基于鲁棒控制ukf算法在组合导航中应用研究

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1、基于鲁棒控制的UKF算法在组合导航中的应用研究摘要：GPS_INS这两种导航方式的组合，有效的提高了导航精度，形成优势互补结构，但是在高动态的外部环境影响下，观测模型一般为非线性，滤波结果易发散，最终导致精度下降。而鲁棒控制中的控制理论通常被应用于系统模型和噪声不确定的环境，因此提出了基于鲁棒控制的UKF滤波算法，既保证了滤波结果的稳定性，同时也避免了高阶项截断误差，提高了滤波精度。仿真结果表明，组合导航系统可以提高导弹的定位精度，滤波误差明显减小，满足实时性和精度要求，同时减小了方向漂移对制导导弹的影响。关

2、键词：惯性导航；鲁棒控制；位置组合导航；UKFUnscentedkalmanfilteralgorithmbasedonrobustcontrolresearchandapplicationtointegratednavigationsystemAbstract:GPS_INS,thistwokindsofnavigationwaycombined,improvetheaccuracyofthenavigationeffectively,formadvantageandcomplementaryarchite

3、cture,butintheinfluenceofthehighdynamicenvironment,theobservedmodelisgeneralnonlinear,sothefilterresultsispronetospread,whichledtotheprecisiondeclineeventually.Andthecontroltheoryofrobustcontrolisoftenusedinthesystemmodelandthenoiseoftheuncertaintyenvironme

4、nt,itisputforwardbasedonrobustcontrolUKFfilteringalgorithm,notonlyensurethestabilityofthefilterresults,butalsoavoidthehighorderoftruncationerrors,improvetheprecisionfilter.Thesimulationresultsshowthattheintegratednavigationsystemcanimprovetheaccuracyofmissi

5、le,reducefiltererrorsconsiderably,meetthereal-timeandaccuracyrequirement,andreducethetheeffectofthedirectiontodriftguidedmissiles.Keywoed:intertialnavigation;robustcontrol;combinednavigation;UKF0、引言随着科学技术的发展，目前广泛应用的导航系统多种多样，它们都有各自的特点与优点，但同时亦具有各自的缺陷。雷达是所有目标探

6、测和跟踪系统的眼睛，但是限于目前技术条件，雷达只能安装在大型武器平台上，而导弹这样结构紧凑的武器系统中安装雷达不但在技术上难度很大，而且还显得有点多余。全球定位系统（GPS）作为一种20世纪70年代发展起来的新型导航系统，它的明显优势是能够进行全球，全天候的的实时导航。其定位误差与时间无关，且有较高的定位和测速精度。但是在高动态的运动时，常使接收机不易捕获和跟踪卫星载波信号。惯性导航系统（INS）具有能够不依赖外界信息，完全独立自主的提供较高精度的导航参数（位置，速度，姿态）的优点，具有抗电子辐射干扰，隐蔽性

7、好的特点。但是它的系统精度主要取决于惯性测量器件（陀螺仪和加速度计），导航参数的误差是随时间而积累的，特别是位置误差，不适于长时间的单独导航。因此，三者的结合正可以克服各自的缺点，取长补短。鲁棒控制中的滤波理论在系统噪声及干扰未知的情况下，可以很好的使系统达到稳定，误差模型不易发散。UKF（无轨迹卡尔曼滤波）则更是针对于非线性系统有较好的滤波效果。将此两种滤波方式相融合应用在GPS_INS组合导航系统中，系统的鲁棒性增强，不仅能大大改善惯性导航的位置、速度信息的精度，而且还能估计出陀螺移和惯性平台姿态误差等各

8、种误差量，从而改善惯性导航性能。0、基于鲁棒的UKF滤波算法现代鲁棒控制技术已经非常成熟，其设计的最主要目的使系统运行的更加稳定，其控制算法不需要精确的过程模型，但需要一些离线辨识。将鲁棒滤波技术应用于GPS_INS组合导航系统中，对于保证组合系统导航精度，提高系统的可靠性，防止滤波发散具有重要的意义。1.1鲁棒滤波滤波将噪声看作能量有界的随机信号，使系统的干扰到估计误差的范数小于给定的正数，对于有