MIMUGPS组合导航模糊自适应卡尔曼滤波研究
８６电光与控制第１５卷
图１模糊自适应卡尔曼滤波器结构图
３仿真
将以上算法运用于Ⅷ删，ＧＰｓ系统的初始对准，
进行数字仿真。初始条件是：位置北纬３４Ｐ，东经１０９０，
速度％＝移Ｕ＝口Ｅ＝０“ｓ，加速度ｎｕ＝５耐孑，口Ｎ＝
口Ｅ＝Ｏ“孑，陀螺零值漂移５（ｏ）／ｈ，陀螺噪声为０．００１
（。），ｈ，加速度计零偏１×ｌｏ—ｇ，加速度计噪声Ｏ．５×
１０～ｇ，初始水平姿态角失准角ｌｏ，方位失准角１００，滤波
周期０．０１ｓ，滤波时间３００ｓ。仿真效果见图２。３种
Ｋ汕ｎ锄滤波在噪声误差下的精度比较见表１。
３种卡尔曼滤波Ｍ咖ＧＰｓ初始对准误差曲线表１３种Ｋ。】ｍａｎ滤波在噪声误差下的精度比较图２
４结论
通过对同等条件下的３种滤波方式应用于
Ｍ删ＧＰｓ组合导航系统的初始对准上，可以看出
当存在模型误差时，常规卡尔曼滤波存在严重的滤
波发散旧１；应用ｓａｇｅ—Ｈｕ鞭自适应Ｋａｌｍａｎ滤波算
法，滤波收敛性较好，但并不能有效滤除误差，精度
不高【９１；模糊自适应卡尔曼滤波对系统模型的依赖
较小［８】，在量测噪声协方差随着实际采样数据而时
变时，把模型误差看作系统的虚拟噪声，利用模糊推
理系统实现对足阵在线自适应调整，有效地滤除了
误差，该滤波器精度、稳定性大大提高，超过了不准
确噪声统计值条件下常规卡尔曼滤波，优于自适应
Ｉ（ａｌｍａｎ滤波算法的估计精度，提高了导航的精度和
可靠性…。
参考文献：
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（下转第９６页）
电光与控制第１５卷
图分割为４×４个局部视图，图８ｂ为将序号为５的局部视图放大到整个屏幕的效果。
图８多分辨翠截图
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在Ｐ４２．４ＧＣＰＵ，１ＧＤＤＲ内存，‰ｅ４蜮４４０显卡，ｗｉｎｄｏ删ｓＰ４操作系统平台上，系统能够很稳定地运行，运行界面如图９所示。
图９三维电子沙盘系统主界面
４结束语
本文首次提出了基于Ｃ佟／ｃｒｅａｔｏｒ，Ｖｅｇａ蹦ｍｅ软件开发模式的三维大区域电子沙盘解决方案，并开发了一个基于该方案的电子沙盘系统，该系统已经多次应用于演练和训练，并取得了非常好的效果，也由此证明了其可行性和先进性。该系统的独创之处在于不但可以快速生成真实的大规模地形，可以进行地形分析，而且可以在三维场景中进行实时标绘。这不但完善了三维电子沙盘的功能，同时也加强了电子沙盘这个仿真系统的人机交互性，使其可以更好地为作战训练等应用服务。
该系统是第一次提出在三维大场景中进行实时标绘，没有标准的三维电子军标模型。所以怎样实现三维电子军标的统一，以及如何进一步增强整个系统的真实感、交互性、实用性，是下一步需要努力的目标。随着计算机技术和虚拟仿真技术的不断发展，建立基于真实数据和信息的虚拟电子沙盘系统已经成为现实，这无疑对我军的作战指挥模式具有深远影响，通过网络互联技术，最终实现作战指挥的实时化、可视化和远程化已不再遥远。
参考文献：
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MIMU/GPS组合导航模糊自适应卡尔曼滤波研究
作者：张少军， 王宏力， 蔡宗平， ZHANG Shao-jun， WANG Hong-li， CAI Zong-ping
作者单位：第二炮兵工程学院,西安,710025
刊名：
电光与控制
英文刊名：ELECTRONICS OPTICS & CONTROL
年，卷(期)：2008，15(8)
被引用次数：0次
参考文献(10条)
1.柏青.刘建业.袁信模糊自适应卡尔曼滤波技术研究[期刊论文]-航天控制 2002(01)
2.熊芝兰SINS/GPS组合导航系统研究 2005
3.马野.王孝通.付建国基于模糊卡尔曼滤波量测噪声自适应校正的方法研究[期刊论文]-中国惯性技术学报
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4.马云峰.周百令.万振刚MIMU/GPS组合导航系统数据同步与整合方法研究[期刊论文]-信息与控制 2004(03)
5.何洪文.胡昌华.黄海一种提高捷联惯导系统静态初始对准精度的方法[期刊论文]-电光与控制 2005(05)
6.张瑜.房建成航天器天文导航模糊自适应卡尔曼滤波研究[期刊论文]-北京航空航天大学学报 2004(08)
7.黄丽斌.周百令大失准角的SINS/GPS组合对准算法研究[期刊论文]-全球定位系统 2006
8.周贵省GPS/DR车载组合定位系统数据融合算法研究[学位论文] 2005
9.袁琼清.李彦鹏基于Kalman自适应滤波器的噪声消除器设计研究[期刊论文]-电光与控制 2004(03)
10.刘文美.董朝阳.王青一种H<,∞>次优滤波模糊跟踪器的设计与仿真[期刊论文]-电光与控制 2006(05)
相似文献(10条)
1.期刊论文胡凡.杨静竹.陶启成.吴修林GPS/SINS组合导航系统中模糊自适应卡尔曼滤波算法研究-煤炭技术
2010,29(8)
针对卡尔曼滤波对噪声模型不能动态估计的缺点,引入了模糊卡尔曼滤波算法,通过滤波残差控制量测噪声协方差阵R的加权因子,为了更精确控制R矩阵的变化,使用了2个模糊控制器对速度位置分别进行控制,改善滤波性能,最后通过仿真验证了该算法较常规卡尔曼滤波算法有更好的性能.
