SINS姿態(tài)估計(jì)的HoMM-UKF模型算法

丁國強(qiáng)，張 鐸，熊 明，周衛(wèi)東

(1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院 電氣信息工程學(xué)院，河南 鄭州 450002; 2.哈爾濱工程大學(xué) 自動化學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150001)

SINS姿態(tài)估計(jì)的HoMM-UKF模型算法

丁國強(qiáng)1，張 鐸1，熊 明1，周衛(wèi)東2

(1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院 電氣信息工程學(xué)院，河南 鄭州 450002; 2.哈爾濱工程大學(xué) 自動化學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150001)

針對艦船捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)姿態(tài)控制計(jì)算精度要求，提出一種高階矩匹配UKF (high-order moment matching UKF,HoMM-UKF)的SINS系統(tǒng)四元數(shù)模型姿態(tài)估計(jì)算法.在UKF迭代遞推計(jì)算過程中利用高階矩匹配方法計(jì)算系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的預(yù)測采樣點(diǎn)集及其權(quán)值的概率分布平均偏態(tài)和峰值，使其精確逼近狀態(tài)參數(shù)最優(yōu)估計(jì).采用四元數(shù)姿態(tài)建模方法構(gòu)建新型SINS狀態(tài)變量與噪聲向量相關(guān)的姿態(tài)方程模型，利用偽觀測向量構(gòu)建觀測噪聲與四元數(shù)相關(guān)的觀測方程模型，設(shè)計(jì)系統(tǒng)噪聲方差分離計(jì)算算法開展系統(tǒng)噪聲方差計(jì)算，引入拉格朗日乘子算法計(jì)算四元數(shù)估計(jì)均值，最后利用SINS四元數(shù)姿態(tài)估計(jì)模型對HoMM-UKF算法開展仿真試驗(yàn)研究.通過UKF算法、CDKF算法與HoMM-UKF算法對比，驗(yàn)證了HoMM-UKF算法計(jì)算精度高，并且算法計(jì)算量負(fù)擔(dān)較小，計(jì)算效率較高.

捷聯(lián)慣性導(dǎo)航；姿態(tài)估計(jì)；高階矩匹配；HoMM-UKF算法；Lagrangian乘子

0 引言

非線性最優(yōu)估計(jì)方法是艦船導(dǎo)航系統(tǒng)的一類關(guān)鍵技術(shù)，最優(yōu)估計(jì)技術(shù)關(guān)鍵問題是隨機(jī)向量經(jīng)由系統(tǒng)非線性函數(shù)映射的后驗(yàn)概率分布計(jì)算，針對可解析概率密度函數(shù)在Bayesian最優(yōu)估計(jì)框架下利用Bayes規(guī)則經(jīng)由預(yù)測與更新步驟實(shí)現(xiàn)后驗(yàn)證概率分布遞推計(jì)算……