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一种GNSS/SINS组合导航的改进鲁棒滤波算法
1
作者 孙玉梅 王学伟 任宪洁 《弹箭与制导学报》 北大核心 2024年第1期6-12,共7页
GNSS/SINS(全球卫星导航/捷联惯性导航)组合导航系统的最优卡尔曼滤波需要满足测量值为高斯分布的假设条件,否则将会导致滤波精度下降甚至发散。鲁棒滤波是解决上述问题的有效方法,但在提高滤波精度方面存在一定的局限性。为了解决该问... GNSS/SINS(全球卫星导航/捷联惯性导航)组合导航系统的最优卡尔曼滤波需要满足测量值为高斯分布的假设条件,否则将会导致滤波精度下降甚至发散。鲁棒滤波是解决上述问题的有效方法,但在提高滤波精度方面存在一定的局限性。为了解决该问题,基于马氏距离和牛顿迭代法提出了一种改进的鲁棒滤波方法。首先,根据马氏距离判断测量值是否存在异常;然后,根据牛顿迭代法引入一个比例因子以对测量噪声协方差矩阵进行优化与调整,进而较精确地调整测量值与系统模型信息在滤波过程中的比重;最后,基于最优卡尔曼滤波(KF)、传统鲁棒卡尔曼滤波(RKF)及文中提出的改进鲁棒卡尔曼滤波(IRKF)对GNSS/SINS组合导航系统进行仿真分析及性能对比。实验结果表明,相对于KF,IRKF可提高位置及速度精度分别为14.1%及13.8%,相对于RKF,IRKF可提高位置及速度精度分别为8.1%及7.7%。 展开更多
关键词 组合导航系统 马氏距离 鲁棒滤波算法 比例因子
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噪声统计特性未知时的鲁棒卡尔曼曼滤滤波算法设计 被引量：4
2
作者 王建文 税海涛 +2 位作者 李迅 张辉 马宏绪 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期693-697,共5页
本文研究了噪声统计特性未知时的鲁棒卡尔曼滤波算法(RKF)设计问题.首先,提出了一种新的RKF算法设计条件,并分析了其合理性;其次,从RKF算法设计条件出发研究了RKF算法的设计问题,把RKF算法的设计过程转化为计算一组线性矩阵不等式(LMI)... 本文研究了噪声统计特性未知时的鲁棒卡尔曼滤波算法(RKF)设计问题.首先,提出了一种新的RKF算法设计条件,并分析了其合理性;其次,从RKF算法设计条件出发研究了RKF算法的设计问题,把RKF算法的设计过程转化为计算一组线性矩阵不等式(LMI)的可行解;再次,研究了LMI可行解的计算问题,并通过计算该LMI的可行解设计了一种RKF算法;最后,通过仿真验证了所设计的RKF算法的有效性. 展开更多
关键词 随机线性系统 鲁棒卡尔曼滤波算法 设计条件 线性矩阵不等式
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离散系统状态和参数鲁棒滤波分离算法 被引量：1
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作者 史忠科 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期35-40,共6页
提出了一种离散系统的鲁棒分离滤波方法.为了对状态向量进行较准确估计,将鲁棒滤波器分为:1)零误差状态估计器;2)不确定矩阵估计器;3)鲁棒合成器.零偏差状态估计器是假定系统的不确定部分为零时的状态估计器;其新息作为不确定部分的估... 提出了一种离散系统的鲁棒分离滤波方法.为了对状态向量进行较准确估计,将鲁棒滤波器分为:1)零误差状态估计器;2)不确定矩阵估计器;3)鲁棒合成器.零偏差状态估计器是假定系统的不确定部分为零时的状态估计器;其新息作为不确定部分的估计变量,并由此估计系统的不确定部分;最后,根据系统不确定部分估计误差的上下界,用鲁棒合成器对状态向量的估计值进行鲁棒修正.为了在合成器中得到鲁棒滤波的逼近计算式,通过变换状态估计误差的协方差阵,得到了系统矩阵不确定部分的误差上界不等式逼近,并且得到了估计误差协方差阵逆阵的下界不等式逼近,从而给出了鲁棒合成滤波的完整算法. 展开更多
关键词 离散系统 状态估计器 鲁棒滤波分离算法 参数估计
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复杂城市环境下GNSS/INS组合导航可观测度分析及鲁棒滤波方法 被引量：23
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作者 沈凯 刘庭欣 +1 位作者 左思琪 邓明涛 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期252-261,共10页
