约简二次扩展平方根容积卡尔曼滤波及其应用

发布时间：2018-05-12 23:27

  本文选题：非线性滤波 + 二次扩展　； 参考：《航空学报》2014年08期

【摘要】：对于具有复杂加性噪声特点的非线性动态系统,往往很难直接运用传统非扩展容积卡尔曼滤波(CKF)方法对其状态进行有效估计。针对这一问题,通过非扩展和扩展Cubature变换精度的对比分析,结合扩展Cubature点集的约简特性,提出了一种约简二次扩展平方根容积卡尔曼滤波(RTA-SRCKF)方法。该方法采用二次扩展策略,在时间更新环节将过程噪声进行扩展,在量测更新环节将量测噪声进行扩展,有效缩减了采样点,降低了算法复杂度,具有很好的实时性,且在未损失滤波精度的前提下算法计算量明显降低,适用于具有复杂加性噪声特点的非线性动态系统状态估计。捷联惯性导航系统(SINS)大失准角初始对准仿真结果验证了理论分析结论,方位对准精度接近理论极限对准精度。
[Abstract]:For nonlinear dynamic systems with complex additive noise, it is often difficult to directly use the traditional unexpanded volume Kalman filter (CKF) method to estimate its state effectively. In order to solve this problem, a quadratic extended square root volume Kalman filter (RTA-SRCKF) method is proposed by comparing the accuracy of non-extended and extended Cubature transforms and combining the reduction characteristics of extended Cubature point sets. The method uses quadratic expansion strategy to extend the process noise in the time update link and the measurement noise in the measurement update link, which effectively reduces the sampling point, reduces the complexity of the algorithm, and has good real-time performance. The algorithm can be used to estimate the state of nonlinear dynamic systems with complex additive noise without loss of filtering accuracy. The simulation results of sins (Strapdown Inertial Navigation system) with large misalignment angle verify the theoretical analysis conclusion that the azimuth alignment accuracy is close to the theoretical limit alignment accuracy.
【作者单位】： 第二炮兵工程大学控制工程系;
【基金】：国家“863”计划(2010AA7010213)~~
【分类号】：TN966

【参考文献】

相关博士学位论文 前1条

1 向礼;非线性滤波方法及其在导航中的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

【共引文献】

相关期刊论文 前10条

1 曹娟娟;房建成;盛蔚;;大方位失准角MIMU空中对准建模及半物理仿真[J];北京航空航天大学学报;2008年01期

2 徐超;范耀祖;沈晓蓉;罗宇锋;;一种无人机视觉导航方法及其滤波算法改进[J];北京航空航天大学学报;2010年08期

3 杨鹏翔;秦永元;周琪;赵长山;;基于欧拉角微分模型的捷联惯导直接非线性对准方法[J];传感技术学报;2011年03期

4 周本川;程向红;;鲁棒UKF滤波算法在SINS初始对准中的应用(英文)[J];Journal of Southeast University(English Edition);2011年01期

5 吉训生;王寿荣;;硅微陀螺信号的自适应UKF滤波处理[J];高技术通讯;2010年06期

6 郝鹏;马建仓;;基于DSP测量的捷联惯导系统设计[J];电子设计工程;2011年24期

7 赵红宇;王哲龙;姜鸣;宫少奇;尚红;;基于EPEA的SINS大失准角非线性初始对准方法[J];大连理工大学学报;2012年05期

8 迟凤阳;孙枫;徐博;;迭代容积粒子滤波算法在SINS初始对准中的应用[J];传感器与微系统;2013年07期

9 邱岳恒;章卫国;赵鹏轩;刘小雄;;基于多模型简化CDKF的故障诊断方法[J];北京航空航天大学学报;2013年07期

10 宁永成;侯代文;;递推的贝叶斯估计方法[J];四川兵工学报;2013年10期

相关会议论文 前6条

1 ;An Improved Unscented Kalman Filter for Projectile's Attitude Determination[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年

2 ;Federated filtering algorithm based on fuzzy adaptive UKF for marine SINS/GPS/DVL integrated system[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年

3 Xu Jinlong;Wang Hongjian;Zhang Aihua;;Underwater Target Bearing Only Tracking Based on First Order Divided Difference Filter[A];第25届中国控制与决策会议论文集[C];2013年

4 Hou Yunyi;Ma Guangfu;Hou Jianwen;;A Novel Central Difference Kalman Filter with Application to Spacecraft Control[A];第25届中国控制与决策会议论文集[C];2013年

5 Guiling Zhao;Qihang Yang;Zhen Zhang;;Initial Alignment of Large Azimuth Misalignment Angle in SINS Based on UKF-KF[A];第五届中国卫星导航学术年会论文集-S9 组合导航与导航新方法[C];2014年

6 赵曦晶;汪立新;何志昆;张博;赵晗;;捷联惯导系统大失准角高斯过程回归初始对准[A];第26届中国控制与决策会议论文集[C];2014年

相关博士学位论文 前10条

1 夏全喜;车载组合导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 王小旭;非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年

