Error Constraint Enhanced Particle Filter Using Quantum Particle Swarm Optimization

颗粒过滤器 粒子群优化 控制理论(社会学) 计算机科学 重采样 多群优化 职位(财务) 惯性测量装置 数学优化 算法 数学 滤波器(信号处理) 人工智能 计算机视觉 经济 财务 控制(管理)
作者
Jiawang Wan,Cheng Xu,Yidan Qiao,Xiaotong Zhang
出处
期刊:IEEE Sensors Journal [IEEE Sensors Council]
卷期号:21 (21): 24431-24439 被引量:11
标识
DOI:10.1109/jsen.2021.3113364
摘要

The position is one of the foremost imperative properties of an object. The Inertial Measurement Unit (IMU) development has enabled the system to continuously decrease in size, reduce power consumption, and become more and more universal. Although IMU meets the real-time needs of the localization system, it faces accumulative error and drifting problems. This paper presents an error constraint enhanced particle filter algorithm using quantum particle swarm optimization (EC-QPF), which achieves high-precision position estimation of target tracking with IMU. First, we proposed a quantum particle swarm optimization-based resampling method taking the place of the traditional weight-based resampling method in the particle filter, which avoids the particle impoverishment problem and keeps the particles' diversity. The theoretical foundation of error constraint was raised applied to enhance the performance of the proposed particle filter. The error constraint is established utilizing the known estimated center and confidence scale to achieve particle screening based on the geometrical position of particles. Numerical experimental results show that the proposed EC-QPF has a 67% improvement instead of other modified particle filters and more efficiently eliminates the cumulative error. Furthermore, higher accuracy and stability are obtained under the exact condition, demonstrating better performance than traditional particle filter methods.
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