[發明專利]一種基于局部反饋的兩層分布式多傳感器組合導航濾波方法

在審

• 申請號: 202010346999.0
• 申請日: 2020-04-28
• 公開（公告）號: CN111473786A
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 林雪原;劉麗麗;張彥飛;徐振宇;董云云;孫玉梅;趙金杰;隋新;陳祥光
• 申請（專利權）人: 煙臺南山學院
• 主分類號: G01C21/16
• 分類號: G01C21/16;G01C21/20;G01C25/00
• 代理公司: 北京久維律師事務所 11582
• 代理人: 杜權

1.一種基于局部反饋的兩層分布式多傳感器組合導航濾波方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)建立航空機載慣性導航系統導航誤差狀態的數學描述，慣性導航系統SINS的誤差狀態向量X取為：

向量X中的前九項與導航參數誤差狀態有關，它們分別是三維姿態誤差、三維速度誤差以及三維位置誤差，向量X中的后九項與慣性儀表的誤差狀態量有關，下標E、N、U分別代表東向、北向、天向，ε_b、ε_r分別為陀螺隨機常值漂移、一階馬爾柯夫過程漂移，為加速度計的一階馬爾柯夫過程漂移，后九項的下標x、y、z為地理坐標系的三個坐標軸。

(2)根據所采用的子導航傳感器，建立導航坐標系下子導航傳感器觀測量與被估計的步驟(1)所述的航空機載慣性導航系統導航誤差狀態向量中的緯度誤差狀態量、經度誤差狀態量、高度誤差狀態量、速度誤差狀態量以及姿態誤差狀態量之間的量測方程，包括Beidou/SINS量測方程、SST/SINS量測方程、氣壓高度表/SINS量測方程。

(3)對M個局部節點(子濾波器)中有L(L≤M)個局部節點(子濾波器)接收反饋信息的條件下，根據步驟(1)和(2)的模型，建立接收反饋和不接收反饋信息條件下的各局部濾波器的估計模型。

(4)根據步驟(3)的各局部濾波器的估計結果，建立基于局部反饋的兩層分布式多傳感器組合導航濾波算法，進而輸出全解最優估計值，并對航空機載慣性導航系統的導航誤差進行校正。

(5)根據步驟(3)、步驟(4)的結果，理論和實驗證明了在基于局部反饋的兩層分布式多傳感器組合導航系統中，來自融合中心的反饋信息可以明顯改善子濾波器的濾波性能，但有無反饋信息其整個系統最終融合解是等價和最優的。

2.根據權利要求1所述的基于局部反饋的兩層分布式多傳感器組合導航濾波方法，其特征在于，步驟(2)中所述的建立導航坐標系下子導航傳感器觀測量與被估計的步驟(1)所述的航空機載慣性導航系統導航誤差狀態向量中的緯度誤差狀態量、經度誤差狀態量、高度誤差狀態量、速度誤差狀態量以及姿態誤差狀態量之間的量測方程，具體為：

1)Beidou/SINS量測方程

式(1)中，N_N、N_E、N_h、M_E、M_N、M_U分別為北斗輸出的北向、東向、天向的位置誤差及北向、東向、天向的速度誤差，均考慮為白噪聲。

2)SST/SINS量測方程

式(3)中：O_γ、O_θ、O_ψ為SST的姿態誤差，均考慮為白噪聲。因此姿態量測方程的觀察矩陣為：

H₂(t)＝[A_3×3 0_3×3 0_3×3 0_3×9] (4)

3)氣壓高度表/SINS量測方程

Z₃(t)＝[h_I-h_a]＝δh+v₃ (5)

其中：v₃為氣壓高度表量測噪聲。

3.根據權利要求1所述的基于局部反饋的兩層分布式多傳感器組合導航濾波方法，其特征在于，步驟(3)中所述的對M個局部節點(子濾波器)中有L(L≤M)個局部節點(子濾波器)接收反饋信息的條件下，根據步驟(1)和(2)的模型，建立接收反饋和不接收反饋信息的各局部濾波器的估計模型，具體：

式(6)中i代表子導航傳感器及子濾波器的序號；i≤L時，j＝F，m＝F代表接收反饋信息；當L+1≤i≤M時，j＝f，m＝f代表不接收反饋信息。當i≤L時有：