[发明专利]一种基于MRUPF的捷联惯导系统大方位失准角初始对准方法

摘要

本发明涉及一种基于MRUPF的捷联惯导系统大方位失准角初始对准方法。该方法首先建立大方位失准角条件下捷联惯导系统静基座初始对准的状态空间模型，进行滤波初始化；然后利用UPF滤波算法进行初始对准的状态估计，在某一时刻下利用多分辨方法对粒子及粒子权值进行选择，降低粒子数目，将选择的粒子集及粒子权值作为初始粒子集和权值，继续利用UPF滤波方法进行初始对准的状态估计，得到失准角估计值。本发明通过多分辨方法减少UPF滤波的粒子数目，从而降低了计算量，在保证初始对准精度的同时提高了大方位失准角下捷联惯导系统初始对准的实时性。本发明适用于捷联惯导系统初始对准。

主权项

1.一种基于MRUPF的捷联惯导系统大方位失准角初始对准方法，其特征在于包括以下步骤：(1)建立捷联惯导系统大方位失准角静基座初始对准的状态空间模型系统的状态变量为以东向和北向速度误差为观测量，即Z＝[ΔV_E ΔV_N]^T。地理坐标系为东北天地理坐标系；ΔV_E和ΔV_N分别为东向和北向速度误差；ψ_E、ψ_N、ψ_U分别为东向、北向和天向失准角；和分别为东向和北向加速度计常值偏置；ε_E、ε_N和ε_U分别为三个方向上的陀螺仪的常值漂移；根据捷联惯导系统静基座下的速度、姿态角误差方程，建立捷联惯导系统在大方位失准角下的状态空间模型，则误差方程和观测方程分别为：X·=f(X)+υZ=HX+η]]>其中，f(X)为在大方位失准角下捷联惯导系统的非线性误差方程；为系统观测矩阵，I_2×2为2×2单位阵，O_2×8为2×8的零矩阵；υ和η分别为系统噪声和观测噪声，且分别服从以下非高斯概率分布：υ～p_υ，η～p_η；将上述的状态空间模型离散化得：Xk=F(Xk-1)+υk-1Zk=HXk+ηk]]>式中，X_k-1和X_k分别为第k-1时刻和第k时刻的状态变量；F(X_k-1)是第k-1时刻离散化的系统方程非线性项；υ_k-1为第k-1时刻的系统噪声；Z_k为第k时刻的观测量；η_k为第k时刻的观测噪声；(2)滤波初始化在初始时刻即第k＝0时刻，对步骤(1)中的状态变量进行初始化，生成N个服从p(X₀)分布的粒子粒子权值为其中p(X₀)为初始状态X₀服从的概率分布；(3)设M为利用多分辨方法对粒子及粒子权值进行选择的时刻，时刻k＜M且有新的观测量时，根据步骤(1)中的状态空间模型，利用UPF滤波方法进行初始对准的状态估计，得到第k时刻的初始对准状态估计值粒子集和粒子权值从而得到失准角估计值；(4)时刻k＝M且有新的观测量时，根据步骤(1)中的状态空间模型，基于多分辨方法对步骤(3)所得到的第k-1时刻的粒子及粒子权值进行选择，再利用UPF进行初始对准的状态估计，得到第k时刻的初始对准状态估计值粒子集和粒子权值从而得到失准角估计值。在这个过程中，粒子数目由N减少为(5)时刻k＞M且有新的观测量时，根据步骤(1)中的状态空间模型，以前一时刻得到的粒子集权值作为当前时刻初始的粒子集和权值，利用UPF滤波方法，得到失准角估计值。在此过程中，粒子数目是