[发明专利]一种微惯性SINS/GPS组合导航系统的自适应滤波方法

权利要求书

1.一种微惯性SINS/GPS组合导航系统的自适应滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建立MEMS-SINS的误差方程，利用GPS与SINS提供的速度差值作为量测信息，建立MEMS-SINS/GPS组合导航系统的状态方程和量测方程；

步骤二：利用由步骤一得到的k时刻量测值Z_k和滤波器的一步预测值计算当前时刻新息序列ε_k；

步骤三：利用k时刻的新息序列ε_k和k-1时刻的滤波信息，对k时刻的量测噪声协方差阵进行在线估计；

步骤四：确定平滑窗口的宽度N，并借助步骤二得到新息序列新息ε_k，建立关于量测新息的协方差阵的限定窗口平滑器；

步骤五：根据步骤三和步骤四得到的量测噪声估值器和窗口平滑器，借助k时刻的量测信息对滤波器的一步预测估计均方误差进行修正；

步骤六：在步骤二、三、五的基础上，将k时刻的量测噪声估计值、新息序列值以及一步预测均方误差的修正值带入滤波过程中，建立自适应卡尔曼滤波器，并依次进行组合导航的递推解算。

2.根据权利要求1所述的微惯性SINS/GPS组合导航系统的自适应滤波方法，其特征在于：步骤四借助由步骤二得到新息序列，建立关于量测新息的协方差阵的限定窗口平滑器，通过对组合导航系统的新息序列进行固定窗口的平滑运算，借助以前时刻新息序列的调节作用，使得新息序列变化更加平稳，可以有效解决短时间内GPS提供的量测信息丢失或者受干扰情况下引起的滤波发散现象，其递推形式：

Ck=Ck-1+1N[ϵkTϵk-ϵk-1-NTϵk-1-N]]]>

其中，N为固定平滑窗口的宽度，C_k和C_k-1分别是k和k-1时刻的量测噪声新息的协方差，ε_k和ε_k-1-N分别表示k和k-1-N时刻的新息序列。

3.根据权利要求1所述的微惯性SINS/GPS组合导航系统的自适应滤波方法，其特征在于：

步骤五利用由步骤三和步骤四得到的量测噪声估值器和新息序列窗口平滑器，并借助k时刻的量测信息对滤波器的一步预测估计均方误差进行修正：

修正因子μk=Ck-tr[Nk]tr[Nk]]]>

一步预测均方误差P_k，k-1＝(1+μ_k)[Φ_k-1P_k-1Φ^T_k-1+Γ_k-1QΓ^T_k-1]

其中，N_k＝H[Φ_k-1P_k-1Φ^T_k-1+Γ_k-1QΓ^T_k-1]HT+P_k，P_k-1是滤波估计均方误差，Γ_k-1是系统噪声系数阵，Q是系统噪声协方差，R_k是量测噪声协方差；μ_k是一步预测均方误差的修正因子，P_k，k-1是一步预测估计均方误差。