多源融合導航系統(tǒng)覆蓋性評估

　　摘要：本文提出了一種多源融合導航系統(tǒng)的覆蓋性的評估指標評估方法，通過建立基于模糊綜合評判法的性能評估體系，對多源融合導航系統(tǒng)進行多事件驅動，輸出不同事件的定位精度，綜合評定多源融合導航的覆蓋性能。

　　關鍵詞：性能評估，覆蓋性，模糊綜合評判，多源融合導航

　　引言

　　多源融合導航系統(tǒng)通過多種定位源之間的數(shù)據(jù)融合，優(yōu)缺點互補，可以實現(xiàn)更高精度的導航，然而目前的多源融合導航的研究還存在一個突出的問題：多源融合導航系統(tǒng)種類繁多，卻缺乏一個科學的評估方法，用于評判導航系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。目前，現(xiàn)有的性能評估方法主要基于多源融合導航系統(tǒng)的精度評價連續(xù)性、可靠性等大眾性能指標，而非特意針對多源融合導航系統(tǒng)的特有性能評估，比如，文獻[1]綜合評估定位精度、可用性、連續(xù)性等指標，文獻[2]將算法品質性能歸結為準確性、實時性、穩(wěn)定性及可靠性。

　　上述評估方法都是很好的相對全面的評估體系，卻不能精確性地、針對性地描述多源融合的特殊性能，無法體現(xiàn)多個定位源的融合是否成功，忽略了多源融合系統(tǒng)中非常重視的多源融合性能的要求，即覆蓋性。針對這一問題，本文將主要針對多源融合導航進行多事件驅動測試，分析在各種不同定位源融合時的定位精度，直觀地顯示某一多源融合導航系統(tǒng)的覆蓋性能。

　　1覆蓋性能指標

　　多源融合導航系統(tǒng)的性能評估方法就是利用科學的客觀的評估理論定量地描述系統(tǒng)的性能，給出不同系統(tǒng)間的比較，分析性能差異的原因，調整系統(tǒng)的參數(shù)，指導系統(tǒng)的優(yōu)化，而這其中分析性能指標是關鍵，它是性能評估的基礎。精度指標是任何一個導航系統(tǒng)必須確立的，在覆蓋性的研究中，本文將對定位精度進行測定，用來評價多事件驅動時覆蓋性的性能好壞。

　　1.1定位精度定位精度是指定位目標的真實位置與融合定位結果的吻合程度。對定位精度的評估一般采用統(tǒng)計概率的方式進行，即在固定周期內，統(tǒng)計定位估計結果與真實位置吻合度不超過某一閾值的概率來表示定位系統(tǒng)的定位精度。根據(jù)真值的不同，可分為外符合精度和內符合精度[1]。外符合精度是將定位估計結果與定位目標真實位置作比較;內符合精度是先對所有定位結果做均值，統(tǒng)計定位結果與均值的偏離程度。本文將采用外符合精度。

　　1.2濾波精度

　　多源融合導航系統(tǒng)[2]通常是基于卡爾曼濾波技術實現(xiàn)的，主要分為常規(guī)卡爾曼濾波、擴展卡爾曼濾波、魯棒濾波算法等。然而這些濾波從算法實現(xiàn)上來講均是基于標準卡爾曼濾波的，因此研究中主要針對濾波算法進行評估技術的研究，本文以濾波精度表征定位精度，為狀態(tài)估計的均方差誤差。濾波精度是指濾波狀態(tài)與真實狀態(tài)之間的差，也可視為狀態(tài)變量的估計誤差，濾波算法中可以采用狀態(tài)估計的均方差來衡量。

　　2覆蓋性評估

　　多源融合導航算法多事件驅動覆蓋性研究，是導航算法完整性和有效性重要度量。覆蓋性評估的關鍵問題有兩個：一是多事件驅動控制的事件的設計問題;二是建立覆蓋性的綜合評判。綜上，覆蓋性的評估過程就是對算法的輸入進行外部環(huán)境信息、傳感器插拔、載體運動信息等多事件組合激勵測試，然后對算法在不同激勵下的輸出數(shù)據(jù)進行精度評估。

　　2.1多事件設計評價某一多源融合導航的覆蓋性，首先要明確系統(tǒng)包含多少種定位源，能夠衍生多少個事件。所謂事件，也定義為事件驅動條件，在多源融合導航系統(tǒng)中一般將其歸納為與系統(tǒng)狀態(tài)、測量輸出相關的函數(shù)表達式。根據(jù)系統(tǒng)的實際狀況，設計不同的事件，就可以測試在不同事件驅動系統(tǒng)時，系統(tǒng)是否還能滿足系統(tǒng)定位精度的要求。

　　2.2基于模糊綜合評判法的覆蓋性評估方法從一定意義上講，設計越多的事件，對多源融合導航系統(tǒng)的覆蓋性考核越全面，但隨之帶來一個比較突出的問題，即不同事件所確定的精度指標對系統(tǒng)覆蓋性性能的表征貢獻有多大，如何根據(jù)這些事件的精度指標綜合評價一個算法的覆蓋性性能，比較判斷不同的系統(tǒng)優(yōu)劣程度。

　　2.2.2評判矩陣建立各指標的相對于評判等級的評判矩陣，確定各指標對評判集因素的隸屬度，通常有兩種方法：一是隸屬度函數(shù)法，即選取合適的隸屬度函數(shù)，將指標值代入函數(shù)模型獲取相應的隸屬度，此方法適合于定量型指標;二是專家評價法，即經(jīng)多位專家直接評價，再進行加權平均，此種方法適用于定性型指標。

　　3仿真實驗前面的研究中已經(jīng)建立了對多源融合導航系統(tǒng)進行覆蓋性評價的性能指標體系[6]及相應的定量計算公式，并提出了評判方法及具體步驟，本節(jié)中將應用所提出的方法對某一多源融合導航系統(tǒng)覆蓋性進行評估。

　　4結論

　　本文提出了一種多源融合導航系統(tǒng)的覆蓋性的評估指標評估方法，并且通過舉例仿真試驗，驗證了該評估方法的有效性。采用本文提出的性能評價方法能夠得出系統(tǒng)的覆蓋性評價值，發(fā)現(xiàn)多源融合系統(tǒng)的問題，通過反饋幫助設計人員優(yōu)化系統(tǒng)，在存在多個融合導航系統(tǒng)的情況下，也可用于對各系統(tǒng)進行比較以便做出選擇。

　　參考文獻

　　[1]趙萬龍孟維曉韓帥多源融合導航技術綜述[J].遙測遙控,2016(06)

　　[2]一種組合導航信息融合算法品質評估方法[J]趙欣王躍鋼王仕成張金生楊述華中國慣性技術學報2012(02)

　　[3]秦永元，張洪鉞，汪叔華著.卡爾曼濾波與組合導航原理[M].西安：西北工業(yè)大學出版社，2007：128129

　　[4]一種多傳感器信息融合系統(tǒng)性能評價方法[J].宋佳柯濤張恒艦船電子對抗,2020(06)

　　[5]李元鋒，李正生，王洋.基于模糊綜合評判的多指標匹配算法性能評估[J].光電工程，2010，37(8)：9297.

　　[6]GPS/INS組合導航算法性能評估平臺[J].王勝標王俊璞倪靜靜田蔚風金志華中國慣性技術學報,2007(02)

　　作者：程田莉王虹張雅琳陳靜

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