模糊自适应卡尔曼滤波在惯性/地磁导航中的应用

为了提高自主、无源组合导航系统的精度和可靠性,针对惯性/地磁组合导航系统中滤波发散、量测噪声统计特征随实际情况不同而变化的问题,本文在无迹卡尔曼滤波的基础上,通过监测滤波新息的方差和均值变化,采用模糊自适应滤波算法,"在线"调整模型中的噪声方差阵,来改变滤波器的估计均方误差和滤波增益.通过自适应调整Sigma采样中权值的比例因子α,来解决UT变换的非局部效应,达到提高组合导航的精度的作用.仿真结果表明,模糊自适应卡尔曼滤波器可以有效的提高惯性/地磁组合导航系统,克服了传统滤波算法的缺点和不足,提高了滤波精度.     

一种改进的卡尔曼滤波定位算法研究

研究了一种改进的卡尔曼滤波导航信号定位算法:通过测量每次接收机得到的伪距观测量及伪距变化量,估算出接收机的位置、速度,实现无线电导航系统的定位解算.该方法不直接使用卡尔曼滤波器来估计载体的状态,而是用滤波器来确定状态的误差,减小了运算误差,有效提高了定位精度.在进行参数估计时不需要贮存大量的测量数据,能够方便地进行动态测量数据的实时处理.该方法已经应用在导航定位解算中,仿真结果和实际应用验证了该方法具有快的收敛速度和高的定位精度.     

INS/GPS姿态组合导航系统卡尔曼滤波器设计

在建立用于卡尔曼滤波的INS和GPS姿态误差模型基础上,给出INS/GPS姿态组合系统的误差方程和量测方程,仿真结果表明：在通常的利用位置和速度作为观测量的INS/GPS组合导航系统中,加入GPS姿态观测量后,INS的位置误差、速度精度及姿态精度都得到较大提高,同时INS元件误差也能得到较好的估计。     

一种基于INS/GPS/CNS的全信息导航滤波算法

为解决INS/GPS两组合导航系统因观测信息不完整造成的姿态误差发散、系统稳定性较弱的问题,本文利用CNS搭建了基于INS/GPS/CNS的全观测信息导航系统。通过建立以位置误差、速度误差及平台失准角误差为观测量的系统数学模型,提出一种基于INS/GPS/CNS的全信息导航滤波算法,提高了系统的导航精度,改善了系统的稳定性。试验结果表明,本文所提算法相较于传统两组合滤波算法,各导航参数的精度在不同程度上得到改善,长航时条件下姿态误差收敛、稳定性较高。     

INS辅助GPS接收机及其对伪距测量精度的影响

GPS接收机通过测量伪距进行载体位置的解算,而伪距测量精度与接收机的码延迟锁相环带宽有关。为了提高GPS接收机伪距测量精度,通常采用INS辅助、码/载波跟踪环技术。根据以C/N0为基础的伪距测量方差,分析INS辅助GPS接收机原理,研究INS辅助对接收机伪距测量精度的影响。在复杂电磁环境下,INS辅助GPS接收机是组合导航发展的方向,特别是紧耦合INS/GPS组合模式。     

模糊自适应滤波在车载组合导航系统中的应用

文章针对车载GPS/DR组合导航系统工作环境复杂,其观测噪声相应复杂多变的特点,引入了一种基于模糊自适应控制的卡尔曼滤波算法。这一方法基于方差匹配的思想,通过模糊控制器在线调整观测噪声方差,以改变滤波器的自适应性,从而提高导航精度。文章最后对GPS/DR系统进行了仿真,结果表明采用此方法后的滤波精度优于常规Kal-man滤波的结果。     

一种应用自适应滤波的新型船用综合导航系统

本文介绍一种以自适应卡尔曼滤波器为核心,以电子屏幕导航为应用手段的新型船用综合导航系统(以下简称综导)。卡尔曼滤波仍是当今船舶导航最适用的滤波方法,但普通卡尔曼滤波对被测系统动态模型和噪声验前统计的苛求,给研制高效综导带来困难。根据系统辨识理论,我们采用虚拟噪声补偿技术,对普通卡尔曼滤波器进行改造,并加进一种用来递推估计噪声统计特性的估值器,构造成自适应卡尔曼滤波器,结果令人满意。此外,以下三点也是本系统设计中的新颖之处:(1)将导航星全球定位系统(GPS)信息与劳兰C、NNSS卫导信息一并接入综导,改善综导的精度和冗余度;(2)采用一种新的防发散算法,能有效的控制自适应滤波器可能的发散;(3)驾驶员观察以电子海图为背景的显示器画面,根据船位偏离情况引导船舶航行,使导航变得既可靠又方便。我们称这种导航手段为电子屏幕导航。文章末尾给出了计算机仿真结果。仿真表明,70～80%的系统噪声和量测噪声能被抑制掉。该系统样机正在进行海上试验。     

一种新的自适应估计方法在组合导航系统中的应用

为解决未建模误差所引起的发散问题,组合导航系统常采用多模型卡尔曼滤波器,但采用多模型卡尔曼滤波器时不能给出滤波参数.为此,提出了一种新的基于遗传算法的自适应多模估计方法,该方法利用遗传算法获取最优滤波参数,然后以获取的参数进行状态估计.仿真结果表明,该方法不仅能够给出准确的状态估计值,还能较好地辨识出滤波参数的真实值.     

多模型估计理论

研究利用多模型来副近系统的动态性能,基于多模型设计组合导航系统的多模型自适应卡尔曼滤波器.通过仿真研究表明,在多模型自适应估计和交互式多模型滤波均克服了单一滤波由于外部扰动所造成的滤波误差过大甚至发散的问题.多模卡尔曼滤波器对组合导航系统能达到理想的控制精度、跟踪速度以及稳定性.研究表明,运用多模卡尔曼滤波能改善系统的瞬态响应,覆盖大范围的参数不确定性.     

基于DSP与FPGA电子芯片的舰船导航系统设计

针对传统的基于GPS的舰船导航系统的定位误差较大的问题,设计基于DSP和FPGA电子芯片的舰船导航系统。首先规定导航坐标系坐标变换规则,确定导航系统中不同坐标系的转换方式。其次使用卡尔曼滤波器对导航数据进行融合处理,根据融合后的导航参数,完成导航罗经的对准。最后将对准后的导航罗经参数经由FPGA传输至显示器上,完成基于DSP和FPGA电子芯片的舰船导航系统设计。通过与基于GPS的舰船导航系统的对比实验,证明了基于DSP和FPGA电子芯片的舰船导航系统的定位误差更小,具有优越性。