一种故障检测及抗差自适应滤波的多系统组合导航方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种故障检测及抗差自适应滤波的多系统组合导航方法和装置，属于导航技术领域，可在系统故障情况下取得较好的估计精度，提高组合导航的精度和鲁棒性。本发明专利技术方法包括：根据捷联惯性导航系统误差模型建立状态方程，建立位置速度量测方程；其次在滤波过程中实时计算每一维量测信息对应的平滑有界层宽度，构造基于平滑有界层的故障检测函数；然后基于故障检测函数值计算抗差等价权矩阵，设计抗差自适应滤波算法，重构滤波增益矩阵，对滤波器进行自适应调整后进行信息融合，得到状态估计，对导航输出的位置、速度和姿态进行校正。正。正。

【技术实现步骤摘要】
一种故障检测及抗差自适应滤波的多系统组合导航方法和装置


[0001]本专利技术属于导航
，尤其涉及一种故障检测及抗差自适应滤波的多系统组合导航方法和装置。

技术介绍

[0002]无人机的应用日益广泛，其自主导航备受关注。GNSS/SINS(捷联惯性导航系统/全球导航卫星系统)是无人机上主流的组合导航系统。无人机常常需要在恶劣环境下执行复杂任务：如峡谷密林、电磁干扰环境等，不可避免地会遇到GNSS受扰的情况，使得其噪声特性异常，进而影响卡尔曼滤波器的性能。
[0003]针对系统建模和噪声不确定性导致的常规卡尔曼滤波精度下降的问题，Habibi团队提出了一种基于模型的鲁棒滤波方法
‑‑‑
平滑变结构滤波，对有界的模型和噪声不确定性提供了较好的鲁棒特性。但是受原理所限，常规的平滑变结构滤波仅对量测信息直接对应的状态量有校正作用。在组合导航中，量测信息的维数一般小于状态变量维数，平滑变结构滤波的优势尚未得到完全的利用。
[0004]平滑变结构滤波算法中的平滑有界层宽度是一个包含先验状态误差方差、量测方差、量测转移矩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种故障检测及抗差自适应滤波的多系统组合导航方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据捷联惯性导航系统建立状态方程和位置速度量测方程；步骤2：在滤波过程中实时计算每一维量测信息对应的平滑有界层宽度，构造基于平滑有界层的故障检测函数及指标；步骤3，基于步骤2得到的故障检测函数计算抗差等价权矩阵，设计抗差自适应滤波算法，重构滤波增益矩阵，对滤波器进行自适应调整后进行信息融合，得到状态估计，对导航输出的位置、速度和姿态进行校正。2.根据权利要求1所述的故障检测及抗差自适应滤波的多系统组合导航方法，其特征在于，步骤1中所述状态方程为：式中，X(t)是状态向量；是状态向量的微分；A(t)是状态转移矩阵；G(t)是系统噪声系数矩阵；W(t)是系统噪声向量；所述状态向量其中，T表示转置；φ
E
、φ
N
、φ
U
分别表示捷联惯性导航系统导航坐标系东、北、天三个方向的数学平台失准角；δv
E
、δv
N
、δv
U
分别表示捷联惯性导航系统导航坐标系东、北、天三个方向的速度误差；δL、δλ、δh分别表示捷联惯性导航系统的纬度误差、经度误差和高度误差；ε
x
、ε
y
、ε
z
分别表示捷联惯性导航系统在载体坐标系右、前、上三个方向的陀螺仪漂移；分别表示捷联惯性导航系统在载体坐标系右、前、上三个方向的加速度计零偏；所述位置速度量测方程为：其中，Z(t)是量测向量，L
I
、λ
I
、h
I
分别表示捷联惯性导航系统解算的纬度、经度、高度，v
IE
、v
IN
、v
IU
分别表示捷联惯性导航系统解算的导航坐标系东、北、天三个方向的速度，L
G
、λ
G
、h
G
分别表示GNSS测量的纬度、经度、高度；v
GE
、v
GN
、v
GU
分别表示GNSS测量的导航坐标系东、北、天三个方向的速度，H(t)为量测系数矩阵，V(t)是量测噪声向量，R
M
和R
N
分别是子午圈曲率半径和卯酉圈曲率半径，L是当地纬度，diag为构造对角矩阵的函数，03×6表示3
×
6维的全
零矩阵；所述位置速度量测方程进行离散化处理得到：其中，X
k
是k时刻的状态向量，X
k
‑1是k
‑
1时刻的状态向量，Φ
k/k
‑1是状态向量从k
‑
1时刻转移到k时刻的转移矩阵，Γ
k
‑1是k
‑
1时刻的系统噪声对k时刻状态向量影响的噪声系数矩阵，W
k
‑1是k
‑
1时刻的系统噪声向量，H
k
是k时刻量测向量Z
k
与k时刻的状态向量X
k
间的量测系数矩阵，V
k
是k时刻的量测噪声向量。3.根据权利要求1所述的故障检测及抗差自适应滤波的多系统组合导航方法，其特征在于，步骤2具体包括以下步骤：步骤2
‑
1：计算状态一步预测和预测...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宾，曾庆化，刘建业，朱小灵，高春雷，李一能，乔伟，许睿，孙永荣，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：