3 张勤拓;机载导弹SINS动基座传递对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

4 杨萌;非线性滤波及在惯导系统传递对准中应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

5 钱伟行;捷联惯导与组合导航系统高精度初始对准技术研究[D];南京航空航天大学;2010年

6 赵桂玲;船用光纤捷联惯导系统标定与海上对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

7 聂琦;非线性滤波及其在导航系统中的应用[D];哈尔滨工程大学;2008年

8 刘国成;基于序列Monte Carlo方法的非线性滤波技术研究[D];华中科技大学;2008年

9 向礼;非线性滤波方法及其在导航中的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

10 张鑫明;非线性滤波在通信与导航中的应用研究[D];北京邮电大学;2012年

【二级参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 刘旭;张其善;杨东凯;;一种用于GPS/DR组合定位的非线性滤波算法[J];北京航空航天大学学报;2007年02期

2 杨波;秦永元;柴艳;;UKF在INS/GPS直接法卡尔曼滤波中的应用[J];传感技术学报;2007年04期

3 崔先强;噪声协方差矩阵加权估计的Sage自适应滤波[J];测绘科学;2002年02期

4 邹世开,庄琼琼,丁子明;用误差估值累加实现组合导航系统的闭环校正[J];电子学报;2001年09期

相关博士学位论文 前2条

1 李东明;捷联式惯导系统初始对准方法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

2 卢鸿谦;SINS/GPS组合导航性能增强技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 严恭敏;秦永元;卫育新;张立川;徐德民;严卫生;;一种适用于SINS动基座初始对准的新算法[J];系统工程与电子技术;2009年03期

2 程加斌,张炎华;船用捷联惯性导航系统初始对准的最优化设计[J];上海交通大学学报;1997年12期

3 崔平远;孙新蕊;裴福俊;;一种基于自适应粒子滤波的捷联初始对准方法研究[J];系统仿真学报;2008年20期

4 刘育浩;黄新生;;基于中心差分卡尔曼滤波的SINS初始对准研究[J];压电与声光;2009年02期

5 张炎华,程加斌;鲁棒滤波及舰载武器捷联系统初始对准研究[J];上海交通大学学报;1997年04期

6 姚宏瑛;捷联惯导系统初始对准中的自调平方法[J];现代防御技术;1998年03期

7 王丹力,张洪钺;惯导系统初始对准的次优滤波算法[J];北京航空航天大学学报;1999年04期

8 孙钰琛;段凤阳;陈鹏;李赞平;;基于可观测度分析的捷联惯导初始对准方法[J];压电与声光;2014年03期

9 范蓓蓓;许江宁;周红进;;外部信息辅助无陀螺捷联惯导初始对准仿真研究[J];电子测量与仪器学报;2008年S2期

10 王世纪;孙先仿;柴伟;;基于集员滤波的SINS静基座初始对准[J];微计算机信息;2009年10期

相关会议论文 前10条

1 董劲峰;郭伟;张岩;;现代控制理论在惯导初始对准中的应用[A];中国惯性技术学会测试专业委员会第八次学术交流会论文集[C];2003年

2 洪慧慧;李杰;马幸;曲芸;;捷联惯导系统初始对准技术综述[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第四届学术年会论文集[C];2007年

3 程曦;孙淑光;;基于卡尔曼滤波算法的惯导系统的初始对准[A];2007'仪表，自动化及先进集成技术大会论文集（二）[C];2007年

4 魏宗康;牛冰;;捷联惯性导航系统动基座全方位初始对准方法[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年

5 雷堰龙;王跃钢;柏秀亮;蔚跃;陈苏邑;;多辅助信息下动基座初始对准方法研究[A];惯性技术发展动态发展方向研讨会文集——新世纪惯性技术在国民经济中的应用[C];2012年

6 严恭敏;严卫生;徐德民;;逆向导航算法及其在捷联罗经动基座初始对准中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年

7 牟玉涛;方海涛;;捷联惯导系统车载环境下的初始对准方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年

8 孙寿才;谢玲;韩勇强;宋春雷;周建军;;一种基于惯性系和捷联惯组的运动基座初始对准方法[A];2011年中国智能自动化学术会议论文集（第一分册）[C];2011年

9 刘敬杰;刘瑞华;;微捷联惯导系统晃动基座初始对准算法的实现[A];全国第一届信号处理学术会议暨中国高科技产业化研究会信号处理分会筹备工作委员会第三次工作会议专刊[C];2007年

10 杨大烨;张乐;彭智宏;陈效真;谢天怀;;捷联惯导系统晃动基座初始对准研究[A];2003年惯性仪表与元件学术交流会论文集[C];2003年

相关博士学位论文 前2条

1 钱伟行;捷联惯导与组合导航系统高精度初始对准技术研究[D];南京航空航天大学;2010年

2 张义;舰船捷联惯性系统初始对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 任蕾;捷联惯性导航系统初始对准方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 胡晓乐;惯性导航初始对准在车载多传感器集成系统上的应用研究[D];首都师范大学;2009年

3 聂振辉;粒子滤波方法在SINS初始对准中的应用研究[D];东北大学;2008年

4 宫海涛;惯性导航系统的初始对准方法及实验研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

5 李兵军;基于光纤捷联式罗经系统的初始对准技术[D];哈尔滨工程大学;2008年

6 贺海鸥;强阵风作用下弹体上捷联式惯导系统的初始对准技术研究[D];西北工业大学;2007年

7 鲁小强;INS/GPS组合导航系统初始对准滤波方法研究[D];国防科学技术大学;2006年

8 李辰淑;捷联惯性导航初始对准技术研究[D];大连理工大学;2013年

9 赵文芳;旋转方位和大失准角下的捷联惯导初始对准算法研究[D];南京航空航天大学;2008年

10 聂莉娟;捷联惯导系统初始对准滤波技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年

，

本文编号：1880630