城市峡谷等复杂场景下,建筑物遮挡、多路径和非视距等效应严重影响GNSS信号质量。通过引入动态时变系统可观测度分析方法,在线评价系统每个状态变量的可观测程度,并探究GNSS信号异常对组合导航性能的影响机理。针对智能车辆途径人行天... 城市峡谷等复杂场景下,建筑物遮挡、多路径和非视距等效应严重影响GNSS信号质量。通过引入动态时变系统可观测度分析方法,在线评价系统每个状态变量的可观测程度,并探究GNSS信号异常对组合导航性能的影响机理。针对智能车辆途径人行天桥和高架桥时GNSS信号受限等情况,基于比较残差协方差矩阵的递推值和理论计算值,提出一种新型的自适应因子,在线度量GNSS/INS融合滤波的异常程度,进而设计自适应鲁棒的卡尔曼滤波(ARKF)算法,并基于可观测度分析验证其有效性。实验结果表明:所提出的ARKF方法能够保证GNSS短时受限时,融合定位最大误差限制在1 m内,增强了GNSS/INS组合导航系统的鲁棒性和环境适应性,保证了车道级高精度导航定位。 展开更多
关键词 可观测度分析 鲁棒滤波算法 车道级导航定位 复杂城市环境 无人驾驶汽车
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X射线脉冲星导航原理 被引量：59
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作者 帅平 陈绍龙 +2 位作者 吴一帆 张春青 李明 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1538-1543,共6页
X射线脉冲星导航是以脉冲星的X射线辐射信号作为信息输入,经过相应的信号和数据处理,为近地轨道、深空和星际空间飞行的航天器提供高精度的位置、速度、时间和姿态等导航信息的实现过程。首先提出了基于X射线脉冲星的卫星自主导航的基... X射线脉冲星导航是以脉冲星的X射线辐射信号作为信息输入,经过相应的信号和数据处理,为近地轨道、深空和星际空间飞行的航天器提供高精度的位置、速度、时间和姿态等导航信息的实现过程。首先提出了基于X射线脉冲星的卫星自主导航的基本框架和实现流程;然后,概述X射线脉冲导航的时空基准,重点研究X射线脉冲星导航定位的测量方程、系统状态方程及其噪声统计特征等数学模型。最后,详细论述卫星自主导航信息处理的鲁棒滤波算法,即经典算法和现代鲁棒滤波算法。从理论方法和工程应用角度,初步论证X射线脉冲星导航的原理可行性和算法可实现性。 展开更多
关键词 自主导航 航天器 X射线脉冲星 导航定位方程 鲁棒滤波算法
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临近空间飞行器北斗/INS高动态深组合导航方法 被引量：3
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作者 孙洪驰 穆荣军 +2 位作者 龙腾 李寿鹏 崔乃刚 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期581-597,共17页
针对临近空间飞行器高动态环境下组合导航量测噪声非高斯化问题,利用闪烁噪声模型对量测噪声的非高斯特性进行建模,然后在北斗/INS深组合模型的基础上采用一种基于Huber鲁棒核函数的容积卡尔曼滤波器(Huber CKF)的高动态环路跟踪方法和... 针对临近空间飞行器高动态环境下组合导航量测噪声非高斯化问题,利用闪烁噪声模型对量测噪声的非高斯特性进行建模,然后在北斗/INS深组合模型的基础上采用一种基于Huber鲁棒核函数的容积卡尔曼滤波器(Huber CKF)的高动态环路跟踪方法和基于高度角自适应渐消因子的自适应深组合导航模型。首先,针对临近空间环境建立了量测噪声闪烁模型,模拟高超速环境下电离层闪烁特性对载波相位的影响;其次,用鲁棒滤波方法替代传统跟踪环路中的锁相环,克服了传统鉴相器在非高斯噪声条件下跟踪精度下降的问题;最后,根据各通道卫星高度信息设计自适应渐消因子,调节各通道量测信息权值占比,能有效提高位置精度。仿真结果表明:在惯性器件陀螺精度0.01(°)/h、加计精度10-5 g的情况下,所提出的方法可将位置均方根(RMSE)精度提高0.2884m,速度均方根精度提高0.0187m/s,可以有效提高临近空间飞行器的导航精度,为未来临近空间飞行器导航系统设计提供理论参考。 展开更多
关键词 卫星导航 组合导航 鲁棒滤波算法 自适应滤波算法 闪烁噪声
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