[發明專利]一種基于狀態擴維的隱函數量測模型濾波方法有效
| 申請號： | 201710478805.0 | 申請日： | 2017-06-22 |
| 公開（公告）號： | CN107421543B | 公開（公告）日： | 2020-06-05 |
| 發明（設計）人： | 寧曉琳;孫曉函;吳偉仁;房建成;劉剛 | 申請（專利權）人： | 北京航空航天大學 |
| 主分類號： | G01C21/20 | 分類號： | G01C21/20 |
| 代理公司： | 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251 | 代理人： | 楊學明;顧煒 |
| 地址： | 100191*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 狀態 函數 模型 濾波 方法 | ||
1.一種基于狀態擴維的隱函數量測模型濾波方法，用于航天器自主導航，其特征在于，以航天器的位置和速度作為狀態量，構建狀態模型，該方法包括以下步驟：
第一步，首先，將k時刻的真實量測量擴展到狀態量Xk中，構造擴展后的狀態量和建立擴維狀態量滿足的系統模型；
第二步，初始化，根據系統模型，求解初始時刻的狀態量，將初始時刻的狀態量及其協方差陣代入第一步中構造好的擴展后的狀態量和中，分別記作和
第三步，時間更新，根據第二步中求得的擴展后的初始時刻的狀態量和協方差陣，計算預測的狀態及其誤差協方差陣其余的時刻，在計算預測的狀態及其誤差協方差陣時，則要根據第四步量測更新步驟中求得的狀態量以及相應的誤差協方差陣來求得；
第四步，量測更新，根據時間更新求解得到的狀態預測值，求解更新后的狀態估計以及相應的誤差協方差陣然后回到第三步，實現循環求解，直到濾波結束。
2.根據要求1所述的基于狀態擴維的隱函數量測模型濾波方法，其特征在于：所述第一步構造擴展后的狀態量，建立擴維狀態量滿足的系統模型如下：
其中，Xk和Zk分別為k時刻的狀態量和量測量，表示擴展后的狀態量，表示由實際量測量Zk和量測噪聲vk混合得到的真實的量測量；
式中，Fa(·)和分別表示擴展狀態量的狀態模型及其狀態誤差，h(·)是非線性顯式函數。
3.根據要求1所述的基于狀態擴維的隱函數量測模型濾波方法，其特征在于：所述第二步中，擴維后的狀態量及其協方差陣初始化為：
其中，E[x]表示x的期望值，Z1和N1分別表示初始時刻的量測量及其協方差陣，n和m分別代表狀態向量和量測向量的維數。
4.根據要求1所述的基于狀態擴維的隱函數量測模型濾波方法，其特征在于：所述第三步，時間更新如下：
式中，是滿足均值為協方差為的點，wi是第i個Sigma點的權值，為的協方差陣，其中，
式中，na表示擴展后的狀態量的維數，τ是標度參數，表示矩陣平方根的第i維列向量。
5.根據要求1所述的基于狀態擴維的隱函數量測模型濾波方法，其特征在于：所述第四步，量測更新如下：
其中，為濾波增益矩陣，Yk|k-1為量測的預測值，分別為相應的誤差協方差陣。
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