[发明专利]一种适用于噪声特性未知的时变系统自适应级联滤波方法

权利要求书

1.一种适用于噪声特性未知的时变系统自适应级联滤波方法，其特征是：

(1)采集数据，获取SINS系统和GPS系统输出数据；

(2)建立SINS/GPS组合导航的主滤波器数学模型，选取状态量和观测量；

(3)建立从滤波器数学模型，选取状态量和观测量：利用陀螺仪n时刻的输出，进行四元数的更新计算，继而解算出一组姿态角信息；由加速度计n时刻输出解算的水平姿态和GPS航向信息构成另一组姿态角；两组姿态角之差即为姿态误差角，将其转换为四元数形式作为从滤波器的量测；

(4)在线估计N_opt：首先确定N_min和N_max，即确定N_opt的区间，再用N_min和N_max之间的整数对剩下的数据进行处理；范围内的每个N都会对剩余数据进行一次UFIR滤波处理，将每批次得出的进行评估，评估结果最优的即为每次计算出所对应的为最优估计；

(5)对主滤波器的状态空间模型进行扩展，通过批处理过程获得滤波初始参数，继而进行滤波估计；

(6)利用主滤波器输出信息，引入自适应渐消因子，利用n时刻量测进行自适应卡尔曼滤波；

(7)根据主滤波器和从滤波器的输出对导航参数进行校正；

(8)进入下一时刻的滤波过程。

2.根据权利要求1所述的一种适用于噪声特性未知的时变系统自适应级联滤波方法，其特征是：步骤(2)具体为：

设系统状态方程和量测方程为：

式中，X(n)为系统状态矢量，F(n)为状态转移矩阵，W(n)为系统噪声矢量，Z(n)为量测矢量，H(n)为量测矩阵，V(n)为量测噪声矢量；

采用间接法建立状态方程，INS选取东北天坐标系n作为导航坐标系，

INS/GPS导航系统的状态量为：

式中，φ_Eφ_Nφ_U为初始误差失准角，δv_Eδv_Nδv_U为速度误差，δLδλδh为位置误差，ε_bxε_byε_bz为陀螺仪常值漂移，为加速度计常值漂移；

系统量测方程：

选取GPS和INS输出的速度位置作为观测量，用下式表示组合导航系统的量测方程：

其中，H(n)是量测矩阵，H(n)＝[0_6×3 I_6×6 0_6×6]，V(n)为GPS接收机的量测噪声。