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采用自适应中心差分卡尔曼滤波器的锂离子电池荷电状态估计
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作者 高哲 柴浩宇 +1 位作者 焦芷媛 宋丹丹 《辽宁大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第2期158-168,共11页
锂离子电池因其能量密度高、使用寿命长等优点被越来越多地应用到卫星、便携式设备和电动汽车等领域.荷电状态作为电池管理系统的重要指标,它的准确监测对保障电池的使用安全、提高电池的使用效率有着重要意义.针对锂离子电池的荷电状... 锂离子电池因其能量密度高、使用寿命长等优点被越来越多地应用到卫星、便携式设备和电动汽车等领域.荷电状态作为电池管理系统的重要指标,它的准确监测对保障电池的使用安全、提高电池的使用效率有着重要意义.针对锂离子电池的荷电状态估计,本文提出了一种自适应中心差分卡尔曼滤波算法.首先,设计了一个线性卡尔曼滤波器实现了对测量方程系数的实时估计,从而避免了荷电状态与开路电压关系曲线的测试.其次,考虑到部分工况难以准确地获取模型参数,使用增广向量法并采用自适应中心差分卡尔曼滤波器实现了荷电状态与模型参数的自适应估计.再次,将线性卡尔曼滤波器与自适应中心差分卡尔曼滤波器耦合,实现了荷电状态、模型参数、测量方程系数的联合估计,使得本文所提算法能够更好地应用于电池内部参数未知的复杂工况.为了进一步提高算法的估计精度和对噪声的适应能力,通过迭代法对噪声协方差矩阵进行了动态调整.最后,通过几组实验验证了本文所提算法的有效性. 展开更多
关键词 锂离子电池 荷电状态 中心差分卡尔曼滤波器 自适应估计
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中心差分卡尔曼平滑器 被引量:2
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作者 王小旭 潘泉 +2 位作者 程咏梅 赵春晖 杨峰 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期361-367,共7页
针对一类非线性离散系统的状态平滑问题,本文设计了一种中心差分卡尔曼平滑器(CDKS).文中基于最小方差估计准则,详细推导了非线性系统的状态最优平滑递推公式,并采用中心差分变换来近似计算状态的后验均值和协方差.相比于传统中心差分... 针对一类非线性离散系统的状态平滑问题,本文设计了一种中心差分卡尔曼平滑器(CDKS).文中基于最小方差估计准则,详细推导了非线性系统的状态最优平滑递推公式,并采用中心差分变换来近似计算状态的后验均值和协方差.相比于传统中心差分卡尔曼滤波器(CDKF),所设计的CDKS算法有效提高了非线性状态的估计精度,拓展了中心差分变换的应用范围.仿真实例验证了所提出平滑器的可行性和有效性. 展开更多
关键词 非线性离散系统 中心差分卡尔曼平滑器 最小方差估计 中心差分变换
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基于中心差分粒子滤波的SLAM算法 被引量:30
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作者 祝继华 郑南宁 +1 位作者 袁泽剑 张强 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第2期249-257,共9页
针对移动机器人同时定位与地图创建(Simultaneous localization and mapping,SLAM)中的FastSLAM算法,存在非线性系统线性化处理和计算雅可比矩阵的缺点,本文提出了基于Sterling多项式插值处理非线性系统的SLAM方法.该方法基于Rao-Blackw... 针对移动机器人同时定位与地图创建(Simultaneous localization and mapping,SLAM)中的FastSLAM算法,存在非线性系统线性化处理和计算雅可比矩阵的缺点,本文提出了基于Sterling多项式插值处理非线性系统的SLAM方法.该方法基于Rao-Blackwellized粒了滤波框架,利用中心差分滤波方法产生改进的建议分布函数,提高了机器人位姿估计的精度;利用中心差分滤波初始化特征和更新地图中的特征,提高了地图创建的精度;针对实际应用中存在虚假特征的情况提出了一种有效的地图管理方法.在同等粒了数的情况下,该方法改进了SLAM结果的精度.基于仿真和实际数据的实验结果验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 同时定位与地图创建 RAO-BLACKWELLIZED粒子滤波 中心差分滤波器 建议分布函数
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中心差分Kalman滤波方法在X射线脉冲星导航中的应用 被引量:10
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作者 孙景荣 许录平 +2 位作者 梁逸升 谢振华 倪广仁 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期1829-1833,共5页
