[發明專利]用于WSN/INS組合導航的多級非線性濾波器的控制方法

有效

• 申請號: 201210213414.3
• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN102692223A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 陳熙源;徐元;李慶華
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/16
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

1.一種用于WSN/INS組合導航的多級非線性濾波器的控制方法，其特征在于，包括下列步驟：

（1）組合方法將導航過程分為培訓過程和自適應補償過程兩部分，將有WSN信號的導航過程稱為培訓過程，只有INS信號的導航過程稱之為自適應補償過程；

（2）在培訓過程中，在本地相對坐標系中通過構建兩個濾波器將INS和WSN進行數據融合；?

（3）構建擴展卡爾曼濾波器1的系統方程，該系統方程以WSN每一時刻兩個方向的位置????????????????????????????????????????????????、速度作為系統狀態變量，濾波器的系統方程如式(1)所示，其中為采樣周期，為系統噪聲，

???????????(1)

擴展卡爾曼濾波器1的觀測方程以每個時刻未知節點與參考節點之間的距離為觀測量，與此同時，將載體速度傳感器測量的載體的速度也作為觀測量構建濾波器的觀測方程，濾波器的觀測方程如式(2)所示，

????????????(2)

其中，為RN節點在相對坐標系中的位置，為觀測噪聲；

（4）構建擴展卡爾曼濾波器2的系統方程，該系統方程以INS每一時刻兩個方向，即東向和北向的位置誤差、載體的前向和橫向速度誤差、前向和橫向加速度計誤差和航向角作為狀態變量，濾波器的系統方程如式(3)所示，其中為采樣周期，為系統噪聲，

???(3)

通過INS測量每個時刻未知節點在x和y方向，即東向和北向的位置，將得到的位置信息與參考節點的位置信息通過距離公式計算出INS測量得到的未知節點和第i個RN節點之間的距離，通過WSN中包含的超聲測距模塊測量出未知節點和第i個RN節點之間的距離，將的平方與的平方作差，差值定義為，在此基礎上，以作為濾波器的觀測量；與此同時，將INS測量的載體在兩個方向的速度與濾波器1輸出的最優速度預估作差，將差值也作為濾波器的觀測量，同時，將濾波器1中得到的航向角也作為觀測量，通過上述的觀測量構建觀測方程，

濾波器觀測方程如式(4)所示：

??(4)

其中，為參考節點在相對坐標系中的位置，，，；

（5）在濾波器進行數據濾波的過程中，將擴展卡爾曼濾波器2得到的這一時刻最優的誤差估計與時間加入到BP神經網絡算法中，通過人工智能算法構建INS預估的相對導航信息隨時間偏差的模型；

（6）若未知節點離開搭建有WSN的區域進入自適應補償階段，在這一階段，組合導航系統獲取不到WSN測量的相對導航信息，只能依靠MINS系統完成這一部分的自主導航，INS利用在培訓過程訓練的誤差模型對測量的絕對導航信息進行誤差補償，得到最優的導航信息。