The invention discloses a method for using incomplete external measurement data in real-time filtering, which directly establishes the observation model of the filter in the horizontal coordinate system of the station, defines a unified structure to represent the validity of each measurement element in each frame, and adopts adaptive variable dimension processing to the matrix and vector related to the observation amount according to the number of measurement elements in the current data frame in filtering calculation. The technology can realize the mixed use of all kinds of complete and incomplete data. The use method of the invention can real-time change the gain of filtering according to the error characteristics of each measuring station and each measuring element in filtering calculation, thereby effectively avoiding the influence of poor quality data on the system state.
【技术实现步骤摘要】
一种非完备外测数据在实时滤波中的使用方法
本专利技术主要涉及航天导航
,涉及一种非完备外测数据在实时滤波中的使用方法,具体涉及一种非完备外测数据在UKF及EKF实时滤波计算中的使用方法。
技术介绍
航天器飞行过程的轨道测量数据中,扩频及S、C波段统一测控设备的外测测量数据是一类非常重要的观测数据。但此类数据中测距、测速、测角等信息在实际采集及传输过程中不在一帧数据中存在,从而给需要同时使用这些数据的实时滤波定位计算带来一些问题,即通常需要先将此类数据通过时标的插值对齐及数据拼接转换成信息完备(指测距、测角均有的数据,因一组测距和测角数据可转换成东北天坐标系下的位置分量)的数据帧再进行使用。而这种数据的插值对齐及拼帧操作不但增加了观测数据预处理的复杂度,而且不可避免地带来一些精度损失。而且有些场合下,某些测量设备未发送上行信号,此时仅能输出测角数据,另外,地面光学设备仅可给出对航天器的测角信息,此时就无法得到完备的观测数据。目前对非完备外测数据在定位计算中的使用多集中于下面几种方法:1)多站几何方法,如使用三站测距、双站测角等进行定位计算;2)仅对某一类非完备外测数据(如仅测角、仅测距)针对性建立滤波观测方程;3)在单位矢量法短弧定轨中使用;4)通过对非完备数据中缺失的测量元素采用外推预测值补齐的方法组成完备数据帧再进行使用;5)对非完备数据进行插值和拼帧,形成完备观测数据。这些方法存在的局限性主要有:1)不能在滤波定位中实时自适应使用各类非完备外测数据(如仅测距、仅测速、仅测角等);2)几何方法受测量数据精度影响显著;3)预测值补足方法需要较精确的预 ...
【技术保护点】
1.一种非完备外测数据在实时滤波中的使用方法,其特征在于,具体按照下述步骤进行:步骤1,对UKF滤波进行初始状态估计;步骤2,将当前帧外测数据中的每个测量元素进行标识赋值,得到变维的观测矢量;对当前UKF滤波系统状态进行UKF采样,得到多个采样点,分别计算每采样点的权重WX(i)和协方差权值WP(i);步骤3,对系统状态进行UKF采样,得到多个采样点,并分别计算每采样点的权重WX(i)和协方差权值WP(i);步骤4,对每个采样点均进行状态外推计算,并计算系统状态预测均值
【技术特征摘要】
1.一种非完备外测数据在实时滤波中的使用方法,其特征在于,具体按照下述步骤进行:步骤1,对UKF滤波进行初始状态估计;步骤2,将当前帧外测数据中的每个测量元素进行标识赋值,得到变维的观测矢量;对当前UKF滤波系统状态进行UKF采样,得到多个采样点,分别计算每采样点的权重WX(i)和协方差权值WP(i);步骤3,对系统状态进行UKF采样,得到多个采样点,并分别计算每采样点的权重WX(i)和协方差权值WP(i);步骤4,对每个采样点均进行状态外推计算,并计算系统状态预测均值与状态协方差矩阵PXX;步骤5,计算状态外推后各采样点的观测预测值和UKF滤波的观测预测均值其中各采样点的观测预测值和UKF滤波的观测预测均值均根据有效状态标志进行变维处理步骤6,根据变维观测预测协方差矩阵和变维相关协方差矩阵得到滤波增益矩阵;步骤7,根据所述滤波增益矩阵对当前UKF滤波的系统状态预测均值和状态协方差矩阵进行更新。2.根据权利要求1所述的一种非完备外测数据在实时滤波中的使用方法,其特征在于,滤波器的观测模型建立在测站地平坐标系下,轨道运动状态模型建立在J2000地心惯性系下。3.根据权利要求1所述的一种非完备外测数据在实时滤波中的使用方法,其特征在于,所述步骤1中采用轨道外推或多点定轨的方法估计初始时间t0时刻的初始位置矢量r0和初始速度矢量4.根据权利要求1所述的一种非完...
【专利技术属性】
技术研发人员:淡鹏,李恒年,张智斌,王丹,李勇,
申请(专利权)人:中国西安卫星测控中心,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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