由于脉冲星脉冲到达时间的测量需要较长时间,基于传统的扩展Kalman滤波的X射线脉冲星定轨方法精度较低。为此,提出了将中心差分Kalman滤波应用于X射线脉冲星导航中,利用中心差分Kalman滤波替代扩展Kalman滤波,通过结合航天器轨道动力学... 由于脉冲星脉冲到达时间的测量需要较长时间,基于传统的扩展Kalman滤波的X射线脉冲星定轨方法精度较低。为此,提出了将中心差分Kalman滤波应用于X射线脉冲星导航中,利用中心差分Kalman滤波替代扩展Kalman滤波,通过结合航天器轨道动力学模型和脉冲星观测信息进行定轨。仿真结果表明,中心差分Kalman滤波方法的定轨精度高于扩展Kalman滤波方法。 展开更多
关键词 自主天文导航 X射线脉冲星 扩展Kalman滤波 中心差分Kalman滤波
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抛物方程热源识别的中心差分正则化方法 被引量:5
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作者 杨帆 郭亨贞 +1 位作者 万诗敏 李晓晓 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2011年第6期140-144,共5页
探讨一类抛物方程只含有空间变量的热源识别反问题.这类问题是不适定的,即问题的解不连续依赖于测量数据.利用中心差分正则化方法,得到问题的一个正则近似解,并且给出正则解和精确解之间具有HO¨lder型的误差估计.数值实验表明中心... 探讨一类抛物方程只含有空间变量的热源识别反问题.这类问题是不适定的,即问题的解不连续依赖于测量数据.利用中心差分正则化方法,得到问题的一个正则近似解,并且给出正则解和精确解之间具有HO¨lder型的误差估计.数值实验表明中心差分正则化方法对于这种热源识别是非常有效的. 展开更多
关键词 热源 正则化 抛物方程 中心差分
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一种改进中心差分卡尔曼滤波方法 被引量:5
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作者 杨宏 李亚安 +1 位作者 李国辉 袁润平 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2010年第19期132-134,137,共4页
针对中心差分卡尔曼滤波(CDKF)跟踪时估计精度较低这一不足,提出了一种基于迭代测量更新的中心差分卡尔曼滤波(ICDKF)方法。本文将迭代滤波理论引入到中心差分卡尔曼滤波算法中,重复利用观测信息,采用经典的非线性非高斯模型进行仿真实... 针对中心差分卡尔曼滤波(CDKF)跟踪时估计精度较低这一不足,提出了一种基于迭代测量更新的中心差分卡尔曼滤波(ICDKF)方法。本文将迭代滤波理论引入到中心差分卡尔曼滤波算法中,重复利用观测信息,采用经典的非线性非高斯模型进行仿真实验,给出了该算法与扩展卡尔曼滤波(EKF)、中心差分卡尔曼滤波(CDKF)的仿真结果,并分析了其跟踪性能和均方根误差。实验结果表明,迭代中心差分卡尔曼滤波(ICDKF)算法不仅具有无需计算Jacobian矩阵的优点,而且具有更高的估计精度。 展开更多
关键词 非线性 迭代 测量更新 中心差分卡尔曼滤波(CDKF) Levenberg-Marquardt方法
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基于平方根中心差分卡尔曼滤波的大方位失准角初始对准 被引量:11
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作者 郝燕玲 杨峻巍 +1 位作者 陈亮 郝金会 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期180-184,189,共6页
基于大方位失准角条件下捷联惯导系统误差模型的非线性特点,采用非线性滤波方法进行初始对准。扩展卡尔曼滤波存在精度低,且需要计算雅可比矩阵等不足,而中心差分卡尔曼滤波在递推过程中具有计算量大,数值不稳定等缺点。针对上述问题采... 基于大方位失准角条件下捷联惯导系统误差模型的非线性特点,采用非线性滤波方法进行初始对准。扩展卡尔曼滤波存在精度低,且需要计算雅可比矩阵等不足,而中心差分卡尔曼滤波在递推过程中具有计算量大,数值不稳定等缺点。针对上述问题采用了一种改进的中心差分滤波算法——平方根中心差分卡尔曼滤波。仿真结果表明,与扩展卡尔曼滤波相比,平方根中心差分卡尔曼滤波对方位失准角的对准精度由24.5′提高到5.83′,并且避免了计算雅可比矩阵带来的不便;与中心差分滤波相比,平方根中心差分卡尔曼滤波在保证滤波精度的同时,降低了滤波的计算量,提高了滤波的数值稳定性。 展开更多
关键词 大方位失准角 初始对准 平方根中心差分卡尔曼滤波 扩展卡尔曼滤波
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二阶中心差分粒子滤波算法 被引量:12
