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简化ukf算法在SINS/GPS组合导航中的应用

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舰船电子工程 2009年第9期29卷 67-71页

作者：李伯龙程向红周菊华东南大学仪器科学与工程学院南京210096

针对SINS/GPS组合导航系统的特点,建立了系统的非线性误差模型。根据系统状态方程为非线性而观测方程为线性的特点,将一种简化的ukf方法(Rao-Blackwellisation Additive Unscented Kalman Filter,RBAukf)用于SINS/GPS组合导航系统中,RBA... 详细信息

针对SINS/GPS组合导航系统的特点,建立了系统的非线性误差模型。根据系统状态方程为非线性而观测方程为线性的特点,将一种简化的ukf方法(Rao-Blackwellisation Additive Unscented Kalman Filter,RBAukf)用于SINS/GPS组合导航系统中,RBAukf采用较少的采样点数目和简化的更新算法,降低了计算复杂度。最后,在机动条件下,进行了SINS/GPS组合导航实验仿真。仿真结果表明,RBAukf相比EKF具有更高的滤波精度,更适合在SINS/GPS组合导航系统中应用。

关键词： SINS/GPS组合导航非线性滤波 ukf 简化ukf

基于简化无迹Kalman滤波的非线性SINS初始对准

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中国惯性技术学报 2011年第5期19卷 537-542页

作者：张涛徐晓苏东南大学仪器科学与工程学院南京210096 东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

传统的小干扰失准角模型只适合于小失准角情况下的初始对准,对于处于大失准角下的舰船或飞机的对准必须寻求不做任何线性假设的非线性模型和非线性滤波方法。针对以上问题,建立了基于四元数的姿态误差方程,给出了基于复杂噪声模型的ukf... 详细信息

传统的小干扰失准角模型只适合于小失准角情况下的初始对准,对于处于大失准角下的舰船或飞机的对准必须寻求不做任何线性假设的非线性模型和非线性滤波方法。针对以上问题,建立了基于四元数的姿态误差方程,给出了基于复杂噪声模型的ukf算法,在该算法的基础上假设量测方程为线性,得出简化的ukf算法,避免了重采样、多次求解量测预测方程、计算量测预测方差等一系列繁杂过程。基于以上理论建立了适合简化ukf算法的非线性滤波模型,在大失准角、小失准角下与常规Kalman和EKF算法做对比仿真,结果表明,在小失准角下三种方法效果相当,但在大失准角下简化ukf和EKF显示出了处理非线性模型的优势,对准速度和精度都好于常规Kalman算法。由于EKF线性化造成的高阶截断误差使得对准精度略低于简化ukf。

关键词：初始对准非线性滤波简化ukf EKF

基于“当前”统计模型的高动态GPS信号跟踪算法

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系统仿真学报 2010年第12期22卷 2821-2824页

作者：刘娣薄煜明陈益南京理工大学自动化学院南京210094

提出了一种新的高动态GPS信号跟踪算法,基于"当前"统计模型对载波瞬时相位过程、瞬时频率及瞬时频率变化率过程进行建模;在此基础上,结合系统状态方程为线性而量测方程为非线性的特性,采用简化ukf算法对信号参数进行估计,同时采用EKF和... 详细信息

提出了一种新的高动态GPS信号跟踪算法,基于"当前"统计模型对载波瞬时相位过程、瞬时频率及瞬时频率变化率过程进行建模;在此基础上,结合系统状态方程为线性而量测方程为非线性的特性,采用简化ukf算法对信号参数进行估计,同时采用EKF和标准ukf滤波算法在同等条件下对信号参数进行估计比对。仿真结果表明对信号参数所建模型能真实反映信号的过程,验证了所建模型的正确性的;简化ukf参数估计结果不仅精度与标准ukf相当且具有较高的运算效率,能更好满足高动态下的实时性需求。

关键词： “当前”统计模型简化ukf GPS 信号跟踪高动态

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多传感器组合导航系统的联邦ukf算法研究

电子测量与仪器学报 2022年第7期36卷 91-98页

作者：朱璐瑛孙炜玮刘成铭孙兆玮烟台南山学院工学院烟台265713 海军航空大学烟台264001 东海热电有限公司烟台265700

多传感器组合导航系统是一种典型的非线性系统,为了提高其滤波精度,本文提出了多传感器组合导航系统联邦ukf算法。首先,在建立多传感器组合导航系统的非线性状态方程及线性量测方程的基础上,对标准ukf进行了简化;然后,以简化ukf为基础... 详细信息