2.期刊论文王耀南.邓霞.赵伟.WANG Yao-nan.DENG Xia.ZHAO Wei基于权值矩阵的模糊自适应卡尔曼滤波在组合
导航中的应用-中国惯性技术学报2008,16(3)
针对自主驾驶车辆长时间导航精度要求难以满足的问题,建立了GPS与微惯性导航系统的组合导航滤波模型,在位置观测的同时引入姿态信息,提高了导航精度.在此基础上提出了基于权值矩阵的模糊自适应卡尔曼滤波算法,该算法通过模糊控制器自适应地改变每个观测量的权值,得到权值矩阵引入卡尔曼滤波器实现自适应滤波.仿真和实验结果表明,所提出的权值矩阵模糊卡尔曼滤波性能优于衰减因子自适应卡尔曼滤波,特别是在GPS信号失真及噪声先验统计特性不可知的情况下,其定位精度能够保证在1 m之内.
3.期刊论文柏菁.刘建业.袁信模糊自适应卡尔曼滤波技术研究-信息与控制2002,31(3)
本文提出了一种基于模糊自适应卡尔曼滤波技术的组合导航的新方法.这一方法主要应用于自主式机动飞行器.用模糊逻辑自适应控制器对卡尔曼滤波器的噪声方差进行"在线"修正,将卡尔曼滤波器调整到最优状态,从而提高组合导航系统的精度.通过对GPS/INS组合导航系统的仿真,验证了模糊自适应卡尔曼滤波器比常规卡尔曼滤波器具有更高的精度.该方法的研究对飞行器的导航与制导具有重要意义.
4.学位论文蔡辉模糊自适应卡尔曼滤波器在GPS/INS组合导航中应用2001
该文对组合导航系统及其高阶卡尔曼滤波器模糊自适应稳定的问题进行了系统的研究.通过分析国仙外车载导航系统的发展现状,给出了车载导航系统的全球定位系统和惯性导航系统的组合方式.该文首先简单介绍了全球定位系统的全球定位系统(GPS),给出了GPS定位的方法.分析了影响GPS精度的各种误差和干扰,并给出了伪距差分和相位差分的原理和公式.针对车载导航系统,给出了平台式惯性导航系统基本力学编排方程,以及误差方程.然后简要介绍了卡尔曼滤波原理,讨论根据最小化判据确定增益矩阵K<,k>的方法.讨论了GPS/INS导航的各种组合方式和设计方法.针对系统模型不确定可能导致卡尔曼滤波不稳定,而导航失败的问题.给出了一种高阶卡尔曼滤波器模糊自适应稳定的算法.
5.期刊论文马云峰.周百令.万振刚.赵立业MIMU/GPS组合导航系统数据同步与融合方法研究-中国惯性技术学报
2004,12(3)
给出了以DSP为核心的MIMU/GPS组合导航系统中数据同步与融合的方法,简要介绍了仿真、调试过程中DSP程序的实现方法.采用GPS接收机输出的
1PPS脉冲,结合CPLD产生的时序,实现MIMU和GPS数据的同步采集.由于系统噪声难于准确统计,因此采用模糊自适应卡尔曼滤波组合算法进行数据融合. 6.期刊论文徐广晨.翁泽宇.丁红钢.唐学哲.XU Guang-chen.WENG Ze-yu.DING Hong-gang.TANG Xue-zhe模糊自适
应卡尔曼滤波在惯性/地磁导航中的应用-舰船科学技术2010,32(5)
为了提高自主、无源组合导航系统的精度和可靠性,针对惯性/地磁组合导航系统中滤波发散、量测噪声统计特征随实际情况不同而变化的问题,本文在无迹卡尔曼滤波的基础上,通过监测滤波新息的方差和均值变化,采用模糊自适应滤波算法,"在线"调整模型中的噪声方差阵,来改变滤波器的估计均方误差和滤波增益.通过自适应调整Sigma采样中权值的比例因子α,来解决UT变换的非局部效应,达到提高组合导航的精度的作用.仿真结果表明,模糊自适应卡尔曼滤波器可以有效的提高惯性/地磁组合导航系统,克服了传统滤波算法的缺点和不足,提高了滤波精度.
