基于強跟蹤自適應Kalman濾波的SINSGPS組合導航方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于強跟蹤自適應Kalman濾波的SINSGPS組合導航方法，首先將捷聯慣導系統和GPS接收機安裝在載體上；對捷聯慣導系統預熱后采集捷聯慣導系統輸出的位置信息與GPS輸出的位置信息；建立SINS／GPS組合導航系統的狀態方程與量測方程；設計強跟蹤Kalman濾波器與Sage-Husa自適應濾波器；采用收斂判據對濾波的發散趨勢進行判斷，設計基于強跟蹤自適應Kalman濾波的SINS／GPS組合導航方案。采用本發明能夠滿足SINS／GPS組合導航系統遇到的高動態應用環境，抑制濾波的發散，進一步提高導航精度。
【專利說明】基于強跟蹤自適應Ka I man濾波的S INSGPS組合導航方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種SINS / GPS組合導航方法，尤其涉及一種基于強跟蹤自適應 Kalman濾波的SINSGPS組合導航方法。
【背景技術】
[0002] 組合導航系統有效地結合了多種導航技術，不僅可以取長補短，發揮各自的優點， 提高導航精度，而且如果采用低精度的導航系統仍可以得到較高的導航精度，降低成本和 技術難度。另外，組合導航系統具有更好的容錯性和可靠性。SINS / GPS組合導航系統能 夠有效地對運載體定位誤差進行補償和校正，準確地給出位置信息，便于運載體精確定位， 目前使用最為廣泛。
[0003] Kalman濾波在組合導航系統中具有十分重要的作用，能夠給出導航系統各導航 參數誤差的最優估計，以實現對導航參數進行校正，提供更精確的導航信息，國內外對基于 Kalman濾波算法的組合導航系統做了大量的研究工作。惡劣環境的影響會使得SINS / GPS 組合導航系統的誤差模型復雜而多變，如果仍然采用常規Kalman濾波進行處理，會導致濾 波精度降低，甚至發散，難以滿足運載體的高精度導航任務。專利CN103281054A公開了"一 種帶噪聲統計估值器的自適應濾波方法"，通過在線加入噪聲統計估計器，在系統噪聲和量 測噪聲統計信息未知或者時變的情況下，對其統計特性進行實時估計與修正。這種方法計 算量較大，降低了實時性，且在高動態環境下無法保證濾波的收斂性和穩定性。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于強跟蹤自適應Kalman濾 波的SINSGPS組合導航方法。
[0005] 本發明通過以下技術方案來實現上述目的：
[0006] 一種基于強跟蹤自適應Kalman濾波的SINSGPS組合導航方法，其特征在于，包括 以下步驟：
[0007] 步驟1 :將捷聯慣導系統和GPS接收機安裝在載體上，對捷聯慣導系統預熱后采集 捷聯慣導系統輸出的位置信息與GPS輸出的位置信息；
[0008] 步驟2 :建立SINS / GPS組合導航系統的狀態方程與量測方程；
[0009] 步驟3 :設計Sage-Husa自適應濾波器；
[0010] 步驟4 :設計強跟蹤Kalman濾波器；
[0011] 步驟5 :采用收斂判據對濾波的發散趨勢進行判斷，設計基于強跟蹤自適應 Kalman濾波的SINS / GPS組合導航方案。
[0012] 所述步驟2中建立SINS / GPS組合導航系統的狀態方程與量測方程：
[0013] 狀態方程為：
【權利要求】
1. 一種基于強跟蹤自適應Kalman濾波的SINSGPS組合導航方法，其特征在于，包括以 下步驟： 步驟1 :將捷聯慣導系統和GPS接收機安裝在載體上，對捷聯慣導系統預熱后采集捷聯 慣導系統輸出的位置信息與GPS輸出的位置信息； 步驟2 :建立SINS / GPS組合導航系統的狀態方程與量測方程； 步驟3 :設計Sage-Husa自適應濾波器； 步驟4 :設計強跟蹤Kalman濾波器； 步驟5 :采用收斂判據對濾波的發散趨勢進行判斷，設計基于強跟蹤自適應Kalman濾 波的SINS / GPS組合導航方案。
2. 根據權利要求1中所述的基于強跟蹤自適應Kalman濾波的SINSGPS組合導航方法， 其特征在于：所述步驟2中建立SINS / GPS組合導航系統的狀態方程與量測方程： 狀態方程為：
其中：i為可見的衛星數目；δ PfP^-Pp ρη為慣導輸出的位置信息相對應的偽 距，Pei為GPS接收機測量得到的偽距；H(t)為量測矩陣；v(t)為各元素為零均值的高斯白 噪聲，且互不相關。
3.根據權利要求1中所述的基于強跟蹤自適應Kalman濾波的SINSGPS組合導航方法， 其特征在于：步驟3中所述設計Sage-Husa自適應濾波器，其具體算法如下： 假設線性離散系統方程為：
器正常工作，此時可以采用Sage-Husa自適應Kalman濾波算法對狀態變量進行估計；如果 不成立，則表示濾波實際誤差超過理論預測誤差的Y倍，濾波發散，此時采用強跟蹤濾波 算法計算加權系數Ak+1自適應調整Pm，充分發揮當前時刻量測量作用，以抑制濾波的發散。
【文檔編號】G01S19/49GK104062672SQ201310612225
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年11月28日 優先權日:2013年11月28日
【發明者】孫楓, 夏健鐘, 楊曉龍, 李敬春, 阮雙雙, 趙維珩, 劉適, 徐文佳 申請人:哈爾濱工程大學