组合导航系统滤波器截断误差抑制方法.pdf

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1、第27卷第5期传感技术学报V01．27No．52014年5月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSMav2014RoundofErrorRestrainingMethodofIntegratedNavigationSystemWANGYandong，JIAHongguang(ChaagchunInstituteofOptics，FineMechaaicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchtta130033，China)Abstract：Asth

2、emostimportanttechnologyforpositioningandattitudemeasuring，theintegratednavigationsystemismadeuseofSINSandGPSinformationforoptimalestimationbyKalmanfiltering．Itisreviewedthattheroundoferroraccumulatingwouldunderminethenumericalstabilityofthefilter，whentheestimationc

3、ovarianeematrixisupdatedbyvirtueofRiccatiequation．Severely，itruinedthepropertyofpositive—definiteofcovariancematrix，leadingthenavigationsystemtodivergence．ItispresentedtheoneordermodelofroundoferrorpropagationofRiccatiequation，andanalyzedhowroundoferoraffectKalmanfi

4、lteringintheory．ItisintroducedtheBierman—Thononalgorithmintheessay，andtheelementofthealgorithmisdescribedtohowtosolvethenumericalstabilityproblemduetoroundoferrorinintegratednavigationsystem．Consequently，itisprovedthatRiccatiequationupdatingbyBierman—Thortonalgorith

5、mhasbetternumericalstabilityandaccuracythanwhichbyconventionalKalmanfiltering，whichisborneonhardware—in—the-loopsimulation．Keywords：integratednavigationsystem；Bierman—Thortonalgorithm；hardware—in—the—loopsimulation；roundoferror；KalmanfilteringEEACC：6330doi：10．3969／j

6、．issn．1004-1699．2014．05．009组合导航系统滤波器截断误差抑制方法王延东，贾宏光(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春130033)摘要：组合导航系统作为重要的定位和姿态测量的技术手段，其基本设计思想是将GPS和SINS等导航设备输出的信息经过滤波器进行最优估计。但在采用Riccati方程更新协方差矩阵和计算Kalman增益过程中，截断误差随着迭代次数的增大而累积，破坏协方差矩阵的正定性和对称性，降低滤波器计算的数值稳定性，严重时导致组合系统故障发散。本文建立了Riccati方程一阶误差模型，从理

7、论上分析截断误差对滤波器估计性能的影响，引入基于Bierman算法和Thorton算法的Kalman滤波器进行更新方法，解决了截断误差引起的滤波器数值稳定性的问题。通过强实时半物理仿真系统验证表明，相比于基于Kalman滤波器的系统，基于Biem]an—Thorton算法的组合导航系统有更强的数值稳定性和较高的导航精度。关键词：组合导航；Bierman．Thorton算法；半物理仿真；截断误差；Kalman滤波器中图分类号：V249．3文献标识码：A文章编号：1004-1699(2014)05—0616—06GPS／SINS组

8、合导航系统系统采用最优估计技迭代运算⋯，本文探讨了Riccati方程更新过程中的术，使各传感器发挥各自优势，提高了系统的导航精共性问题。前人针对以上问题提出了许多数值计算度，降低了系统，广泛应用于地面车辆、航空、航天和方法，如Swerling求逆公式，Potter求逆算法，J