基于指数渐消遗忘因子的组合导航自适应滤波算法
2021-10-17曾庆化赵天钰刘建业朱小灵
曾庆化,赵天钰,赵 宾,2,刘建业,朱小灵
(1. 南京航空航天大学导航研究中心,南京 210016;2. 南京航空航天大学金城学院,南京 211156)
捷联惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System, SINS)有较强的自主性和抗干扰能力,但误差随时间累积,易发散[1];全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)可提供高精度的位置、速度信息,且误差不随时间发散,但易受外界环境干扰,定位、测速精度下降[2]。
SINS/GNSS 组合导航系统可以将二者组合在一起,取长补短,从而获得更高精度的导航参数[3,4]。组合导航系统常采用卡尔曼滤波进行信息融合,但卡尔曼滤波要求精确的数学模型以及准确的先验噪声统计特性,在滤波过程中,若噪声特性出现异常,则滤波精度下降甚至发散[5]。
为了解决这一问题,有学者提出了带渐消因子的自适应算法,通过以强迫残差序列正交的方法,确定渐消因子,文献[6][7]在此基础上,设计了具有多渐消因子的卡尔曼滤波器,取得了更好的精度和鲁棒性,文献[8]针对非线性以及观测噪声异常情况,在容积卡尔曼滤波(Cubature Kalman Filter, CKF)的基础上,提出了基于假设检验的滤波器状态检验算法,在合适的条件下引入多重渐消因子,进一步提升了算法的抗干扰能力。在噪声异常情况下,相比于上述自适应算法,Sage-Husa 自适应滤波(Sage Husa Adaptive Kalman Filter, SHAKF)不仅可以提高滤波精度,还能够实时估计出系统的噪声参数[9,10],文献[11]基于CKF,结合带有衰减指数渐消因子的SHAKF,提高了纵向距离的滤波精度,文献[12]结合联邦滤波和SHAKF,提出了动态加权因子将两种算法进行融合,有效地应用于多源……
