一级黄色片免费播放|中国黄色视频播放片|日本三级a|可以直接考播黄片影视免费一级毛片

高級(jí)搜索

留言板

尊敬的讀者、作者、審稿人, 關(guān)于本刊的投稿、審稿、編輯和出版的任何問(wèn)題, 您可以本頁(yè)添加留言。我們將盡快給您答復(fù)。謝謝您的支持!

姓名
郵箱
手機(jī)號(hào)碼
標(biāo)題
留言內(nèi)容
驗(yàn)證碼

基于改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)自適應(yīng)UKF的組合導(dǎo)航系統(tǒng)

陳光武 程鑒皓 楊菊花 劉昊 張琳婧

陳光武, 程鑒皓, 楊菊花, 劉昊, 張琳婧. 基于改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)自適應(yīng)UKF的組合導(dǎo)航系統(tǒng)[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2019, 41(7): 1766-1773. doi: 10.11999/JEIT181171
引用本文: 陳光武, 程鑒皓, 楊菊花, 劉昊, 張琳婧. 基于改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)自適應(yīng)UKF的組合導(dǎo)航系統(tǒng)[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2019, 41(7): 1766-1773. doi: 10.11999/JEIT181171
Guangwu CHEN, Jianhao CHENG, Juhua YANG, Hao LIU, Linjing ZHANG. Improved Neural Network Enhanced Navigation System of Adaptive Unsented Kalman Filter[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(7): 1766-1773. doi: 10.11999/JEIT181171
Citation: Guangwu CHEN, Jianhao CHENG, Juhua YANG, Hao LIU, Linjing ZHANG. Improved Neural Network Enhanced Navigation System of Adaptive Unsented Kalman Filter[J]. Journal of Electronics & Information Technology, 2019, 41(7): 1766-1773. doi: 10.11999/JEIT181171

基于改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)自適應(yīng)UKF的組合導(dǎo)航系統(tǒng)

doi: 10.11999/JEIT181171
基金項(xiàng)目: 國(guó)家自然科學(xué)基金(61863024),甘肅省基礎(chǔ)研究創(chuàng)新群體計(jì)劃(1606RJIA327),甘肅省高等學(xué)??蒲许?xiàng)目(2018C-11),甘肅省自然科學(xué)基金(18JR3RA107),甘肅省科技計(jì)劃資助(18CX3ZA004)
詳細(xì)信息
    作者簡(jiǎn)介:

    陳光武:男,1976年生,博士后,研究方向?yàn)閼T性導(dǎo)航和組合導(dǎo)航

    程鑒皓:男,1995年生,碩士生,研究方向?yàn)閼T性導(dǎo)航和組合導(dǎo)航

    楊菊花:女,1978年生,博士,研究方向?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸工程

    劉昊:男,1995年生,碩士生,研究方向?yàn)閼T性導(dǎo)航和組合導(dǎo)航

    張琳婧:女,1994年生,碩士生,研究方向?yàn)閼T性導(dǎo)航和組合導(dǎo)航

    通訊作者:

    程鑒皓 cjhwww2005@163.com

  • 中圖分類號(hào): TN967.2

Improved Neural Network Enhanced Navigation System of Adaptive Unsented Kalman Filter

Funds: The National Natural Science Foundation of China (61863024), The Gansu Province Basic Research Innovation Group Program (1606RJIA327), The Gansu Province Higher Education Research Project (2018C-11), The Gansu Province Natural Science Foundation (18JR3RA107), The Gansu Province Science and Technology Plan Funding (18CX3ZA004)
  • 摘要: 基于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的慣性器件和全球定位系統(tǒng)(GPS)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)在衛(wèi)星信號(hào)失鎖時(shí)存在誤差發(fā)散的問(wèn)題,該文提出一種基于人工蜂群算法(ABC)改進(jìn)的徑向基函數(shù)(RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)改進(jìn)的自適應(yīng)無(wú)跡卡爾曼濾波算法(AUKF)。在GPS信號(hào)失鎖的情況下利用訓(xùn)練好的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出預(yù)測(cè)信息來(lái)對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行誤差校正。最后通過(guò)車載半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法在失鎖情況下對(duì)于捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差發(fā)散有較為明顯的抑制效果。
  • 圖  1  組合導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

