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应用RB无迹卡尔曼滤波组合导航提高GPS重获信号后的导航精度 被引量:13
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作者 张百强 储海荣 +3 位作者 孙婷婷 贾宏光 郭立红 ZHANG Yue 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第4期835-843,共9页
针对微机电-船舶惯性导航/全球定位(MEMS-SINS/GPS)组合导航系统在GPS信号中断时造成的强非线性误差及重获信号后精度变差的问题,设计了基于Rao-Blackwellised无迹卡尔曼滤波(RB-UKF)的组合导航算法。首先,基于捷联平台欧拉失准角... 针对微机电-船舶惯性导航/全球定位(MEMS-SINS/GPS)组合导航系统在GPS信号中断时造成的强非线性误差及重获信号后精度变差的问题,设计了基于Rao-Blackwellised无迹卡尔曼滤波(RB-UKF)的组合导航算法。首先,基于捷联平台欧拉失准角定义了姿态误差,建立了捷联惯导系统的非线性误差传播方程。然后,针对组合导航的状态方程为非线性而量测方程呈线性的特点,设计了RB-UKF算法,在保证精度的同时降低了计算量。最后,设计了滤波算法总体结构,分别给出了GPS信号正常时和中断时组合导航滤波计算的流程。将提出的算法用于跑车实验,结果表明:在GPS失锁20s和40s再重获信号之后,使用RB-UKF算法的组合导航系统位置精度分别优于6m和7.5m,比扩展卡尔曼滤波(EKF)算法精度提高了1.5倍以上,误差收敛速度提高了1.88~16.5倍,计算量比UKF量测更新的计算量减小了41.7%。实验显示该方法显著提升了组合导航系统GPS信号中断再恢复后的滤波精度,且易于工程实现。 展开更多
关键词 组合导航 非线性误差 Rao-Blackwellised无迹卡尔曼滤波(RB-UKF) GPS失锁 最优估计
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基于改进无迹卡尔曼滤波的可靠性评估方法
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作者 赵建印 姜经纬 魏顺涛 《现代防御技术》 2025年第4期129-139,共11页
针对高可靠性产品服役期间数据有限、数据信息利用不充分等问题,融合性能退化实测数据分布参数与预测分布参数,提出了基于改进的Sage-Husa自适应无迹卡尔曼滤波的可靠性评估方法。该方法确定了性能退化数据统计模型得到了分布参数,并构... 针对高可靠性产品服役期间数据有限、数据信息利用不充分等问题,融合性能退化实测数据分布参数与预测分布参数,提出了基于改进的Sage-Husa自适应无迹卡尔曼滤波的可靠性评估方法。该方法确定了性能退化数据统计模型得到了分布参数,并构建了基于分布参数最优估值的退化失效模型。利用最小二乘支持向量机(LS-SVM)预测得到了分布参数的预测数据以表征数据趋势信息,并以预测数据为状态变量、实测数据为观测变量,基于非线性Wiener过程建立了无迹卡尔曼滤波模型的状态方程与观测方程,得到了分布参数的最优估值;同时为了降低传统无迹卡尔曼滤波中测量噪声协方差矩阵对滤波精度影响,引入改进的Sage-Husa算法对其进行优化以提高最优估值结果的准确性和稳定性。示例结果表明,该方法增大了可靠性评估可利用数据的信息量,且得到的可靠性评估结果与工程实际结果基本一致,验证了本方法的合理性和有效性。 展开更多
关键词 Wiener过程 无迹卡尔曼滤波 Sage-Husa算法 最优估值 可靠性评估
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基于OTSUKF的飞行器惯性测量单元的故障诊断 被引量:3
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作者 何启志 章卫国 +2 位作者 黄得刚 陈华坤 刘璟龙 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期933-941,共9页
