1.一种适用于时变量测噪声的组合导航数据融合方法,其特征在于,所述方法包括:步骤1、构建基于经验模态分解EMD和改进的门控循环单元GRU的量测序列预测模型;
步骤2、根据步骤1中的量测序列预测模型对量测噪声进行重构,获取重构后的量测噪声序列 ;
步骤3、利用步骤2中重构后的量测噪声序列 ,对量测噪声协方差 进行更新,以完成对组合导航数据的融合;
所述步骤1包括:
步骤11、给定 时刻前 个时刻的状态估计值序列和 时刻以及 时刻后 个时刻的量测估计值序列 ,对状态估计值序列进行经验模态分解EMD分解,得到高频本征模态函数 、中频本征模态函数 和低频本征模态函数 ;
步骤12、对步骤11中的高频本征模态函数 进行经验模态分解EMD分解,得到 个本征模态函数 ;将 个本征模态函数 、中频本征模态函数 和低频本征模态函数 组成新的本征模态函数分量集合;
步骤13、将步骤12中新的本征模态函数分量集合和步骤11中量测估计值序列 分别作为输入样本和输出样本对改进的门控循环单元GRU进行训练,得到量测序列预测模型。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述改进的门控循环单元GRU的获取方式为:在门控循环单元GRU中增加激活函数LeakyReLU,以对全连接层的输出进行约束;将损失函数Huber loss作为输出,并将其反馈至门控循环单元GRU的重置门和更新门,进行误差的反向传播,以得到改进的门控循环单元GRU;
激活函数LeakyReLU的表达式 为:;
其中, 表示输入量, 表示超参数;
损失函数Huber loss的表达式 为:;
其中, 表示模型的输出值, 表示真实值, 表示阈值参数。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤2包括:步骤21、将在 时刻累积的量测序列表示为 ,其中 表示在 时刻的 量测 , 表 示正 整数 ;将 时 刻前 个时 刻的 状态 估计 值序 列,经步骤1处理后并输入量测序列预测模型,得到预测的量测序列 ;根据预测的量测序列对 时刻累积的量测序列 进行扩展,得到扩展后的量测序列为 ;
步骤22、通过经验模态分解EMD对扩展后的量测序列 进行分解处理,分解得到的第一阶本征模态函数为 ,即重构的量测噪声序列 ,其中, 。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤3包括:步骤31、利用重构后的量测噪声序列 ,对量测噪声协方差 进行更新计算,其计算的表达式为:;
其中, , 的取值范围为[0.99,0.999];
步骤32、给定一个组合导航系统的系统模型,其表达式为:;
;
其中, 表示在 时刻 维的状态量; 表示在 时刻 维的量测;
表示状态方程; 表示量测方程; 表示过程噪声; 表示量测噪声;
给定在 时刻过程噪声的协方差 、量测噪声的协方差 、状态量估计值和状态量误差协方差 的值;
首先,通过如下表达式计算容积点 :;
其中, , 表示乔列斯基分解; ,表示 维单位矩阵的第 列向量; ;
获取组合导航系统的预测状态 及其误差协方差 ,其表达式分别为:;
;
其中, ;
获取先验容积点误差矩阵 ,其表达式为:;
其中, , ;
对先验容积点误差矩阵 进行更新,其更新的表达式 为:;
获取用于近似似然函数的传播容积点 ,其表达式为:;
其中, 表示 的第 列向量, ;
然后,计算量测预测值 以及状态预测值和量测预测值之间的互协方差,其表达式分别为:
;
;
通过更新得到的量测噪声协方差 ,计算量测预测值误差的协方差 ,并更新状态估计值 及其误差协方差 ,其表达式分别为:;
;
;
其中, 表示卡尔曼增益,且 ; 表示 的转置矩阵;
最后,更新后验容积点误差矩阵 以及用于下一次组合导航数据融合的容积点 ,其表达式分别为:;
;
其中, 表示参数矩阵, 表示 的第 列向量, 。