多传感器组合导航系统是一种典型的非线性系统,为了提高其滤波精度,本文提出了多传感器组合导航系统联邦ukf算法。首先,在建立多传感器组合导航系统的非线性状态方程及线性量测方程的基础上,对标准ukf进行了简化;然后,以简化ukf为基础提出了多传感器组合导航系统的联邦ukf算法,并设计了姿态融合算法及其故障检测函数以验证该算法的容错性能;最后,以GNSS/CNS/SINS多传感器组合导航系统为例进行了仿真验证。仿真结果表明,相对于联邦线性卡尔曼滤波器,联邦ukf算法可提高位置及姿态精度约25.8%、22.2%,同时继承了联邦线性卡尔曼滤波器的容错性能。

关键词：联邦ukf 简化ukf 多传感器组合导航姿态融合容错性能

基于序贯ukf的GNSS/CNS/SINS组合导航最优融合算法

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大地测量与地球动力学 2022年第12期42卷 1211-1215页

作者：林雪原王萍许家龙刘立宁陈祥光烟台南山学院工学院山东省龙口市265713 航天晨光股份有限公司南京市211100 北京理工大学化学与化工学院北京市100081

组合导航系统在动态环境下具有强非线性,为提高GNSS/CNS/SINS组合导航系统的导航精度,提出一种基于序贯ukf的多传感器最优融合算法。首先,建立GNSS/CNS/SINS组合导航系统的非线性状态方程及2个子滤波器的线性量测方程;然后,对标准ukf的... 详细信息

组合导航系统在动态环境下具有强非线性,为提高GNSS/CNS/SINS组合导航系统的导航精度,提出一种基于序贯ukf的多传感器最优融合算法。首先,建立GNSS/CNS/SINS组合导航系统的非线性状态方程及2个子滤波器的线性量测方程;然后,对标准ukf的量测更新过程进行简化,简化ukf算法具有与标准ukf算法相同的滤波精度,且具有计算量低的特性;最后,将序贯滤波算法与简化ukf算法结合,提出多传感器组合导航系统的序贯ukf最优融合算法。仿真结果表明,本文序贯ukf算法不仅可提高系统解算的实时性,并且相对于集中线性卡尔曼滤波算法及经典集中线性ukf算法具有较高的滤波精度。

关键词：简化ukf 序贯ukf 多传感器组合导航集中常规卡尔曼滤波算法经典集中线性ukf算法

一种针对冗余配置捷联惯导的导弹初始对准算法

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导弹与航天运载技术 2014年第1期 65-69页

作者：王跃钢杨家胜文超斌杨波第二炮兵工程大学自动控制系中国人民解放军96363部队

为了提高导弹武器系统的可靠性,导弹武器系统通常采用冗余配置捷联惯导系统(SINS),针对这类系统对初始对准的快速性要求,提出了冗余配置的捷联惯导初始对准算法,通过建立冗余配置的捷联惯导对准模型,利用正交配置SINS的输出作为量测信息... 详细信息

为了提高导弹武器系统的可靠性,导弹武器系统通常采用冗余配置捷联惯导系统(SINS),针对这类系统对初始对准的快速性要求,提出了冗余配置的捷联惯导初始对准算法,通过建立冗余配置的捷联惯导对准模型,利用正交配置SINS的输出作为量测信息,用推导的简化ukf滤波实现。由于建立的对准模型只有三维,量测信息充分地利用了正交配置的SINS的输出,因而该算法具有计算量小、对准速度快的特点。仿真结果表明,在中等精度的惯性器件配置下,如果冗余配置的惯导器件零偏符号相反,该对准算法水平失准角估计误差小于0.3',方位失准角估计误差小于7';如果冗余配置的惯导器件零偏符号相同,该对准算法的方位角估计误差达到角秒级,对准时间均小于4 s。

关键词：捷联惯导初始对准冗余配置简化ukf

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捷联惯导系统大失准角下的初始对准研究

航空计算技术 2012年第4期42卷 39-42页

作者：刘海鹏张科李恒年孙守明西北工业大学航天学院陕西西安710072 中国西安卫星测控中心宇航动力学国家重点实验室陕西西安710043

针对捷联惯导系统初始对准过程中的大失准角情况,建立了基于欧拉平台误差角概念的捷联惯导系统(SINS)非线性误差模型,对于具有加性噪声的动态方程,当状态方程为非线性而观测方程为线性时,将一种简化的ukf滤波方法运用到捷联惯导系统初... 详细信息

针对捷联惯导系统初始对准过程中的大失准角情况,建立了基于欧拉平台误差角概念的捷联惯导系统(SINS)非线性误差模型,对于具有加性噪声的动态方程,当状态方程为非线性而观测方程为线性时,将一种简化的ukf滤波方法运用到捷联惯导系统初始对准中,并在静基座下对捷联惯导系统大失准角初始对准进行了仿真。仿真结果表明,随着失准角的增大,简化的ukf比EKF估计精度更高,是一种在进行捷联惯导系统大失准角条件下的初始对准时实用方法。

关键词：捷联惯导系统大失准角初始对准简化ukf