[發(fā)明專利]一種基于改進(jìn)粒子濾波算法的導(dǎo)航增強(qiáng)協(xié)同定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310558631.4
• 申請日: 2023-05-18
• 公開（公告）號: CN116299597B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛瑞;馬穎
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 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(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所有限公司 11386
• 代理人: 李明里

本發(fā)明涉及一種基于改進(jìn)粒子濾波算法的導(dǎo)航增強(qiáng)協(xié)同定位方法，包括以下步驟：步驟S1、根據(jù)空基導(dǎo)航增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動狀態(tài)，建立節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動模型；步驟S2、根據(jù)空基導(dǎo)航增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)偽距觀測值和與網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相對測距的觀測值，建立統(tǒng)一測量模型；步驟S3、基于建立的狀態(tài)空間模型和統(tǒng)一測量模型，采用改進(jìn)粒子濾波進(jìn)行遞推計(jì)算，得到導(dǎo)航增強(qiáng)自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的協(xié)同定位估計(jì)值；所述改進(jìn)粒子濾波的遞推計(jì)算過程中，采用支持向量回歸對后驗(yàn)概率密度進(jìn)行估計(jì)，并從中進(jìn)行重采樣以獲得新粒子。本發(fā)明能夠有效準(zhǔn)確估計(jì)后驗(yàn)概率密度，提高濾波精度，解決網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的協(xié)同定位問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于導(dǎo)航增強(qiáng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于改進(jìn)粒子濾波算法的導(dǎo)航增強(qiáng)協(xié)同定位方法。

背景技術(shù)

GNSS因其信號體制天然的脆弱性，可能遭受遮蔽、壓制、干擾及欺騙，出現(xiàn)服務(wù)中斷。為解決GNSS可用性降低甚至失效下的導(dǎo)航問題，可以通過信息增強(qiáng)、信號增強(qiáng)等手段提升衛(wèi)星導(dǎo)航的服務(wù)性能。由天基衛(wèi)星、空基飛行器及地基偽衛(wèi)星等構(gòu)成的天空地一體化導(dǎo)航增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)平臺間的協(xié)同，通過多源多層的導(dǎo)航增強(qiáng)提升導(dǎo)航服務(wù)質(zhì)量和可靠性。

然而，對于空基導(dǎo)航增強(qiáng)自組網(wǎng)，飛行器節(jié)點(diǎn)動態(tài)飛行，受所搭載的傳感器種類、數(shù)量和測量精度限制，難以獲得高精度時(shí)空基準(zhǔn)；節(jié)點(diǎn)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，軌跡的動態(tài)漂移影響網(wǎng)絡(luò)幾何構(gòu)型的穩(wěn)定性；節(jié)點(diǎn)之間的耦合關(guān)系易造成誤差的傳播及累積，影響導(dǎo)航服務(wù)性能。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在公開了一種基于改進(jìn)粒子濾波算法的導(dǎo)航增強(qiáng)協(xié)同定位方法，用于通過協(xié)同定位的方式，提高定位精度。

本發(fā)明公開了一種基于改進(jìn)粒子濾波算法的導(dǎo)航增強(qiáng)協(xié)同定位方法，包括以下步驟：

步驟S1、根據(jù)空基導(dǎo)航增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動狀態(tài)，建立節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動模型；

步驟S2、根據(jù)空基導(dǎo)航增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)偽距觀測值和與網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相對測距的觀測值，建立統(tǒng)一測量模型；

步驟S3、基于建立的狀態(tài)空間模型和統(tǒng)一測量模型，采用改進(jìn)粒子濾波進(jìn)行遞推計(jì)算，得到導(dǎo)航增強(qiáng)自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的協(xié)同定位估計(jì)值；

所述改進(jìn)粒子濾波的遞推計(jì)算過程中，采用支持向量回歸對后驗(yàn)概率密度進(jìn)行估計(jì)，并從中進(jìn)行重采樣以獲得新粒子。

進(jìn)一步地，在步驟S1中，空基導(dǎo)航增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動狀態(tài)為：

；

其中，為 k時(shí)刻節(jié)點(diǎn)的GNSS接收機(jī)天線在ECEF坐標(biāo)系中的位置，為 k時(shí)刻速度，為 k時(shí)刻加速度，為 k時(shí)刻接收機(jī)鐘差，為 k時(shí)刻鐘漂；

建立的節(jié)點(diǎn)運(yùn)動模型的狀態(tài)方程為：

；

其中，為狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，為 k-1時(shí)刻的節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動狀態(tài)，為 k-1時(shí)刻的狀態(tài)轉(zhuǎn)移噪聲。

進(jìn)一步地，狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣：

；

其中，，；

B為接收機(jī)時(shí)鐘狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；為系統(tǒng)的采樣周期。

進(jìn)一步地，建立統(tǒng)一測量模型的聯(lián)合觀測方程為：

；