[發明專利]一種矢量形式信息分配系數的自適應聯邦濾波方法

有效

• 申請號: 201110266447.X
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102353378A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 陳計輝;熊智;王融;張丹;劉建業;張旭;張承;劉偉霞;姚小松
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/24
• 分類號: G01C21/24
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

發明涉及一種矢量形式信息分配系數的自適應聯邦濾波方法，屬于飛行器組合導航技術領域，可應用于高空長時間飛行的航空飛行器導航參數的確定，用于提高導航系統的導航精度。

背景技術

隨著航空航天技術的發展，對導航與制導系統的性能要求越來越高，組合導航系統已成為當前重要的導航系統方案。在導航多傳感器信息融合領域，分散化濾波技術日益受到人們重視，Carlson提出的分散化聯邦濾波器得到越來越廣泛的應用。信息分配是聯邦濾波器研究和設計中的關鍵，直接影響聯邦濾波器的精度和容錯性等性能。

Carlson最先提出的信息分配原則是固定比例的，通常根據正常工作子系統的個數進行固定平均分配。考慮到在實際的高動態導航環境中，各子濾波器的性能和估計質量都是不斷變化的，為進一步提高聯邦濾波器的性能，國內外學者提出了多種動態的信息分配方法，主要包括基于估計協方差特征值法、基于協方差陣Fronenius范數方法、基于可觀測矩陣條件數法等，這些動態信息分配方法從一定程度上實現了對系統狀態的實時跟蹤，濾波效果較固定比例的分配方法有所改善。

經分析不難發現，以上研究的信息分配系數均為標量形式。即把狀態變量作為一個整體考慮來進行信息反饋，其實質是把狀態變量的每個分量的特性看作是相同的，具有完全相同的估計精度和收斂速度。但這種觀點是不合理的，根據實際情況知，每個傳感器功能特性和精度的不同使得每個局部濾波器建立的狀態方程和量測方程是不同的，而狀態方程的特性又決定了狀態的每個分量具有不同的可觀測度和收斂速度，在基于慣性導航的組合模式中，平臺的方位誤差角收斂速度明顯低于其它的狀態分量。再者，不同的傳感器其輸出特性也是不同的，如SAR圖像匹配僅能輸出經度、緯度信息，大氣數據系統僅能提供高度及地向速度信息，從而導致不同的狀態分量具有不同的估計精度。

因此，現有標量形式信息分配系數的聯邦濾波方法難以具體實時跟蹤反映每個狀態變量的變化特性，導航精度不高，不能充分滿足動態長航時飛行器對導航精度的要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服標量形式信息分配系數的聯邦濾波不能充分具體反映每個狀態量變化特性的缺陷，提供一種矢量形式信息分配系數的自適應聯邦濾波方法。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

本發明基于系統誤差協方差陣特征值和系統可觀測矩陣奇異值的矢量形式信息分配系數的聯邦濾波方法，包括以下步驟：

(1)通過建立慣性導航系統INS的誤差狀態量方程，得到對慣性導航系統誤差狀態量的數學描述，慣性導航系統誤差狀態量X定義為：