[发明专利]一种粒子滤波器的粒子数自适应方法

摘要

本发明属于信号处理领域，涉及信号处理领域的粒子滤波问题，具体为一种粒子滤波器的粒子数自适应方法，用于在估计过程中实时调整样本集的大小，以提高粒子滤波器的跟踪性能。本发明方法的关键思想是约束由粒子滤波器的基于采样表示引入的近似误差，并且通过时变的粒子后验分布来自适应容器大小，如果粒子的后验分布集中在状态空间的一小部分上，本发明方法会选择小的容器，适当增加样本数量来提高跟踪精度，如果粒子状态不确定性很高，本发明方法会选择大的容器，来削弱粒子数的激增。使用分布式和集中式目标跟踪作为测试实例的实验表明，本发明方法比固定样本集大小的粒子滤波器产生了显著的改进。

主权项

1.一种粒子滤波器的粒子数自适应方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在k时刻，计算粒子散布的范围：当目标在x轴运动(一维)：S_k＝6max{α₁₁,α₂₂}当目标在x‑y平面运动(二维)：S_k＝36max{α₁₁α₃₃,α₂₂α₄₄}当目标在x‑y‑z平面运动(三维)：S_k＝216max{α₁₁α₃₃α₅₅,α₂₂α₄₄α₆₆}其中，表示k时刻粒子滤波方法中预测粒子协方差矩阵的主对角线元素；步骤2：在时刻k自适应调整容器大小Δ_k：其中，ε_k＞0表示预先设定的KLD的上限，参数λ满足条件：分别是预先设定的粒子数上限和粒子数下限；步骤3：在时刻k，初始化期望粒子数当前粒子数M_k＝0，粒子散布的容器数目步骤4：根据当前粒子数和期望粒子数计算时刻k需要的粒子数根据预测分布采样出粒子，再根据新得到的粒子集来更新粒子散布的容器数目同时更新当前粒子数步骤5：更新期望粒子数：其中，表示高斯分布的上1‑δ_k分位数；步骤6：判断当前粒子数是否满足条件：且若满足，回到步骤5，否则，输出当前粒子数