一种多源自适应容错联邦滤波组合导航系统及导航方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111189441A(43)申请公布日2020.05.22(21)申请号202010027513.7(22)申请日2020.01.10(71)申请人山东大学地址250013山东省青岛市即墨区滨海路72号(72)发明人熊海良卞若晨麦珍珍胡昌武王广渊(74)专利代理机构青岛华慧泽专利代理事务所(普通合伙)37247代理人刘娜(51)Int.Cl.G01C21/00(2006.01)G06N3/04(2006.01)G06N3/08(2006.01)权利要求书5页说明书10页附图3页(54)发明名称一种多源自适应容错联邦滤波组合导航系统及导航方法(57)摘要本发明公开了一种多源自适应容错联邦滤波组合导航系统及导航方法，该系统包括捷联惯导系统、卫星导航系统、多普勒测速系统、天文导航系统，以及分别与上述系统进行信息连接的主滤波器和三个子滤波器；上述三个子滤波器均与捷联惯导系统进行信息连接，并且通过故障检测与隔离模块与主滤波器连接，所述捷联惯导系统通过状态传播器与故障检测与隔离模块连接，所述故障检测与隔离模块的输出结果经过信息共享因子计算模块后，将计算结果输入到主滤波器；所述主滤波器将融合后的信息输出，同时将融合结果同步于三个子滤波器和状态传播器。本发明所公开的系统及方法可以更加准确地跟踪各子滤波器的状态，获得更精确的融合结果。CN111189441ACN111189441A权利要求书1/5页1.一种多源自适应容错联邦滤波组合导航系统，其特征在于，包括捷联惯导系统、卫星导航系统、多普勒测速系统、天文导航系统，以及分别与上述系统进行信息连接的主滤波器、子滤波器一、子滤波器二和子滤波器三；上述三个子滤波器均与捷联惯导系统进行信息连接，并且通过故障检测与隔离模块与主滤波器连接，所述捷联惯导系统通过状态传播器与故障检测与隔离模块连接，所述故障检测与隔离模块的输出结果经过信息共享因子计算模块后，将计算结果输入到主滤波器；所述主滤波器将融合后的信息输出，同时将融合结果同步于三个子滤波器和状态传播器。2.根据权利要求1所述的一种多源自适应容错联邦滤波组合导航系统，其特征在于，所述故障检测与隔离模块采用BP神经网络作为故障检测、隔离与恢复算法。3.根据权利要求1或2所述的一种多源自适应容错联邦滤波组合导航系统，其特征在于，所述主滤波器为无重置联邦滤波器，三个子滤波器为强跟踪滤波器。4.一种多源自适应容错联邦滤波组合导航方法，采用权利要求1所述的一种多源自适应容错联邦滤波组合导航系统，其特征在于，包括如下过程：步骤一，设置于运动车辆上的传感器进行运动车辆的数据采集，并将数据传输给三个子滤波器；步骤二，三个子滤波器分别对数据进行滤波处理，并将处理后的数据传输给故障检测与隔离模块；步骤三，故障检测与隔离模块对数据进行计算，判断各个子滤波器是否发生故障，若发生故障，则将此子滤波器进行隔离，其信息不能进入主滤波器；若没有故障发生，则将各个子滤波器的输出结果输入到主滤波器中；同时，故障检测与隔离模块将计算结果发送到信息共享因子计算模块；步骤四，信息共享因子计算模块对信息共享因子进行计算后，将结果输入到主滤波器，并反馈给三个子滤波器；步骤五，主滤波器对接收到的数据进行信息分配和信息融合，并将结果输出，同时，将结果同步于三个子滤波器和状态传播器，对全局进行调控。5.根据权利要求4所述的一种多源自适应容错联邦滤波组合导航方法，其特征在于，所述步骤一具体如下：基于捷联惯导系统，通过轨迹发生器，设定运动车辆的运动时长、运动参数以及运动环境参数信息，生成运动车辆的运动轨迹信息，产生捷联惯导系统的原始数据；通过轨迹发生器，利用运动车辆的运动轨迹信息，加入卫星导航系统的噪声，生成卫星导航系统对运动车辆的位置数据；通过轨迹发生器，利用运动车辆的运动轨迹信息，加入多普勒测速仪的噪声，生成多普勒测速仪对运动车辆的速度数据；通过轨迹发生器，利用运动车辆的运动轨迹信息，加入天文导航系统的噪声，产生天文导航系统对运动车辆的姿态数据。6.根据权利要求4所述的一种多源自适应容错联邦滤波组合导航方法，其特征在于，所述步骤二具体如下：(1)建立导航坐标系下的联邦滤波组合导航系统模型：以SINS作为参考系统，通过摄动法得到SINS误差模型，线性化的系统状态方程描述为：2CN111189441A权利要求书2/5页其中，x表示系统状态向量，表示下一时刻的系统状态向量，F表示状态转移函数，w表示状态噪声；为了实现滤波算法，首先将状态方程离散化，得到系统状态向量x从第k-1时刻传播到第k时刻的离散时间状态方程：xk＝Fk,k-1xk-1+wk其中，Fk,k-1表示系统过渡矩阵，xk表示k时刻的系统状态向量，xk-1表示k-1时刻的系统