多源融合导航系统覆盖性评估

　　摘要：本文提出了一种多源融合导航系统的覆盖性的评估指标评估方法，通过建立基于模糊综合评判法的性能评估体系，对多源融合导航系统进行多事件驱动，输出不同事件的定位精度，综合评定多源融合导航的覆盖性能。

　　关键词：性能评估，覆盖性，模糊综合评判，多源融合导航

　　引言

　　多源融合导航系统通过多种定位源之间的数据融合，优缺点互补，可以实现更高精度的导航，然而目前的多源融合导航的研究还存在一个突出的问题：多源融合导航系统种类繁多，却缺乏一个科学的评估方法，用于评判导航系统性能的优劣。目前，现有的性能评估方法主要基于多源融合导航系统的精度评价连续性、可靠性等大众性能指标，而非特意针对多源融合导航系统的特有性能评估，比如，文献[1]综合评估定位精度、可用性、连续性等指标，文献[2]将算法品质性能归结为准确性、实时性、稳定性及可靠性。

　　上述评估方法都是很好的相对全面的评估体系，却不能精确性地、针对性地描述多源融合的特殊性能，无法体现多个定位源的融合是否成功，忽略了多源融合系统中非常重视的多源融合性能的要求，即覆盖性。针对这一问题，本文将主要针对多源融合导航进行多事件驱动测试，分析在各种不同定位源融合时的定位精度，直观地显示某一多源融合导航系统的覆盖性能。

　　1覆盖性能指标

　　多源融合导航系统的性能评估方法就是利用科学的客观的评估理论定量地描述系统的性能，给出不同系统间的比较，分析性能差异的原因，调整系统的参数，指导系统的优化，而这其中分析性能指标是关键，它是性能评估的基础。精度指标是任何一个导航系统必须确立的，在覆盖性的研究中，本文将对定位精度进行测定，用来评价多事件驱动时覆盖性的性能好坏。

　　1.1定位精度定位精度是指定位目标的真实位置与融合定位结果的吻合程度。对定位精度的评估一般采用统计概率的方式进行，即在固定周期内，统计定位估计结果与真实位置吻合度不超过某一阈值的概率来表示定位系统的定位精度。根据真值的不同，可分为外符合精度和内符合精度[1]。外符合精度是将定位估计结果与定位目标真实位置作比较;内符合精度是先对所有定位结果做均值，统计定位结果与均值的偏离程度。本文将采用外符合精度。

　　1.2滤波精度

　　多源融合导航系统[2]通常是基于卡尔曼滤波技术实现的，主要分为常规卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波、鲁棒滤波算法等。然而这些滤波从算法实现上来讲均是基于标准卡尔曼滤波的，因此研究中主要针对滤波算法进行评估技术的研究，本文以滤波精度表征定位精度，为状态估计的均方差误差。滤波精度是指滤波状态与真实状态之间的差，也可视为状态变量的估计误差，滤波算法中可以采用状态估计的均方差来衡量。

　　2覆盖性评估

　　多源融合导航算法多事件驱动覆盖性研究，是导航算法完整性和有效性重要度量。覆盖性评估的关键问题有两个：一是多事件驱动控制的事件的设计问题;二是建立覆盖性的综合评判。综上，覆盖性的评估过程就是对算法的输入进行外部环境信息、传感器插拔、载体运动信息等多事件组合激励测试，然后对算法在不同激励下的输出数据进行精度评估。

　　2.1多事件设计评价某一多源融合导航的覆盖性，首先要明确系统包含多少种定位源，能够衍生多少个事件。所谓事件，也定义为事件驱动条件，在多源融合导航系统中一般将其归纳为与系统状态、测量输出相关的函数表达式。根据系统的实际状况，设计不同的事件，就可以测试在不同事件驱动系统时，系统是否还能满足系统定位精度的要求。

　　2.2基于模糊综合评判法的覆盖性评估方法从一定意义上讲，设计越多的事件，对多源融合导航系统的覆盖性考核越全面，但随之带来一个比较突出的问题，即不同事件所确定的精度指标对系统覆盖性性能的表征贡献有多大，如何根据这些事件的精度指标综合评价一个算法的覆盖性性能，比较判断不同的系统优劣程度。

　　2.2.2评判矩阵建立各指标的相对于评判等级的评判矩阵，确定各指标对评判集因素的隶属度，通常有两种方法：一是隶属度函数法，即选取合适的隶属度函数，将指标值代入函数模型获取相应的隶属度，此方法适合于定量型指标;二是专家评价法，即经多位专家直接评价，再进行加权平均，此种方法适用于定性型指标。

　　3仿真实验前面的研究中已经建立了对多源融合导航系统进行覆盖性评价的性能指标体系[6]及相应的定量计算公式，并提出了评判方法及具体步骤，本节中将应用所提出的方法对某一多源融合导航系统覆盖性进行评估。

　　4结论

　　本文提出了一种多源融合导航系统的覆盖性的评估指标评估方法，并且通过举例仿真试验，验证了该评估方法的有效性。采用本文提出的性能评价方法能够得出系统的覆盖性评价值，发现多源融合系统的问题，通过反馈帮助设计人员优化系统，在存在多个融合导航系统的情况下，也可用于对各系统进行比较以便做出选择。

　　参考文献

　　[1]赵万龙孟维晓韩帅多源融合导航技术综述[J].遥测遥控,2016(06)

　　[2]一种组合导航信息融合算法品质评估方法[J]赵欣王跃钢王仕成张金生杨述华中国惯性技术学报2012(02)

　　[3]秦永元，张洪钺，汪叔华著.卡尔曼滤波与组合导航原理[M].西安：西北工业大学出版社，2007：128129

　　[4]一种多传感器信息融合系统性能评价方法[J].宋佳柯涛张恒舰船电子对抗,2020(06)

　　[5]李元锋，李正生，王洋.基于模糊综合评判的多指标匹配算法性能评估[J].光电工程，2010，37(8)：9297.

　　[6]GPS/INS组合导航算法性能评估平台[J].王胜标王俊璞倪静静田蔚风金志华中国惯性技术学报,2007(02)

　　作者：程田莉王虹张雅琳陈静

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