[發明專利]一種基于自適應數字濾波器的系泊狀態初始對準方法

有效

• 申請號: 201410145821.4
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103940447B
• 公開（公告）日: 2017-02-01
• 發明（設計）人: 于飛;阮雙雙;奔粵陽;鮑桂清;楊曉龍;李敬春;趙維珩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于自適應數字濾波器的系泊狀態初始對準方法，可用于提高捷聯慣性導航系統的對準精度，屬于慣性導航技術領域。

背景技術

初始對準是捷聯慣導系統導航工作的前提，初始對準的好壞直接影響系統的導航精度，所以在導航前得到精確的初始姿態矩陣尤為重要。系泊狀態下，載體會受到各種頻率段的噪聲干擾。如果在整個對準過程中，陀螺和加速度計的輸出信號不能得到有效處理，受慣性測量單元（Inertial?Measurement?Unit,IMU）高頻噪聲的影響，系統對準效果并不理想。數字濾波器能有效降低對準環境下的噪聲水平，更為重要的是濾除了陀螺高頻噪聲，增強了系統抗干擾的能力。目前對器件中的高頻隨機噪聲最常用的處理方法是采用低階平滑濾波器進行消噪，從而獲得更為準確的加速度和角加速度信息，此方法可以在一定程度上提高捷聯慣導系統的精度。

發明內容

本發明的目的是提供具有高對準精度的一種基于自適應數字濾波器的系泊狀態初始對準方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種基于自適應數字濾波器的系泊狀態初始對準方法，包括以下幾個步驟，

步驟一：將捷聯慣導系統安裝在載體上，并且使IMU坐標系的三根軸與載體系的三軸平行；

步驟二：自適應數字濾波器由二階隱馬爾科夫卡爾曼濾波器和低通巴特沃斯IIR數字濾波器組成，利用二階隱馬爾科夫卡爾曼濾波器對陀螺儀和加速度計的原始輸出信號進行濾波，并通過濾波器的穩態參數測量自適應截止頻率f_c：

fc=12πcos-1[2-k112-2k112(1-k11)]]]>

式中，k₁₁是二階隱馬爾科夫卡爾曼濾波器穩態濾波增益矩陣中的第一個元素值；

步驟三：利用自適應截止頻率f_c獲取低通巴特沃斯IIR數字濾波器的階數N，并用此濾波器對陀螺儀和加速度計的原始輸出信號進行濾波；

四階巴特沃斯IIR數字濾波器的幅度平方函數為：

|H(jω)|2=11+(ω/ωc)2N]]>

ω_c＝2πf_c自適應數字濾波器的截止角頻率，濾波器的階數N的測量公式為：