基于置信传播的多运动平台随机组网协同导航
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TP391. 4 TH39

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国 家 自 然 科 学 基 金 ( U1804161, 61901431 )、 中 国 博 士 后 科 学 基 金 特 别 资 助 ( 站 中) ( 2020T130625 )、 河 南 省 科 技 攻 关 (222102210269)、河南省科协海智计划项目、河南工业大学青年骨干教师培育计划(21420169)、河南工业大学创新基金(2021ZKCJ07)、豫工信 联产融(2020-411051-64-03-113926)项目资助


Cooperative navigation based on belief propagation for multi-motion platform in network components
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    摘要:

    在协同网络中,随着导航个体数目的增加,如何确定参与组网的导航平台并获取其状态与观测量的数据关联性是实现 小型规模的多运动平台协同导航的关键。 本文提出一种基于置信传播的多运动平台随机组网协同导航方法,采用随机有限集 对状态和量测量进行建模并附加标签,构造带有标签的多伯努利粒子滤波器,采用基于置信传播的多运动平台随机组网协同导 航方法,并利用运动目标平台与基站的绝对观测、运动目标平台与临近平台相对观测融合,通过粒子滤波器和置信传播对系统 中的量测信息进行处理,相比较于非参数置信传播算法扩展因子结构作为置信度算法的逼近,该算法实现概率数据关联进行导 航系统状态估计。 仿真和物理实验结果表明:非参数置信传播算法在不同基站和不同粒子数的解算结果性能较差;本文提出的 算法受基站个数和粒子个数的影响较小鲁棒性好,收敛性好,均方根误差不高于 0. 3 cm,精度高于前者一个数量级,该算法能 够有效获取导航平台的位置信息。

    Abstract:

    As the number of navigating individuals increases in the robot network, how to determine the navigation platform participating in the network and obtain the state and measurement propagation for probabilistic data association are the key to realize small-scale multi-motion platform cooperative navigation. In this article, a multi-platform collaborative navigation method in the network based on the belief propagation for probabilistic data association is proposed. The article uses random finite sets to model states and measurements and formulate the labeled multi-Bernoulli particle filters. A multi-platform collaborative navigation method in the network using the absolute observation of the moving target platform and the sensor station, and the relative observation of the mobile target platform and the adjacent platform, two kinds of observations are data fusion, and the message passing in the system are analyzed by belief propagation on particle filter. The non-parametric belief propagation algorithm extends factor as an approximation of the belief algorithm. Based on non-parametric belief propagation, the belief propagation probability data association on particle filter algorithm is realized to estimate the state of the navigation system. The simulation results show that the non-parametric belief propagation algorithm has poor performance in different base stations and different particle numbers. Comparatively, the proposed algorithm is less affected by the number of base stations and particles and has good robustness and convergence. Compared with the previous method, the algorithm achieves a root mean square error of less than 0. 3 cm, and 10-time increase in accuracy. The location information of the navigation platform can be effectively retrieved.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

陈红梅,王海锋,姜 伟,许朋举,叶 文.基于置信传播的多运动平台随机组网协同导航[J].仪器仪表学报,2022,43(12):209-219

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