[發明專利]一種多源融合的自適應容錯聯邦濾波組合導航方法

在審

• 申請號: 201910318816.1
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110095800A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 陳帥;譚聚豪;張博雅;王琛;顧得友;溫哲君;劉善武
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01S19/47
• 分類號: G01S19/47;G01S19/49
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發明公開了一種多源融合的自適應容錯聯邦濾波組合導航方法。該方法為：首先通過軌跡發生器和飛行器的飛行參數，生成慣性器件的原始數據；然后生成多普勒測速儀對飛行器的速度數據和高度計對飛行器的高度數據；再利用衛星信號模擬器產生即時中頻數據，提供給接收機進行衛星導航定位解算，同時對慣性器件的原始數據進行捷聯慣導解算；接著建立導航坐標系下的聯邦濾波組合導航系統模型，設計聯邦濾波器，將自適應信息分配因子和容錯判斷方案加入聯邦濾波器，形成自適應容錯聯邦濾波器；最后經過自適應容錯聯邦濾波器的最優估計，輸出系統的校正信息。本發明提高了多源融合組合導航系統在高動態和強干擾環境下的導航定位精度、容錯性能以及魯棒性。

技術領域

本發明涉及多源融合組合導航技術領域，特別是一種多源融合的自適應容錯聯邦濾波組合導航方法。

背景技術

現有的導航系統信息種類多樣，單一的導航源如GPS、BDS、GLONASS、INS、雷達測速儀、地磁導航等，在復雜多變的環境下往往達不到用戶對導航定位的精度要求，同時其導航系統也不具備良好的魯棒性和可靠性。多源融合組合導航基于信息融合技術，將來自不同導航源的同構或者異構的導航信息按照相應的融合算法進行融合，從而得到最佳的融合結果。相對于傳統的單一導航源，多源融合導航可以充分利用每一個導航源的優勢，從而提供較好的定位與導航服務。任何一種導航傳感器均可能在特定的時間和地點失效，多源融合導航一方面可以提高導航解算的糾錯能力，另一方面可以增加觀測的冗余度。

目前，大多數組合導航裝置是將GPS單元與慣性測量單元結合，但即使采用GNSS+INS的組合導航模式，仍無法滿足電磁干擾、物理遮蔽等復雜情況下的導航定位授時需求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高多源融合組合導航系統在高動態和強干擾環境下的導航定位精度、容錯性能和魯棒性的自適應容錯聯邦濾波組合導航方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種多源融合的自適應容錯聯邦濾波組合導航方法，包括以下步驟：

步驟1、通過軌跡發生器，設定飛行器的飛行時長、飛行參數以及飛行環境參數信息，生成飛行器的飛行軌跡信息，產生SINS的原始數據；

步驟2、通過軌跡發生器，利用飛行器的飛行軌跡信息，產生多普勒測速儀對飛行器的速度數據；

步驟3、通過軌跡發生器，利用飛行器的飛行軌跡信息，生成高度計對飛行器的高度數據；

步驟4、利用衛星信號模擬器，使用飛行器的飛行軌跡信息，產生即時中頻數據，并將即時中頻數據提供給接收機進行衛星導航定位解算，同時對生成的慣性器件的原始數據進行捷聯慣性導航解算；

步驟5、建立導航坐標系下的聯邦濾波組合導航系統模型，設計聯邦濾波器；

步驟6、將自適應信息分配因子以及容錯判斷方案加入聯邦濾波器中，形成自適應容錯聯邦濾波器，經過自適應容錯聯邦濾波器的最優估計，輸出系統的校正信息。

本發明與現有技術相比，其顯著優點在于：(1)采用聯邦濾波算法，以慣性導航系統SINS作為公共參考系統，實現多普勒測速儀、北斗接收機以及高度計與慣性導航系統SINS的組合，各個子濾波器自動判斷系統的當前工作狀態，自適應更新信息分配因子得到局部最優解，實現組合模式的靈活選擇，最終合成公共查考系統SINS誤差狀態的全局最優估計，提高了多源融合組合導航系統的定位精度；(2)主濾波器和子濾波器選用無重置聯邦濾波器，采用自適應聯邦信息分配因子，在某一子信息源出現故障時，能夠對故障進行隔離，不影響濾波器的正常濾波，使系統保持較好的穩定性和魯棒性，提高了多源融合組合導航系統的可靠性和抗干擾能力。

附圖說明

圖1是本發明多源融合的自適應容錯聯邦濾波組合導航方法的流程示意圖。