Пример. Рассмотрим систему измерения углового положения ЛА с использованием МНК
Рассмотрим систему измерения углового положения ЛА с использованием МНК. В данной системе на основе информации от трех идентичных ИНС вычисляется угол крена ЛА. Показания первой, второй и третей ИНС соответственно равны:
(1) |
где - текущее значение угла крена;
, , - ошибки ИНС (компоненты вектора ).
В матричной форме (1) имеет вид
, | (2) |
где ; ; ; .
Итак, необходимо в соответствии с наблюдением и заданною матрицею наблюдения осуществить оценку состояния вектора .
Оценкой угла крена согласно МНК является:
, | (3) |
где а) ;
б) ;
в) = .
Полученные значения подставим в (3):
. |
Таким образом, в данном случае значение крена определяется как среднее арифметическое показаний трех инерциальных систем.
Алгоритм оценки согласно метода максимума правдоподобия (ММП)
Алгоритм оценки согласно ММП как и алгоритм оценки согласно МНК требует накопления измерений, то есть наличия вектора наблюдения. При этом предполагается, что ошибки измерений распределены согласно нормальному закону. Тогда плотность распределения вероятности вектора (возмущения) имеет вид:
, | (12) |
где - корреляционная матрица ошибок измерения;
- определитель матрицы .
Использование алгоритма ММП предусматривает наличие не особой матрицы , то есть .
Так как , то отсюда
(13) |
и после подстановки (13) в (12), получим функцию правдоподобия :
, | (14) |
где - функция правдоподобия.
Функция представляет собой плотность распределения ошибок измерения.
Необходимо выбрать такую оценку , при которой функция правдоподобия преобразуется в максимум, который соответствует минимуму квадратов отклонений измеряемых координат вектора от их действительного значения, для чего необходимо, чтобы
. |
На практике более рационально вычисление не самой функции правдоподобия, а ее логарифма, то есть:
. | (15) |
Найдя производную уравнения (15) по компонентам вектора и приравнивая полученный результат нулю, получим
(16) |
Как видно из (16) одно слагаемое есть транспонированным выражением другого, поэтому достаточно приравнять нулю, например первое слагаемое:
=0, |
откуда
. | (17) |
Выражение (17) является исходным для разработки алгоритма оптимальной оценки вектора состояния системы измерений согласно метода максимума правдоподобия. Таким образом, для определения данных оценок, прежде всего необходимо:
· осуществить накопления наблюдений ;
· определить корреляционную матрицу ошибок измерений;
· определить матрицу связи наблюдения .
Структурная схема получения оптимальных оценок согласно метода ММП показана на рис. 2.
Рисунок 2
Как и для алгоритма по МНК при получении оценки вектора состояния, так и согласно ММП необходимо осуществлять накопление результатов измерений . В связи с этим и в этом случае метод ММП пригоден при условии измерения одного и того же параметра несколькими системами в одни и те же моменты времени.
Пример.
Географическая широта ЛА измеряется с помощью ИНС и астроориентатора (звездно-солнечного) ЗСО, ошибки ИНС и ЗСО некоррелированы. Согласно паспортным данным дисперсии ошибок ИНС и ЗСО составляют:
.
Требуется осуществить оценку определения широты используя метод максимального правдоподобия при условии, что показания ИНС на данный момент времени составляют , а показания ЗСО соответственно .
Решение.Оценка параметра методом ММП может быть может быть осуществлена в соответствии с выражением (17),
где
;
;
;
Таким образом, оценка координат по результатам измерений ИНС и ЗСО
.
После подстановки численных значений имеем:
.
Дата добавления: 2015-08-14; просмотров: 1005;