基于5階降維平方根-容積卡爾曼濾波的動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)應(yīng)用研究

黃湘遠(yuǎn),湯霞清,武萌,吳偉勝(裝甲兵工程學(xué)院控制工程系,北京100072)

?

基于5階降維平方根-容積卡爾曼濾波的動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)應(yīng)用研究

黃湘遠(yuǎn),湯霞清,武萌,吳偉勝
(裝甲兵工程學(xué)院控制工程系,北京100072)

摘要:為提高動(dòng)基座下捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)精度、數(shù)值穩(wěn)定性和減小計(jì)算量,將5階容積卡爾曼濾波(CKF)、降維算法、多次離散和平方根(SR)濾波結(jié)合起來,形成5階降維SR-CKF非線性對(duì)準(zhǔn)方案。為減小5階CKF的計(jì)算量,建立非線性-線性分離的系統(tǒng)模型,引入降維算法;為提高1階龍格-庫(kù)塔法的逼近精度,設(shè)計(jì)多次離散和時(shí)間更新的濾波框架;為提高數(shù)值穩(wěn)定性,推導(dǎo)了5階降維SR-CKF;比較常規(guī)3階SR-CKF、5階CKF和5階降維SR-CKF的各項(xiàng)特性。實(shí)車動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該方案對(duì)準(zhǔn)精度高、數(shù)值穩(wěn)定性強(qiáng)、計(jì)算量小,滿足應(yīng)用需要。

關(guān)鍵詞:兵器科學(xué)與技術(shù);容積卡爾曼濾波;降維;平方根濾波;多次離散

0　引言

由于準(zhǔn)備時(shí)間縮短、使用環(huán)境苛刻、應(yīng)用功能拓展等各方面需求,捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)(SINS)動(dòng)基座非線性對(duì)準(zhǔn)受到了越來越多的關(guān)注。

容積卡爾曼濾波[1](CKF)計(jì)算量小,數(shù)值穩(wěn)定性強(qiáng),精度較高,一經(jīng)提出獲得了大量應(yīng)用[2-3]。為了提高CKF的濾波精度,出現(xiàn)了正交采樣5階CKF[4-5]和非正交簡(jiǎn)化采樣5階CKF[6]。系統(tǒng)維數(shù)較大時(shí),5階算法計(jì)算量急劇增加,數(shù)值穩(wěn)定性變差。

為了減小非線性濾波的計(jì)算量,文獻(xiàn)[7-8]分別使用3階降維CKF和邊緣采樣無跡卡爾曼濾波(UKF),只對(duì)非線性部分進(jìn)行采樣,文獻(xiàn)[9-10]設(shè)計(jì)了容積卡爾曼濾波-卡爾曼(CKF-Kalman)和擴(kuò)展CKF-Kalman組合濾波方案,將非線性部分和線性部分分開處理。……