一种改进EKF算法在接收机PVT解算中的应用-论文.pdf

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1、第31卷第6期计算机仿真2014年6月文章编号：1006—9348(2014)06—0092—05一种改进EKF算法在接收机PVT解算中的应用吴华龙，谢刚，程兰(太原理工大学信息工程学院，山西太原030024)摘要：为了提高全球定位系统(GPS)接收机定位的精度和稳定性，在对直接解算法、最小二乘法和EKF分析的基础上，提出了一种改进EKF算法并进行了仿真分析。上述算法将直接解算法、最小二乘法和EKF进行融合，改变传统卡尔曼滤波对估计状态的限制，选取各个状态的误差量作为估计量，利用测量到的伪距值估计出接收机的状态信

2、息。当EKF出现发散或者接收机状态突然变化时，启用最小二乘法解算程序，避免了传统卡尔曼滤波方法易发散的缺点，而且提高了定位精度和稳定性。仿真结果验证了改进方法的可行性和有效性。关键词：全球定位系统；扩展卡尔曼滤波；定位解算；定位精度；最小二乘中图分类号：TP301．6文献标识码：BAnImprovedEKFAlgorithmandItsApplicationinPVTDecodingforReceiverWUHua—long，XIEGang，CHENGLan(CollegeofInformationEnginee

3、ringofTaiyuanUniversityofTechnology，TaiyuanShanxi030024，China)ABSTRACT：InordertoimprovetheaccuracyandstabilityofpositioningdecodingforGPSreceiver，animprovedalgorithmbasedontheanalysisofthedirectsolutionalgorithm，leastsquaremethodandEKFwasproposed．Further—more

4、，asimulationanalysiswascarriedout．Theproposedalgorithmwhichfusesthedirectsolutionalgorithm，leastsquaremethodandEKF。changedthelimitationoftraditionalKalmanfiltertoestimatethestateandselectedeachstateerroramountasestimator，usingthepseudorangemeasurementvaluetoe

5、stimatethestateofGPSreceiver．WhenadivergencehappensintheEKForreceiverstateChangessuddenly，thealgorithmenablestheleast—squaremethodsolver，avoidingthedivergeandimprovingtheaccuracyandstabilityofpositioningdecoding．Simulationre—sultsverifythefeasibilityandeffect

6、ivenessoftheimprovedmethod．KEYWORDS：GPS；ExtendedKalmanfiltering(EKF)；Positioningsolutions；Positioningaccuracy；Leastsquares小，虽然定位精度较差，但是解算结果已经与真实位置相当1引言接近；最小二乘法是牛顿迭代法的改进形式，通过将观测方自全球定位系统(GlobalPositioningSystem，GPS)系统诞程在初值处按泰勒级数展开，保留一阶项，得到线性方程组生以来，其应用的范围越来越广泛。伴

7、随着科学技术的发展进而求解未知数的变化量，然后循环迭代直至变化量的二范和社会对导航定位的更高要求，载体接收机位置、速度和时数很小，定位精度不如卡尔曼滤波却也能提供相对准确的定间(PositionVelocityandTime，PVT)解算逐渐成为学者研究位结果。虽然其对接收机初始迭代坐标的依赖性比较大，的热点。接收机的定位解算通常采用的方法有直接解算法、但是在初始迭代时收敛速度比较快；EKF是传统非线性估计最小二乘迭代法和扩展卡尔曼滤波法(ExtendedKalmanFil—的代表，其基本思想是围绕状态初值对非线

8、性模型进行泰勒ter，EKF)⋯。直接解算法无需初值和迭代计算，计算量级数展开，从而将非线性系统线性化，然后利用线性卡尔曼滤波算法进行线性递推估计，其上一时刻的最优估计值和下资助项目：国家自然科学基金(60975032)；山西省太原市2011科技创一时刻的系统观测值共同决定了下一时刻的最优估计结果。新专题(110148046)；山西省太原市2012年科学技术发展计划大学生