    圖  2  改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練流程

    圖  3  仿真軌跡速度誤差對(duì)比

    圖  4  仿真軌跡位置誤差對(duì)比

    圖  5  仿真軌跡天向速度、位置誤差對(duì)比

    圖  6  車載軌跡與實(shí)驗(yàn)設(shè)備示意圖

    圖  7  失鎖時(shí)間15 s的誤差對(duì)比圖

    圖  8  失鎖時(shí)間20 s的誤差對(duì)比圖

    表  1  傳感器誤差參數(shù)

    性能指標(biāo) 陀螺儀 加速度計(jì) 更新頻率
    分辨率 零偏 隨機(jī)游走 分辨率 零偏 隨機(jī)游走
    參數(shù) 0.007°/s 0.007°/s 2.4°/(s·$\sqrt {{\rm{Hz}}} $) 0.3 mg 0.2 mg 0.2 mg/$\sqrt {{\rm{Hz}}} $ 100 Hz
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  2  仿真軌跡誤差

    算法 東向速度(m/s) 北向速度(m/s) 東向位置(m) 北向位置(m)
    均值 標(biāo)準(zhǔn)差 均值 標(biāo)準(zhǔn)差 均值 標(biāo)準(zhǔn)差 均值 標(biāo)準(zhǔn)差
    UKF 0.0020 0.0176 –0.0051 0.0151 –0.0372 0.5383 –0.3385 0.5731
    AUKF 0.0014 0.0133 –0.0045 0.0115 –0.0231 0.333 –0.1554 0.3662
    改進(jìn)的AUKF 0.0012 0.0062 –0.0016 0.0063 –0.017 0.1516 –0.0134 0.1901
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  3  失鎖15 s誤差對(duì)比

    算法 東向速度 (m/s) 北向速度 (m/s) 東向位置 (m) 北向位置 (m)
    最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)差 最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)差 最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)差 最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)差
    SINS 6.8848 3.4896 17.1512 8.3593 48.1258 15.5383 113.5873 36.453
    RBF/UKF 2.0323 0.6450 5.8072 2.5089 11.6579 1.0626 42.2483 19.0634
    RBF/AUKF 1.1013 0.3399 4.0176 1.9044 6.2061 1.1394 30.6046 13.1792
    ABC_RBF/AUKF 0.4931 0.1887 1.1604 0.5895 2.1414 0.7315 5.7511 2.2276
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  4  誤差收斂幅度(%)

    算法 東向速度 北向速度 東向位置 北向位置
    最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)差 最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)差 最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)差 最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)差
    RBF/UKF 70.48 81.52 66.14 69.99 75.78 93.16 62.81 50.47
    RBF/AUKF 84.00 90.26 76.58 77.22 87.10 92.67 73.06 63.85
    ABC_RBF/AUKF 92.84 94.59 93.24 92.95 95.50 95.29 94.94 93.90
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  5  失鎖20 s誤差對(duì)比結(jié)果

    算法 東向速度 (m/s) 北向速度 (m/s) 東向位置 (m) 北向位置 (m)
    最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)差 最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)差 最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)差 最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)差
    SINS 3.8304 1.9431 42.3022 21.2832 31.6512 9.5199 397.7599 131.2909
    RBF/UKF 1.4031 0.6460 2.1983 0.6543 13.4591 6.9092 10.5738 6.545
    RBF/AUKF 0.7504 0.4599 1.4436 0.5315 10.2079 5.3060 4.9074 2.8413
    ABC_RBF/AUKF 0.4424 0.1527 1.4165 0.4434 4.6339 2.1145 4.3115 1.5682
    下載: 導(dǎo)出CSV

    表  6  誤差收斂幅度對(duì)比(%)

    算法 東向速度 北向速度 東向位置 北向位置
    最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)差 最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)差 最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)差 最大誤差 標(biāo)準(zhǔn)差
    RBF/UKF 63.37 66.75 94.8 96.93 57.48 27.42 97.34 95.01
    RBF/AUKF 80.41 76.33 96.59 97.52 67.75 44.26 98.77 97.84
    ABC_RBF/AUKF 88.45 92.14 96.65 97.92 85.36 77.79 98.92 98.81
    下載: 導(dǎo)出CSV
  • 崔留爭(zhēng), 高思遠(yuǎn), 賈宏光, 等. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輔助卡爾曼濾波在組合導(dǎo)航中的應(yīng)用[J]. 光學(xué)精密工程, 2014, 22(5): 1304–1311.

