基于联邦UKF算法的移动机器人自主组合导航

组合导航技术是解决地面机器人自主导航的一个有效途径,其中GPS/DR是一种典型的组合方式。常用的卡尔曼滤波主要用于处理线性问题,针对该导航系统非线性的特点,对Unscented卡尔曼滤波（UKF）与分散式滤波技术相结合的方法进行了研究,建立了用于GPS/DR导航系统的联邦UKF算法。数值仿真实验表明,联邦UKF比联邦EKF有更好的滤波精度,同时有更高的稳定性和容错性,是一种理想的GPS/DR导航非线性滤波方法。     

组合导航滤波方法对比研究

组合导航有多种算法,不同算法存在着理论上和使用条件的差异,并且各种导航滤波算法都有局限性.联邦滤波是应用广泛的一种组合导航滤波方法.动静态滤波是基于各传感器独立观测信息的一种组合导航新方法,而当模型和噪声存在不确定件时它们的滤波结果并不理想,H∞滤波对于上述问题可以有效解决.研究了上述三种导航滤波算法原理,分析了三种滤波算法的优缺点和实质,通过计算机仿真验证一个导航系统简单算例,对三种导航滤波算法性能进行比较分析并给出结论,为滤波算法在组合导航上的应用提供理论参考.     

动态捷联惯导/多卫星组合导航自适应联邦滤波算法研究

研究了一种基于动态扰动的滤波算法,用以提高动态扰动情况下捷联惯导/多卫星组合导航系统 的精度和可靠性．该算法采用几何精度因子（GDOP）对量测噪声进行自适应调节,利用卡尔曼滤波器的新息 量对状态噪声协方差阵进行整体控制,同时根据具有时变特性的各子系统误差协方差阵对信息分配系数进行 自适应调节．通过对SINS/GPS/Galileo/北斗组合导航系统的仿真,分析对比了常规联邦滤波、Sage 自适应联邦 滤波和本文所提自适应联邦滤波算法．结果表明,该自适应联邦滤波算法能够有效抑制动态扰动,提高组合 导航系统的精度和可靠性．     

基于新息正交原理的抗差UKF及其在INS/GPS组合导航中的应用

为提高标准UKF对异常的量测噪声统计的鲁棒性,提出了一种基于新息正交原理的抗差UKF算法.该算法根据新息序列的正交性确定最优的抗差因子,而后通过对新息协方差阵引入抗差因子在线调整滤波增益,进而抑制异常量测对滤波解的影响.将提出的算法应用于INS/GPS组合导航系统进行仿真验证,并与标准UKF和现有的抗差UKF进行比较,结果表明,当量测噪声统计不准确时,提出的基于新息正交原理的抗差UKF滤波性能明显优于上述两种算法,提高了组合导航系统的定位精度.     

联邦滤波车载组合导航系统算法改进研究

精度和可靠性为车载组合导航系统重要的性能指标,基于输出校正的无重置联邦滤波算法在航位推算/惯性导航/GPS(DR/INS/GPS)车载导航系统中具有最高的容错性能,但长时间导航误差发散。采用局部反馈对无重置滤波算法进行改进,研究改进算法的主滤波器权值矩阵构造问题,两局部滤波器相互独立,可以实现容错性能最佳,局部反馈则可提高车载导航系统的子滤波器精度。三组车载导航试验结果证明,改进算法长时间导航精度优于基于输出校正的无重置联邦滤波算法。     

自适应联邦卡尔曼滤波在机器人组合导航系统中的应用研究

利用里程计(OD)与全球定位系统(GPS)辅助捷联惯性导航系统(SINS)构成一种高可靠性的组合导航系统.推导并建立了局部滤波器的数学模型,并针对联邦滤波器在载体发生异常扰动时滤波精度较低的问题,设计了基于SINS/GPS/OD组合导航系统的自适应联邦滤波器,有效补偿了系统异常扰动或动力学模型误差.仿真模拟了机器人的全航线运行轨迹进行验证,仿真结果表明,SINS/GPS/OD组合导航系统的自适应联邦卡尔曼滤波算法与相同组合导航系统的非自适应联邦卡尔曼滤波算法相比,在保障机器人导航定位可靠性及容错能力的前提下,能有效抑制异常扰动的影响,导航精度得到进一步改善.     