7.学位论文贺娟车载捷联惯导初始对准及其与GPS组合导航研究2006
为了提高车载捷联惯导和全球定位系统SINS/GPS组合导航的定位精度和抗干扰能力，本文研究了SINS的初始对准算法，以此为基础进行了导航解算，并基于解算结果研究了SINS/GPS组合导航系统的信息融合算法。对于SINS的静基座对准问题，分别提出了基于鲁棒学习的神经网络方法和中心差分卡尔曼滤波方法。在SINS初始对准问题中，如果系统阶次较高，通常的扩展卡尔曼滤波(EKF)方法会失去实时性。本文设计了一种基于鲁棒学习的径向基网络，由于降低了算法复杂度，提高了收敛及计算速度，满足了算法实时性要求。实验表明在学习样本可靠的情况下其精度完全可以满足对准要求。针对SINS静基座对准问题的非线性模型，提出将中心差分卡尔曼滤波(CDKF)方法用于初始对准。传统的EKF方法存在需要解析Jacobian矩阵以及将非线性系统线性化的模型误差等缺点，而文中采用的CDKF方法则可以直接利用非线性模型，减小了计算模型误差。仿真结果表明，此算法可以提高对准精度和鲁棒性。
本文在SINS初始对准的基础之上进行了导航解算。首先分别建立了SINS在当地水平坐标系和游移方位坐标系下的力学编排方程，然后利用IMU输出数据分别在两个坐标系下进行编排，为SINS/GPS组合导航算法研究提供了实验数据。本文提出了一种SINS/GPS组合导航的信息融合算法。其主要思想是以观测数据中的野值存在与否为切换条件，当存在野值时采用改进的增益矩阵滤波处理方法，不存在野值时则采用模糊自适应卡尔曼滤波方法。最后仿真实验表明，本文采用的这种方法在集中卡尔曼滤波和联邦滤波中的滤波精度和收敛速度都优于常规卡尔曼滤波。
8.期刊论文徐田来.游文虎.崔平远.XU Tian-lai.YOU Wen-hu.CUI Ping-yuan基于模糊自适应卡尔曼滤波的
INS/GPS 组合导航系统算法研究-宇航学报2005,26(5)
针对车载组合导航系统量测噪声统计特性随实际工作条件的不同而变化的特点,提出了一种基于模糊自适应卡尔曼滤波的车载INS/GPS组合导航算法.该方法通过监视理论残差与实际残差的比值是否在一附近,应用模糊推理系统不断的调整量测噪声协方差阵的加权,对卡尔曼滤波的量测噪声协方差阵进行递推在线修正,使其逐渐逼近真实噪声水平,从而使滤波器执行最优估计,提高导航系统的精度.对车载组合导航系统的仿真结果表明,这种算法对时变的量测噪声具有较强的自适应性,进而精度比常规卡尔曼滤波也大为提高,是一种可行的车载组合导航算法.
9.会议论文傅军.张晓锋.卞鸿魏INS/GPS模糊自适应卡尔曼滤波器2007
研究INS/GPS组合导航系统的自适应卡尔曼滤波器问题,重点分析卡尔曼滤波器发散的内在原因,在此基础上,提出一种基于信息方差匹配技术的自适应模糊控制卡尔曼滤波器方法,并在INS/GPS组合导航系统的数学仿真中得到有效验证,证明该方法可以在不增加系统变量的前提下,抑制滤波器发散,获得较好的滤波精度。
10.期刊论文柏菁.刘建业.袁信模糊自适应卡尔曼滤波技术研究-航天控制2002,20(1)
提出了一种基于模糊自适应卡尔曼滤波技术的组合导航的新方法.这一方法主要应用于自主式机动飞行器.用模糊逻辑自适应控制器对卡尔曼滤波器的噪声方差进行"在线"修正,将卡尔曼滤波器调整到最优状态,从而提高组合导航系统的精度.通过对GPS/INS组合导航系统的仿真,验证了模糊自适应卡尔曼滤波器比常规卡尔曼滤波器具有更高的精度.该方法的研究对飞行器的导航与制导具有重要意义.
本文链接：https://www.sodocs.net/doc/c26560083.html,/Periodical_dgykz200808019.aspx
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下载时间：2010年10月9日