    CUI Liuzheng, GAO Siyuan, JIA Hongguang, et al. Application of neural network aided Kalman filtering to SINS/GPS[J]. Optics and Precision Engineering, 2014, 22(5): 1304–1311.
    劉昊, 陳光武, 魏宗壽, 等. 改進(jìn)的最小二乘自適應(yīng)濾波陀螺儀去噪方法[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào), 2018, 39(4): 107–114.

    LIU Hao, CHEN Guangwu, WEI Zongshou, et al. Gyro denoising method based on least squares adaptive filter[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2018, 39(4): 107–114.
    王迪, 陳光武, 楊廳. 一種快速高精度GPS組合定位方法研究[J]. 鐵道學(xué)報(bào), 2017, 39(2): 67–73. doi: 10.3969/j.issn.1001-8360.2017.02.010

    WANG Di, CHEN Guangwu, and YANG Ting. Study on a fast and precision GPS integrated positioning method[J]. Journal of the China Railway Society, 2017, 39(2): 67–73. doi: 10.3969/j.issn.1001-8360.2017.02.010
    ZHANG Quan and NIU Xiaoji. Research on accuracy enhancement of low-cost MEMS INS/GNSS integration for land vehicle navigation[C]. Proceedings of 2018 IEEE/ION Position, Location and Navigation Symposium, Monterey, USA, 2018: 891–898.doi: 10.1109/PLANS.2018.8373467.
    WANG Di, XU Xiaosu, and ZHU Yongyun. A novel hybrid of a fading filter and an extreme learning machine for GPS/INS during GPS outages[J]. Sensors, 2018, 18(11): 3863–3885. doi: 10.3390/s18113863
    JIANG Zhuqing, LIU Chonghua, ZHANG Gong, et al. GPS/INS integrated navigation based on UKF and simulated annealing optimized SVM[C]. Proceedings of the 78th Vehicular Technology Conference, Las Vegas, USA, 2013: 1–5.doi: 10.1109/VTCFall.2013.6692217.
    NEEDHAM T G and BRAASCH M S. Impact of gravity modeling error on integrated GNSS/INS coasting performance[C]. Proceedings of 2017 IEEE/AIAA 36th Digital Avionics Systems Conference, St. Petersburg, 2017: 1–10.doi: 10.1109/DASC.2017.8102006.
    高宗余, 李德勝. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在MEMS-IMU/GPS組合導(dǎo)航中的應(yīng)用研究[J]. 傳感技術(shù)學(xué)報(bào), 2009, 22(9): 1356–1360. doi: 10.3969/j.issn.1004-1699.2009.09.028

    GAO Zongyu and LI Desheng. Study on application of neural network in MEMS-INS/GPS combination[J]. Chinese Journal of Sensors and Actuators, 2009, 22(9): 1356–1360. doi: 10.3969/j.issn.1004-1699.2009.09.028
    劉卓凡, 楊凱, 王加詳, 等. 基于ANFIS神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的GPS/INS組合導(dǎo)航信息融合[J]. 計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制, 2012, 20(8): 2291–2293.

    LIU Zhuofan, YANG Kai, WANG Jiaxiang, et al. GPS/INS integrated navigation fusion algorithm based on ANFIS neural network[J]. Computer Measurement &Control, 2012, 20(8): 2291–2293.
    孫佳興, 張曉林, 侯冰. ABC優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在組合導(dǎo)航中的應(yīng)用研究[J]. 遙測(cè)遙控, 2016, 37(5): 40–48. doi: 10.3969/j.issn.2095-1000.2016.05.008

    SUN Jiaxing, ZHANG Xiaolin, and HOU Bing. Application of ABC-based BP neural network in integrated navigation system[J]. Telemetry Remote Control, 2016, 37(5): 40–48. doi: 10.3969/j.issn.2095-1000.2016.05.008
    胡高歌, 高社生, 趙巖. 一種新的自適應(yīng)UKF算法及其在組合導(dǎo)航中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào), 2014, 22(3): 357–361.

