秩亏观测模型条件下的抗差Kalman滤波及其在组合导航中的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41404001
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0401.物理大地测量学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The robust Kalman filter, proposed in 1990s based on the generalized maximum likelihood estimator (M-estimator), has found widely applications in geodesy. However, how to evaluate quantitatively the robustness of the robust Kalman filter and its performance for rank deficient measurement models are still open problems. We are focused in this project in evaluating the robustness of the filtering method and robusify the Kalman filter for the rank deficient measurement models based on M-estimator. Then the corresponding theory is applied to the integrated navigation problem. The main contents are as follows. The non-Gaussian density function of the process and/or measurement noises is effectively represented by the Gauss mixture model. The measurement update of the Kalman filter is reformulated as a linear regression problem, and the rich theories in robust statistics can be easily implimented. The conceipt of the influence function of the Kalman filter is defined and derived, so the lack of robustness of the conventional Kalman filter is quantitatively revealed. The M-estimator, other than the least squares method is employed to solve the previously constructed linear regression problems to obtain the robust Kalman filter. In solving the M-estimator iteratively, how to choose iterating schemes and starting values is comprehensively studied in oder to account for the specific rank-dificiency problem. Finally, the analytical conclusions are applied in an important problem with rank-deficient measurement models, i.e., the integration of inertial navigation system and global navigation satellite system.
自20世纪90年代初提出以来,基于广义极大似然估计(M估计)的抗差Kalman滤波得到了广泛应用。然而,抗差Kalman滤波抗差性的定量评估及其在秩亏观测模型条件下的性能有待进一步的研究。本课题对滤波算法抗差性的定量评估以及秩亏观测模型条件下的基于M估计的Kalman滤波抗差化改进进行研究,并将研究成果用于组合导航系统,内容包括:用混合Gauss模型描述非Gauss分布;将Kalman滤波的观测更新过程表述为基于伪观测量的线性回归问题,以便采用成熟的抗差统计学理论对其进行研究;推导Kalman滤波的影响函数,定量揭示Kalman滤波的抗差性缺失问题;用M估计替代最小二乘估计,求解上述线性回归问题,以得到抗差Kalman滤波;对迭代求解M估中的迭代算法、初值选择等问题进行针对性研究;最后将研究结论用于INS/GNSS组合导航系统这一重要的、具有秩亏观测模型的滤波问题。

结项摘要

本课题对滤波算法抗差性的定量评估以及秩亏观测模型条件下的基于M估计的Kalman滤波抗差化改进进行研究,并将研究成果用于组合导航系统,内容包括:用混合Gauss模型描述非Gauss分布;将Kalman滤波的观测更新过程表述为基于伪观测量的线性回归问题,以便采用成熟的抗差统计学理论对其进行研究;推导Kalman滤波的影响函数,定量揭示Kalman滤波的抗差性缺失问题;用M估计替代最小二乘估计,求解上述线性回归问题,以得到抗差Kalman滤波;对迭代求解M估中的迭代算法、初值选择等问题进行针对性研究;最后将研究结论用于动态导航系统这一重要的、具有秩亏观测模型的滤波问题。

项目成果

期刊论文数量(14)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
On least-squares solution to 3D similarity transformation problem under Gauss-Helmert model
高斯-赫尔默特模型下三维相似变换问题的最小二乘解
  • DOI:
    10.1007/s00190-015-0799-z
  • 发表时间:
    2015-06-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF GEODESY
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Chang, Guobin
  • 通讯作者:
    Chang, Guobin
Analytical solution to and error analysis of the quaternion based similarity transformation considering measurement errors in both frames
考虑两帧测量误差的基于四元数的相似变换的解析解和误差分析
  • DOI:
    10.1016/j.measurement.2017.06.013
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Measurement
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Chang Guobin;Xu Tianhe;Wang Qianxin;Liu Ming
  • 通讯作者:
    Liu Ming
Closed form least-squares solution to 3D symmetric Helmert transformation with rotational invariant covariance structure
具有旋转不变协方差结构的 3D 对称 Helmert 变换的闭式最小二乘解
  • DOI:
    10.1007/s40328-015-0123-7
  • 发表时间:
    2016-06
  • 期刊:
    Acta Geodaetica et Geophysica
  • 影响因子:
    1.4
  • 作者:
    常国宾
  • 通讯作者:
    常国宾
Comment on ‘Constrained total least-squares calibration of three-axis magnetometer for vehicular applications’
对“车辆应用三轴磁力计的约束总最小二乘校准”的评论
  • DOI:
    10.1088/0957-0233/25/12/128001
  • 发表时间:
    2014-12
  • 期刊:
    Measurement Science and Technology
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    常国宾
  • 通讯作者:
    常国宾
Error analysis of the 3D similarity coordinate transformation
3D相似坐标变换的误差分析
  • DOI:
    10.1007/s10291-016-0585-2
  • 发表时间:
    2017-07
  • 期刊:
    GPS Solutions
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Guobin Chang;Tianhe Xu;Qianxin Wang
  • 通讯作者:
    Qianxin Wang

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其他文献

惯性技术视角下动态重力测量技术评述(三):惯性导航与重力测量的融合
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    海洋测绘
  • 影响因子:
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  • 作者:
    常国宾;李胜全
  • 通讯作者:
    李胜全
用无味变换法求解交会测量及其协方差传播
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    海洋测绘
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    欧阳永忠;常国宾;金际航;李科
  • 通讯作者:
    李科
一种新的混合迭代UKF
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    武汉大学学报(信息科学版)
  • 影响因子:
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  • 作者:
    常国宾;许江宁;胡柏青;纪兵
  • 通讯作者:
    纪兵
SINS/DVL/AST水下组合导航中的鲁棒信息融合方法
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    10.11887/j.cn.202005016
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    2020
  • 期刊:
    国防科技大学学报
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  • 作者:
    朱兵;常国宾;何泓洋;许江宁
  • 通讯作者:
    许江宁
GNSS历元间电离层延迟实时预测
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    10.13247/j.cnki.jcumt.001065
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国矿业大学学报. 自然科学版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨旭;王潜心;常国宾;吕伟才
  • 通讯作者:
    吕伟才

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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