专利名称：舰船综合导航实用复合型自适应卡尔曼滤波器的制作方法
技术领域：
本发明涉及舰船(包括军舰和民用船舶)综合导航系统(包括组合导航系统)中的导航数据处理方法，着重自适应卡尔曼滤波方法(也称自适应卡尔曼滤波器)。
根据国防专利事务所90年11月查新报告在1511篇相关的专利和非专利文献中，最密切相关专利文件是美国专利(US4812995)，专利名《自适应卡尔曼滤波器用于故障检测》-采样两相邻值，比较后确定故障位置。该专利全文如下内容简介本方法包括以下几个步骤首先从传输系统中采样在线值，然后与前一周的相应采样值进行比较，再从比较中确定发射线路上的故障。发射线路上每个脉冲的在线电流值和电压值分别送到各自的自适应卡尔曼滤波器系统中进行处理。每一滤波器系统包括两个平行的卡尔曼滤波器，其中一个用来估计线路上存在故障时的电压或电流值，另一个则用来估计没有故障时的电压或电流值。每个系统各有一个概率因子用来判断相应的滤波器是否反映实际的线路状态(故障或正常)。因此，可以通过确定在某个环路上的电压或电流估计是否正常来判断该环路是否发生故障。当某个环路的电压或电流估计表明该环路断路时，即可判定发射线路的故障发生在该环路上。
本发明不同点除目的、采集的外界信息以及估计当前状态的内容不同外，主要采用复合型自适应卡尔曼滤波器，抗噪声突变能力比该专利采用的常规自适应卡尔曼滤波器更强，更能适应海上多变的气象海况和海战频繁机动的环境。
本发明是综合导航系统的核心软件。它的主要任务是把来自众多设备的导航信息进行综合数据处理，使处理后的信息(位置、航向、航速、横倾、纵倾等)比采入的所有信息的精度都高，由于信息有很大的冗余度，能自动转换量测模式，从而提高系统工作的可靠性，除此之外，综合导航系统还具有导航、操纵、避碰等功能。由于海上噪声的复杂性以及军舰机动频繁，用常规卡尔曼滤波器或常规自适应卡尔曼滤波器，难以确保综合导航的数据处理在各种情况下都能提高精度和可靠性。复合型自适应卡尔曼滤波器就是针对上述要求而提出的。
本发明的实施1、通过接口采入各导航传感器的导航信息(包括罗经航向、计程仪航速、轮转数航速、GPS卫导仪船位、劳兰C接收机船位、雷达船位等)，对导航信息进行野值剔除、时间归一、系统误差改正、大地座标系统一等项预处理。
2、对预处理后的导航信息进行同类项(位置、航向、航速各为一类)加权平差综合，其权数依导航仪器的误差性能而定，船位权数为时变值，每一滤波周次计算一次，综合的目的是保持滤波维数最小。
3、加权平差后的量测向量与标称向量之差为量测偏差向量，送入复合型自适应卡尔曼滤波器中滤波。
4、复合型自适应卡尔曼滤波器主要由以下六部分组成①含有计算系统噪声协方差Q阵和协方差R阵的常规卡尔曼滤波器;②含有估计系统噪声均值
、协方差
阵和量测噪声均值
、协方差
阵的虚拟噪声卡尔曼滤波器;③增大预测协方差阵(SK)防发散算法;④监控修补
半正定正定阵防发散算法;⑤计算QR阵算法;⑥限幅虚拟噪声统计估值器。
以下5个化合物是本发明的部分实施例74-〔〔(2-丁基-4-喹啉基)-氧〕-甲基〕苯甲酸盐酸盐实施例84′-〔〔(2-丁基-4-喹啉基)-氧〕甲基〕-(1，1′-联苯基)-2-甲酸甲酯以下5个化合物是本发明的部分实施例74-〔〔(2-丁基-4-喹啉基)-氧〕-甲基〕苯甲酸盐酸盐实施例84′-〔〔(2-丁基-4-喹啉基)-氧〕甲基〕-(1，1′-联苯基)-2-甲酸甲酯
权利要求
1.舰船(包括军舰和民用船舶)综合导航系统中的导航数据处理方法，着重采用自适应卡尔曼滤波方法(也称自适应卡尔曼滤波器)。本发明采用复合型自适应卡尔曼滤波方法，其特征是①、将虚拟噪声卡尔曼滤波器与常规卡尔曼滤波器复合构成双轨滤波体制。具体是初始及强机动结束后的非稳态期(9周至18周)，运行常规卡尔曼滤波器，进入稳态期后运行虚拟噪声卡尔曼滤波器；当SK判据成立(即有发散苗头)时，运行常规卡尔曼滤波器，否则运行虚拟噪声卡尔曼滤波器。②、将增大预测协方差阵(SK)防发散法与监控修补
半正定正定阵防发散法复合，构成复合防发散技术。SK法中的可调系数可取1.0～10.0。③、虚拟噪声卡尔曼滤波器中采用限幅虚拟噪声统计估值器实时，辨识的系统噪声均值G、协方差
阵和量测噪声均值
、协方差
阵，使该滤波器具有自适应能力。遗忘因子b可取0.1～0.99。④、计算QR阵与实时辨识(估计)
阵同时进行，用计算QR阵对估计
阵实行限幅，限幅系数可取+100.0～-100.0。
2.由权利要求1，其特征在于非稳态期的最佳周次为11至13周。
3.由权利要求1，其特征在于SK法中的可调系数为2.0～3.0。
4.由权利要求1，其特征在于遗忘因子为0.980～0.988。
5.由权利要求1，其特征在于
阵限幅系数为+60.0～-60.0。
全文摘要
本发明涉及舰船综合导航系统中的导航数据处理方法。本发明的技术特征是导航信息通过预处理器(硬件)进行预处理及同类项加权平差综合，然后送入复合型自适应卡尔曼滤波器滤波。复合型自适应卡尔曼滤波器由一个常规卡尔曼滤波器和一个虚拟器声卡尔曼滤波器复合构成双轨滤波体制，并采用SK法与监控修补
文档编号G01C23/00GK1063935SQ91100600
公开日1992年8月26日 申请日期1991年2月4日 优先权日1991年2月4日
发明者金青华, 牟建云, 沈鹤鸣, 雪为宁, 王刚 申请人:中国人民解放军海军大连舰艇学院