[發(fā)明專利]一種基于廣義相對熵的容錯濾波方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010431864.4
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111854728B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王偉;叢寧;楊麗娜;史高峰
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G01C21/00
• 分類號: G01C21/00;G01C21/20;G01C21/16;G01S19/39;G01S19/48
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1.一種基于廣義相對熵的容錯濾波方法，其特征是：包括以下步驟

(1)獲取SINS系統(tǒng)與衛(wèi)星導(dǎo)航、地磁匹配導(dǎo)航和重力輔助導(dǎo)航輸出的數(shù)據(jù)；

(2)分別建立SINS/GPS、SINS/地磁匹配和SINS/重力輔助系統(tǒng)的狀態(tài)空間模型，選擇狀態(tài)量和觀測量；

(3)系統(tǒng)初始化；

(4)根據(jù)輸入子濾波器的k時刻的數(shù)據(jù)估計k+1時刻狀態(tài)，求解子系統(tǒng)的狀態(tài)一步預(yù)測和一步預(yù)測協(xié)方差矩陣進(jìn)行時間更新和量測更新；

(5)進(jìn)行故障參數(shù)判斷：如果子濾波器對k+1時刻的估計狀態(tài)經(jīng)故障參數(shù)判斷后顯示為故障，則關(guān)閉此通道，不再向主濾波器輸入信息，返回步驟(4)；如果子濾波器的估計狀態(tài)顯示為正常，則正常進(jìn)行步驟(6)；

(6)利用k時刻的數(shù)據(jù)對估計的k+1時刻進(jìn)行信息分配因子設(shè)計，并在主濾波器中進(jìn)行信息融合；

(7)根據(jù)主濾波器的輸出進(jìn)行導(dǎo)航參數(shù)校正；

(8)進(jìn)入下一時刻的濾波過程；

所述步驟(5)具體為：

通過馬氏距離獲得的數(shù)據(jù)分布均值：

為信息濾波形式的協(xié)方差矩陣，即

通過Burg矩陣獲得協(xié)方差矩陣散度：

其中，M表示狀態(tài)向量的維數(shù)；

獲取FKLD：

表示第i個子系統(tǒng)在第k時刻的預(yù)測增益，如下所示：

其中，表示第i個子系統(tǒng)在第k時刻的卡爾曼增益，表示第i個子系統(tǒng)在第k時刻的量測矩陣，N_i表示第i個子系統(tǒng)的量測維數(shù)；

表示第i個子系統(tǒng)在第k時刻的量測增益，如下所示

故障檢測閾值

其中，是第i個濾波器故障檢測的閾值，N_i表示第i個子系統(tǒng)的量測維數(shù)，r_i為第i個子系統(tǒng)的量測噪聲矩陣，h表示量測更新頻率；

故障檢測向量F：

令檢測向量F如下所示：

F＝[f₁,f₂,f₃]

檢測標(biāo)準(zhǔn)為：

其中，i＝1、2、3，根據(jù)檢測向量F來判斷組合導(dǎo)航系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如果F是零向量，則所有量測狀態(tài)良好；如果F是非零向量，則非零元素對應(yīng)的濾波器出現(xiàn)故障；

所述步驟(6)具體為：

信息分配因子：

信息分配：

其中表示主系統(tǒng)的在k時刻的預(yù)測增益，表示主系統(tǒng)在k時刻的狀態(tài)估計協(xié)方差矩陣。其中，表示主系統(tǒng)在k+1時刻的狀態(tài)估計值，表示第i個子系統(tǒng)在k+1時刻的狀態(tài)估計值；

主濾波器信息融合：

。