基于QCKF的大失准角快速传递对准

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1、2013年12月第39卷第12期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsDecember2013V01．39No．12基于QCKF的大失准角快速传递对准陈雨赵剡李群生(北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院，北京100191)摘要：提出了一种机载武器捷联惯导系统大失准角情况下快速传递对准QCKF(QuaternionCubatureKalmanFilter)算法．采用乘性四元数表示失准角，建立了基于四元数的速度加姿态匹配传递对准模型．将噪声扩维为状态思想应用到CKF(CubatureKalmanFi

2、lter)中以解决非线性过程噪声和量测噪声问题．考虑到表示旋转的四元数具有规范化以及符号相反的四元数表示相同旋转的性质，对CKF算法中关于四元数部分加权求均值转变为约束条件下基于投影长度的加权求均值，对CKF算法中关于四元数部分求方差进行符号预处理．仿真结果表明算法能在大失准角情况下提高对准精度．关键词：捷联惯导系统；传递对准；容积卡尔曼滤波；四元数中图分类号：U666．1文献标识码：A文章编号：1001—5965(2013)12-1624435QCKFbasedrapidtransferalignmentforlargemisalignmentanglesChenYuZhaoYanL

3、iQunsheng(SchoolofInstrumentationScienceandOpto—electronicsEngineering，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：AquaternioncubatureKalmanfilter(QCKF)basedrapidtransferalignmentforairborneweapon’sstrapdowninertialnavigationsystemwithlargemisalignmentangleswaspres

4、ented．Thetransfera-lignmentofvelocityplusattitudematchmodelbasedonmuhiplicativequaternionwasderived．Theideaofaugmentingthenoiseintothestatevectorwasadoptedtohandlethenonlinearprocessandmeasurementnoise．Consideringtherotationquaternionhasthecharacteristicsofnormalizationandquaternionwithopposites

5、ignrepresentsthesamerotation，theweightedaveragingofquaternionpartincubatureKalmanfilter(CKF)algo—rithmwaschangedintoprojectionlengthweightedaveragingwithconstraintconditionsandthequaternion’SsignwasprocessedbeforecalculatingcovarianceintheCKFalgorithm．Simulationresultsshowthatthepro。posedalgorit

6、hmcanimprovethealignmentaccuracyinlargemisalignmentanglescase．Keywords：strapdowninertialnavigationsystem：transferalignment；cubatureKalmanfilter(CKF)；quaternion机载武器捷联惯导系统快速高精度传递对准是实现机载武器快速反应能力和精确打击的关键．快速性和精确性是传递对准的两个主要要求．文献[1]首次提出速度加姿态匹配传递对准方法，该对准方法采用了小角度假设，奠定了快速传递对准基础．文献[2—5]都是基于小角度假设的线性模型传递对准．实

7、际传递对准所处的空中环境十分恶劣，经常出现大失准角情况，如果使用小角度假设的传递对准将会导致很大的对准误差．文献[6—7]提出大方位失准角的传递对准，仍然假设水平失准角为小角度．文献[8]分别采用乘性四元数和加性四元数建立惯导系统非线性对准模型．文献[9]采用乘性四元数对量测失量角进行建模，建立了四元数无迹卡尔曼滤波传递对准．本文采用乘性四元数表示平台失准角，对平台失准角不作任何假设，建立了大失准角情况下收稿Et期：2012-02-04；网络出