Описание алгоритма и алгоритмов выбора начальных значений

В основу положен алгоритм RLS (описание в п. 5.6, формулы (5.14) – (5.17), рис. 5.1). Обработка каждой из трех координат производится независимо (скалярный адаптивный алгоритм). Блок-схема алгоритма приведена на рисунке 5.2.

Вначале производится задание численных параметров (описание см. ниже). Основной входной параметр – размерность вектора задержки (обозначен буквой N выше и L в тексте программы). Далее в качестве первых L значений корректированного сигнала просто задаются значения сигнала ИНС.

Производится вычисление вспомогательных массивов алгоритма. Последние представляют собой векторы размерности L (ut_inv_short, u_ins_inv_short, u_gps_inv_short, u_posf) или L (u_t, u_ins, u_gps) с компонентами, равными значениям времени или сигналов ИНС, GPS. Иными словами, это векторы задержки, но не только для входного сигнала (роль которого в данном случае играет ИНС), как в классических адаптивных алгоритмах, но также для эталонного сигнала (GPS) и корректированного. Основное назначение этих массивов – использование в алгоритме прогноза сигнала GPS при паузах последнего. Они также используются во вспомогательном фильтре сглаживания сигнала.

Рис. 5.2. Блок-схема алгоритма

Начальное значение вектора коэффициентов фильтра w принимается нулевым, а в качестве исходной оценки обратной корреляционной матрицы сигнала Р используется диагональ­ная матрица вида C/ , где С = 100. Для этой цели производится вычисление среднеквадратичного отклонения для вспомогательных массивов u_gps, тем самым вычисляются s для каждой из трех координат.

Далее производится включение алгоритма. Отличие функционирования алгоритма в режиме наличия сигнала GPS и в режиме его отсутствия заключается в том, что при паузе GPS производится прогноз последнего, который затем используется при обработке сигналов в фильтре, как в обычном режиме. Кроме того, при наличии GPS производится (при необходимости) процедура «выставки» (точнее, перенормировки) сигнала ИНС при его значительном отклонении от GPS, чего никогда не делается во время паузы.

Прогноз сигнала GPS во время паузы производится путем обработки предшествующих значений GPS и ИНС. Для этой цели используются вспомогательные массивы u_gps, u_ins. Точнее, производится процедура экспоненциальной регрессии соответствующих предшествующих сигналов, что дает прогностическое значение GPS в данный момент времени.

Перенормировка сигнала ИНС при его значительном отклонении от GPS представляет собой весьма простую процедуру вычитания из всех последующих значений ИНС разности ИНС–GPS в тот момент времени, когда последняя превысила некий допустимый порог (prec_vist).[1]

Далее производятся вычисления массивов фильтра по формулам (5.14 – 5.17), в результате получаем основной результат – корректированные значения координат объекта pos_f. Вычисляются обновленные значения вспомогательных массивов.

Далее производятся вычисления основных статистических параметров массива последних L значений сигнала GPS (математического ожидания m и среднеквадратичного отклонения d), после чего производится вычисление прогностического значения сигнала (posf_res). Это прогностическое значение впоследствии при необходимости может использоваться как некая «суррогатная» альтернатива pos_f или использоваться для сравнения.[2]

Сигнал posf_res используется в следующей процедуре – вспомогательном фильтре сглаживания «полюсов». Полюса представляют собой артефакты вычислительной процедуры фильтра (точечные расходимости), которые возникают редко, но практически неустранимы и непредсказуемы. Вспомогательный фильтр производит отсечку значений posf, когда последние слишком и резко отклоняются от m, и заменяет их на «суррогатные» значения posf_res.

Наконец, производится обновление линии задержки на основе нового, вновь поступившего, значения ИНС. На этом алгоритм замыкается.

Дата добавления: 2015-07-20