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
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
- 项目参与者:查峰; 覃方君; 李忠美; 李杨; 李开龙; 何泓洋;
- 关键词:
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:--
- 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:--
- 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
- DOI:10.11887/j.cn.202005016
- 发表时间:2020
- 期刊:国防科技大学学报
- 影响因子:--
- 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
- DOI: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
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