【CN109737959A】一种基于联邦滤波的极区多源信息融合导航方法【专利】

(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 (43)申请公布日 (21)申请号 201910213640.3

(22)申请日 2019.03.20

(71)申请人 哈尔滨工程大学

地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区南

通大街145号哈尔滨工程大学科技处

知识产权办公室

(72)发明人 许兆新　范睿恒　程建华　康瑛瑶　

秦名赫　

(51)Int.Cl.

G01C 21/16(2006.01)

G01S 19/47(2010.01)

(54)发明名称一种基于联邦滤波的极区多源信息融合导航方法(57)摘要本发明提供一种基于联邦滤波的极区多源信息融合导航方法，采用的导航设备为格网惯导系统、多普勒计程仪和全球卫星定位系统，设计基于无重置联邦滤波器的多源信息融合导航算法，同时满足极区运载体高精度和高可靠性的导航需求。分别以格网系速度信息和ECEF系位置信息作为量测量建立惯导/多普勒和惯导/卫星两个子滤波器，经过信息分配计算出局部估计值，输入主滤波器进行信息融合，得到惯导姿态、速度、位置的全局误差估计并进行补偿。本发明不仅能够通过惯导/多普勒组合以及惯导/卫星组合抑制格网惯导积累的误差提高系统精度，还能够利用基于无重置联邦器的多源信息融合技术实现高容错性，达到同时实现极区导航系统的高

精度和高可靠性的目的。权利要求书2页 说明书7页 附图3页CN 109737959 A 2019.05.10

C N 109737959

A

1.一种基于联邦滤波的极区多源信息融合导航方法，其特征在于：步骤如下：

步骤一：选取极区格网惯导作为主导航系统，DVL和GNSS作为辅助导航系统，建立格网惯导的误差模型；

步骤二：设计格网SINS/DVL组合和格网SINS/GNSS组合的两个子滤波器，并进行信息分配；其中，分别采用格网系下速度和地心地固坐标系的位置信息作为量测量，格网SINS的姿态、速度、ECEF系下的位置三组导航信息误差和陀螺漂移、加速度计零偏两组惯性器件误差作为系统状态量；通过局部滤波分别计算获得各子滤波器的局部状态量估计值和局部估计协方差阵；

步骤三：将各子滤波器分别按照步骤二进行计算，得到的结果送入主滤波器，进行信息融合，建立无重置联邦滤波器，得到全局状态量估计值和全局估计协方差阵；

步骤四：利用步骤三计算得到的结果对格网SINS输出的格网姿态、速度以及ECEF系下位置信息进行校正，使系统实时连续地输出校正后的极区高精度载体姿态、速度、位置信息，直至导航任务结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于联邦滤波的极区多源信息融合导航方法，其特征在于：步骤二中的信息分配具体为：

βm ＝0；

式中，β1、β2、β3分别表示SINS/DVL组合构成的第一子滤波器、

SINS/GNSS组合构成的第二子滤波器和主滤波器的信息分配情况。

3.根据权利要求2所述的一种基于联邦滤波的极区多源信息融合导航方法，其特征在于：步骤二中的局部滤波方案为：

时间更新：

量测更新：

P k ＝(I -K k H k )P k/k -

1

式中，Φk ,k -1为一步转移阵，Γk -1为系统噪声驱动阵，H k 为量测阵，Q k 为系统噪声协方差阵，R k 为量测噪声协方差阵，Z k 为当前时刻的量测值，

和P k -1分别为上一时刻的状态量估计值和估计协方差阵，和P k/k -1分别为一步预测的状态量估计值和估计协方差阵，

和P k 分别为当前时刻的状态量估计值和估计协方差阵，

即该滤波方案的输出为

和P k 。4.根据权利要求3所述的一种基于联邦滤波的极区多源信息融合导航方法，其特征在于：

步骤三中的信息融合具体为：

权　利　要　求　书1/2页2CN 109737959 A