基于自适应滤波的光谱畸变误差抑制方法

发布时间：2022-05-02 20:09

　　为降低天文光谱畸变误差对多普勒测速导航精度的影响,设计结合非线性Sage-Husa噪声估计器及抗差扩展卡尔曼滤波器（Robust Extend Kalman Filter,REKF）的自适应滤波算法。当系统模型可靠时,抗差滤波能够通过预测残差判断异常量测并降低其权重;当系统模型噪声先验信息不准确时,通过Sage-Husa噪声估计器估计系统噪声协方差阵Q阵,以保证抗差滤波的效果。此外,结合多普勒测速导航及X射线脉冲星导航进行组合导航,以提高位置估计精度。仿真结果表明,该算法能够在系统模型噪声先验信息不准确的情况下有效控制光谱畸变造成的量测误差对导航精度的影响。 

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

航天器与参考恒星的相对位置关系

采用联邦滤波器对多普勒测速导航及X射线脉冲星导航进行信息融合，联邦滤波器结构如图2所示。图2中，多普勒测速导航采用结合Sage-Husa估计器的REKF作为子滤波器，X射线脉冲星导航采用结合Sage-Husa估计器的EKF作为子滤波器。X?1、X?2为两子滤波器的最优状态估计，P1、P2为估计误差方差阵。X?g、Pg为全局最优估值及估计误差协方差阵，β1、β2为信息分配系数，具体信息分配过程可参考文献[15]。

无光谱畸变时传统EKF算法的导航估计误差如图3(a）所示，在第30 000 s太阳活动导致光谱畸变产生10 m/s的测速误差时，采用传统EKF算法的导航估计误差如图3(b）所示。在模型可靠情况下，针对太阳光谱发生畸变的情况，采用REKF算法仿真结果如图4所示。在所设火星巡航段，仅考虑太阳中心引力对航天器状态变化的影响而忽略其他天体的影响，造成的加速度误差量级最大将增至10-6km/s2。在系统模型中的3个加速度方向增加10-6km/s2量级的加速度误差时，采用REKF算法及结合Sage-Husa噪声估计器的REKF算法的导航位置估计误差如图5(a）所示，速度估计误差如图5(b）所示。在不同误差及滤波算法下，组合导航系统状态估计误差统计见表2。

【参考文献】：
期刊论文
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[3]深空探测器自主天文导航技术综述[J]. 房建成,宁晓琳,马辛,刘劲,桂明臻.  飞控与探测. 2018(01)
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[5]步进调频系统的测距精度分析[J]. 李建东,王蓉,赵文龙,胡杨,刘清成.  空天防御. 2018(02)
[6]基于双测量模型的多普勒测速及其组合导航[J]. 康志伟,徐星满,刘劲,李娜.  宇航学报. 2017(09)
[7]对Sage-Husa算法的改进[J]. 魏伟,秦永元,张晓冬,张亚崇.  中国惯性技术学报. 2012(06)
[8]论动态自适应滤波[J]. 杨元喜,何海波,徐天河.  测绘学报. 2001(04)
[9]一种三步抗差方案的设计[J]. 欧吉坤.  测绘学报. 1996(03)



本文编号：3649873