一种非线性卡尔曼滤波测量车辆状态和预测轨迹方法

1

作者 阳方平 《科技视界》 2024年第28期35-37,共3页

文章基于车辆的运动学模型,提出一种非线性卡尔曼滤波测量车辆状态和预测轨迹的方法。将状态变量定义为车辆位置,朝向,线速度,操舵角组成的五维向量,设计了非线性卡尔曼滤波器。通过将基于状态的非线性卡尔曼滤波器,转换为基于状态误差... 文章基于车辆的运动学模型,提出一种非线性卡尔曼滤波测量车辆状态和预测轨迹的方法。将状态变量定义为车辆位置,朝向,线速度,操舵角组成的五维向量,设计了非线性卡尔曼滤波器。通过将基于状态的非线性卡尔曼滤波器,转换为基于状态误差反馈的线性卡尔曼模型,证明了方法的稳定性。该方法具有简单高效的特点,适用于移动机器人在低速作业环境下对车辆轨迹实时预测的实际要求。 展开更多

关键词 非线性卡尔曼滤波 车辆轨迹预测 机器人

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一种新的自适应非线性卡尔曼滤波算法 被引量：11

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作者 王秋平 陈娟 +1 位作者 王显利 王习文 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第7期17-21,27,共6页

为避免由于系统噪声统计特性不准确所导致的滤波性能下降问题,改进了一种基于新息的系统噪声方差调整方法,并将其与扩展卡尔曼滤波、Unscented卡尔曼滤波和差分滤波相结合,形成自适应非线性卡尔曼滤波。将此方法应用到非线性测量光电跟... 为避免由于系统噪声统计特性不准确所导致的滤波性能下降问题,改进了一种基于新息的系统噪声方差调整方法,并将其与扩展卡尔曼滤波、Unscented卡尔曼滤波和差分滤波相结合,形成自适应非线性卡尔曼滤波。将此方法应用到非线性测量光电跟踪系统中,并与采用基本非线性卡尔曼滤波进行性能对比。仿真实验结果证明该方法可以实时调整系统噪声方差,有效地避免由于系统噪声统计特性不准确所带来的滤波性能下降的问题,而且其性能明显优于基本非线性卡尔曼滤波。 展开更多

关键词 系统噪声方差估计 卡尔曼滤波 自适应非线性卡尔曼滤波 非线性测量

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基于高斯–广义双曲混合分布的非线性卡尔曼滤波 被引量：5

3

作者 王国庆 杨春雨 +1 位作者 马磊 代伟 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期448-460,共13页

本文研究带非平稳厚尾非高斯量测噪声的非线性系统状态估计问题.考虑到广义双曲分布包含多种常见厚尾分布特例,且其混合分布为共轭的广义逆高斯分布,选用广义双曲分布建模厚尾噪声;进而引入伯努利变量构建高斯–广义双曲混合分布来建模... 本文研究带非平稳厚尾非高斯量测噪声的非线性系统状态估计问题.考虑到广义双曲分布包含多种常见厚尾分布特例,且其混合分布为共轭的广义逆高斯分布,选用广义双曲分布建模厚尾噪声;进而引入伯努利变量构建高斯–广义双曲混合分布来建模非平稳厚尾噪声,并利用该分布的高斯分层结构得到系统的概率模型.随后采用变分贝叶斯方法实现对系统状态以及噪声参数的后验估计,得到针对此类噪声系统的卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)框架,现有的几种鲁棒滤波算法均是本文算法的特例.机器人跟踪仿真实验表明,所提算法与同类算法相比具有更好的估计精度和数值稳定性,且对于初始参数具有较好的鲁棒性. 展开更多

关键词 非线性卡尔曼滤波 高斯–广义双曲分布 非平稳噪声 厚尾分布 变分贝叶斯

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基于非线性卡尔曼滤波方法的船载储能系统荷电状态估计 被引量：1

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作者 叶惠丽 鄢伦 +3 位作者 文书礼 朱淼 鲁张超 江昇 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2023年第8期114-120,176,共8页

全电力船舶的储能系统已成为影响船舶安全稳定航行的关键因素,但目前对于新能源船舶储能系统的荷电状态估计问题鲜有研究。搭建船载锂电池储能系统数学模型,并基于非线性卡尔曼滤波方法,对新能源船舶锂电池储能系统进行荷电状态估计。... 全电力船舶的储能系统已成为影响船舶安全稳定航行的关键因素,但目前对于新能源船舶储能系统的荷电状态估计问题鲜有研究。搭建船载锂电池储能系统数学模型,并基于非线性卡尔曼滤波方法,对新能源船舶锂电池储能系统进行荷电状态估计。仿真结果表明,所提出的方法不仅可以准确估计船载锂电池储能系统的剩余能量,而且估计精度较高,有利于延长电池的安全使用寿命,保障新能源船舶满足航行需求,为绿色船舶的智能航行提供了理论参考。 展开更多

