权值动态分配的加权平均法在姿态解算中的应用

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1、权值动态分配的加权平均法在姿态解算中的应用江杰，高超，虞丽娜(内蒙古科技大学信息工程学院，包头014010)【摘要】鉴于各种姿态算法解算后的精度不高，提出将加权平均法应用于捷联惯导系统的姿态解算中。针对实际应用中无法准确获得姿态角度的真实值这一情况，提出对解算误差进行实时估计的方法，再基于最优权值分配的原则进行权值动态分配。对几种姿态解算算法进行了有效的融合，并应用到姿态解算模块的实际测量中。测量结果分析表明此种方法很大程度上减少了单一算法的解算误差及测量的误差，提高了测量的精度。关键词：捷联惯导系统；姿态解算；角度；加权平均；权值动态分配；解算误差；最优权值分配Applicationo

2、ftheWeightedAverageMethodBasedonDynamicallyAllocatingWeightsinAttitudeSolutionJIANGJie，GAOChao，YULina(CollegeofInformationEngineering，InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology,Baotou014010，China)IABSTRACTlInviewofthesolutionaccuracyofvariousattitudesolutionalgorithmisnothigh，thispaperproposes

3、thatweightedaveragemethodshouldbeusedinattitudesolutionofSINS．Againstthissituationwhichtheturevalueofatti．tudeanglecannotbeaccuratelyobtainedinpracticalapplications，thispaperproposesthismethod，inwhichthevalueofsolutionerrorsarereal·timeestimated，andthenthispaperallocatesweightsdynamicallybasedont

4、heprincipleofoptimalweightdistribution．Thispaperfusesseveralalgorithmsforsolvingattitudeeffectively,andthismethodisappliedtotheac—tualmeasurementsofattitudesolutionmodule．Themeasurementresultsshowthatthismethodgreatlyreducesthesolutionandmeasurementerrorofasinglealgorithm，andimprovesthemeasuremen

5、taccuracy．Keywords：SINS；Attitudesolution；Angle；Weightedaverage；Dynamicallyallocatingweight；Solutionerror；OptimalweightdistributionDOhl0．16080／j．issnl671—833x．2016．11．106捷联惯导系统是一种不依赖外部信息，也不向外辐射能量的自主导航系统，通过测量其载体或运动系统在惯性参考系中的加速度，并对其时间进行积分，变换至导航坐标系中，进而得到导航坐标系中的速度、偏角、位置信息等。因其对外界依赖性小、隐蔽性好的特点已广泛应用于交通运输、

6、航空、航天、航海等领域。姿态解算算法是捷联惯导系统的核心技术之一。目前，姿态解算方法主要有欧拉角法、方向余弦法和四元数法，而其中每个算法都各有其优缺点，都存在一定的误差，解算精度也有所不同【l≈J。随着多传感器数据融合技术的不断发展和进步，该技术在生产、生活、工业、军事、航空航天等诸多领域都有了非常广泛地应用。其中，在实际应用中最常见的主要包括以下几种数据融合的方法【6一”：(1)依据被融合对象的统计学相关特性和相关的106航空制造技术·2016年第11期概率模型进行数据估计的数据融合方法，包括贝叶斯估计、统计决策理论等；(2)利用常用规则来进行推理的数据融合方法，包括模糊规则推理、产生

7、式规则推理等理论方法；(3)对被融合项直接进行融合的方法，包括加权平均法等。针对单一姿态解算算法解算之后存在一定误差的问题，采用了在捷联惯导系统的姿态解算过程中运用加权平均法的解决方案。因为在应用加权平均法的过程中，每个被融合项的最优权值系数的大小取决于每个姿态解算算法对姿态进行解算而得出的角度解算误差方差【121，角度解算误差的方差取决于各个算法的角度解算误差，解算误差又取决于角度的真实值，而在实际应用中角度的真实值是不能准确获得