苏 敬, 何华锋, 何耀民, 王依繁, 韩晓斐

(火箭军工程大学导弹工程学院, 陕西 西安 710025)

0 引 言

捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system,SINS)能够不依赖外部信息自主导航,但其导航误差会随时间而积累[1]。合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)是一种全天时的主动观测系统,广泛应用于军事领域[2]。复合末制导过程中弹载SAR能够提供弹体精确的位置和航向信息,实现对SINS导航误差的修正,提高导航精度。

组合导航系统的滤波方法多为常规卡尔曼滤波(Kalman filter,KF)或其改进方法[3-6],通常仅对线性系统具有较好的适应性,而真实条件下跟踪系统的状态模型和量测模型必然是非线性的。因此,有学者提出利用无迹KF[7](unscented KF, UKF)作为惯导/天文组合导航系统的滤波方法,仿真结果证明在相同观测方案下,非线性滤波方法定位性能更高。SINS/SAR组合导航系统在导航定位时,SINS的输出周期通常为10～50 ms,SAR成像与基准图匹配运算通常有1～5 s的随机延时,产生系统量测非等间隔输出和量测信息滞后两个问题,导致无法及时修正惯性导航误差,影响滤波精度。

针对非等间隔量测的问题,文献[8]在惯性导航系统(inertial navigation system, INS)/SAR组合导航系统中利用INS的信息增量修正SAR非等间隔量测造成的误差,但实际上SAR量测输出的时间间隔是随机的,且与INS采样率相差较大,因此该方法可行性不高。文献[9]在KF算法基础上,根据有无量测信息输出,分别采取多模型方法或插值方法获得量测预测,进而修正系统状态。文献[10]提出采用多尺度分块融合算法,分别将状态信息和观测信息在不同尺度上进行KF,进而解决不同传感器非等间隔量测的问题。……