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作者 石勇 韩崇昭 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期409-413,共5页
为了改善非线性系统状态估计问题中粒子滤波算法的估计精度,提出采用二阶中心差分滤波方法来产生建议分布函数的新算法.新算法对非线性系统方程作中心差分的二阶Stirling插值公式进行展开,不需要计算雅克比矩阵,易于实现,并且采用Chole... 为了改善非线性系统状态估计问题中粒子滤波算法的估计精度,提出采用二阶中心差分滤波方法来产生建议分布函数的新算法.新算法对非线性系统方程作中心差分的二阶Stirling插值公式进行展开,不需要计算雅克比矩阵,易于实现,并且采用Cholesky分解技术保证了协方差的正定性,在一定程度上减小了局部线性化近似的截断误差,并且在系统状态转移概率的基础上融合了最新的量测数据,提高了建议分布对系统状态后验概率的逼近程度.仿真实验表明,与无迹粒子滤波算法相比,新算法的计算量更小,估计精度提高了20%以上. 展开更多
关键词 状态估计 非线性系统 粒子滤波 中心差分
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基于迭代中心差分卡尔曼滤波的说话人跟踪方法 被引量:10
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作者 侯代文 殷福亮 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第7期1684-1689,共6页
利用状态空间方法对说话人进行语音跟踪时,观测方程的非线性会影响说话人位置的估计精度。该文将迭代滤波理论与中心差分卡尔曼滤波技术相结合,提出迭代的中心差分卡尔曼滤波方法,并应用于说话人跟踪系统。仿真实验结果表明,该文所提出... 利用状态空间方法对说话人进行语音跟踪时,观测方程的非线性会影响说话人位置的估计精度。该文将迭代滤波理论与中心差分卡尔曼滤波技术相结合,提出迭代的中心差分卡尔曼滤波方法,并应用于说话人跟踪系统。仿真实验结果表明,该文所提出的方法减少了系统线性化误差,增强了滤波算法的鲁棒性,提高了说话人跟踪精度。 展开更多
关键词 说话人跟踪 中心差分 卡尔曼滤波 麦克风阵列 Levenberg-Marquardt方法
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GPU通用计算平台上中心差分格式显式有限元并行计算 被引量:11
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作者 蔡勇 李光耀 王琥 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期412-419,共8页
显式有限元是解决平面非线性动态问题的有效方法.由于显式有限元算法的条件稳定性,对于大规模的有限元问题的求解需要很长的计算时间.图形处理器(GPU)作为一种高度并行化的通用计算处理器,可以很好解决大规模科学计算的速度问题.统一计... 显式有限元是解决平面非线性动态问题的有效方法.由于显式有限元算法的条件稳定性,对于大规模的有限元问题的求解需要很长的计算时间.图形处理器(GPU)作为一种高度并行化的通用计算处理器,可以很好解决大规模科学计算的速度问题.统一计算架构(CUDA)为实现GPU通用计算提供了高效、简便的方法.因此,建立了基于GPU通用计算平台的中心差分格式的显式有限元并行计算方法.该方法针对GPU计算的特点,对串行算法的流程进行了优化和调整,通过采用线程与单元或节点的一一映射策略,实现了迭代过程的完全并行化.通过数值算例表明,在保证计算精度一致的前提下,采用NVIDIA GTX460显卡,该方法能够大幅度提高计算效率,是求解平面非线性动态问题的一种高效简便的数值计算方法. 展开更多
关键词 图形处理器 CUDA 中心差分 显式有限元 并行计算
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对流方程的四阶中心差分格式 被引量:6
11
作者 魏小溪 李宏 李德茂 《内蒙古大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期611-615,共5页
在模拟波现象的领域里,有限差分方法有着广泛的应用.对线性波传播方程(即对流方程)的一个空间上四阶中心差分、时间上蛙跳的格式给出了数值实验结果.通过导出的该格式的modifiedPDE及余项效应分析理论,改造了原格式,从而提高了数值结果... 在模拟波现象的领域里,有限差分方法有着广泛的应用.对线性波传播方程(即对流方程)的一个空间上四阶中心差分、时间上蛙跳的格式给出了数值实验结果.通过导出的该格式的modifiedPDE及余项效应分析理论,改造了原格式,从而提高了数值结果的性能.同时,利用Runge-Kutta时间离散方法取代了蛙跳格式,在不增加格式复杂度的前提下,改进了数值结果.最后分析了实验现象的成因,并简要讨论了一些高阶紧致差分格式. 展开更多
关键词 中心差分格式 数值模拟 对流方程 MODIFIED PDE 余项效应分析
