[发明专利]一种用于船舶动力定位位置参考系统的自适应滤波方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于船舶动力定位位置参考系统的自适应滤波方法。

背景技术

现有技术中，船舶动力定位位置参考系统常采用SRCKF滤波（平方根容积卡尔曼滤波）算法，由于算法本身不具有对测量条件变化的自适应性，噪声统计特性的不确定性会影响滤波性能甚至导致滤波故障。

自适应滤波是一种具有抑制滤波发散作用的滤波方法，它在滤波计算中，一方面利用测量信息不断修正预测值，同时也对未知的或不确切的噪声统计等信息进行估计或修正，从而达到优化滤波效果的目的。自适应滤波方法主要有结构性自适应滤波和参数自适应滤波两类。其中，参数自适应滤波主要有基于新息的自适应滤波和衰减记忆滤波。基于新息的自适应滤波是根据新息序列的实际值与其理论值的差异，直接自适应地调节过程噪声或测量噪声协方差阵，一种常用方法是利用模糊逻辑技术，基于新息序列的变化确定噪声协方差阵的调节系数，但该方法过分依赖于经验和推理。衰减记忆滤波是利用相关技术，加大当前测量数据的权值，减小旧测量数据的影响，从而衰减对旧数据的记忆，克服模型误差引起的滤波发散，其中强跟踪滤波器是一种比较典型的衰减记忆自适应滤波算法，但对噪声不确定性的鲁棒性较差。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于船舶动力定位位置参考系统的自适应滤波方法，能够解决噪声统计特性的不准确性造成的系统滤波性能下降问题，有效提高船舶动力定位位置参考系统的滤波性能。

实现本发明目的技术方案：

一种用于船舶动力定位位置参考系统的自适应滤波方法，当测量系统正常时，子系统运行SRCKF滤波算法，其特征在于：当系统出现测量噪声变化时，子系统运行自适应SRCKF滤波算法，所说的自适应SRCKF滤波算法为：

步骤一:引入自适应系数η_k+1，应用于测量噪声协方差阵R_k+1，使滤波重新满足新息协方差匹配，

ek+1ek+1T=Pzz,k+1|k=Pz,k+1|k+ηk+1Rk+1]]>

其中为滤波新息序列，P_zz,k+1|k为新息协方差阵；

步骤二：利用步骤一中的自适应系数η_k+1，更新SRCKF滤波算法的新息协方差平方根系数式和状态估计的误差协方差平方根系数式，实现自适应SRCKF滤波算法。

SRCKF滤波算法与自适应SRCKF滤波算法的切换判定方法为：

选择SRCKF滤波算法；

选择自适应SRCKF滤波算法；

其中为测量数据质量检测统计函数，β_k服从自由度为ρ的χ²分布；为数据质量检测阈值，通过0＜σ＜1确定，σ为测量数据质量的控制精度。

自适应SRCKF滤波算法的步骤一中，自适应系数η_k+1的计算公式为：