环境对位置以及速度作用的干扰力;

运动单元的观测模型为:

其中, 为 维量测向量,反映运动单元测量得到的位置与速度值; 为非线性观测函数,反映运动单元测量过程的关系, 为非高斯观测噪声,反映运动单元测量时测量器件内部的热噪声。

3.根据权利要求2所述的一种应用于非高斯噪声滤波的模型参数比估计方法,其特征在于,所述运动单元的线性状态转移矩阵 的计算式为:所述线性量测矩阵的 计算式为:

其中, 为非线性变换与未经变换的运动单元位置与速度的误差协方差矩阵,为全部未经变换的运动单元位置与速度的误差协方差矩阵的逆矩阵; 为下一时刻估计运动单元位置与速度的误差协方差矩阵的逆矩阵, 为包含测量和物理模型计算运动单元位置与速度的误差协方差矩阵。

4.根据权利要求2所述的一种应用于非高斯噪声滤波的模型参数比估计方法,其特征在于,所述种群指:非高斯过程噪声 的协方差矩阵 与非高斯观测噪声 的协方差矩阵 对角线上所有元素组合得到的新向量,分为领导者和跟随者。

5.根据权利要求1所述的一种应用于非高斯噪声滤波的模型参数比估计方法,其特征在于,采用差分进化提升搜寻速度的公式为:其中,r1,r2,r3是种群追随者中的任意不重复个体,b是控制变异概率,表示原始的任意种群追随者, 表示差分进化后的种群追随者;上标i表示处于第i轮迭代,下标j表示搜寻的第j维参数。

6.根据权利要求4所述的一种应用于非高斯噪声滤波的模型参数比估计方法,其特征在于,所述估计测量得到的运动单元位置与速度的新息协方差矩阵 的计算式为:其中, 表示上一次测量运动单元的位置与速度误差协方差矩阵,上角标 表示矩阵转置。

7.根据权利要求6所述的一种应用于非高斯噪声滤波的模型参数比估计方法,其特征在于,S7中,挑选最小适应度值的矩阵后得到相应矩阵的具体元素,然后根据估计测量得到的运动单元位置与速度的新息协方差矩阵 和实际测量得到的运动单元位置与速度的新息协方差矩阵 得到比例系数,将参数值经过比例系数修正。

8.根据权利要求7所述的一种应用于非高斯噪声滤波的模型参数比估计方法,其特征在于,所述实际测量得到的运动单元位置与速度的新息协方差矩阵 计算式为:其中, 上标表示实际值,表示定好的分量个数, 表示第i个分量, 表示权重值。

9.根据权利要求8所述的一种应用于非高斯噪声滤波的模型参数比估计方法,其特征在于,所述模型参数比的计算式为:其中, 为模型参数比,反映运动单元的物理模型与测量过程中使用的方差值, 表示矩阵 上的元素,下标表示行列的标号, 表示 对应维度上的自由度;表示矩阵上的元素, 表示 对应维度上的自由度。

10.一种应用于非高斯噪声滤波的模型参数比估计系统,其特征在于,包括:模型构建模块:初始化运动单元的位置和速度参数,并建立运动单元的系统模型和观测模型;

矩阵计算模块:根据所述观测模型对所述系统模型进行一次滤波,来分别计算运动单元的线性状态转移矩阵 与线性量测矩阵 ;

算法初始化模块:对樽海鞘群算法的种群进行初始化,将樽海鞘群算法中种群设置为初始均匀分布,种群分为领导者和跟随者;

位置更新模块:更新所述领导者与跟随者位置,然后利用差分进化提升搜寻速度;

身份更新模块:利用所有领导者和跟随者,得到运动单元模型与测量中分别使用的协方差矩阵 和 ,再根据运动单元的线性状态转移矩阵 与线性量测矩阵的 ,分别计算估计测量得到的运动单元位置与速度的新息协方差矩阵 的范数作为适应度值,然后再更新种群中领导者的身份;

迭代判断模块:判断是否达到系统运行滤波程序的最大迭代次数,若满足则输出矩阵和 ,确定滤波的参数;不满足,则转到位置更新模块继续执行;

以及,参数比计算模块:输入得到的全部矩阵 和 ,输出模型的参数比,来获取运动单元精准的位置和速度。