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文档介绍：分类号______________________________ 密级______________________________
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硕 士 学 位 论 文
粒子滤波算法与其应用研究

学位申请人： 袁军锋
学科专业： 控制理论与控制工程
指导教师： 陈世明 副教授




答辩日期：
独创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究
工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方
外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华
东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作
的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢
意。


本人签名_______________日期____________



关于论文使用授权的说明
本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学
校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论
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保密的论文在解密后遵守此规定，本论文无保密内容。


本人签名____________导师签名__________日期___________
粒子滤波算法与其应用研究
摘要
随着现代系统的日渐复杂化与对非线性系统滤波精度要求的提高，传统的非线性状
态估计算法已经难以满足一些应用中的需求。粒子滤波作为一种全新的非线性滤波算
法，选择有限的加权粒子来逼近系统状态的后验概率分布，若粒子数足够大，理论上可
以收敛于状态最优估计。粒子滤波不受系统模型与噪声分布的约束，可以更好的满足现
实滤波任务要求，其在故障诊断、定位导航、通信生物统计学、统计信号处理、参数估
计和系统辨识等领域都有巨大的发展前景。
本文以粒子滤波算法理论与其应用实现方法为主要研究内容，针对常规粒子滤波的
主要问题，提出了一些改进算法，以提高粒子滤波的估计精度和鲁棒性，并利用粒子滤
波理论来解决移动机器人同时定位与地图构建问题，拓展其应用范围。论文主要研究成
果如下：
1．针对粒子滤波粒子退化问题与粒子多样匮乏问题，提出了一种基于类电磁机制
优化的粒子滤波算法。在重采样过程中引入类电磁机制优化思想，通过采样粒子间权值
较大的粒子吸引权值较小的粒子，驱动粒子集向更优的粒子靠近，缓解粒子退化问题，
同时权值较小的粒子排斥权值较大的粒子，使粒子集在移动的时保证一定的距离维持了
粒子多样性。在不同模型中的仿真实验下，证明了改进后的算法较常规粒子滤波有更好
的估计性能与自适应性。
2．利用粒子滤波理论来处理移动机器人同时定位与地图构建问题，提出一种基于
改进粒子滤波的