姬晓琴，高晓颖

(北京航天自动控制研究所宇航智能控制技术国家级重点实验室，100854 北京)

低轨卫星紧组合导航UKF方法

姬晓琴，高晓颖

(北京航天自动控制研究所宇航智能控制技术国家级重点实验室，100854 北京)

针对紧组合导航系统状态方程及量测方程的非线性，以低轨卫星为应用对象开展了无迹卡尔曼滤波UKF方法研究.给出了惯性系下的系统模型及算法模型，其中姿态直接采用修正Rodrigues参数来表述以避免四元数归一化条件的限制，系统状态更新采用四阶Runge-Kutta法以适应卫星的高速运动;之后通过数学仿真与广义卡尔曼滤波EKF进行了比较分析.结果表明:UKF滤波对于姿态精度明显优于EKF，提高了一个数量级，对于速度、位置精度两者滤波效果相当，但对于运算时间UKF耗时较长.因此实际应用中可根据导航精度与运算时间需求决定是否采用UKF方法.

无迹卡尔曼滤波UKF;紧组合导航;扩展卡尔曼波EKF;低轨卫星

惯性/卫星紧组合导航系统本质上是一个非线性系统，如惯性导航系统误差模型、伪距及伪距率量测方程等，而常规卡尔曼滤波(Kalman Filter，KF)仅适用于线性系统，是一种线性无偏最小方差估计.对于一般的非线性系统，在理论上还难以找到一种严格的递推方法，通常都是用近似方法来解决非线性滤波问题，但都不是最优的.其中扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter，EKF)应用最为广泛，但由于线性化误差的影响，EKF是一个次优有偏的估计器.此外还有无迹卡尔曼滤波［1－5］(Unscented Kalman Filter，UKF)、粒子滤波及模……