[发明专利]一种基于时变量测噪声的鲁棒联邦滤波方法

摘要

本发明公布了一种基于时变量测噪声的鲁棒联邦滤波方法，属于飞行器组合导航技术领域。该方法包括以下步骤：首先建立航空机载惯性导航系统与其他导航系统的融合重置模式联邦滤波器，随后利用联邦滤波信息分配系数构造了各子滤波器的时变量测噪声，定义了联邦滤波子滤波器残差-卡方故障检测方法中的最优残差检测量；在此基础上，利用各子滤波器的最优残差检测量与残差-卡方故障检测门限值设计动态联邦滤波信息分配系数。最后采用鲁棒联邦滤波方法对惯性导航的误差状态进行了最优估计。

主权项

1.一种基于时变量测噪声的鲁棒联邦滤波方法，其特征在于包括以下步骤：（1）选取东北天地理坐标系，惯性导航系统误差状态量定义为：式中，分别表示惯性导航系统误差状态量中的东向平台误差角状态量、北向平台误差角状态量和天向平台误差角状态量；分别表示惯性导航系统误差状态量中的东向速度误差状态量、北向速度误差状态量和天向速度误差状态量；分别表示航空机载惯性导航系统误差状态量中的纬度误差状态量、经度误差状态量和高度误差状态量；，分别表示惯性导航系统误差状态量中的X轴、Y轴、Z轴方向陀螺常值漂移误差状态量和X轴、Y轴、Z轴方向陀螺一阶马尔可夫漂移误差状态量；分别表示惯性导航系统误差状态量中的X轴、Y轴和Z轴方向加速度计零偏，上标T为转置；（2）采用地理系下位置、速度、姿态线性化观测原理，根据各子系统不同工作特性，建立地理系下各子系统的量测方程，如式（1）所示（1）式中，为时刻惯性导航系统输出的位置、速度、姿态量与第i个子系统输出的相应导航信息的差值，为时刻第i个子滤波器量测矩阵，为时刻第i个子系统的惯性导航系统误差状态量，为时刻第i个子系统量测噪声序列，其中i为大于或等于1的自然数，利用联邦滤波信息分配系数构造各子滤波器的时变量测噪声，使得量测噪声能够根据子系统故障程度进行动态调整；（3）将步骤（2）所述的各子系统量测方程中的子系统的惯性系统误差状态量进行KF滤波，计算各子滤波器的残差故障检测量，并将子系统KF滤波结果送入联邦滤波器；（4）定义各子滤波器的最优残差检测量，消除子滤波器估计次优性对残差故障检测算法灵敏度的影响，根据各子滤波器的最优残差检测量与残差-卡方故障检测门限值设计动态联邦滤波分配系数，使每个子滤波器根据各自故障程度的不同得到不同的信息分配系数，即无故障的子滤波器分配更大的信息分配系数，而有故障的子滤波器分配更小的信息分配系数，根据该动态联邦滤波信息分配系数，建立系统的过程信息在各子滤波器之间的分配原则；（5）联邦滤波器对步骤（3）中子系统送来的滤波结果进行数据融合，输出全局最优估计值，从而对惯性导航系统的导航误差进行修正。