关键词 新能源船舶 锂电池储能 非线性卡尔曼滤波 荷电状态估计

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GPS定位中非线性卡尔曼滤波研究分析

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作者 翟天源 《城市地理》 2017年第12X期169-169,共1页

GPS定位中常采用线性卡尔曼滤波模型,由于线性化模型精度很难满足高精度用户要求。为此,本文介绍了非线性卡尔曼滤波常使用的扩展卡尔曼滤波(EKF)和基于Bancroft算法的两步滤波法,并结合算例进行了比较分析。

关键词 GPS定位 非线性卡尔曼滤波 扩展卡尔曼滤波 Bancroft算法

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非线性卡尔曼滤波方法的实验比较 被引量：6

6

作者 谷丰 周楹君 +1 位作者 何玉庆 韩建达 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2014年第8期1387-1393,共7页

实际系统中存在的非线性因素和不确定性是实时状态测量以及不确定性估计算法需要解决的重要问题.以机器人系统中典型的动态目标观测问题为背景,采用多飞行机器人实验平台,分别针对EKF、UKF以及基于MIT规则的AUKF方法进行实验研究,并比... 实际系统中存在的非线性因素和不确定性是实时状态测量以及不确定性估计算法需要解决的重要问题.以机器人系统中典型的动态目标观测问题为背景,采用多飞行机器人实验平台,分别针对EKF、UKF以及基于MIT规则的AUKF方法进行实验研究,并比较了上述方法的计算速度及估计精度等性能.最后,根据实验结果并结合其原理分析了每种方法的特性. 展开更多

关键词 非线性卡尔曼滤波 性能比较 动态目标跟踪 飞行机器人

原文传递

非线性自适应平方根无迹卡尔曼滤波方法研究 被引量：18

7

作者 张玉峰 周奇勋 +1 位作者 周勇 张举中 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2016年第16期36-40,共5页

针对带有附加噪声且噪声特性未知的系统,提出了一种非线性卡尔曼滤波方法——自适应平方根无迹卡尔曼滤波(NASRUKF)方法,该方法基于平方根滤波的思想,对传统的Sage-Husa自适应滤波算法进行了改进,并与平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)算法... 针对带有附加噪声且噪声特性未知的系统,提出了一种非线性卡尔曼滤波方法——自适应平方根无迹卡尔曼滤波(NASRUKF)方法,该方法基于平方根滤波的思想,对传统的Sage-Husa自适应滤波算法进行了改进,并与平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)算法相结合用来进行非线性滤波。该算法能直接对非线性系统的状态方差阵和噪声方差阵的平方根进行递推与估算,确保状态和噪声方差阵的对称性和非负定性。将所提方法通过计算机仿真技术与SRUKF算法进行对比,结果表明NASRUKF方法在滤波精度、稳定性和自适应能力方面均优于SRUKF方法。 展开更多

关键词 非线性自适应平方根无迹卡尔曼滤波方法(NASRUKF) 卡尔曼滤波 平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF) Sage-Husa滤波 非线性滤波 预估

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基于支持向量机和卡尔曼滤波的机械零件剩余寿命预测模型研究 被引量：27

8

作者 于震梁 孙志礼 +1 位作者 曹汝男 王鹏 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期991-997,共7页

现有机械零件剩余寿命预测模型在建模过程中,无法同时采用已有数据库数据及被预测产品实时退化数据,为了弥补其不足,提出一种支持向量机(SVM)和非线性卡尔曼滤波相结合的机械零件剩余寿命预测模型。根据现有全寿命试验数据训练所得的SV... 现有机械零件剩余寿命预测模型在建模过程中,无法同时采用已有数据库数据及被预测产品实时退化数据,为了弥补其不足,提出一种支持向量机(SVM)和非线性卡尔曼滤波相结合的机械零件剩余寿命预测模型。根据现有全寿命试验数据训练所得的SVM回归模型,建立非线性卡尔曼滤波状态更新方程,依据机械零件退化特征构造时间更新方程,设定初始剩余寿命值及其方差,通过逐步迭代计算各时刻剩余寿命估计值及一定置信水平的置信区间。该计算模型能够充分利用现有零件与同类零件全寿命试验数据和被预测零件的实时状态退化数据,实现剩余寿命预测。以某型号滚动轴承为例,验证了所提出剩余寿命预测模型的精度、稳定性及工程应用价值。 展开更多

