一種粒子濾波方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種粒子濾波方法，其包括：步驟1，初始化粒子；步驟2，在k時(shí)刻獲取測(cè)量值，然后利用粒子濾波方法由N個(gè)粒子濾波過(guò)程并行計(jì)算均值和方差，然后進(jìn)行近似處理獲得重要性密度函數(shù)并抽取采樣粒子；步驟3，根據(jù)步驟2獲得的重要性密度函數(shù)，計(jì)算每一個(gè)采樣粒子的重要性權(quán)值；步驟4，將步驟3中得到的重要性權(quán)值進(jìn)行歸一化處理；步驟5，根據(jù)步驟4中歸一化處理后得到的權(quán)值進(jìn)行重采樣，得到新的粒子序列；步驟6，對(duì)步驟5得到的新的粒子序列xik計(jì)算后驗(yàn)概率密度，輸出濾波結(jié)果。本發(fā)明的計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，能在一定程度上改善粒子退化問(wèn)題，提高了粒子濾波性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種粒子濾波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于非線性濾波【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種粒子濾波方法。
【背景技術(shù)】
[0002]濾波是伴隨著信號(hào)傳遞產(chǎn)生的一門(mén)技術(shù)，信號(hào)的傳遞過(guò)程不可避免的要受到內(nèi)、外部干擾的影響，為了獲取所需信號(hào)，排除干擾，就要對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。對(duì)于非線性系統(tǒng)，通過(guò)貝葉斯估計(jì)得到精確的最優(yōu)濾波解是很困難的。常用的非線性濾波方法主要有擴(kuò)展Kalman濾波(EKF)和無(wú)跡KaIman濾波(UKF)等,然而這兩種非線性濾波方法會(huì)受到非線性程度以及噪聲類(lèi)型的限制。于是又有學(xué)者提出了應(yīng)用范圍較廣的粒子濾波(PF)算法。粒子濾波是一種基于貝葉斯估計(jì)原理的序貫Monte Carlo模擬方法，核心是利用一些隨機(jī)粒子來(lái)表示系統(tǒng)隨機(jī)變量的后驗(yàn)概率密度，以得到物理模型的近似最優(yōu)數(shù)值解，是一種順序重要性采樣法。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，粒子濾波法是指通過(guò)尋找一組在狀態(tài)空間傳播的隨機(jī)樣本對(duì)概率密度函數(shù)進(jìn)行近似，以樣本均值代替積分運(yùn)算，從而獲得狀態(tài)最小方差分布的過(guò)程。但是，粒子濾波隨著粒子的不斷迭代，會(huì)出現(xiàn)粒子退化現(xiàn)象，使濾波性能變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種粒子濾波方法，該方法由粒子濾波產(chǎn)生重要性密度函數(shù)，在一定程度上改善了粒子退化問(wèn)題，提高了粒子濾波性能。
[0004]本發(fā)明的粒子濾波方法包括以下步驟:
[0005]步驟1，初始化粒子，且粒子權(quán)值為4其中，Xtl為初始時(shí)刻tQ
的粒子集合，4為初始時(shí)刻h第i個(gè)狀態(tài)向量，N為產(chǎn)生的粒子數(shù)量，p(x0)為初始概率密度函數(shù)；
[0006]步驟2，在k時(shí)刻獲取測(cè)量值yk，根據(jù)k-1時(shí)刻粒子的集合Xlrl和測(cè)量值yk遞推出Xk
[0007]Xk^1和測(cè)量值yk利用粒子濾波方法由N個(gè)粒子濾波過(guò)程并行計(jì)算Xk的均值&和方差P然后由式(I)進(jìn)行近似處理獲得重要性密度函數(shù):
【權(quán)利要求】
1.一種粒子濾波方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，初始化粒子~Ma)，且粒子權(quán)值為4 =1/#,其中，X0為初始時(shí)刻h的粒子集合，4為初始時(shí)刻h第i個(gè)狀態(tài)向量，N為產(chǎn)生的粒子數(shù)量，P(X0)為初始概率密度函數(shù)； 步驟2，在k時(shí)刻獲取測(cè)量值yk，根據(jù)k-1時(shí)刻粒子的集合Xlri和測(cè)量值yk由N個(gè)粒子濾波過(guò)程并行計(jì)算Xk的均值&和方差g，然后由式(I)進(jìn)行近似處理獲得重要性密度函數(shù):
2.如權(quán)利要求1所述的粒子濾波方法，其特征在于，所述步驟5中還可以采用精細(xì)重采樣方法得到新的粒子序列。
【文檔編號(hào)】H03H21/00GK103684350SQ201310645786
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】夏元清, 蒲釩, 耿秀美, 鄧志紅, 付夢(mèng)印, 閆莉萍 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)