一种基于动态信息分配的非等间隔联邦滤波方法

摘要

本发明公布了基于动态信息分配的非等间隔联邦滤波方法，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，随后结合实际传感器数据更新频率不同的特点，构造非等间隔联邦滤波器，最后基于有效局部子滤波器个数和系统协方差阵及可观测度动态计算滤波器的信息分配因子，建立基于动态信息分配的非等间隔联邦滤波器。本发明能够在几乎不增加额外计算负担的情况下，根据有效局部子滤波器的个数和系统协方差阵及可观测度动态调整滤波器的信息分配因子，对子滤波器进行重置，最优融合不同量测周期的信息，提高了联邦滤波算法信息分配效率和性能，具有一定的实用价值。

主权项

一种基于动态信息分配的非等间隔联邦滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：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(1)φ_E，φ_N，φ_U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；δv_E，δv_N，δv_U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；δL，δλ，δh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；ε_bx，ε_by，ε_bz，ε_rx，ε_ry，ε_rz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；步骤(2)，建立地理系下各子系统的量测方程，包括INS/CNS姿态量测方程、INS/SAR图像匹配水平位置量测方程、INS/TER水平位置量测方程；步骤(3)，构建非等间隔量测联邦滤波子滤波器，将组合导航系统的融合周期设置为与计算周期一致，对步骤(2)所述的各子系统量测方程中的子系统误差状态量进行KF滤波，将一个滤波周期内的卡尔曼滤波分为两个信息更新过程：时间更新和量测更新；在至少有1个传感器有新的量测信息到来的计算周期中，非等间隔量测联邦滤波过程如下：a1)，对具有量测信息的子滤波器进行卡尔曼滤波；b1)，对没有量测信息的子滤波器只进行时间更新；c1)，主滤波器将具有量测信息的有效的子滤波器信息进行融合；在没有新的传感器量测信息到来的计算周期中：a2)，任何子滤波器均利用系统状态转移阵的信息进行时间更新；b2)，主滤波器利用系统状态转移阵的信息进行时间更新；步骤(4)，根据各导航子系统的协方差矩阵的特征值和可观测矩阵的条件数，计算动态联邦滤波信息分配系数，建立各导航子系统的过程信息在各子滤波器之间的分配原则；步骤(5)，联邦滤波器对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。