线性系统存在随机偏差情况下,最优二步卡尔曼滤波(OTSKF)可以获得系统状态及偏差的最优估计。无迹卡尔曼滤波(UKF)利用Sigma点采样和UT变换技术经非线性系统传播状态的均值和方差,是一种典型的非线性滤波方法。飞行器是一种典型复杂非... 线性系统存在随机偏差情况下,最优二步卡尔曼滤波(OTSKF)可以获得系统状态及偏差的最优估计。无迹卡尔曼滤波(UKF)利用Sigma点采样和UT变换技术经非线性系统传播状态的均值和方差,是一种典型的非线性滤波方法。飞行器是一种典型复杂非线性系统,将惯性测量单元(IMU)的故障作为一种随机偏差处理,建立了包含IMU故障的滤波模型。将UKF算法和二步滤波思想应用到飞行器之中,提出了一种适用于飞行器IMU故障诊断的最优二步无迹卡尔曼滤波(OTSUKF)算法。针对于飞行器,提出了一种滤波模型设计的方法。基于该模型,应用所提出的OTSUKF算法实现了飞行器状态的最优估计和IMU故障的辨识,该算法经过了实际飞行数据验证其对风扰动具有鲁棒性并且与已经被提出的迭代最优二步扩展卡尔曼滤波(IOTSEKF)方法进行了对比验证其最优性。 展开更多
关键词 最优二步无迹卡尔曼滤波 随机偏差 惯性测量单元 状态估计 故障诊断
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基于ATSUKF的飞行器惯性测量单元的故障诊断 被引量:3
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作者 何启志 章卫国 +1 位作者 刘小雄 李伟楠 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期806-813,共8页
非线性系统存在随机偏差情况下,最优二步无迹卡尔曼滤波(OTSUKF)可以获得系统状态及偏差的最优估计,但是它要求随机偏差被准确地建模,而这在实际情况下很难做到。飞行器是一种典型的非线性系统,将惯性测量单元(IMU)的故障作为一种随机... 非线性系统存在随机偏差情况下,最优二步无迹卡尔曼滤波(OTSUKF)可以获得系统状态及偏差的最优估计,但是它要求随机偏差被准确地建模,而这在实际情况下很难做到。飞行器是一种典型的非线性系统,将惯性测量单元(IMU)的故障作为一种随机偏差处理,并且采用随机游走模型去描述故障。随机游走模型对故障进行建模的准确程度取决于随机游走模型的协方差与实际情况的匹配程度。基于OTSUKF的IMU故障诊断方法中,随机游走模型的协方差取的是一个常值矩阵,该矩阵的值是根据经验初始化的,但是在实际应用中较难初始化为一个与真实故障相匹配的矩阵。根据新息协方差匹配技术,在线自适应调整随机游走模型的协方差矩阵,提出了自适应二步无迹卡尔曼滤波(ATSUKF),并将该方法应用于飞行器IMU的故障诊断。仿真实验对比了OTSUKF和ATSUKF方法对飞行器IMU的故障诊断的效果,验证了所提出的自适应方法的有效性。 展开更多
关键词 自适应卡尔曼滤波 二步卡尔曼滤波 无迹卡尔曼滤波 惯性测量单元 故障诊断 随机游走模型 仿真实验
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GNSS辅助车载MIMU动基座初始对准方法 被引量:4
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作者 单斌 侯梦婷 +3 位作者 王雪梅 杨波 许哲 李灿 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期967-975,共9页
为提高低精度惯导系统在行进间的初始对准精度,提出了一种全球卫星导航系统(GNSS)辅助车载微惯性测量单元(MIMU)动基座初始对准方法。在粗对准阶段,采用改进最优估计对准(OBA)方法,设计双矢量积分公式以减小积分间隔,并构建陀螺仪误差... 为提高低精度惯导系统在行进间的初始对准精度,提出了一种全球卫星导航系统(GNSS)辅助车载微惯性测量单元(MIMU)动基座初始对准方法。在粗对准阶段,采用改进最优估计对准(OBA)方法,设计双矢量积分公式以减小积分间隔,并构建陀螺仪误差方程估计常值漂移,进而提高粗对准方法性能。在精对准阶段,使用改进的自适应抗差无迹卡尔曼滤波方法,通过引入自适应因子与抗差因子,平衡滤波估值对动力学模型和GNSS观测的信任,输出更高精度的对准结果。跑车实验结果表明:相对于传统OBA方法,改进OBA粗对准最大水平姿态角误差由2.97°降低到0.96°,航向角误差由3.36°降低到1.71°;改进后精对准方法的东向失准角RMSE为0.15°,北向失准角RMSE为0.10°,方位角失准角RMSE为0.11°。所提方法进一步增强了系统的抗差性和可靠性,能够快速有效地完成GNSS辅助MIMU动基座初始对准。 展开更多
关键词 初始对准 微型惯性测量单元 动基座 最优估计对准 自适应抗差无迹卡尔曼滤波
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