高超声速飞行器组合导航鲁棒滤波算法.pdf

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1、第43卷第5期2013年9月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．43No．5Sep．2013高超声速飞行器组合导航鲁棒滤波算法王融，熊智，刘建业，钟丽娜(南京航空航天大学导航研究中心，江苏南京210016)摘要：高超声速飞行器由于其飞行环境的影响，使得GPS和星敏感器的量测噪声表现出非高斯特性。针对常规基于Kalman滤波的组合导航在非高斯噪声下性能下降的问题，提出了基于鲁棒滤波的高超声速飞行器组合导航算法。方法在惯一l生／GPS／&文异步量测建模的基础上，通过随机去耦将量测更新转化为线性回

2、归问题，并基于M估计获得状态量最优估计。仿真结果表明，方法对非高斯噪声具有更好的鲁棒性，有效提高了高超声速飞行器组合导航系统的性能。关键词：组合导航；高超声速飞行器；鲁棒滤波；极大似然估计中图分类号：V324文献标识码：A文章编号：1671—654X(2013)05．0011一04RobustFilterAlgorithmofIntegratedNavigationforHCVWANGRong，XIONGZhi，LIUJian·ye，ZHONGLi—na(NavigationResearchCenter，NanjingUniversi

3、tyofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract：ThemeasurementnoiseofGPSandstarsenrorindicatenon—Gaussiancharacter，whichim。pressedbyhypersoniccruisevehicle(HCV)．InordertoovercometheperfprmancereductionofKalmanfilterundernon-Gaussiannoise，thispaperproposesaki

4、ndofrobustnavigationalgorithmforHCV．BaseontheINS／GPS／CNSasynchronousmeasurementmodel，thealgorithmtransformsthemeaserementupda—ringproceduretoregressionproblembystochasticdecoupling．Afterwards．theoptimalestimatorofINSer-forstatementsisobtainedonthebasisofgeneralizedmaxim

5、um-likelihoodestimatortheory，whichisro-busttothenon．GaussiannoiseofGPSandstarsensor．Thesimulationresultsindicatethat，thealgorithmproposedinthispaperhasbetterrobustperformancethantheKalmanfilterfortheintegratednavigationsystemofHCV．Keywords：navigation；hypersoniccruiseveh

6、icle；robustfilter；maximumlikelihoodestimation引言与普通飞行器相比，高超声速飞行使得导航系统受到更严重的异常值干扰¨J。卫星导航接收机的锁相能力会受到影响，从而增加了伪距误差，使得定位误差增大悼o；而由于气动加热引起空气折射，将导致星光观测失真或错误，使得星敏感器量测噪声具有显著的非高斯特征，对其准确建模十分困难∞J。组合导航是提高导航系统可靠性和精度的有效途径。常规的组合导航系统中，采用Kalman滤波作为信息融合算法，对于噪声非高斯分布的情况，Kalman滤波的估计精度会大幅下降，甚至发

7、散HJ。为了解决噪声非高斯和随机扰动情况下的稳健估计问题，逐渐发展出了鲁棒滤波方法∞1。但常规鲁棒滤波方法大多是针对系统中某类噪声为非高斯的情况，而较少考虑系统中同时出现多种非高斯及随机扰动的情况∞1，难以满足高超声速飞行器的组合导航应用需求。针对上述问题。本文进行了量测噪声非高斯和模型不确定的情况下高超声速飞行器组合导航系统鲁棒滤波算法的研究，提出了基于广义极大似然估计的惯性／卫星／天文组合导航鲁棒滤波算法。理论分析与仿真结果表明，能够显著提高扰动作用下高超声速飞行器的导航精度，更适合高超声速飞行复杂的环境。l高超声速飞行器鲁棒组合

8、导航模型系统的状态方程为惯导系统误差方程‘引。系统量收藕日期：2013—07—04修订日期：2013—08—21基金项目：国家自然科学基金项目资助(91016019；60904091)；航空科学基金项目资助(2011ZC