[發明專利]基于無跡卡爾曼濾波的GPS/INS組合導航方法

無效

• 申請號: 201310383044.2
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN103439731A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 劉崇華;楊波;張弓;舒衛平;姜竹青;黃承愷;王宇鵬;門愛東
• 申請（專利權）人: 北京空間飛行器總體設計部;北京郵電大學
• 主分類號: G01S19/49
• 分類號: G01S19/49;G01S19/52
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

1.一種基于無跡卡爾曼濾波的GPS/INS組合導航方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、將INS數據和相應的GPS數據組合在一起，采用無跡卡爾曼濾波方法建立GPS/INS組合導航模型并得到GPS在線時的最優值；

步驟2、將INS數據作為訓練數據與GPS在線時的最優值作為訓練目標結合在一起建立SVM回歸模型，該SVM回歸模型用于預測GPS離線時的導航數據。

2.根據權利要求1所述的基于無跡卡爾曼濾波的GPS/INS組合導航方法，其特征在于：所述GPS/INS組合導航模型選取組合導航的誤差為系統狀態，將姿態、速度、位置、陀螺儀和加速度的誤差組成狀態向量，該狀態向量為：

X=[φ_E,φ_N,φ_U,δV_E,δV_N,δV_U,δλ,δL,δh，?????????(1)

ε_bx,ε_by,ε_bc,ε_rx,ε_ry,ε_rz,λ_x,λ_y,λ_z]

上式中的E、N、U分別代表ENU框架中的東、北和天；φ為平臺的誤差角；δV為速度誤差；δλ，δL和δh分別為經度、緯度和高度值；ε為陀螺儀漂移量；λ為加速度計零偏；

定義狀態空間方程如下：

X·=F(t)X(t)+G(t)W(t)---(2)]]>

Z(t)=H(t)X(t)+V(t)??????????????(3)

其中，公式(2)是狀態空間的狀態方程，公式(3)是狀態空間的觀測方程，X(t)為式(1)中的狀態向量，F(t)為狀態矩陣，該狀態矩陣為誤差模型的非線性轉移矩陣；G(t)為噪聲驅動矩陣；W(t)為狀態噪聲矩陣；H(t)為融合位置和速度的測量矩陣，V(t)為測量噪聲矩陣。

3.根據權利要求2所述的基于無跡卡爾曼濾波的GPS/INS組合導航方法，其特征在于：所述的狀態矩陣F(t)為誤差模型的非線性轉移矩陣，所述的狀態噪聲矩陣W(t)的值為高斯白噪聲，測量噪聲矩陣V(t)的值為高斯白噪聲。

4.根據權利要求1所述的基于無跡卡爾曼濾波的GPS/INS組合導航方法，其特征在于：所述的SVM回歸模型為：

model=(V_EGPS,V_NGPS)/(V_EINS,V_NINS)

(V'_EGPS,V'_NGPS)=model(V'_EINS,V'_NINS)??????(5)

上式中，V'_EINS和V'_NINS表示東向和北向的訓練用INS數據；V'_EGPS和V'_NGPS分別表示東向和北向的用INS數據訓練而生成的GPS導航數據。

5.根據權利要求1所述的基于無跡卡爾曼濾波的GPS/INS組合導航方法，其特征在于：在建立SVM回歸模型時，使用模擬退火算法來計算SVM訓練過程中的兩個參數：核函數的參數g和懲罰函數的參數c。

6.根據權利要求5所述的基于無跡卡爾曼濾波的GPS/INS組合導航方法，其特征在于：計算核函數的參數g和懲罰函數的參數c的方法為：在取值范圍內隨機選取一組向量（c,g)，并隨機選取回歸精度和迭代步驟數L；在每一步中選擇一個與點（c,g）相鄰的點（c’,g’)并計算回歸精度s_i+1，如果當前的精度比前一精度s_i高，則把當前點記為最優值，否則，有概率π使(c,g)無法跳轉到(c’,g’)：π=exp((s_i-s_i-1)/T)，在足夠的迭代后即可完成。