关键词 机械零件 剩余寿命 支持向量机 非线性卡尔曼滤波 置信区间

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含有多普勒频率的无迹卡尔曼滤波 被引量：3

9

作者 陈出新 周德云 汪凌霄 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2011年第4期1530-1532,共3页

针对传统扩展卡尔曼滤波不含多普勒频率和非线性的缺陷,提出一种新的含有多普勒频率的无迹卡尔曼滤波算法。新算法通过推导观测向量与状态向量之间的函数关系,结合无迹卡尔曼滤波思想,使得滤波精度有了明显提高。最后对新老算法进行了... 针对传统扩展卡尔曼滤波不含多普勒频率和非线性的缺陷,提出一种新的含有多普勒频率的无迹卡尔曼滤波算法。新算法通过推导观测向量与状态向量之间的函数关系,结合无迹卡尔曼滤波思想,使得滤波精度有了明显提高。最后对新老算法进行了仿真对比分析,结果表明,由于新算法在滤波过程中不需要计算系统的雅克比矩阵并且加入了多普勒频率,较传统扩展卡尔曼滤波算法具有更高的精度和良好的跟踪性能。 展开更多

关键词 非线性卡尔曼滤波 无迹卡尔曼滤波 多普勒频率 目标跟踪

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卡尔曼滤波算法在多传感器融合技术中的应用 被引量：7

10

作者 杨宏 吴旭光 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2009年第5期251-254,共4页

为了进一步提高测量精度,针对多传感器融合技术和非线性系统的连续-离散卡尔曼滤波算法的研究,提出了一种综合卡尔曼滤波和数据融合算法的优点相结合的估计技术和算法。仿真结果表明在使用连续-离散卡尔曼滤波方法估计的基础上,进一步... 为了进一步提高测量精度,针对多传感器融合技术和非线性系统的连续-离散卡尔曼滤波算法的研究,提出了一种综合卡尔曼滤波和数据融合算法的优点相结合的估计技术和算法。仿真结果表明在使用连续-离散卡尔曼滤波方法估计的基础上,进一步采用加权融合算法,可以降低系统测量量的噪声干扰,并明显改善传感器测量参数的估计精度,其算法也是递推算法,可以满足实际应用中的实时性要求。 展开更多

关键词 数据融合 加权融合估计 非线性卡尔曼滤波

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超视距目标跟踪的卡尔曼滤波算法研究 被引量：1

11

作者 郜丽鹏 朱嘉颖 游世勋 《应用科技》 CAS 2019年第4期61-69,共9页

针对有界范围内的运动目标进行超视距跟踪时出现的量测不可靠问题,提出一种卡尔曼滤波初值选取方案,对采用三点法求得超出界限的目标初始运动状态进行修正,再将其作为新的滤波初值,这一方法称为投影修正法。对比传统初值确定方法,并结合... 针对有界范围内的运动目标进行超视距跟踪时出现的量测不可靠问题,提出一种卡尔曼滤波初值选取方案,对采用三点法求得超出界限的目标初始运动状态进行修正,再将其作为新的滤波初值,这一方法称为投影修正法。对比传统初值确定方法,并结合3种传统非线性卡尔曼滤波算法,分别在目标与观测台的初始距离为600和1000时进行仿真验证。仿真结果显示,与传统方法相比,应用该初值确定方法能在探测距离相对误差为1%,探测角度误差为0.01rad时,明显提高滤波初期收敛速度且滤波精度不下降。此外,研究还发现,在利用投影修正法进行跟踪滤波时,同等条件下选用零值修正,收敛效果更好。 展开更多

关键词 无源探测 超视距目标跟踪 非线性卡尔曼滤波 初值选取

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内模自适应卡尔曼滤波在视觉诱发脑电信号提取中的应用──提取视觉诱发脑电信号的新方法之五 被引量：3

12

作者 徐宁寿 张建华 +2 位作者 曹正才 潘映辐 铁艳梅 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第2期136-142,共7页

