刘 娣,朱松青,陈 桂,朱震曙

(1.南京工程学院 自动化学院,江苏 南京 211167;2.江苏金陵智造研究院有限公司,江苏 南京 210006)

卫星导航系统和惯性导航系统(Inertial navigation system,INS)由于高度的互补性,已经成为很多载体获取位置、速度和姿态信息的标准设备[1-5],如无人驾驶汽车使用卫星/INS组合导航系统提供车道级定位[6],列车采用全球定位系统(Globe position system,GPS)和INS相结合实现高精度定位[7]。根据信息融合的层次,卫星/INS组合导航系统可以归纳为松组合、紧组合和深组合导航系统[8,9]。松组合导航系统构建导航滤波器量测矩阵时,利用卫星导航系统和INS输出的位置和速度信息[9];紧组合导航系统采用伪距和伪距率差值构建量测矩阵,相对松组合系统而言,利用了更深层次的信息[10];深组合导航系统在紧组合系统的基础上增加了利用组合导航信息辅助卫星信号跟踪[11]。松组合导航系统没有涉及导航系统内部,仅单独使用卫星导航系统和INS输出的位置和速度信息,实现简单,计算量小。与松组合导航系统相比,紧组合和深组合系统采用伪距/伪距率构建量测信息,因此量测矩阵的维数和参与解算的卫星有关,更多的卫星参与解算会导致计算量“爆炸”。尤其是多星座系统,可能会有几十颗卫星参与解算,对于实时估计场景,需要在几ms以内完成组合导航滤波器的解算,这在量测矩阵维数爆炸的情况下是不可能完成的。

为了减少深组合导航系统计算量,通常采用联邦滤波的方法。Xie等[12,13]提出一种基于联邦滤波的方法,将每个星座对应的组合导航系统单独作为1个子滤波器处理,然后设置1个主滤波器完成信息的融合。……