一种回溯算法结合数据时序重构融合滤波的初始对准方法
发布时间：2021-06-09 22:03
为了在提高鱼雷初始对准精度的同时保证较短的对准时间,文中在采用回溯算法进行初始对准的基础上,通过对存储数据的调用及线下处理,提出一种数据时序重构融合滤波算法,通过对存储数据进行再次调用、整体辨识、特征量提取和时序重构,构建多级滤波器,与传统"正向—逆向—正向"滤波回溯算法比较,实现了一定时间内滤波估计及对准精度的进一步提高。实航数据的仿真对比试验证明了该方法在精度及时间上的有效性。
【文章来源】：水下无人系统学报. 2020,28(03)北大核心
【文章页数】：8 页
【图文】：
回溯算法原理框图Fig.1Functionalblockdiagramofbacktrackingalgorithm
刻完成对准过程。回溯算法通过对在线数据进行存储,在完成误差修正后,再次调用存储数据,同时对滤波器进行初始化,以计算周期为时间单位再次进行“虚拟在线”滤波,人为延长数据利用时间,从而达到在几乎不占用对准时间条件下,提高对准精度的目的[6-9]。为保持数据时序上的连续性,一般回溯算法采用“正向—逆向—正向”的滤波方式。下面采用一组实航数据对回溯算法的有效性进行仿真分析,该实航数据的姿态与惯性测量单元(inertialmea-surementunit,IMU)输出曲线如图2所示。图2实航数据姿态及IMU输出曲线Fig.2OutputcurvesofattitudeandIMUofseatrialdata由图2可知,按姿态变化可将实航过程分为射前和射后阶段,在射前初始对准段分别进行常规及回溯初始对准,其中回溯算法采用“正向—逆向—正向”的交替滤波时序。转导航后,采集入水后的在线导航阶段解算的姿态及速度曲线进行比较,对比结果如图3所示。由图可知,回溯算法能够有效减小姿态及速图3传统对准算法与回溯算法修正后姿态及速度导航解算对比曲线Fig.3Comparisoncurvesofattitudeandspeednavigationresolutionsaftercorrectionbe-tweentraditionalalgorithmandbacktrack-ingalgorithm度初始误差,在一定程度上也消除了由于姿态误差引起的水平速度累积误差。结果验证了回溯算法对改善对准精度及导航解算精度的有效性。图4为北向和东向失谐角估计曲线。可以看出,回溯算法的“正向—逆向—正向”滤波能够对失谐角误差进行进一步的估计,但由于数据时序的不同,其2次估计状态显示出了不同的估计效果。在此基础上,开展存储
ǚ绞健Ｏ旅娌捎?一组实航数据对回溯算法的有效性进行仿真分析,该实航数据的姿态与惯性测量单元(inertialmea-surementunit,IMU)输出曲线如图2所示。图2实航数据姿态及IMU输出曲线Fig.2OutputcurvesofattitudeandIMUofseatrialdata由图2可知,按姿态变化可将实航过程分为射前和射后阶段,在射前初始对准段分别进行常规及回溯初始对准,其中回溯算法采用“正向—逆向—正向”的交替滤波时序。转导航后,采集入水后的在线导航阶段解算的姿态及速度曲线进行比较,对比结果如图3所示。由图可知,回溯算法能够有效减小姿态及速图3传统对准算法与回溯算法修正后姿态及速度导航解算对比曲线Fig.3Comparisoncurvesofattitudeandspeednavigationresolutionsaftercorrectionbe-tweentraditionalalgorithmandbacktrack-ingalgorithm度初始误差,在一定程度上也消除了由于姿态误差引起的水平速度累积误差。结果验证了回溯算法对改善对准精度及导航解算精度的有效性。图4为北向和东向失谐角估计曲线。可以看出,回溯算法的“正向—逆向—正向”滤波能够对失谐角误差进行进一步的估计,但由于数据时序的不同,其2次估计状态显示出了不同的估计效果。在此基础上,开展存储数据时序上的多样性重构,结合不同时序下的特性,采用数据融合算法,消除单向时序可能带来的个性偏差,进一步提高初始对准精度。3回溯算法结合数据时序重构融合滤波算法对存储数据时序多样性的重构,可以打破“正向—逆向—正向”滤波的单一时序模式,对存储数据加以充分利用及挖掘,同时辅以具有良好稳健性、宽阔覆盖区域、高测量维
【参考文献】：
期刊论文
[1]抗扰动的捷联惯导系统回溯参数辨识对准法[J]. 张朝飞,罗建军,侯永利. 中国惯性技术学报. 2015(06)
[2]严格逆向过程的罗经回溯对准方法[J]. 李京书,许江宁,何泓洋,查峰. 系统工程与电子技术. 2014 (02)
[3]基于数据存储与循环解算的SINS快速对准方法[J]. 刘锡祥,徐晓苏,李天旦,刘义亭,王立辉. 中国惯性技术学报. 2013(06)
[4]卡尔曼滤波器参数分析与应用方法研究[J]. 王学斌,徐建宏,张章. 计算机应用与软件. 2012(06)
[5]基于观测量扩充的捷联惯导快速初始对准方法[J]. 高伟,张鑫,于飞,冯晋. 系统工程与电子技术. 2011(11)
[6]一种新的捷联惯导系统对准方法[J]. 王岩,王立文. 鱼雷技术. 2010(04)
[7]捷联惯导系统快速初始对准的多级组合滤波实现[J]. 张磊,汪渤,戴绍忠. 系统仿真学报. 2008(23)
[8]Three-time rapid transfer alignment method of SINS/GPS navigation system of high-speed marine missile[J]. 王司,邓正隆,苏凌峰. Journal of Harbin Institute of Technology. 2008(02)
