Un algoritmo de navegación integrada para vehículos submarinos mejorado por un filtro de Kalman insípido de entropía de error mixto mínimo bayesiano variacional
Autores: Ji, Binghui; Sun, Xiaona; Chen, Peimiao; Wang, Siyu; Song, Shangfa; He, Bo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un algoritmo de navegación integrada para vehículos submarinos mejorado por un filtro de Kalman insípido de entropía de error mixto mínimo bayesiano variacional
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Entornos marinos
Vehículos submarinos autónomos
Navegación
Posicionamiento
Filtro de Kalman no perfumado
Algoritmo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 45
Citaciones: Sin citaciones
En entornos marinos complejos, los vehículos submarinos autónomos (AUVs) dependen de una navegación y posicionamiento robustos. Los algoritmos tradicionales enfrentan desafíos debido a valores atípicos en los sensores y ruido no gaussiano, lo que resulta en errores significativos en la predicción y divergencia del filtro. Los valores atípicos en las observaciones de los sensores también afectan la precisión del posicionamiento. El filtro de Kalman insípido original (UKF) basado en el criterio de error cuadrático medio mínimo (MMSE) sufre de degradación del rendimiento bajo estas condiciones. Este artículo mejora el algoritmo del filtro de Kalman insípido de entropía de error mínimo utilizando métodos Bayesianos variacionales (VB) y funciones de entropía mixtas. Al implementar la entropía de error mínimo (MEE) y funciones de núcleo mixtas en el UKF, se mejora la robustez del algoritmo bajo condiciones submarinas complejas. El método VB ajusta de forma adaptativa la covarianza del ruido de medición, mejorando la adaptabilidad a entornos marinos. Simulaciones y pruebas en el mar validan el rendimiento del algoritmo propuesto, mostrando mejoras significativas en la precisión de navegación y en el error cuadrático medio (RMSE). En entornos con ruido complejo, nuestro algoritmo mejora la precisión de navegación general en al menos un 10% en comparación con otros algoritmos existentes. Esto demuestra la alta precisión y robustez del algoritmo.
Descripción
En entornos marinos complejos, los vehículos submarinos autónomos (AUVs) dependen de una navegación y posicionamiento robustos. Los algoritmos tradicionales enfrentan desafíos debido a valores atípicos en los sensores y ruido no gaussiano, lo que resulta en errores significativos en la predicción y divergencia del filtro. Los valores atípicos en las observaciones de los sensores también afectan la precisión del posicionamiento. El filtro de Kalman insípido original (UKF) basado en el criterio de error cuadrático medio mínimo (MMSE) sufre de degradación del rendimiento bajo estas condiciones. Este artículo mejora el algoritmo del filtro de Kalman insípido de entropía de error mínimo utilizando métodos Bayesianos variacionales (VB) y funciones de entropía mixtas. Al implementar la entropía de error mínimo (MEE) y funciones de núcleo mixtas en el UKF, se mejora la robustez del algoritmo bajo condiciones submarinas complejas. El método VB ajusta de forma adaptativa la covarianza del ruido de medición, mejorando la adaptabilidad a entornos marinos. Simulaciones y pruebas en el mar validan el rendimiento del algoritmo propuesto, mostrando mejoras significativas en la precisión de navegación y en el error cuadrático medio (RMSE). En entornos con ruido complejo, nuestro algoritmo mejora la precisión de navegación general en al menos un 10% en comparación con otros algoritmos existentes. Esto demuestra la alta precisión y robustez del algoritmo.