基于确定性有用信号和扰动各自的内模建立了视觉诱发脑电（ＶＥＰ）和自发脑电（ＥＥＧ）混合信号的扩展状态空间模型．然后，将利用非线性推广卡尔曼滤波迭代型算法所形成的内模自适应卡尔曼滤波算法用于提取ＶＥＰ信号．数字仿真和临... 基于确定性有用信号和扰动各自的内模建立了视觉诱发脑电（ＶＥＰ）和自发脑电（ＥＥＧ）混合信号的扩展状态空间模型．然后，将利用非线性推广卡尔曼滤波迭代型算法所形成的内模自适应卡尔曼滤波算法用于提取ＶＥＰ信号．数字仿真和临床试用结果表明了该方法的有效性． 展开更多

关键词 视觉诱发电位 非线性推广卡尔曼滤波 内模自适应卡尔曼滤波 诱发脑电信号

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GPS定位中扩展卡尔曼滤波和基于Bancroft算法的2步滤波法的比较分析

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作者 马晓君 赵长胜 +1 位作者 夏美娟 赵雯雯 《江苏师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2015年第1期84-85,共2页

GPS定位中常用的线性卡尔曼滤波模型的精度不能完全满足要求.为此,介绍了非线性卡尔曼滤波常用的扩展卡尔曼滤波(EKF)和基于Bancroft算法的2步滤波法.算例分析表明,基于Bancroft算法的2步滤波法较优.

关键词 GPS定位 非线性卡尔曼滤波 扩展卡尔曼滤波 Bancroft算法

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提高惯导系统Unscented卡尔曼滤波实时性技术

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作者 周战馨 陈家斌 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2007年第6期37-39,共3页

Unscented卡尔曼滤波(UKF)通过构造一组,具有与给定状态估计相同的一、二阶矩,也可能是高阶矩的样本点,实现对非线性系统的状态估计,因此其计算效率取决于能够捕获这些数字特征的样本点数目。通过构造n+2个样本点来捕获n维状态变量的均... Unscented卡尔曼滤波(UKF)通过构造一组,具有与给定状态估计相同的一、二阶矩,也可能是高阶矩的样本点,实现对非线性系统的状态估计,因此其计算效率取决于能够捕获这些数字特征的样本点数目。通过构造n+2个样本点来捕获n维状态变量的均值和方差,提出了将这种方法应用于惯性导航的初始对准。仿真结果表明在同等滤波精度的情况下,该方法比UKF计算效率更高,实时性更好。 展开更多

关键词 非线性滤波 Unscented卡尔曼滤波 初始对准

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基于肌电−惯性融合的人体运动估计:高斯滤波网络方法

15

作者 杨旭升 李福祥 +1 位作者 胡佛 张文安 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期991-1000,共10页

本文研究了基于肌电(Electromyography,EMG)−惯性融合的人体运动估计问题,提出了一种序贯渐进高斯滤波网络(Sequential progressive Gaussian filtering network,SPGF-net)估计方法来形成肌电和惯性的互补性优势,以提高人体运动估计精... 本文研究了基于肌电(Electromyography,EMG)−惯性融合的人体运动估计问题,提出了一种序贯渐进高斯滤波网络(Sequential progressive Gaussian filtering network,SPGF-net)估计方法来形成肌电和惯性的互补性优势,以提高人体运动估计精度和稳定性.首先,利用卷积神经网络对观测数据进行特征提取,以及利用长短期记忆(Long short-term memory,LSTM)网络模型来学习噪声统计特性和量测模型.其次,采用序贯融合的方式融合异构传感器量测特征,以建立高斯滤波与深度学习相结合的网络模型来实现人体运动估计.特别地,引入渐进量测更新对网络量测特征的不确定性进行补偿.最后,通过实验结果表明,相比于现有的卡尔曼滤波网络,该融合方法在上肢关节角度估计中的均方根误差(Root mean square error,RMSE)下降了13.8%,相关系数(R^(2))提高了4.36%. 展开更多

关键词 高斯滤波网络 多传感器融合 人体运动估计 非线性卡尔曼滤波

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基于神经网络的误差补偿滤波器在陀螺漂移误差模型辨识中的应用

16

作者 陈平 胡恒章 罗晶 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1998年第1期32-35,共4页

