[發(fā)明專利]人工魚群粒子濾波方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110308010.8
• 申請日: 2011-10-11
• 公開（公告）號: CN102360451A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱志宇;李陽;李冀;張冰;劉維亭;魏海峰;趙強(qiáng);袁文華
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號: G06N3/00
• 分類號: G06N3/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種人工魚群粒子濾波方法，其特征在于包括如下步驟：

Step1：取得量測值

Zk:[(2π)σv2]-1/2e-12σv2[(zk-z^k/k-1i)2]]]>

其中Z_k為最新量測值，為預(yù)測量測值，k表示時(shí)刻；

Step2：初始化

在k＝0時(shí)刻，從重要性函數(shù)采樣取N個(gè)粒子，抽樣出的粒子用表示，重要性密度函數(shù)取轉(zhuǎn)移先驗(yàn)：

Xki:q(Xki|Xk-1i,Zk)=p(Xki|Xk-1i)]]>

Xki=(X^k/k-11,X^k/k-12,···,X^k/k-1n)]]>

Step3：重要性權(quán)值計(jì)算

wki=wk-1ip(Zk|Xk-1i)=wk-1ip(Zk|Xki)p(Xki|Xk-1i)q(Xki|Xk-1i,Zk)]]>

=wk-1ip(Zk|Xki)=wk-1i[(2π)σv2]-1/2e-12σv2[(zk-z^k/k-1i)2]]]>

令目標(biāo)函數(shù)

Y=[(2π)σv2]-1/2e-12σv2[(zk-z^k/k-1i)2];]]>

(1)覓食行為

當(dāng)Y_i＜Y_j時(shí)，粒子通過比較目標(biāo)函數(shù)不斷更新自己向更真實(shí)的狀態(tài)靠近：

X^k/k-1im=X^k/k-1im-1+r·sX^k/k-1j-X^k/k-1im-1||X^k/k-1j-X^k/k-1im-1||·|1-YjYi|]]>(求解極小值)

其中為對第m∈{1，2，…，n}次后的迭代值，否則

X^k/k-1im=X^k/k-1im-1+r·s·X^k/k-1j-X^k/k-1im-1||X^k/k-1j-X^k/k-1im-1||·|1-YiYj|]]>(求解極大值)

(2)聚群行為

設(shè)在范圍v內(nèi)的其他預(yù)測觀測值集合為A_v，|A_v|為集合A_v的勢，則其中心為

Z^k/k-1ic=1|Av|Σj≠i|Av|Z^k/k-1j,]]>若Yic|Av|>δ·Yi,]]>則

X^k/k-1im=X^k/k-1im-1+r·sX^k/k-1ic-X^k/k-1im-1||X^k/k-1ic-X^k/k-1im-1||,]]>否則轉(zhuǎn)(1)；

Step4：權(quán)值更新并歸一化權(quán)值

根據(jù)wki=wk/k-1ip(Zk|Xki)]]>更新權(quán)值；

根據(jù)對取出的N₁個(gè)粒子的權(quán)值歸一化；

Step5：輸出

狀態(tài)估計(jì)：X^k=Σi=1NwkiXki;]]>

方差估計(jì)：Pk=Σi=1Nwki(Xki-X^k)(Xki-X^k)T;]]>

Step6：判斷是否結(jié)束，當(dāng)達(dá)到設(shè)置的迭代次數(shù)n或者目標(biāo)函數(shù)前后偏差小于設(shè)定的閾值則退出本算法；否則返回step2。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的人工魚群粒子濾波方法，對于人工魚當(dāng)前狀態(tài)X＝(x₁，x₁，…，x_n)，探索的下一狀態(tài)其表示如下：

xiv=xi+Visual·Rand(),i=Rand(n)]]>

Xnext=Xv-X||Xv-X||·|1-YvY|·Step]]>(求解極小問題)

或Xnext=Xv-X||Xv-X||·|1-YYv|·Step]]>(求解極大問題)

式中，Rand函數(shù)為產(chǎn)生0到1之間的隨機(jī)數(shù)，Step為移動(dòng)步長，Y_v為X_v狀態(tài)的目標(biāo)函數(shù)值，Y為X狀態(tài)的目標(biāo)函數(shù)值。