吴春光，李双明，潘玉纯

（92941部队，葫芦岛　125000）



EKF和UKF在非线性组合导航系统中的对比研究

吴春光，李双明，潘玉纯

（92941部队，葫芦岛125000）

摘要：采用组合导航系统在对目标的位置、航向进行测量时，其状态模型和观测模型中存在非线性问题，采用基于EKF 和UKF的非线性滤波算法以改善传统Kalman滤波的估计精度，并保证算法收敛性。通过建立组合导航的状态方程和量测方程，分别采用EKF和UKF对状态方程中的非线性部分进行离散化，仿真实验结果表明，采用基于UKF的非线性导航算法能有效提高导航位置精度和系统稳定性。

关键词：EKF；UKF；组合导航

导航系统在航海领域有着广泛的应用［1，2］，在实时获取航行时的位置、速度、航向等状态信息方面具有重要实际意义。在船舶导航系统中常用惯导和GPS组合导航系统，既能实现依靠惯导提供多种精确的导航参数信息，又确保在海上长航保持导航精度以及避免复杂环境的电子干扰［3，4］。导航系统本质上是非线性系统，通常采用的线性误差状态方程是在假定惯导系统姿态误差为小量的条件下导出，但当惯性器件精度较差或者载体做大机动运动时惯导系统失准角很大，此时导航系统中的非线性因素不可忽略，工程上常用非线性滤波算法进行处理［5］。本文通过仿真计算，对比分析EKF 和UKF两种滤波算法在非线性组合导航系统中的应用。

1　组合导航系统数学模型

组合导航系统的实质是一个多传感器的数据融合系统，使用扩展卡尔曼滤波器的核心是建立导航系统的状态方程和量测方程，滤波器选取各导航参数的误差量作为状态变量［6，7］。……