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基于中心差分的对流扩散方程四阶紧凑格式 被引量:9
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作者 陈国谦 陈矛章 《计算物理》 CSCD 北大核心 1994年第4期413-424,共12页
在经典中心差分格式的基础上,提出对流扩散方程的四阶紧凑差分格式。具体方法是,先就一维情形,将中心差分格式改造为不受网格Reynolds数限制的恒稳二阶格式,再在不增加相关网格点的前提下,通过格式中对流系数和源项的摄动... 在经典中心差分格式的基础上,提出对流扩散方程的四阶紧凑差分格式。具体方法是,先就一维情形,将中心差分格式改造为不受网格Reynolds数限制的恒稳二阶格式,再在不增加相关网格点的前提下,通过格式中对流系数和源项的摄动处理,使稳格式的精度提高至四阶.本文并作一、二、三维流动模型方程及高Rayleigh数自然对流传热问题的数值求解,例示本文格式的优良性态. 展开更多
关键词 对流扩散方程 中心差分 四阶紧凑格式
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基于改进的平方根中心差分卡尔曼滤波的单站无源定位算法 被引量:3
13
作者 刘学 焦淑红 孙亮 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期1777-1782,共6页
针对单站无源定位可观测性弱、收敛速度慢、定位精度差等问题,推导出了一种带次优渐消因子的平方根中心差分卡尔曼滤波算法。在正交原理的约束下,通过引入自适应次优渐消因子实时调整增益矩阵,保证不同时刻残差序列相互正交,提高了滤波... 针对单站无源定位可观测性弱、收敛速度慢、定位精度差等问题,推导出了一种带次优渐消因子的平方根中心差分卡尔曼滤波算法。在正交原理的约束下,通过引入自适应次优渐消因子实时调整增益矩阵,保证不同时刻残差序列相互正交,提高了滤波器对状态变化的反应速度和对有偏估计的自适应修正能力。同时,使用误差协方差的平方根替代协方差参与滤波,保证滤波算法的数值稳定性。仿真结果表明,新算法稳定性更好、收敛速度更快、定位精度更高。 展开更多
关键词 信息处理技术 单站无源定位 次优渐消因子 中心差分卡尔曼滤波算法 残差序列
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基于中心差分的机动辐射源单站被动跟踪算法 被引量:2
14
作者 杨争斌 郭福成 周一宇 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第12期2871-2875,共5页
针对机动辐射源的单站被动跟踪问题,结合中心差分滤波(central difference filter)方法,该文提出了一种基于中心差分的交互多模型(IMM)机动目标跟踪算法,无需计算基于EKF(Extended Kalman Filter)方法所需的Jacobian矩阵,易于实现。将传... 针对机动辐射源的单站被动跟踪问题,结合中心差分滤波(central difference filter)方法,该文提出了一种基于中心差分的交互多模型(IMM)机动目标跟踪算法,无需计算基于EKF(Extended Kalman Filter)方法所需的Jacobian矩阵,易于实现。将传统IMM算法中协方差的传递改造为平方根滤波形式,数值稳定性更好。将该算法应用到联合利用径向加速度和角度信息的单站定位系统,与基于EKF的IMM算法和基于UT(Unscented Transformation)的IMM算法仿真比较表明,该文算法和基于UT的IMM算法性能相当,比基于EKF的算法具有更高的跟踪精度。 展开更多
关键词 机动跟踪 无源定位 交互多模型 中心差分 平方根滤波
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基于中心差分卡尔曼滤波器的快速SLAM算法 被引量:2
15
作者 田翔 张亮 陈耀武 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第9期1454-1461,共8页
针对密集路标环境下机器人同时定位与地图创建(SLAM)速度缓慢以及一致性不够收敛,提出了一种使用Stirling多项式插值方法对非线性过程进行近似的卡尔曼滤波器,同时利用路标测量统计信息对SLAM过程中的状态向量和状态协方差进行动态调整... 针对密集路标环境下机器人同时定位与地图创建(SLAM)速度缓慢以及一致性不够收敛,提出了一种使用Stirling多项式插值方法对非线性过程进行近似的卡尔曼滤波器,同时利用路标测量统计信息对SLAM过程中的状态向量和状态协方差进行动态调整的SLAM方法.此方法对预测方程和测量方程使用Stirling多项式插值方法可以近似到二级甚至是更高级的泰勒展开.使用路标统计信息动态计算各个路标对于当前时刻状态向量的权重,利用此权重进行状态向量和状态向量协方差动态调整.实验表明无论是在稀疏路标环境下还是在密集路标环境下此方法在内存占用、SLAM速度以及对机器人定位的一致性上都优于FASTSLAM. 展开更多
