李 腾 周姜滨 刘运鹏

北京航天自动控制研究所，北京100854



基于残差χ2检测方法的联邦卡尔曼滤波

李 腾 周姜滨 刘运鹏

北京航天自动控制研究所，北京100854

针对可重复使用亚轨道飞行器(SRLV)惯性/多传感器组合导航中某导航系统发生故障导致卡尔曼滤波器出现发散，提出了一种基于残差χ2检测方法的联邦卡尔曼滤波。该方法通过对残差均值的检验来确定系统是否发生故障并进行隔离。实验结果表明，基于残差χ2检测方法的联邦卡尔曼滤波能有效检验出系统故障，提高组合导航系统的可靠性。 关键词 残差χ2

各种导航系统单独使用很难满足导航性能要求，而提高导航系统整体性能的有效途径是采用组合导航技术[1]。对于可重复使用亚轨道飞行器，各个飞行段结合不同的辅助导航设备，构成多余度的惯性/多传感器组合导航系统，以同时满足各个飞行阶段的导航精度要求及各种限制条件。

联邦卡尔曼滤波是一种信息融合技术，其基本思想是先分散处理，再全局融合。通过对各传感器建立若干子滤波器，获得建立在子滤波器局部测量基础上的局部最优估计，这些局部最优估计在主滤波器内按融合算法合成，从而获得建立在所有量测量基础上的全局估计[2-3]。然而，在可重复使用亚轨道飞行器组合导航过程中，系统可能会发生硬故障(GNSS信号受遮挡等)，导致导航结果偏差过大，可能造成卡尔曼滤波器出现发散现象。

针对系统故障问题，本文提出了一种基于残差χ2检测方法[4]的联邦卡尔曼滤波，即利用对残差均值的检验来确定系统是否发生故障并进行隔离，以有效提高组合导航系统的稳定性与可靠性。……