抗差自适应无味粒子滤波

《抗差自适应无味粒子滤波》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第３０卷第５期大地测量与地球动力学Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．５２０１０年１０月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＧＥＯＤＥＳＹＡＮＤＧＥＯＤＹＮＡＭＩＣＳＯｃｔ．，２０１０文章编号：１６７１５９４２（２０１０）０５０１４４０６抗差自适应无味粒子滤波秦臻高井祥王坚（中国矿业大学国土环境与灾害监测国家测绘局重点实验室，徐州２２１１１６）摘要针对系统观测值含有粗差或者存在状态异常的情况，基于无味粒子滤波算法（ＵＰＦ）和抗差自适应滤波原理，提出了一种新的抗差自适应无味粒子滤波算法（ＡＲＵＰＦ）。该方法采用方差膨胀模型抑制观测粗差的影响；利用自适应ＵＫＦ算法来实时调整状态参数预报值

2、的协方差，控制状态异常的影响。算例分析表明，新方法能够有效地控制观测粗差与状态异常，提高了滤波精度。关键词无味粒子滤波；抗差自适应滤波；抗差自适应无味粒子滤波；方差膨胀；滤波精度中图分类号：Ｐ２０７文献标识码：ＡＲＯＢＵＳＴＡＤＡＰＴＩＶＥＳＣＥＮＴＬＥＳＳＰＡＲＴＩＣＬＥＦＩＬＴＥＲＱｉｎＺｈｅｎ，ＧａｏＪｉｎｇｘｉａｎｇａｎｄＷａｎｇＪｉａｎ（ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＬａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄＤｉｓａｓｔｅｒＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆＳＢＳＭ，Ｘｕｚｈｏｕ２２１１１

3、６）ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｓｉｓｔｔｈｅｂａｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｕｔｌｉｅｒｓａｎｄｓｔａｔｅｍｏｄｅｌｅｒｒｏｒｓ，ａｎｅｗｒｏｂｕｓｔａｄａｐｔｉｖｅｕｎｓｃｅｎｔｅｄｐａｒｔｉｃｌｅｆｉｌｔｅｒｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｕｎｓｃｅｎｔｅｄｐａｒｔｉｃｌｅｆｉｌｔｅｒａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄａｄａｐｔｉｖｅｌｙｒｏｂｕｓｔｆｉｌｔｅｒｔｈｅｏｒｙ．Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｎｅｗｍｅｔｈｏｄｕｓｅｓｔｈｅｖａｒｉａｎｃｅｅｘｐａｎｄｉｎｇｍｏｄｅｌｔｏｒｅｓｉｓｔｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｕｔ

4、ｌｉｅｒｓ．Ｓｅｃｏｎｄ，ｔｈｅａｄａｐｔｉｖｅｕｎｓｃｅｎｔｅｄＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒ（ＵＫＦ）ｉｓｕｓｅｄｔｏａｄｊｕｓｔｔｈｅｃｏｖａｒｉａｎｃｅｏｆｓｔａｔｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｖａｌｕｅ，ａｎｄｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｔａｔｅｍｏｄｅｌｅｒｒｏｒｓ．Ｔｈｅｅｘａｍｐｌｅｓｈａｖｅｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｎｅｗｐｒｏｃｅｄｕｒｅｏｆｔｈｅｒｏｂｕｓｔａｄａｐｔｉｖｅｕｎｓｃｅｎｔｅｄｐａｒｔｉｃｌｅｆｉｌｔｅｒｉｓｆｅａｓｉｂｌｅａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｓｃｅｎｔｅｄｐａｒｔｉｃｌｅｆｉｌｔｅｒ（ＵＰ

5、Ｆ）；ｒｏｂｕｓｔａｄａｐｔｉｖｅｆｉｌｔｅｒ；ＲｏｂｕｓｔＡｄａｐｔｉｖｅＵｎｓｃｅｎｔｅｄＰａｒｔｉｃｌｅＦｉｌｔｅｒ（ＡＲＵＰＦ）；ｖａｒｉａｎｃｅｉｎｆｌａｔｉｏｎ；ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｈｅｆｉｌｔｅｒ［２］种问题。目前，ＵＰＦ算法已逐渐应用于目标跟１引言［３，４］［５］踪、导航等领域。在实际应用中，由于仪器操无味粒子滤波算法（ＵＰＦ）是一种非线性滤波算作不当或者其他原因会造成观测异常，而状态异常［１］法，它是在粒子滤波（ＰＦ）的基础上，采用Ｕｎ也会影响状态参数的估值。系统存在异常，会导致ｓｃｅｎｔｅｄＫａｌｍａｎ滤波（ＵＫＦ）生成ＰＦ的建议

6、分布，每粒子权重选取错误，致使ＵＰＦ算法滤波精度降低。［６］一次采样后的粒子都使用ＵＫＦ算法进行更新，所得利用抗差自适应滤波原理，构造合理的等价权函均值和方差用于下次粒子采样，解决了传统ＰＦ算数以及自适应因子，进而控制状态异常与观测异常法中以转换先验密度函数作为建议分布所引发的各对粒子权重的影响。本文在ＵＰＦ算法的基础上，提收稿日期：２０１００５２３基金项目：国家自然科学基金（４０９０４００４）；教育部博士点基金（２００８０２９００５０１＆２００８０２９０１５１６）；江苏省自然科学基金（ＢＫ２００９０９９）作者简介：秦臻，男，１９８６年生，硕士研究生，

7、主要从事ＧＮＳＳ测量数据处理研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｉｎｚｈｅｎ－６１４＠１６３．ｃｏｍ第５期秦臻等：抗差自适应无味粒子滤波１４５出了ＡＰＵＰＦ算法，并设计了３种计算方案，通过比得。观测噪声的协方差阵反映观测值的离散程度，较表明，新方法的滤波结果稳定，不仅能有效地抑制若观测值精度高，可靠性好，则相应观测值的方差就观测值粗差的影响，而且能够抵制状态异常对状态小，从而该观测值在状态估计中所占的权重就大；反滤波估值的影响。之，若观测值含有粗差，可靠性差，则相应观测值的方差就大，从而该观测值在状态估计中的权重就小。２ＵＰＦ算法所以，通过适当扩大异常观测的方差来降低异

8、常观［７］ＵＰＦ算法步骤如下：测对参数估值的影响。１