关键词 同步定位与地图重建 Stirling多项式插值 中心差分卡尔曼滤波器 一致性 统计信息
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基于中心差分卡尔曼滤波的SINS初始对准研究 被引量:5
16
作者 刘育浩 黄新生 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2009年第2期189-191,共3页
研究了在大失准角条件下,捷联惯导系统初始对准非线性误差模型,分析了扩展卡尔曼滤波算法因对非线性模型线性化而存在的缺点,研究了中心差分卡尔曼滤波算法,提出将中心差分卡尔曼滤波算法应用于捷联惯导系统大失准角初始对准中。仿真结... 研究了在大失准角条件下,捷联惯导系统初始对准非线性误差模型,分析了扩展卡尔曼滤波算法因对非线性模型线性化而存在的缺点,研究了中心差分卡尔曼滤波算法,提出将中心差分卡尔曼滤波算法应用于捷联惯导系统大失准角初始对准中。仿真结果表明,在水平失准角为小角度、方位失准角为大角度时,中心差分卡尔曼滤波算法同扩展卡尔曼滤波算法相比,提高了初始对准的估计精度和收敛速度。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 初始对 准大方位失准角 非线性滤波 中心差分卡尔曼滤波
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基于中心差分扩展卡尔曼滤波的电源频率估计 被引量:2
17
作者 付巍 朱岩 +1 位作者 付军立 侯毅 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2010年第3期31-34,38,共5页
针对扩展卡尔曼滤波算法(EKF)和无迹卡尔曼滤波算法(UKF)在处理飞机供电系统的交流电压频率估计方面所表现出的估计精度和实时性问题,提出了一种采用中心差分计算EKF中非线性函数一阶导数的基于中心差分扩展卡尔曼滤波(CDEKF)算法。理... 针对扩展卡尔曼滤波算法(EKF)和无迹卡尔曼滤波算法(UKF)在处理飞机供电系统的交流电压频率估计方面所表现出的估计精度和实时性问题,提出了一种采用中心差分计算EKF中非线性函数一阶导数的基于中心差分扩展卡尔曼滤波(CDEKF)算法。理论分析和仿真表明:CDEKF虽然计算时间比EKF稍有增加,但比UKF的计算时间少,而计算精度比EKF有显著提高,与UKF的计算精度相当。 展开更多
关键词 飞机供电系统 中心差分扩展卡尔曼滤波算法 频率估计
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采用强跟踪中心差分滤波器的汽车状态和参数估计 被引量:2
18
作者 李静 张家旭 +1 位作者 张艳华 陈立军 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1329-1335,共7页
采用3自由度非线性汽车动力学模型作为汽车状态和时变参数估计的标称模型,利用强跟踪中心差分卡尔曼滤波器(CDKF)对汽车的纵向速度、质心侧偏角和横摆角速度等信息,以及标称模型的前、后轴等效时变侧偏刚度进行了估计。为验证强跟踪CDK... 采用3自由度非线性汽车动力学模型作为汽车状态和时变参数估计的标称模型,利用强跟踪中心差分卡尔曼滤波器(CDKF)对汽车的纵向速度、质心侧偏角和横摆角速度等信息,以及标称模型的前、后轴等效时变侧偏刚度进行了估计。为验证强跟踪CDKF算法的估计性能,采用模型在环和硬件在环的方式进行多种工况的仿真验证。结果表明,该算法具有可行性和准确性。 展开更多
关键词 车辆工程 汽车动力学 时变模型参数 强跟踪中心差分卡尔曼滤波器 状态和参数估计
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一类抛物型偏微分方程的特征中心差分方法 被引量:2
19
作者 朱泉涌 王全祥 付菊 《纯粹数学与应用数学》 CSCD 2012年第4期507-515,共9页
运用特征中心差分方法来求解一类抛物型偏微分方程.通过对网格的不均匀剖分来离散方程,得到方程的特征中心差分格式.作了H1误差估计,给出了相应的定理.数值实验表明该方法对解此类问题是高效稳定的.
关键词 地下水污染模型 特征中心差分方法 误差估计
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抛物型微分方程的Crank-Nicolson块中心差分方法 被引量:1
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作者 任宗修 张秀春 银召利 《河南师范大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期15-19,共5页
针对有界区域上的抛物型微分方程讨论了Crank-Nicolson块中心差分法,在非等距剖分的网格上得了近似解和解的一阶导数的L2模误差估计,重要的是提高了时间上的精度.数值试验结果与理论分析一致,说明格式具有高效的收敛性.
关键词 抛物型微分方程 Crank-Nicolson块中心差分方法 误差估计
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