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Bounding Sequential Estimation Errors Due to Gauss-Markov Noise with Uncertain Parameters

Langel, Steve und Garcia Crespillo, Omar und Joerger, Mathieu (2019) Bounding Sequential Estimation Errors Due to Gauss-Markov Noise with Uncertain Parameters. In: Proceedings of the 32nd International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, ION GNSS+ 2019. Proceedings of the 32nd International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS+ 2019), 2019-09-16 - 2019-09-20, Miami, FL, USA. doi: 10.33012/2019.17014. ISBN 978-093640623-7. ISSN 0936-4062.

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Kurzfassung

This paper describes the derivation and implementation of a new method to overbound Kalman filter (KF) based estimate error distributions in the presence of time-correlated measurement and process noise. The method is specific to problems where each input noise component is first-order Gauss-Markov with a distinct variance sigma^2 in [sigma^2_min, sigma^2_max] and time constant tau in [tau_min, tau_max]. The bounds on sigma^2 and tau are known. Reference [1] derives an overbound for the continuous-time KF, and we extend the result to the more common case of sampled-data systems with discrete-time measurements. We prove that the KF covariance matrix overbounds the estimate error distribution when Gauss-Markov processes are defined using a time constant tau_max and a process noise variance inflated by (tau_max/tau_min). We also show that the overbound is tightest by initializing the variance of the Gauss-Markov process with sigma^2_0 = 2sigma^2_max/ [1 + (tau_min/tau_max)]. The new method is evaluated using covariance analysis for an example application in advanced receiver autonomous integrity monitoring (ARAIM) [2]. [1] Tupysev, V. A., Stepanov, O. A., Loparev, A. V., and Litvinenko, Y. A. “Guaranteed Estimation in the Problems of Navigation Information Processing.” Proceedings of the 18th IEEE International Conference on Control Applications, St. Petersburg, Russia, 2009, pp. 1672 – 1677. [2] Working Group C. “ARAIM Technical Subgroup. Milestone 3.0 Report.” Technical report, EU-US Cooperation on Satellite Navigation, 2016.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/130885/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Bounding Sequential Estimation Errors Due to Gauss-Markov Noise with Uncertain Parameters
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Langel, SteveNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Garcia Crespillo, OmarOmar.GarciaCrespillo (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2598-7636NICHT SPEZIFIZIERT
Joerger, MathieuNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:16 September 2019
Erschienen in:Proceedings of the 32nd International Technical Meeting of the Satellite Division of the Institute of Navigation, ION GNSS+ 2019
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.33012/2019.17014
ISSN:0936-4062
ISBN:978-093640623-7
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Gauss-Markov Noise, Kalman Filter, Overbound, Covariance Matrix, State Augmentation, ARAIM
Veranstaltungstitel:Proceedings of the 32nd International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS+ 2019)
Veranstaltungsort:Miami, FL, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:16 September 2019
Veranstaltungsende:20 September 2019
Veranstalter :ION
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation und Navigation
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KN - Kommunikation und Navigation
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt Navigation 4.0 (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Navigation
Hinterlegt von: Garcia Crespillo, Omar
Hinterlegt am:21 Nov 2019 14:01
Letzte Änderung:24 Apr 2024 20:34

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