[發明專利]基于因子圖的動態分配與校正多源信息融合方法

有效

• 申請號: 201910177064.1
• 申請日: 2019-03-08
• 公開（公告）號: CN109883426B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發明（設計）人: 王偉;賈通;李欣;黃平
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01C21/16;G01S19/45;G01S19/47
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于多傳感器融合的導航技術領域和時間配準技術領域，具體涉及基于因子圖的動態分配與校正多源信息融合方法。針對現代導航系統應用環境日益復雜，傳感器的工作時間不連續，量測值時有時無，甚至出現輸出遲滯，傳統的聯邦濾波算法計算復雜，處理量測遲滯問題時精度降低。本發明使用因子圖概率模型對導航系統重新建模，保證了系統出現量測類型動態變化時的導航精度同時減少計算量，提高了系統的即插即用特性，針對量測遲滯問題，使用多種傳感器信息對延遲量測進行補償提高量測信息使用率與導航精度。仿真結果表明，所提出的算法在量測值時斷時續與輸出遲滯的情況下具有更好的魯棒性與容錯性，同時精度也得到了提高。

技術領域

本發明屬于多傳感器融合的導航技術領域和時間配準技術領域，具體涉及基于因子圖的動態分配與校正多源信息融合方法。

背景技術

傳感器技術的大力發展是當代導航手段日趨豐富的主要原因，各種高分辨率、高可靠性傳感器的出現使得導航系統發展尤為迅速。其中衛星導航以高精度與高覆蓋率被廣泛使用，在軍事與民事領域，衛星導航系統提供的定位、導航與授時，Position Navigationand Timing，PNT，服務是至關重要的，它為用戶提供了一個時空參考基準。但在實際應用背景下，GPS干擾條件存在諸多因素，會導致信號延遲接收或失鎖等情況。除GPS外，其他傳感器由于環境因素等也可能出現短時間或長時間失效的問題。為此導航系統需要具有對干擾環境下傳感器輸出動態處理的能力即即插即用能力。

針對量測遲滯問題，國內外學者都做了大量研究工作，文獻《一種新的SAR時延補償算法及其在組合導航中的應用》使用量測值本身進行插值預測，但當數據本身連續遲滯的情況下無法對自身估計校正；文獻《考慮量測滯后的INS/SAR組合導航非等間隔濾波算法研究》提出了使用INS數據對遲滯量測量進行補償的方法，但實際情況中由于慣導精度不足會導致補償效果不佳；針對傳感器即插即用問題，文獻《An Improved Multi-SensorFusion Navigation Algorithm Based on the Factor Graph》使用全局概率密度函數作為計算目標，使用過去所有時刻傳感器的輸出同時對當前時刻導航狀態進行估計，其計算復雜，在低成本的導航系統中難以保證實時性；文獻《基于因子圖的無人機全源導航關鍵技術研究》使用較為簡單的最小二乘方法對當前時刻的可用量測值進行融合，但該方法要求量測類型冗余度較高，增加了導航成本；而使用聯邦濾波的方法處理即插即用問題時需要事先預設好可用量測量對應的子濾波器，且系統運行后各子濾波器無論是否存在量測都要進行運算，計算量較大。

發明內容

本發明的目的在于克服多傳感器組合導航系統中量測輸出遲滯造成的導航精度下降與傳感器可用類型變化時造成的導航運算負擔增加的問題。

本發明的技術方案如下：

基于因子圖的動態分配與校正多源信息融合方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：建立導航系統的數學模型；

步驟2：使用多傳感器信息對遲滯量測量進行補償；

步驟3：使用即插即用因子圖模型建立系統狀態轉移與量測的概率模型；

步驟4：對所有可用量測值進行數據融合得到最優估計。

步驟1所述的建立導航系統的數學模型包括系統方程和量測方程，系統方程根據間接法選取系統15維狀態量：