[發明專利]一種基于改進粒子濾波算法的導航增強協同定位方法

有效

• 申請號: 202310558631.4
• 申請日: 2023-05-18
• 公開（公告）號: CN116299597B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 薛瑞;馬穎
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01S19/37
• 分類號: G01S19/37;G01S19/42;G01C21/20;G06F17/10
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所有限公司 11386
• 代理人: 李明里

1.一種基于改進粒子濾波算法的導航增強協同定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1、根據空基導航增強網絡中節點的運動狀態，建立節點的運動模型；

步驟S2、根據空基導航增強網絡中節點偽距觀測值和與網絡中其他節點進行相對測距的觀測值，建立統一測量模型；

步驟S3、基于建立的狀態空間模型和統一測量模型，采用改進粒子濾波進行遞推計算，得到導航增強自組網節點的協同定位估計值；

所述改進粒子濾波的遞推計算過程中，采用支持向量回歸對后驗概率密度進行估計，并從中進行重采樣以獲得新粒子；

在步驟S3中，采用改進粒子濾波進行遞推計算的過程包括：

步驟S301、進行粒子濾波的初始化；

步驟S302、從遞推的開始時刻起，進行粒子濾波的重要性采樣得到粒子集；

步驟S303、對前一時刻的粒子集進行時間更新和量測更新，得到當前時刻的運動狀態估計值；

步驟S304、計算混合權值，更新當前時刻的粒子權值，并進行歸一化處理，得到當前時刻的混合權值的粒子集；

步驟S305、判斷重采樣條件是否成立；是，則進入步驟S306進行重采樣；否，則將混合權值的粒子集作為當前時刻的粒子集進入步驟S307；

步驟S306、采用支持向量方法對后驗概率密度進行估計，并從中進行重采樣，以獲得當前時刻的重采樣后的粒子集；

步驟S307、使用當前時刻的粒子集進行狀態估計，輸出當前時刻的節點的運動狀態的最小均方誤差估計；

重復步驟S302-S307，直到遞推到結束時刻；

步驟S306，包括：

1）根據加權粒子構建密度估計的樣本；所述樣本為包括粒子的運動狀態估計、經驗分布函數和不敏感損失函數的三元組；

2）基于構建后驗概率密度估計的樣本構造出后驗概率密度估計問題，構造出的所述后驗概率密度估計問題為在Hilbert空間中支持向量的求解問題；

3）將后驗概率密度估計問題轉化為二次規劃問題，利用支持向量方法進行后驗概率密度估計的求解；所述二次規劃問題為包含正則項和經驗風險的最小化問題；

4）基于后驗概率密度估計進行隨機采樣產生新的粒子，計算每個粒子權值并進行歸一化，產生重采樣后的粒子集。

2.根據權利要求1所述的基于改進粒子濾波算法的導航增強協同定位方法，其特征在于，

在步驟S1中，空基導航增強網絡中節點的運動狀態為：

；

其中，為k時刻節點的GNSS接收機天線在ECEF坐標系中的位置，為k時刻速度，為k時刻加速度，為k時刻接收機鐘差，為k時刻鐘漂；

建立的節點運動模型的狀態方程為：

；

其中，為狀態轉移矩陣，為k-1時刻的節點的運動狀態，為k-1時刻的狀態轉移噪聲。

3.根據權利要求1所述的基于改進粒子濾波算法的導航增強協同定位方法，其特征在于，

狀態轉移矩陣：

；

其中，，；

B為接收機時鐘狀態轉移矩陣；為系統的采樣周期。

4.根據權利要求2所述的基于改進粒子濾波算法的導航增強協同定位方法，其特征在于，

建立統一測量模型的聯合觀測方程為：

；

其中，為空基導航增強網絡中節點的運動狀態，為量測誤差矩陣；觀測量；為節點中GNSS接收機對n顆導航衛星觀測的偽距觀測值；為節點中GNSS接收機對m個其他節點相對測距的測距觀測值；

；

其中，為對n顆導航衛星觀測的偽距誤差矢量；為對m個節點相對測距誤差矢量。