    HU Gaoge, GAO Shesheng, and ZHAO Yan. A novel adaptive UKF and its application in integrated navigation[J]. Journal of Chinese Inertial Technology, 2014, 22(3): 357–361.
    江銘炎, 袁東風(fēng). 人工蜂群算法及其應(yīng)用[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2014: 83–94.

    JIANG Mingyan and YUAN Dongfeng. Artificial Bee Colony Algorithm and its Application[M]. Beijing: Science Press, 2014: 83–94.
    秦永元, 張洪鉞, 汪淑華. 卡爾曼濾波與組合導(dǎo)航原理(第三版)[M]. 西安: 西北工業(yè)大學(xué)出版社, 2011: 221–231.

    QIN Yongyuan, ZHANG Hongyu, and WANG Shuhua. Kalman Filtering and Integrated Navigation Principles (Third Edition)[M]. Xi'an: Northwestern Polytechnical University Press, 2011: 221–231.
    郭通, 蘭巨龍, 李玉峰, 等. 基于量子自適應(yīng)粒子群優(yōu)化徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)流量預(yù)測(cè)[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2013, 35(9): 2220–2226.

    GUO Tong, LAN Julong, LI Yufeng, et al. Network traffic prediction with radial basis function neural network based on quantum adaptive particle swarm optimization[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2013, 35(9): 2220–2226.
    金瑤, 蔡之華, 梁丁文. 基于差分演化算法的自適應(yīng)無(wú)跡卡爾曼濾波[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2013, 35(4): 838–843.

    JIN Yao, CAI Zhihua, and LIANG Dingwen. Adaptive unscented Kalman filter based on differential evolution algorithm[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2013, 35(4): 838–843.
    岳哲, 廉保旺, 唐成凱. 基于加權(quán)自適應(yīng)平方根容積卡爾曼濾波的GPS/INS組合導(dǎo)航方法[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2018, 40(3): 565–572. doi: 10.1999/JEIT170597

    YUE Zhe, LIAN Baowang, and TANG Chengkai. A GPS/INS integrated navigation method based on weighting adaptive square-root cubature Kalman filter[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2018, 40(3): 565–572. doi: 10.1999/JEIT170597
    IANG Chen, ZHANG Shubi, and ZHANG Qiuzhao. A new adaptive h-infinity filtering algorithm for the GPS/INS integrated navigation[J]. Sensors, 2016, 16(12): 2127. doi: 10.3390/s16122127
    NING Yipeng, WANG Jian, HAN Houzeng, et al. An optimal radial basis function neural network enhanced adaptive robust kalman filter for GNSS/INS integrated systems in complex urban areas[J]. Sensors, 2018, 18(9): 3091–3112. doi: 10.3390/s18093091
    楊少凡, 余華兵, 陳新華, 等. 基于擴(kuò)展Kalman濾波的單領(lǐng)航者自主水下航行器協(xié)同導(dǎo)航判別式訓(xùn)練方法研究[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2015, 37(11): 2756–2761. doi: 10.11999/JEIT150036

    YANG Shaofan, YU Huabing, CHEN Xinhua, et al. Discriminative training of Kalman filters based cooperative navigation for multiple autonomous underwater vehicles with a single leader[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2015, 37(11): 2756–2761. doi: 10.11999/JEIT150036
    李江, 錢富才, 劉丁, 等. 具有未知參數(shù)的GPS/DR組合導(dǎo)航系統(tǒng)跟蹤與辨識(shí)[J]. 電子與信息學(xué)報(bào), 2013, 35(4): 921–926.

    LI Jiang, QIAN Fucai, LIU Ding, et al. Tracking and identification for GPS/DR integrated navigation system with unknown parameters[J]. Journal of Electronics &Information Technology, 2013, 35(4): 921–926.
  • 加載中
圖(8) / 表(6)
計(jì)量
  • 文章訪問(wèn)數(shù):  2837
  • HTML全文瀏覽量:  780
  • PDF下載量:  85
  • 被引次數(shù): 0
出版歷程
  • 收稿日期:  2018-12-19
  • 修回日期:  2019-04-22
  • 網(wǎng)絡(luò)出版日期:  2019-05-22
  • 刊出日期:  2019-07-01

目錄

    /

    返回文章
    返回