1.一种基于秩滤波的农业机器人组合导航信息融合方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1,根据农业机器人所处环境,将土地平整度和卫星信号强度分级,设定土地平整度因子 和卫星信号强度因子ξ, 1≤ξ≤ξmax,ξ∈Z,Z为整数集, ξmax分别表示最大的土地不平整级别和最大的卫星信号衰落级别;
步骤2,由惯性导航系统INS和全球卫星导航系统GNSS所测量的数据,测量各级别土地平整度和卫星信号衰落情形所对应的量测噪声ν,将量测噪声ν及其协方差矩阵R作为可变参数建立组合导航系统模型集合M,设模型个数为r, 各模型之间跳变的Markov转移概率为πji,下标i,j分别表示第i个模型和第j个模型;
步骤3,由k-1时刻的模型概率 与先验的Markov转移概率πji进行交互,计算混合概率k≥1;
步骤4,对于第j个模型,j=1,2,…,r,利用k-1时刻的状态估计 和协方差阵计算k时刻的状态初值 与协方差阵初值步骤5,在组合导航系统获得新的量测zk之后,利用状态初值 与协方差阵初值采用秩滤波算法进行滤波,得到k时刻的状态估计 和协方差阵步骤6,利用混合概率 残差估值 和残差协方差 计算当前时刻的匹配模型对应的残差估值 残差协方差 似然函数 和模型概率步骤7,利用各个模型滤波器k时刻的状态估计 协方差阵 和模型概率 计算导航参数的全局估计 及其估计误差的协方差阵Pk|k;
步骤8,返回步3,重复步骤3至步骤7,直至接收到停止导航控制指令。
2.根据权利要求1所述方法,其特征在于,步骤3中,通过如下公式计算混合概率
3.根据权利要求2所述方法,其特征在于,步骤4中,通过如下公式计算k时刻的状态初值 与协方差阵初值
4.根据权利要求3所述方法,其特征在于,步骤5包括如下步骤:步骤5-1,利用k-1时刻的状态估计 一维标准分布概率pβ对应的分位点 和第β层采样点的修正系数rβ,通过秩采样机制求取采样点集
其中,n为状态向量x的维数,ρ为采样点层数,α,β分别表示第α个采样点和第β层采样点,l取值为[1,n]中的整数, 表示矩阵 平方根的第l列;
步骤5-2,将采样点集 进行非线性传播,得到非线性变换后点集
其中,f(·)为状态方程非线性函数,ω为过程噪声向量;
步骤5-3,进一步预测k时刻的状态估计 和协方差阵
其中,为第α个采样点对应的协方差修正系数,取值为1,Q为过程噪声方差矩阵,τ为协方差权重系数,通过如下公式计算:
步骤5-4,通过秩采样机制求取采样点集
步骤5-5,将采样点集 引入观测方程并进行非线性传播,得到预测的量测点集
其中,h(·)为观测方程非线性函数,νj为模型j对应的量测噪声向量;
步骤5-6,通过预测的量测点集 计算量测估计
步骤5-7,通过如下公式计算新息协方差矩阵 和互协方差阵
其中Rj为模型j对应的量测噪声方差矩阵;
步骤5-8,由新息协方差矩阵 和互协方差阵 计算增益
k时刻组合导航系统的量测值zk到来之后,通过如下公式计算k时刻的状态估计 和协方差阵
5.根据权利要求4所述方法,其特征在于,步骤6中,通过如下方法计算当前时刻匹配模型对应的残差估值 残差协方差 似然函数 和模型概率
其中E[·]表示数学期望。
6.根据权利要求5所述方法,其特征在于,步骤7中,通过如下公式计算导航参数的全局估计 及其估计误差的协方差阵Pk|k:
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤5-1和步骤5-4中,采用中位秩计算第β层采样点对应的一维标准分布概率pβ,计算表达式为pβ=(β-0.3)/(2ρ+1.4)。