粒子滤波算法及应用开题_图文

1、开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在系审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于10篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要

2、求，一律用阿拉伯数字书写。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述，应附有参考文献，且被引用。文 献 综 述粒子滤波 ( Particle Filter,PF 技术是一种用于非线性、非高斯系统的滤波方法。在其发展过程中有很多表述方法, 如 Bootst rap filter,CondensationMonte Carlo filter,Particle filter等, 目前使用最多的是英文_ Particle filter 中文粒子滤波 。粒子滤波思想最早

3、可以追溯到上一世纪 50年代末Hemmersley等人提出的基于贝叶斯采样估计的顺序重要采样(SIS滤波思想。60年代以后粒子滤波技术得到了一定的发展, 但研究中一直存在粒子退化、重采样可能减少正确的粒子数和计算量制约等致命问题, 从而没有引起人们足够的重视。直到上个世纪 90年代初, Gordan等人提出在递推过程中重新抽样的思想, 奠定了粒子滤波实用性的基础, 随后许多改进算法相继被提出, 使得粒子滤波技术得到迅速发展。目前该技术已被广泛地应用到诸多领域里,如目标跟踪及导航与制导、 状态监视和故障诊断、 参数估计与系统辨识、 人手臂运动识别、 计算机视觉、 金融领域等。根据 SCI数据库的

4、检索报告,从 1990年至今共有 482篇 SCI的粒子滤波( Particle Filtering 标题文章,而近 5年的标题文章就有 336篇,占全部标题文章的 69.7 % ,并且_粒子滤波 ( Particle Filtering 的主题文章近 5年就有将近 1 500篇之多, 可以说粒子滤波技术已受到学者和科研人员的高度关注,成为当今一个非常活跃的研究领域。粒子滤波是针对所有可能的观测值, 通过状态空间随机生成一些粒子, 每个粒子利用贝叶斯准则进行加权修正,然后递归构造状态变量的条件概率密度,以近似估计实际的系统状态。Gordan等人利用重新采样方法实现粒子滤波思想, 但从离散近似的

5、后验概率密度中重新采样粒子通常会导致粒子退化现象出现,即出现粒子匮乏问题。随着计算机技术和信号处理技术的发展, 出现了许多粒子滤波算法,这些算法大致可分为四类:( 1 基于观测数据的改进算法1999年 Pitt等人提出辅助粒子滤波( APF ,即根据 k步的观测,重新采样 k-1步的粒子以使 k步的粒子逼近实际状态。这种方法在低噪声情况下很有效。Storvik等人提出基于充分统计量的粒子滤波方法,即假定在观测 z1 : k确定时, 利用充分统计量代替重采样过程更新每一个时刻的参数粒子集合。随后侯代文等人利用给予充分统计量和双重估计方法,提出双重粒子滤波方法( DPF ,对存在未知参数的非线性系

6、统进行状态和参数联合估计。H ayk in等人2004年利用多输入多输出的通道状态信息提出梯度算法的粒子滤波(GPF。还有利用确定的点产生粒子的扩展卡尔曼粒子滤波(EKPF、 无迹粒子滤波(UPF和平方根无迹粒子滤波算法 (SRUPF。Abdallah等人2007年针对非白色有偏观测情况,利用间隔数据分析提出盒子粒子滤波( BPG 。Liang等人通过平滑前一状态和滤波当前状态的思想获得了在出现双峰可能性时比上述方法更精确的状态估计, 但该方法始终需要平滑处理致使算法非常耗时。随后 Liang等人利用观测通道的相似性改进了算法的耗时性。Godsill等人根据具体的观测情况提出变采样率粒子滤波。

7、此外, 还有利用观测信息的多类型特性或多尺度特性提出的分层采样滤波算法。(2 基于核密度估计器的改进算法Kotecha等人利用单一高斯函数近似状态的后验密度,提出高斯粒子滤波, 在高斯假设下,保证了粒子的数目最优。同时, Kotecha等人又提出高斯和粒子滤波( GSPF, 即利用一组高斯粒子滤波混合相加或平行运算来近似后概率分布, 该方法适合于具有高斯或非高斯噪声的非线性动态状态空间模型的估计。同类的方法还有核粒子滤波(KPF、 Parzen粒子滤波 ( PPF和规则化粒子滤波( RPF。袁泽剑等人2003年通过引入一簇高斯- 厄米特滤波器(GHF ,提出高斯 -厄米特粒子滤波器 (GHPF

8、 , 其性能明显优于标准的粒子滤波、 扩展的卡尔曼滤波、 GHF。(3 对于特殊系统的改进算法针对有限集统计的多目标跟踪框架, Vihola引进 Rao Blackwellisation Particle Filtering ,提出基于有限集统计量多目标跟踪框架的 Rao Blackwellised粒子滤波器(RBPF。随后有人又引入了准高斯粒子滤波(QGPF算法, 提出准高斯 Rao_Blackwellized粒子滤波器 (QGRBPF, 改进 Rao Blackwellized粒子滤波器( RBPF ,在同等估计精度下, 大大降低了计算时间。Khan等人通过引入一步附加的马尔科夫链蒙特卡罗

9、过程,提出基于MC MC粒子滤波算法。Thrun等人利用实际自变量和一个特殊风险函数使得更多的粒子在状态空间的风险区域中生成, 进而降低粒子退化。随后 Orguner等人从理论上研究广义风险函数粒子滤波,进一步扩宽了风险敏感粒子滤波的思路。Hong等人利用剩余重采样定点策略, 提出一种高速粒子滤波(HSPF,通过使用简单有效定点粒子标记方法保证了重采样后的粒子数目与采样前相等。(4 基于优化算法的改进算法优化算法在处理组合优化问题时具有独特的优势。近几年来,已有很多学者利用一些优化算法来减缓重采样之后的粒子耗尽问题,使得粒子集更加逼近状态真值的后验分布。如Oshman等人将遗传算法与粒子滤波器

10、相结合从矢量观测中进行姿态估计。遗传粒子滤波方法已被用于人手运动跟踪和移动物体跟踪中。随后 Carmi等人又扩展了基于遗传算法的粒子滤波,提出自适应粒子滤波方法。Wu等人针对含模糊噪声的动力系统状态在线估计, 提出模糊粒子滤波 (FPF。该方法利用顺序模糊模拟来逼近状态空间的状态间隔可能性, 并根据模糊期望值运算来估计状态。Clapp通过引入模拟退火思想, 提出模拟退火粒子滤波,改善重新采样策略的性能。Gan等人将人工免疫方法引入粒子滤波中, 提出的免疫粒子滤波性能优于退火粒子滤波方法。陆陶荣等人将鱼群算法应用于粒子滤波, 提出集群智能粒子滤波算法,其性能优于扩展卡尔曼滤波和常规粒子滤波。方正

11、等利用粒子群优化算法,提出粒子群优化粒子滤波方法( PSOPF。毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1研究的主要内容（或解决的问题）：××××××××（小4号宋体，1.5倍行距）××××××××××××××××××××××××

12、××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××。2拟采用的研究手段（途径）：×××××

13、15;××（小4号宋体，1.5倍行距）×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××