CN107064875A - 基于一步状态估计和协方差估计的距离野值剔除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种基于一步状态估计和协方差估计的距离野值剔除方法。步骤一、得到当前时刻的状态估计和协方差估计；步骤二、获得估计量和估计方差；步骤三、计算得到与各声信标距离信息的估计值；步骤四、由估计方差得到估计区间；步骤五、判断距离信息量测值是否落在估计区间内，若在则继续更新计算，若不在则视为野值剔除。通过本发明提出的方法，实现了距离量测数据的预处理，减小由野值引起的误差和滤波发散。有利于接下来的滤波处理。

Description

基于一步状态估计和协方差估计的距离野值剔除方法
技术领域
本发明涉及的是一种水下声信号的处理方法，具体地说是一种距离野值剔除方法。
背景技术
水下定位技术中，距离信息通过水下声信号的传播时延获得，随着宽带编码信号的普及，由测时分辨率低产生的随机误差已得到较好的抑制，可以保证系统的稳定性和可靠性。然而水声环境极其复杂，信号容易受到环境影响，比如水面/海底的反射和散射引起的多途信号干扰、多声信标信号叠加、同频带强声源干扰等，会导致信号无法被检测或者时延数据具有粗差，这是宽带信号体制无法完全解决的问题，且产生粗差数据往往是无固定规律的，由检测无效或错误带来的与真实值差异较大的粗差数据是容易识别的，然而由多途效应引起的小量级粗差则通常是难以甄别的，无法判别其与估计值的差异产生原因是多途效应还是系统模型不准确。
距离信息由于其粗差在大量级和小量级都有分布，对其进行野值剔除应更谨慎细致，卡尔曼滤波系统中，具有协方差矩阵用于描述各状态量的联合方差分布。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够解决传输过程产生的距离错误值的剔除问题的基于一步状态估计和协方差估计的距离野值剔除方法。
本发明的目的是这样实现的：
步骤一、得到当前时刻的状态估计和协方差估计；
步骤二、获得估计量和估计方差；
步骤三、计算得到与各声信标距离信息的估计值；
步骤四、由估计方差得到估计区间；
步骤五、判断距离信息量测值是否落在估计区间内，若在则继续更新计算，若不在则视为野值剔除。
本发明还可以包括：
1、所述得到当前时刻的状态估计和协方差估计具体包括：系统在k时刻时，根据上一时刻的状态更新和协方差更新Pk-1，得到此时的状态估计和协方差估计Pk/k-1。
2、所述获得估计量和估计方差具体包括：在状态估计和协方差估计Pk/k-1这两个矩阵中，具有对水平位置的估计量和估计方差，分别为x(k)、y(k)、和
3、所述计算得到与各声信标距离信息的估计值具体包括：设声信标的位置坐标为(xi,yi),i＝1,2,3,…，由此得到与各声信标距离信息的估计值估计值的表达式为：
4、所述由估计方差得到估计区间具体包括：由估计方差和得到估计区间Δrσ，其满足
5、所述判断距离信息量测值是否落在估计区间内具体包括：若声信标i在k时刻得到的距离信息量测值Ri(k)未落在估计区间内，则被视为野值采取剔除处理；若落在此估计区间内则继续下个时刻的判断。
为了解决传输过程产生的距离错误值的剔除问题，本发明提出使用一步状态估计结合协方差估计用于距离信息的野值剔除。本发明的使用背景是在卡尔曼滤波系统中。
本发明与现有技术相比优点在于：
由于量测系统或者数据传输等方面的原因，会导致在量测数据中出现野值，其数值与实际量测值往往相差较大，通过本发明提出的方法，实现了距离量测数据的预处理，减小由野值引起的误差和滤波发散。有利于接下来的滤波处理。
附图说明
图1是本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本发明作进一步描述。
结合图1，本发明的基于一步状态估计和协方差估计的距离野值剔除设计方法具体包括以下步骤：
步骤一、系统在k时刻时，可根据上一时刻的状态更新和协方差更新Pk-1，得到此时的状态估计和协方差估计Pk/k-1；
步骤二、在步骤一的两个矩阵中，具有对水平位置的估计量和估计方差，分别为x(k)、y(k)、和由此获得估计量和估计方差；
步骤三、计算得到与各声信标距离信息的估计值。假设声信标的位置坐标为(xi,yi),i＝1,2,3,…，由此可以得到与各声信标距离信息的估计值只考虑2维，则可定义一个中心为宽度为2Δrσ的估计区间；
步骤四、由估计方差得到估计区间Δrσ，其中
步骤五、若声信标i在k得到的距离信息量测值Ri(k)未落在估计区间内，则被视为野值，若在则保留该距离信息量测值，并继续更新计算。

Claims (6)

1.一种基于一步状态估计和协方差估计的距离野值剔除方法，其特征是：
步骤一、得到当前时刻的状态估计和协方差估计；
步骤二、获得估计量和估计方差；
步骤三、计算得到与各声信标距离信息的估计值；
步骤四、由估计方差得到估计区间；
步骤五、判断距离信息量测值是否落在估计区间内，若在则继续更新计算，若不在则视为野值剔除。
2.根据权利要求1所述的基于一步状态估计和协方差估计的距离野值剔除方法，其特征是所述得到当前时刻的状态估计和协方差估计具体包括：系统在k时刻时，根据上一时刻的状态更新和协方差更新Pk-1，得到此时的状态估计和协方差估计Pk/k-1。
3.根据权利要求2所述的基于一步状态估计和协方差估计的距离野值剔除方法，其特征是所述获得估计量和估计方差具体包括：在状态估计和协方差估计Pk/k-1这两个矩阵中，具有对水平位置的估计量和估计方差，分别为x(k)、y(k)、和
4.根据权利要求3所述的基于一步状态估计和协方差估计的距离野值剔除方法，其特征是所述计算得到与各声信标距离信息的估计值具体包括：设声信标的位置坐标为(xi,yi),i＝1,2,3,…，由此得到与各声信标距离信息的估计值估计值的表达式为：
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5.根据权利要求4所述的基于一步状态估计和协方差估计的距离野值剔除方法，其特征是所述由估计方差得到估计区间具体包括：由估计方差和得到估计区间Δrσ，其满足
6.根据权利要求5所述的基于一步状态估计和协方差估计的距离野值剔除方法，其特征是所述判断距离信息量测值是否落在估计区间内具体包括：若声信标i在k时刻得到的距离信息量测值Ri(k)未落在估计区间内，则被视为野值采取剔除处理；若落在此估计区间内则继续下个时刻的判断。
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