[发明专利]一种具有鲁棒特性的协同导航滤波方法

说明书

本发明公开了一种具有鲁棒特性的协同导航滤波方法。该方法是利用投影统计对从艇接收到的来自主艇的量测信息进行异常判断，获取量测信息的权值后，建立基于改进Huber估计的协同导航鲁棒滤波模型，提高了从艇的定位精度。本发明的具有鲁棒特性的协同导航滤波方法通过结合投影统计异常点鉴别方法和改进Huber估计法提高在量测噪声异常情况下的协同导航从艇的定位精度，增强滤波算法的鲁棒性。该方法的特点是当量测噪声为近似高斯分布并且出现异常值时滤波仍可以保持较高的精度，具有鲁棒性。

技术领域

本发明涉及导航技术领域，具体地说，涉及一种具有鲁棒特性的协同导航滤波方法。

背景技术

自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicles,AUV)在民用还是军事方面都有广泛的应用。随着对海洋的探索越来越深入，使得AUV的使命也变得越来越复杂化和多样化，如果仅仅依靠单个AUV去实现这些功能，不仅在成本上会提高很多，而且可靠性也会降低，而由多台水下AUV组成的协作系统具有空间分布、功能分布、冗余等特点。然而不论单AUV还是多AUV系统以及其执行何种任务，导航系统的优劣直接影响系统的性能好坏。协同导航定位技术作为一种新的导航定位方法具有只对有限数目的AUV增加设备费从而来提高编队的导航精度等优点。由于水下环境和基于声学定位的特殊性，协同导航滤波过程中的量测噪声容易出现异常，传统算法中是将量测噪声视为高斯分布，降低了从AUV的定位精度。

发明内容

本发明提出了一种新的协同导航方法，利用投影统计法对量测值进行预处理再结合改进的Huber估计形式提高协同导航滤波中对量测异常的鲁棒性，该方法适合于在量测噪声异常环境下时对协同编队进行定位，提高了从AUV的定位精度。

根据本发明的一个方面，提供一种具有鲁棒特性的协同导航滤波方法，包括以下步骤：

(1)在协同导航从艇定位中，利用投影统计对从艇接收到的来自主艇的量测信息进行异常判断，包括以下分步骤：

1)获得k个N维量测向量的中位向量，表示为：

其中，x_k表示k个N维量测向量，k＝1，…K,

x_nk代表x_k中第n个元素，

m代表k个向量中的中位向量，

2)计算每个量测向量关于中值偏差的单位向量，其中，偏差向量u_k：

u_k＝x_k-m,k＝1....K

由此得到量测向量关于中值偏差的单位向量v_k为：

3)确定每个量测向量x_k在各单位向量v_k上的投影：

第k个量测向量的投影向量表示为z_k＝[z_1k,z_2k,...z_Kk]^T，

其中，H表示向量x转置，

4)对每个z_k，通过中值和完全中值偏差来计算标准投影p_nk，

其中，C为调节参数，

MAD_k表示第k个值的完全中值偏差，