1.一种基于冷原子干涉型重力仪的重力值估计方法,包括如下步骤:步骤1,建立状态方程和量测方程: 其中,x为系统状态向量,y为量测向量,f(xk)为非线性系统状态函数,h(xk)为非线性量测函数,wk为系统过程噪声,是均值为0、协方差为Q的高斯白噪声,vk为量测噪声,是均值为r、协方差为R的高斯白噪声;
步骤2,系统状态初始化:令 对 进行
Cholesky分解, chol(·)表示Cholesky分解; 是矩阵 的平方根,为下三角矩阵;滤波过程中,用 代替 进行运算,可以保证矩阵的非负定性和对称性;
步骤3,计算k-1时刻sigma点:
其中k表示时间, n是x的维数,λ=α2(n+κ)-n,α是正值比例缩放因子,10-4≤α≤1,κ是比例参数,取0或3-n; 表示矩阵 的第j列;
步骤4,时间更新:将sigma点通过非线性状态函数f(·)进行传播,得状态向量一步预测 及误差协方差平方根矩阵其中 式中Wm,Wc分别是计算均值和方
差时的权重;对于高斯分布,β=2最佳;Q是过程噪声协方差。qr(·)表示对矩阵进行QR分解,cholupdate(S,u,±1)表示对下三角矩阵进行Cholesky更新,相当于计算chol(SST±uuT);
步骤5,量测更新:利用 和 再次计算sigma点,将sigma点通过非线性量测函数h(·)进行传播,得量测向量一步预测 及误差协方差平方根矩阵 和互协方差矩阵估计量测噪声R统计特性:
其中 为遗忘因子;
当 不是半正定阵时,量测噪声的方差阵更新策略为:其中lk为调节因子,与状态误差方差阵相关;p=1,需要时取p=p+1循环执行 为半正定阵;
步骤6,在获得新的量测yk后,进行滤波更新,得到状态向量的估计值 和相应的估计误差方差阵其中εk为残差序列,Kk是滤波增益矩阵。