一種基于變換采樣點的強跟蹤ukf的濾波方法
【專利摘要】本發明提供的是一種基于變換采樣點的強跟蹤UKF濾波方法。本發明包括(1)對系統進行初始參數設定；(2)根據正交變換采樣點的方法對Sigma點進行采樣，求出相應的預測方程，進行時間更新和量測更新；(3)計算漸消因子；(4)利用漸消因子計算新的一步預測協方差，重新計算Sigma點，通過非線性量測函數傳播，得到引入漸消因子後的自協方差和互協方差；(4)進行濾波更新，直至結束。本發明既有效的解決系統非局部采樣問題，在提高了系統精度，又使系統具有一定強跟蹤能力。該方法可用于改善系統模型不确定時魯棒性差，濾波發散的問題，并解決了高維系統中的非局部采樣問題，拓展了強跟蹤濾波的應用範圍。在MEMS/GPS組合導航系統中，該方法可提高其定位定姿性能。
【專利說明】—種基于變換采樣點的強跟蹤UKF的濾波方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及的是一種MEMS-1NS/GPS組合導航姿态及位置資訊的參數解算方法，尤其是一種改進的強跟蹤無迹卡爾曼濾波方法，它本質上是一種基于變換Sigma采樣點的強跟蹤濾波算法。
【背景技術】
[0002]随着對低成本輕品質、高精度導航系統的追逐，微慣性測量單元(MEMS-MU)和GPS組合系統在制導武器及艦船、車載、火箭制導領域得到了廣泛的應用。導航系統的資料解算是決定導航精度的關鍵環節，其中濾波精度的高低及将很大程度影響組合導航系統性倉泛。
[0003]在低精度慣導系統中，由于系統誤差較大且情況複雜，對系統的模組化很難精确，且對擾動缺乏抗性，這就需要具有一定魯棒性的濾波技術解決問題。強跟蹤濾波器(STF)的提出在一定程度上解決了系統動态性能的跟蹤問題及模組化不确定問題，但是要求非線性函數連續可微且強非線性濾波性能不佳成為其理論局限。有學者提出利用基于Unscented (無迹)變換的強跟蹤濾波器(UTSTF)來解決以上問題，由于無迹變換至少能以三階泰勒精度逼近任何非線性高斯系統狀态後驗均值和協方差，且無需計算非線性函數的雅各比矩陣，這樣UT變換便為克服STF的理論局限提供了有效解決途徑。然而，但是對于維數大于3的非線性濾波問題，容易存在傳遞的方差非正定進而導緻濾波算法的數值不穩定問題。正是處于對這個問題的認識,Arasaratnam提出了 CKF算法,并指出CKF在高維問題中較UKF具有更高的精度和穩定性。雖然CKF有效解決了 UKF算法數值不穩定性的問題，但是同時又引入了非局部采樣問題。非局部采樣問題是指對于基于采樣點傳遞均值和方差的非線性濾波算法，如果所使用的采樣點偏離中心點(均值處)很大，則可能引起濾波精度的下降。
【發明内容】
[0004]本發明的目的在于提供一種精度高，拓展強跟蹤算法的應用範圍的基于變換采樣點的強跟蹤UKF的濾波方法。
[0005]本發明的目的是這樣實作的:
[0006]在進行系統初始化之後，按如下步驟進行濾波:
[0007]步驟1:
[0008]根據變換采樣政策，确定采樣點的個數、位置及相應權值，％為k時刻的狀态的一步預測估計值、Pk為估計方差、η維系統具有2η個采樣點，采樣點X u表示如下
[0009]Xhk +4^7
[0010]Y = U1, Y2，…Y2n)，其中 Yk=Ulu, Yk’2，…Yk’n)T，k=l，2,…2n
[0011]YktIrA =-N/2cos((2r-l)kir/ii)[0012]
【權利要求】
1.一種基于變換采樣點的強跟蹤UKF的濾波方法，其特征是: 步驟1: 根據變換采樣政策，确定采樣點的個數、位置及相應權值I力k時刻的狀态的一步預測估計值、Pk為估計方差、n維系統具有2n個采樣點，采樣點X u表示如下
【文檔編号】G01C21/16GK103792562SQ201410061801
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月24日 優先權日:2014年2月24日
【發明者】周廣濤, 梁宏, 孫娜, 張麗麗, 孫豔濤, 王程程, 孫妍忞, 李佳璇 申請人:哈爾濱工程大學