本发明专利技术涉及一种深组合导航系统中的卡尔曼滤波处理方法，包括以下步骤：(1)建立滤波状态方程和基于伪距/伪距率量测方程；(2)选取时变系统的第一时间段；(3)计算当前时间段的可观测性矩阵；(4)计算当前的SOM矩阵；(5)计算当前时间段的外观测量；(6)计算当前时间段可观测性矩阵的奇异值；(7)求出每一个奇异值所对应的状态变量X(0)的大小，进行可观测性分析和可观测度计算；(8)循环执行(3)～(8)直至完成分析的全部时间段；(9)根据状态变量X(0)的可观测性和可观测度分析的结果，进行卡尔曼滤波器的改进设计和参数选择。本发明专利技术通过对组合导航系统进行可观测性和可观测度分析，根据分析结果对卡尔曼滤波器进行改进设计，提高了组合导航系统的滤波估计效果和导航精度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于导航
，尤其是。
技术介绍
全球定位系统(GPS)与惯性导航系统(INS)具有极强的功能互补性，两者构成的深组合导航系统得到了越来越广泛的应用。卡尔曼滤波处理方法是组合导航系统处理数据最常用的算法。卡尔曼滤波器的有效性就取决于系统的可观测性，对于不完全可观测的系统，不仅需要知道哪些状态变量是可观测的，而且还需要知道每个状态变量的可观测程度。 现有的卡尔曼滤波器虽然可以在对时变系统进行卡尔曼滤波处理之前，应用PWCS方法定性地分析系统状态能否全部被观测到，或者判断哪些系统状态(或状态的线性组合)的可观测，哪些系统状态是不可观测的，然而其无法定量地给出某个系统状态在不同时段的可观测度，系统的不完全可观测使得组合导航系统无法获得更高的定位精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够获得高定向精度的深组合导航系统中的卡尔曼滤波处理方法。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的，包括以下步骤(1)建立卡尔曼滤波器的滤波状态方程和基于伪距/伪距率量测方程①按如下公式建立卡尔曼滤波器的滤波状态方程权利要求1. ，其特征在于包括以下步骤 (1)建立卡尔曼滤波器的滤波状态方程和基于伪距/伪距率量测方程①按如下公式建立卡尔曼滤波器的滤波状态方程2.根据权利要求1所述的ー种深组合导航系统中的卡尔曼滤波处理方法，其特征在 于所述步骤(9)中加入外界观测信息后建立如下的基于伪距/伪距率的量测方程3.根据权利要求1或2所述的ー种深组合导航系统中的卡尔曼滤波处理方法，其特征 在干所述的外界观测信息包括姿态信息、伪距和伪距率信息。4.根据权利要求1所述的ー种深组合导航系统中的卡尔曼滤波处理方法，其特征在 于所述的时间段的选值范围为0. 5 1秒。全文摘要本专利技术涉及，包括以下步骤(1)建立滤波状态方程和基于伪距/伪距率量测方程；(2)选取时变系统的第一时间段；(3)计算当前时间段的可观测性矩阵；(4)计算当前的SOM矩阵；(5)计算当前时间段的外观测量；(6)计算当前时间段可观测性矩阵的奇异值；(7)求出每一个奇异值所对应的状态变量X(0)的大小，进行可观测性分析和可观测度计算；(8)循环执行(3)～(8)直至完成分析的全部时间段；(9)根据状态变量X(0)的可观测性和可观测度分析的结果，进行卡尔曼滤波器的改进设计和参数选择。本专利技术通过对组合导航系统进行可观测性和可观测度分析，根据分析结果对卡尔曼滤波器进行改进设计，提高了组合导航系统的滤波估计效果和导航精度。文档编号G01C21/20GK102297695SQ20101020600公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月22日 优先权日2010年6月22日专利技术者李士心, 翁海娜, 胡小毛 申请人:中国船舶重工集团公司第七○七研究所本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种深组合导航系统中的卡尔曼滤波处理方法，其特征在于：包括以下步骤：（１）建立卡尔曼滤波器的滤波状态方程和基于伪距／伪距率量测方程：①按如下公式建立卡尔曼滤波器的滤波状态方程：Ｘ（ｔ）＝Ａ（ｔ）Ｘ（ｔ）＋ｗ，ｗ～Ｎ（０，Ｑ）（１）在公式（１）中（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ａ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｔ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｆｅｎｃｅｄｏｐｅｎ＝＇［＇ｃｌｏｓｅ＝＇］＇）?（ｍｔａｂｌｅ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｆ（／ｍｉ）?（ｍｉ）Ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）１５（／ｍｎ）?（ｍｏ）＆ｔｉｍｅｓ；（／ｍｏ）?（ｍｎ）１５（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）１５（／ｍｎ）?（ｍｏ）＆ｔｉｍｅｓ；（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｏ）＆ｔｉｍｅｓ；（／ｍｏ）?（ｍｎ）１５（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｆ（／ｍｉ）?（ｍｉ）Ｇ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｏ）＆ｔｉｍｅｓ；（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（／ｍｔａｂｌｅ）?（／ｍｆｅｎｃｅｄ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）１７（／ｍｎ）?（ｍｏ）＆ｔｉｍｅｓ；（／ｍｏ）?（ｍｎ）１７（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）ｗ为白噪声，其中：为姿态误差，δｖＥ，δｖＮ，δｖＵ为速度误差，δλ，δｈ为位置误差，εｘ，εｙ，εｚ为陀螺漂移，为加速度计零偏；δｔｕ，δｔｒｕ为接收机时钟偏差和时钟漂移，ｆＩ为ＩＮＳ误差状态矩阵，ｆＧ为ＧＰＳ误差状态矩阵；②按如下公式建立基于伪距／伪距率的量测方程：Ｚ＝ＨＸ＋Ｖ （２）在公式（２）中（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｚ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｅｎｃｅｄｏｐｅｎ＝＇［＇ｃｌｏｓｅ＝＇］＇）?（ｍｔａｂｌｅ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｚ（／ｍｉ）?（ｍｉ）＆ｒｈｏ；（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｚ（／ｍｉ）?（ｍｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆ｒｈｏ；（／ｍｉ）?（ｍｏ）＆ＣｅｎｔｅｒＤｏｔ；（／ｍｏ）?（／ｍｏｖｅｒ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（／ｍｔａｂｌｅ）?（／ｍｆｅｎｃｅｄ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｈ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｅｎｃｅｄｏｐｅｎ＝＇［＇ｃｌｏｓｅ＝＇］＇）?（ｍｔａｂｌｅ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｈ（／ｍｉ）?（ｍｉ）＆ｒｈｏ；（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｈ（／ｍｉ）?（ｍｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆ｒｈｏ；（／ｍｉ）?（ｍｏ）＆ＣｅｎｔｅｒＤｏｔ；（／ｍｏ）?（／ｍｏｖｅｒ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（／ｍｔｒ）?（／ｍｔａｂｌｅ）?（／ｍｆｅｎｃｅｄ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｆｅｎｃｅｄｏｐｅｎ＝＇［＇ｃｌｏｓｅ＝＇］＇）?（ｍｔａｂｌｅ）?（ｍｔｒ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＆ｔｉｍｅｓ；（／ｍｏ）?（ｍｎ）３（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＆ｔｉｍｅｓ；（／ｍｏ）?（ｍｎ）３（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｈ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）＆ｒｈｏ；（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｔｄ）?（ｍｔｄ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：翁海娜，胡小毛，李士心，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七○七研究所，
类型：发明
国别省市：12
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