前后向迭代濾波在SINS/OD組合導航中的應用

黃湘遠，湯霞清，武 萌，藺 博

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前后向迭代濾波在SINS/OD組合導航中的應用

黃湘遠，湯霞清，武 萌，藺 博

（裝甲兵工程學院控制工程系，北京，100072）

為了提高SINS/OD組合導航的精度，推導了載體坐標系下單位時間內位移增量之差的觀測模型，利用殘差檢測對OD信號進行兩層故障檢測和隔離，使用前后向迭代濾波完成誤差參數估計和校正。利用實車實驗分別對Kalman濾波、1次迭代濾波、2次迭代濾波進行對比分析，結果表明2次迭代濾波精度最高，但相對于1次迭代濾波精度提高效果不夠明顯。從濾波精度和計算量上綜合考慮，SINS/OD組合導航中1次迭代濾波效果最好。

故障檢測；后向平滑；里程計；組合導航

0 引 言

戰車導航中，捷聯慣導（SINS）和里程計（OD）組合導航是一種完全自主、精度高、安全性好的方案。由于OD不能提供載體絕對位置和速度信息，定位誤差隨著時間增長而增大，需對模型建立、故障檢測、濾波方案等展開更深研究。

SINS/OD組合導航中，需對SINS誤差和OD安裝誤差、系數誤差等進行估計和補償[1]。速度量測中OD輸出微分造成噪聲放大，影響濾波精度[2,3]；位置量測中可觀測度低，計算量大，濾波速度慢[4]；導航系下單位時間內SINS和OD位移增量之差的量測方案[4,5]，能夠取得不錯的效果。

狀態估計根據所用量測信息的情況，可分為預測、濾波和平滑[9~11]。平滑是一種離線處理算法，估計精度優于濾波。曹意[12]設計“前向濾波―后向平滑―前向濾波”的實時濾波框架，獲得了精度高于常規濾波的實時濾波算法。該框架可衍生為多階窗口平滑和多次迭代2種算法，2種方案性能難以直接比較，濾波精度與窗口階數和迭代次數無明顯關系，需進行試湊。……