重力辅助导航联邦滤波算法仿真研究

研究舰船综合导航问题.为了进一步适应现代导航自主、精确、隐蔽、抗干扰的要求,重力辅助导航KALMAN滤波算法计算量大、容错性差的缺点,本文对重力辅助导航系统进行了深入的研究.通过对重力辅助导航系统原理和联邦滤波算法,对重力子系统各部分进行了系统建模,并在确定了重力子系统量测矩阵和量测值的基础上,构建了重力辅助导航联邦滤波算法.通过对重力辅助导航联邦滤波算法和重力辅助导航KALMAN滤波算法的仿真试验比较,证明了算法具有精度高、稳定性好,容错性好、算法灵活等特点,能较好的满足重力辅助导航的实际需要,可以为设计提供依据.     

一种基于UKF改进算法的组合导航系统故障的检测方法

为了缩短组合导航故障检测的时间, 提高检测准确性, 在残差χ²检验法理论基础上, 对无迹卡尔曼滤波（UKF）进行研究。采用一种基于混合滤波思想的UKF, 该算法在时间更新步骤分为两个阶段, 利用线性方程得到状态的一步预测值并由此构造Sigma点, 通过求取Sigma点加权和来实现对量测值的一步预测, 降低了计算量。采用改进算法和标准UKF算法对含有故障的GPS/INS组合导航模型进行故障检测。仿真实验表明, 改进的算法能够更迅速地检测出故障, 有利于提高导航系统的稳定性, 在工程应用中有重要意义。     

高精度组合导航系统仿真

以车载捷联惯导系统SINS与全球定位系统GPS的组合导航系统为研究对象,为了解决常规卡尔曼滤波器在非线性时变系统中由于线性化误差导致滤波发散的问题,将UKF算法引入到SINS/GPS组合导航系统。UKF同时适用于线性系统和非线性系统,且不需要对噪声的统计特性精确已知。通过建立SINS/GPS组合模型,对其进行了MATLAB仿真。对比常规卡尔曼滤波器与UKF算法的滤波效果可知,UKF算法提高导航解的精度和收敛速度,同时系统的鲁棒性也得到了提高。     

UKF在INS/GPS组合导航直接法滤波中的应用

INS/GPS组合导航系统直接法滤波中是直接以导航系统输出的导航参数(位置、速度等)作为状态,所以系统方程为非线性方程。UKF(Unscented Kalman Filter)是一类以UT变换为基础,以卡尔曼线性滤波为框架,采用确定性采样策略逼近非线性分布的非线性滤波算法。由于它是对后验概率密度进行近似来得到滤波估计,所以避免了非线性系统中状态方程的线性化问题,能较好地解决系统方程非线性问题。论文INS/GPS组合导航系统中采取直接法,建立非线性模型进行UKF滤波解算,并与EKF方法比较,实验结果显示UKF方法能更好地解决系统状态方程非线性的问题,并得到更高的导航精度。     

新型联邦最小二乘滤波算法及应用

为克服多传感器信息融合时联邦Kalman滤波在系统噪声和测量噪声的统计信息不准 确时所存在的局限性,提出了一种基于最小二乘估计的新型联邦滤波算法,定义为联邦最小二乘 滤波.定性讨论了它与联邦Kalman滤波的关系,通过在INS/双星/GPS组合导航系统中的 实际应用进一步地比较两种算法.实测数据的仿真结果证明,在系统噪声和测量噪声不准确的情 况下,联邦最小二乘滤波的精度要高于联邦Kalman滤波.     

