应用RB无迹卡尔曼滤波组合导航提高GPS重获信号后的导航精度

发布时间：2017-09-01 19:46

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【摘要】：针对微机电-船舶惯性导航/全球定位(MEMS-SINS/GPS)组合导航系统在GPS信号中断时造成的强非线性误差及重获信号后精度变差的问题,设计了基于Rao-Blackwellised无迹卡尔曼滤波(RB-UKF)的组合导航算法。首先,基于捷联平台欧拉失准角定义了姿态误差,建立了捷联惯导系统的非线性误差传播方程。然后,针对组合导航的状态方程为非线性而量测方程呈线性的特点,设计了RB-UKF算法,在保证精度的同时降低了计算量。最后,设计了滤波算法总体结构,分别给出了GPS信号正常时和中断时组合导航滤波计算的流程。将提出的算法用于跑车实验,结果表明:在GPS失锁20s和40s再重获信号之后,使用RB-UKF算法的组合导航系统位置精度分别优于6m和7.5m,比扩展卡尔曼滤波(EKF)算法精度提高了1.5倍以上,误差收敛速度提高了1.88~16.5倍,计算量比UKF量测更新的计算量减小了41.7%。实验显示该方法显著提升了组合导航系统GPS信号中断再恢复后的滤波精度,且易于工程实现。
【作者单位】： 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;中国科学院大学;
【关键词】： 组合导航 非线性误差 Rao-Blackwellised无迹卡尔曼滤波(RB-UKF) GPS失锁 最优估计
【基金】：中国科学院知识创新工程国防科技创新资助项目(No.YYYJ-1122)
【分类号】：TN967.2
【正文快照】： 2.中国科学院大学,北京100039)1引言微机电惯性测量单元(MEMS-IMU)具有体积小、重量轻、可靠性高、成本低等优点。MEMS-SINS/GPS组合导航系统在无人机、战术导弹、车辆等领域具有广泛应用[1]。但是GPS接收机在复杂的工作环境下会丢失信号,由此带来两个问题:第一,组合导航系统

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