目标跟踪是粒子滤波算法处理非线性问题的典型应用,但是由于在线处理能力或传输条件的限制,通常无法同时处理多个数据。际应用中的传感器。此基础上,提出了一种基于多传感器优化的粒子滤波算法。

设可以随时处理测量数据,该算法首先使用加权概率密度函数评估每个传感器获得的测量值,然后使用粒子滤波来更新实时对概率密度函数进行加权,并根据最大熵准则选择最优值,对测量数据进行处理。
时,最大熵准则保证了最佳似然函数的最宽分布,从而减轻了粒子耗竭的问题。值模拟实验表明,该算法可以选择最佳的观测数据进行处理,可以有效降低多次测量中颗粒过滤器实时在线处理的性能要求。感器,并减轻了颗粒过滤器“耗竭”的问题。
于计算机性能的大幅提高,基于贝叶斯理论的粒子滤波算法为解决非线性问题提供了重要手段,目标跟踪是非线性模型跟踪的典型应用。

许多工程实践中,大规模分布式传感器有利于提高跟踪精度。于在线处理能力或传输条件的限制,通常无法实时在线处理数据。外,粒子退化现象极大地限制了粒子过滤算法的发展。有重采样的想法解决了粒子降解的问题,粒子过滤才得以迅速发展。采样为了获得相对集中的后验概率分布,将低权重采样点替换为高权重点,但这很容易导致“粒子失败”现象,也就是说仅复制了一个甚至一个粒子,这使得用于描述后验概率密度的粒子不足,这限制了算法以极低的权重遵循某些状态的能力。此基础上,本文提出了一种用于多传感器优化的粒子滤波算法。方法可以有效利用几种观测值,根据状态向量离散分布的最大熵准则,选择最佳观测数据进行处理。方面,它大大降低了在线粒子过滤处理的实时性能要求,另一方面,最大熵标准也减轻了“粒子失效”的问题。
子滤波通常使用顺序蒙特卡洛方法进行计算,即使用一组具有一定分布的随机样本或已知样本来描述估算器的概率分布,然后根据获得的测量值,对重要度函数进行调整,调整采样点的权重,并利用加权后的采样序列逼近真实的后验概率分布,以更新顺序陈述。中,状态模型[f·]和观测模型[h·]都是已知的,并且可以是非线性系统,[εt-1]和[νt]是过程和不相关的措施。态方程式反映了系统状态转换的概率[p(xtxt-1)],而测量方程式则反映了系统概率的概率[p(ytxt-1)。] [Xt = x1,x2,…,xt,] [Yt = y1,y2,…,yt]分别表示[t]时的状态序列和观测值的序列。始化:在[t = 0]时,对[i = 1,2,…,N]的样本[xi0?] [Px0],其中[px0]是先前的概率。采样:根据归一化的权重[ωit],用好坏替换粒子,并获得更接近后验分布[xit]的样本。为它不依赖于平稳和高斯假设,所以粒子滤波对非平稳和非高斯问题具有更好的效果。子滤波算法表明,似然函数[p(ytxit)]是基于测量噪声的概率密度函数[pvt],通常分布在窄带中。
时,粒子值[xit] [i = 1,2,…,N]取决于过程噪声的概率密度函数[pεt-1]。果分布[pεt-1]较宽,则用于生成预测结果[p(ytxit)]的预测值[h(xit)]也将服从较宽的分布,从而导致通过等式(2)趋于不均匀,也就是说,大多数权重都接近于零,只有极少数接近观测值的粒子将获得非常大的权重。
K. Diriakidis在高斯分布下也证明了同样的情况[1]。此方式,仅选择了一些重量很重的颗粒作为新颗粒,用于重采样过程的下一个循环。中[ηt]是连接[xi1t]和[xi1t]的线上的点,对[?]范数的敏感性较小的观测值。[Ht]可以更好地减轻粒子故障。
公式中:[Y1,恒温阀芯t∈Rm1,…,YM,t∈RmM]是分解的子空间。态向量[xt]可以由任何子系统[yt∈Rm1]观察到。引言中所述,由于在线传输或处理的限制,假设每个时间单位来自单个子空间的数据将用于计算和估计状态向量。了减轻颗粒耗竭,在蒙特卡洛计算中必须减少重量接近零的颗粒数量,以确保平均重量的颗粒数量最高。于对似然函数分布的分析,为了确保有足够的平均权重粒子,后验概率密度函数[p(xtyt,s,Yt-1 )]所选传感器子系统[Ys,t]的峰值必须很慢。句话说,从减轻“粒子故障”的角度来看,最好的传感器子系统可以产生最宽的后验概率分布。公式中:[E]表示数学期望; [s = 1,2,…,M]代表子空间的数量。中[wsj,t]表示根据第[s]个传感器子系统计算的权重。过最大熵标准选择的传感器子系统对[?]标准的灵敏度较低。Ht],从而确保状态变量的广泛分布。于噪声的影响不同,因此[y1]的干扰量是[y2]的10倍。据本文和最大熵准则,Yi知道必须选择第二个传感器作为最佳子系统。先,给出状态与时间的关系,如图1所示。

2和图3是由两个传感器(子系统)获得的观测数据。
粒子的初始数量设置为200,并使用粒子滤波来估计两个观测值的状态空间。果如图4和5所示。果表明,最佳子系统的估计结果明显优于测量环路,并且受到噪声的影响更大(估计值与噪声之间的差)。始状态)。据本文提出的算法和最大熵标准的计算,在选择传感器子系统1和2时,通过最大熵标准获得的平均值为1.9。
外,在最优环路估计过程中,随时间离散分布的粒子数目的曲线如图6所示。们可以看到,随着l的增加,离散粒子没有明显的收敛趋势。’状态估计。“故障”问题具有良好的缓解作用。于[H(xtyt,s,Yt-1)]与[?之间的数学关系的建立。[Ht],本文提出了一种基于粒子滤波和在线处理算法的多传感器数据选择。理论分析和仿真实验来看,该算法不仅有效地进行了最优选择的在线计算,而且减轻了“颗粒失效”的问题。
文对于解决粒子滤波的“耗竭”,多传感器目标的跟踪,信息融合等领域具有潜在的理论和技术实用价值。
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