用神经网络补偿非线性卡尔曼滤波器的状态估计误差，并将其用于陀螺漂移误差模型的参数辨识中，仿真结果表明该方法的有效性。

关键词 神经网络 非线性卡尔曼滤波 参数辨识 误差补偿

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涡扇发动机部件特性的滤波自动修正更新方法 被引量：6

17

作者 金鹏 鲁峰 黄金泉 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2664-2672,共9页

针对航空发动机部件制造装配以及性能蜕化引起的平均模型与个体发动机之间的性能不匹配问题,提出一种基于非线性滤波算法的发动机部件特性自动修正方法。根据发动机部件级平均模型输出与个体量测数据的残差,利用数据处理策略结合无迹卡... 针对航空发动机部件制造装配以及性能蜕化引起的平均模型与个体发动机之间的性能不匹配问题,提出一种基于非线性滤波算法的发动机部件特性自动修正方法。根据发动机部件级平均模型输出与个体量测数据的残差,利用数据处理策略结合无迹卡尔曼滤波算法的不可测部件特性变化估计,自动更新发动机部件特性,建立发动机个体物理模型。通过小涵道比涡扇发动机仿真验证,结果表明该方法可自动修正发动机部件特性,相比较平均模型,通过该方法修正的发动机个体模型中各截面温度、压力计算偏差均在0.5%以内,有效提高涡扇发动机个体物理模型稳态、动态精度。 展开更多

关键词 涡扇发动机 部件级模型 部件特性更新 非线性卡尔曼滤波 自动修正

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基于非线性滤波估计的北斗B1QPSK信号跟踪方法

18

作者 李荣冰 黄隽祎 +1 位作者 刘建业 谢非 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2014年第9期1639-1643,共5页

复杂环境下的多普勒频移变化及信号功率衰减均会对载波准确跟踪造成影响.在研究北斗卫星B1频点信号结构的基础上,建立以环路中相关积分值为观测量的非线性EKF模型和UKF模型,并提出利用滤波估计状态量进行状态反馈控制的方法,从而解决了... 复杂环境下的多普勒频移变化及信号功率衰减均会对载波准确跟踪造成影响.在研究北斗卫星B1频点信号结构的基础上,建立以环路中相关积分值为观测量的非线性EKF模型和UKF模型,并提出利用滤波估计状态量进行状态反馈控制的方法,从而解决了载波跟踪环路在高动态及弱信号环境中难以高性能工作的问题.实验结果表明,状态反馈控制的EKF模型和UKF滤波模型能准确地跟踪弱信号及高动态下的信号变化,从而有效控制跟踪误差,为实现快速准确的载波跟踪奠定了基础. 展开更多

关键词 北斗信号 载波跟踪 非线性卡尔曼滤波 状态反馈控制

原文传递

静电加速度计悬浮质量块质心偏移量在轨标定 被引量：2

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作者 廖鹤 董丰 +1 位作者 向小丽 王本利 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第6期707-711,共5页

高精度静电加速度计已广泛地应用于航天任务中,用于测量作用于航天器的非引力加速度。如果静电加速度计悬浮质量块的质心与航天器的质心安装有偏差时,重力梯度力、姿态耦合产生的干扰加速度,静电加速度计控制系统引入的干扰加速度等干... 高精度静电加速度计已广泛地应用于航天任务中,用于测量作用于航天器的非引力加速度。如果静电加速度计悬浮质量块的质心与航天器的质心安装有偏差时,重力梯度力、姿态耦合产生的干扰加速度,静电加速度计控制系统引入的干扰加速度等干扰力会夹杂在测量数据中。针对这一问题,研究了航天器小质量特性变化情况下,当静电加速度计处于动态设计良好并进入稳态后,利用静电加速度计、陀螺仪和磁强计作为敏感元件,基于非线性卡尔曼滤波理论的静电加速度计悬浮质量块质心偏移量的在轨标定。仿真结果表明,该方案的精度X向可以达到0.1mm,Y和Z向能达到0.04mm。 展开更多

关键词 静电加速度计 陀螺 磁强计 非线性卡尔曼滤波 质心偏移量

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飞机舱音背景声下的鲁棒语音端点检测 被引量：2

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作者 雷鸣 李学仁 李果 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2008年第10期83-86,共4页

有效提取飞机舱音背景声下的语音信息对飞机失事原因调查十分重要。提出了基于统计模型的语音端点检测方法。利用高斯混合模型逐帧计算语音/非语音状态的输出概率,利用后向估计方法和平行非线性卡尔曼滤波器估计非平稳噪声帧。最后,通... 有效提取飞机舱音背景声下的语音信息对飞机失事原因调查十分重要。提出了基于统计模型的语音端点检测方法。利用高斯混合模型逐帧计算语音/非语音状态的输出概率,利用后向估计方法和平行非线性卡尔曼滤波器估计非平稳噪声帧。最后,通过似然比门限值的计算区分语音和非语音段。与目前典型的语音端点检测算法的对比实验表明,在飞机舱音背景声下,该算法具有较好的准确性、自适应性和鲁棒性。 展开更多

关键词 语音端点检测 统计模型 非线性卡尔曼滤波 后向估计 鲁棒

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