一种多源融合的自适应容错联邦滤波组合导航方法.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CN110095800A(43)申请公布日2019.08.06(21)申请号201910318816.1(22)申请日2019.04.19(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市玄武区孝陵卫200号(72)发明人陈帅谭聚豪张博雅王琛顾得友温哲君刘善武(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人薛云燕(51)Int.Cl.G01S19/47(2010.01)G01S19/49(2010.01)权利要求书7页说明书8页附图3页(54)发明名称一种多源融合的自适应容错联邦滤波组合导航方法(57)摘要本发明公开了一种多源融合的自适应容错联邦滤波组合导航方法。该方法为：首先通过轨迹发生器和飞行器的飞行参数，生成惯性器件的原始数据；然后生成多普勒测速仪对飞行器的速度数据和高度计对飞行器的高度数据；再利用卫星信号模拟器产生即时中频数据，提供给接收机进行卫星导航定位解算，同时对惯性器件的原始数据进行捷联惯导解算；接着建立导航坐标系下的联邦滤波组合导航系统模型，设计联邦滤波器，将自适应信息分配因子和容错判断方案加入联邦滤波器，形成自适应容错联邦滤波器；最后经过自适应容错联邦滤波器的最优估计，输出系统的校正信息。本发明提高了多源融合组合导航系统在高动态和强干扰环境下的导航定位精度、容错性能以及鲁棒性。CN110095800ACN110095800A权利要求书1/7页1.一种多源融合的自适应容错联邦滤波组合导航方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、通过轨迹发生器，设定飞行器的飞行时长、飞行参数以及飞行环境参数信息，生成飞行器的飞行轨迹信息，产生SINS的原始数据；步骤2、通过轨迹发生器，利用飞行器的飞行轨迹信息，产生多普勒测速仪对飞行器的速度数据；步骤3、通过轨迹发生器，利用飞行器的飞行轨迹信息，生成高度计对飞行器的高度数据；步骤4、利用卫星信号模拟器，使用飞行器的飞行轨迹信息，产生即时中频数据，并将即时中频数据提供给接收机进行卫星导航定位解算，同时对生成的惯性器件的原始数据进行捷联惯性导航解算；步骤5、建立导航坐标系下的联邦滤波组合导航系统模型，设计联邦滤波器；步骤6、将自适应信息分配因子以及容错判断方案加入联邦滤波器中，形成自适应容错联邦滤波器，经过自适应容错联邦滤波器的最优估计，输出系统的校正信息。2.根据权利要求1中所述的多源融合的自适应容错联邦滤波组合导航方法，其特征在于，步骤1中所述的通过轨迹发生器，设定飞行器的飞行时长、飞行参数以及飞行环境参数信息，生成飞行器的飞行轨迹信息，产生SINS的原始数据，具体为：根据飞行器飞行时的物理模型，设置各阶段的飞行参数、飞行时长以及飞行过程中的环境信息参数，生成飞行器的飞行轨迹，包括直线飞行、上升、翻转、转弯和俯冲，并且生成相应的SINS数据。3.根据权利要求1中所述的多源融合的自适应容错联邦滤波组合导航方法，其特征在于，步骤2中所述的通过轨迹发生器，利用飞行器的飞行轨迹信息，产生多普勒测速仪对飞行器的速度数据，具体为：根据飞行器的飞行轨迹信息，利用轨迹发生器产生飞行器的三维速度信息，利用飞行器的多普勒频移与速度的关系，得到飞行器的速度信息；多普勒频移和飞行器速度的关系式为：式中fd为多普勒频移，v为飞行器的速度，λ为光波的波长，c为光速，f为光波的频率，β为信号入射角。4.根据权利要求1中所述的多源融合的自适应容错联邦滤波组合导航方法，其特征在于，步骤3所述的通过轨迹发生器，利用飞行器的飞行轨迹信息，生成高度计对飞行器的高度数据，具体为：利用轨迹发生器，根据飞行轨迹信息进行高度计的参数设置，生成飞行器的高度信息数据。5.根据权利要求1中所述的多源融合的自适应容错联邦滤波组合导航方法，其特征在于，步骤4所述的利用卫星信号模拟器，使用飞行器的飞行轨迹信息，产生即时中频数据，并将即时中频数据提供给接收机进行卫星导航定位解算，同时对生成的惯性器件的原始数据进行捷联惯性导航解算，具体为：将飞行器的飞行轨迹信息提供给卫星信号模拟器，使其产生即时的中频数据；然后将2CN110095800A权利要求书2/7页即时中频数据提供给软件接收机进行卫星定位导航解算，得到飞行器的位置、速度、卫星的位置、状态、轨道参数以及星历信息；最后对生成的SINS数据进行捷联惯性导航的解算，得到飞行器运动过程中的位置、速度和姿态信息。6.根据权利要求1中所述的多源融合的自适应容错联邦滤波组合导航方法，其特征在于，步骤5所述的建立导航坐标系下的联邦滤波组合导航系统模型，设计联邦滤波器，具体为：步骤5.1、建立导航坐标系下的联邦滤波组合导航系统模型：惯性导航系统的误差模型选用通用的误差模型，公共的误差参考系统选用惯性导航系统，导航坐标系选用