一种基于LS-SVM 的联邦滤波故障检测方法

针对Х^2检验法在组合导航系统联邦滤波故障检测中的不足,提出一种基于最小二乘支持向量机（LS—SVM）的故障检测方法,即在LS-SVM对子滤波器新息进行预测的基础上构造故障检测量．以捷联惯导,卫星,天文组合导航系统为应用平台,采用无重置的联邦滤波对子系统突变和渐变两种故障的检测进行了仿真分析．仿真结果表明,所提出的LS-SVM检测法比残差Х^2检验法具有更好的故障检测能力,由此验证了方法的有效性．     

自适应联合滤波模型及其在车载SINS/GPS组合导航系统中的应用

本文提出了一种自适应联合滤波模型结构及其算法,定义了联合滤波模型信息 分配系数的自适应调节准则．并设计了车载SINS/GPS组合导航系统的自适应联合滤波器,给 出了滤波算法．理论分析和实验室组合导航实验表明,引入该准则的自适应联合滤波算法大 大提高了系统容错性和定位精度．     

双重自适应联邦滤波在SINS-卫星组合中的应用研究

针对常规联邦卡尔曼滤波需要确切已知系统噪声统计特性的局限性,结合多信息组合导航中惯性导航系统噪声难以确切感知和卫星导航系统测量噪声不断变化的特点,提出了一种新的双重自适应联邦滤波算法。该算法不必知道系统噪声统计特性而能对测量噪声进行在线自适应调节,同时信息分配系数根据各卫星导航系统输出的几何精度因子(GDOP)进行自适应调节。通过SINS-GPS-Galileo-北斗组合导航系统将该算法与常规联邦滤波算法进行仿真比较,结果表明:该方法有效提高了组合导航系统的精度和可靠性,更适用于系统噪声未知和测量噪声不断变化的多信息组合导航系统。     

一种自适应联邦滤波在车载组合导航中的应用

联邦滤波在组合导航的应用中,具有容错性好、滤波精度高、计算量小以及实时性好的特点,但在无法得到准确的系统模型时,使用联邦滤波会出现滤波精度低甚至发散的情况。针对车载组合导航信息融合的高精度、高可靠性等要求,提出了一种组合导航的自适应联邦滤波算法。其主要思想是以判别观测数据中的野值存在与否为算法切换条件,存在野值时采用改进的增益矩阵滤波处理方法,不存在野值时则采用模糊自适应联邦滤波方法。将此方法用于SINS/GPS车载组合导航系统中,实验表明,采用的这种自适应滤波方法,能够有效抑制滤波发散,其滤波精度和收敛速度要优于常规联邦滤波,是一种有效的车载组合导航算法。     

车载GPS／DR／地图匹配组合导航系统的自适应联合卡尔曼滤波模型

首次设计了实现车载ＧＰＳ／ＤＲ／地图匹配组合导航系统最优综合的联合卡尔曼滤波器,给出了滤波算法,并提出一种自适应联合卡尔曼滤波器结构及其算法。理论分析及计算机仿真结果均表明,应用该自适应联合卡尔曼滤波器可大大提高车载ＧＰＳ／ＤＲ／地图匹配组合导航系统的定位精度及容错能力。     

Constant-round zero-knowledge proofs of knowledge with strict polynomial-time extractors for NP

Barak and Lindell showed that there exist constant-round zero-knowledge arguments of knowledge with strict polynomial-time extractors.This leaves the open problem of whether it is possible to obtain an analogous result regarding constant-round zero-knowledge proofs of knowledge for NP.This paper focuses on this problem and gives a positive answer by presenting a construction of constant-round zero-knowledge proofs of knowledge with strict polynomial-time extractors for NP.     

基于CPS架构的旋翼无人机组合定位建模研究

针对在特殊地区连续导航和组合导航冗余技术的问题,提出基于信息物理融合系统架构的BDS/GPS/SINS组合导航的旋翼无人机定位方案。以六旋翼为运载体,采用超紧组合导航结构和联邦式滤波结构建立模型,通过Simulink虚拟定位仿真,得到较为精确的位置信息。进一步搭建旋翼无人机物理融合定位系统实验平台,该平台的BDS/GPS接收机接收由NSS8000多星群模拟器提供的虚拟卫星导航电文信号,方便用户对CPS虚拟和现实环境的人机交互界面进行操作。通过定位信息融合进行基于BDS/GPS/SINS超紧组合导航的室内飞行实验,失星下定位精度都能达到2.0?m±0.5?m。仿真和实验结果表明,该定位系统具有信息物理融合的鲁棒性和安全可靠性。