本文编号：3221395
【文章来源】：水下无人系统学报. 2020,28(03)北大核心
【文章页数】：8 页
【图文】：
回溯算法原理框图Fig.1Functionalblockdiagramofbacktrackingalgorithm
刻完成对准过程。回溯算法通过对在线数据进行存储,在完成误差修正后,再次调用存储数据,同时对滤波器进行初始化,以计算周期为时间单位再次进行“虚拟在线”滤波,人为延长数据利用时间,从而达到在几乎不占用对准时间条件下,提高对准精度的目的[6-9]。为保持数据时序上的连续性,一般回溯算法采用“正向—逆向—正向”的滤波方式。下面采用一组实航数据对回溯算法的有效性进行仿真分析,该实航数据的姿态与惯性测量单元(inertialmea-surementunit,IMU)输出曲线如图2所示。图2实航数据姿态及IMU输出曲线Fig.2OutputcurvesofattitudeandIMUofseatrialdata由图2可知,按姿态变化可将实航过程分为射前和射后阶段,在射前初始对准段分别进行常规及回溯初始对准,其中回溯算法采用“正向—逆向—正向”的交替滤波时序。转导航后,采集入水后的在线导航阶段解算的姿态及速度曲线进行比较,对比结果如图3所示。由图可知,回溯算法能够有效减小姿态及速图3传统对准算法与回溯算法修正后姿态及速度导航解算对比曲线Fig.3Comparisoncurvesofattitudeandspeednavigationresolutionsaftercorrectionbe-tweentraditionalalgorithmandbacktrack-ingalgorithm度初始误差,在一定程度上也消除了由于姿态误差引起的水平速度累积误差。结果验证了回溯算法对改善对准精度及导航解算精度的有效性。图4为北向和东向失谐角估计曲线。可以看出,回溯算法的“正向—逆向—正向”滤波能够对失谐角误差进行进一步的估计,但由于数据时序的不同,其2次估计状态显示出了不同的估计效果。在此基础上,开展存储
ǚ绞健Ｏ旅娌捎?一组实航数据对回溯算法的有效性进行仿真分析,该实航数据的姿态与惯性测量单元(inertialmea-surementunit,IMU)输出曲线如图2所示。图2实航数据姿态及IMU输出曲线Fig.2OutputcurvesofattitudeandIMUofseatrialdata由图2可知,按姿态变化可将实航过程分为射前和射后阶段,在射前初始对准段分别进行常规及回溯初始对准,其中回溯算法采用“正向—逆向—正向”的交替滤波时序。转导航后,采集入水后的在线导航阶段解算的姿态及速度曲线进行比较,对比结果如图3所示。由图可知,回溯算法能够有效减小姿态及速图3传统对准算法与回溯算法修正后姿态及速度导航解算对比曲线Fig.3Comparisoncurvesofattitudeandspeednavigationresolutionsaftercorrectionbe-tweentraditionalalgorithmandbacktrack-ingalgorithm度初始误差,在一定程度上也消除了由于姿态误差引起的水平速度累积误差。结果验证了回溯算法对改善对准精度及导航解算精度的有效性。图4为北向和东向失谐角估计曲线。可以看出,回溯算法的“正向—逆向—正向”滤波能够对失谐角误差进行进一步的估计,但由于数据时序的不同,其2次估计状态显示出了不同的估计效果。在此基础上,开展存储数据时序上的多样性重构,结合不同时序下的特性,采用数据融合算法,消除单向时序可能带来的个性偏差,进一步提高初始对准精度。3回溯算法结合数据时序重构融合滤波算法对存储数据时序多样性的重构,可以打破“正向—逆向—正向”滤波的单一时序模式,对存储数据加以充分利用及挖掘,同时辅以具有良好稳健性、宽阔覆盖区域、高测量维
【参考文献】：
期刊论文
[1]抗扰动的捷联惯导系统回溯参数辨识对准法[J]. 张朝飞,罗建军,侯永利. 中国惯性技术学报. 2015(06)
[2]严格逆向过程的罗经回溯对准方法[J]. 李京书,许江宁,何泓洋,查峰. 系统工程与电子技术. 2014 (02)
[3]基于数据存储与循环解算的SINS快速对准方法[J]. 刘锡祥,徐晓苏,李天旦,刘义亭,王立辉. 中国惯性技术学报. 2013(06)
[4]卡尔曼滤波器参数分析与应用方法研究[J]. 王学斌,徐建宏,张章. 计算机应用与软件. 2012(06)
[5]基于观测量扩充的捷联惯导快速初始对准方法[J]. 高伟,张鑫,于飞,冯晋. 系统工程与电子技术. 2011(11)
[6]一种新的捷联惯导系统对准方法[J]. 王岩,王立文. 鱼雷技术. 2010(04)
[7]捷联惯导系统快速初始对准的多级组合滤波实现[J]. 张磊,汪渤,戴绍忠. 系统仿真学报. 2008(23)
[8]Three-time rapid transfer alignment method of SINS/GPS navigation system of high-speed marine missile[J]. 王司,邓正隆,苏凌峰. Journal of Harbin Institute of Technology. 2008(02)
本文编号：3221395
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