高阶无迹卡尔曼滤波算法在飞机定位中的应用-计算机应用与软件.pdfVIP

第３３卷第５期　　　 计算机应用与软件 Ｖｏｌ３３Ｎｏ．５ ６ ２０１６年５月　　 ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅ Ｍａｙ２０１ 高阶无迹卡尔曼滤波算法在飞机定位中的应用 刘家学　林松岩 （中国民航大学航空自动化学院　天津３００３００） 摘　要　　无迹卡尔曼滤波算法（ＵＫＦ）在飞机定位和跟踪的过程中精度不够，原因在于误差变量的偏度和峰态在坐标转换过程中 对其分布影响很大。为了解决这一问题，将高阶无迹卡尔曼滤波算法应用到ＱＡＲ数据中。首先，根据高阶ＵＴ变换，选取一组样本 点（ｓｉｇｍａ点）表征ｋ时刻最优估计值前四阶矩的分布特征，通过传递得到ｋ＋１时刻一步预测值的先验概率分布。然后以观测数据作 为量测值，带入滤波算法得到ｋ＋１时刻飞机状态的最优估计值。最后根据计算机产生的模拟噪声数据和真实的ＱＡＲ数据实现飞 机定位的仿真验证。从仿真结果看，高阶无迹卡尔曼滤波算法比无迹卡尔曼滤波精度更高，误差更小，对ＱＡＲ数据中其他类型的数 据形式有一定的借鉴意义。 关键词　　ＱＡＲ数据　高阶ＵＴ变换　高阶无迹卡尔曼滤波 中图分类号　ＴＰ３９１　　　　文献标识码　Ａ　　　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００３８６ｘ．２０１６．０５．０６４ ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＯＦＨＩＧＨＯＲＤＥＲＵＮＳＣＥＮＴＥＤＫＡＬＭＡＮＦＩＬＴＥＲＩＮ ＡＩＲＰＬＡＮＥＬＯＣＡＬＩＳＡＴＩＯＮ ＬｉｕＪｉａｘｕｅ　ＬｉｎＳｏｎｇｙａｎ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＣｉｖｉｌＡｖｉａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ　　ＴｈｅｃａｕｓｅｏｆｉｎａｄｅｑｕａｔｅａｃｃｕｒａｃｙｏｆｕｎｓｃｅｎｔｅｄＫａｌｍａｎｆｉｌｔｅｒ（ＵＫＦ）ｉｎｌｏｃａｌｉｓｉｎｇａｎｄｔｒａｃｉｎｇａｎａｉｒｐｌａｎｅｉｓｄｕｅｔｏｔｈｅｖｅｒｙｂｉｇ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｋｅｗｎｅｓｓａｎｄｋｕｒｔｏｓｉｓｏｆｅｒｒｏｒｖａｒｉａｂｌｅｓｏｎｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｕｒｉｎｇｉｔｓｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｗｅａｐｐｌｉｅｄｈｉｇｈｏｒｄｅｒＵＫＦａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｑｕｉｃｋａｃｃｅｓｓｒｅｃｏｒｄｅｒ（ＱＡＲ）ｄａｔａ．Ｆｉｒｓｔ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｈｉｇｈｏｒｄｅｒｕｎｓｃｅｎｔｅｄｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ （ＵＴ）ｗｅｃｈｏｓｅａｓｅｔｏｆｓａｍｐｌｅｐｏｉｎｔｓ（ｓｉｇｍａｐｏｉｎｔｓ）ｔｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｅｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｅａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｆｉｒｓｔｆｏｕｒｍｏｍｅｎｔｓｏｆｏｐｔｉｍａｌｅｓｔｉｍａｔｉｎｇ ｖａｌｕｅａｔｔｉｍｅ ，ａｎｄｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｅｐｒｉｏｒｉｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｏｎｅｓｔｅｐｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｖａｌｕｅａｔｔｉｍｅ ＋１ｔｈｒｏｕｇｈｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ．Ｔｈｅｎｗｅｔｏｏｋ ｋ ｋ ｔｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｄａｔａａｓｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｖａｌｕｅ，ａｎｄｂｒｏｕｇｈｔｉｎｔｈｅｆｉｌｔｅｒｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｔｏｇｅｔｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｖａｌｕｅｏｆａｉｒｐｌａｎｅｓｔａｔｅａｔｔｉｍｅ ｋ＋１．Ａｔｌａｓｔ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｃｏｍｐｕｔｅｒｇｅｎｅｒａｔｅｄｓｉｍｕｌａｔｉｖｅｎｏｉｓｅｄａｔａａｎｄａｃｔｕａｌＱＡＲｄａｔａｗｅａｃｈｉｅｖｅｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｖａｌｉｄ